JP2002318244A - Semiconductor dynamic quantity sensor and method for manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor dynamic quantity sensor and method for manufacturing the same

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JP2002318244A
JP2002318244A JP2001125988A JP2001125988A JP2002318244A JP 2002318244 A JP2002318244 A JP 2002318244A JP 2001125988 A JP2001125988 A JP 2001125988A JP 2001125988 A JP2001125988 A JP 2001125988A JP 2002318244 A JP2002318244 A JP 2002318244A
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electrode
beam structure
movable
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movable electrode
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Takao Iwaki
隆雄 岩城
Kazuhiko Kano
加納　　一彦
Yukihiro Takeuchi
竹内　　幸裕
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Original Assignee
Denso Corp
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
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    • G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
    • G01P2015/0811—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0814—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor dynamic quantity sensor capable of ensuring a large movable range of a beam structure while suppressing a trouble caused by a micro-loading effect, and a method for manufacturing the same. SOLUTION: A laterally extending cavity and a longitudinally extending groove are formed in a silicon substrate. The beam structure 6 has a movable electrode 9 and a fixed electrode 12 is arranged in opposed relation to the movable electrode 9. The beam 7c of the beam structure 6 is bent and the interval A between beams is almost equal to the interval B between the movable electrode 9 and the fixed electrode 12. The movable range of the beam structure 6 is set to a predetermined range larger than the interval B between the movable electrode 9 and the fixed electrode 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、可動電極を有す
る梁構造体を具備し、例えば、加速度や角速度や振動等
の力学量を検出する半導体力学量センサに関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor dynamic quantity sensor provided with a beam structure having a movable electrode and for detecting a dynamic quantity such as acceleration, angular velocity, and vibration.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体基板をエッチングして基板に様々
な構造体（力学的構造体）を形成することによって、各
種力学量センサ素子（エレメント）を基板内に作り込む
工程においては、通常、プラズマ等のイオン、あるいは
ラジカルを用いたドライエッチングが適用される。そし
て、半導体基板の一面をマスクで覆った後、該マスクの
開口部からドライエッチングすることにより、半導体基
板に構造体を形成する。2. Description of the Related Art In a process of forming various physical quantity sensor elements (elements) in a substrate by etching a semiconductor substrate to form various structures (mechanical structures) on the substrate, usually, a plasma is used. Dry etching using ions or radicals is applied. Then, after covering one surface of the semiconductor substrate with a mask, a dry etching is performed from an opening of the mask to form a structure on the semiconductor substrate.

【０００３】一般的な形状の角速度センサを、図１２を
用いて説明する。基板１００には一次振動子１０１と二
次振動子１０２が作り込まれ、励振用電極１０３，１０
４に静電気力を発生させることによって一次振動子１０
１の重り部１０５を基板面内のある方向（励振方向）に
強制的に振動させる。この振動は一次振動子用梁１０６
の自由度によって可能となる。この状態で基板面に垂直
な軸回りの角速度が印加されると、重り部１０７には励
振方向と角速度の軸方向の両方に垂直な方向（＝基板面
内において励振方向に垂直な方向）に角速度の大きさに
比例するコリオリ力Ｆｃが生じる。[0003] An angular velocity sensor having a general shape will be described with reference to FIG. A primary vibrator 101 and a secondary vibrator 102 are formed on a substrate 100, and excitation electrodes 103 and 10 are provided.
The primary oscillator 10 is generated by generating an electrostatic force on
The first weight 105 is forcibly vibrated in a certain direction (excitation direction) in the substrate plane. This vibration is caused by the primary oscillator beam 106.
Is possible depending on the degree of freedom. In this state, when an angular velocity around an axis perpendicular to the substrate surface is applied, the weight 107 is applied to the direction perpendicular to both the excitation direction and the axial direction of the angular velocity (= direction perpendicular to the excitation direction in the substrate surface). Coriolis force Fc proportional to the magnitude of the angular velocity occurs.

【０００４】Ｆｃ＝２ｍｖΩ ｍ：二次振動子１０２の重り部１０７の質量 ｖ：励振速度 Ω：角速度 このコリオリ力による重り部１０７の変位を一次振動子
１０１内の二次振動子用電極１０８，１０９の静電容量
変化にて検出して角速度を測定する。この重り部１０７
が変位することは二次振動子用梁１１０の自由度によっ
て可能となる。Fc = 2 mvΩ m: Mass of weight 107 of secondary oscillator 102 v: Excitation speed Ω: Angular speed Displacement of weight 107 by this Coriolis force changes secondary oscillator electrode 108 in primary oscillator 101, The angular velocity is detected by detecting the change in capacitance at 109. This weight 107
Can be displaced by the degree of freedom of the beam 110 for the secondary vibrator.

【０００５】ここで、コリオリ力の大きさは非常に小さ
くコリオリ力による変位もとても小さい（例えば、０．
１ｎｍ程度）。従って、できる限り大きな感度が得られ
るようにセンサを設計することが肝要である。角速度セ
ンサの感度は励振速度に比例し、励振速度は、励振の周
波数が一定の場合には励振の際の振幅に比例する。従っ
て、励振の際の振幅は大きければ大きいほどよい。Here, the magnitude of the Coriolis force is very small, and the displacement due to the Coriolis force is also very small (for example, 0.
About 1 nm). Therefore, it is important to design the sensor so as to obtain the highest possible sensitivity. The sensitivity of the angular velocity sensor is proportional to the excitation speed, and the excitation speed is proportional to the amplitude at the time of excitation when the frequency of excitation is constant. Therefore, the larger the amplitude at the time of excitation, the better.

【０００６】このような大きな励振の際の振幅を得るた
めには、重り部１０５とその支持部１１１の間隔を励振
の振幅以上に大きくとることが必要である。また、励振
用電極１０３，１０４においては、励振力は電極間隔に
ほぼ反比例するので、できる限り大きな励振力を発生さ
せるために、電極間隔を狭くとることが必要であり、ま
た、検出用電極１０８，１０９においては、容量変化の
検出感度は、電極間隔の２乗にほぼ反比例するので、で
きる限り電極間隔を狭くとることが必要である。In order to obtain such a large amplitude at the time of excitation, it is necessary to make the interval between the weight portion 105 and the supporting portion 111 larger than the amplitude of the excitation. In the excitation electrodes 103 and 104, the excitation force is almost inversely proportional to the electrode interval. Therefore, it is necessary to reduce the electrode interval in order to generate as large an excitation force as possible. , 109, the detection sensitivity of the change in capacitance is almost inversely proportional to the square of the electrode interval. Therefore, it is necessary to make the electrode interval as narrow as possible.

【０００７】これらの事情から角速度センサのパターン
は全て等間隔とはなり得ず、必然的に開口幅（開口面
積）の広い溝パターンと開口幅の狭い溝パターンを持つ
ことになる。また、これらの構造体は多くの場合、深さ
方向には均一の厚みを持っている。そして、均一の厚み
を持つ構造体は、半導体基板１００の一面をマスクで覆
った後、これら各々異なった開口幅を持つ溝パターンを
均一な深さにドライエッチングした後、何らかの手段で
更にその下部の基板材料を除去することによって形成さ
れる。[0007] Under these circumstances, the patterns of the angular velocity sensor cannot be all equally spaced, and inevitably have a groove pattern with a large opening width (opening area) and a groove pattern with a small opening width. These structures often have a uniform thickness in the depth direction. The structure having a uniform thickness is formed by covering one surface of the semiconductor substrate 100 with a mask, dry-etching these groove patterns having different opening widths to a uniform depth, and further lowering the lower part by some means. Formed by removing the substrate material.

【０００８】しかしながら、通常のドライエッチングに
おいては開口幅の広い溝パターンと開口幅の狭い溝パタ
ーンではエッチングレートに差が生じ、開口幅の広い溝
パターンの方がより深い溝が得られるという、いわゆる
マイクロローディング効果が生じる。従って、各々異な
った開口幅を持つ複数の溝パターンを均一な深さにエッ
チング加工するには、例えばシリコン基板の場合、予め
エッチングレートが極端に遅くなる酸化膜をシリコン基
板の中に埋め込んで、開口幅の広い溝パターンも開口幅
の狭い溝パターンも等しく酸化膜面が露出した段階でエ
ッチングの進行をストップさせるという特殊な基板構造
にする必要があった。しかし、このような構造を基板に
持たせるためにはコストアップが避けられない。However, in ordinary dry etching, a difference occurs in an etching rate between a groove pattern having a large opening width and a groove pattern having a small opening width, and a groove pattern having a large opening width can obtain a deeper groove. A microloading effect occurs. Therefore, in order to etch a plurality of groove patterns having different opening widths to a uniform depth, for example, in the case of a silicon substrate, an oxide film whose etching rate is extremely slow is buried in the silicon substrate in advance. Both the groove pattern having a wide opening width and the groove pattern having a narrow opening width are required to have a special substrate structure in which the progress of etching is stopped when the oxide film surface is exposed. However, an increase in cost is unavoidable for providing such a structure on the substrate.

【０００９】これに対し、特開２０００−１５０４６２
公報においては、エッチング時のマスクとして開口部に
それを複数個の等面積の分割領域に分割する分割パター
ンを有するものを用い、半導体基板としてのシリコン基
板の一面を該マスクで覆った後、ドライエッチングを行
う第１の工程と、該マスクを除去した後、分割パターン
に対応して残った側壁部をエッチングすることにより除
去する第２のエッチング工程と、からなるプロセスによ
って、マイクロローディング効果によって溝の深さが異
なってしまうことを防いでいる。On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-150462
In the gazette, a mask having a pattern in an opening portion which divides the opening into a plurality of divided areas having the same area is used as a mask at the time of etching, and after covering one surface of a silicon substrate as a semiconductor substrate with the mask, A groove is formed by a micro-loading effect by a process including a first step of performing etching, and a second etching step of removing the mask and then removing the remaining side wall corresponding to the divided pattern by etching. To prevent the depth of the window from being different.

【００１０】しかしながら、この方法では、工程が非常
に複雑になるという問題がある。また、予め横方向に
０．５〜２μｍ程度のエッチングを行うことを前提とし
ているために、その分を見越した開口幅の狭いマスクを
使用する必要があるが、たとえそうしたとしても完全に
所望の形状を得ることは難しい。However, this method has a problem that the process becomes very complicated. In addition, since it is premised that etching of about 0.5 to 2 μm is performed in the lateral direction in advance, it is necessary to use a mask with a narrow opening width in anticipation of the etching, but even if it does so, it is completely desired. It is difficult to get a shape.

【００１１】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような背
景の下になされたものであり、その目的は、マイクロロ
ーディング効果による不具合を抑制しつつ梁構造体の大
きな可動範囲を確保することができる半導体力学量セン
サとその製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made under such a background, and an object of the present invention is to secure a large movable range of a beam structure while suppressing a problem due to a microloading effect. An object of the present invention is to provide a semiconductor dynamic quantity sensor and a method of manufacturing the same.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、梁構造体の梁を折り曲げることによって、折り曲げ
られた梁と梁の間隔を、可動電極と固定電極の間隔とほ
ぼ等しくするとともに、梁構造体の可動範囲を可動電極
と固定電極の間隔よりも大きい所定の範囲にしたことを
特徴としている。According to a first aspect of the present invention, a beam of a beam structure is bent so that a distance between the bent beam and the beam is substantially equal to a distance between a movable electrode and a fixed electrode. The movable range of the beam structure is set to a predetermined range larger than the distance between the movable electrode and the fixed electrode.

【００１３】梁構造体の可動範囲をある程度大きくとり
たい場合、従来の折り曲げなしの梁や１回だけ折り曲げ
た梁では、梁構造体と固定部の間に所望の可動範囲以上
の幅の溝が必要になる。例えば、ある片側振幅（＝全振
幅／２）で所定の可動範囲をとりたい場合、その全振幅
／２の大きさの溝が必要であった。通常、この可動範囲
は電極間隔と比べてかなり大きくなってしまう。する
と、マイクロローディング効果（開口幅の広い溝パター
ンの方が開口幅の狭い溝パターンと比較してより深い溝
が得られるという効果）によって、溝の深さが異なって
しまうという問題があった。これに対し、請求項１のよ
うな工夫をすることで、(i)梁構造体の大きな可動範囲
を確保すること、(ii)梁部の溝幅と電極の間隔を同じに
してマイクロローディング効果による不具合を受けにく
くすることを、同時に実現できる。When it is desired to increase the movable range of the beam structure to some extent, in a conventional beam without bending or a beam bent only once, a groove having a width larger than a desired movable range is formed between the beam structure and the fixed portion. Will be needed. For example, when it is desired to take a predetermined movable range at a certain one-sided amplitude (= total amplitude / 2), a groove having a size of the entire amplitude / 2 is required. Usually, this movable range is considerably larger than the electrode interval. Then, there is a problem that the depth of the groove differs due to a microloading effect (an effect that a groove pattern having a larger opening width can obtain a deeper groove than a groove pattern having a smaller opening width). On the other hand, by adopting a device as claimed in claim 1, it is possible to (i) secure a large movable range of the beam structure, and (ii) to make the groove width of the beam portion and the interval between the electrodes the same so that the microloading effect can be obtained. Can be realized at the same time.

【００１４】この効果は、特に梁を角速度センサの励振
用梁として用いた場合に、可動範囲が大きいので有効で
あるが、加速度センサの梁として用いることもできる。
請求項２に記載の発明によれば、梁の先端と対向部の開
口幅を電極の開口幅と等しくすることで、マイクロロー
ディング効果を低減できる。This effect is particularly effective when the beam is used as an excitation beam of an angular velocity sensor because the movable range is large, but it can also be used as a beam of an acceleration sensor.
According to the second aspect of the present invention, the microloading effect can be reduced by making the opening width of the tip and the facing portion of the beam equal to the opening width of the electrode.

【００１５】請求項３に記載の発明によれば、梁の側面
と対向する部位からなる開口幅を電極の開口幅と等しく
することで、マイクロローディング効果を低減できる。
請求項４に記載の発明によれば、梁の折り曲げ回数を増
やせば、増やすほど可動範囲を広げることは可能であ
る。しかし、梁の折り曲げ回数を増やすことは、梁を本
来動きたい方向以外（特にそれに対して垂直な方向）に
も動くようになってしまう。請求項４に記載の計算式に
よって梁の折り曲げ回数ｎを決めれば、必要な可動範囲
を得るための最小の折り曲げ回数を求めることができ
る。According to the third aspect of the present invention, the microloading effect can be reduced by making the opening width of the portion facing the side surface of the beam equal to the opening width of the electrode.
According to the fourth aspect of the invention, if the number of bending of the beam is increased, the movable range can be increased as the number of bending is increased. However, increasing the number of bendings of the beam causes the beam to move in a direction other than the direction in which the beam should originally move (particularly in a direction perpendicular to the direction). If the number of bendings n of the beam is determined by the calculation expression according to claim 4, the minimum number of bendings for obtaining a necessary movable range can be obtained.

【００１６】請求項５，８に記載の発明によれば、梁構
造体の可動部と固定部の間は通常では、所望の可動範囲
以上の幅の溝が必要になる。例えば、全振幅／２で所定
の可動範囲をとりたい場合、少なくともその全振幅／２
の大きさの溝が必要であった。この場合、マイクロロー
ディング効果が問題になるが、請求項５，８のようなダ
ミー電極を入れることによって、この問題を低減するこ
とができる。According to the fifth and eighth aspects of the present invention, a groove having a width larger than a desired movable range is usually required between the movable part and the fixed part of the beam structure. For example, when it is desired to take a predetermined movable range at full amplitude / 2, at least the full amplitude / 2
A groove of the size was required. In this case, the microloading effect becomes a problem, but this problem can be reduced by inserting a dummy electrode according to the fifth and eighth aspects.

【００１７】この効果は、特にこの電極を角速度センサ
の励振のために用いる場合において可動範囲が大きいの
で有効であるが、加速度センサの検出方向に用いること
もできる。This effect is effective especially when this electrode is used for exciting the angular velocity sensor because the movable range is large, but it can also be used in the detection direction of the acceleration sensor.

【００１８】請求項６，９に記載の発明によれば、電極
として作用する可動〜固定電極間の間隔と、ダミー電極
として作用する可動〜固定電極間の間隔をほぼ等しくす
ることによって、これらの部分での開口幅が等しくな
り、マイクロローディング効果をより低減することが可
能となる。According to the sixth and ninth aspects of the present invention, the distance between the movable and fixed electrodes acting as electrodes and the distance between the movable and fixed electrodes acting as dummy electrodes are made substantially equal to each other. The opening widths at the portions become equal, and the microloading effect can be further reduced.

【００１９】請求項７に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用・効果に加え、二次振動子用梁構造
体での電極（検出電極）においては、従来、可動電極と
固定電極が交互に、可動電極→固定電極→可動電極→固
定電極の順に並び、かつ可動電極と固定電極の間隔が狭
→広→狭→広の順番になっているのが一般的である。こ
れを、可動電極→固定電極→固定電極→可動電極→固定
電極→固定電極の順とし、全て等間隔にすることによっ
て、マイクロローディング効果をさらに低減することが
できる。According to the invention of claim 7, according to claim 1,
In addition to the functions and effects of the invention described in the above, in the electrode (detection electrode) of the beam structure for the secondary vibrator, conventionally, the movable electrode and the fixed electrode alternately move, the movable electrode → the fixed electrode → the movable electrode → the fixed. In general, the electrodes are arranged in the order of the electrodes, and the distance between the movable electrode and the fixed electrode is generally narrow → wide → narrow → wide. The microloading effect can be further reduced by setting the order of movable electrode → fixed electrode → fixed electrode → movable electrode → fixed electrode → fixed electrode, and making them all equally spaced.

【００２０】請求項１０に記載の発明によれば、二次振
動子用梁構造体の梁の先端と対向部の間隔を二次振動子
用梁構造体での電極間隔とほぼ等しくすることにより、
これらの部分の開口幅が等しくなり、マイクロローディ
ング効果をより低減することができる。According to the tenth aspect of the present invention, the distance between the tip of the beam and the opposing portion of the beam structure for the secondary vibrator is made substantially equal to the electrode distance in the beam structure for the secondary vibrator. ,
The opening width of these portions becomes equal, and the microloading effect can be further reduced.

【００２１】請求項１１に記載の発明によれば、二次振
動子用梁構造体での可動電極の先端と対向部の間隔も、
二次振動子用梁構造体での電極間隔とほぼ等しくするこ
とによって、マイクロローディング効果をより低減する
ことができる。According to the eleventh aspect of the present invention, the distance between the tip of the movable electrode and the facing portion in the beam structure for a secondary vibrator is also
The microloading effect can be further reduced by making the electrode interval substantially equal to that of the secondary vibrator beam structure.

【００２２】請求項１２に記載の発明によれば、二次振
動子用梁構造体での固定電極の先端と対向部の間隔も二
次振動子用梁構造体での電極（検出電極）の間隔とほぼ
等しくすることによって、マイクロローディング効果を
より低減することができる。According to the twelfth aspect of the present invention, the distance between the tip of the fixed electrode and the opposing portion in the beam structure for a secondary vibrator is also different from the electrode (detection electrode) in the beam structure for a secondary vibrator. By making the distance approximately equal, the microloading effect can be further reduced.

【００２３】請求項１３に記載の発明によれば、特に角
速度センサにおいては、励振振幅が通常５μｍ〜１００
μｍ程度と非常に大きく、これに対して励振電極の間隔
や検出電極の間隔が通常２μｍ程度と非常に小さく、マ
イクロローディング効果の影響が大きいので、マイクロ
ローディング効果の低減の効果が大きい。According to the thirteenth aspect, especially in an angular velocity sensor, the excitation amplitude is usually 5 μm to 100 μm.
On the other hand, the interval between the excitation electrodes and the interval between the detection electrodes are very small, typically about 2 μm, and the effect of the microloading effect is large. Therefore, the effect of reducing the microloading effect is large.

【００２４】請求項１４に記載の発明によれば、静電気
力以外の励振方法として、従来より電磁式や圧電式があ
るが、例えば電磁式では、永久磁石や電磁石等の余分な
部品が必要となる。また、圧電式では、圧電体薄膜の形
成が必要で、プロセスが複雑になる。従って、静電気力
を用いた励振では、プロセスが簡単で部品点数が少な
く、小型化が可能であるというメリットがある。According to the fourteenth aspect of the present invention, as an excitation method other than the electrostatic force, there are conventionally an electromagnetic method and a piezoelectric method. For example, the electromagnetic method requires extra parts such as permanent magnets and electromagnets. Become. In the case of the piezoelectric type, the formation of a piezoelectric thin film is necessary, and the process becomes complicated. Therefore, the excitation using the electrostatic force has advantages that the process is simple, the number of parts is small, and the size can be reduced.

【００２５】請求項１５に記載の発明によれば、一次振
動子用梁構造体での電極の並びが等間隔であることによ
って、励振力（静電引力）は、櫛歯電極の方向にまっす
ぐ発生する。このことによって、所望の方向に励振（振
動）を発生させることができる。また、一次振動子用梁
構造体での可動電極と固定電極がぶつかる不具合（これ
は非常に大きなノイズの原因となる）を避けることがで
きる。According to the fifteenth aspect of the present invention, the arrangement of the electrodes in the beam structure for the primary vibrator is at equal intervals, so that the exciting force (electrostatic attraction) is straight in the direction of the comb-tooth electrode. appear. As a result, excitation (vibration) can be generated in a desired direction. In addition, it is possible to avoid a problem that the movable electrode and the fixed electrode in the primary oscillator beam structure collide with each other (this causes a very large noise).

【００２６】請求項１６，１７に記載の発明によれば、
一次振動子用梁構造体での励振電極においては、固定電
極と固定電極の間隔および可動電極と可動電極の間隔が
開口幅と考えられ、この値（固定〜固定電極間、可動〜
可動電極間の間隔）は固定〜可動電極間の間隔の２倍よ
りも大きいためマイクロローディング効果を防ぐために
は、この間隔（固定〜固定電極間、可動〜可動電極間の
間隔）をできる限り狭くしたい。同時に、可動電極の先
端と対向部の距離や、固定電極の先端と対向部の距離も
できる限り短くしたい。この距離は、最小でも、励振の
際の振幅と同じ値が必要であるから、ほぼその最小値を
使用することによってマイクロローディング効果を防ぐ
ことが可能となる。According to the invention of claims 16 and 17,
In the excitation electrode in the primary oscillator beam structure, the interval between the fixed electrode and the fixed electrode and the interval between the movable electrode and the movable electrode are considered to be the opening width.
Since the distance between the movable electrodes is larger than twice the distance between the fixed and movable electrodes, in order to prevent the microloading effect, the distance between the fixed and fixed electrodes and the distance between the movable and movable electrodes is made as small as possible. Want to. At the same time, the distance between the tip of the movable electrode and the facing part and the distance between the tip of the fixed electrode and the facing part should be as short as possible. At least, this distance needs to have the same value as the amplitude at the time of excitation. Therefore, the microloading effect can be prevented by using the minimum value approximately.

【００２７】請求項１８に記載の発明によれば、一次振
動子用梁構造体での電極における固定電極と可動電極の
間隔が二次振動子用梁構造体での電極における固定電極
と可動電極の間隔とほぼ等しいことにより、これらの部
分の開口幅がほぼ等しくなり、これらの部分でのマイク
ロローディング効果を防ぐことができる。According to the eighteenth aspect of the present invention, the distance between the fixed electrode and the movable electrode in the electrode in the beam structure for the primary vibrator is such that the distance between the fixed electrode and the movable electrode in the electrode in the beam structure for the secondary vibrator is increased. Are approximately equal to each other, the opening widths of these portions become substantially equal, and the microloading effect in these portions can be prevented.

【００２８】請求項１９に記載の発明によれば、一次振
動子用梁構造体での電極においては、固定電極と固定電
極の間隔および可動電極と可動電極の間隔が開口幅と考
えられ、この値は固定〜可動電極間の間隔の２倍よりも
大きいためマイクロローディング効果を防ぐためには、
この間隔をできる限り狭くしたい。そのためには、固定
電極および可動電極の幅をできる限り狭くしたい。一
方、この幅を狭くすると励振電極の強度が弱くなるとい
う問題がある。この強度を強くするためには、電極の長
さを短くしたい。電極の長さは、通常，励振振幅の２倍
あれば十分であるから、それより長くすることにはメリ
ットはない。本発明によって、櫛歯の幅を細くすること
が可能となり、マイクロローディング効果をより低減す
ることが可能となる。According to the nineteenth aspect of the present invention, in the electrodes of the beam structure for the primary vibrator, the interval between the fixed electrodes and the interval between the movable electrodes are considered to be the opening width. Since the value is larger than twice the distance between the fixed and movable electrodes, to prevent the microloading effect,
I want to make this interval as narrow as possible. For that purpose, it is desired to make the width of the fixed electrode and the movable electrode as narrow as possible. On the other hand, when the width is reduced, there is a problem that the strength of the excitation electrode is reduced. In order to increase this strength, it is desired to shorten the length of the electrode. Generally, it is sufficient for the length of the electrode to be twice the excitation amplitude, so that there is no merit in making it longer. According to the present invention, the width of the comb teeth can be reduced, and the microloading effect can be further reduced.

【００２９】請求項２０に記載の発明の構成は、請求項
１６，１７の発明の作用・効果の記載における固定〜固
定電極間の間隔および可動〜可動電極間の間隔を小さく
することを意味しており、マイクロローディング効果の
低減に有効である。The structure of the invention described in claim 20 means that the space between the fixed and fixed electrodes and the space between the movable and movable electrodes in the description of the functions and effects of the inventions of claims 16 and 17 are reduced. And is effective in reducing the microloading effect.

【００３０】請求項２１に記載の発明によれば、梁構造
体と固定部の間の間隔が検出電極の電極間隔とほぼ等し
いことによって、この部分の開口幅がほぼ等しくなり、
マイクロローディング効果をより低減することが可能と
なる。According to the twenty-first aspect of the present invention, since the interval between the beam structure and the fixed portion is substantially equal to the electrode interval between the detection electrodes, the opening width of this portion becomes substantially equal,
The microloading effect can be further reduced.

【００３１】請求項２２に記載の発明は、励振の際の振
幅をモニタする手段を備えたことを特徴としており、励
振の振幅をモニタすることによって、励振の振幅は例え
ば温度変化等により変化した場合に、励振を一定にした
り、回路で補正したりすることによって、感度を一定に
保つことができる。According to a twenty-second aspect of the present invention, there is provided a means for monitoring an amplitude at the time of excitation. By monitoring the amplitude of the excitation, the amplitude of the excitation changes due to, for example, a temperature change. In such a case, the sensitivity can be kept constant by making the excitation constant or correcting it by a circuit.

【００３２】そのため、感度の温度ドリフト（温度変化
による角速度出力値のゼロ点の変化）を低減することが
できる。ちなみに、励振の振幅は、雰囲気気体の粘性係
数に大きく依存し、該気体の粘性係数は、一般に温度に
非常に敏感であるから、角速度センサの感度に対する温
度の影響（感度の温度ドリフト）は非常に大きく、本発
明の効果は大きい。Therefore, it is possible to reduce the temperature drift of the sensitivity (change of the zero point of the angular velocity output value due to the temperature change). Incidentally, the amplitude of the excitation greatly depends on the viscosity coefficient of the atmospheric gas, and the viscosity coefficient of the gas is generally very sensitive to the temperature. Therefore, the influence of the temperature on the sensitivity of the angular velocity sensor (temperature drift of the sensitivity) is very small. The effect of the present invention is great.

【００３３】請求項２４に記載の発明によれば、振動モ
ニタとしては、他に圧電効果を利用した歪みゲージ、誘
導起電力を利用したもの等があるが、歪みゲージを作成
するのはマスク枚数の増加につながり、また、誘導起電
力を利用したものはマスク枚数の増加および外部に永久
磁石又は電磁石を必要とするために、センサ自身が大き
くなりコスト増に招く。これに対し、マスク枚数の増加
もなくサイズも大きくならない容量検出方式が最も有利
である。According to the twenty-fourth aspect of the present invention, other types of vibration monitors include strain gauges utilizing the piezoelectric effect and those utilizing induced electromotive force. The strain gauges are formed by the number of masks. In addition, the sensor using the induced electromotive force increases the number of masks and requires an external permanent magnet or electromagnet, so that the size of the sensor itself increases and the cost increases. On the other hand, a capacitance detection method that does not increase the size without increasing the number of masks is most advantageous.

【００３４】請求項２５に記載の発明によれば、振動モ
ニタ用固定電極と可動電極の間には電位が発生するため
に、励振電極と同様の静電気力が働くが、モニタ用電極
の間隔を不均一にすると、この静電気力は励振方向と垂
直な方向の成分を持ち、これはノイズの原因となる。こ
れに対し、均一にすることによって、ノイズを防ぐこと
ができる。また、開口幅をできるだけ一定にすることは
マイクロローディング効果の低減にもつながる。According to the twenty-fifth aspect of the present invention, since an electric potential is generated between the fixed electrode for vibration monitoring and the movable electrode, the same electrostatic force acts as the excitation electrode, but the distance between the monitoring electrodes is reduced. If non-uniform, this electrostatic force has a component in the direction perpendicular to the excitation direction, which causes noise. In contrast, noise can be prevented by making it uniform. Also, making the opening width as constant as possible leads to a reduction in the microloading effect.

【００３５】請求項２６，２７に記載の発明によれば、
振動モニタ用電極においても、励振電極と同様に、固定
電極と固定電極の間隔および可動電極と可動電極の間隔
が開口幅と考えられ、この値は固定〜可動電極間の間隔
の２倍よりも大きいためマイクロローディング効果を防
ぐためには、この間隔をできる限り狭くしたい。同時
に、可動電極の先端と対向部の距離や、固定電極の先端
と対向部の距離もできる限り短くしたい。この距離は、
最小でも、励振の際の振幅と同じ値が必要であるから、
ほぼその最小値を使用することによってマイクロローデ
ィング効果を低減することができる。According to the invention described in claims 26 and 27,
Also in the vibration monitoring electrode, similarly to the excitation electrode, the interval between the fixed electrode and the fixed electrode and the interval between the movable electrode and the movable electrode are considered to be the opening width, and this value is more than twice the interval between the fixed to the movable electrode. To prevent the microloading effect because it is large, we want to make this interval as narrow as possible. At the same time, the distance between the tip of the movable electrode and the facing part and the distance between the tip of the fixed electrode and the facing part should be as short as possible. This distance is
At a minimum, the amplitude must be the same as the excitation,
By using approximately the minimum value, the microloading effect can be reduced.

【００３６】請求項２８に記載の発明によれば、振動モ
ニタ用電極と二次振動子用梁構造体の電極の開口幅を等
しくすることによって、マイクロローディング効果を低
減することができる。According to the twenty-eighth aspect, the microloading effect can be reduced by equalizing the opening widths of the vibration monitoring electrode and the electrode of the secondary vibrator beam structure.

【００３７】請求項２９に記載の発明によれば、振動モ
ニタ用電極においては、固定電極と固定電極の間隔およ
び可動電極と可動電極の間隔が開口幅と考えられ、この
値は固定〜可動電極間の間隔の２倍よりも大きいためマ
イクロローディング効果を防ぐためには、この間隔をで
きる限り狭くしたい。そのためには、固定電極および可
動電極の幅をできる限り狭くしたい。一方、この幅を狭
くすると振動モニタ用電極の強度が弱くなるという問題
がある。この強度を強くするためには、電極の長さを短
くしたい。電極の長さは、通常，励振振幅の２倍あれば
十分であるから、それより長くすることにはメリットは
ない。本発明によって、電極の幅を細くすることが可能
となり、マイクロローディング効果を低減することが可
能となる。According to the invention described in claim 29, in the vibration monitoring electrode, the interval between the fixed electrode and the fixed electrode and the interval between the movable electrode and the movable electrode are considered to be the opening width. Since the spacing is greater than twice the spacing, it is desirable to make this spacing as narrow as possible to prevent the microloading effect. For that purpose, it is desired to make the width of the fixed electrode and the movable electrode as narrow as possible. On the other hand, when the width is reduced, there is a problem that the strength of the vibration monitoring electrode is reduced. In order to increase this strength, it is desired to shorten the length of the electrode. Generally, it is sufficient for the length of the electrode to be twice the excitation amplitude, so that there is no merit in making it longer. According to the present invention, the width of the electrode can be reduced, and the microloading effect can be reduced.

【００３８】請求項３０に記載の発明の構成は、請求項
２６，２７の発明の作用・効果の記載における固定〜固
定電極間の間隔および可動〜可動電極間の間隔を小さく
することを意味しており、マイクロローディング効果の
低減に有効である。The structure of the invention described in claim 30 means that the space between the fixed and fixed electrodes and the space between the movable and movable electrodes in the description of the functions and effects of the inventions of claims 26 and 27 are reduced. And is effective in reducing the microloading effect.

【００３９】請求項３１に記載の発明によれば、ダミー
電極においては静電気力は発生しないが、開口幅をでき
るだけ一定にすることはマイクロローディング効果の低
減にもつながる。According to the thirty-first aspect of the present invention, no electrostatic force is generated in the dummy electrode, but keeping the opening width as constant as possible leads to a reduction in the microloading effect.

【００４０】請求項３２，３３に記載の発明によれば、
ダミー電極においても励振電極と同様に、固定電極と固
定電極の間隔および可動電極と可動電極の間隔が開口幅
と考えられ、この値は固定〜可動電極間の間隔の２倍よ
りも大きいためマイクロローディング効果を防ぐために
は、この間隔をできる限り狭くしたい。同時に、可動電
極の先端と対向部の距離や、固定電極の先端と対向部の
距離もできる限り短くしたい。この距離は、最小でも、
励振の際の振幅と同じ値が必要であるから、ほぼその最
小値を使用することによってマイクロローディング効果
を防ぐことが可能である。According to the invention described in claims 32 and 33,
In the case of the dummy electrode, similarly to the excitation electrode, the distance between the fixed electrode and the fixed electrode and the distance between the movable electrode and the movable electrode are considered to be the opening width. In order to prevent the loading effect, we want this interval to be as narrow as possible. At the same time, the distance between the tip of the movable electrode and the facing part and the distance between the tip of the fixed electrode and the facing part should be as short as possible. This distance, at a minimum,
Since the same value as the amplitude at the time of excitation is required, it is possible to prevent the microloading effect by using the minimum value substantially.

【００４１】請求項３４に記載の発明によれば、ダミー
電極と二次振動子用梁構造体の電極の開口部をほぼ等し
くすることによってマイクロローディング効果を低減す
ることができる。According to the thirty-fourth aspect, the microloading effect can be reduced by making the openings of the dummy electrode and the electrode of the secondary vibrator beam structure substantially equal.

【００４２】請求項３５に記載の発明によれば、ダミー
電極においては、固定電極と固定電極の間隔および可動
電極と可動電極の間隔が開口幅と考えられ、この値は固
定〜可動電極間の間隔の２倍よりも大きいためマイクロ
ローディング効果を防ぐためには、この間隔をできる限
り狭くしたい。そのためには、固定電極および可動電極
の幅をできる限り狭くしたい。一方、この幅を狭くする
とダミー電極の強度が弱くなるという問題がある。この
強度を強くするためには、電極の長さを短くしたい。電
極の長さは、通常，励振振幅の２倍あれば十分であるか
ら、それより長くすることにはメリットはない。本発明
によって、電極の幅を細くすることが可能となり、マイ
クロローディング効果を防ぐことが可能となる。According to the invention described in claim 35, in the dummy electrode, the distance between the fixed electrode and the fixed electrode and the distance between the movable electrode and the movable electrode are considered to be the opening width. Since the interval is larger than twice the interval, in order to prevent the microloading effect, it is desirable to make this interval as narrow as possible. For that purpose, it is desired to make the width of the fixed electrode and the movable electrode as narrow as possible. On the other hand, when the width is reduced, there is a problem that the strength of the dummy electrode is reduced. In order to increase this strength, it is desired to shorten the length of the electrode. Generally, it is sufficient for the length of the electrode to be twice the excitation amplitude, so that there is no merit in making it longer. According to the present invention, the width of the electrode can be reduced, and the microloading effect can be prevented.

【００４３】請求項３６に記載の発明の構成は、請求項
３２，３３の発明の作用・効果の記載における固定〜固
定電極間の間隔および可動〜可動電極間の間隔を小さく
することを意味しており、マイクロローディング効果の
低減に有効である。The structure of the invention according to claim 36 means that the spacing between the fixed and fixed electrodes and the spacing between the movable and movable electrodes in the description of the functions and effects of the inventions of claims 32 and 33 are reduced. And is effective in reducing the microloading effect.

【００４４】請求項３８に記載の発明によれば、請求項
１に記載の半導体力学量センサを実際に製造することが
できる。According to the thirty-eighth aspect of the present invention, the semiconductor physical quantity sensor according to the first aspect can be actually manufactured.

【００４５】[0045]

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。図１，２には、本実施
形態における角速度センサを示す。図１は、角速度セン
サの平面図である。また、図３には図１のＩ−Ｉ線での
断面を示す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show an angular velocity sensor according to the present embodiment. FIG. 1 is a plan view of the angular velocity sensor. FIG. 3 shows a cross section taken along line II of FIG.

【００４６】図２は角速度センサの配線を取り除いた状
態での平面図を示している。つまり、図１は、本センサ
の配線を含む平面図であり、図２では配線を除いたもの
となっている。FIG. 2 is a plan view showing a state in which the wiring of the angular velocity sensor has been removed. That is, FIG. 1 is a plan view including the wiring of the present sensor, and FIG. 2 does not show the wiring.

【００４７】図３において、単層の半導体基板としての
シリコン基板１の内部には空洞２が形成されており、こ
の空洞２は所定の厚さｔを有し、かつ、横方向（水平方
向）に延びている。基板１における空洞２の下の部位が
ベースプレート部３となっている。つまり、空洞２によ
りベースプレート部３が区画され、ベースプレート部３
は空洞２の下に位置している。また、基板１における空
洞２の上の部位において、図２，３に示すように、溝４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが形成され、この溝４ａ，４ｂ，
４ｃ，４ｄは縦方向に延び、かつ、空洞２に達してい
る。この空洞２および溝４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによ
り、四角枠部５および一次振動子用梁構造体６が区画形
成されている。四角枠部５は、空洞２および溝４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄの横に位置し、ベースプレート部３の上
面に立設されている。この四角枠部５は基板１の側壁に
て構成されている。また、梁構造体６は、空洞２の上に
位置し、四角枠部５から延びている。このとき、梁構造
体６はベースプレート部３の上面から所定の間隔ｔをお
いて配置されている。In FIG. 3, a cavity 2 is formed inside a silicon substrate 1 as a single-layer semiconductor substrate, and the cavity 2 has a predetermined thickness t and has a lateral direction (horizontal direction). Extends to. A portion of the substrate 1 below the cavity 2 is a base plate portion 3. That is, the base plate portion 3 is defined by the cavity 2 and the base plate portion 3
Is located below the cavity 2. Further, at a portion of the substrate 1 above the cavity 2, as shown in FIGS.
a, 4b, 4c, 4d are formed, and the grooves 4a, 4b,
4 c and 4 d extend in the vertical direction and reach the cavity 2. The rectangular frame portion 5 and the primary vibrator beam structure 6 are defined by the cavity 2 and the grooves 4a, 4b, 4c, 4d. The square frame portion 5 includes the cavity 2 and the grooves 4a, 4a.
b, 4c, 4d, and are erected on the upper surface of the base plate portion 3. This square frame portion 5 is constituted by the side wall of the substrate 1. The beam structure 6 is located above the cavity 2 and extends from the rectangular frame 5. At this time, the beam structure 6 is disposed at a predetermined interval t from the upper surface of the base plate 3.

【００４８】図２において、梁構造体６は梁７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄと重り部８と可動電極９，１０，１１と
からなる。四角枠部５から梁７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが
延び、その先端に重り部８が連結されている。梁構造体
６は図２においてＸ方向（左右方向）に変位することが
できる。重り部８からは可動電極９，１０，１１がＸ方
向に延びている。可動電極９は励振用電極であり、可動
電極１０は振動モニタ用電極であり、可動電極１１はダ
ミー用電極である。In FIG. 2, the beam structure 6 includes beams 7a and 7a.
b, 7c, 7d, a weight 8, and movable electrodes 9, 10, 11. Beams 7a, 7b, 7c, 7d extend from the square frame portion 5, and a weight portion 8 is connected to the end thereof. The beam structure 6 can be displaced in the X direction (left-right direction) in FIG. The movable electrodes 9, 10, 11 extend from the weight 8 in the X direction. The movable electrode 9 is an excitation electrode, the movable electrode 10 is a vibration monitoring electrode, and the movable electrode 11 is a dummy electrode.

【００４９】一方、四角枠部５からは固定電極１２，１
３，１４が梁構造体６の可動方向Ｘに延びている。この
固定電極１２，１３，１４は、空洞２および溝４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄにより区画され、空洞２の上に位置し、
梁構造体６の可動電極９，１０，１１に対向して配置さ
れている。詳しくは、励振用固定電極（一次固定電極）
１２は励振用可動電極９と対向配置し、振動モニタ用固
定電極１３は振動モニタ用可動電極１０と対向配置し、
ダミー用固定電極１４はダミー用可動電極１１と対向配
置している。また、前述の可動電極９，１０，１１と、
これに対応する固定電極１２，１３，１４は、櫛歯構造
の電極をなしている。On the other hand, the fixed electrodes 12, 1
3 and 14 extend in the movable direction X of the beam structure 6. The fixed electrodes 12, 13 and 14 are formed by the cavity 2 and the grooves 4a and 4a.
b, 4c, 4d, located above the cavity 2,
It is arranged to face the movable electrodes 9, 10, 11 of the beam structure 6. For details, fixed electrode for excitation (primary fixed electrode)
Numeral 12 is arranged to face the movable electrode 9 for excitation, and fixed electrode 13 for vibration monitor is arranged to face the movable electrode 10 for vibration monitor.
The dummy fixed electrode 14 is arranged to face the dummy movable electrode 11. Further, the aforementioned movable electrodes 9, 10, 11;
The corresponding fixed electrodes 12, 13, and 14 are electrodes having a comb structure.

【００５０】本実施形態においては、ベースプレート部
３と四角枠部５により、梁構造体６と固定電極１２〜１
４を支持するための支持部を構成している。図２の梁構
造体６において、励振用可動電極９と振動モニタ用可動
電極１０は、その根元が絶縁材料３０，３１からなって
おり、重り部８とは電気的に絶縁されている。また、励
振用固定電極１２と振動モニタ用固定電極１３は、その
根元が絶縁材料３２，３３からなっており、四角枠部５
とは電気的に絶縁されている。なお、ダミー用の可動お
よび固定電極１１，１４に関しては、電気的に絶縁され
ている必要はない。In this embodiment, the beam structure 6 and the fixed electrodes 12 to 1 are formed by the base plate 3 and the rectangular frame 5.
4 constitutes a supporting portion. In the beam structure 6 of FIG. 2, the excitation movable electrode 9 and the vibration monitoring movable electrode 10 are formed of insulating materials 30 and 31 at the base thereof, and are electrically insulated from the weight portion 8. The fixed electrodes 12 for excitation and the fixed electrodes 13 for vibration monitoring have their roots made of insulating materials 32 and 33, respectively.
And are electrically insulated. Note that the dummy movable and fixed electrodes 11 and 14 do not need to be electrically insulated.

【００５１】また、図２の梁構造体６において、重り部
８には縦方向に延びる溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１
ｄが重り部８を貫通するように形成されている。この溝
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄにより、重り部８の内
部において二次振動子用梁構造体２０が区画形成されて
いる。梁構造体２０は梁２２ａ，２２ｂと四角枠部２３
と重り部２４と可動電極２５からなる。四角枠部２３か
ら梁２２ａ，２２ｂが延び、その先端に重り部２４が連
結されている。梁構造体２０は図２においてＹ方向に変
位することができる。重り部２４には可動電極２５が梁
構造体２０の可動方向Ｙに直交する方向Ｘに延びてい
る。可動電極２５は角速度検出用電極であり、櫛歯構造
をなしている。In the beam structure 6 shown in FIG. 2, the weight 8 has grooves 21a, 21b, 21c, 21 extending in the vertical direction.
d is formed to penetrate the weight portion 8. The grooves 21 a, 21 b, 21 c, and 21 d define the secondary vibrator beam structure 20 inside the weight portion 8. The beam structure 20 includes beams 22 a and 22 b and a square frame 23.
And a weight 24 and a movable electrode 25. Beams 22a and 22b extend from the square frame portion 23, and a weight portion 24 is connected to the tip thereof. The beam structure 20 can be displaced in the Y direction in FIG. A movable electrode 25 extends in the weight portion 24 in a direction X orthogonal to the movable direction Y of the beam structure 20. The movable electrode 25 is an electrode for detecting angular velocity, and has a comb-tooth structure.

【００５２】一方、四角枠部２３からは固定電極２６，
２７が梁構造体２０の可動方向Ｙに直交する方向Ｘに延
びている。この固定電極２６，２７は、梁構造体６にお
いて縦方向に延びる溝２１ａ，２１ｂにより区画され、
空洞２の上に位置している。固定電極２６は梁構造体２
０の可動電極２５の一方の面に対向して櫛歯状に配置さ
れ、また、固定電極２７は可動電極２５の他方の面に対
向して櫛歯状に配置されている。梁構造体２０におい
て、固定電極２６，２７は、その根元が絶縁材料３４，
３５からなっており、四角枠部２３とは電気的に絶縁さ
れている。また、梁構造体２０の梁２２ａ，２２ｂは、
その根元が絶縁材料３６からなっており、四角枠部２３
とは電気的に絶縁されている。よって、角速度検出用可
動電極２５は全て重り部２４と同電位にされることにな
る。On the other hand, the fixed electrodes 26,
27 extends in a direction X orthogonal to the movable direction Y of the beam structure 20. The fixed electrodes 26 and 27 are defined by vertically extending grooves 21 a and 21 b in the beam structure 6.
It is located above the cavity 2. The fixed electrode 26 is the beam structure 2
The fixed electrode 27 is arranged in a comb shape opposite to the other surface of the movable electrode 25. In the beam structure 20, the fixed electrodes 26, 27 have insulating materials 34,
35, and is electrically insulated from the square frame 23. The beams 22a and 22b of the beam structure 20 are
The base is made of an insulating material 36, and the square frame 23
And are electrically insulated. Therefore, all the angular velocity detecting movable electrodes 25 are set to the same potential as the weight portion 24.

【００５３】次に、これらの電極に対する配線について
図１を用いて説明する。図１において符号４０〜４５に
て配線を示す。図１の配線４０は図２の励振用固定電極
１２に対するものであり、図１の配線４１は図２の励振
用可動電極９に対するものである。また、図１の配線４
２は図２の振動モニタ用固定電極１３に対するものであ
り、図１の配線４３は図２の角速度検出用可動電極２５
に対するものである。さらに、図１の配線４４は図２の
角速度検出用固定電極２６に対するものであり、図１の
配線４５は図２の角速度検出用固定電極２７に対するも
のである。Next, wirings for these electrodes will be described with reference to FIG. In FIG. 1, reference numerals 40 to 45 denote wirings. The wiring 40 of FIG. 1 is for the fixed excitation electrode 12 of FIG. 2, and the wiring 41 of FIG. 1 is for the movable movable electrode 9 of FIG. The wiring 4 in FIG.
2 is for the vibration monitoring fixed electrode 13 in FIG. 2, and the wiring 43 in FIG. 1 is the angular velocity detecting movable electrode 25 in FIG.
Is for 1 is for the fixed electrode 26 for detecting angular velocity in FIG. 2, and the wiring 45 in FIG. 1 is for the fixed electrode 27 for detecting angular velocity in FIG.

【００５４】配線の断面構造を、代表して、励振用可動
電極９について、図３を用いて説明する。可動電極９の
電位は図３のコンタクトホール５２から配線材料５３に
よって一旦、絶縁膜５０，５１の上の上部配線に引き上
げられた後、絶縁膜５０と絶縁膜５１の間の下部配線５
４によって、図２の梁７ｂの上を通って外側に取り出さ
れる。ここで、例えば、二次振動子の重り部２４等の電
位は同様にコンタクトホールから図３の配線材料５３に
よって絶縁膜５１の上に引き上げられた後、そのまま、
図２の梁７ａの上を通って、外側に引き出されるので、
２つの配線は交わることなく（別の電位を保ったまま）
外部に引き出される。他の電極も同様に図３の上部配線
５３と下部配線５４を組み合わせることによって外側に
引き出されている。Referring to FIG. 3, the excitation movable electrode 9 as a representative of the cross-sectional structure of the wiring will be described. The potential of the movable electrode 9 is once pulled up from the contact hole 52 in FIG. 3 by the wiring material 53 to the upper wiring above the insulating films 50 and 51, and then the lower wiring 5 between the insulating film 50 and the insulating film 51.
By 4, it is taken out above the beam 7 b of FIG. 2. Here, for example, the potential of the weight portion 24 of the secondary vibrator is similarly pulled up from the contact hole onto the insulating film 51 by the wiring material 53 in FIG.
As it is pulled out through the beam 7a in FIG.
The two wires do not intersect (while maintaining another potential)
Pulled out. The other electrodes are similarly drawn out by combining the upper wiring 53 and the lower wiring 54 of FIG.

【００５５】次に、実施の形態の角速度センサの動作を
説明する。図２の励振用可動電極９をグランド電位と
し、励振用固定電極１２にオフセットのついた正弦波
（または矩形波）等の周期的な電圧を加えることによっ
て、一次振動子６をＸ方向に励振する。もちろん、二次
振動子２０も一次振動子６と共にＸ方向に振動する。こ
こで、左右の励振用固定電極１２には逆位相の電圧を加
えるのが普通であり、駆動電圧として与える電圧の周波
数は、系の共振周波数で与えるのが普通である。なぜな
ら、センサの感度は、励振の際の振幅に比例するが、共
振を用いれば、振幅を非常に大きくすることができるか
らである。この共振で振動させる方法としては、自励発
振という方式が用いられることが多い。つまり、振動モ
ニタ用可動および固定電極１０，１３が検出した電圧か
ら駆動電圧を作ることにより、自動的に系の共振周波数
で振動させている。Next, the operation of the angular velocity sensor according to the embodiment will be described. The primary oscillator 6 is excited in the X direction by applying a periodic voltage such as an offset sine wave (or rectangular wave) to the excitation fixed electrode 12 with the excitation movable electrode 9 shown in FIG. I do. Of course, the secondary vibrator 20 also vibrates in the X direction together with the primary vibrator 6. Here, voltages of opposite phases are usually applied to the left and right excitation fixed electrodes 12, and the frequency of the voltage applied as the drive voltage is generally applied at the resonance frequency of the system. This is because the sensitivity of the sensor is proportional to the amplitude at the time of excitation, but the amplitude can be made very large by using resonance. As a method of vibrating at this resonance, a method called self-excited oscillation is often used. That is, by generating a drive voltage from the voltages detected by the movable and fixed electrodes 10 and 13 for vibration monitoring, the system is automatically vibrated at the resonance frequency of the system.

【００５６】また、オートゲインコントロールという方
法、つまり、振動モニタ用可動および固定電極１０，１
３によって振動振幅を調べて、振動振幅が常に一定にな
るように駆動電圧の値を調整する方法が同時に用いられ
ている。これは、共振による振動においては、その振幅
は振動系のＱ値に比例する。ここで、多くの場合、Ｑ値
は、雰囲気気体の粘性係数にほぼ反比例するが、粘性係
数は温度による変化が大きい。例えば、空気の粘性係数
は１ａｔｍにおいて、 −５０℃で１４．６×１０-6Ｐａ・ｓ ０℃で１７．１×１０-6Ｐａ・ｓ ５０℃で１９．３×１０-6Ｐａ・ｓ １００℃で２１．６×１０-6Ｐａ・ｓ である。つまり、オートゲインコントロールを用いない
場合、振動振幅の温度変化は大きく、従って、感度の温
度変化も大きい。オートゲインコントロールを用いるこ
とによって、振動振幅の温度変化、つまり感度の温度変
化を抑えることができる。The method called auto gain control, that is, the movable and fixed electrodes 10 and 1 for vibration monitoring are used.
3, a method of simultaneously examining the vibration amplitude and adjusting the value of the drive voltage so that the vibration amplitude is always constant is used. This is because, in the vibration caused by resonance, the amplitude is proportional to the Q value of the vibration system. Here, in many cases, the Q value is almost inversely proportional to the viscosity coefficient of the atmospheric gas, but the viscosity coefficient greatly changes with temperature. For example, the viscosity coefficient of air at 1 atm is 14.6 × 10 −6 Pa · s at −50 ° C. 17.1 × 10 −6 Pa · s at 0 ° C. 19.3 × 10 −6 Pa · s at 50 ° C. It is 21.6 × 10 −6 Pa · s at 100 ° C. That is, when the auto gain control is not used, the temperature change of the vibration amplitude is large, and the temperature change of the sensitivity is also large. By using the auto gain control, it is possible to suppress the temperature change of the vibration amplitude, that is, the temperature change of the sensitivity.

【００５７】振動モニタ用電極１０，１３は励振による
振幅の変位を櫛歯電極（１０，１３）の容量変化として
取り出すしくみになっている。このようにして、センサ
を励振させる。この状況において、基板１の表面に垂直
な方向Ｚの軸周りに角速度Ωが加わったとする。する
と、二次振動子２０に次式で表されるコリオリ力がＹ方
向にかかる（一次振動子６にもコリオリ力はかかるが、
センサの動作には直接には関係しない）。The vibration monitoring electrodes 10 and 13 are designed to extract the displacement of the amplitude due to the excitation as a change in the capacitance of the comb electrodes (10 and 13). In this way, the sensor is excited. In this situation, it is assumed that an angular velocity Ω is applied around an axis in a direction Z perpendicular to the surface of the substrate 1. Then, a Coriolis force represented by the following equation is applied to the secondary vibrator 20 in the Y direction (Although the Coriolis force is also applied to the primary vibrator 6,
It is not directly related to the operation of the sensor).

【００５８】Ｆｃ＝２ｍｖΩ Ｆｃ：コリオリ力 ｍ：二次振動子２０の重り部２４の質量 ｖ：励振速度 Ω：角速度 このコリオリ力Ｆｃによって、二次振動子２０はＹ方向
に振動する。ここで、Ｙ方向に振動すると検出用の可動
および固定電極２５，２６，２７の静電容量が変化す
る。この静電容量の変化量は、角速度に比例するので、
それをＣ−Ｖ変換回路によって電圧に変換し、出力す
る。Fc = 2 mvΩ Fc: Coriolis force m: Mass of weight 24 of secondary vibrator 20 v: Excitation velocity Ω: Angular velocity The secondary vibrator 20 vibrates in the Y direction by this Coriolis force Fc. Here, when vibrating in the Y direction, the capacitance of the movable and fixed electrodes 25, 26, 27 for detection changes. Since the amount of change in the capacitance is proportional to the angular velocity,
It is converted into a voltage by a CV conversion circuit and output.

【００５９】より詳細に説明すると、検出用固定電極２
６，２７は、電気的には２つに分離される。例えば、二
次振動子２０がＹ方向に変位したときに、容量が増える
方の電極（可動電極との距離が狭くなる方）と容量が減
る方の電極（可動電極との距離が広くなる方）である。
即ち、一方の容量が増えるとき、他方の容量は減る。回
路的に、これらの電極の容量変化の差をとることによっ
て角速度を検出する機構になっている。More specifically, the detection fixed electrode 2
6, 27 are electrically separated into two. For example, when the secondary vibrator 20 is displaced in the Y direction, an electrode having a larger capacitance (a smaller distance from the movable electrode) and an electrode having a smaller capacitance (a larger distance from the movable electrode). ).
That is, when one capacity increases, the other capacity decreases. The circuit is configured to detect the angular velocity by taking the difference between the capacitance changes of these electrodes.

【００６０】次に、本実施形態における特徴的構成部分
について説明する。図４は本実施形態での角速度センサ
の要部を拡大したものである。本実施の形態のセンサ構
造においては、図１２，１３に示す従来例に比べて、次
のような点が異なっている。Next, the characteristic components of this embodiment will be described. FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the angular velocity sensor according to the present embodiment. The sensor structure of the present embodiment is different from the conventional example shown in FIGS.

【００６１】即ち、ほとんど全ての溝４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの幅が、図
１０のごとく電極間隔Ｂ，Ｗ１，Ｗ２，Ｅおよび図４の
電極間隔Ｍ，Ｎと等しくなっている（図１０ではＢ＝Ｗ
１＝Ｗ２＝Ｅ＝ｄｎ）。唯一、励振用可動〜可動電極
９，９間、固定〜固定電極１２，１２間、振動モニタ用
固定〜固定電極１３，１３間、ダミー用可動〜可動電極
１１，１１間において、幅ｄｗとなっているところがあ
る（例えば、ｄｎ＝２μｍ、ｄｗ＝１５μｍ）。なお、
図１０では振動モニタ用可動電極１０およびダミー用固
定電極１４は１本しか示さなかったが、電極１０，１４
が複数本ある場合においては当該電極１０，１０間、１
４，１４間においても同様である。That is, almost all the grooves 4a, 4b, 4
The widths of c, 4d, 21a, 21b, 21c and 21d are equal to the electrode spacings B, W1, W2, E as shown in FIG. 10 and the electrode spacings M and N in FIG. 4 (B = W in FIG. 10).
1 = W2 = E = dn). Only the width dw is between the movable movable electrode 9 and the movable electrode 9 for excitation, between the fixed electrodes 12 and 12, between the fixed electrodes 13 and 13 for vibration monitoring, and between the movable movable electrodes 11 and 11 for the dummy. (Eg, dn = 2 μm, dw = 15 μm). In addition,
FIG. 10 shows only one movable electrode 10 for vibration monitoring and one fixed electrode 14 for dummy.
In the case where there are a plurality of
The same applies between 4,14.

【００６２】つまり、予めマイクロローディング効果が
発生しないように梁構造体６，２０の開口部がほとんど
全て等しくなるようにし、そのために、梁７ａ〜７ｄ，
２２ａ，２２ｂの折り曲げ回数を調整して励振の際に所
望の（十分に大きな）振幅を得るようにし、かつ、溝幅
を検出電極での固定〜可動電極間の間隔Ｍ，Ｎと等しい
所定の大きさにし、さらに、ダミー電極１１，１４の形
状として櫛歯状にし、さらに他の部分の溝幅も同様とし
ている。That is, almost all openings of the beam structures 6 and 20 are made equal so that the microloading effect does not occur, and therefore, the beams 7a to 7d,
A predetermined (sufficiently large) amplitude is obtained at the time of excitation by adjusting the number of bends of 22a and 22b, and the groove width is set to a predetermined value equal to the interval M, N between the fixed electrode and the movable electrode at the detection electrode. The dummy electrodes 11 and 14 have a comb-like shape, and the groove widths of other portions are the same.

【００６３】これを実現するに至ったポイントは次の通
りである。感度は、一次振動子６の振幅に比例するの
で、できるかぎり大きくしたい。例えば、５μｍ〜１０
０μｍ程度である。例えば、簡単のために１５μｍとし
て話を進める。図１３の従来のような１回折り曲げた梁
１０６（または折り曲げない梁）を使用した場合、１５
μｍのスペースが必要になってしまう。また、図４での
励振用可動〜固定電極９，１２間、検出用可動〜固定電
極２５，２６，２７間、振動モニタ用可動〜固定電極１
０，１３間の間隔はできるだけ小さくしたい。これは、
次のような関係式による。The points for realizing this are as follows. Since the sensitivity is proportional to the amplitude of the primary vibrator 6, it is desirable to increase the sensitivity as much as possible. For example, 5 μm to 10
It is about 0 μm. For example, let's assume that the size is 15 μm for simplicity. When the beam 106 bent once (or a beam that is not bent) as in the conventional example shown in FIG.
A space of μm is required. Also, in FIG. 4, between the movable movable electrode for excitation and the fixed electrodes 9 and 12, between the movable movable electrode for detection and the fixed electrodes 25, 26 and 27, and the movable movable fixed electrode 1 for vibration monitoring.
The interval between 0 and 13 should be as small as possible. this is,
According to the following relational expression.

【００６４】センサの感度∝１／（励振用可動〜固定電
極の間隔） センサの感度∝１／（検出用可動〜固定電極の間隔）2 振動モニタの感度∝１／（振動モニタ用可動〜固定電極
の間隔） ここで、可動〜固定電極の間隔は例えば、２μｍとした
い。Sensitivity of sensor ∝1 / (interval between excitation movable and fixed electrodes) Sensor sensitivity ∝1 / (interval between detection movable and fixed electrodes) 2 Sensitivity of vibration monitor∝1 / (vibration monitor movable to fixed Here, the distance between the movable and fixed electrodes is, for example, 2 μm.

【００６５】本実施形態においては、一次振動子の梁７
ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの折り曲げ回数を増やしたことに
よって、この梁７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの付近も２μｍ
のスペースしかないにもかかわらず、１５μｍの振幅を
とることを可能とした。In this embodiment, the beam 7 of the primary vibrator is used.
By increasing the number of bendings of the beams 7a, 7b, 7c and 7d, the vicinity of the beams 7a, 7b, 7c and 7d is also 2 μm.
It is possible to take an amplitude of 15 μm, despite having only a space.

【００６６】具体的には、折り曲げ数をｎとし、梁７
ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ付近のスペースをｄｎ（図１０参
照）としたとき、とりうる可能な最大の振幅値は、 ｛（ｎ＋１）／２｝・ｄｎ であるから、ｎ＝１４とすれば、梁７ａ，７ｂ，７ｃ，
７ｄ付近のスペースを全て２μｍとすることが可能であ
る。Specifically, the number of bends is n, and the beam 7
When the space around a, 7b, 7c, 7d is dn (see FIG. 10), the maximum possible amplitude value is {(n + 1) / 2} .dn. , Beams 7a, 7b, 7c,
The entire space near 7d can be set to 2 μm.

【００６７】つまり、梁構造体６の梁７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄの折り曲げ回数を「ｎ」とし、可動電極９と固
定電極１２の間隔Ｂおよび折り曲げられた梁と梁の間隔
Ａを「ｄｎ」とし、梁構造体の動作時における可動電極
の先端と対向部の最小間隔を「Δ」とし、必要な全振幅
／２を「δ」としたときに、 δ＝｛（ｎ＋１）／２｝・ｄｎ−Δ となるように、ｎを決定することによって、梁の間隔、
および可動電極と固定電極の間隔を等しくすることがで
きる。That is, the beams 7a, 7b, 7 of the beam structure 6
The number of bends of c and 7d is “n”, the interval B between the movable electrode 9 and the fixed electrode 12 and the interval A between the bent beams are “dn”, and the tip of the movable electrode during the operation of the beam structure. By determining the value of n so that δ = {(n + 1) / 2} · dn−Δ, where the minimum distance between the opposing portions is “Δ” and the required total amplitude / 2 is “δ”. , Beam spacing,
In addition, the distance between the movable electrode and the fixed electrode can be made equal.

【００６８】図１３は従来例のものであるが、最大振幅
Ａｍａｘは梁１０６の間隔ａで決まる。図１０の本実施
形態においては、８回折り曲げた場合であり、梁の間隔
がｄｎであるから、最大振幅は４．５・ｄｎである。一
般には、図１１のように、折り曲げ回数ｎ回、梁の間隔
がｄｎである場合、最大振幅Ａｍａｘ＝｛（ｎ＋１）／
２｝・ｄｎである。FIG. 13 shows a conventional example. The maximum amplitude Amax is determined by the distance a between the beams 106. In the present embodiment shown in FIG. 10, the case where the beam is bent eight times and the interval between the beams is dn, the maximum amplitude is 4.5 · dn. Generally, as shown in FIG. 11, when the number of times of bending is n and the interval between beams is dn, the maximum amplitude Amax = ｛(n + 1) /
2｝ · dn.

【００６９】このように、梁構造体６の梁７ａ，７ｂ，
７ｃ，７ｄを１回または複数回折り曲げることによっ
て、折り曲げられた梁と梁の間隔Ａ（図４参照）を、可
動電極９と固定電極１２の間隔Ｂとほぼ等しくするとと
もに、梁構造体６の可動範囲を可動電極９と固定電極１
２の間隔Ｂよりも大きい所定の範囲にした。これは次の
効果を奏する。梁構造体の可動範囲をある程度大きくと
りたい場合、従来の折り曲げなしの梁や１回だけ折り曲
げた梁では、梁構造体と固定部の間に所望の可動範囲以
上の幅の溝が必要になる。例えば、ある片側振幅（全振
幅／２）で所定の可動範囲をとりたい場合、その片側振
幅の大きさの溝が必要であった。通常、この可動範囲は
電極間隔と比べてかなり大きくなってしまう。すると、
マイクロローディング効果（開口幅の広い溝パターンの
方が開口幅の狭い溝パターンと比較してより深い溝が得
られるという効果）によって、溝の深さが異なってしま
うという問題があった。これに対し、本実施形態では、
(i)梁構造体の大きな可動範囲を確保すること、(ii)梁
部の溝幅と電極の間隔を同じにしてマイクロローディン
グ効果による不具合を受けにくくすることを、同時に実
現できる（マイクロローディング効果を無くしつつ大き
な励振振幅を得ることができる）。この効果は、特に梁
を角速度センサの励振用梁として用いた場合に、可動範
囲が大きいので有効であるが、加速度センサの梁として
用いることもできる。As described above, the beams 7a, 7b,
The distance A between the bent beams (see FIG. 4) is made substantially equal to the distance B between the movable electrode 9 and the fixed electrode 12 by bending the beams 7c and 7d one or more times. The movable range is the movable electrode 9 and the fixed electrode 1
The predetermined range was larger than the interval B of 2. This has the following effects. When it is desired to increase the movable range of the beam structure to some extent, a beam having a width larger than a desired movable range is required between the beam structure and the fixed portion in a conventional beam without bending or a beam bent only once. . For example, when it is desired to take a predetermined movable range at a certain one-sided amplitude (total amplitude / 2), a groove having a size of the one-sided amplitude is required. Usually, this movable range is considerably larger than the electrode interval. Then
Due to the microloading effect (the effect that a groove pattern having a larger opening width can obtain a deeper groove than a groove pattern having a smaller opening width), there is a problem that the groove depth is different. In contrast, in the present embodiment,
At the same time, (i) securing a large movable range of the beam structure, and (ii) making the groove width of the beam portion equal to the distance between the electrodes so as to be less susceptible to problems due to the microloading effect can be simultaneously realized (microloading effect , And a large excitation amplitude can be obtained). This effect is particularly effective when the beam is used as the excitation beam of the angular velocity sensor because the movable range is large, but it can also be used as the beam of the acceleration sensor.

【００７０】また、図４の梁構造体６の可動方向Ｘに直
交する方向Ｙにおいて梁７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの先端
と対向部１２の距離Ｃを、可動電極９と固定電極１２の
間隔Ｂとほぼ等しくした。このように、梁の先端と対向
部の開口幅を電極の開口幅と等しくすることで、マイク
ロローディング効果を低減できる。The distance C between the tip of each of the beams 7a, 7b, 7c, and 7d and the facing portion 12 in the direction Y orthogonal to the movable direction X of the beam structure 6 in FIG. It was almost equal to B. As described above, the microloading effect can be reduced by making the opening width between the tip of the beam and the facing portion equal to the opening width of the electrode.

【００７１】さらに、梁構造体６の可動方向Ｘにおいて
梁７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの側面と対向部５，２３の距
離Ｄを、可動電極９と固定電極１２の間隔Ｂとほぼ等し
くした。このように、梁の側面と対向する部位からなる
開口幅を電極の開口幅と等しくすることで、マイクロロ
ーディング効果を低減できる。Further, in the movable direction X of the beam structure 6, the distance D between the side surfaces of the beams 7a, 7b, 7c, 7d and the opposing portions 5, 23 was made substantially equal to the distance B between the movable electrode 9 and the fixed electrode 12. As described above, by making the opening width formed by the portion facing the side surface of the beam equal to the opening width of the electrode, the microloading effect can be reduced.

【００７２】さらには、前にも述べたが、梁構造体６の
梁７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの折り曲げ回数を「ｎ」と
し、可動電極９と固定電極１２の間隔Ｂおよび折り曲げ
られた梁と梁の間隔Ａを「ｄｎ」とし、梁構造体の動作
時における可動電極の先端と対向部の最小間隔を「Δ」
とし、必要な全振幅／２を「δ」としたときに、 δ＝｛（ｎ＋１）／２｝・ｄｎ−Δ となるように、ｎを決定することによって、梁の間隔、
および可動電極と固定電極の間隔を等しくした。これは
次の効果を奏する。梁の折り曲げ回数を増やせば、増や
すほど可動範囲を広げることは可能である。しかし、梁
の折り曲げ回数を増やすことは、梁を本来動きたい方向
以外（特にそれに対して垂直な方向）にも動くようにし
てしまう。上記計算式によって梁の折り曲げ回数ｎを決
めれば、必要な可動範囲を得るための最小の折り曲げ回
数を求めることができる。Further, as described above, the number of times of bending of the beams 7a, 7b, 7c, 7d of the beam structure 6 is set to "n", the distance B between the movable electrode 9 and the fixed electrode 12, the bent beam, and the like. And the minimum distance between the tip of the movable electrode and the opposing portion during the operation of the beam structure is “Δ”.
By determining n so that δ = {(n + 1) / 2} · dn−Δ when the required total amplitude / 2 is “δ”, the distance between the beams,
The distance between the movable electrode and the fixed electrode was made equal. This has the following effects. If the number of bending of the beam is increased, it is possible to increase the movable range as the number is increased. However, increasing the number of times the beam is bent causes the beam to move in a direction other than the direction in which it is originally supposed to move (especially in a direction perpendicular thereto). If the number of bendings n of the beam is determined by the above formula, the minimum number of bendings for obtaining a necessary movable range can be obtained.

【００７３】また、梁構造体６に可動方向Ｘに延びるダ
ミー用可動電極１１を設けるとともに、四角枠部５から
梁構造体６の可動方向Ｘに延び、かつ、梁構造体６のダ
ミー用可動電極１１に対向するダミー用固定電極１４を
設けた。これは次の効果を奏する。重り部２３と固定部
の間は通常では、所望の可動範囲以上の幅の溝が必要に
なる。例えば、片側振幅（全振幅／２）で所定の可動範
囲をとりたい場合、少なくともその片側振幅の大きさの
溝が必要であった。この場合、マイクロローディング効
果が問題になるが、本実施形態のようなダミー電極１
１，１４を入れることによって、この問題を無くすこと
ができる。この効果は、特にこの電極を角速度センサの
励振のために用いる場合において可動範囲が大きいので
有効であるが、加速度センサの検出方向Ｙに用いること
もできる。Further, the dummy movable electrode 11 extending in the movable direction X is provided on the beam structure 6, and the dummy movable electrode 11 extends in the movable direction X of the beam structure 6 from the rectangular frame portion 5, and the dummy movable electrode 11 extends in the movable direction X of the beam structure 6. A dummy fixed electrode 14 facing the electrode 11 was provided. This has the following effects. Usually, a groove having a width larger than a desired movable range is required between the weight portion 23 and the fixed portion. For example, when it is desired to take a predetermined movable range with one-sided amplitude (total amplitude / 2), a groove having at least the one-sided amplitude is required. In this case, the microloading effect becomes a problem.
This problem can be eliminated by adding 1,14. This effect is effective especially when this electrode is used for exciting the angular velocity sensor because the movable range is large, but it can also be used in the detection direction Y of the acceleration sensor.

【００７４】さらに、ダミー用可動電極１１とダミー用
固定電極１４の間隔Ｅを、電極として作用する可動電極
９と固定電極１２の間隔Ｂとほぼ等しくした。その結
果、電極として作用する可動〜固定電極９，１２間の間
隔と、ダミー電極として作用する櫛歯構造の可動側櫛歯
１１と固定側櫛歯１４の間隔をほぼ等しくすることによ
って、これらの部分での開口幅が等しくなり、マイクロ
ローディング効果をより低減することが可能となる。Further, the distance E between the dummy movable electrode 11 and the dummy fixed electrode 14 was made substantially equal to the distance B between the movable electrode 9 acting as an electrode and the fixed electrode 12. As a result, the distance between the movable-fixed electrodes 9 and 12 acting as electrodes and the distance between the movable-side comb teeth 11 and the fixed-side comb teeth 14 of the comb-teeth structure acting as dummy electrodes are made substantially equal. The opening widths at the portions become equal, and the microloading effect can be further reduced.

【００７５】一方、図４に示すごとく、一次および二次
振動子用梁構造体６，２０の梁７ａ，７ｂ，７ｃ，７
ｄ，２２ａ，２２ｂを折り曲げることによって、折り曲
げられた梁と梁の間隔Ａ，σ２を、一次固定電極１２と
一次振動子用梁構造体６の可動電極９の間隔Ｂとほぼ等
しくするとともに、一次振動子用梁構造体６の可動範囲
を一次固定電極１２と一次振動子用梁構造体６の可動電
極９の間隔Ｂよりも大きい所定の範囲にし、さらに、二
次振動子用梁構造体２０の可動電極２５と二次固定電極
２６，２７の配置として、図４において符号Ｇで示すご
とく可動電極２５、固定電極２６、固定電極２７、可動
電極２５、固定電極２６、固定電極２７の順に等間隔に
並べた。その結果、検出電極においては、従来、可動電
極と固定電極が交互に、可動電極→固定電極→可動電極
→固定電極の順に並び、かつ可動電極と固定電極の間隔
が狭→広→狭→広の順番になっているのが一般的である
が、これを、可動電極２５→固定電極２６→固定電極２
７→可動電極２５→固定電極２６→固定電極２７の順と
し、全て等間隔にすることによって、マイクロローディ
ング効果をさらに低減することができる。On the other hand, as shown in FIG. 4, the beams 7a, 7b, 7c, 7 of the beam structures 6, 20 for the primary and secondary oscillators.
By bending d, 22a, and 22b, the distance A, σ2 between the bent beams is made substantially equal to the distance B between the primary fixed electrode 12 and the movable electrode 9 of the primary vibrator beam structure 6, and The movable range of the vibrator beam structure 6 is set to a predetermined range larger than the distance B between the primary fixed electrode 12 and the movable electrode 9 of the primary vibrator beam structure 6, and further, the secondary vibrator beam structure 20 The arrangement of the movable electrode 25 and the secondary fixed electrodes 26 and 27 in the order of the movable electrode 25, the fixed electrode 26, the fixed electrode 27, the movable electrode 25, the fixed electrode 26, and the fixed electrode 27 as shown by a reference symbol G in FIG. Arranged at intervals. As a result, in the detection electrode, conventionally, the movable electrode and the fixed electrode are alternately arranged in the order of the movable electrode → the fixed electrode → the movable electrode → the fixed electrode, and the interval between the movable electrode and the fixed electrode is narrow → wide → narrow → wide. In general, the order is as follows: movable electrode 25 → fixed electrode 26 → fixed electrode 2
By setting 7 → movable electrode 25 → fixed electrode 26 → fixed electrode 27 in this order and making them all equally spaced, the microloading effect can be further reduced.

【００７６】また、二次振動子用梁構造体２０の可動方
向Ｙにおいて二次振動子用梁構造体２０の梁２２ａと対
向部２３の距離σ１を、二次振動子用梁構造体２０の可
動電極２５と固定電極２６，２７の間隔Ｍ，Ｎとほぼ等
しくした。このように、二次振動子用梁構造体２０の梁
２２ａと対向部２３の間隔を二次振動子用梁構造体２０
での電極間隔とほぼ等しくすることにより、これらの部
分の開口幅が等しくなり、マイクロローディング効果を
より低減することができる。The distance σ 1 between the beam 22 a of the secondary vibrator beam structure 20 and the opposing portion 23 in the movable direction Y of the secondary vibrator beam structure 20 is determined by the following equation. The distances M and N between the movable electrode 25 and the fixed electrodes 26 and 27 were substantially equal. As described above, the interval between the beam 22a and the opposing portion 23 of the secondary oscillator beam structure 20 is changed.
By making the electrode intervals substantially equal to each other, the opening widths of these portions become equal, and the microloading effect can be further reduced.

【００７７】さらに、二次振動子用梁構造体２０の可動
方向Ｙに直交する方向Ｘにおいて二次振動子用梁構造体
２０の梁２２ａの先端と対向部２３の距離Ｈを、二次振
動子用梁構造体２０の可動電極２５と固定電極２６，２
７の間隔Ｍ，Ｎとほぼ等しくした。このように、二次振
動子用梁構造体２０の梁２２ａの先端と対向部２３の間
隔を二次振動子用梁構造体２０での電極間隔とほぼ等し
くすることにより、これらの部分の開口幅が等しくな
り、マイクロローディング効果をより低減することがで
きる。Further, the distance H between the tip of the beam 22a of the secondary vibrator beam structure 20 and the facing portion 23 in the direction X orthogonal to the movable direction Y of the secondary vibrator beam structure 20 is determined by the secondary vibration. The movable electrode 25 and the fixed electrodes 26, 2 of the sub beam structure 20
The intervals M and N were substantially equal to each other. In this way, by making the distance between the tip of the beam 22a of the secondary vibrator beam structure 20 and the opposing portion 23 substantially equal to the electrode distance in the secondary vibrator beam structure 20, the openings of these portions are opened. The width becomes equal, and the microloading effect can be further reduced.

【００７８】さらに、二次振動子用梁構造体２０の可動
方向Ｙに直交する方向Ｘにおいて二次振動子用梁構造体
２０の可動電極２５の先端と対向部２３の距離Ｊを、二
次振動子用梁構造体２０の可動電極２５と固定電極２
６，２７の間隔Ｍ，Ｎとほぼ等しくした。このように、
二次振動子用梁構造体２０での可動電極２５の先端と対
向部２３の間隔も、二次振動子用梁構造体２０での電極
間隔とほぼ等しくすることによって、マイクロローディ
ング効果をより低減することができる。Further, the distance J between the tip of the movable electrode 25 of the secondary vibrator beam structure 20 and the facing portion 23 in the direction X orthogonal to the movable direction Y of the secondary vibrator beam structure 20 is determined by the following equation. Movable electrode 25 and fixed electrode 2 of vibrator beam structure 20
The distances M and N were substantially equal to each other. in this way,
The gap between the tip of the movable electrode 25 and the opposing portion 23 in the secondary oscillator beam structure 20 is also substantially equal to the electrode interval in the secondary oscillator beam structure 20, thereby further reducing the microloading effect. can do.

【００７９】さらには、二次振動子用梁構造体２０の可
動方向Ｙに直交する方向Ｘにおいて二次振動子用梁構造
体２０の可動電極２５に対向配置された固定電極２６，
２７の先端と対向部２４の距離Ｋ，Ｌを、二次振動子用
梁構造体２０の可動電極２５と固定電極２６，２７の間
隔Ｍ，Ｎとほぼ等しくした。このように、二次振動子用
梁構造体２０での固定電極２６，２７の先端と対向部２
４の間隔も検出電極の間隔とほぼ等しくすることによっ
て、マイクロローディング効果をより低減することがで
きる。Further, a fixed electrode 26 disposed opposite to the movable electrode 25 of the secondary vibrator beam structure 20 in a direction X orthogonal to the movable direction Y of the secondary vibrator beam structure 20,
The distances K and L between the tip of 27 and the opposing portion 24 were set substantially equal to the distances M and N between the movable electrode 25 and the fixed electrodes 26 and 27 of the secondary vibrator beam structure 20. As described above, the tips of the fixed electrodes 26 and 27 in the beam structure 20 for the secondary vibrator and the opposing portion 2
The microloading effect can be further reduced by making the interval 4 substantially equal to the interval between the detection electrodes.

【００８０】また、角速度センサにおいて、励振振幅が
通常５μｍ〜１００μｍ程度と非常に大きく、これに対
して励振電極の間隔や検出電極の間隔が通常２μｍ程度
と非常に小さく、マイクロローディング効果の影響が大
きいので、マイクロローディング効果の低減の効果が大
きい。Also, in the angular velocity sensor, the excitation amplitude is very large, usually about 5 μm to 100 μm, whereas the interval between the excitation electrodes and the detection electrode is usually very small, about 2 μm. Since it is large, the effect of reducing the microloading effect is great.

【００８１】また、一次振動子用梁構造体６の可動電極
９および一次固定電極１２を、櫛歯電極による静電駆動
タイプとした。これは次の効果を奏する。静電気力以外
の励振方法として、従来より電磁式や圧電式があるが、
例えば電磁式では、永久磁石や電磁石等の余分な部品が
必要となる。また、圧電式では、圧電体薄膜の形成が必
要で、プロセスが複雑になる。従って、静電気力を用い
た励振では、プロセスが簡単で部品点数が少なく、小型
化が可能であるというメリットがある。The movable electrode 9 and the primary fixed electrode 12 of the primary vibrator beam structure 6 were of an electrostatic drive type using comb-teeth electrodes. This has the following effects. Excitation methods other than electrostatic force include electromagnetic and piezoelectric types.
For example, the electromagnetic type requires extra parts such as permanent magnets and electromagnets. In the case of the piezoelectric type, the formation of a piezoelectric thin film is necessary, and the process becomes complicated. Therefore, the excitation using the electrostatic force has advantages that the process is simple, the number of parts is small, and the size can be reduced.

【００８２】さらに、一次振動子用梁構造体６の可動電
極９および一次固定電極１２を、等間隔に並んだ形状に
した。このように、一次振動子用梁構造体６での電極の
並びが等間隔であることによって、励振力（静電引力）
は、櫛歯電極の方向にまっすぐ発生する。このことによ
って、所望の方向に振動（励振）を発生させることがで
きる。また、一次振動子用梁構造体６での可動電極９と
固定電極１２がぶつかる不具合（これは非常に大きなノ
イズの原因となる）を避けることができる。Further, the movable electrode 9 and the primary fixed electrode 12 of the primary vibrator beam structure 6 were formed in a shape arranged at equal intervals. As described above, since the arrangement of the electrodes in the primary oscillator beam structure 6 is at equal intervals, the excitation force (electrostatic attraction)
Occur straight in the direction of the comb electrode. Thus, vibration (excitation) can be generated in a desired direction. In addition, it is possible to avoid a problem that the movable electrode 9 and the fixed electrode 12 collide with each other in the primary oscillator beam structure 6 (this causes a very large noise).

【００８３】また、励振電極、振動モニタ用電極、ダミ
ー電極付近には必ずｄｎとは異なる開口幅ｄｗ（図１０
参照）ができてしまう。この開口幅ｄｗは、 ｄｗ＝２・ｄｎ＋電極幅 で表されるので（ｄｎは本実施形態では固定〜固定電極
間および可動〜可動電極間の間隔に相当）、電極幅が細
ければ細いほどｄｗを小さくでき有利である。ところ
が、電極幅を細くすると電極の強度が弱くなるという問
題がある。電極の強度は電極長さが短ければ短いほど強
くなるので、必要な励振振幅が得られる範囲で可能な限
り、電極長さを短くする必要がある。通常、電極長さは
励振振幅の約２倍あれば十分である。そこで、電極長さ
Ｓ，Ｔとしては、励振振幅の約２倍の長さを採用してい
る。即ち、固定電極と可動電極が対向している部分の長
さ＝励振振幅とする。このことを考慮して、図４に示す
ごとく、一次振動子用梁構造体６の可動方向Ｘにおいて
一次振動子用梁構造体６の可動電極９の先端と対向部５
の間隔Ｐ１を、一次振動子用梁構造体６を励振する際の
振幅とほぼ等しくした。また、一次振動子用梁構造体６
の可動方向Ｘにおいて一次固定電極１２の先端と対向部
２３の間隔Ｐ２を、一次振動子用梁構造体６を励振する
際の振幅とほぼ等しくした。Further, the opening width dw (FIG. 10) different from dn is always required near the excitation electrode, vibration monitoring electrode, and dummy electrode.
See). Since the opening width dw is represented by dw = 2 · dn + electrode width (dn is equivalent to the distance between fixed to fixed electrodes and the distance between movable to movable electrodes in this embodiment), the narrower the electrode width is, the smaller the opening width dw is. This is advantageous because dw can be reduced. However, when the electrode width is reduced, there is a problem that the strength of the electrode is reduced. Since the strength of the electrode increases as the electrode length decreases, it is necessary to shorten the electrode length as much as possible within a range where the required excitation amplitude can be obtained. Usually, it is sufficient that the electrode length is about twice the excitation amplitude. Therefore, as the electrode lengths S and T, lengths approximately twice the excitation amplitude are adopted. That is, the length of the portion where the fixed electrode and the movable electrode face each other = excitation amplitude. In consideration of this, as shown in FIG. 4, in the movable direction X of the primary vibrator beam structure 6, the tip of the movable electrode 9 of the primary vibrator beam structure 6 and the facing portion 5
Is substantially equal to the amplitude at which the primary vibrator beam structure 6 is excited. In addition, the primary oscillator beam structure 6
In the movable direction X, the distance P2 between the tip of the primary fixed electrode 12 and the opposing portion 23 was set substantially equal to the amplitude when the primary vibrator beam structure 6 was excited.

【００８４】つまり、一次振動子用梁構造体６での励振
電極においては、固定電極と固定電極の間隔（図１０で
のｄｗ）および可動電極と可動電極の間隔（ｄｗ）が開
口幅と考えられ、この値ｄｗはｄｎの２倍よりも大きい
ためマイクロローディング効果を防ぐためには、この間
隔ｄｗをできる限り狭くしたい。同時に、可動電極の先
端と対向部の距離や、固定電極の先端と対向部の距離も
できる限り短くしたい。この距離は、最小でも励振の際
の振幅δ（＞ｄｎ）と同じ値が必要であるから、ほぼそ
の最小値を使用することによってマイクロローディング
効果を防ぐことが可能である。なお、実際は、一次可動
電極９の先端と対向部５の間隔Ｐ１と、一次固定電極１
２の先端と対向部２３の間隔Ｐ２は、励振振幅に比べ、
接触を防ぐために励振振幅よりもわずかに大きくする。That is, in the excitation electrode in the primary oscillator beam structure 6, the opening width is considered to be the distance between the fixed electrodes (dw in FIG. 10) and the distance between the movable electrodes (dw). Since this value dw is larger than twice the value of dn, in order to prevent the microloading effect, it is desirable to make this interval dw as narrow as possible. At the same time, the distance between the tip of the movable electrode and the facing part and the distance between the tip of the fixed electrode and the facing part should be as short as possible. Since this distance needs to be at least the same value as the amplitude δ (> dn) at the time of excitation, the microloading effect can be prevented by using the minimum value substantially. Actually, the distance P1 between the tip of the primary movable electrode 9 and the facing portion 5 and the primary fixed electrode 1
The distance P2 between the tip of No. 2 and the opposing portion 23 is smaller than the excitation amplitude.
Make it slightly larger than the excitation amplitude to prevent contact.

【００８５】また、図４の一次振動子用梁構造体６にお
ける一次固定電極１２と可動電極９の間隔Ｂを、二次振
動子用梁構造体２０における二次固定電極２６，２７と
可動電極２５の間隔Ｍ，Ｎとほぼ等しくした。このよう
に、一次振動子用梁構造体６での電極における固定電極
と可動電極の間隔が二次振動子用梁構造体２０での電極
における固定電極と可動電極の間隔とほぼ等しいことに
より、これらの部分の開口幅がほぼ等しくなり、これら
の部分でのマイクロローディング効果を防ぐことができ
る。The distance B between the primary fixed electrode 12 and the movable electrode 9 in the primary vibrator beam structure 6 in FIG. 4 is set to be equal to the secondary fixed electrodes 26 and 27 and the movable electrode 9 in the secondary vibrator beam structure 20. The spacing M, N was approximately equal to 25. As described above, the interval between the fixed electrode and the movable electrode in the electrode of the primary oscillator beam structure 6 is substantially equal to the interval between the fixed electrode and the movable electrode in the electrode of the secondary oscillator beam structure 20. The opening widths of these portions become substantially equal, and the microloading effect in these portions can be prevented.

【００８６】さらには、一次振動子用梁構造体６の一次
固定電極１２と可動電極９の幅Ｕ，Ｖを、一次固定電極
１２と可動電極９の間隔Ｂの１／３〜３倍程度とした。
これは、ｄｗの値を小さくすることを意味しており、マ
イクロローディング効果の低減に有効である。Further, the widths U and V between the primary fixed electrode 12 and the movable electrode 9 of the primary vibrator beam structure 6 are set to about と to 3 times the distance B between the primary fixed electrode 12 and the movable electrode 9. did.
This means reducing the value of dw, which is effective for reducing the microloading effect.

【００８７】また、一次振動子用梁構造体６とその外周
側の固定部材５の間隔を、一次振動子用梁構造体６にお
ける一次固定電極１２と可動電極９の間隔Ｂまたは、二
次振動子用梁構造体２０における二次固定電極２６，２
７と可動電極２５の間隔Ｍ，Ｎとほぼ等しくした。この
ように、梁構造体と固定部の間の間隔が検出電極の電極
間隔とほぼ等しいことによって、この部分の開口幅がほ
ぼ等しくなり、マイクロローディング効果をより低減す
ることが可能となる。The distance between the primary vibrator beam structure 6 and the fixed member 5 on the outer peripheral side thereof is set to the distance B between the primary fixed electrode 12 and the movable electrode 9 in the primary vibrator beam structure 6 or the secondary vibration. Secondary fixed electrodes 26 and 2 in sub beam structure 20
The distance between the movable electrode 7 and the movable electrode 25 was substantially equal to M and N. As described above, since the interval between the beam structure and the fixed portion is substantially equal to the electrode interval of the detection electrode, the opening width of this portion is almost equal, and the microloading effect can be further reduced.

【００８８】一方、一次振動子用梁構造体６の励振の際
の振幅をモニタする手段１０，１３を備えた。このよう
に励振の際の振幅をモニタすることによって、励振の振
幅が例えば温度変化等により変化した場合に、励振の振
幅を一定にしたり、回路で補正したりすることによっ
て、感度を一定に保つことができる。そのため、感度の
温度ドリフト（温度変化による角速度出力値のゼロ点の
変化）を低減することができる。ちなみに、励振の振幅
は、雰囲気気体の粘性係数に大きく依存し、該気体の粘
性係数は、一般に温度に非常に敏感であるから、角速度
センサの感度に対する温度の影響（感度の温度ドリフ
ト）は非常に大きく、モニタすることの効果は大きい。On the other hand, means 10 and 13 for monitoring the amplitude at the time of excitation of the primary vibrator beam structure 6 are provided. By monitoring the amplitude at the time of the excitation in this way, when the amplitude of the excitation changes due to, for example, a temperature change, the sensitivity is kept constant by making the amplitude of the excitation constant or correcting it by a circuit. be able to. Therefore, sensitivity temperature drift (change in the zero point of the angular velocity output value due to temperature change) can be reduced. Incidentally, the amplitude of the excitation greatly depends on the viscosity coefficient of the atmospheric gas, and the viscosity coefficient of the gas is generally very sensitive to the temperature. Therefore, the influence of the temperature on the sensitivity of the angular velocity sensor (temperature drift of the sensitivity) is very small. The effect of monitoring is great.

【００８９】また、モニタする手段１０，１３によるモ
ニタ結果を用いた負帰還により、一次振動子用梁構造体
６の励振の際の振幅を一定に制御するようにした。ま
た、振動モニタとして、櫛歯電極１０，１３による容量
検出方式を用いた。振動モニタとしては、他に圧電効果
を利用した歪みゲージ、誘導起電力を利用したもの等が
あるが、歪みゲージを作成するのはマスク枚数の増加に
つながり、また、誘導起電力を利用したものはマスク枚
数の増加および外部に永久磁石又は電磁石を必要とする
ために、センサ自身が大きくなりコスト増を招く。これ
に対し、マスク枚数の増加もなくサイズも大きくならな
い容量検出方式が最も有利である。Further, the amplitude at the time of excitation of the primary vibrator beam structure 6 is controlled to be constant by negative feedback using the monitoring results of the monitoring means 10 and 13. In addition, a capacitance detection method using the comb electrodes 10 and 13 was used as a vibration monitor. Other types of vibration monitors include strain gauges using the piezoelectric effect and those using induced electromotive force.However, creating a strain gauge leads to an increase in the number of masks, and those using induced electromotive force. Since the number of masks is increased and a permanent magnet or an electromagnet is required outside, the size of the sensor itself becomes large, resulting in an increase in cost. On the other hand, a capacitance detection method that does not increase the size without increasing the number of masks is most advantageous.

【００９０】さらに、振動モニタ用電極１０，１３が固
定電極と可動電極が等間隔に並んだ形状とした。なぜな
ら、振動モニタ用固定電極と可動電極の間には電位が発
生するために、励振電極と同様の静電気力が働くが、モ
ニタ用電極の間隔を不均一にすると、この静電気力は励
振方向と垂直な方向の成分を持ち、これはノイズの原因
となる。これに対し、均一にすることによって、ノイズ
を防ぐことができる。また、開口幅をできるだけ一定に
することはマイクロローディング効果の低減にもつなが
る。Further, the vibration monitoring electrodes 10 and 13 were shaped such that fixed electrodes and movable electrodes were arranged at equal intervals. This is because a potential is generated between the fixed electrode and the movable electrode for vibration monitoring, and the same electrostatic force acts as the excitation electrode.However, if the interval between the monitoring electrodes is not uniform, the electrostatic force is different from the excitation direction. It has a component in the vertical direction, which causes noise. In contrast, noise can be prevented by making it uniform. Also, making the opening width as constant as possible leads to a reduction in the microloading effect.

【００９１】さらには、振動モニタ用可動電極１０の先
端と対向部５の間隔α１を、励振の際の振幅とほぼ等し
くした。また、振動モニタ用固定電極１３の先端と対向
部２３の間隔α２を、励振の際の振幅とほぼ等しくし
た。このようにしたのは次の理由による。振動モニタ用
電極においても、励振電極と同様に、固定電極と固定電
極の間隔（ｄｗ）および可動電極と可動電極の間隔（ｄ
ｗ）が開口幅と考えられ、この値ｄｗはｄｎの２倍より
も大きいためマイクロローディング効果を防ぐために
は、この間隔ｄｗをできる限り狭くしたい。同時に、可
動電極の先端と対向部の距離や、固定電極の先端と対向
部の距離もできる限り短くしたい。この距離は、最小で
も、励振の際の振幅δ（＞ｄｎ）と同じ値が必要である
から、ほぼその必要な最小値δを使用することによって
マイクロローディング効果を低減することができる。Further, the interval α1 between the tip of the vibration monitoring movable electrode 10 and the facing portion 5 was made substantially equal to the amplitude at the time of excitation. Further, the interval α2 between the tip of the fixed electrode 13 for vibration monitoring and the facing portion 23 was set substantially equal to the amplitude at the time of excitation. This is done for the following reason. In the vibration monitoring electrode, similarly to the excitation electrode, the distance between the fixed electrode and the fixed electrode (dw) and the distance between the movable electrode and the movable electrode (d
w) is considered to be the opening width, and since this value dw is larger than twice dn, in order to prevent the microloading effect, it is desirable to make the interval dw as narrow as possible. At the same time, the distance between the tip of the movable electrode and the facing part and the distance between the tip of the fixed electrode and the facing part should be as short as possible. Since this distance needs to be at least the same value as the amplitude δ (> dn) at the time of excitation, the microloading effect can be reduced by using the required minimum value δ substantially.

【００９２】また、振動モニタ用可動電極１０と振動モ
ニタ用固定電極１３の間隔Ｗ１，Ｗ２を、一次振動子用
梁構造体６における一次固定電極１２と可動電極９の間
隔Ｂまたは、二次振動子用梁構造体２０における二次固
定電極２６，２７と可動電極２５の間隔Ｍ，Ｎとほぼ等
しくした。このように、振動モニタ用電極と梁構造体
６，２０の電極の開口幅を等しくすることによって、マ
イクロローディング効果を低減することができる。The distances W1 and W2 between the vibration monitoring movable electrode 10 and the vibration monitoring fixed electrode 13 are determined by the distance B between the primary fixed electrode 12 and the movable electrode 9 in the primary vibrator beam structure 6, or the secondary vibration. The distances M and N between the secondary fixed electrodes 26 and 27 and the movable electrode 25 in the sub beam structure 20 were set substantially equal. As described above, the microloading effect can be reduced by equalizing the opening widths of the vibration monitoring electrode and the electrodes of the beam structures 6, 20.

【００９３】さらに、振動モニタ用可動電極１０と振動
モニタ用固定電極１３の長さβ１，β２を、励振の際の
振幅のほぼ２倍以下とした。なぜなら、振動モニタ用電
極においては、固定電極と固定電極の間隔（ｄｗ）およ
び可動電極と可動電極の間隔が開口幅と考えられ、この
値ｄｗはｄｎの２倍よりも大きいためマイクロローディ
ング効果を防ぐためには、この間隔ｄｗをできる限り狭
くしたい。そのためには、固定電極および可動電極の幅
をできる限り狭くしたい。一方、この幅を狭くすると振
動モニタ用電極の強度が弱くなるという問題がある。こ
の強度を強くするためには、電極の長さを短くしたい。
電極の長さは、通常，励振振幅の２倍あれば十分である
から、それより長くすることにはメリットはない。そこ
で、β１，β２値を励振振幅のほぼ２倍以下にすること
によって、電極の幅を細くすることが可能となり、マイ
クロローディング効果を低減することが可能となる。Further, the lengths β1 and β2 of the vibration monitoring movable electrode 10 and the vibration monitoring fixed electrode 13 were set to be approximately twice or less the amplitude at the time of excitation. This is because, in the vibration monitoring electrode, the distance between the fixed electrode (dw) and the distance between the movable electrode and the movable electrode is considered to be the opening width. Since this value dw is larger than twice dn, the microloading effect is not obtained. In order to prevent this, it is desirable to make this interval dw as narrow as possible. For that purpose, it is desired to make the width of the fixed electrode and the movable electrode as narrow as possible. On the other hand, when the width is reduced, there is a problem that the strength of the vibration monitoring electrode is reduced. In order to increase this strength, it is desired to shorten the length of the electrode.
Generally, it is sufficient for the length of the electrode to be twice the excitation amplitude, so that there is no merit in making it longer. Therefore, by setting the β1 and β2 values to approximately twice or less the excitation amplitude, the width of the electrodes can be reduced, and the microloading effect can be reduced.

【００９４】さらには、振動モニタ用可動電極１０と振
動モニタ用固定電極１３の幅γ１，γ２を、振動モニタ
用可動電極１０と振動モニタ用固定電極１３の間隔Ｗ
１，Ｗ２の１／３〜３倍程度とした。これは、ｄｗの値
を小さくすることを意味しており、マイクロローディン
グ効果の低減に有効である。Further, the widths γ1 and γ2 of the vibration monitoring movable electrode 10 and the vibration monitoring fixed electrode 13 are determined by the distance W between the vibration monitoring movable electrode 10 and the vibration monitoring fixed electrode 13.
1, about 1/3 to 3 times W2. This means reducing the value of dw, which is effective for reducing the microloading effect.

【００９５】また、ダミー用可動電極１１とダミー用固
定電極１４を、等間隔に並んだ形状とした。よって、ダ
ミー電極においては静電気力は発生しないが、開口幅を
できるだけ一定にすることはマイクロローディング効果
の低減にもつながる。The dummy movable electrode 11 and the dummy fixed electrode 14 were formed in a shape arranged at equal intervals. Therefore, no electrostatic force is generated in the dummy electrode, but keeping the opening width as constant as possible leads to a reduction in the microloading effect.

【００９６】さらに、ダミー用可動電極１１の先端と対
向部５の間隔λ１を、励振の際の振幅とほぼ等しくし
た。さらに、ダミー用固定電極１４の先端と対向部２３
の間隔λ２を、励振の際の振幅とほぼ等しくした。この
ようにしたのは次の理由による。ダミー電極においても
励振電極と同様に、固定電極と固定電極の間隔（ｄｗ）
および可動電極と可動電極の間隔（ｄｗ）が開口幅と考
えられ、この値ｄｗはｄｎの２倍よりも大きいためマイ
クロローディング効果を防ぐためには、この間隔ｄｗを
できる限り狭くしたい。同時に、可動電極の先端と対向
部の距離や、固定電極の先端と対向部の距離もできる限
り短くしたい。この距離は、最小でも、励振の際の振幅
δ（＞ｄｎ）と同じ値が必要であるから、ほぼその必要
な最小値δを使用することによってマイクロローディン
グ効果を防ぐことが可能である。Further, the distance λ1 between the tip of the dummy movable electrode 11 and the facing portion 5 was made substantially equal to the amplitude at the time of excitation. Further, the distal end of the dummy fixed electrode 14 and the facing portion 23
Is made substantially equal to the amplitude at the time of excitation. This is done for the following reason. In the dummy electrode, similarly to the excitation electrode, the distance (dw) between the fixed electrodes is fixed.
In addition, the distance (dw) between movable electrodes is considered to be the opening width. Since this value dw is larger than twice dn, in order to prevent the microloading effect, it is desirable to make the distance dw as narrow as possible. At the same time, the distance between the tip of the movable electrode and the facing part and the distance between the tip of the fixed electrode and the facing part should be as short as possible. Since this distance needs to be at least the same value as the amplitude δ (> dn) at the time of excitation, the microloading effect can be prevented by using the required minimum value δ.

【００９７】さらには、ダミー用固定電極１４とダミー
用可動電極１１の間隔Ｅを、一次振動子用梁構造体６に
おける一次固定電極１２と可動電極９の間隔Ｂまたは、
二次振動子用梁構造体２０における二次固定電極２６，
２７と可動電極２５の間隔Ｍ，Ｎとほぼ等しくした。こ
のように、ダミー電極と梁構造体の電極の開口部をほぼ
等しくすることによってマイクロローディング効果を低
減することができる。Further, the distance E between the dummy fixed electrode 14 and the dummy movable electrode 11 is changed to the distance B between the primary fixed electrode 12 and the movable electrode 9 in the primary vibrator beam structure 6, or
The secondary fixed electrode 26 in the beam structure 20 for the secondary vibrator,
The distance between the movable electrode 27 and the movable electrode 25 was substantially equal to M and N. Thus, the microloading effect can be reduced by making the openings of the dummy electrode and the electrode of the beam structure substantially equal.

【００９８】また、ダミー用固定電極１４とダミー用可
動電極１１の長さλ３を、励振の際の振幅のほぼ２倍以
下とした。なぜなら、ダミー電極においては、固定電極
と固定電極の間隔（ｄｗ）および可動電極と可動電極の
間隔（ｄｗ）が開口幅と考えられ、この値ｄｗはｄｎの
２倍よりも大きいためマイクロローディング効果を防ぐ
ためには、この間隔ｄｗをできる限り狭くしたい。その
ためには、固定電極および可動電極の幅をできる限り狭
くしたい。一方、この幅を狭くするとダミー電極の強度
が弱くなるという問題がある。この強度を強くするため
には、電極の長さを短くしたい。電極の長さは、通常，
励振振幅の２倍あれば十分であるから、それより長くす
ることにはメリットはない。そこで、λ３値を励振振幅
のほぼ２倍以下にすることによって、電極の幅を狭くす
ることが可能となり、マイクロローディング効果を防ぐ
ことが可能となる。The length λ3 of the dummy fixed electrode 14 and the dummy movable electrode 11 was set to be approximately twice or less the amplitude at the time of excitation. This is because, in the dummy electrode, the distance (dw) between the fixed electrode and the fixed electrode and the distance (dw) between the movable electrode and the movable electrode are considered to be the opening width. Since this value dw is larger than twice dn, the microloading effect is obtained. In order to prevent this, it is desired to make the interval dw as narrow as possible. For that purpose, it is desired to make the width of the fixed electrode and the movable electrode as narrow as possible. On the other hand, when the width is reduced, there is a problem that the strength of the dummy electrode is reduced. In order to increase this strength, it is desired to shorten the length of the electrode. The length of the electrode is usually
Since twice the excitation amplitude is sufficient, there is no merit in making it longer. Thus, by setting the λ3 value to approximately twice or less the excitation amplitude, the width of the electrode can be reduced, and the microloading effect can be prevented.

【００９９】さらに、ダミー用固定電極１４とダミー用
可動電極１１の幅λ４を、ダミー用固定電極１４とダミ
ー用可動電極１１の間隔Ｅの１／３〜３倍程度にした。
これは、ｄｗの値を小さくすることを意味しており、マ
イクロローディング効果の低減に有効である。Further, the width λ4 of the dummy fixed electrode 14 and the dummy movable electrode 11 was set to be about 1/3 to 3 times the interval E between the dummy fixed electrode 14 and the dummy movable electrode 11.
This means reducing the value of dw, which is effective for reducing the microloading effect.

【０１００】さらに、梁構造体６，２０とその周りの固
定部材５，２３の距離を、一次振動子用梁構造体６にお
ける一次固定電極１２と可動電極９の間隔Ｂまたは、二
次振動子用梁構造体２０における二次固定電極２６，２
７と可動電極２５の間隔Ｍ，Ｎとほぼ等しくしている。Further, the distance between the beam structures 6 and 20 and the fixing members 5 and 23 around the beam structures 6 and 20 is determined by the distance B between the primary fixed electrode 12 and the movable electrode 9 in the primary vibrator beam structure 6 or the secondary vibrator. Fixed electrodes 26 and 2 in the beam structure 20 for use
7 and the distances M and N between the movable electrodes 25 are substantially equal to each other.

【０１０１】次に、角速度センサの製造方法を、図１の
Ｉ−Ｉ断面での図５〜９に示す工程図に従って説明す
る。なお、製造工程の説明において、各固定電極および
梁構造体の絶縁構造（支持構造）は同じであるので、図
１のＩ−Ｉ断面を説明することによりその他の部位の説
明は省略する。Next, a method of manufacturing the angular velocity sensor will be described with reference to the process diagrams shown in FIGS. In the description of the manufacturing process, the insulating structure (supporting structure) of each fixed electrode and beam structure is the same, and therefore, the description of the other portions will be omitted by describing the II section of FIG.

【０１０２】まず、図５に示すように、単層の半導体基
板としての単結晶シリコン基板１を用意し、シリコン基
板１の上面から異方性エッチングを行い、電極を四角枠
部等から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の
溝３７をパターン形成する。そして、シリコン基板１の
上にシリコン酸化膜を成膜し、溝３７を絶縁材料（酸化
膜）３０で埋め込み、かつ基板表面を酸化膜５０で覆
う。First, as shown in FIG. 5, a single-crystal silicon substrate 1 as a single-layer semiconductor substrate is prepared, anisotropic etching is performed from the upper surface of the silicon substrate 1, and electrodes are electrically connected from a rectangular frame or the like. A first groove 37 extending in the vertical direction for insulation is patterned. Then, a silicon oxide film is formed on the silicon substrate 1, the trench 37 is filled with an insulating material (oxide film) 30, and the substrate surface is covered with the oxide film 50.

【０１０３】さらに、図６に示すように、配線材料５４
を成膜しパターニングを行い、続いて、酸化膜５１を成
膜して配線パターン５４を覆う。引き続き、図７に示す
ように、酸化膜５０，５１の一部を除去してコンタクト
ホール５２を形成し、さらに、配線材料５３を成膜しパ
ターニングを行う。Further, as shown in FIG.
Is formed and patterned, and then an oxide film 51 is formed to cover the wiring pattern 54. Subsequently, as shown in FIG. 7, a part of the oxide films 50 and 51 is removed to form a contact hole 52, and further, a wiring material 53 is formed and patterned.

【０１０４】そして、図８に示すように、基板１に構造
体形成のためのマスクフォトを行い、マスク７０にて酸
化膜５０，５１のエッチングを行う。続いて、マスク７
０を用いてシリコン基板１の上面から異方性エッチング
（トレンチエッチング）を行い、支持部（ベースプレー
ト部３＋四角枠部５）と、折り曲げることにより間隔Ａ
を可動電極と固定電極の間隔Ｂとほぼ等しくした梁７
ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを有する梁構造体６と、折り曲げ
ることにより間隔σ２を上記間隔Ｂとほぼ等しくした梁
２２ａ，２２ｂを有する梁構造体２０と、固定電極１
２，１３，１４を区画形成するための縦方向に延びる溝
４ａ〜４ｄ，２１ａ〜２１ｄを形成する。Then, as shown in FIG. 8, a mask photo for forming a structure is performed on the substrate 1, and the oxide films 50 and 51 are etched with the mask 70. Then, the mask 7
0, anisotropic etching (trench etching) is performed from the upper surface of the silicon substrate 1, and the space A is formed by bending the support portion (base plate portion 3 + square frame portion 5).
7 whose distance is substantially equal to the distance B between the movable electrode and the fixed electrode
a, 7b, 7c, 7d, a beam structure 20 having beams 22a, 22b whose interval σ2 is substantially equal to the interval B by bending, and a fixed electrode 1
Grooves 4a to 4d and 21a to 21d extending in the vertical direction for forming the sections 2, 13, and 14 are formed.

【０１０５】このトレンチエッチング工程において、本
実施形態おいてはエッチングの際の開口部の幅（溝４ａ
〜４ｄ，２１ａ〜２１ｄの幅）を等しくする工夫をして
おり、マイクロローディング効果を受けにくく、溝４ａ
〜４ｄ，２１ａ〜２１ｄの深さをほぼ等しくすることが
可能となる。よって、エッチングストッパとしての酸化
膜を埋め込んだシリコン基板を用いて均一な溝深さとす
る場合においては特殊な構造を基板に持たせるためにコ
ストアップを招くことになるが、本実施の形態において
は単層のシリコン基板を用いて溝深さをほぼ等しくする
ことができコスト的に有利となる。また、特開２０００
−１５０４６２公報に示された手法を用いて均一な溝深
さにする場合においては工程が複雑になる等の不具合が
あるが、本実施の形態においては工程の複雑化を招くこ
となく溝深さをほぼ等しくすることができる。In this trench etching step, in this embodiment, the width of the opening (groove 4a
4d, 21a to 21d), making it difficult to receive the microloading effect.
4d and 21a to 21d can be made substantially equal in depth. Therefore, when a silicon substrate in which an oxide film is buried as an etching stopper is used to have a uniform groove depth, the cost increases because the substrate has a special structure, but in this embodiment, The groove depth can be made substantially equal using a single-layer silicon substrate, which is advantageous in cost. Also, Japanese Patent Application Laid-Open
In the case where the groove depth is made uniform using the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 150462, there is a problem that the process becomes complicated, but in the present embodiment, the groove depth is increased without complicating the process. Can be made substantially equal.

【０１０６】製造工程の説明に戻り、この異方性エッチ
ング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行っ
た溝の内壁面（側面および底面）に、側壁の保護のため
に保護膜６０を形成し、さらに、溝底面に付いた保護膜
を除去する。このように、溝４ａ〜４ｄの底面を除く溝
４ａ〜４ｄの側壁に保護膜６０を形成する。Returning to the description of the manufacturing process, a protective film 60 is formed on the inner wall surface (side surface and bottom surface) of the groove subjected to anisotropic etching during or after the anisotropic etching to protect the side wall. Further, the protective film attached to the bottom of the groove is removed. Thus, the protective film 60 is formed on the side walls of the grooves 4a to 4d except for the bottom surfaces of the grooves 4a to 4d.

【０１０７】ここで、保護膜６０は、製造プロセスに適
合したものを選択しなければならない。具体的には、ト
レンチエッチング時にポリマー等を形成したり、熱酸化
膜を形成したり、ＣＶＤ等で酸化膜を成膜したり、Ｏ2
プラズマ等で薄い酸化膜を形成したり、薬液等で酸化膜
を形成すればよい。また、採用する保護膜の形成方法に
より配線材料を適宜選択するとともにマスクに関して工
夫する。つまり、熱工程が加わらない場合は、配線材料
５３，５４はアルミ等の金属配線またはポリシリコン等
の材料が考えられ、構造体形成のマスクについては、フ
ォトレジスト等を残しておいても問題はない。これに対
し、熱工程が加わる場合は、配線材料５３，５４は高融
点金属であるタングステンやその化合物等、あるいはポ
リシリコン等の材料が考えられ、構造体形成のマスクに
ついては、フォトレジスト等を剥離し、酸化膜のマスク
により構造体形成を行う。Here, it is necessary to select a protective film 60 suitable for the manufacturing process. Specifically, a polymer or the like is formed at the time of trench etching, a thermal oxide film is formed, an oxide film is formed by CVD or the like, O 2
A thin oxide film may be formed with plasma or the like, or an oxide film may be formed with a chemical solution or the like. In addition, the wiring material is appropriately selected according to the method of forming the protective film to be employed, and the mask is devised. That is, when the heat process is not applied, the wiring materials 53 and 54 may be a metal wiring such as aluminum or a material such as polysilicon, and there is no problem even if a photoresist or the like is left for the mask for forming the structure. Absent. On the other hand, when a heating process is applied, the wiring materials 53 and 54 may be made of a material such as tungsten or a compound thereof, which is a high melting point metal, or polysilicon. After peeling, a structure is formed using an oxide film mask.

【０１０８】このように、保護膜６０として酸化膜を用
いることができ、特に、酸化膜として熱酸化膜を用いる
ことができる。また、酸化膜として、酸素プラズマ処理
により形成したものとすると、熱酸化に比べ、簡単に側
壁保護膜を形成することができ、また熱工程が加わらな
いため、アルミ成膜による配線工程後にもこの製造方法
を使用することができる。また、保護膜として、溝形成
のためにエッチングの際に生じる膜（エッチング時に生
じる側壁保護膜）を用いてもよい。As described above, an oxide film can be used as the protective film 60, and in particular, a thermal oxide film can be used as the oxide film. If the oxide film is formed by oxygen plasma treatment, the side wall protective film can be formed more easily than thermal oxidation, and a heat process is not added. Manufacturing methods can be used. Further, as the protective film, a film generated at the time of etching for forming a groove (a side wall protective film generated at the time of etching) may be used.

【０１０９】製造工程の説明に戻り、次に、図９に示す
ように、溝４ａ〜４ｄ，２１ａ〜２１ｄの底面からシリ
コン基板１に対し等方性エッチングを行い、横方向に延
びる空洞２を形成する。これにより、支持部（空洞２の
下に位置するベースプレート部３と、空洞２および溝４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの横に位置する四角枠部５）と梁
構造体６，２０と固定電極１２，１３，１４が区画形成
される。図９では構造体、固定電極の下のシリコンのみ
がエッチング除去されて、特に構造体とベースプレート
部３が完全に分離し、下部に所定の間隔ｔの空隙が形成
される。Returning to the description of the manufacturing process, next, as shown in FIG. 9, isotropic etching is performed on the silicon substrate 1 from the bottom surfaces of the grooves 4a to 4d and 21a to 21d to form the cavity 2 extending in the lateral direction. Form. Thereby, the support portion (the base plate portion 3 located below the cavity 2, the cavity 2 and the groove 4).
Square frame portions 5) located beside a, 4b, 4c, and 4d, beam structures 6, 20, and fixed electrodes 12, 13, 14 are defined. In FIG. 9, only the silicon under the structure and the fixed electrode is removed by etching. In particular, the structure and the base plate portion 3 are completely separated from each other, and a gap having a predetermined interval t is formed below.

【０１１０】なお、この等方性エッチングでは、前述し
た側壁保護膜６０はエッチングされないような組み合わ
せを選ぶ必要がある。また、この等方性エッチングの
際、ＳＦ6や、ＣＦ4等のガス材料を用いたプラズマエッ
チング工程を用いることにより、ウェット工程に比較し
てエッチングの後の構造体形成歩留まりの向上を図るこ
とができる。In the isotropic etching, it is necessary to select a combination that does not etch the sidewall protective film 60 described above. In addition, in this isotropic etching, by using a plasma etching process using a gas material such as SF 6 or CF 4 , the yield of structure formation after etching is improved as compared with a wet process. Can be.

【０１１１】最後に、エッチングマスク７０を除去する
と、図３に示す角速度センサを形成することができる。
このような工程を経ることにより、基板の貼り合わせ工
程または貼合ウエハを用いること無く、可動構造体を単
結晶シリコンで形成することができ、安価で信頼性の高
いセンサを形成することができる。詳しくは、１枚のシ
リコン基板に、静電駆動、静電検出となるタイプの角速
度センサにおいて、製造時のスタートウエハとして単層
の半導体基板（単結晶シリコン基板）を用いることがで
き、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの
製造コストを大幅に下げることが可能となる。Finally, when the etching mask 70 is removed, the angular velocity sensor shown in FIG. 3 can be formed.
Through such a step, the movable structure can be formed of single crystal silicon without using a substrate bonding step or a bonded wafer, so that an inexpensive and highly reliable sensor can be formed. . More specifically, a single-layer semiconductor substrate (single-crystal silicon substrate) can be used as a start wafer at the time of manufacture in an angular velocity sensor of a type that is electrostatically driven and electrostatically detected on one silicon substrate. The manufacturing cost of the sensor can be significantly reduced without using a substrate bonding step.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 実施の形態における半導体角速度センサを示
す平面図。FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor angular velocity sensor according to an embodiment.

【図２】 図１の半導体角速度センサの平面図から電気
配線を取り除いた図。FIG. 2 is a plan view of the semiconductor angular velocity sensor of FIG. 1 from which electric wiring is removed.

【図３】 図１のＩ−Ｉ線での縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view taken along line II of FIG. 1;

【図４】 本実施形態での半導体角速度センサの要部を
拡大した図。FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the semiconductor angular velocity sensor according to the embodiment;

【図５】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図６】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図７】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図８】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図９】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図１０】 梁の折り曲げ状態を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a bent state of a beam.

【図１１】 梁の折り曲げを示す図。FIG. 11 is a diagram showing bending of a beam.

【図１２】 従来の角速度センサの平面図。FIG. 12 is a plan view of a conventional angular velocity sensor.

【図１３】 従来の角速度センサの要部を拡大した図。FIG. 13 is an enlarged view of a main part of a conventional angular velocity sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…単結晶シリコン基板、２…空洞、３…ベースプレー
ト部、４ａ〜４ｄ…溝、５…四角枠部、７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄ…梁、９…励振用可動電極、１０…振動モニタ
用可動電極、１１…ダミー用可動電極、１２…励振用固
定電極、１３…振動モニタ用固定電極、１４…ダミー用
固定電極、２２ａ，２２ｂ…梁、２５…検出用固定電
極、２６…検出用固定電極。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Single crystal silicon substrate, 2 ... Cavity, 3 ... Base plate part, 4a-4d ... Groove, 5 ... Square frame part, 7a, 7b, 7
c, 7d: beam, 9: movable electrode for excitation, 10: movable electrode for vibration monitoring, 11: movable electrode for dummy, 12: fixed electrode for excitation, 13: fixed electrode for vibration monitoring, 14: fixed electrode for dummy, 22a, 22b: beam, 25: fixed electrode for detection, 26: fixed electrode for detection.

フロントページの続き (72)発明者 竹内 幸裕 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 2F105 BB01 BB15 CC04 CD03 CD05 CD13 4M112 AA02 CA12 CA24 CA36 DA02 DA03 EA03 EA06 EA11 Continued on the front page (72) Inventor Yukihiro Takeuchi 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi F-term in DENSO Corporation (Reference) 2F105 BB01 BB15 CC04 CD03 CD05 CD13 4M112 AA02 CA12 CA24 CA36 DA02 DA03 EA03 EA06 EA11

Claims (38)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 少なくとも半導体基板（１）に形成した
横方向に延びる空洞（２）により区画された支持部
（３，５）と、 前記空洞（２）および半導体基板（１）に形成した縦方
向に延びる溝（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）により区画さ
れ、空洞（２）の上に位置し、前記支持部（３，５）か
ら延び、かつ、可動電極（９）を有する梁構造体（６）
と、 前記空洞（２）および溝（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に
より区画され、空洞（２）の上に位置し、前記支持部
（３，５）から前記梁構造体（６）の可動方向（Ｘ）に
延び、かつ、前記梁構造体（６）の可動電極（９）に対
向して配置された固定電極（１２）と、を備えた半導体
力学量センサであって、 前記梁構造体（６）の梁（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）を
折り曲げることによって、折り曲げられた梁と梁の間隔
（Ａ）を、前記可動電極（９）と固定電極（１２）の間
隔（Ｂ）とほぼ等しくするとともに、梁構造体（６）の
可動範囲を前記可動電極（９）と固定電極（１２）の間
隔（Ｂ）よりも大きい所定の範囲にしたことを特徴とす
る半導体力学量センサ。1. A support section (3, 5) defined by at least a laterally extending cavity (2) formed in a semiconductor substrate (1), and a vertical section formed in the cavity (2) and the semiconductor substrate (1). Beam structure defined by grooves (4a, 4b, 4c, 4d) extending in the direction, located above the cavity (2), extending from the support (3, 5) and having a movable electrode (9) (6)
And is defined by the cavity (2) and the grooves (4a, 4b, 4c, 4d), is located above the cavity (2), and is movable from the support portion (3, 5) to the beam structure (6). A fixed electrode (12) extending in the direction (X) and opposed to the movable electrode (9) of the beam structure (6); By bending the beams (7a, 7b, 7c, 7d) of the body (6), the distance (A) between the bent beams and the distance (B) between the movable electrode (9) and the fixed electrode (12) is changed. And a movable range of the beam structure (6) is set to a predetermined range larger than a distance (B) between the movable electrode (9) and the fixed electrode (12). . 【請求項２】 前記梁構造体（６）の可動方向（Ｘ）に
直交する方向（Ｙ）において前記梁（７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄ）の先端と対向部（１２）の距離（Ｃ）を、前
記可動電極（９）と固定電極（１２）の間隔（Ｂ）とほ
ぼ等しくしたことを特徴とする請求項１に記載の半導体
力学量センサ。2. The beam (7a, 7b, 7) in a direction (Y) orthogonal to a movable direction (X) of the beam structure (6).
The distance (C) between the tip of (c, 7d) and the facing part (12) is substantially equal to the distance (B) between the movable electrode (9) and the fixed electrode (12). Semiconductor dynamic quantity sensor. 【請求項３】 前記梁構造体（６）の可動方向（Ｘ）に
おいて前記梁（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）の側面と対向
部（５，２３）の距離（Ｄ）を、前記可動電極（９）と
固定電極（１２）の間隔（Ｂ）とほぼ等しくしたことを
特徴とする請求項１または２に記載の半導体力学量セン
サ。3. A distance (D) between a side surface of the beam (7a, 7b, 7c, 7d) and an opposing portion (5, 23) in a movable direction (X) of the beam structure (6) is determined by the movable electrode. 3. The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 1, wherein the distance (B) between (9) and the fixed electrode (12) is substantially equal. 【請求項４】 前記梁構造体（６）の梁（７ａ，７ｂ，
７ｃ，７ｄ）の折り曲げ回数を「ｎ」とし、前記可動電
極（９）と固定電極（１２）の間隔（Ｂ）および折り曲
げられた梁と梁の間隔（Ａ）を「ｄｎ」とし、梁構造体
の動作時における可動電極の先端と対向部の最小間隔を
「Δ」とし、必要な全振幅／２を「δ」としたときに、 δ＝｛（ｎ＋１）／２｝・ｄｎ−Δ となるように、ｎを決定することによって、梁の間隔、
および可動電極（９）と固定電極（１２）の間隔を等し
くしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に
記載の半導体力学量センサ。4. A beam (7a, 7b, 4) of said beam structure (6).
7c, 7d), the number of bends is "n", the distance (B) between the movable electrode (9) and the fixed electrode (12) and the distance (A) between the bent beams are "dn". When the minimum distance between the tip of the movable electrode and the opposing portion during the movement of the body is “Δ”, and the required total amplitude / 2 is “δ”, δ = {(n + 1) / 2} · dn−Δ By determining n, the distance between the beams,
The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a distance between the movable electrode (9) and the fixed electrode (12) is equalized. 【請求項５】 少なくとも半導体基板（１）に形成した
横方向に延びる空洞（２）により区画された支持部
（３，５）と、 前記空洞（２）および半導体基板（１）に形成した縦方
向に延びる溝（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）により区画さ
れ、空洞（２）の上に位置し、前記支持部（３，５）か
ら延び、かつ、可動電極（９）を有する梁構造体（６）
と、 前記空洞（２）および溝（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に
より区画され、空洞（２）の上に位置し、前記支持部
（３，５）から前記梁構造体（６）の可動方向（Ｘ）に
延び、かつ、前記梁構造体（６）の可動電極（９）に対
向して配置された固定電極（１２）と、を備えた半導体
力学量センサであって、 梁構造体（６）に可動方向（Ｘ）に延びるダミー用可動
電極（１１）を設けるとともに、支持部（３，５）から
前記梁構造体（６）の可動方向（Ｘ）に延び、かつ、前
記梁構造体（６）のダミー用可動電極（１１）に対向す
るダミー用固定電極（１４）を設けたことを特徴とする
半導体力学量センサ。5. Supports (3, 5) defined by at least a laterally extending cavity (2) formed in the semiconductor substrate (1), and a vertical portion formed in the cavity (2) and the semiconductor substrate (1). Beam structure defined by grooves (4a, 4b, 4c, 4d) extending in the direction, located above the cavity (2), extending from the support (3, 5) and having a movable electrode (9) (6)
And is defined by the cavity (2) and the grooves (4a, 4b, 4c, 4d), is located above the cavity (2), and is movable from the support portion (3, 5) to the beam structure (6). A fixed electrode (12) extending in the direction (X) and facing the movable electrode (9) of the beam structure (6), comprising: A dummy movable electrode (11) extending in the movable direction (X) is provided in (6), and extends in the movable direction (X) of the beam structure (6) from the support portion (3, 5), and the beam is provided. A semiconductor dynamic quantity sensor comprising a dummy fixed electrode (14) facing a dummy movable electrode (11) of a structure (6). 【請求項６】 ダミー用可動電極（１１）とダミー用固
定電極（１４）の間隔（Ｅ）を、電極として作用する可
動電極（９）と固定電極（１２）の間隔（Ｂ）とほぼ等
しくしたことを特徴とする請求項５に記載の半導体力学
量センサ。6. An interval (E) between the dummy movable electrode (11) and the dummy fixed electrode (14) is substantially equal to an interval (B) between the movable electrode (9) acting as an electrode and the fixed electrode (12). The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 5, wherein 【請求項７】 少なくとも半導体基板（１）に形成した
横方向に延びる空洞（２）により区画された支持部
（３，５）と、 前記空洞（２）および半導体基板（１）に形成した縦方
向に延びる溝（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）により区画さ
れ、空洞（２）の上に位置し、前記支持部（３，５）か
ら延び、かつ、可動電極（９）を有する一次振動子用梁
構造体（６）と、 前記空洞（２）および溝（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に
より区画され、空洞（２）の上に位置し、前記支持部
（３，５）から前記梁構造体（６）の可動方向（Ｘ）に
延び、かつ、前記梁構造体（６）の可動電極（９）に対
向して配置された一次固定電極（１２）と、 前記一次振動子用梁構造体（６）において縦方向に延び
る溝（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）により区画さ
れ、可動電極（２５）を有する二次振動子用梁構造体
（２０）と、 前記一次振動子用梁構造体（６）において縦方向に延び
る溝（２１ａ，２１ｂ）により区画され、二次振動子用
梁構造体（２０）の可動方向（Ｙ）に直交する方向
（Ｘ）に延び、かつ、二次振動子用梁構造体（２０）の
可動電極（２５）に対向して配置された二次固定電極
（２６，２７）と、を備えた半導体力学量センサであっ
て、 前記一次および二次振動子用梁構造体（６，２０）の梁
（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，２２ａ，２２ｂ）を折り曲
げることによって、折り曲げられた梁と梁の間隔（Ａ，
σ２）を、前記一次固定電極（１２）と一次振動子用梁
構造体（６）の可動電極（９）の間隔（Ｂ）とほぼ等し
くするとともに、一次振動子用梁構造体（６）の可動範
囲を前記一次固定電極（１２）と一次振動子用梁構造体
（６）の可動電極（９）の間隔（Ｂ）よりも大きい所定
の範囲にし、さらに、二次振動子用梁構造体（２０）の
可動電極（２５）と二次固定電極（２６，２７）の配置
として、可動電極（２５）、固定電極（２６）、固定電
極（２７）、可動電極（２５）、固定電極（２６）、固
定電極（２７）の順に等間隔に並べたことを特徴とする
半導体力学量センサ。7. Supports (3, 5) defined by at least a laterally extending cavity (2) formed in the semiconductor substrate (1), and a vertical portion formed in the cavity (2) and the semiconductor substrate (1). A primary vibrator defined by grooves (4a, 4b, 4c, 4d) extending in the direction, located above the cavity (2), extending from the support (3, 5) and having a movable electrode (9) Beam structure (6), the cavity (2) and the grooves (4a, 4b, 4c, 4d), which are defined on the cavity (2) and from the support portions (3, 5). A primary fixed electrode (12) extending in the movable direction (X) of the structure (6) and facing the movable electrode (9) of the beam structure (6); and a beam for the primary vibrator. The structure (6) is defined by grooves (21a, 21b, 21c, 21d) extending in the vertical direction. A beam structure for a secondary vibrator (20) having a movable electrode (25), and a groove (21a, 21b) extending in the longitudinal direction in the beam structure for a primary vibrator (6), and the secondary vibration The secondary beam structure (20) extends in the direction (X) orthogonal to the movable direction (Y) of the secondary beam structure (20), and is arranged to face the movable electrode (25) of the secondary vibrator beam structure (20). A secondary fixed electrode (26, 27), comprising: a beam (7a, 7b, 7c, 7d, 22a) of the beam structure (6, 20) for the primary and secondary oscillators. , 22b), the distance between the folded beams (A,
σ2) is substantially equal to the distance (B) between the primary fixed electrode (12) and the movable electrode (9) of the primary vibrator beam structure (6), and the primary vibrator beam structure (6) The movable range is set to a predetermined range larger than the distance (B) between the primary fixed electrode (12) and the movable electrode (9) of the primary oscillator beam structure (6), and further, the secondary oscillator beam structure is provided. As the arrangement of the movable electrode (25) and the secondary fixed electrode (26, 27) in (20), the movable electrode (25), the fixed electrode (26), the fixed electrode (27), the movable electrode (25), the fixed electrode ( 26) A semiconductor dynamic quantity sensor which is arranged at regular intervals in the order of the fixed electrode (27). 【請求項８】 一次振動子用梁構造体（６）に可動方向
（Ｘ）に延びるダミー用可動電極（１１）を設けるとと
もに、支持部（３，５）から前記一次振動子用梁構造体
（６）の可動方向（Ｘ）に延び、かつ、前記一次振動子
用梁構造体（６）のダミー用可動電極（１１）に対向す
るダミー用固定電極（１４）を設けたことを特徴とする
請求項７に記載の半導体力学量センサ。8. A primary vibrator beam structure (6) is provided with a dummy movable electrode (11) extending in a movable direction (X), and a primary vibrator beam structure is provided from a support portion (3, 5). A dummy fixed electrode (14) extending in the movable direction (X) of (6) and facing the dummy movable electrode (11) of the primary vibrator beam structure (6) is provided. The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 7. 【請求項９】 ダミー用可動電極（１１）とダミー用固
定電極（１４）の間隔（Ｅ）を、電極として作用する可
動電極（９）と固定電極（１２）の間隔（Ｂ）とほぼ等
しくしたことを特徴とする請求項８に記載の半導体力学
量センサ。9. The distance (E) between the dummy movable electrode (11) and the dummy fixed electrode (14) is substantially equal to the distance (B) between the movable electrode (9) acting as an electrode and the fixed electrode (12). 9. The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 8, wherein: 【請求項１０】 前記二次振動子用梁構造体（２０）の
可動方向（Ｙ）において二次振動子用梁構造体（２０）
の梁（２２ａ，２２ｂ）の先端と対向部（２３）の距離
（σ１）を、二次振動子用梁構造体（２０）の可動電極
（２５）と二次固定電極（２６，２７）の間隔（Ｍ，
Ｎ）とほぼ等しくしたことを特徴とする請求項７〜９の
いずれか１項に記載の半導体力学量センサ。10. A beam structure for a secondary vibrator (20) in a movable direction (Y) of the beam structure for a secondary vibrator (20).
The distance (σ1) between the tip of the beam (22a, 22b) and the opposing portion (23) is determined by the distance between the movable electrode (25) and the secondary fixed electrode (26, 27) of the secondary vibrator beam structure (20). The interval (M,
The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of claims 7 to 9, wherein N) is substantially equal to N). 【請求項１１】 前記二次振動子用梁構造体（２０）の
可動方向（Ｙ）に直交する方向（Ｘ）において二次振動
子用梁構造体（２０）の可動電極（２５）の先端と対向
部（２３）の距離（Ｊ）を、二次振動子用梁構造体（２
０）の可動電極（２５）と二次固定電極（２６，２７）
の間隔（Ｍ，Ｎ）とほぼ等しくしたことを特徴とする請
求項７〜１０のいずれか１項に記載の半導体力学量セン
サ。11. The tip of the movable electrode (25) of the secondary vibrator beam structure (20) in a direction (X) orthogonal to the movable direction (Y) of the secondary vibrator beam structure (20). And the distance (J) between the opposing portion (23) and the beam structure for secondary vibrator (2).
0) movable electrode (25) and secondary fixed electrode (26, 27)
The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of claims 7 to 10, wherein the distance is substantially equal to the interval (M, N). 【請求項１２】 前記二次振動子用梁構造体（２０）の
可動方向（Ｙ）に直交する方向（Ｘ）において二次振動
子用梁構造体（２０）の可動電極（２５）に対向配置さ
れた二次固定電極（２６，２７）の先端と対向部（２
４）の距離（Ｋ，Ｌ）を、二次振動子用梁構造体（２
０）の可動電極（２５）と二次固定電極（２６，２７）
の間隔（Ｍ，Ｎ）とほぼ等しくしたことを特徴とする請
求項７〜１１のいずれか１項に記載の半導体力学量セン
サ。12. A movable electrode (25) of the secondary vibrator beam structure (20) in a direction (X) orthogonal to the movable direction (Y) of the secondary vibrator beam structure (20). The tip of the disposed secondary fixed electrode (26, 27) and the facing portion (2)
The distance (K, L) of 4) is changed to the beam structure (2
0) movable electrode (25) and secondary fixed electrode (26, 27)
The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of claims 7 to 11, wherein the distance (M, N) is substantially equal to the distance (M, N). 【請求項１３】 角速度センサとして動作させたことを
特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項に記載の半導
体力学量センサ。13. The semiconductor physical quantity sensor according to claim 7, wherein the semiconductor physical quantity sensor is operated as an angular velocity sensor. 【請求項１４】 前記一次振動子用梁構造体（６）の可
動電極（９）および一次固定電極（１２）を、櫛歯電極
による静電駆動タイプとしたことを特徴とする請求項１
３に記載の半導体力学量センサ。14. The primary vibrator beam structure (6), wherein the movable electrode (9) and the primary fixed electrode (12) are of an electrostatic drive type using comb-teeth electrodes.
4. The semiconductor physical quantity sensor according to 3. 【請求項１５】 前記一次振動子用梁構造体（６）の可
動電極（９）および一次固定電極（１２）を、等間隔に
並んだ形状にしたことを特徴とする請求項１４に記載の
半導体力学量センサ。15. The device according to claim 14, wherein the movable electrode (9) and the primary fixed electrode (12) of the primary oscillator beam structure (6) are arranged at equal intervals. Semiconductor dynamic quantity sensor. 【請求項１６】 前記一次振動子用梁構造体（６）の可
動方向（Ｘ）において一次振動子用梁構造体（６）の可
動電極（９）の先端と対向部（５）の間隔（Ｐ１）を、
一次振動子用梁構造体（６）を励振する際の振幅とほぼ
等しくしたことを特徴とする請求項１４または１５に記
載の半導体力学量センサ。16. An interval (X) between the tip of the movable electrode (9) of the primary oscillator beam structure (6) and the facing portion (5) in the movable direction (X) of the primary oscillator beam structure (6). P1),
16. The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 14, wherein the amplitude when exciting the beam structure for the primary vibrator is substantially equal to the amplitude. 【請求項１７】 前記一次振動子用梁構造体（６）の可
動方向（Ｘ）において一次固定電極（１２）の先端と対
向部（２３）の間隔（Ｐ２）を、一次振動子用梁構造体
（６）を励振する際の振幅とほぼ等しくしたことを特徴
とする請求項１４または１５に記載の半導体力学量セン
サ。17. The distance (P2) between the tip of the primary fixed electrode (12) and the facing portion (23) in the movable direction (X) of the primary vibrator beam structure (6) is determined by changing the distance between the tip (P2) and the primary vibrator beam structure. The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 14 or 15, wherein the amplitude when exciting the body (6) is substantially equal to the amplitude. 【請求項１８】 前記一次振動子用梁構造体（６）にお
ける一次固定電極（１２）と可動電極（９）の間隔
（Ｂ）を、二次振動子用梁構造体（２０）における二次
固定電極（２６，２７）と可動電極（２５）の間隔
（Ｍ，Ｎ）とほぼ等しくしたことを特徴とする請求項１
４〜１７のいずれか１項に記載の半導体力学量センサ。18. The distance (B) between the primary fixed electrode (12) and the movable electrode (9) in the primary vibrator beam structure (6) is determined by the secondary in the secondary vibrator beam structure (20). 2. The distance (M, N) between the fixed electrode (26, 27) and the movable electrode (25) is substantially equal.
The semiconductor physical quantity sensor according to any one of items 4 to 17. 【請求項１９】 前記一次振動子用梁構造体（６）の一
次固定電極（１２）と可動電極（９）の長さ（Ｓ，Ｔ）
を、一次振動子用梁構造体（６）を励振する際の振幅の
ほぼ２倍以下としたことを特徴とする請求項１４〜１８
のいずれか１項に記載の半導体力学量センサ。19. The length (S, T) of the primary fixed electrode (12) and the movable electrode (9) of the beam structure for a primary vibrator (6).
19. The amplitude of exciting the beam structure (6) for the primary vibrator (6) is substantially twice or less.
The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of the above items. 【請求項２０】 前記一次振動子用梁構造体（６）の一
次固定電極（１２）と可動電極（９）の幅（Ｕ，Ｖ）
を、一次固定電極（１２）と可動電極（９）の間隔
（Ｂ）の１／３〜３倍程度としたことを特徴とする請求
項１４〜１９のいずれか１項に記載の半導体力学量セン
サ。20. The widths (U, V) of the primary fixed electrode (12) and the movable electrode (9) of the beam structure for a primary vibrator (6).
20. The semiconductor dynamic quantity according to any one of claims 14 to 19, wherein the distance is set to about 1/3 to 3 times the distance (B) between the primary fixed electrode (12) and the movable electrode (9). Sensors. 【請求項２１】 前記一次振動子用梁構造体（６）とそ
の外周側の固定部材（５）の間隔を、二次振動子用梁構
造体（２０）における二次固定電極（２６，２７）と可
動電極（２５）の間隔（Ｍ，Ｎ）とほぼ等しくしたこと
を特徴とする請求項１４〜２０のいずれか１項に記載の
半導体力学量センサ。21. The distance between the primary vibrator beam structure (6) and the fixing member (5) on the outer peripheral side thereof is set to a secondary fixed electrode (26, 27) in the secondary vibrator beam structure (20). 21. The semiconductor physical quantity sensor according to claim 14, wherein a distance between the movable electrode and the movable electrode is substantially equal. 【請求項２２】 前記一次振動子用梁構造体（６）の励
振の際の振幅をモニタする手段（１０，１３）を備えた
ことを特徴とする請求項１４〜２１のいずれか１項に記
載の半導体力学量センサ。22. The apparatus according to claim 14, further comprising means (10, 13) for monitoring the amplitude of the primary vibrator beam structure (6) during excitation. Semiconductor dynamic quantity sensor according to the above. 【請求項２３】 前記モニタする手段（１０，１３）に
よるモニタ結果を用いた負帰還により、前記一次振動子
用梁構造体（６）の励振の際の振幅を一定に制御するよ
うにしたことを特徴とする請求項２２に記載の半導体力
学量センサ。23. The apparatus according to claim 13, wherein the amplitude at the time of excitation of said primary vibrator beam structure (6) is controlled to be constant by negative feedback using the monitoring result of said monitoring means (10, 13). The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 22, wherein: 【請求項２４】 前記振動モニタとして、櫛歯電極（１
０，１３）による容量検出方式を用いたことを特徴とす
る請求項２３に記載の半導体力学量センサ。24. A comb-shaped electrode (1) as the vibration monitor.
24. The semiconductor physical quantity sensor according to claim 23, wherein a capacitance detection method according to (0, 13) is used. 【請求項２５】 前記振動モニタ用電極（１０，１３）
が固定電極と可動電極が等間隔に並んだ形状であること
を特徴とする請求項２４に記載の半導体力学量センサ。25. The vibration monitoring electrodes (10, 13).
26. The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 24, wherein the shape of the fixed electrode and the movable electrode are arranged at equal intervals. 【請求項２６】 前記振動モニタ用可動電極（１０）の
先端と対向部（５）の間隔（α１）を、励振の際の振幅
とほぼ等しくしたことを特徴とする請求項２２〜２５の
いずれか１項に記載の半導体力学量センサ。26. The apparatus according to claim 22, wherein an interval (α1) between the tip of the vibration monitoring movable electrode (10) and the facing portion (5) is substantially equal to the amplitude at the time of excitation. 2. The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 1. 【請求項２７】 前記振動モニタ用固定電極（１３）の
先端と対向部（２３）の間隔（α２）を、励振の際の振
幅とほぼ等しくしたことを特徴とする請求項２２〜２６
のいずれか１項に記載の半導体力学量センサ。27. An apparatus according to claim 22, wherein an interval (α2) between a tip of said fixed electrode for vibration monitoring and said opposing portion is substantially equal to an amplitude at the time of excitation.
The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of the above items. 【請求項２８】 前記振動モニタ用可動電極（１０）と
振動モニタ用固定電極（１３）の間隔（Ｗ１，Ｗ２）
を、二次振動子用梁構造体（２０）における二次固定電
極（２６，２７）と可動電極（２５）の間隔（Ｍ，Ｎ）
とほぼ等しくしたことを特徴とする請求項２２〜２７の
いずれか１項に記載の半導体力学量センサ。28. The distance (W1, W2) between the vibration monitoring movable electrode (10) and the vibration monitoring fixed electrode (13).
The distance (M, N) between the secondary fixed electrodes (26, 27) and the movable electrode (25) in the secondary vibrator beam structure (20)
The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of claims 22 to 27, wherein: 【請求項２９】 前記振動モニタ用可動電極（１０）と
振動モニタ用固定電極（１３）の長さ（β１，β２）
を、励振の際の振幅のほぼ２倍以下としたことを特徴と
する請求項２２〜２８のいずれか１項に記載の半導体力
学量センサ。29. Lengths (β1, β2) of the vibration monitoring movable electrode (10) and the vibration monitoring fixed electrode (13)
The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of claims 22 to 28, wherein is set to be approximately twice or less the amplitude at the time of excitation. 【請求項３０】 振動モニタ用可動電極（１０）と振動
モニタ用固定電極（１３）の幅（γ１，γ２）を、振動
モニタ用可動電極（１０）と振動モニタ用固定電極（１
３）の間隔（Ｗ１，Ｗ２）の１／３〜３倍程度としたこ
とを特徴とする請求項２２〜２９のいずれか１項に記載
の半導体力学量センサ。30. The width (γ1, γ2) of the vibration-monitoring movable electrode (10) and the vibration-monitoring fixed electrode (13) is determined by the following:
The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of claims 22 to 29, wherein the distance (W1, W2) in step 3) is set to about 1/3 to 3 times. 【請求項３１】 ダミー用可動電極（１１）とダミー用
固定電極（１４）を、等間隔に並んだ形状としたことを
特徴とする請求項５，６，８〜３０のいずれか１項に記
載の半導体力学量センサ。31. The dummy electrode according to claim 5, wherein the dummy movable electrode and the dummy fixed electrode are arranged at equal intervals. Semiconductor dynamic quantity sensor according to the above. 【請求項３２】 ダミー用可動電極（１１）の先端と対
向部（５）の間隔（λ１）を、励振の際の振幅とほぼ等
しくしたことを特徴とする請求項５，６，８〜３１のい
ずれか１項に記載の半導体力学量センサ。32. The distance (λ1) between the tip of the dummy movable electrode (11) and the facing portion (5) is substantially equal to the amplitude at the time of excitation. The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of the above items. 【請求項３３】 ダミー用固定電極（１４）の先端と対
向部（２３）の間隔（λ２）を、励振の際の振幅とほぼ
等しくしたことを特徴とする請求項５，６，８〜３１の
いずれか１項に記載の半導体力学量センサ。33. An apparatus according to claim 5, wherein the distance (λ2) between the tip of the dummy fixed electrode (14) and the facing portion (23) is substantially equal to the amplitude at the time of excitation. The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of the above items. 【請求項３４】 前記ダミー用固定電極（１４）とダミ
ー用可動電極（１１）の間隔（Ｅ）を、二次振動子用梁
構造体（２０）における二次固定電極（２６，２７）と
可動電極（２５）の間隔（Ｍ，Ｎ）とほぼ等しくしたこ
とを特徴とする請求項８〜３３のいずれか１項に記載の
半導体力学量センサ。34. The distance (E) between the dummy fixed electrode (14) and the dummy movable electrode (11) is set to be equal to the distance between the secondary fixed electrodes (26, 27) in the secondary vibrator beam structure (20). The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of claims 8 to 33, wherein the distance (M, N) between the movable electrodes (25) is substantially equal to the distance. 【請求項３５】 ダミー用固定電極（１４）とダミー用
可動電極（１１）の長さ（λ３）を、励振の際の振幅の
ほぼ２倍以下としたことを特徴とする請求項８〜３４の
いずれか１項に記載の半導体力学量センサ。35. The length (λ3) of the dummy fixed electrode (14) and the dummy movable electrode (11) is set to approximately twice or less the amplitude at the time of excitation. The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of the above items. 【請求項３６】 ダミー用固定電極（１４）とダミー用
可動電極（１１）の幅（λ４）を、ダミー用固定電極
（１４）とダミー用可動電極（１１）の間隔（Ｅ）の１
／３〜３倍程度としたことを特徴とする請求項８〜３５
のいずれか１項に記載の半導体力学量センサ。36. The width (λ4) of the dummy fixed electrode (14) and the dummy movable electrode (11) is set to one of the distance (E) between the dummy fixed electrode (14) and the dummy movable electrode (11).
36. The method according to claim 8, wherein the ratio is about 程度 to 3 times.
The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of the above items. 【請求項３７】 梁構造体（６，２０）とその周りの固
定部材（５，２３）の距離を、二次振動子用梁構造体
（２０）における二次固定電極（２６，２７）と可動電
極（２５）の間隔（Ｍ，Ｎ）とほぼ等しくしたことを特
徴とする請求項７〜３６のいずれか１項に記載の半導体
力学量センサ。37. The distance between the beam structure (6, 20) and the fixing members (5, 23) around the beam structure (6, 20) is set to be equal to the distance between the secondary fixed electrodes (26, 27) in the secondary vibrator beam structure (20). 37. The semiconductor physical quantity sensor according to claim 7, wherein the distance (M, N) between the movable electrodes (25) is substantially equal to the distance (M, N). 【請求項３８】 支持部（３，５）と、可動電極（９）
を有する梁構造体（６）と、梁構造体（６）の可動電極
（９）に対向して配置された固定電極（１２）とを備え
た半導体力学量センサの製造方法であって、 半導体基板（１）の上面から異方性エッチングを行い、
少なくとも支持部（３，５）と、折り曲げることにより
間隔（Ａ）を可動電極と固定電極の間隔（Ｂ）とほぼ等
しくした梁（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）を有する梁構造
体（６）と、固定電極（１２）を区画形成するための縦
方向に延びる溝（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）を形成する
とともに、当該溝（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の底面を
除く溝（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の側壁に保護膜（６
０）を形成する工程と、 前記溝（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の底面から前記半導
体基板（１）に対し等方性エッチングを行い、横方向に
延びる空洞（２）を形成し、支持部（３，５）と梁構造
体（６）と固定電極（１２）を区画形成する工程と、を
備えたことを特徴とする半導体力学量センサの製造方
法。38. A support (3, 5) and a movable electrode (9).
A method for manufacturing a semiconductor dynamic quantity sensor, comprising: a beam structure (6) having: a fixed electrode (12) arranged to face a movable electrode (9) of the beam structure (6). Anisotropic etching is performed from the upper surface of the substrate (1),
A beam structure (6) having at least a support (3, 5) and a beam (7a, 7b, 7c, 7d) whose distance (A) is substantially equal to the distance (B) between the movable electrode and the fixed electrode by bending. And grooves (4a, 4b, 4c, 4d) extending in the vertical direction for defining and forming the fixed electrode (12), and grooves (4a, 4b, 4b, 4c, 4d) excluding the bottom surfaces of the grooves (4a, 4b, 4c, 4d). , 4b, 4c, 4d) on the side walls of the protective film (6
0), and isotropically etching the semiconductor substrate (1) from the bottom surface of the groove (4a, 4b, 4c, 4d) to form a cavity (2) extending in the lateral direction and support the semiconductor substrate (1). A step of partitioning the part (3, 5), the beam structure (6), and the fixed electrode (12).
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