JP2007292499A - モーションセンサ及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】モーションセンサの製造品質を向上させること。
【解決手段】第１電極部を有する下部基板と第２電極部を有する上部基板との間に、弾性を有する梁部２１によって変位可能に支持される振動子２２を、第１導電層２５、絶縁層２６及び第２導電層２７からなる三層構造の中間基板２０を用いてそれぞれ形成し、振動子２２の変位を第１電極部と第２電極部により検出して角速度又は加速度を検出するモーションセンサにおいて、第１導電層２５、絶縁層２６及び第２導電層２７により形成され、梁部２１を支持する支持部２３と、第１導電層２５、絶縁層２６及び第２導電層２７により形成されると共に、支持部２３と電気的に絶縁され、第１電極部１１を上部基板に引き出す導通部２４ａ〜２４ｅとを備え、これら導通部２４ａ〜２４ｅは、支持部２３から延伸する第２導電層により支持される。
【選択図】図３

Description

本発明は、角速度や加速度を検出するモーションセンサに関する。
従来より、ＸＹＺ軸の３軸方向の加速度を検出する３軸加速度センサとして、静電容量を利用したものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。また、角速度を検出する角速度センサも同様にして、従来より静電容量を利用したものが用いられている（例えば、特許文献２参照）。
近年、加速度を検出できる加速度センサや角速度を検出できる角速度センサなどのモーションセンサは、デジタルカメラなどの手振れ検出などに用いられてきており、その需要が高まっている。特に小型のモーションセンサの需要は大きく、小型化が可能で構造が単純なモーションセンサとして、静電容量を利用したモーションセンサが注目されている。
静電容量を利用したモーションセンサは、一般に、弾性を有する梁部に変位可能に支持される変位電極としての重錘部と、この重錘部と離間した固定電極部とを有しており、この重錘部の変位を固定電極部によって検出することによって、加速度や角速度を検出する。
また、最近では、ＸＹＺ軸の３軸方向の加速度と２軸の角速度とを同時に検出することができる５軸のモーションセンサ（以下、「５軸モーションセンサ」と呼ぶ。）が提案されてきている（例えば、特許文献３，非特許文献１）。特に、非特許文献１の５軸のモーションセンサは、振動子を含む内部を容易に真空にすることができる構造となっており、しかも、エッチング加工により形成することができる点で有利である。
すなわち、非特許文献１の５軸モーションセンサは、第１電極部を有する下部ガラス基板と第２電極部を有する上部ガラス基板との間に、弾性を有する梁部によって変位可能に支持される変位電極としての振動子（重錘部）を、第１導電層、絶縁層及び第２導電層からなる三層構造の中間基板を用いて形成して、振動子の変位を第１電極部と第２電極部により検出し、それにより振動子に作用する加速度及び角速度を検出するようにしている。
そして、振動子を含む中間基板に上部ガラス基板及び下部ガラス基板をそれぞれ陽極接合することによって、振動子を含むモーションセンサ内部を容易に真空にすることができる。しかも、中間基板で形成する振動子を上部及び下部ガラス基板と所定の間隔に保てばよいので、エッチング加工により５軸モーションセンサを形成することが可能となる。
以下、非特許文献１における５軸モーションセンサの構造についてさらに具体的に説明する。図２０は、従来の５軸モーションセンサ１００の構造を示す図である。
図２０に示すように、従来の５軸モーションセンサ１００は、第１電極部２０１を有する下部基板２００と、第２電極部４０１を有する上部基板４００と、ガラス基板からなる下部基板２００と同じくガラス基板からなる上部基板４００との間に、弾性を有する梁部３０１によって変位可能に支持される変位電極としての振動子（重錘部）３０２と、梁部３０１を支持する支持部３０３と、第１電極部２０１を上部基板４００に引き出す導通部３０４ａ〜３０４ｅとを中間基板３００を用いてそれぞれ形成している。
ここで、中間基板３００としては、例えば、シリコン導電層により形成される第１導電層３２０と、酸化シリコン絶縁層（ＳｉＯ２）により形成される絶縁層３２１と、シリコン導電層により形成される第２導電層３２２とから構成される、いわゆるＳＯＩ（silicon on insulator）基板が用いられる。
第１電極部２０１には、下部基板２００の内面２２０に、振動子３０２の変位を検出するための複数の固定電極（検出電極）２１０ａ〜２１０ｄと、振動子３０２を変位させるための駆動電極２１０ｅとが設けられている。
また、第２電極部４０１には、上部基板４００の内面４２０に、振動子３０２の変位を検出するための複数の固定電極（検出電極）４１０ａ〜４１０ｄと、振動子３０２を変位させるための駆動電極４１０ｅとが設けられている。
さらに、第１電極部の各電極２１０ａ〜２１０ｅは、中間基板３００を介して、上部基板４００に配線を引き出される。すなわち、下部基板２００と上部基板４００との間には、下部基板２００から上部基板４００に電極２１０ａ〜２１０ｅをそれぞれ引き出す複数の導通部３０４ａ〜３０４ｅが中間基板３００によって形成されている。
上部基板４００には、その内面４２０から外面４３０にかけて、スルーホール４１５ａ〜４１５ｊが形成されており、これらのうちスルーホール４１５ａ〜４１５ｅは、下部基板２００の検出電極２１０ａ〜２１０ｅを引き出すためにそれぞれ導通部３０４ａ〜３０４ｅに接続される。また、スルーホール４１５ｆ〜４１５ｊは、上部基板４００の電極４１０ａ〜４１０ｅにそれぞれ接続される。
このように５軸モーションセンサ１００は、検出電極２１０ａ〜２１０ｄ，４１０ａ〜４１０ｅ及び駆動電極２１０ｅ，４１０ｅを上部基板４００の外面４３０に形成された電極（図示せず）に引き出している。
なお、振動子３０２及び各導通部３０４ａ〜３０４ｅは、互いに電気的影響を保つために、絶縁物理的に離間して形成される。
振動子３０２と各検出電極２１０ａ〜２１０ｄ，４１０ａ〜４１０ｄとの間は所定の間隙を持って対向配置されることになるため、それぞれ静電容量素子Ｃ１０１〜Ｃ１０８（図示せず。２１０ａ〜２１０ｄと振動子３０２との間でそれぞれ静電容量素子Ｃ１０１〜Ｃ１０４、４１０ａ〜４１０ｄと振動子３０２との間でそれぞれ静電容量素子Ｃ１０５〜Ｃ１０８）が形成される。そして、振動子３０２が変位すると静電容量素子Ｃ１０１〜Ｃ１０８の静電容量が変化する。したがって、これらの静電容量素子Ｃ１０１〜Ｃ１０８の静電容量を検出することによって、振動子３０２の変位を検出することが可能となる。
以上のように構成される５軸モーションセンサ１００について、その動作を図面を参照して具体的に説明する。図２１は５軸モーションセンサ１００の加速度及び角速度検出の原理を説明するための図であり、図２０におけるＡＡ−ＢＢ端面図である。なお、Ｘ軸方向は、紙面と垂直な方向にあるものとする。
５軸モーションセンサ１００の駆動電極２１０ｅ及び４１０ｅには互いに逆相の交流電圧が印加される。この交流電圧の周波数は、振動子３０２の共振周波数であり、振動子３０２は共振周波数で図２０中のＺ軸方向に揺動する。
この振動子３０２において、Ｚ軸方向に加速度が生じた場合には、図２１（ａ）に示すようにＺ軸に沿って力Ｆｚが働き、振動子３０２が移動する。このようにＺ軸に沿って振動子が移動すると、電極２１０ａ〜２１０ｄと振動子３０２との間の間隔が大きくなり、静電容量素子Ｃ１０１〜Ｃ１０４の容量が小さくなる。また、電極４１０ａ〜４１０ｄと振動子３０２との間の間隔が小さくなり、静電容量素子Ｃ１０５〜Ｃ１０８の容量が大きくなる。
また、Ｙ軸方向に加速度が生じた場合には、図２１（ｂ）に示すように、力Ｆｙが働いて振動子３０２が傾く。このようにＹ軸に沿って振動子が移動すると、電極２１０ｂ，２１０ｃ，４１０ａ，４１０ｄと振動子３０２との間の間隔が小さくなり、静電容量素子Ｃ１０２，Ｃ１０３，Ｃ１０５，Ｃ１０８が大きくなる。また、電極２１０ａ，２１０ｄ，４１０ｂ，４１０ｃと振動子３０２との間の間隔が大きくなり、静電容量素子Ｃ１０１，Ｃ１０４，Ｃ１０６，Ｃ１０７が小さくなる。
したがって、静電容量素子Ｃ１０１〜Ｃ１０８の静電容量を検出することによって、振動子３０２の変位を検出することができ、結果として、振動子３０２に生じる加速度を検出することが可能となる。
また、振動子３０２において、Ｘ軸方向に作用するコリオリ力を検出することによってＹ軸まわりの角速度を検出することができ、Ｙ軸方向に作用するコリオリ力を検出することによってＸ軸まわりの角速度を検出することができる。コリオリ力の検出は、加速度の検出の場合と同様に、振動子３０２の変位を検出することによって行うことができ、例えば、Ｘ軸方向に作用するコリオリ力の検出は、振動子３０２におけるＸ軸方向の変位を検出することによって行うことができる。
また、この５軸モーションセンサ１００は、次のような製造方法によって製造される。図２２は、従来の５軸モーションセンサ１００の製造工程を説明するための図である。
図２２（ａ）に示すように、第１導電層３２０、絶縁層３２１、第２導電層３２２とから構成される中間基板３００に絶縁部材からなるディンプル３３０を形成すると共に、エッチングによって第１導電層３２０と第２導電層３２２とを導通させる接続部３３１開口を設ける。
次に、図２２（ｂ）に示すように、第１導電層３２０にＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を行って、振動子３０２の下部領域３０２−１と、支持部３０３の下部領域３０３−１と、導通部３０４ａ〜３０４ｅの下部領域３０４ａ−１〜３０４ｅ−１とをそれぞれ互いに分離させて形成する。また、導通部３０４ａ〜３０４ｅに下部領域３０４ａ−１〜３０４ｅ−１と上部領域３０４ａ−２〜３０４ｅ−２を導電部材で接続する接続部３３１を設ける。
その後、図２２（ｃ）に示すように、予めディンプル部２０２や第１電極部２０１を形成した下部基板２００を用意し、この下部基板２００の内面に中間基板３００の第１導電層３２０を陽極接合する。
さらに、図２２（ｄ）に示すように、第２導電層３２２にＤＲＩＥを行って、梁部３０１と、振動子３０２の上部領域３０２−２と、支持部３０３の上部領域３０３−２と、導通部３０４ａ〜３０４ｅの上部領域３０４ａ−２〜３０４ｅ−２とを形成する。
ここで、振動子３０２の上部領域３０２−２と梁部３０１との間、梁部３０１と支持部３０３の上部領域３０３−２との間をそれぞれ連接させ、かつ振動子３０２の下部領域３０２−１上方に振動子３０２の上部領域３０２−２が、支持部３０３の下部領域３０３−１上方に支持部３０３の上部領域３０３−２が、導通部２４ａ〜２４ｅの下部領域２４ａ−１〜２４ｅ−１上方に導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２がそれぞれ配置されるように、第２導電層３２２にＤＲＩＥが行われる。
そして、図２２（ｅ）に示すように、予め第２電極部４０１などを形成した上部基板４００を用意し、中間基板３００上にこの上部基板４００の内面４２０が対向するように、中間基板３００と上部基板４００とを陽極接合する。
特開平４−２９９２２７号公報 特開平１０−２２７６４４号公報 特開３００４−１４４５９８号公報 ２００４年 電気学会 第２1回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム予稿集 P379〜P383「5-Axis Motion Sensor with SOI Structure Using Resonant Drive and Non-Resonant Detection Mode」
非特許文献１における５軸モーションセンサ１００においては、振動子３０２及び各導通部３０４ａ〜３０４ｅは、互いに電気的な絶縁状態を保つために、物理的に離間して形成しているため、下部基板２００及び上部基板４００への陽極接合前に全てのウェハプロセスを行うことができなかった。
すなわち、下部基板２００に中間基板３００を陽極接合した後、振動子３０２及び各導通部３０４ａ〜３０４ｅを互いに絶縁させるウェハプロセスを行っている。
そのため、第１導電層３２０にガラス基板である下部基板２００によるＮａ＋（ナトリウムイオン）の混入が発生するといった問題が発生してしまう。
また、下部基板２００に中間基板３００が接合した状態でＤＲＩＥを行わなければならないために、冷却効果が下がり、エッチング加工の安定度が悪くなる可能性がある。
さらに、下部基板２００に中間基板３００を接合した時に発生する、下部基板２００と中間基板３００との間の密閉空間との間に圧力差によって、第２導電層３２２にＤＲＩＥを施す際に破壊が起こる恐れがある。特に、第２導電層３２２を貫通する直前に破壊の恐れが大きい。
加えて、下部基板２００に中間基板３００を接合した後は、エッチング処理後の残渣処理が困難となり、上部基板４００と中間基板３００との陽極接合の際に問題が発生する恐れがある。
かかる課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、第１電極部を有する下部基板と第２電極部を有する上部基板との間に、弾性を有する梁部によって変位可能に支持される振動子を、第１導電層、絶縁層及び第２導電層からなる三層構造の中間基板を用いて形成し、前記振動子の変位を前記第１電極部と前記第２電極部により検出して角速度又は加速度を検出するモーションセンサにおいて、前記第１導電層、前記絶縁層及び前記第２導電層により形成され、前記梁部を支持する支持部と、前記第１導電層、前記絶縁層及び前記第２導電層により形成されると共に、前記支持部と電気的に絶縁され、前記第１電極部を前記上部基板に引き出す導通部とを備え、前記導通部は、前記支持部から延伸する前記第１導電層又は前記第２導電層により支持されることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、第１電極部を有する下部基板と第２電極部を有する上部基板との間に、弾性を有する梁部によって変位可能に支持される振動子と、前記梁部を支持する支持部と、前記第１電極部を前記上部基板に引き出す導通部とを、第１導電層、絶縁層及び第２導電層からなる三層構造の中間基板を用いてそれぞれ形成し、前記振動子の変位を前記第１電極部と前記第２電極部により検出して角速度又は加速度を検出するモーションセンサの製造方法であって、前記第１導電層をパターンニングして、前記振動子の下部領域と、前記支持部の下部領域と、前記導通部の下部領域とをそれぞれ互いに分離させて形成するステップと、前記第２導電層をパターンニングして、前記梁部の領域と前記振動子の上部領域とを形成すると共に、前記支持部の上部領域と前記導通部の上部領域とを電気的に絶縁し、かつ前記支持部の上部領域又は前記導通部の上部領域を前記支持部の下部領域上から前記導通部の下部領域上に延在させて形成するステップと、前記中間基板に前記下部基板及び前記上部基板を接合するステップとを有することを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、第１電極部を有する下部基板と第２電極部を有する上部基板との間に、弾性を有する梁部によって変位可能に支持される振動子と、前記梁部を支持する支持部と、前記第１電極部を前記上部基板に引き出す導通部とを、第１導電層、絶縁層及び第２導電層からなる三層構造の中間基板を用いてそれぞれ形成し、前記振動子の変位を前記第１電極部と前記第２電極部により検出して角速度又は加速度を検出するモーションセンサの製造方法であって、前記第２導電層をパターンニングして、前記梁部の領域と前記振動子の上部領域とを形成すると共に、前記支持部の上部領域と前記導通部の上部領域とを電気的に絶縁させて形成するステップと、前記第１導電層をパターンニングして、前記振動子の下部領域と、前記支持部の下部領域と、前記導通部の下部領域とをそれぞれ互いに分離させ、かつ前記支持部の下部領域又は前記導通部の下部領域を前記支持部の上部領域下方から前記導通部の上部領域下方に延在させて形成するステップと、前記中間基板に前記下部基板及び前記上部基板を接合するステップとを有することを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、第１電極部を有する下部基板と第２電極部を有する上部基板との間に、弾性を有する梁部によって変位可能に支持される振動子を、第１導電層、絶縁層及び第２導電層からなる三層構造の中間基板を用いて形成し、前記振動子の変位を前記第１電極部と前記第２電極部により検出して角速度又は加速度を検出するモーションセンサにおいて、前記第１導電層、前記絶縁層及び前記第２導電層により形成され、前記梁部を支持する支持部と、前記第１導電層、前記絶縁層及び前記第２導電層により形成されると共に、前記支持部と電気的に絶縁され、前記第１電極部を前記上部基板に引き出す導通部とを備え、前記導通部は、前記支持部から延伸する前記第１導電層又は前記第２導電層により支持されるので、モーションセンサの製造品質を向上させることができる。すなわち、中間基板に振動子、梁部、支持部及び導通部を形成した後に、下部基板と上部基板とに接合することができるため、Ｎａ＋の混入や圧力差による破壊の恐れなどを回避することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、第１電極部を有する下部基板と第２電極部を有する上部基板との間に、弾性を有する梁部によって変位可能に支持される振動子と、前記梁部を支持する支持部と、前記第１電極部を前記上部基板に引き出す導通部とを、第１導電層、絶縁層及び第２導電層からなる三層構造の中間基板を用いてそれぞれ形成し、前記振動子の変位を前記第１電極部と前記第２電極部により検出して角速度又は加速度を検出するモーションセンサの製造方法であって、前記第１導電層をパターンニングして、前記振動子の下部領域と、前記支持部の下部領域と、前記導通部の下部領域とをそれぞれ互いに分離させて形成するステップと、前記第２導電層をパターンニングして、前記梁部の領域と前記振動子の上部領域とを形成すると共に、前記支持部の上部領域と前記導通部の上部領域とを電気的に絶縁し、かつ前記支持部の上部領域又は前記導通部の上部領域を前記支持部の下部領域上から前記導通部の下部領域上に延在させて形成するステップと、前記中間基板に前記下部基板及び前記上部基板を接合するステップとを有するので、モーションセンサの製造品質を向上させることができる。すなわち、中間基板に振動子、梁部、支持部及び導通部を形成した後に、下部基板と上部基板とに接合することができるため、Ｎａ＋の混入や圧力差による破壊の恐れなどを回避することができる。
また、請求項３に記載の発明によれば、第１電極部を有する下部基板と第２電極部を有する上部基板との間に、弾性を有する梁部によって変位可能に支持される振動子と、前記梁部を支持する支持部と、前記第１電極部を前記上部基板に引き出す導通部とを、第１導電層、絶縁層及び第２導電層からなる三層構造の中間基板を用いてそれぞれ形成し、前記振動子の変位を前記第１電極部と前記第２電極部により検出して角速度又は加速度を検出するモーションセンサの製造方法であって、前記第２導電層をパターンニングして、前記梁部の領域と前記振動子の上部領域とを形成すると共に、前記支持部の上部領域と前記導通部の上部領域とを電気的に絶縁させて形成するステップと、前記第１導電層をパターンニングして、前記振動子の下部領域と、前記支持部の下部領域と、前記導通部の下部領域とをそれぞれ互いに分離させ、かつ前記支持部の下部領域又は前記導通部の下部領域を前記支持部の上部領域下方から前記導通部の上部領域下方に延在させて形成するステップと、前記中間基板に前記下部基板及び前記上部基板を接合するステップとを有するので、モーションセンサの製造品質を向上させることができる。すなわち、中間基板に振動子、梁部、支持部及び導通部を形成した後に、下部基板と上部基板とに接合することができるため、Ｎａ＋の混入や圧力差による破壊の恐れなどを回避することができる。
本実施形態におけるモーションセンサは、第１電極部を有する下部基板と第２電極部を有する上部基板との間に、弾性を有する梁部によって変位可能に支持される振動子を、第１導電層、絶縁層及び第２導電層からなる三層構造の中間基板を用いて形成し、振動子の変位を第１電極部と第２電極部により検出して角速度又は加速度を検出するモーションセンサである。
さらに、このモーションセンサは、第１導電層、絶縁層及び第２導電層により形成され、梁部を支持する支持部と、第１導電層、絶縁層及び第２導電層により形成されると共に、支持部と電気的に絶縁され、第１電極部を上部基板に引き出す導通部とを備えている。
しかも、この導通部は、支持部から延伸する第１導電層又は第２導電層により支持されるため、振動子、梁部、支持部及び導通部が互いに分離せずに一体的に形成される。
その結果、モーションセンサの製造品質を向上させることができる。すなわち、中間基板に振動子、梁部、支持部及び導通部を形成した後に、下部基板と上部基板とに接合することができるため、Ｎａ＋の混入や圧力差による破壊の恐れなどを回避することができる。
また、導通部の支持を、支持部から延伸する第１導電層又は第２導電層によって行うのではなく、導通部から支持部へ第１導電層又は第２導電層を延設させることによって行うようにすることもできる。
本実施形態におけるモーションセンサの製造方法は、第１電極部を有する下部基板と第２電極部を有する上部基板との間に、弾性を有する梁部によって変位可能に支持される振動子と、梁部を支持する支持部と、第１電極部を上部基板に引き出す導通部とを、第１導電層、絶縁層及び第２導電層からなる三層構造の中間基板を用いてそれぞれ以下のように形成するものである。
すなわち、第１導電層をパターンニングして、振動子の下部領域と、支持部の下部領域と、導通部の下部領域とをそれぞれ互いに分離させて形成する。
さらに、第２導電層をパターンニングして、梁部の領域と振動子の上部領域とを形成すると共に、支持部の上部領域と導通部の上部領域とを電気的に絶縁し、かつ支持部の上部領域又は導通部の上部領域を支持部の下部領域上から導通部の下部領域上に延在させて形成する。その後、中間基板に下部基板及び上部基板を接合する。
その結果、モーションセンサの製造品質を向上させることができる。すなわち、中間基板に振動子、梁部、支持部及び導通部を形成した後に、下部基板と上部基板とに接合しているため、Ｎａ＋の混入や圧力差による破壊の恐れなどを回避することができる。
また、梁部と振動子と支持部と導通部とを次のように形成するようにしても同様の効果を得ることができる。
すなわち、第２導電層をパターンニングして、梁部の領域と振動子の上部領域とを形成すると共に、支持部の上部領域と導通部の上部領域とを電気的に絶縁させて形成する。
そして、第１導電層をパターンニングして、振動子の下部領域と、支持部の下部領域と、導通部の下部領域とをそれぞれ互いに分離させ、かつ支持部の下部領域又は導通部の下部領域を支持部の上部領域下方から導通部の上部領域下方に延在させて形成する。その後、中間基板に下部基板及び上部基板を接合する。
以下、本発明の実施形態をさらに具体的に図面に基づいて詳説する。なお、本実施形態においては、ＸＹＺ軸の３軸方向の加速度と２軸の角速度とを同時に検出することができる５軸のモーションセンサ１を例に挙げ説明する。図１は本実施形態のモーションセンサ１の分解構成図、図２は本実施形態のモーションセンサ１の一部透視斜視図、図３（ａ）は図１におけるＡ−Ａ端面図、図３（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ端面図である。
図１から図３に示すように、本実施形態における５軸モーションセンサ１（以下、「モーションセンサ１」と呼ぶ。）は、第１電極部１１を有する下部基板１０と、第２電極部３１を有する上部基板３０と、下部基板１０と上部基板３０との間に、弾性を有する複数の梁部２１によって変位可能に支持される変位電極としての振動子（重錘部）２２と、梁部２１を支持する支持部２３と、第１電極部１１を上部基板３０に引き出す導通部２４ａ〜２４ｅとを中間基板２０を用いてそれぞれ形成している。
ここで、中間基板２０としては、例えば、シリコン導電層により形成される第１導電層２５と、酸化シリコン絶縁層（ＳｉＯ２）により形成される絶縁層２６と、シリコン導電層により形成される第２導電層２７とから構成される、いわゆるＳＯＩ（silicon on insulator）基板が用いられる。
第１電極部１１として、下部基板１０の内面１２に、振動子２２の変位を検出するための複数の検出電極１４ａ〜１４ｄと、振動子２２を変位させるための駆動電極１４ｅとが設けられている。
また、第２電極部３１として、上部基板３０の内面３２に、振動子２２の変位を検出するための複数の検出電極３４ａ〜３４ｄと、振動子２２を変位させるための駆動電極３４ｅとが設けられている。
さらに、第１電極部の各電極１４ａ〜１４ｅは、中間基板２０を介して、上部基板３０に配線を引き出される。すなわち、下部基板１０と上部基板３０との間には、下部基板１０から上部基板３０に電極１４ａ〜１４ｅをそれぞれ引き出す複数の導通部２４ａ〜２４ｅが中間基板２０によって形成されている。
上部基板３０には、その内面３２から外面３３にかけて、スルーホール３５ａ〜３５ｊが形成されており、これらのうちスルーホール３５ａ〜３５ｅは、下部基板１０の電極１４ａ〜１４ｅを引き出すためにそれぞれ導通部２４ａ〜２４ｅに接続される。また、スルーホール３５ｆ〜３５ｊは、上部基板３０の電極３４ａ〜３４ｅにそれぞれ接続される。また、図示しないがスルーホール３５ａ〜３５ｊは、それぞれ上部基板３０の外面３３に設けられた複数の電極に接続され、これらの電極を用いてモーションセンサ１を使用する。
このようにモーションセンサ１は、検出電極１４ａ〜１４ｄ，３４ａ〜３４ｄ及び駆動電極１４ｅ，３４ｅを上部基板３０の外面３３に形成された電極に引き出している。
ここで、振動子２２及び各導通部２４ａ〜２４ｅは、互いに電気的影響を保つために、絶縁物理的に離間して形成される。
すなわち、図３（ｂ）に示すように、導通部２４ｃ，２４ｄ（導通部２４ａ，２４ｂ，２４ｅも同様）は、支持部２３と同様に、第１導電層２５と絶縁層２６と第２導電層２７とより形成されるものであり、しかも、支持部２３と電気的に絶縁される。
さらに、この導通部２４ｃ，２４ｄ（導通部２４ａ，２４ｂ，２４ｅも同様）は、それぞれ支持部２３から延伸する第２導電層２７により支持される。
すなわち、導通部２４ｃ，２４ｄはその下部領域２４ｃ−１，２４ｄ−１の上方に、絶縁層２６を介して、それぞれ、その上部領域２４ｃ−２，２４ｄ−２と支持部２３の上部領域２３−２の一部とを配置している。また、導通部２４ｃ，２４ｄの下部領域２４ｃ−１，２４ｄ−１と支持部２３の上部領域２３−２とは、所定の間隙を持って離間されており、電気的な絶縁を保つように配置される。
言い換えれば、導通部２４ｃ，２４ｄの上部領域２４ｃ−２，２４ｄ−２を支持部２３の上部領域２３−２と、導通部２４ｃ，２４ｄの下部領域２４ｃ−１，２４ｄ−１を支持部２３の下部領域２３−１とそれぞれ電気的に絶縁し、かつ支持部２３の上部領域２３−２を支持部２３の下部領域２３−１上方から導通部２４ａ，２４ｂの下部領域２４ｃ−１，２４ｄ−１上方にかけて延在させて形成しているのである。なお、導通部２４ａ，２４ｂ，２４ｅについても同様である。
ここで、導通部２４ａ〜２４ｅの支持部２３による支持の方法として、上記図３（ｂ）に示すが如く、支持部２３から延伸する第２導電層２７（支持部２３の上部領域２３−２）により支持することに限定されるものではない。
たとえば、図４に示すように、導通部２４ｃ，２４ｄ（導通部２４ａ，２４ｂ，２４ｅも同様）を支持部２３から延伸する第１導電層２５（支持部２３の下部領域２３−１）により支持するようにしてもよい。
すなわち、導通部２４ｃ，２４ｄはその上部領域２４ｃ−２，２４ｄ−２の下方に、その下部領域２４ｃ−１，２４ｄ−１と支持部２３の下部領域２３−１の一部とが配置される。また、導通部２４ｃ，２４ｄの下部領域２４ｃ−１，２４ｄ−１と支持部２３の下部領域２３−１とは、所定の間隙を持って離間されており、電気的な絶縁を保つように配置される。導通部２４ｃ，２４ｄの上部領域２４ｃ−２，２４ｄ−２と支持部２３の上部領域２３−２との間も同様に、所定の間隙を持って離間されており、電気的な絶縁を保つように配置される。
言い換えれば、導通部２４ｃ，２４ｄの上部領域２４ｃ−２，２４ｄ−２を支持部２３の上部領域２３−２と、導通部２４ｃ，２４ｄの下部領域２４ｃ−１，２４ｄ−１を支持部２３の下部領域２３−１とそれぞれ電気的に絶縁させ、かつ支持部２３の下部領域２３−１を支持部２３の上部領域２３−２下方から導通部２４ａ，２４ｂの上部領域２４ｃ−２，２４ｄ−２下方にかけて延在させて形成するのである。なお、導通部２４ａ，２４ｂ，２４ｅについても同様である。
このように、本実施形態におけるモーションセンサ１は、導通部２４ａ〜２４ｅを支持部２３と電気的な絶縁を保ちつつ、支持部２３によって導通部２４ａ〜２４ｅを支持することによって、梁部２１、振動子２２、支持部２３及び導通部２４ａ〜２４ｅを分離せずに一体的に形成している。
したがって、モーションセンサの製造品質を向上させることができる。すなわち、中間基板に振動子、梁部、支持部及び導通部を形成した後に、下部基板と上部基板とに接合しているため、Ｎａ＋の混入や圧力差による破壊の恐れなどを回避することができる。
ここで、振動子２２と各検出電極１４ａ〜１４ｄ，３４ａ〜３４ｄとの間は所定の間隙を持って対向配置されることになるため、それぞれ静電容量素子Ｃ１〜Ｃ８（図示せず）が形成される。そして、振動子２２が変位すると静電容量素子Ｃ１〜Ｃ８の静電容量が変化する。したがって、これらの静電容量素子Ｃ１〜Ｃ８の静電容量を検出することによって、振動子２２の変位を検出することが可能となる。
モーションセンサ１の駆動電極１４ｅ及び３４ｅには後述の加速度・角速度検出回路２によって互いに逆相の交流電圧が印加される。この交流電圧の周波数は、振動子２２の共振周波数であり、振動子２２は共振周波数で図１中のＺ軸方向に揺動する。
従来のモーションセンサ１００と同様に、この振動子２２において、Ｚ軸方向に加速度が生じた場合には、Ｚ軸に沿って振動子が移動する。また、Ｘ軸方向やＹ軸方向に加速度が生じた場合には、振動子２２が傾く。したがって、振動子２２の変位を検出することによって振動子２２に生じる加速度を検出することが可能となる。
また、振動子２２において、Ｘ軸方向に作用するコリオリ力を検出することによってＹ軸まわりの角速度を検出することができ、Ｙ軸方向に作用するコリオリ力を検出することによってＸ軸まわりの角速度を検出することができる。コリオリ力の検出は、振動子２２の変位を検出することによって行うことができ、例えば、Ｘ軸方向に作用するコリオリ力の検出は、振動子２２におけるＸ軸方向の変位を検出することによって行うことができる。
次に、モーションセンサ１を用いた加速度及び角速度の検出について、さらに図面を参照して具体的に説明する。図５はモーションセンサ１を用いた加速度・角速度検出回路２のブロック図である。
加速度・角速度検出回路２は、ドライブ回路６０と、１８０度位相シフト回路６１と、静電容量−電圧（Ｃ／Ｖ）変換器６２ａ〜６２ｄと、増幅器６３ａ〜６３ｈと、同期検出回路６４とを有している。
ドライブ回路６０は、振動子２２を共振させる周波数の交流電圧を生成してモーションセンサ１の駆動電極１６ｅに印加する。また、ドライブ回路６０から出力される交流電圧は１８０度位相シフト回路６１によって位相が反転され、モーションセンサ１の駆動電極３６ｅに印加される。このように駆動電極１６ｅ，３６ｅに相互に反転した交流電圧が印加されることにより、振動子２２は共振周波数で図中のＺ軸方向に揺動する。
Ｃ／Ｖ変換器６２ａ〜６２ｄは、静電容量Ｃｘ＋（静電容量Ｃ１＋Ｃ２）、静電容量Ｃｘ−（静電容量Ｃ３＋Ｃ４）、静電容量Ｃｙ＋（静電容量Ｃ５＋Ｃ６）、静電容量Ｃｙ−（静電容量Ｃ７＋Ｃ８）をそれぞれ電圧Ｖｘ＋，Ｖｘ−，Ｖｙ＋，Ｖｙ−に変換する。
電圧Ｖｘ＋，Ｖｘ−，Ｖｙ＋，Ｖｙ−は、増幅器６３ａ〜６３ｃにそれぞれ入力される。すなわち、増幅器６３ａは、電圧Ｖｘ＋，Ｖｘ−を入力し、その差分値［（Ｖｘ＋）−（Ｖｘ−）］を出力する。増幅器６３ｃは、電圧Ｖｙ＋，Ｖｙ−を入力し、その差分値［（Ｖｙ＋）−（Ｖｙ−）］を出力する。増幅器６３ｂは、電圧Ｖｘ＋，Ｖｘ−を入力し、その加算値［（Ｖｘ＋）＋（Ｖｘ−）］を出力する。
増幅器６３ａ〜６３ｃから出力される［（Ｖｘ＋）−（Ｖｘ−）］，［（Ｖｘ＋）＋（Ｖｘ−）］，［（Ｖｙ＋）−（Ｖｙ−）］は、それぞれ増幅器６３ｆ〜６３ｈにより増幅されて、Ｘ軸方向加速度信号Ａｘ，Ｚ軸方向加速度信号Ａｚ，Ｙ軸方向加速度信号Ａｙとして出力される。
また、増幅器６３ａ，６３ｃから出力される［（Ｖｘ＋）−（Ｖｘ−）］，［（Ｖｙ＋）−（Ｖｙ−）］は、同期検出回路６４に入力され、ドライブ回路６０から出力され、増幅器６３ｄ，６３ｅを介して、それぞれ角速度ωｘ，ωｙとして出力される。
次に、本実施形態におけるモーションセンサ１の製造方法について、その一例を、特に以下図面を参照して具体的に説明する。図６〜図１９は、実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図であり、図１におけるＢ−Ｂ端面図である。
まず、図６に示すように、シリコン導電層からなる第１導電層２５、酸化シリコン絶縁層からなる絶縁層２６、シリコン導電層からなる第２導電層２７とが順次形成される三層構造の中間基板２０を用意する。なお、シリコン導電層は、シリコンに不純物をドープすることによって生成されるものである。
ここで、シリコン導電層、酸化シリコン絶縁膜、シリコン導電層からなる三層構造の基板は、ＳＯＩ基板として一般に用いられているものを使用することができる。このようにＳＯＩ基板などの三層構造の基板を中間基板２０として用いることにより、梁部２１の厚みを精度よく形成することができる。
次に、図７に示すように、所定のパターンニングを施したレジストマスク（図示せず）を用いて、第２導電層２７をウェットエッチングすることにより、第２導電層２７における、梁部２１及び振動子２２の上部領域２２−２を構成する部分の厚みを調整する。
さらに、図８に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて絶縁層２８を成膜し、図９に示すように、絶縁層からなるディンプル２９をマスクを用いてエッチングにより複数個所形成する。
続いて、図１０に示すように、第１導電層２５と第２導電層２７との間が導通する導通部２４ａ〜２４ｅを形成するために、導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２となる位置に下部領域２４ａ−１〜２４ｅ−１となる位置まで達する貫通孔４０ａ〜４０ｅをマスクを用いてエッチングする。
そして、蒸着法或いはスパッタ法などを用いて、図１１に示すように、アルミニウム等の金属などからなる金属膜４１を第１導電層２５の表面に形成する。さらに、図１２に示すように、貫通孔４０ａ〜４０ｅ周辺を除き、第２導電層２７に堆積させた金属膜４１をエッチングで除去して、接続部４２ａ〜４２ｅを形成する。
その後、図１３に示すように、第２導電層２７側からＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を行って、第２導電層２７において、梁部２１の領域と、振動子２２の上部領域２２−２と、支持部２３の上部領域２３−２と、導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２とを形成する。
この際、支持部２３の上部領域２３−２と、導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２とは、電気的に絶縁されるように所定距離だけ離隔する。なお、梁部２１の領域と、振動子２２の上部領域２２−２と、支持部２３の上部領域２３−２とは、電気的に接続されるように分離せずに一体的に形成する。
すなわち、第２導電層２７をパターンニングして、梁部２１の領域と振動子２２の上部領域と２２−２とを形成すると共に、支持部２３の上部領域２３−２と導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２とを、導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２を支持部２３の上部領域２３−２から電気的に絶縁させて形成する。
続いて、図１４に示すように、第１導電層２５側からＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を行って、第１導電層２５において、振動子２２の下部領域２２−１と、支持部２３の下部領域２３−１と、導通部２４ａ〜２４ｅの下部領域２４ａ−１〜２４ｅ−１とをそれぞれ互いに分離させて形成する。
ここで、支持部２３の下部領域２３−１と、導通部２４ａ〜２４ｅの下部領域２４ａ−１〜２４ｅ−１とを分離して形成する際に、支持部２３の上部領域２３−２の下方に支持部２３の下部領域２３−１と導通部２４ａ〜２４ｅの下部領域２４ａ−１〜２４ｅ−１の一部とがそれぞれ配置されるようにする。
すなわち、第１導電層２５をパターンニングして、振動子２２の下部領域２２−１と、支持部２３の下部領域２３−１と、導通部２４ａ〜２４ｅの下部領域２４ａ−１〜２４ｅ−１とをそれぞれ互いに分離させ、かつ導通部２４ａ〜２４ｅの下部領域２４ａ−１〜２４ｅ−１を導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２下方から支持部２３の上部領域２３−２下方にかけて延在させて形成する。図１４においては、導通部２４ｃ，２４ｄの下部領域２４ｃ−１，２４ｄ−１が導通部２４ｃ，２４ｄの上部領域２４ｃ−２，２４ｄ−２下方から支持部２３の上部領域２３−２下方からかけて延在して形成されていることが示されている。
なお、図４に示すように、支持部２３の下部領域２３−１を支持部２３の上部領域２３−２下方から導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−１〜２４ｅ−１下方に延在させて形成するようにしてもよい。すなわち、導通部２４ａ〜２４ｅが支持部２３の上部領域２３−２或いは下部領域２３−１によって支持されればよいのである。
なお、このＤＲＩＥとして、酸化シリコンに対して腐食性がなく、シリコンに対して腐食性を有するエッチング方法を採用することによって、絶縁層２６がストッパーとして機能することになり、第１導電層２５や第２導電層２７のみをエッチングすることが可能となる。
次に、梁部２１下方の絶縁層２６と、振動子２２、支持部２３及び導通部２４ａ〜２４ｅのそれぞれの間にある絶縁層２６を、図１５に示すように、エッチングにより除去する。
その後、予め第１電極部１１やディンプル部１３を形成した下部基板１０を用意し、図１６に示すように、この下部基板１０を上記のように加工した中間基板２０(図１５参照)に陽極接合（Ａｎｏｄｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ）する。
続いて、スルーホール３５ａ〜３５ｊを形成するための開口部３６ａ〜３６ｊと、第２電極部３１ａ〜３１ｅ等の形成を行った上部基板３０を用意し、図１７に示すように、下部基板１０を接合した中間基板２０(図１６参照)に陽極接合する。
その後、蒸着法或いはスパッタ法などを用いて、図１８に示すように、アルミニウム等の金属などからなる金属膜３７を形成し、この金属膜３７と接続部４２ａ〜４２ｅとを接合する。
さらに、図１９に示すように、金属膜３７の一部をマスクを用いて除去し、スルーホール３５ａ〜３５ｊを形成する。
以上のように、本実施形態におけるモーションセンサ１の製造工程では、中間基板２０のウェハプロセス後に、下部基板１０及び上部基板３０との接合を行うようにしているために、Ｎａ＋の混入や圧力差による破壊の恐れなどを回避することができ、モーションセンサの製造品質を向上させることができる。
上記実施形態においては、第２導電層２７をパターンニングして、梁部２１の領域と、振動子２２の上部領域と２２−２と、支持部２３の上部領域２３−２と、導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２とを、導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２を支持部２３の上部領域２３−２から電気的に絶縁させて形成した後に、第１導電層２５をパターンニングして、振動子２２の下部領域２２−１と、支持部２３の下部領域２３−１と、導通部２４ａ〜２４ｅの下部領域２４ａ−１〜２４ｅ−１とをそれぞれ互いに分離させ、かつ導通部２４ａ〜２４ｅの下部領域２４ａ−１〜２４ｅ−１を導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２下方から支持部２３の上部領域２３−２下方にかけて延在させて形成しているが、以下のように支持部２３及び導通部２４ａ〜２４ｅを形成するようにしてもよい。
たとえば、第１導電層２５をパターンニングして、振動子２２の下部領域２２−１と、支持部２３の下部領域２３−１と、導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２とをそれぞれ互いに分離させて形成する。そして、第２導電層２７をパターンニングして、梁部２１の領域と振動子２２の上部領域２２−２とを形成すると共に、支持部２３の上部領域２３−２と導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２とを、導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２を支持部２３の上部領域２３−１から電気的に絶縁させ、かつ支持部２３の上部領域２３−２又は導通部２４ａ〜２４ｅの上部領域２４ａ−２〜２４ｅ−２を支持部２３の下部領域２３−１上方から導通部２４ａ〜２４ｅそれぞれの下部領域２４ａ−１〜２４ｅ−１上方に延在させて形成するようにする。
以上、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、これに限られるものではない。すなわち、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
本実施形態のモーションセンサの分解構成図である。 図１のモーションセンサの一部透視斜視図である。 （ａ）図１のモーションセンサのＡ−Ａ端面図、（ｂ）図１のモーションセンサのＢ−Ｂ端面図である。 本実施形態における他のモーションセンサのＢ−Ｂ端面図である。 図１のモーションセンサを用いた加速度・角速度検出回路のブロック図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 実施形態におけるモーションセンサの製造工程を説明するための図である。 従来のモーションセンサの構造を示す図である。 従来のモーションセンサの加速度及び角速度検出の原理を説明するための図である。 従来のモーションセンサの製造工程を説明するための図である。
符号の説明
１ ５軸モーションセンサ
１０ 下部基板
１１ 第１電極部
１４ａ〜１４ｄ 検出電極
１４ｅ 駆動電極
２０ 中間基板
２１ 梁部
２２ 振動子
２２−１ 振動子の下部領域
２２−２ 振動子の上部領域
２３ 支持部
２３−１ 支持部の下部領域
２３−２ 支持部の上部領域
２４ａ〜２４ｅ 導通部
２４ａ−１〜２４ｅ―１ 導通部の下部領域
２４ａ−２〜２４ｅ―２ 導通部の上部領域
２５ 第１導電層
２６ 絶縁層
２７ 第２導電層
３０ 上部基板
３４ａ〜３４ｄ 検出電極
３４ｅ 駆動電極
３５ａ〜３５ｊ スルーホール

Claims (3)

  1. 第１電極部を有する下部基板と第２電極部を有する上部基板との間に、弾性を有する梁部によって変位可能に支持される振動子を、第１導電層、絶縁層及び第２導電層からなる三層構造の中間基板を用いて形成し、前記振動子の変位を前記第１電極部と前記第２電極部により検出して角速度又は加速度を検出するモーションセンサにおいて、
    前記第１導電層、前記絶縁層及び前記第２導電層により形成され、前記梁部を支持する支持部と、
    前記第１導電層、前記絶縁層及び前記第２導電層により形成されると共に、前記支持部と電気的に絶縁され、前記第１電極部を前記上部基板に引き出す導通部とを備え、
    前記導通部は、前記支持部から延伸する前記第１導電層又は前記第２導電層により支持されることを特徴とするモーションセンサ。
  2. 第１電極部を有する下部基板と第２電極部を有する上部基板との間に、弾性を有する梁部によって変位可能に支持される振動子と、前記梁部を支持する支持部と、前記第１電極部を前記上部基板に引き出す導通部とを、第１導電層、絶縁層及び第２導電層からなる三層構造の中間基板を用いてそれぞれ形成し、前記振動子の変位を前記第１電極部と前記第２電極部により検出して角速度又は加速度を検出するモーションセンサの製造方法であって、
    前記第１導電層をパターンニングして、前記振動子の下部領域と、前記支持部の下部領域と、前記導通部の下部領域とをそれぞれ互いに分離させて形成するステップと、
    前記第２導電層をパターンニングして、前記梁部の領域と前記振動子の上部領域とを形成すると共に、前記支持部の上部領域と前記導通部の上部領域とを電気的に絶縁し、かつ前記支持部の上部領域又は前記導通部の上部領域を前記支持部の下部領域上から前記導通部の下部領域上に延在させて形成するステップと、
    前記中間基板に前記下部基板及び前記上部基板を接合するステップと、
    を有するモーションセンサの製造方法。
  3. 第１電極部を有する下部基板と第２電極部を有する上部基板との間に、弾性を有する梁部によって変位可能に支持される振動子と、前記梁部を支持する支持部と、前記第１電極部を前記上部基板に引き出す導通部とを、第１導電層、絶縁層及び第２導電層からなる三層構造の中間基板を用いてそれぞれ形成し、前記振動子の変位を前記第１電極部と前記第２電極部により検出して角速度又は加速度を検出するモーションセンサの製造方法であって、
    前記第２導電層をパターンニングして、前記梁部の領域と前記振動子の上部領域とを形成すると共に、前記支持部の上部領域と前記導通部の上部領域とを電気的に絶縁させて形成するステップと、
    前記第１導電層をパターンニングして、前記振動子の下部領域と、前記支持部の下部領域と、前記導通部の下部領域とをそれぞれ互いに分離させ、かつ前記支持部の下部領域又は前記導通部の下部領域を前記支持部の上部領域下方から前記導通部の上部領域下方に延在させて形成するステップと、
    前記中間基板に前記下部基板及び前記上部基板を接合するステップと、
    を有するモーションセンサの製造方法。
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US11/737,410 US7878060B2 (en) 2006-04-21 2007-04-19 Motion sensor and method of manufacturing the same
CNA2007101010373A CN101059530A (zh) 2006-04-21 2007-04-23 位移传感器及其制造方法

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009121881A (ja) * 2007-11-13 2009-06-04 Dainippon Printing Co Ltd 力学量検出センサおよびその製造方法
JP2009174907A (ja) * 2008-01-22 2009-08-06 Dainippon Printing Co Ltd 力学量センサおよびその製造方法
JP2009186378A (ja) * 2008-02-07 2009-08-20 Dainippon Printing Co Ltd 支持基板及びそれを用いた静電容量型力学量検出センサ
JP2009198265A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 静電容量型検出装置及びそれを用いた加速度・角速度検出装置
JP2009257859A (ja) * 2008-04-15 2009-11-05 Tokyo Keiki Inc 静電浮上型ジャイロ装置
JP2010185667A (ja) * 2009-02-10 2010-08-26 Dainippon Printing Co Ltd 力学量センサ及びその製造方法
JP2013171009A (ja) * 2012-02-23 2013-09-02 Hitachi Automotive Systems Ltd 慣性力センサ

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011059352A1 (ru) * 2009-11-10 2011-05-19 Общество С Ограниченной Ответственностью "Айсенс Вибрационный гироскоп
WO2012037539A1 (en) 2010-09-18 2012-03-22 Fairchild Semiconductor Corporation Micromachined 3-axis accelerometer with a single proof-mass
KR20130057485A (ko) 2010-09-18 2013-05-31 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 미세 전자 기계 시스템에 미치는 응력을 감소시키기 위한 패키징
US9278845B2 (en) 2010-09-18 2016-03-08 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS multi-axis gyroscope Z-axis electrode structure
WO2012037501A2 (en) 2010-09-18 2012-03-22 Cenk Acar Flexure bearing to reduce quadrature for resonating micromachined devices
CN103221779B (zh) 2010-09-18 2017-05-31 快捷半导体公司 微机械整体式六轴惯性传感器
EP2619536B1 (en) 2010-09-20 2016-11-02 Fairchild Semiconductor Corporation Microelectromechanical pressure sensor including reference capacitor
EP2646773B1 (en) * 2010-12-01 2015-06-24 Analog Devices, Inc. Apparatus and method for anchoring electrodes in mems devices
CN102156203B (zh) 2011-03-15 2013-07-24 迈尔森电子（天津）有限公司 Mems惯性传感器及其形成方法
CN102768470B (zh) * 2011-05-05 2014-12-17 上海微电子装备有限公司 掩模台垂向测量装置
US9488693B2 (en) 2012-04-04 2016-11-08 Fairchild Semiconductor Corporation Self test of MEMS accelerometer with ASICS integrated capacitors
KR102058489B1 (ko) 2012-04-05 2019-12-23 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 멤스 장치 프론트 엔드 전하 증폭기
EP2647952B1 (en) 2012-04-05 2017-11-15 Fairchild Semiconductor Corporation Mems device automatic-gain control loop for mechanical amplitude drive
EP2647955B8 (en) 2012-04-05 2018-12-19 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS device quadrature phase shift cancellation
US9625272B2 (en) 2012-04-12 2017-04-18 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS quadrature cancellation and signal demodulation
DE102013014881B4 (de) 2012-09-12 2023-05-04 Fairchild Semiconductor Corporation Verbesserte Silizium-Durchkontaktierung mit einer Füllung aus mehreren Materialien
US9644963B2 (en) 2013-03-15 2017-05-09 Fairchild Semiconductor Corporation Apparatus and methods for PLL-based gyroscope gain control, quadrature cancellation and demodulation
US9599471B2 (en) 2013-11-14 2017-03-21 Analog Devices, Inc. Dual use of a ring structure as gyroscope and accelerometer
US9709595B2 (en) 2013-11-14 2017-07-18 Analog Devices, Inc. Method and apparatus for detecting linear and rotational movement
US10746548B2 (en) 2014-11-04 2020-08-18 Analog Devices, Inc. Ring gyroscope structural features
CH711295B1 (fr) * 2015-07-06 2019-11-29 Cartier Int Ag Procédé de fixation par assemblage anodique.
WO2017056697A1 (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 慣性力センサ
US11656077B2 (en) 2019-01-31 2023-05-23 Analog Devices, Inc. Pseudo-extensional mode MEMS ring gyroscope

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2971610B2 (ja) 1991-03-28 1999-11-08 和廣 岡田 力・加速度・磁気の検出装置およびその製造方法
JP3865854B2 (ja) 1997-02-12 2007-01-10 株式会社ワコー 振動子を用いた角速度センサ
JP2001349732A (ja) 2000-06-06 2001-12-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd マイクロマシンデバイスおよび角加速度センサおよび加速度センサ
JP4248222B2 (ja) 2002-10-24 2009-04-02 株式会社ワコー 角速度センサ
JP2004361394A (ja) 2003-05-13 2004-12-24 Seiko Instruments Inc 容量型力学量センサ
JP4989037B2 (ja) * 2004-04-05 2012-08-01 セイコーインスツル株式会社 容量型力学量センサおよび半導体装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009121881A (ja) * 2007-11-13 2009-06-04 Dainippon Printing Co Ltd 力学量検出センサおよびその製造方法
JP2009174907A (ja) * 2008-01-22 2009-08-06 Dainippon Printing Co Ltd 力学量センサおよびその製造方法
JP2009186378A (ja) * 2008-02-07 2009-08-20 Dainippon Printing Co Ltd 支持基板及びそれを用いた静電容量型力学量検出センサ
JP2009198265A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 静電容量型検出装置及びそれを用いた加速度・角速度検出装置
JP2009257859A (ja) * 2008-04-15 2009-11-05 Tokyo Keiki Inc 静電浮上型ジャイロ装置
JP2010185667A (ja) * 2009-02-10 2010-08-26 Dainippon Printing Co Ltd 力学量センサ及びその製造方法
JP2013171009A (ja) * 2012-02-23 2013-09-02 Hitachi Automotive Systems Ltd 慣性力センサ

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Publication number Publication date
US7878060B2 (en) 2011-02-01
CN101059530A (zh) 2007-10-24
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