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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Verbesserungen für
Winkelgeschwindigkeitssensor-Geräte
und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf Winkelgeschwindigkeitssensor-Geräte, die einen
Sensor mit einem Vibrationsresonator planarer Struktur benutzen,
wie diese in mikrobearbeiteten Vibrating Structure Gyroscopes (VSGs)
benutzt werden und auf die zugeordnete Steuerelektronik.
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Mikrobearbeitete Vibrating Structure
Gyroscopes, d. h. VSGs, die in einem einzigen Siliziumkristallsubstrat
unter Benutzung lithograhischer Techniken ausgebildet sind, bilden
eine Quelle kompakter kostengünstiger
Winkelgeschwindigkeitssensoren, die in großen Mengen angeliefert werden
können. Diese
Verfügbarkeit
hat neue umsatzstarke Märkte erschlossen,
insbesondere auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik. Es werden
gegenwärtig
zahlreiche Geräte
entwickelt, die eine Vielzahl von Sensorchipkonstruktionen benutzen,
die unter Benutzung verschiedener Materialien und Verfahren fabriziert
werden. Das vollständige
Gerät besteht
aus dem Sensorchip und einer zugeordneten Steuerelektronik in einer
geeigneten Packung. Bei umsatzstarken Anwendungen wird die Steuerelektronik
im typischen Fall als eine diskrete ASIC (Application Specific Integrated
Circuit) benutzt.
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Auf diesem stark konkurrierenden
Markt besteht unvermeidbar ein Trend nach geringeren Kosten und
einer verbesserten Durchführung.
Eines der durchgeführten
Verfahren zur Lösung
dieser Aufgaben besteht in der Integration der Elektronik direkt
auf dem Sensorchip. Es wird angenommen, dass die Integration der
Steuerschaltung wesentliche Durchführungsvorteile, insbesondere
bei Geräten
bringt, die einen kapazitiven Sensor benutzen. Beispielsweise ist
die Anordnung des Abnahmeverstärkerkreises nahe
an der Sensorelektrode vorteilhaft im Hinblick auf eine Minimierung
einer parasitischen Kopplung gegenüber Streutreiberspannungen und
im Hinblick auf die Verminderung der Streukapazität. Außerdem kann
durch Anordnung der Steuerelektronik direkt auf dem Sensorchip die
Gesamtzahl der Schaltungselemente vermindert werden, indem die Forderung nach
einem getrennten ASIC oder einer diskreten Elektronik wegfällt. Dies
kann in vorteilhafter Weise die Gesamtgröße der Apparate verringern
und potentiell die Herstellungskosten erniedrigen.
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Die Möglichkeit der Integration der
Elektronik auf dem Chip ist in kritischer Weise abhängig von
der Sensorausbildung und dem Herstellungsverfahren. Die Herstellung
der Elektronik und des Sensors auf dem gleichen Siliziumplättchen erfordert,
dass die Herstellungsverfahren dieser beiden Elemente gegenseitig
kompatibel sind. Dies kann nicht immer leicht erreicht werden, ohne
eine beträchtliche
Modifikation der einen oder anderen Verfahrensschritte, und dies
kann einen nachteiligen Einfluss auf die Gesamtwaferausbildung haben.
Es können
gewisse Kompromisse bei der Konstruktion der Geräte erforderlich sein, um eine
Anpassung an diese Änderungen
zu ermöglichen,
die im typischen Fall einen nachteiligen Effekt auf die Durchführung haben
können.
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Diese Probleme haben gegen die kommerzielle
Entwicklung derartiger auf dem Chip integrierter Elektronik bei
planaren Resonatorgeräten
geführt, die
aus Silizium hergestellt sind, und gegenwärtig sind derartige Geräte kommerziell
nicht verfügbar. Eine
detallierte Erklärung,
warum derartige Schwierigkeiten in der Integration bestehen, ergibt
sich unter Bezugnahme auf einen bekannten Sensor, der in unserer
laufenden Patentanmeldung EP-A-1 105 694 beschrieben ist.
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Sensoren, die planare Ringstrukturen
benutzen, wie diese in der EP-A-1 105 694 beschrieben sind, benutzen
im typischen Fall Cos2θ-
und Sin2θ-Vibrationsmodenpaare,
wie in den 1a und 1b dargestellt, wobei die
Vibration der Struktur um Primärachsen
P und Sekundärachsen
S dargestellt ist. Eine dieser Moden (1a)
wird als Trägermodus
erregt. Wenn die Struktur um eine Achse normal zur Ebene des Ringes
gedreht wird, koppeln Korioliskräfte
Energie in den Ansprechmodus (1b) ein.
Wenn die Trägermodenfrequenz
und die Ansprechmodenfrequenz genau angepasst sind, dann wird die
Amplitude der Ansprechmodenbewegung durch den Faktor Q der Struktur
verstärkt.
Dies ergibt eine verbesserte Empfindlichkeit, und derartige Geräte haben
ein gutes Betriebsverhalten.
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Einer der kritischen Parameter, die
die Leistung des Gerätes
bestimmen, ist die Differenzfrequenz zwischen den beiden Moden und
ihre Stabilität bezüglich des
Betriebstemperaturbereichs. Um diese Frequenzanpassung zu erreichen,
ist es wesentlich, dass die Materialeigenschaften derart sind, dass
die Resonanzparameter für
die beiden Moden präzise angepasst
sind. Wenn derartige Resonatorstrukturen aus kristallinem Silizium
hergestellt werden, so glaubt man gegenwärtig, dass dieses Erfordernis
nur dann erfüllt
werden kann, wenn man [111]-Siliziumwafer benutzt, d. h. Siliziumwafer,
die parallel zur [111]-Hauptkristallebene
geschnitten sind. Für
diese Kristallorientierung sind die kritischen Metallparameter in
Radialrichtung isotrop. Dieses Erfordernis ist jedoch nicht kompatibel
mit der Herstellung einer elektronischen Standardschaltung auf einer
Siliziumschicht des Gerätes.
Eine Standard-CMOS/BiCMOS-Herstellung wird im typischen Fall auf
einem [100]-Siliziumwafersubstrat durchgeführt. Die Techniken und Verfahren,
die bei kommerziellen Gießverfahren
benutzt werden, sind nicht direkt anwendbar für [111]-geschnittene Siliziumwafer.
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Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
die oben beschriebenen Probleme zu lösen, die gegenwärtig die
kommerzielle Entwicklung verbesserter Sensorgeräte verhindern, die aus kristallinem
Silizium hergestellt sind und elektronische Schaltungen besitzen,
die auf dem Sensorchip integriert sind.
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Eine lineare Halbleitereinrichtung
ohne ringförmige
Struktur ist in der US-A-5723790 beschrieben, um eine Kraftmessung,
eine Beschleunigung und/oder eine Winkelgeschwindigkeit zu messen, wobei
die Einrichtung auf einem einzigen Halbleiter-Kristallsubstrat,
beispielsweise einem [100]-orientierten Siliziumplättchen,
ausgebildet wird. Ein oder mehrere Auslegerträger, die je eine Trägheitsmasse tragen,
werden vom Halbleitersubstrat gebildet und gegenüber der Substratoberfläche im Winkel
angestellt und in der [111]-Kristallebene orientiert, um eine proportionale
Bewegung gemäß der aufgeprägten Kraft
zu erzeugen.
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Ein Geschwindigkeitssensor mit einer
ringförmig
gestalteten Vibrationsstruktur, die auf einem Siliziumkristall angeordnet
und in einem Cos2θ-Trägermodus
und einer Cos2θ-Frequenz
vibriert wird, ist in der EP-A-0836073 beschrieben.
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Im weitesten Sinne beruht die vorliegende Erfindung
in der Erkenntnis, dass ein Sensor mit einem Resonator auf einem
[100]-Siliziumkristall hergestellt werden kann, wodurch eine Integration
des Sensors und der zugeordneten Steuerelektronik bewirkt wird.
Der Erfinder hat erkannt, dass dann, wenn der Resonator so angeordnet
und in spezieller Weise getrieben wird, wie dies durch eine spezielle
Analyse möglicher
Vibrationsmoden bestimmt ist, in gleicher Weise arbeiten kann, als
wäre er
auf einem [111]-Siliziumkristall erzeugt.
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Im Einzelnen ist gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Winkelgeschwindigkeitssensor-Gerät vorgesehen, das einen Resonator
mit einem Antrieb einer im Wesentlichen planaren Struktur und Sensormittel
und eine zugeordnete elektronische Steuerschaltung aufweist, wobei
Resonator, Antrieb, Sensor und Steuermittel auf dem gleichen Sensorchip
in einer Siliziumschicht hergestellt werden, die eine [100]-Hauptkristallebene
besitzt, wobei der Resonator so angeordnet ist, dass er durch die
Steuermittel in einem Sin3θ/Cos3θ-Vibrationsmodenpaar
betrieben wird, die degenerative Träger und Ansprechparameter liefern.
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Die Benutzung der vorliegenden Erfindung ermöglicht es,
die oben erwähnten
bisher unerreichbaren Vorteile zu gewährleisten, die mit der Integration
der Steuerelektronik und dem Sensorchip selbst verfügbar sind.
Das Sin3θ/Cos3θ- Vibrationsmodenpaar,
das degenerative Träger
und Ansprechparameter liefert, ist besonders geeignet zur Herstellung
einer Vorrichtung mit einem mikrobearbeiteten VSG.
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Die im Wesentlichen ebene Ringresonatorstruktur
hat sich als Hochleistungsstruktur bezüglich ihres Gewichts für mikrobearbeitete
VSGs erwiesen.
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Für
den Resonator können
Trägermittel
vorgesehen werden, die aus mehreren flexiblen Tragarmen bestehen,
die eine Relativbewegung des planaren Ringstrukturresonators in
dem Sensorgerät
ermöglichen.
Insbesondere kann der Resonator innerhalb eines Hohlraumes in einem
Substrat vorgesehen werden, und zwar distanziert von dem Substrat und
in dem Hohlraum durch die Tragarme abgestützt, die von einer zentralen
Nabe nach dem planaren Ringstrukturresonator verlaufen.
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Die Zahl und Anordnung der Tragarme
ist vorzugsweise einer Modensymmetrie des Vibrationsmodenpaares
angepasst. Dies verhindert in vorteilhafter Weise jede Störung der
Dynamik des Vibrationsmodenpaares, wodurch jede Frequenzaufspaltung
verhindert wird.
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Die elektronischen Steuermittel weisen
vorzugsweise eine Treiberschaltung zur Benutzung in Verbindung mit
den Treibermitteln und eine Sensorschaltung auf, die in Verbindung
mit den Sensormitteln benutzt wird, aber auch sämtliche zusätzlichen Schaltungselemente
aufweisen kann, die sonst auf einer getrennten ASIC (Application
Specific Integrated Circuit) oder einer diskreten Elektronik anzuordnen
wären.
Die Treiber- und Sensorschaltung kann über den Umfang des Resonators
in unmittelbarer Nähe
der Treibermittel und der Sensormittel vorgesehen werden. Wiederum
ist dies eine weitere hochleistungsfähige strukturelle Konfiguration
für einen
mikrobearbeiteten VSG. Dies vermindert in vorteilhafter Weise alle
parasitischen Streukapazitäteffekte
auf die Treibermittel und/oder die Sensormittel.
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Vorzugsweise weist die Sensorschaltung
einen elektronischen Verstärker
auf, um die Höhe
der empfangenen Signale zu verstärken.
Indem der Verstärker
in einer Siliziumschicht angeordnet wird, ergibt sich wiederum eine
hochleistungsfähige
Konfiguration für
ein mikrobearbeitetes VSG.
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Das Gerät kann außerdem elektrische Abschirmmittel
wenigstens zwischen jedem Treiber und jedem Sensor aufweisen, und
die Abschirmmittel sind elektrisch geerdet, um elektrisch den Antrieb und
den Sensor voneinander elektrisch abzuschirmen. Dies ermöglicht in
vorteilhafter Weise eine Konstruktion von Geräten, die sehr kompakt sind,
ohne dass dadurch die Leistungsfähigkeit
des Gerätes
beeinträchtigt
würde.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auch auf einen Siliziumwafer mit mehreren Winkelgeschwindigkeits-Geräten der
vorbeschriebenen Bauart.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Schaffung
eines planaren Ringgeschwindigkeitssensors, der aus einem [100]-Siliziumkristall
geschnitten ist, wobei Träger-
und Ansprechmoden-Resonanzparameter präzise angepasst sind und eine
hohe Leistungsfähigkeit
erhalten wird. Eine Erklärung
der Tatsache, warum die vorliegende Erfindung die Herstellung derart
integrierter Elektronik- und Sensorvorrichtungen ermöglicht,
wird im Folgenden beschrieben.
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Kristallines Silizium besitzt Materialeigenschaften,
die sehr gut geeignet sind zur Benutzung bei Vibrationsstrukturgyroskop-Anwendungen.
Ein Einkristallmaterial hat eine geringe Ermüdungserscheinung und ist extrem
fest. Hierdurch wird es dauerhaft und elastisch und sehr robust,
wenn es Stößen und
Vibrationen ausgesetzt wird. Insbesondere besitzt es geringe innere
Verluste (hoher Qualitätsfaktor)
und ein hohes Elastizitätsmodul
E. Diese Parameter sind außerdem
relativ stabil über
den Arbeitstemperaturbereich des Gerätes. Sie zeigen jedoch eine
vorherrschende Anisotropie, was bedeutet, dass sie sich allgemein
mit der Winkelrichtung ändern. Diese
Winkelabhängigkeit
ist in 2 dargestellt,
wo die Veränderung
des Elastizitätsmoduls
mit der Winkelrichtung für
die drei Hauptkristallebenen [111, 100 und 110] durch die Linien 2, 4 und 6 dargestellt
ist. Es ist klar, dass der Elastizitätsmodulwert für die [111]-Ebene
unabhängig
von dem Winkel ist, was ihn in idealer Weise geeignet macht zur
Benutzung in Verbindung mit planaren Ringvorrichtungen, die Sin2θ/Cos2θ-Resonanzmoden
benutzen, wie dies in der EP-A- 1 105 694 beschrieben ist. Die Periodizität der Winkelveränderung
für die
anderen Kristallebenen ist derart, dass eine große Frequenzaufspaltung zwischen
den beiden Moden induziert wird, wodurch diese ungeeignet für einen
gyroskopischen Betrieb werden.
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Die Eigenfrequenzen der Sin nθ/Cos nθ-Biegungsmodenpaare
in der Ebene wurden unter Benutzung der Lagrange'schen Gleichungen analysiert. Die Wirkungen
der Anisotropie können
in der Beanspruchungsenergie-Formulation berechnet werden. Die isotrope
Natur der E-Veränderung
für die [111]-Ebene
erzeugt natürlich
keine Frequenzaufspaltung für
irgendeine andere Modenordnung n. Für die [100]-Ebene werden die
Sin nθ/Cos
nθ-Moden
für n =
2 und 4 aufgespalten, aber für
n = 3 werden die Moden degeneriert (Modenordnungen über n =
4 sind allgemein weniger geeignet für gyroskopische Anwendungen
infolge ihrer verminderten Amplitude und der hohen Frequenz). Es
ist daher möglich,
eine planare Ringstruktur aus [100]-Silizium zu erzeugen, das die
erforderlichen Materialeigenschaften besitzt, um eine Anpassung
an die modalen Parameter unter Benutzung des Sin3θ/Cos3θ-Modenpaares
zu ermöglichen.
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Gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1a und 1b sind jeweils schematische
Darstellungen des Vibrationsmusters eines Cos 2θ- und Sin 2θ-Vibrationsmodenpaares, die
einen Trägermodus
und einen Ansprechmodus repräsentieren;
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2 ist
eine graphische Darstellung, welche die planare Winkelveränderung
des Elastizitätsmoduls
für jede
der drei Hauptkristallachsen [111, 100, 110] für Siliziumkristalle zeigt;
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3a und 3b sind jeweils schematische Darstellungen
des Vibrationsmusters eines Sin 3θ- und Cos 3θ-Vibrationsmodenpaares, die
einen Trägermodus
und einen Ansprechmodus gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung repräsentieren;
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4 ist
eine schematische Grundrissansicht eines Teils eines Winkelgeschwindigkeitssensors
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei ein Resonator, ein Trägeraufbau und die Treiber-
und Abnahmewandler ersichtlich sind; und
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5 ist
ein schematischer Schnitt längs
der Linie A-A gemäß 4.
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Ein Winkelgeschwindigkeitssensor-Gerät gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit den 3a, 3b, 4 und 5 beschrieben. Das Sensorgerät 10 besteht
aus einem mikrobearbeiteten Vibrationsstrukturgyroskop und ist so
angeordnet, dass es mit einem Sin 3θ- und Cos 3θ-Vibrationsmodenpaar arbeiten
kann, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Im Einzelnen sind die Cos3θ-Trägermodenmuster
und die Sin3θ-Ansprechmodenmuster
in den 3a und 3b dargestellt.
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Die Vorrichtung 10, die
diese Moden benutzt, weist elektrostatische Treiberwandler und kapazitive Wandler ähnlich jenen
auf, wie sie in der EP-A-1 105 694 beschrieben sind. Die Herstellungsverfahren
zur Erzeugung dieser Struktur sind im Wesentlichen die gleichen
wie in der EP-A-1 105 694 beschrieben und daher erübrigt sich
im Folgenden eine Einzelbeschreibung hierzu.
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Die Vorrichtung 10 besteht
aus einer Schicht 12 aus einem leitfähigen [100]- Siliziumplättchen, das anodisch mit einem
Glassubstrat 14 verbunden ist. Die Hauptkomponenten der
Vorrichtung 10 sind ein Ringstrukturresonator 16,
sechs Treiberkondensatorwandler 18 und sechs kapazitive
Abnahmewandler 20. Der Resonator 16 und die kapazitiven
Treiber- und Abnahmewandler 18, 20 werden durch
ein Verfahren hergestellt, das als „Deep Reactive Ion Etching" (DRIE) bekannt ist,
wodurch Gräben
in der Siliziumschicht 12 ausgebildet werden. Die Herstellungsverfahren
sind voll kompatibel mit der Herstellung der Mikroelektronik (nicht
dargestellt) direkt auf der Siliziumschicht 12 der Vorrichtung.
Die Technik, die bei einer derartigen Fabrikation benutzt wird,
ist allgemein bekannt und braucht hier nicht beschrieben zu werden.
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4 ist
in Grundrissansicht ein schematisches Diagramm, welches die Ausbildung
der Vorrichtung 10 zeigt und 5 zeigt
einen schematischen Querschnitt der Struktur der Vorrichtung 10. Der
Ringstrukturresonator 16 wird zentral durch elastische
Arme 22 abgestützt.
Die Arme 22 haben die Wirkung von Federmassen, die auf
den Ringstrukturresonator 16 an der Befestigungsstelle
einwirken. Ein einziger Tragarm 22 in Isolation würde unterschiedlich
die Dynamiken der Sin3θ- und Cos3θ-Moden stören und
eine Frequenzaufspaltung erzeugen. Um zu gewährleisten, dass die Gesamtwirkung
der Tragarme 22 keine Frequenzspaltung einführt, wird
die Position der Tragarme 22 im typischen Fall der Modensymmetrie
angepasst. Zweckmäßigerweise
sind zwölf
identische Tragarme 22 in regelmäßigen Winkelabständen von
30° angeordnet.
Diese sind an einem Ende an der Innenseite 24 des Ringstrukturresonators 16 und
am anderen Ende mit einer zentralen Trägernabe 26 verbunden.
Die Nabe 26 ist ihrerseits starr an dem isolierenden Glassubstrat 14 festgelegt.
Es ist ein Hohlraum 28 in dem Glassubstrat 14 unter
dem Rand des Ringstrukturresonators 16 und den elastischen
Armstrukturen 22 angeordnet, um eine freie Bewegung des
Ringstrukturresonators 16 zu ermöglichen.
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Zwölf diskrete gekrümmte Platten 30 sind über den äußeren Umfang
des Ringstrukturresonatorrandes derart angeordnet, dass jede einen
Kondensator zwischen der Oberfläche
einer Platte 30, die auf den Ringsstrukturresonator 16 gerichtet
ist und der äußeren Umfangsoberfläche des
Ringsstrukturresonators selbst bildet. Die Platten 30 sind
starr am Glassubstrat 14 angeordnet und elektrisch gegenüber dem
Ringsstrukturresonator 16 isoliert. Die Platten 30 sind
in regelmäßigen Winkelabständen von
30° um den
Rand des Ringsstrukturresonators 16 herum angeordnet und jede Platte
nimmt einen Winkel von 25° ein.
Zweckmäßigerweise
werden drei der Platten 30, die unter 0°, 120° und 240° gegenüber einer festen Bezugsachse
R angeordnet sind, als Trägertreiberelemente 32 benutzt.
Die Trägermodusbewegung
wird unter Benutzung der Platten 30 bei 60°, 180° und 300° gegenüber der
festen Bezugsachse R als Abnahmewandler 34 festgestellt.
Bei Drehung koppeln Korioliskräfte
Energie in den Ansprechmodus ein. Diese Bewegung wird durch die Ansprechmoden-Abnahmewandler 36 festgestellt, die
bei 30°,
150° und
270° gegenüber der
festen Bezugsachse R liegen. Damit die Vorrichtung in einem erzwungenen
Rückkopplungsmodus-Ansprechmodus
arbeiten kann, liegen die Treiberelemente 38 bei 90°, 210° und 330° gegenüber der
festen Bezugsachse R. Elektrische Verbindungskissen 40 sind
bei jedem Treiber- und Abnahmewandler 18, 20 vorgesehen,
um eine Verbindung mit der nicht dargestellten Steuerschaltung herzustellen.
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Im Betrieb wird eine Treiberspannung
an die Trägertreiberelemente 32 mit
Resonanzfrequenz angelegt. Der Ringsstrukturresonator 16 wird
bei einer festen Offset-Spannung gehalten, die zu einer sich entwickelnden
Kraft führt,
die linear zu der angelegten Spannung für kleine Kondensator-Spaltversetzungen
führt.
Die elektrische Verbindung mit dem Ringsstrukturresonator 16 wird
mittels eines Verbindungskissens 41 durchgeführt, das
an der zentralen Nabe 26 vorgesehen ist und durch das leitfähige Silizium
der Arme 22 mit dem Ringsstrukturresonator 16 verbunden
ist. Die induzierte Bewegung bewirkt eine Veränderung der Kondensator-Spalttrennung
der Trägermodus-Abnahmewandler 34.
Dies erzeugt einen Strom über
dem Spalt, der verstärkt
werden kann, um ein Signal proportional zu der Bewegung zu erzeugen.
Die durch Rotation induzierte Bewegung an den Ansprechmoden-Abnahmewandlern 36 wird in ähnlicher
Weise festgestellt. Im erzwungenen Rückkopplungsmodus wird eine
Treiberspannung an die Ansprechmoden-Treiberwandler 38 angelegt,
um diese Bewegung zu nullen, wobei die angelegte Treiberspannung
direkt proportional der Winkelgeschwindigkeit ist. Eine direkte
kapazitive Kopplung der Treibersignale in die Abnahmewandler 20, 34, 36 kann
fehlerhafte Signalausgänge
erzeugen, die als Vorspannungsausgang erscheinen und die Leistungsfähigkeit
der Vorrichtung verschlechtern. Um diesen Fehler minimal zu halten,
ist eine Abschirmschicht 42 vorgesehen, die die Kondensatorplatten 30 allseitig
umschließt,
außer
an der Seite, an der die Kondensatorplatten auf den Ringsstrukturresonator 16 gerichtet
sind. Diese Abschirmschicht 42 ist mit einem Erdpotential
verbunden, wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, dass Treiber- und Abnahmewandler 18, 20 dicht
benachbart zueinander angeordnet werden können.
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Um die Wirkung von Streukapazitäten und einer
parasitischen Kopplung zu vermeiden, sind zweckmäßigerweise Abnahmeverstärker (nicht
dargestellt) vorgesehen, die eine Sensorschaltung bilden, und diese
sind dicht benachbart zu den diskreten Abnahmekondensatorplatten 20, 34, 36 angeordnet.
Die geeignete Sensorschaltung kann auf der Silizium-Abschirmschicht 12 direkt
benachbart zu den einzelnen Sensorplatten 20, 34, 36 angeordnet
werden, wobei elektrische Verbindungen nach den Sensorplatten über Drahtverbindungen
(nicht dargestellt) nach den Verbindungskissen 40 hergestellt
werden, die auf der oberen Oberfläche der Sensorplatten 20, 34, 36 ausgebildet
sind.
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Die Herstellung der Verstärkerschaltung (nicht
dargestellt) erfordert, dass der Wafer der Vorrichtung, auf dem
mehrere Vorrichtungen 10 ausgebildet sind, einer großen Zahl
von zusätzlichen
Verfahrensschritten ausgesetzt wird. Es ist deshalb zweckmäßig, soviel
der elektronischen Schaltung als möglich auf dem Vorrichtungschip
unterzubringen, um zusätzliche äußere Schaltungen
zu vermeiden. Dies kann zweckmäßigerweise
alle zusätzlichen elektronischen
Steuerkreise einschließlich
der nicht dargestellten Treiberschaltung umfassen, die die erforderlichen
Treiberspannungen erzeugt und die Offset-Spannung, die dem Ringresonator 16 zugeführt wird.
In diesem Fall wäre
die Silizium-Abschirmschicht in unmittelbarer Nähe der diskreten Treiberelementplatten 18, 32, 38 anzuordnen
und sie wäre elektrisch
mit den einzelnen Treiberplatten 18, 32, 38 über nicht
dargestellte Drahtverbindungen mit den Verbindungskissen 40 zu
verbinden, die auf der oberen Oberfläche der Treiberplatten 18, 32, 38 angeordnet
sind.
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Nachdem verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung erläutert wurden,
ist es klar, dass die betreffenden Konstruktionen nur Beispiele
darstellen und Variationen und Modifikationen für den Fachmann möglich sind,
ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, wie dieser in den beiliegenden
Ansprüchen
abgesteckt ist.