JPH08159776A - Angular velocity sensor - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To provide an angular velocity sensor, which can perform excellent vibration-amplitude control without deterioration of the output with time. CONSTITUTION: A vibration system (i) in the first plane in parallel with a substrate surface, which is specified by the coordinates of the first axis and the second axis of a certain orthogonal coordinate system, is constituted. A driving electrode 29 (ii) is fixed to the substrate so as to drive a vibration mass 26 in the first direction by using electrostatic attraction. A detecting electrode 30 (iii) is fixed to a substrate and detects the displacement of the vibration mass 26 or a connecting part 31, which is connected to the vibration mass 26 through a first supporting part 27, as the change in electric capacitance value with the vibration mass 26 or the connecting part 31. Furthermore, a means, which drives the vibration mass 26 in the first axial direction through the driving electrode 29, is provided. A means, which detects the displacement of the vibration mass 26 or the connecting part 31 in the second axial direction, is also provided. Thus, the angular velocity of the orthogonal coordinate system in the third axial direction is measured by vibrating and driving the vibration mass 26 in the first axial direction and detecting the Coriolis force in the second axial direction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は角速度センサに係り、
特に、出力の経時劣化がなく、精度の良い振動振幅制御
が可能な角速度センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity sensor,
In particular, the present invention relates to an angular velocity sensor capable of controlling vibration amplitude with high accuracy without deterioration of output over time.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の角速度センサとしては、例えば図
５に示すようなものがある(第１の従来例)。図で18はエ
ンリバ材等の恒弾性金属で形成された正方形断面を有す
る振動子で、支持部19で支持されている。振動子の側面
には駆動用圧電素子17と検出用圧電素子16が固定されて
いる。駆動用圧電素子17にｘ軸方向の共振周波数を有す
る交流電圧を印加し、これを歪ませることにより振動子
を図中ｘ軸方向に駆動する。この状態で、図中ｚ軸方向
に振動子を角速度Ωで回転すると図中ｙ軸方向にコリオ
リ力が発生する。振動子全体で発生するコリオリ力の大
きさ Fc は(1)式で表わすことができる。2. Description of the Related Art As a conventional angular velocity sensor, for example, there is one as shown in FIG. 5 (first conventional example). In the figure, reference numeral 18 denotes a vibrator having a square cross section formed of a constant elastic metal such as enriver material, and is supported by a supporting portion 19. A driving piezoelectric element 17 and a detecting piezoelectric element 16 are fixed to the side surface of the vibrator. An AC voltage having a resonance frequency in the x-axis direction is applied to the driving piezoelectric element 17 and is distorted to drive the vibrator in the x-axis direction in the figure. In this state, when the oscillator is rotated in the z-axis direction in the figure at an angular velocity Ω, Coriolis force is generated in the y-axis direction in the figure. The magnitude Fc of the Coriolis force generated in the whole oscillator can be expressed by Eq. (1).

【０００３】Fc(t)＝２・Ω∫dm(r)・Vm(r,t) …(1) ここで、Vm(r,t)は、振動子を駆動することにより発生
する質量 dm(r)を有する微小部分のｘ軸方向の速度であ
る。積分範囲は振動子全体である。発生したコリオリ力
により振動子はｙ軸方向に撓み、この撓みにより発生す
る歪を検出用圧電素子16で検出する。(1)式から、より
大きいコリオリ力を発生させるためには、以下の方策が
有効であることがわかる。すなわち、 １．振動子の質量を大きくすること、 ２．共振周波数で駆動を行い、Vm を大きくすること、 ３．駆動軸と検出軸の共振周波数を一致させ、検出軸で
の変位を大きくすることである。Fc (t) = 2Ω∫dm (r) Vm (r, t) (1) where Vm (r, t) is the mass dm (generated by driving the vibrator. r) is the velocity in the x-axis direction of the minute portion. The integration range is the whole oscillator. The oscillator is bent in the y-axis direction by the generated Coriolis force, and the distortion generated by this bending is detected by the detecting piezoelectric element 16. From equation (1), it can be seen that the following measures are effective to generate a larger Coriolis force. That is, 1. 1. Increase the mass of the oscillator, 2. Drive at resonance frequency to increase Vm. This is to match the resonance frequencies of the drive shaft and the detection shaft to increase the displacement on the detection shaft.

【０００４】また、発生したコリオリ力を精度よく検出
するためには、次の方策が必要である。すなわち、 ４．振動子の振動振幅を一定に保つこと、 ５．コリオリ力と外乱加速度による力を分離して検出す
ること である。In order to detect the generated Coriolis force with high accuracy, the following measures are necessary. That is, 4. 4. Keep the vibration amplitude of the oscillator constant. It is to detect the Coriolis force and the force due to the disturbance acceleration separately.

【０００５】しかしながら、この様な角速度センサにお
いては、以下のような問題点があった。However, such an angular velocity sensor has the following problems.

【０００６】１．振動子及び支持部を機械加工で作成す
るため、小型化に限度があること、 ２．振動子の各軸方向の共振周波数の調整が困難で、機
械的調整コストが嵩むこと、 ３．振動子のコリオリ力による撓みと外乱加速度による
撓みを分離して検出できないこと などである。1. 1. Since the oscillator and support are created by machining, there is a limit to miniaturization. 2. It is difficult to adjust the resonance frequency of the vibrator in each axis direction, and the mechanical adjustment cost increases. For example, the deflection due to the Coriolis force of the oscillator and the deflection due to the disturbance acceleration cannot be detected separately.

【０００７】以上のような問題点に対して、図１及び図
２（図１のＡ−Ａ’断面図）のような角速度センサが知
られている(第２の従来例)。本従来例は IEEE Micro El
ectro Mechanical Systems, Florida (1993) pp.143-14
8に開示されているものである。以下、その構成を図面
を用いて説明する。With respect to the above problems, an angular velocity sensor as shown in FIGS. 1 and 2 (AA 'sectional view in FIG. 1) is known (second conventional example). This conventional example is IEEE Micro El
ectro Mechanical Systems, Florida (1993) pp.143-14
It is disclosed in 8. The configuration will be described below with reference to the drawings.

【０００８】本例では振動子は酸化膜6を有するシリコ
ン基板7上に構成されている。振動系は振動質量1及び支
持体2から構成されている。振動質量及び支持体は結晶
シリコン(またはポリシリコン)またはメッキ法により堆
積した金属により構成されている。支持体2はアンカー
部3でシリコン基板に固定されている。また、アンカー
部3において振動質量及び支持体への電気的接続部が構
成されている。(電気配線は図面の簡略化のため図示せ
ず。)振動質量の側面には静電引力で振動質量を駆動す
るための櫛歯電極5が構成されている。振動質量の直下
には振動質量のｙ軸方向の変位を静電容量の変化として
検出するための電極8が構成されている。In this example, the oscillator is formed on a silicon substrate 7 having an oxide film 6. The vibration system is composed of a vibrating mass 1 and a support 2. The vibrating mass and the support are composed of crystalline silicon (or polysilicon) or metal deposited by plating. The support 2 is fixed to the silicon substrate by the anchor portion 3. Further, the anchor part 3 constitutes an oscillating mass and an electrical connection part to the support. (Electrical wiring is not shown for simplification of the drawing.) Comb-shaped electrodes 5 for driving the vibrating mass by electrostatic attraction are formed on the side surfaces of the vibrating mass. Immediately below the oscillating mass is an electrode 8 for detecting displacement of the oscillating mass in the y-axis direction as a change in capacitance.

【０００９】振動質量は、静電引力により駆動される。
図１中の各電圧端子には例えばタイムチャートに示され
るような電圧が印加される。その結果２つの振動質量は
基板面と平行方向（ｘ軸方向）に、逆位相で駆動され
る。この状態で振動質量及び支持部より構成される振動
系をｚ軸方向に角速度Ωで回転すると、振動質量にはｙ
軸方向にコリオリ力が発生する。各々の振動質量に発生
するコリオリ力は(2)式で表わされる。The vibrating mass is driven by electrostatic attraction.
A voltage as shown in a time chart, for example, is applied to each voltage terminal in FIG. As a result, the two oscillating masses are driven in opposite phases in the direction parallel to the substrate surface (x-axis direction). In this state, when the vibrating system composed of the vibrating mass and the supporting portion is rotated at the angular velocity Ω in the z-axis direction, the
Coriolis force is generated in the axial direction. The Coriolis force generated in each oscillating mass is expressed by equation (2).

【００１０】Fc(t)＝２・m・Vm(t)・Ω …(2) ここで、m は振動質量の１つ当りの質量、Vm(t)は静電
引力により駆動される振動質量の速さである。Vm(t)は
各々の振動質量で常に逆符号であるため、発生するコリ
オリ力も各々の振動質量で常に逆符号となる。従って各
々の振動質量‐検出電極8間の静電容量値の差動値から
角速度Ωを検出する。Fc (t) = 2mVm (t) Ω (2) where m is the mass per vibration mass, and Vm (t) is the vibration mass driven by electrostatic attraction. Is the speed of. Since Vm (t) is always the opposite sign for each oscillating mass, the Coriolis force generated is also always the opposite sign for each oscillating mass. Therefore, the angular velocity Ω is detected from the differential value of the electrostatic capacitance value between each oscillating mass and the detection electrode 8.

【００１１】以上説明したような構成により、本例の場
合には前記第１の従来例の問題点１及び３に対して、次
のような効果がある。すなわち、 １．半導体製造技術により、小型かつ安価な角速度セン
サの実現が可能であること、 ２．２つの振動質量を逆位相で駆動し、各々に発生する
コリオリ力を差動容量値として検出するため、外乱加速
度入力の影響を除去できること である。With the configuration as described above, the present example has the following effects with respect to the problems 1 and 3 of the first conventional example. That is, 1. It is possible to realize a small and inexpensive angular velocity sensor by semiconductor manufacturing technology. 2. Since two vibrating masses are driven in opposite phases and the Coriolis force generated in each is detected as a differential capacitance value, the disturbance acceleration The effect of input can be eliminated.

【００１２】しかし、本例の場合には振動質量を基板面
と平行方向(ｘ軸方向)に駆動し、基板面と垂直方向のコ
リオリ力を検出する構成となっているために、以下のよ
うな問題点がある。However, in this example, the vibrating mass is driven in the direction parallel to the substrate surface (x-axis direction) to detect the Coriolis force in the direction perpendicular to the substrate surface. There is a problem.

【００１３】１．支持部のバネ定数は支持部の断面形状
すなわち断面２次モーメントに依存する。半導体製造技
術に於て断面形状を制御するのは困難であり、検出軸及
び駆動軸方向の共振周波数を設計するのは困難である。
また、予想される断面形状の製造バラツキによる駆動軸
と検出軸の共振周波数の依存性は異なるので各々の軸の
共振周波数の相対値の設定も不可能である。さらに振動
系を半導体で構成した場合、機械的調整は困難である。
(上記第１従来例の問題点２と同じ問題点)。1. The spring constant of the supporting portion depends on the sectional shape of the supporting portion, that is, the second moment of area. In semiconductor manufacturing technology, it is difficult to control the cross-sectional shape, and it is difficult to design the resonance frequency in the detection axis and drive axis directions.
In addition, since the resonance frequencies of the drive shaft and the detection shaft have different dependencies due to the expected manufacturing variation of the cross-sectional shape, it is impossible to set the relative value of the resonance frequency of each shaft. Further, when the vibration system is made of a semiconductor, mechanical adjustment is difficult.
(Same problem as Problem 2 of the first conventional example).

【００１４】また、本例に固有の問題点として、 ２．基板に垂直方向の振動質量の変位を検出するため検
出電極を３次元的に構成する必要があり、構造が複雑に
なること、 ３．検出軸方向では基板に垂直方向に平板構造の振動質
量が振動するので、基板に平行方向の振動に比較して大
きな空気粘性の影響があり、共振時のＱ値を大きくする
ことが出来ないこと などがある。Further, as a problem peculiar to this example, 2. The detection electrode needs to be three-dimensionally configured to detect the displacement of the oscillating mass in the direction perpendicular to the substrate, which complicates the structure. Since the vibrating mass of the flat plate structure vibrates in the direction perpendicular to the substrate in the direction of the detection axis, there is a greater effect of air viscosity than vibration in the direction parallel to the substrate, and the Q value at resonance cannot be increased. and so on.

【００１５】以上のような問題点に対して、図３及び図
４（図３のＢ−Ｂ’断面図）の角速度センサが知られて
いる(第３の従来例)。これは特開平第5−312576号に開
示されているもので、以下、その構成について図面を用
いて説明する。With respect to the above problems, the angular velocity sensor shown in FIGS. 3 and 4 (cross-sectional view taken along the line BB 'in FIG. 3) is known (third conventional example). This is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-312576, and its configuration will be described below with reference to the drawings.

【００１６】13、15はシリコン基板、14は酸化膜であ
る。シリコン基板15に酸化膜14を形成後これをパターニ
ングし、シリコン基板13と直接接合法を用いて両者を接
合後、シリコン基板13を所定の厚さまで研磨する。12
は、半導体製造技術を用いてシリコン基板13をエッチン
グして形成した溝部である。この溝部12により以下に述
べる振動質量、第１及び第２支持部及びフレーム部を形
成している。23は振動質量で第１支持部22で支持されて
いる。第１支持部の振動質量との接続部との反対側の接
続部はフレーム部21に接続されている。フレーム部21は
第２支持部20にて支持されている。フレーム部21には静
電引力で駆動を行うための櫛歯電極９が構成されてい
る。振動質量のコリオリ力による変位を検出するため
に、第１支持部のフレーム21との接続部付近に各支持部
毎に２本平行に配置されたピエゾ抵抗10によって構成し
た抵抗ブリッジ、または振動質量23とフレーム部に検出
電極11が構成されている。なお、電気的配線の詳細は図
面の簡略化のため省略した。Reference numerals 13 and 15 are silicon substrates, and 14 is an oxide film. After the oxide film 14 is formed on the silicon substrate 15, this is patterned, the silicon substrate 13 and the silicon substrate 13 are bonded by a direct bonding method, and then the silicon substrate 13 is polished to a predetermined thickness. 12
Is a groove formed by etching the silicon substrate 13 using a semiconductor manufacturing technique. The groove portion 12 forms an oscillating mass, first and second support portions, and a frame portion which will be described below. An oscillating mass 23 is supported by the first supporting portion 22. The connection part on the opposite side of the connection part of the first support part with the oscillating mass is connected to the frame part 21. The frame portion 21 is supported by the second support portion 20. The frame portion 21 is provided with a comb-teeth electrode 9 for driving by electrostatic attraction. In order to detect the displacement of the oscillating mass due to the Coriolis force, a resistance bridge composed of two piezoresistors 10 arranged in parallel for each supporting part near the connection part of the first supporting part with the frame 21, or the oscillating mass A detection electrode 11 is formed on the frame 23 and the frame 23. Details of electrical wiring are omitted for simplification of the drawing.

【００１７】第２支持部20で支持されるフレーム部21は
櫛歯電極９に電圧を印加することによりｘ軸方向に静電
引力により駆動される。(電気的配線の詳細は図面の簡
略化のため省略した。)この状態で基板平面に垂直方向
（ｚ軸方向）に角速度Ωで回転すると、(2)式で表わさ
れるコリオリ力がｙ軸方向に発生する。発生したコリオ
リ力による振動質量のｙ軸方向の変位を前記ピエゾ抵抗
10の抵抗差、または前記検出電極11間の電気容量変化と
して検出する。The frame portion 21 supported by the second support portion 20 is driven by electrostatic attraction in the x-axis direction by applying a voltage to the comb-teeth electrode 9. (Details of electrical wiring are omitted for simplification of the drawing.) In this state, when the substrate is rotated at an angular velocity Ω in the direction perpendicular to the plane of the substrate (z-axis direction), the Coriolis force expressed by equation (2) becomes y-axis direction. Occurs in. The displacement of the vibrating mass in the y-axis direction due to the generated Coriolis force is determined by the piezo resistance.
It is detected as a resistance difference of 10 or a change in capacitance between the detection electrodes 11.

【００１８】従って、本例の場合には以下のような効果
がある。すなわち、上記第２従来例の場合の効果１．に
加えて、第２従来例の問題点２に対して １．検出軸方向は基板平面に対して平行方向であるた
め、振動質量の直下に検出電極を構成してこれを電気的
に接続するような３次元的な構造が不要であり、構造が
簡素化できること。Therefore, the following effects are obtained in this example. That is, the effect of the second conventional example is 1. In addition to the problem 2 of the second conventional example, Since the detection axis direction is parallel to the plane of the substrate, there is no need for a three-dimensional structure in which a detection electrode is formed immediately below the vibrating mass and electrically connected to this, and the structure can be simplified. .

【００１９】また、第２従来例の問題点１に対して、 ２．駆動軸及び検出軸ともに基板平面に対して平行方向
であるので、支持部の断面形状に対する駆動軸及び検出
軸方向の共振周波数の依存性は同等であること、また、
第２従来例の問題点３に対して、 ３．駆動軸及び検出軸ともに基板平面に対して平行方向
であり、振動状態に於て空気粘性の影響が少なくなり、
共振時のＱ値が大きくなり検出感度が向上すること、さ
らに、 ４．上記では１つの角速度センサのみを図示したが、１
対の角速度センサをその駆動速度を逆位相になるように
駆動すれば外来加速度入力の影響を除去することが出来
る。また、１つの角速度センサのみでもコリオリ力の検
出にピエゾ抵抗(10)により構成した抵抗ブリッジを、振
動質量のｚ軸方向の変位に対して感度を持たない構成に
すればｚ軸方向の外来加速度入力の影響は除去できる。In addition to the problem 1 of the second conventional example, Since both the drive axis and the detection axis are parallel to the plane of the substrate, the dependency of the resonance frequency in the drive axis and the detection axis direction on the cross-sectional shape of the support is equal, and
For problem 3 of the second conventional example, 3. Both the drive axis and the detection axis are parallel to the substrate plane, and the influence of air viscosity is reduced in the vibration state.
3. The Q value at the time of resonance is increased and the detection sensitivity is improved. Although only one angular velocity sensor is shown above,
The influence of the external acceleration input can be eliminated by driving the pair of angular velocity sensors so that their driving speeds are in opposite phases. Moreover, if only one angular velocity sensor is used to detect the Coriolis force by a piezoresistor (10), the resistance bridge is not sensitive to the displacement of the oscillating mass in the z-axis direction. The effect of input can be eliminated.

【００２０】しかし、本従来例では振動質量を第１支持
部で支持し、これを第２支持部で支持されるフレーム部
21に接続し、フレーム部21を駆動することにより振動質
量23をｘ軸方向に振動させｚ軸方向に角速度が入力した
ときに発生するコリオリ力による振動質量23のｙ軸方向
の変位は第２支持部22のフレーム21との接続部付近に各
支持部毎に２本平行に配置されたピエゾ抵抗10の抵抗
差、または振動質量23とフレーム部21に構成した検出電
極11間の電気容量変化として検出する構成になっている
ため以下のような問題点がある。すなわち、 １．発生コリオリ力による振動質量の変位を検出するピ
エゾ抵抗10または、振動質量23のフレーム部21に対する
変位を検出する検出電極11及び駆動用櫛歯電極９への支
持部を介した電気的接続及び前記各部の電気的分離が必
要であり、支持部及び駆動用電極の微細化が困難である
こと、 ２．電気的接続に AL 等の金属を用いた場合、支持部材
を形成する構造体であるシリコンや絶縁膜との間に熱膨
張係数差を生じる。その結果発生する熱応力により構造
体に反り等を生じ出力がオフセットする可能性があるこ
と、 ３．電気的接続に Al 等の金属を用いた場合、支持部の
大振幅変形により Alの塑性変形を生じ、出力の経時劣
化の可能性があること、 ４．振動系の共振周波数 fr は、質量を m 、バネ乗数
をｋとすると(3)式のように表される。However, in this conventional example, the oscillating mass is supported by the first supporting portion and is supported by the second supporting portion.
The vibration mass 23 is vibrated in the x-axis direction by driving the frame portion 21 by driving the frame 21, and the displacement of the vibration mass 23 in the y-axis direction due to the Coriolis force generated when the angular velocity is input in the z-axis direction is the second. The difference in resistance between two piezoresistors 10 arranged in parallel in the vicinity of the connection between the support 22 and the frame 21 for each support, or the change in electrical capacitance between the vibrating mass 23 and the detection electrode 11 formed in the frame 21. Since it is configured to detect as, there are the following problems. That is, 1. The piezoresistor 10 for detecting the displacement of the oscillating mass due to the generated Coriolis force, or the detection electrode 11 for detecting the displacement of the oscillating mass 23 with respect to the frame portion 21 and the electrical connection via the supporting portion to the driving comb-teeth electrode 9 and 1. It is necessary to electrically separate each part, and it is difficult to miniaturize the supporting part and the driving electrode. When a metal such as AL is used for electrical connection, a difference in thermal expansion coefficient occurs between silicon and the insulating film that is the structure forming the support member. 2. The resulting thermal stress may cause the structure to warp and offset the output. When a metal such as Al is used for electrical connection, plastic deformation of Al may occur due to large-amplitude deformation of the supporting portion, and output may deteriorate over time. The resonance frequency fr of the vibration system is expressed by Eq. (3) where m is the mass and k is the spring multiplier.

【００２１】 fr ＝ 1/(2・π）・√（k／m） (3) 本従来例の場合駆動軸方向ではフレーム部、振動質量及
び第１支持部の質量の総和が(3)式の m に相当する。従
って検出軸方向と駆動軸方向の共振周波数を一致するよ
うに設計した場合、検出軸方向のバネ定数 ks（第１支
持部のｙ軸方向のバネ定数）と駆動軸方向のバネ定数 k
d（第２支持部のｘ軸方向のバネ定数）の間には(4)式の
ような関係が成立する。Fr = 1 / (2 · π) · √ (k / m) (3) In the case of the conventional example, the sum of the mass of the frame part, the vibration mass and the mass of the first support part in the drive axis direction is expressed by the formula (3). Equivalent to m. Therefore, when designed so that the resonance frequencies in the detection axis direction and the drive axis direction match, the spring constant ks in the detection axis direction (the spring constant in the y-axis direction of the first support part) and the spring constant k in the drive axis direction
A relationship as expressed by equation (4) is established between d (spring constant of the second support portion in the x-axis direction).

【００２２】 kd ＞ ks (4) (2)式から明らかなように、角速度センサの出力は振動
質量の振動振幅に比例する。従って、本実施例の場合の
ように対向面積に比例する静電引力で駆動を行っても、
一般的には質量と対向面積は比例しないため、所定の感
度を得るためにより大きな駆動力または駆動のためのパ
ワーが必要である。As is apparent from the equations kd> ks (4) (2), the output of the angular velocity sensor is proportional to the vibration amplitude of the vibrating mass. Therefore, even if the driving is performed by the electrostatic attractive force proportional to the facing area as in the case of the present embodiment,
Generally, the mass and the facing area are not in proportion to each other, and thus a larger driving force or driving power is required to obtain a predetermined sensitivity.

【００２３】５．実際上、角速度を精度良く検出しよう
とすると、(2)式から明らかなように振動質量の振動振
幅を一定に保つ必要がある。しかしながら、本従来例の
場合、駆動力を印加するフレーム部21部と実際に振動す
る振動質量23とが異なるため、精度のよい振動振幅制御
が困難である。5. In fact, in order to detect the angular velocity with high accuracy, it is necessary to keep the vibration amplitude of the vibrating mass constant, as is clear from the equation (2). However, in the case of the conventional example, since the frame portion 21 to which the driving force is applied and the vibrating mass 23 that actually vibrates are different, it is difficult to accurately control the vibration amplitude.

【００２４】[0024]

【発明が解決しようとする課題】従来技術における角速
度センサは上述したような種々の問題点を有していた。The angular velocity sensor in the prior art has various problems as described above.

【００２５】本発明の目的は、上記従来技術の有してい
た課題を解決して、出力の経時劣化がなく、精度の良い
振動振幅制御が可能な角速度センサを提供することにあ
る。An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and to provide an angular velocity sensor capable of controlling vibration amplitude with high accuracy without deterioration of output over time.

【００２６】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明は以上の問題点に
鑑みなされたものであり、共通電位を有する４つの構成
要素、(a) 振動質量、(b) 前記直交座標系の第１軸方向
には変位可能で前記直交座標系の第２軸方向には充分な
剛性を有する第１支持部、(c) 前記直交座標系の第２軸
方向には変位可能で前記直交座標系の第１軸方向には充
分な剛性を有する第２支持部、(d) 第１支持部と第２支
持部の接続部を備え、振動質量を第１支持部で支持し、
第１支持部と第２支持部を接続部で接続し、基板に固定
した第２支持部を接続部に接続し、前記振動質量、第１
支持部及び接続部を第２支持部で支持することにより、
ある直交座標系の第１軸及び第２軸座標で規定される前
記基板面に平行な第１平面内に於ける振動系(i)を構成
し、前記振動質量を前記第１方向に静電引力を用いて駆
動するための前記基板に固定された駆動用電極(ii)を備
え、前記振動質量または前記振動質量に前記第１支持部
を介して接続された前記接続部の前記直交座標系に於け
る第２軸方向の変位を前記振動質量または前記接続部と
の電気容量値変化として検出する前記基板に固定された
検出電極(iii)を備え、前記振動質量を駆動用電極を介
して第１軸方向に駆動する手段を備え、前記振動質量ま
たは前記接続部の第２軸方向の変位を検出電極を介して
検出する手段を備え、前記振動質量を前記第１軸方向に
振動駆動し前記第２軸方向のコリオリ力を検出すること
により前記直交座標系の第３軸方向の角速度を測定する
ことを特徴とする角速度センサとすることによって達成
することができる。The present invention has been made in view of the above problems, and has four components having a common electric potential, (a) an oscillating mass, and (b) a first axis of the orthogonal coordinate system. A first supporting member which is displaceable in the direction of the rectangular coordinate system and has sufficient rigidity in the second axial direction of the Cartesian coordinate system; A second supporting portion having sufficient rigidity in the uniaxial direction, (d) a connecting portion between the first supporting portion and the second supporting portion, and the vibrating mass is supported by the first supporting portion,
The first support part and the second support part are connected by a connection part, and the second support part fixed to the substrate is connected to the connection part.
By supporting the support part and the connection part with the second support part,
An oscillating system (i) is configured in a first plane parallel to the substrate surface defined by the first axis and the second axis coordinates of a certain orthogonal coordinate system, and the oscillating mass is electrostatically moved in the first direction. The Cartesian coordinate system of the connecting portion, which comprises a driving electrode (ii) fixed to the substrate for driving by using attractive force, and which is connected to the vibrating mass or the vibrating mass via the first supporting portion. A detection electrode (iii) fixed to the substrate for detecting the displacement in the second axial direction in the second axial direction as a change in the capacitance value with the vibrating mass or the connecting portion, and the vibrating mass via the driving electrode. Means for driving in the first axial direction, means for detecting displacement of the vibrating mass or the connecting portion in the second axial direction via a detection electrode, and vibrating the vibrating mass in the first axial direction. By detecting the Coriolis force in the second axis direction, the Cartesian coordinate system 3 to measure the axial direction of the angular velocity can be achieved by an angular velocity sensor according to claim.

【００２７】[0027]

【作用】本発明角速度センサの作用については、下記の
実施例において説明する。The operation of the angular velocity sensor of the present invention will be described in the following embodiments.

【００２８】[0028]

【実施例】以下、本発明角速度センサについて実施例に
よって具体的に説明する。EXAMPLES The angular velocity sensor of the present invention will be specifically described below with reference to examples.

【００２９】[0029]

【実施例１】第１の実施例を図６及び図７(図６Ｃ−
Ｃ’の断面)に基づいて説明する。本実施例は、シリコ
ン基板上に充分抵抗率の低いポリシリコンにより振動質
量、支持部、駆動電極及び検出電極を形成したものであ
る。[Embodiment 1] FIG. 6 and FIG. 7 (FIG. 6C-
A description will be given based on the section C '). In this embodiment, a vibrating mass, a supporting portion, a driving electrode and a detecting electrode are formed on a silicon substrate with polysilicon having a sufficiently low resistivity.

【００３０】まず本実施例の基本構成について説明する
と、26はポリシリコンから構成された振動質量で、同じ
くポリシリコンから構成された第１支持部27に支持され
ている。第１支持部27は接続部31に接続されており、ｘ
軸方向には変位可能でｙ軸方向に対して充分な剛性を有
している。接続部31は、第２支持部25に支持されてい
る。第２支持部25は固定部24に接続されておりｙ軸方向
に変位可能でｘ軸方向に対して充分な剛性を有してい
る。First, the basic structure of this embodiment will be described. Reference numeral 26 is an oscillating mass made of polysilicon, which is supported by a first supporting portion 27 also made of polysilicon. The first support portion 27 is connected to the connection portion 31, and x
It is displaceable in the axial direction and has sufficient rigidity in the y-axis direction. The connecting portion 31 is supported by the second supporting portion 25. The second support portion 25 is connected to the fixed portion 24, is displaceable in the y-axis direction, and has sufficient rigidity in the x-axis direction.

【００３１】また、振動質量26の側面には櫛歯状の電極
が形成されており、固定部24に接続された櫛歯状対向電
極と静電引力で振動質量26をｘ軸方向に駆動するための
駆動電極29１対を構成している。A comb-teeth-shaped electrode is formed on the side surface of the vibrating mass 26, and the vibrating mass 26 is driven in the x-axis direction by electrostatic attraction and the comb-teeth-shaped counter electrode connected to the fixed portion 24. Drive electrode 291 pairs are configured.

【００３２】また、接続部31の側面には櫛歯状の電極が
形成されており、固定部24に接続された櫛歯状対向電極
との静電容量で振動質量26のｙ軸方向の変位を検出する
ための検出電極30１対を構成している。各櫛歯電極の配
置は図23のように各対向櫛歯電極対が干渉しないように
d1≪d2 としてある。Further, a comb-teeth-shaped electrode is formed on the side surface of the connecting portion 31, and the displacement of the vibrating mass 26 in the y-axis direction is caused by the electrostatic capacitance between the comb-teeth-shaped opposite electrode connected to the fixed portion 24. A pair of detection electrodes 301 for detecting is formed. Arrange each comb-teeth electrode so that each pair of opposing comb-teeth electrodes does not interfere as shown in FIG.
There is d1 << d2.

【００３３】各固定部において、各支持部及び櫛歯状電
極は図７の(b)または(c)のように高濃度拡散層28また
は、ポリシリコン配線38を介して金属配線37に電気的に
接続されている。28は振動質量26及び第１、第２支持部
の電位を安定化するための高濃度拡散層で形成した電極
であり、固定部24と同様に金属配線37に電気的に接続さ
れている。金属配線37は信号入出力用のパッドまたは同
一基板上に形成された駆動用もしくは信号処理用の周辺
回路に接続されている。(図面の簡略化のため金属配線3
7、パッド及び周辺処理回路は記載を省略した。) 各部材は実線で示されるように電気的に接続されてい
る。各部材の電位は Vm、Vd₁、Vd₂、Vs₁、Vs₂、Vsのよ
うに示した。通常、振動質量26及び第１、第２支持部の
電位 Vm を安定化するための高濃度拡散層で形成した電
極28の電位 Vs はVm と同一にする。In each fixing portion, each supporting portion and the comb-teeth-shaped electrode are electrically connected to the metal wiring 37 via the high-concentration diffusion layer 28 or the polysilicon wiring 38 as shown in FIG. 7B or 7C. It is connected to the. Reference numeral 28 is an electrode formed of a high-concentration diffusion layer for stabilizing the potentials of the oscillating mass 26 and the first and second supporting portions, and is electrically connected to the metal wiring 37 like the fixing portion 24. The metal wiring 37 is connected to a signal input / output pad or a driving or signal processing peripheral circuit formed on the same substrate. (Metal wiring 3
7, the pad and peripheral processing circuit are omitted. ) Each member is electrically connected as shown by the solid line. The potential of each member is shown as Vm, Vd ₁ , Vd ₂ , Vs ₁ , Vs ₂ , Vs. Normally, the potential Vs of the electrode 28 formed of the high-concentration diffusion layer for stabilizing the potential Vm of the oscillating mass 26 and the first and second supporting portions is made equal to Vm.

【００３４】次に、本実施例構成の角速度センサの作成
の手順について図17によって説明する。 (a) まず、高濃度拡散層28を形成後、シリコン基板を酸
化して酸化膜14を形成する。酸化膜上に窒化シリコン膜
を全面に堆積する。 (b) 次に、PSG 等のパッシベーション膜を全面堆積す
る。次いで、高濃度拡散層まで達するコンタクトホール
を形成後、ポリシリコン膜38を堆積し、必要ならば不純
物の拡散を行った後、ポリシリコン膜をパターニングす
る。 (c) 高濃度拡散層まで達するコンタクトホールを形成
後、金属配線37を堆積し、パターニングする。 (d) 次に、ＰＳＧ等のパッシベーション膜を全面堆積
し、これをパターニングした後、金属配線及び周辺回路
部保護のために窒化シリコン膜を堆積しパターニングす
る。 (e) 弗酸系の溶液を用いて犠牲層である PSG 等のパッ
シベーション膜を除去し、ポリシリコンの構造材を形成
する。Next, the procedure for making the angular velocity sensor of the present embodiment will be described with reference to FIG. (a) First, after forming the high concentration diffusion layer 28, the silicon substrate is oxidized to form the oxide film 14. A silicon nitride film is entirely deposited on the oxide film. (b) Next, a passivation film such as PSG is blanket deposited. Next, after forming a contact hole reaching the high concentration diffusion layer, a polysilicon film 38 is deposited, impurities are diffused if necessary, and then the polysilicon film is patterned. (c) After forming a contact hole reaching the high concentration diffusion layer, a metal wiring 37 is deposited and patterned. (d) Next, a passivation film such as PSG is deposited on the entire surface, patterned, and then a silicon nitride film is deposited and patterned to protect the metal wiring and the peripheral circuit portion. (e) The passivation film such as PSG, which is a sacrificial layer, is removed using a hydrofluoric acid-based solution to form a polysilicon structural material.

【００３５】なお、上記の説明では省略したが、同一基
板上に周辺回路部も集積することによって微小な信号処
理が可能になるばかりではなくセンサの小型化、低コス
ト化にも有利である。Although not described in the above description, by integrating the peripheral circuit portion on the same substrate, not only fine signal processing becomes possible, but also it is advantageous for downsizing and cost reduction of the sensor.

【００３６】次に、本実施例構成角速度センサの動作及
び作用について説明する。振動質量の駆動及び信号の検
出回路の一例を図20に示す。Next, the operation and action of the angular velocity sensor of this embodiment will be described. FIG. 20 shows an example of a vibrating mass drive and signal detection circuit.

【００３７】振動質量26の電位 Vm に対して、所定の駆
動電圧を駆動電極端 Vd1、Vd2 に交互に印加することに
より第１支持部27に支持された振動質量26をｘ軸方向に
振動駆動する。振動質量のｘ軸方向の共振周波数 fxr
は、第２支持部がｘ軸方向に充分な剛性を有するので、
振動質量の質量と第１支持部のｘ軸方向のバネ定数で決
まる。従って、駆動電源 OSC1 の印加周波数を電気的に
調整することにより容易に共振状態を実現することがで
きる。With respect to the potential Vm of the vibrating mass 26, the vibrating mass 26 supported by the first supporting portion 27 is vibrated in the x-axis direction by applying a predetermined driving voltage to the driving electrode ends Vd1 and Vd2 alternately. To do. Resonant frequency x-axis direction of oscillating mass fxr
Since the second support portion has sufficient rigidity in the x-axis direction,
It is determined by the mass of the oscillating mass and the spring constant of the first support portion in the x-axis direction. Therefore, the resonance state can be easily realized by electrically adjusting the applied frequency of the driving power supply OSC1.

【００３８】精度の良いコリオリ力の測定には振動質量
を一定周波数、一定振幅で駆動することが必要である。
振動周波数は駆動周波数と一致するので、OSC1 の周波
数を一定に保持すればよい。一定振幅制御のためには例
えば図20のような構成にすればよい。各駆動電極端 Vd
1、Vd2と駆動電源との間に参照電気容量 Cr2 を直列に
接続する。電気容量のインピーダンスは次式 Zc ＝ 1/jωC (5) のように表わされるので、Cr2 を各駆動電極端と振動質
量との間の電気容量 Cd1、Cd2 よりも充分大きくすれば
駆動電圧の Cr2 に於ける損失は殆ど無視できる。実際
上の Cd1、Cd2 の値は〜 pF 程度であるので、同一基板
上においても Cr2の実現は容易である。参照電気容量 C
r2 を介した駆動電圧 D 、D(アンダーラインはDの反転
電圧であることを示す)の印加時に於て、各駆動電極端
Vd1 、Vd2の電位をバッファ63を介し、その差動を復調
器62にて駆動電源 OSC1 の駆動周波数に同期して検出す
れば振動質量の振動振幅に関する情報が得られる。従っ
て得られた振幅情報が所定値になるように駆動電源 OSC
1 にネガティブフィードバックをかけることにより、振
動質量の一定振幅駆動が可能となる。In order to measure the Coriolis force with high accuracy, it is necessary to drive the vibrating mass at a constant frequency and a constant amplitude.
Since the vibration frequency matches the drive frequency, the frequency of OSC1 should be kept constant. For the constant amplitude control, for example, the configuration shown in FIG. 20 may be used. Each drive electrode end Vd
1. Connect the reference capacitance Cr2 in series between Vd2 and the driving power supply. Since the impedance of the capacitance is expressed by the following formula Zc = 1 / jωC (5), if Cr2 is made sufficiently larger than the capacitances Cd1 and Cd2 between each driving electrode end and the oscillating mass, the driving voltage Cr2 The loss in is almost negligible. Since the actual values of Cd1 and Cd2 are about pF, it is easy to realize Cr2 on the same substrate. Reference capacitance C
At the time of applying the drive voltage D, D (underline indicates the inverted voltage of D) via r2, each drive electrode end
If the potentials of Vd1 and Vd2 are detected via the buffer 63 and the differential between them is detected by the demodulator 62 in synchronization with the drive frequency of the drive power supply OSC1, information regarding the vibration amplitude of the vibrating mass can be obtained. Therefore, the drive power supply OSC is adjusted so that the obtained amplitude information has a predetermined value.
By applying a negative feedback to 1, it is possible to drive the oscillating mass at a constant amplitude.

【００３９】また、作成プロセス時に、第１及び第２支
持部に発生する残留応力のバラツキにより駆動電極の電
極間ギャップにバラツキが発生する可能性がある。例え
ば、図26において、(a) は理想的な d3 ＝ d4 である状
態である。この場合には、y軸方向の力は打ち消し合
い、振動質量に発生する駆動力は x 軸方向のみであ
る。しかしながら、上記の理由によって(b)のように d3
≠ d4 の状態が発生すると、理想状態からのギャップ
の偏差をそれぞれδ(d3 − d4 ＝ 2δ)とした場合、x軸
方向の駆動力は理想状態と同じであるが、y 軸方向に駆
動電極１対当り Fy = ε₀(L・t/d₀ ²)Vd²・4・(δ/d₀) (6) 但し、L : 駆動電極長さ ε₀: 誘電率 t : 駆動電極厚さ d₀:理想状態の電極間ギャップ Vd:駆動電圧 の力が発生する。(6)式で示される力は駆動周波数(＝検
出周波数)を有するので、出力に好ましくない駆動誘起
の信号を発生する可能性がある。Further, during the manufacturing process, there is a possibility that variations will occur in the inter-electrode gap of the drive electrodes due to variations in the residual stress generated in the first and second support portions. For example, in FIG. 26, (a) is a state where ideal d3 = d4. In this case, the forces in the y-axis direction cancel each other out, and the driving force generated in the oscillating mass is in the x-axis direction only. However, due to the above reasons, d3
When the state of ≠ d4 occurs, the driving force in the x-axis direction is the same as that in the ideal state, but the deviation of the gap from the ideal state is δ (d3 − d4 = 2δ). Per pair Fy = ε ₀ (L ・ t / d ₀ ² ) Vd ²・ 4 ・ (δ / d ₀ ) (6) However, L: Drive electrode length ε ₀ : Dielectric constant t: Drive electrode thickness d ₀ : Gap between electrodes in ideal state Vd: Force of driving voltage is generated. Since the force represented by the equation (6) has a drive frequency (= detection frequency), it may generate an undesired drive-induced signal at the output.

【００４０】しかし、このような影響は、図27に示すよ
うな方法によって駆動力配分を調整して、ギャップバラ
ツキの影響を除去することができる。図27の(a)は駆動
電極部の拡大模式図である。基板に固定した駆動電極
を、駆動質量の電極の右側に対向するもの66と左側に対
向するもの67とに分けて構成している。ギャップバラツ
キがある場合、駆動電極66及び67に印加する駆動電圧を
調整抵抗 Rt を用いて調整し、駆動誘起の検出側振動を
抑制することができる(図27(b))。以上述べた振動質量
の振動状態の高精度制御は、振動質量を直接駆動し、監
視するという本発明構成とすることによってのみ可能で
ある。However, such influence can be eliminated by adjusting the driving force distribution by the method shown in FIG. 27. FIG. 27 (a) is an enlarged schematic view of the drive electrode portion. The drive electrode fixed to the substrate is divided into a part 66 facing the right side and a part 67 facing the left side of the electrode of the driving mass. When there is a gap variation, the drive voltage applied to the drive electrodes 66 and 67 can be adjusted using the adjustment resistor Rt to suppress drive-induced detection-side vibration (FIG. 27 (b)). The high-precision control of the vibration state of the vibrating mass described above is possible only with the configuration of the present invention in which the vibrating mass is directly driven and monitored.

【００４１】振動質量の一定振幅駆動状態で、図６ｚ軸
方向に角速度Ωで回転すると、ｙ軸方向に次式で示され
るコリオリ力が発生する。When the oscillating mass is driven at a constant amplitude and is rotated at an angular velocity Ω in the z-axis direction in FIG. 6, a Coriolis force represented by the following equation is generated in the y-axis direction.

【００４２】 Fc(t) ≒ 2・m・Vm(t)・Ω (2) ここで、m は振動質量の質量、Vm(t）は振動質量のｘ軸
方向の速さである。三角関数波状の駆動力を印加し振動
質量が共振周波数 fxr で振動している場合、振動質量
のｘ軸方向の変位は駆動力に比べπ/2だけ位相が遅れ
る。従って、振動質量の変位の微分量である Vm(t）及
びそれに比例するｙ軸方向のコリオリ力 Fc(t)は駆動力
と同一周波数及び同一位相の変化をする。従って、第２
支持部で支持された、振動質量及び第１支持部のｙ軸方
向に対する共振周波数 fyr を駆動軸であるｘ軸方向の
共振周波数 fxr と一致すればコリオリ力によるｙ軸方
向の変位を大きくすることができる。但し、この場合ｙ
軸方向の変位は駆動力であるコリオリ力よりπ/2だけ位
相がずれる。Fc (t) ≈ 2 · m · Vm (t) · Ω (2) where m is the mass of the oscillating mass and Vm (t) is the speed of the oscillating mass in the x-axis direction. When a trigonometric wave-like driving force is applied and the vibrating mass is vibrating at the resonance frequency fxr, the displacement of the vibrating mass in the x-axis direction is delayed in phase by π / 2 from the driving force. Therefore, Vm (t), which is the differential amount of the displacement of the oscillating mass, and the Coriolis force Fc (t) in the y-axis direction, which is proportional thereto, change at the same frequency and the same phase as the driving force. Therefore, the second
If the resonance frequency fyr in the y-axis direction of the vibrating mass and the first support portion supported by the support portion matches the resonance frequency fxr in the x-axis direction, which is the drive axis, increase the displacement in the y-axis direction by the Coriolis force. You can However, in this case y
The axial displacement is out of phase by π / 2 from the Coriolis force, which is the driving force.

【００４３】本実施例の場合のように、振動質量、支持
部及び櫛歯電極の構造が所定の厚さを有する薄膜によっ
て構成される場合、各部材の質量は構造材の密度とｘ‐
ｙ平面に於ける面積によって決定される。また、支持部
のｘ軸及びｙ軸方向のバネ定数は支持部材の剛性率とｘ
‐ｙ平面に於ける形状及び断面形状即ち断面２次モーメ
ントによってのみ決定される。従ってｘ、ｙ両軸方向の
共振周波数を構造材の厚さ及びｘ‐ｙ平面構造設計によ
り決定することができる。製造プロセスのばらつきによ
り構造材の厚さ、長さ及び図25のような断面形状の偏差
が生じた場合、各軸方向の共振周波数の変化はｘ、ｙ軸
方向については(7)式、ｚ軸方向については(8)式のよう
に表わされる。As in the case of this embodiment, when the structure of the vibrating mass, the supporting portion and the comb-teeth electrode is composed of a thin film having a predetermined thickness, the mass of each member is the density of the structural material and x-
Determined by the area in the y-plane. Further, the spring constants of the support portion in the x-axis and y-axis directions are the same as the rigidity rate of the support member and x.
-Determined only by the shape and the cross-sectional shape in the y-plane, ie the moment of inertia of area. Therefore, the resonant frequencies in both the x and y axis directions can be determined by the thickness of the structural material and the xy plane structure design. When variations in the thickness and length of the structural material and the cross-sectional shape as shown in FIG. 25 occur due to variations in the manufacturing process, the change in the resonance frequency in each axial direction is expressed by equation (7), z in the x and y axis directions. The axial direction is expressed as in Eq. (8).

【００４４】 Δf/f_x,y ＝−（3/4）×δ−（5/2）×（ΔL/L） （７） Δｆ／ｆ_ｚ ＝−Δt/t −（1/4）×δ−（5/2）×（ΔL/L）（8） ここで、 δ＝(b−a)/b ：支持部の断面形状変化（図25参照） Δt/t ：構造材の厚さの偏差 ΔL/L ：構造材の長さの偏差 従って、（7）式からわかるように、偏差が同一角速度
センサ内にて一定であれば、ｘ、ｙ軸方向の共振周波数
の絶対値が変化しても相対値は変化しないので、駆動電
源 OSC1 の駆動周波数の調整のみで高感度化が可能であ
る。Δf / f _{x, y} = − (3/4) × δ− (5/2) × (ΔL / L) (7) Δf / f _z = −Δt / t− (1/4) × δ − (5/2) × (ΔL / L) (8) where, δ = (b−a) / b: Change in cross-sectional shape of the supporting part (see Fig. 25) Δt / t: Deviation in thickness of structural material ΔL / L: Deviation of structural material length Therefore, as can be seen from equation (7), if the deviation is constant within the same angular velocity sensor, the absolute values of the resonance frequencies in the x and y axis directions will change. Since the relative value does not change, high sensitivity can be achieved simply by adjusting the drive frequency of the drive power supply OSC1.

【００４５】（2）式で示されるコリオリ力による検出
電極対の電気容量変化の検出は例えば図20のように行え
ばよい。各検出電極端 Vs1、Vs2 と、駆動電源 OS1より
も充分高い周波数を有する検出電源 OSC2 との間に各検
出電極と振動質量間の電気容量とほぼ等しい参照電気容
量 Cr1 を直列に接続する。参照電気容量 Cr1 を介した
検出電圧Ｃの印加時に於て、各検出電極端 VS1 、Vs2
の電位をバッファ 63を介し、その差動を復調器62によ
って検出電源 OSC2 の駆動周波数に同期して検出すれ
ば、駆動電源 OSC1 の周波数で変化するコリオリ力によ
るｙ軸方向の変位量が得られる。従って、図20に示すよ
うに、再度 OSC1 の駆動周波数に同期して信号を処理す
ればｙ軸方向の変位量に対応した DC 信号が得られる。The change in the capacitance of the detection electrode pair due to the Coriolis force expressed by the equation (2) may be detected, for example, as shown in FIG. A reference electric capacity Cr1 is connected in series between the detection electrode terminals Vs1 and Vs2 and a detection power supply OSC2 having a frequency sufficiently higher than that of the driving power supply OS1 and the reference electric capacity Cr1 is approximately equal to the electric capacity between each detection electrode and the oscillating mass. When the detection voltage C is applied via the reference capacitance Cr1, each detection electrode end VS1, Vs2
If the potential of is detected by the demodulator 62 in synchronization with the drive frequency of the detection power supply OSC2 via the buffer 63, the amount of displacement in the y-axis direction due to the Coriolis force changing at the frequency of the drive power supply OSC1 can be obtained. . Therefore, as shown in FIG. 20, if the signal is processed again in synchronization with the driving frequency of OSC1, a DC signal corresponding to the amount of displacement in the y-axis direction can be obtained.

【００４６】また、その他の検出方法の一例を図21に示
す。図20の場合と同様に、参照電気容量 Cr1 を介した
検出電圧Ｃの印加時に於て、各検出電極端 Vs1、Vs2 の
電位をバッファ63を介し、その差動を復調器62にて検出
電源 OSC2 の駆動周波数に同期して検出すれば、駆動電
源 OSC1 の周波数で変化するコリオリ力によるｙ軸方向
の変位量が得られる。得られた信号をピークホールド回
路に入力し最大信号を検出すれば、コリオリ力によるｙ
軸方向の変位量に対応した DC 信号が得られる。FIG. 21 shows an example of another detection method. As in the case of FIG. 20, when the detection voltage C is applied via the reference capacitance Cr1, the potentials of the detection electrode terminals Vs1 and Vs2 are passed through the buffer 63, and the differential is detected by the demodulator 62 at the detection power source. If it is detected in synchronization with the drive frequency of OSC2, the amount of displacement in the y-axis direction due to the Coriolis force that changes with the frequency of the drive power supply OSC1 can be obtained. By inputting the obtained signal to the peak hold circuit and detecting the maximum signal, y due to Coriolis force
A DC signal corresponding to the axial displacement is obtained.

【００４７】また、さらにその他の検出方法の一例を図
22に示す。図20の場合と同様に、参照電気容量 Cr1 を
介して検出電圧Ｃを印加する。この場合、検出電圧源
ＯＳＣ３は駆動電源 ＯＳＣ１ と同一の周波数と、OS
C1 に対する位相差δを有する。動作状態において、駆
動電源とコリオリ力によるｙ軸方向の変位にはある位相
差が生じる。従って、OSC3 の位相差を調整し、各検出
電極端 VS1、VS2 の電位をバッファ63を介し、その差動
を復調器62によって検出電源 OSC3 (OSC1)の駆動周波数
に同期して検出すれば、コリオリ力によるｙ軸方向の変
位量に対応した DC 信号が得られる。Further, an example of another detection method is shown in FIG.
Shown in 22. As in the case of FIG. 20, the detection voltage C is applied via the reference capacitance Cr1. In this case, the detection voltage source
OSC3 has the same frequency as the drive power supply OSC1 and OS
It has a phase difference δ with respect to C1. In the operating state, a certain phase difference occurs in the displacement in the y-axis direction due to the drive power source and the Coriolis force. Therefore, if the phase difference of OSC3 is adjusted, the potential of each detection electrode end VS1, VS2 is detected through the buffer 63, and the differential is detected by the demodulator 62 in synchronization with the drive frequency of the detection power supply OSC3 (OSC1), A DC signal corresponding to the amount of y-axis displacement due to Coriolis force is obtained.

【００４８】DC 的なｘ軸方向の外乱加速度入力は、振
動質量の振動振幅の変化として出力に影響を与える。こ
の影響は振動振幅を監視し、これを一定にするような図
20に示したような構成をとることによって除去すること
ができる。The DC-like disturbance acceleration input in the x-axis direction affects the output as a change in the vibration amplitude of the vibrating mass. The effect is to monitor the vibration amplitude and make it constant.
It can be eliminated by taking the configuration shown in FIG.

【００４９】DC 的なｚ軸方向の外乱加速度入力は、振
動質量の振動振幅の変化および検出電極の対向面積の変
化として出力に影響を与える。振動振幅の変化による影
響はｘ軸方向の場合と同じ手法で除去できる。検出電極
の対向面積の変化による出力への影響は、検出電極対の
差動容量を検出する図20のような構成によって除去でき
る。The DC-like disturbance acceleration input in the z-axis direction affects the output as a change in the vibration amplitude of the vibrating mass and a change in the facing area of the detection electrode. The influence of the change in the vibration amplitude can be removed by the same method as in the x-axis direction. The influence on the output due to the change in the facing area of the detection electrodes can be eliminated by the configuration shown in FIG. 20 that detects the differential capacitance of the detection electrode pair.

【００５０】DC 的なｙ軸方向の外乱加速度入力は、本
実施例の角速度センサ１対を図24のように配置し、各々
の振動質量を逆位相で駆動し、各々の角速度センサの出
力の差動をとることによって除去することができ、より
精度の高い角速度検出を行うことができる。また、各々
の角速度センサの出力の和動をとることにより、検出軸
方向(ｙ軸方向)の DC 的な外来加速度入力を検出でき
る。For DC-like disturbance acceleration input in the y-axis direction, a pair of angular velocity sensors of this embodiment are arranged as shown in FIG. 24, each oscillating mass is driven in the opposite phase, and the output of each angular velocity sensor is It can be eliminated by taking a differential, and more accurate angular velocity detection can be performed. Also, by taking the sum of the outputs of the respective angular velocity sensors, it is possible to detect a DC external acceleration input in the detection axis direction (y-axis direction).

【００５１】とくに、ｘ、ｙ軸方向の AC 的な外乱加速
度入力については、ｘ軸方向及びｙ軸方向に共振による
振動を誘起し出力に影響を与えるが、各軸方向の共振周
波数を充分高く設計すれば、センサの実装構造によりロ
ーパスフィルタを構成して AC 外乱加速度入力を抑制す
ることができる。In particular, in the case of an AC disturbance acceleration input in the x and y axis directions, vibration due to resonance is induced in the x axis direction and the y axis direction to affect the output, but the resonance frequency in each axis direction is sufficiently high. If designed, a low-pass filter can be configured with the sensor mounting structure to suppress AC disturbance acceleration input.

【００５２】本実施例を説明するための図面では、検出
部のみを図示したが、図20で示すような検出部の駆動及
び信号処理回路を同一基板上に形成すれば、微小な発生
信号を処理回路に入力する間に混入する外来ノイズの影
響を大幅に減少できる。また、参照電気容量 Cr1 対、C
r2 対の電気容量のペア性向上することができ、駆動力
及び出力信号のオフセットを低減することが出来る。In the drawings for explaining the present embodiment, only the detecting portion is shown, but if the driving and signal processing circuits of the detecting portion as shown in FIG. 20 are formed on the same substrate, a minute generated signal can be generated. It is possible to significantly reduce the influence of external noise mixed in during input to the processing circuit. Also, reference capacitance Cr1 vs. C
It is possible to improve the pairing of the electric capacity of the r2 pair, and reduce the driving force and the offset of the output signal.

【００５３】本実施例構成とすることによって得られる
効果としては下記の点を挙げることができる。すなわ
ち、 １．平面構造を有する振動質量が基板平面と平行に振動
するので、共振時に高い Q 値が得られること、 ２．平面方向に振動駆動し、平面方向に検出するので、
駆動軸及び検出軸の相対的な共振周波数の設計が容易で
あること、 ３．平面方向に振動駆動し、平面方向に検出するので、
２次元的に電極を構成でき構造が簡単になること、 ４．半導体作成プロセスを用いて角速度センサを実現し
たので、小型化、軽量化及び低コスト化が可能で均一な
特性を有するセンサの大量生産に対応できること、 ５．センサ特性を２次元の構造のみで設計できること、 ６．静電引力駆動、静電容量検出を用いることにより、
振動質量及び各支持体を同一電位にする事ができ、電気
的配線が容易であること、 ７．静電引力駆動、静電容量検出を用いることにより、
振動質量及び各支持体を同一電位にする事ができるの
で、各支持部上の金属、ポリシリコンまたは高濃度拡散
層による電気的配線が不要であり、各構造部材の熱膨張
係数差に起因する出力への悪影響を除去できること、 ８．静電引力駆動、静電容量検出を用いることにより、
振動質量及び各支持体を同一電位にする事ができるの
で、各支持部上の金属、ポリシリコンまたは高濃度拡散
層による電気的配線が不要であり、各支持部上に金属配
線を用いた場合、金属配線の塑性変形により発生するオ
フセットまたはヒステリシスを除去できること、 ９．振動質量のみ駆動するので、駆動及び検出軸方向の
共振周波数を所定の相対値に設計する場合、余分な駆動
力を必要としないこと、 10．振動質量に直接静電引力を印加し、これを駆動して
いるため、駆動電圧の微調整等によって振動質量の振動
状態による高精度な制御が可能であること、 11．表面型マイクロストラクチャにより振動質量及び支
持部を形成したため機械系の共振周波数を高く設計する
ことが可能である。従って、センサの実装構造により A
C 的な外乱加速度入力に対するローパスフィルタを構成
すれば、AC 的な外乱加速度入力に対する出力への悪影
響を除去できること、 12．振動振幅の監視用電極を用いることなく、振動振幅
の一定制御が可能であること、 13．振動振幅の一定制御と検出容量の差動容量検出とに
より振動振幅の駆動軸及び角速度入力軸に対する DC 的
な外乱加速度入力の出力への悪影響を除去できること、 14．振動質量を逆位相で駆動した角速度センサ１対を用
い、各々の出力の差動をとることにより検出軸方向の D
C 的な外乱加速度入力の出力に対する悪影響を除去で
き、より精度の高い角速度検出を行うことができるこ
と、 15．振動質量を逆位相で駆動した角速度センサ１対を用
い、各々の出力の和動をとることにより検出軸方向の加
速度の検出を行うことができること、 16．検出部、検出部の駆動回路及び信号処理回路を同一
基板上に形成すれば、微小な発生信号を処理回路に入力
する間に混入する外来ノイズの影響を大幅に減少でき
る。また、参照電気容量 Cr1 対、Cr2 対の電気容量の
ペア性向上することができ、駆動力及び出力信号のオフ
セットを低減することが出来ることなどである。The following points can be mentioned as the effects obtained by the configuration of this embodiment. That is, 1. 1. Since the vibrating mass having a planar structure vibrates in parallel with the substrate plane, a high Q value can be obtained at resonance. Since it is driven by vibration in the plane direction and detected in the plane direction,
2. It is easy to design the relative resonance frequencies of the drive shaft and the detection shaft, Since it is driven by vibration in the plane direction and detected in the plane direction,
3. The structure can be simplified because the electrodes can be configured two-dimensionally. 4. Since the angular velocity sensor has been realized by using the semiconductor manufacturing process, it is possible to reduce the size, weight and cost, and to support mass production of sensors having uniform characteristics. 5. The sensor characteristics can be designed only with a two-dimensional structure. By using electrostatic attraction drive and capacitance detection,
6. The vibrating mass and each support can be set to the same potential, and electrical wiring is easy. By using electrostatic attraction drive and capacitance detection,
Since the vibrating mass and each support can be set to the same potential, electrical wiring by metal, polysilicon, or high-concentration diffusion layer on each support is unnecessary, and it is caused by the difference in thermal expansion coefficient of each structural member. 7. It is possible to eliminate adverse effects on output. By using electrostatic attraction drive and capacitance detection,
Since the vibrating mass and each support can be set to the same potential, there is no need for electrical wiring with metal, polysilicon or a high-concentration diffusion layer on each support, and when metal wiring is used on each support. 8. It is possible to remove the offset or hysteresis caused by the plastic deformation of the metal wiring, Since only the oscillating mass is driven, no extra driving force is required when designing the resonance frequency in the driving and detection axis directions to a predetermined relative value. 10. Since the electrostatic attraction is directly applied to the oscillating mass to drive it, it is possible to perform highly precise control according to the vibration state of the oscillating mass by finely adjusting the drive voltage. Since the vibrating mass and the supporting portion are formed by the surface type microstructure, the resonance frequency of the mechanical system can be designed to be high. Therefore, depending on the mounting structure of the sensor,
By constructing a low-pass filter for C-like disturbance acceleration input, it is possible to eliminate the adverse effect on the output for AC-like disturbance acceleration input. 13. Constant control of vibration amplitude is possible without using electrodes for monitoring vibration amplitude, 13. 13. By the constant control of the vibration amplitude and the differential capacitance detection of the detection capacitance, it is possible to eliminate the adverse effect of the vibration amplitude on the output of the disturbance acceleration input like DC to the drive axis and the angular velocity input axis. A pair of angular velocity sensors driving the oscillating mass in opposite phase is used, and the differential of each output is used to detect D in the detection axis direction.
14. It is possible to eliminate the adverse effect on the output of the disturbance acceleration input, which is C-like, and to perform more accurate angular velocity detection. 15. The acceleration in the detection axis direction can be detected by using a pair of angular velocity sensors in which the oscillating mass is driven in the opposite phase and summing the outputs of each. By forming the detection unit, the drive circuit of the detection unit, and the signal processing circuit on the same substrate, it is possible to greatly reduce the influence of external noise mixed during inputting a minute generated signal to the processing circuit. Further, it is possible to improve the pairing of the reference capacitances Cr1 and Cr2, and to reduce the driving force and the offset of the output signal.

【００５４】また、本実施例固有の効果としては、下記
の点を挙げることができる。 17．検出電極30を接続部31の側面に形成したため、振動
質量を駆動しても対向面積は変化しないので、駆動によ
る出力信号への影響がないこと、 18．駆動電極29を振動質量26の側面に形成したため、駆
動電極の対向面積を有効に確保でき、振動質量の振動駆
動が効率よく行い得ること、 19．固定部24からの電気的接続を図７(c)のようにポリ
シリコン膜38を介して行い、かつ酸化膜14を充分厚くす
れば、信号取り出し配線と基板との容量結合を減少する
ことができ、信号取り出し配線引き回しによる外来ノイ
ズの混入を減少することが出来ることである。The following points can be mentioned as the effects peculiar to this embodiment. 17. Since the detection electrode 30 is formed on the side surface of the connection portion 31, the facing area does not change even when the vibrating mass is driven, and therefore the driving does not affect the output signal. Since the drive electrode 29 is formed on the side surface of the vibrating mass 26, the facing area of the drive electrode can be effectively secured, and the vibration drive of the vibrating mass can be efficiently performed. If the electrical connection from the fixed portion 24 is made through the polysilicon film 38 as shown in FIG. 7C and the oxide film 14 is made sufficiently thick, the capacitive coupling between the signal extraction wiring and the substrate can be reduced. Therefore, it is possible to reduce mixing of external noise due to routing of the signal extraction wiring.

【００５５】[0055]

【実施例２】第２の実施例について図８によって説明す
る。本実施例は、シリコン基板上に充分抵抗率の低いポ
リシリコンを堆積して振動質量、支持部、駆動電極及び
検出電極を形成したものである。Second Embodiment A second embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, polysilicon having a sufficiently low resistivity is deposited on a silicon substrate to form an oscillating mass, a supporting portion, a driving electrode and a detecting electrode.

【００５６】基本構成的には、図６の接続部31をトラス
接続部32に変更した構成からなる。Basically, the connecting portion 31 of FIG. 6 is replaced with a truss connecting portion 32.

【００５７】振動質量26の側面には櫛歯状の電極が形成
されており、固定部24に接続された櫛歯状対向電極と、
静電引力で振動質量26をｘ軸方向に駆動するための駆動
電極29１対と、固定部24に接続された櫛歯状対向電極と
の静電容量で振動質量26のｙ軸方向の変位を検出するた
めの検出電極30１対とから構成されている。また、実施
例１の場合と同様に、トラス接続部32の側面に検出電極
を形成することも可能である。また、各櫛歯電極の配置
は、図23に示すように、各対向櫛歯電極対が干渉しない
ように d1≪d2 としてある。A comb-teeth-shaped electrode is formed on the side surface of the vibrating mass 26, and a comb-teeth-shaped counter electrode connected to the fixed portion 24,
The displacement of the vibrating mass 26 in the y-axis direction is determined by the electrostatic capacitance between the pair of drive electrodes 291 for driving the vibrating mass 26 in the x-axis direction by electrostatic attraction and the comb-teeth-shaped counter electrodes connected to the fixed portion 24. It is composed of a pair of detection electrodes 301 for detection. Further, similarly to the case of the first embodiment, it is possible to form the detection electrode on the side surface of the truss connection portion 32. Further, as shown in FIG. 23, the arrangement of each comb-teeth electrode is set to d1 << d2 so that each pair of counter-comb-teeth electrodes does not interfere with each other.

【００５８】本実施例構成の角速度センサの作成の手順
は、実施例１の場合とほぼ同様である。The procedure for producing the angular velocity sensor having the configuration of this embodiment is almost the same as that of the first embodiment.

【００５９】角速度センサを本実施例構成のセンサとす
ることによって得られる効果としては、実施例１で述べ
た効果１〜16以外に、本実施例固有の効果として、下記
を挙げることができる。すなわち、 １．第１支持部が接続された接続部をトラス構造とした
ことにより、接続部の大幅な質量増加を伴うことなく、
充分な剛性が得られるため、駆動及び検出軸方向の共振
周波数を所定の相対値に設計する場合、余分な駆動力を
必要としないこと、 ２．駆動電極及び検出電極を振動質量の側面に形成した
場合、角速度センサの占有面積に於ける振動質量の占有
面積率を向上することができ、より大きなコリオリ力を
発生することができること、 ３．駆動電極を振動質量の側面に形成した場合、駆動電
極の対向面積を有効に確保でき、振動質量の駆動が効率
よく行い得ること、 ４．検出電極をトラス接続部の側面に形成した場合、振
動質量を駆動しても対向面積は変化しないので、駆動に
よる出力信号への影響がないこと、 ５．固定部24からの電気的接続を図７(c)のようにポリ
シリコン膜38を介して行い、かつ酸化膜14を充分厚くす
れば、信号取り出し配線と基板との容量結合を減少する
ことができ、信号取り出し配線引き回しによる外来ノイ
ズの混入を減少することができることである。In addition to the effects 1 to 16 described in the first embodiment, the following effects can be obtained as the effects obtained by using the angular velocity sensor as the sensor of the present embodiment. That is, 1. Since the connecting portion to which the first support portion is connected has a truss structure, the connecting portion does not increase in mass significantly,
1. Since sufficient rigidity is obtained, no extra driving force is required when designing the resonance frequency in the drive and detection axis directions to a predetermined relative value. 2. When the drive electrode and the detection electrode are formed on the side surface of the vibrating mass, the occupation area ratio of the vibrating mass in the occupation area of the angular velocity sensor can be improved and a larger Coriolis force can be generated. When the drive electrode is formed on the side surface of the vibrating mass, the facing area of the drive electrode can be effectively secured, and the vibrating mass can be efficiently driven. 4. When the detection electrode is formed on the side surface of the truss connection portion, the facing area does not change even when the vibrating mass is driven, and therefore the driving does not affect the output signal. If the electrical connection from the fixed portion 24 is made through the polysilicon film 38 as shown in FIG. 7C and the oxide film 14 is made sufficiently thick, the capacitive coupling between the signal extraction wiring and the substrate can be reduced. Therefore, it is possible to reduce mixing of external noise due to routing of the signal extraction wiring.

【００６０】[0060]

【実施例３】本発明角速度センサの第３の実施例につい
て図９によって説明する。本実施例は、シリコン基板上
に充分抵抗率の低いポリシリコンを堆積して振動質量、
支持部、駆動電極及び検出電極を形成したものである。Third Embodiment A third embodiment of the angular velocity sensor of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, polysilicon having a sufficiently low resistivity is deposited on a silicon substrate to form an oscillating mass,
The support part, the drive electrode, and the detection electrode are formed.

【００６１】本実施例の基本構成は、図６の接続部31を
トラス構造で補強したフレーム接続部33に変更したこと
にある。The basic structure of this embodiment is that the connecting portion 31 of FIG. 6 is replaced with a frame connecting portion 33 reinforced by a truss structure.

【００６２】振動質量26の側面には櫛歯状の電極を形成
してあり、固定部24に接続された櫛歯状対向電極と静電
引力で振動質量26をｘ軸方向に駆動するための駆動電極
29１対を構成している。A comb-teeth-shaped electrode is formed on the side surface of the vibrating mass 26. The comb-teeth-shaped counter electrode connected to the fixed portion 24 and the electrostatic mass force are used to drive the vibrating mass 26 in the x-axis direction. Drive electrode
It constitutes 291 pairs.

【００６３】また、フレーム接続部33の側面には櫛歯状
の電極が形成されており、固定部24に接続された櫛歯状
対向電極との静電容量で振動質量26のｙ軸方向の変位を
検出するための検出電極30１対を構成している。各櫛歯
電極の配置は図23のように各対向櫛歯電極対が干渉しな
いように d1≪d2としてある。Further, a comb-teeth-shaped electrode is formed on the side surface of the frame connecting portion 33, and the electrostatic capacitance between the comb-teeth-shaped opposite electrode connected to the fixed portion 24 causes the vibration mass 26 to move in the y-axis direction. A pair of detection electrodes 301 for detecting displacement is configured. The arrangement of the comb-teeth electrodes is set as d1 << d2 so as not to interfere with each pair of the opposed comb-teeth electrodes as shown in FIG.

【００６４】本実施例構成の場合、フレーム接続部に取
り囲まれた振動質量の駆動によってフレーム接続部が変
形し、検出電極の電気容量が駆動周波数の２倍周波数で
変化する可能性がある(図28参照)。この場合、二つの検
出電極の電気容量 Cs1 と Cs2 の差動によりコリオリ力
による変位を、また、和動により振動質量の振動振幅を
測定することができ、検出電極において振動質量の振動
振幅の監視が可能となる。In the case of the structure of this embodiment, the frame connecting portion may be deformed by driving the vibrating mass surrounded by the frame connecting portion, and the capacitance of the detection electrode may change at a frequency twice the driving frequency (see FIG. 28). In this case, the displacement due to the Coriolis force can be measured by the difference between the capacitances Cs1 and Cs2 of the two detection electrodes, and the vibration amplitude of the vibrating mass can be measured by the summation, and the vibration amplitude of the vibrating mass can be monitored at the detection electrode. Is possible.

【００６５】本実施例構成の場合、上記実施例１に掲げ
た効果１〜16の外に、本実施例固有の効果として、下記
の点を挙げることができる。すなわち、 １．検出電極30をトラス構造で補強したフレーム接続部
33の側面に形成したため、振動質量を駆動しても対向面
積は変化しないので、駆動による出力信号への影響がな
いこと、 ２．第１支持部が接続された接続部をトラス構造で補強
したフレーム接続部としたことにより、接続部の大幅な
質量増加を伴うことなく充分な剛性を得られるため、駆
動及び検出軸方向の共振周波数を所定の相対値に設計す
る場合、余分な駆動力を必要としないこと、 ３．固定部24からの電気的接続を図７(c)のようにポリ
シリコン膜38を介して行い、かつ酸化膜14を充分厚くす
れば、信号取り出し配線と基板との容量結合を減少する
ことができ、信号取り出し配線引き回しによる外来ノイ
ズの混入を減少することができること、 ４．駆動電極29を振動質量26の側面に形成したため、駆
動電極の対向面積を有効に確保でき、振動質量の振動駆
動を効率よく行うことができること、 ５．検出電極30をトラス構造で補強したフレーム接続部
33の側面に形成したため、検出電極の対向面積を有効に
確保でき、コリオリ力による変位の電気容量値変化によ
る検出が S/N 比良く行うことができること、 ６．検出電極の電気容量の和動により、検出電極で振動
質量の振動振幅の監視が可能であることである。In the case of the constitution of this embodiment, in addition to the effects 1 to 16 listed in the above-mentioned embodiment 1, the following points can be mentioned as the effects peculiar to this embodiment. That is, 1. Frame connection part where the detection electrode 30 is reinforced with a truss structure
Since it is formed on the side surface of 33, the facing area does not change even when the oscillating mass is driven, so there is no effect on the output signal due to the drive. Since the connecting portion to which the first support portion is connected is a frame connecting portion reinforced by a truss structure, sufficient rigidity can be obtained without a significant increase in the mass of the connecting portion, and resonance in the drive and detection axis directions 2. When designing the frequency to a predetermined relative value, no extra driving force is required, If the electrical connection from the fixed portion 24 is made through the polysilicon film 38 as shown in FIG. 7C and the oxide film 14 is made sufficiently thick, the capacitive coupling between the signal extraction wiring and the substrate can be reduced. 3. It is possible to reduce mixing of external noise due to routing of signal extraction wiring. Since the drive electrode 29 is formed on the side surface of the vibrating mass 26, the facing area of the drive electrode can be effectively secured, and the vibrational drive of the vibrating mass can be efficiently performed. Frame connection part where the detection electrode 30 is reinforced with a truss structure
Since it is formed on the side surface of 33, the facing area of the detection electrode can be effectively secured, and the detection of the displacement due to the Coriolis force by the change in the capacitance value can be performed with a good S / N ratio. This means that the vibration amplitude of the vibrating mass can be monitored by the detection electrode by the summation of the capacitance of the detection electrode.

【００６６】[0066]

【実施例４】第４の実施例について図10及び図11(図10
Ｄ−Ｄ’断面)に基づいて説明する。本実施例は、SOI
基板上に、高濃度の不純物を拡散した SOI 層で振動質
量、支持部、駆動電極及び検出電極を形成したものであ
る。[Embodiment 4] FIG. 10 and FIG. 11 (refer to FIG.
A description will be given based on the DD ′ cross section). In this example, the SOI
The oscillating mass, the support, the drive electrode and the detection electrode are formed on the substrate by the SOI layer in which high-concentration impurities are diffused.

【００６７】42は SOI 層から構成される振動質量で、S
OI 層から構成される第１支持部43に支持されている。
第１支持部43は接続部46に接続されておりｙ軸方向に対
して充分な剛性を有している。接続部46は、第２支持部
41に支持されている。第２支持部41は固定部40に接続さ
れておりｘ軸方向に対して充分な剛性を有している。34
は振動質量及び支持部を実現するために RIE 等の技術
を用いて SOI 層に形成した溝部である。Reference numeral 42 denotes an oscillating mass composed of an SOI layer, S
It is supported by the first support portion 43 composed of the OI layer.
The first support portion 43 is connected to the connection portion 46 and has sufficient rigidity in the y-axis direction. The connection portion 46 is the second support portion.
Supported by 41. The second support portion 41 is connected to the fixed portion 40 and has sufficient rigidity in the x-axis direction. 34
Is a groove formed in the SOI layer using a technique such as RIE in order to realize the oscillating mass and the supporting portion.

【００６８】振動質量42の側面には櫛歯状の電極が形成
されており、固定部40に接続された櫛歯状対向電極と静
電引力で振動質量42をｘ軸方向に駆動するための駆動電
極44１対を構成している。A comb-teeth-shaped electrode is formed on the side surface of the vibrating mass 42, and the comb-teeth-shaped counter electrode connected to the fixed portion 40 and the electrostatic mass are used to drive the vibrating mass 42 in the x-axis direction. A pair of drive electrodes 441 is configured.

【００６９】接続部46の側面には櫛歯状の電極が形成さ
れており、固定部40に接続された櫛歯状対向電極との静
電容量で振動質量42のｙ軸方向の変位を検出するための
検出電極45１対を構成している。各櫛歯電極の配置は図
23のように各対向櫛歯電極対が干渉しないようにd1≪d2
としてある。A comb-teeth-shaped electrode is formed on the side surface of the connecting portion 46, and the displacement of the vibrating mass 42 in the y-axis direction is detected by the electrostatic capacitance between the comb-teeth-shaped opposite electrode connected to the fixed portion 40. A pair of detection electrodes 451 for doing so is configured. The layout of each comb-teeth electrode
As shown in Fig. 23, d1 << d2
There is.

【００７０】また、各固定部において、各支持部及び櫛
歯状電極は図11(b)または(c)のように高濃度拡散層28ま
たは、ポリシリコン配線38を介して金属配線37に電気的
に接続されている。金属配線37は信号入出力用のパッド
または同一基板上に形成された駆動用もしくは信号処理
用の周辺回路に接続されている。(図面の簡略化のため
金属配線37、パッド及び周辺処理回路は記載を省略し
た。)各部材は実線で示したように電気的に接続してあ
る。各部材の電位は Vm、Vd1、Vd2、Vs1、Vs2、Vs、Voの
ように示した。通常、振動質量42及び第１、第２支持部
の電位 Vm を安定化するため基板の電位 Vs は Vm と同
一にする。また、SOI 層の共通電位 Vo は高濃度拡散層
28の接合分離のため所定の電圧に保持する。Further, in each fixing portion, each supporting portion and the comb-shaped electrode are electrically connected to the metal wiring 37 through the high-concentration diffusion layer 28 or the polysilicon wiring 38 as shown in FIG. 11 (b) or (c). Connected to each other. The metal wiring 37 is connected to a signal input / output pad or a driving or signal processing peripheral circuit formed on the same substrate. (The metal wiring 37, the pad, and the peripheral processing circuit are omitted for simplification of the drawing.) Each member is electrically connected as shown by the solid line. The potential of each member is shown as Vm, Vd1, Vd2, Vs1, Vs2, Vs, Vo. Usually, the potential Vs of the substrate is made equal to Vm in order to stabilize the potential Vm of the oscillating mass 42 and the first and second supporting portions. The common potential Vo of the SOI layer is the high-concentration diffusion layer.
Hold at a predetermined voltage for junction separation of 28.

【００７１】次に、本実施例構成を実現するための作成
プロセスの一例を図18に示す。本実施例では、基板とし
ては、第１シリコン基板を酸化し、酸化膜を介して第２
シリコン基板と直接接合法を用いて接合し、第２シリコ
ン基板を所定の厚さに研磨した SOI 基板を用いた。Next, FIG. 18 shows an example of a creating process for realizing the configuration of this embodiment. In this embodiment, as the substrate, the first silicon substrate is oxidized and the second silicon substrate is formed through the oxide film.
An SOI substrate was used, which was bonded to a silicon substrate using a direct bonding method, and the second silicon substrate was polished to a predetermined thickness.

【００７２】(a) まず、SOI 層に高濃度拡散層28を形成
した後、酸化を行い酸化膜14で全面を覆う。(A) First, after forming the high-concentration diffusion layer 28 in the SOI layer, it is oxidized to cover the entire surface with the oxide film 14.

【００７３】(b) PSG 等のパッシベーション膜39を全面
に堆積後、高濃度拡散層28に到達するコンタクトホール
を形成する。その後、配線となる金属を全面堆積し、パ
ターニングを行い、金属配線37を形成する。(B) After depositing a passivation film 39 such as PSG on the entire surface, a contact hole reaching the high concentration diffusion layer 28 is formed. After that, a metal to be a wiring is deposited on the entire surface and patterned to form a metal wiring 37.

【００７４】(c) 全面に再度 PSG 等のパッシベーショ
ン膜39を堆積後、パッシベーション膜39及び酸化膜14の
パターニングを行う。(C) After depositing the passivation film 39 such as PSG again on the entire surface, the passivation film 39 and the oxide film 14 are patterned.

【００７５】(d) 窒化シリコン膜36を全面に堆積後、パ
ターニングを行い金属配線及び周辺回路部の保護膜を形
成する。その後、RIE 等の技術を用い、SOI 層に溝部34
を形成する。(D) After depositing the silicon nitride film 36 on the entire surface, patterning is performed to form a protective film for the metal wiring and the peripheral circuit portion. After that, a groove 34 is formed in the SOI layer by using a technique such as RIE.
To form.

【００７６】(e) SOI 層下の酸化膜を犠牲層として、弗
酸系の溶液で除去し振動質量及び支持部を形成する。(E) The oxide film under the SOI layer is used as a sacrifice layer and removed with a hydrofluoric acid-based solution to form a vibration mass and a supporting portion.

【００７７】なお、上記の説明では省略したが、同一基
板上に周辺回路部も集積することで、微小な信号処理が
可能になるばかりではなくセンサの小型化、低コスト化
にも有利である。Although omitted in the above description, by integrating the peripheral circuit section on the same substrate, not only fine signal processing becomes possible, but also it is advantageous for downsizing and cost reduction of the sensor. .

【００７８】本実施例構成による固有の効果としては、
次の諸点を挙げることができる。すなわち、 １．検出電極45をｘ軸方向への変位の少ない接続部46の
側面に形成したため、ｘ軸方向に振動質量を駆動しても
検出電極45の対向面積は変化しないので、駆動による出
力信号への影響がないこと、 ２．駆動電極44を振動質量45の側面に形成したため、駆
動電極の対向面積を有効に確保でき、振動質量の振動駆
動が効率よく行うことができること、 ３．振動質量45、第１支持部43及び第２支持部41を結晶
シリコンである SOI層で実現したため、残留応力、ヤン
グ率等の機械定数のプロセスばらつきを小さく抑えるこ
とができ、特性の揃った角速度センサを実現できるこ
と、 ４．第１支持部43及び第２支持部41を通常10μm程度の
厚さのある SOI 層で実現したたため、各支持部の断面
積のアスペクト比を大きくすることができ、その結果、
ｚ軸方向に対する各支持部のバネ定数が向上する。従っ
て、ｚ軸方向に対する DC 的な外乱加速度入力による駆
動電極の対向面積の変化が小さくなり、振動質量の振動
振幅一定制御が容易になること、 ５．振動質量45、第１支持部43及び第２支持部41を通常
10μm程度の厚さのある SOI 層で構成し、かつ SOI 層
下の酸化膜厚は通常数μm程度であるので、ｚ軸方向の
過大な外乱加速度入力に対しても電極の櫛歯がずれると
いうような不具合の発生確率が減少することである。The unique effect of the configuration of this embodiment is as follows.
The following points can be mentioned. That is, 1. Since the detection electrode 45 is formed on the side surface of the connecting portion 46 that is less displaced in the x-axis direction, the facing area of the detection electrode 45 does not change even when the vibrating mass is driven in the x-axis direction, so the influence on the output signal due to the drive There is no 2. Since the drive electrode 44 is formed on the side surface of the vibrating mass 45, the facing area of the drive electrode can be effectively ensured, and the vibrating mass can be efficiently vibrated. Since the oscillating mass 45, the first supporting portion 43, and the second supporting portion 41 are realized by the SOI layer which is crystalline silicon, it is possible to suppress the process variation of the mechanical constants such as residual stress and Young's modulus, and the angular velocity with uniform characteristics. 3. Realization of a sensor, Since the first support part 43 and the second support part 41 are realized by the SOI layer having a thickness of about 10 μm, the aspect ratio of the cross-sectional area of each support part can be increased, and as a result,
The spring constant of each support part with respect to the z-axis direction is improved. Therefore, the change in the facing area of the drive electrode due to the DC-based disturbance acceleration input in the z-axis direction is reduced, and the constant vibration amplitude of the vibrating mass is facilitated. The vibrating mass 45, the first support portion 43, and the second support portion 41 are usually
It is composed of an SOI layer with a thickness of about 10 μm, and the oxide film thickness under the SOI layer is usually about a few μm, so the comb teeth of the electrode are displaced even if an excessive disturbance acceleration input in the z-axis direction occurs. The probability of occurrence of such a defect is reduced.

【００７９】[0079]

【実施例５】第５の実施例について図12によって説明す
る。本実施例は、SOI 基板上に、高濃度の不純物を拡散
した SOI 層にて振動質量、支持部、駆動電極及び検出
電極を形成したものである。Fifth Embodiment A fifth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the vibration mass, the supporting portion, the drive electrode and the detection electrode are formed on the SOI substrate by the SOI layer in which the high concentration impurities are diffused.

【００８０】基本構成的には、図10の接続部46をトラス
接続部47に変更したものである。ここで、振動質量42の
側面には櫛歯状の電極が形成されており、固定部40に接
続された櫛歯状対向電極と静電引力で振動質量42をｘ軸
方向に駆動するための駆動電極44１対と固定部40に接続
された櫛歯状対向電極との静電容量で振動質量42のｙ軸
方向の変位を検出するための検出電極45１対を構成して
いる。また、第１実施例と同様にトラス接続部47の側面
に検出電極を形成することも可能である。各櫛歯電極の
配置は、図23に示したように、各対向櫛歯電極対が干渉
しないように d1≪d2 としてある。Basically, the connecting portion 46 of FIG. 10 is replaced with a truss connecting portion 47. Here, a comb-teeth-shaped electrode is formed on the side surface of the vibrating mass 42, and the comb-teeth-shaped counter electrode connected to the fixed portion 40 and the vibrating mass 42 are driven in the x-axis direction by electrostatic attraction. The capacitance of the drive electrode 441 pair and the comb-teeth-shaped counter electrode connected to the fixed portion 40 constitutes a detection electrode 451 pair for detecting the displacement of the vibrating mass 42 in the y-axis direction. Further, it is possible to form the detection electrode on the side surface of the truss connection portion 47 as in the first embodiment. As shown in FIG. 23, the arrangement of each comb-teeth electrode is set to d1 << d2 so that each pair of counter-comb-teeth electrodes does not interfere with each other.

【００８１】本実施例構成の角速度センサの作成の手順
は、実施例１の場合とほぼ同様である。The procedure for producing the angular velocity sensor having the structure of this embodiment is almost the same as that of the first embodiment.

【００８２】角速度センサを本実施例構成のセンサとす
ることによって得られる効果としては、上記実施例に共
通の効果以外に、本実施例に固有の効果として、下記を
挙げることができる。すなわち、 １．第１支持部に接続する接続部をトラス構造としたこ
とにより、接続部の大幅な質量増加を伴うことなく充分
な剛性を得られるため、駆動及び検出軸方向の共振周波
数を所定の相対値に設計した場合、余分な駆動力を必要
としないこと、 ２．駆動電極及び検出電極を振動質量の側面に形成した
場合、角速度センサの占有面積における振動質量の占有
面積率を向上することができ、より大きなコリオリ力を
発生することができること、 ３．駆動電極を振動質量の側面に形成した場合、駆動電
極の対向面積を有効に確保でき、振動質量の駆動が効率
よく行い得ること、 ４．検出電極をトラス接続部の側面に形成した場合、振
動質量を駆動しても対向面積は変化しないので、駆動に
よる出力信号への影響がないこと、 ５．振動質量45、第１支持部43及び第２支持部41を結晶
シリコンである SOI層で実現したため、残留応力、ヤン
グ率等の機械定数のプロセスばらつきを小さく抑えるこ
とができ、特性の揃った角速度センサを実現できるこ
と、 ６．第１支持部43及び第２支持部41を通常10μm程度の
厚さのある SOI 層で実現したたため、各支持部の断面
積のアスペクト比を大きくすることができ、その結果、
ｚ軸方向に対する各支持部のバネ定数が向上する。従っ
て、ｚ軸方向に対する DC 的な外乱加速度入力による駆
動電極の対向面積の変化が小さくなり、振動質量の振動
振幅一定制御が容易になること、 ７．振動質量45、第１支持部43及び第２支持部41を通常
10μm程度の厚さのある SOI 層とし、かつ SOI 層下の
酸化膜厚は通常数μm程度であるので、ｚ軸方向の過大
な外乱加速度入力に対しても電極の櫛歯がずれるという
ような不具合の発生確率が減少することである。The effects obtained by using the angular velocity sensor as the sensor having the structure of this embodiment are not limited to the effects common to the above-described embodiments, and the following is an effect unique to this embodiment. That is, 1. Since the connecting portion connected to the first support portion has a truss structure, sufficient rigidity can be obtained without a large increase in mass of the connecting portion, so that the resonance frequency in the drive and detection axis directions is set to a predetermined relative value. 1. Does not require extra drive force if designed, When the drive electrode and the detection electrode are formed on the side surface of the vibrating mass, the occupation area ratio of the vibrating mass in the occupation area of the angular velocity sensor can be improved, and a larger Coriolis force can be generated. When the drive electrode is formed on the side surface of the vibrating mass, the facing area of the drive electrode can be effectively secured, and the vibrating mass can be efficiently driven. 4. When the detection electrode is formed on the side surface of the truss connection portion, the facing area does not change even when the vibrating mass is driven, and therefore the driving does not affect the output signal. Since the oscillating mass 45, the first supporting portion 43, and the second supporting portion 41 are realized by the SOI layer which is crystalline silicon, it is possible to suppress the process variation of the mechanical constants such as residual stress and Young's modulus, and the angular velocity with uniform characteristics. 5. Realization of a sensor, Since the first support part 43 and the second support part 41 are realized by the SOI layer having a thickness of about 10 μm, the aspect ratio of the cross-sectional area of each support part can be increased, and as a result,
The spring constant of each support part with respect to the z-axis direction is improved. Therefore, the change in the facing area of the drive electrode due to the DC-like disturbance acceleration input in the z-axis direction becomes small, and the constant vibration amplitude of the vibrating mass can be easily controlled. The vibrating mass 45, the first support portion 43, and the second support portion 41 are usually
Since the SOI layer has a thickness of about 10 μm and the oxide film thickness under the SOI layer is usually about several μm, the comb teeth of the electrode may be displaced even when an excessive disturbance acceleration input in the z-axis direction is received. The probability of failure is reduced.

【００８３】[0083]

【実施例６】第６の実施例について、図13及び図14（図
13Ｅ‐Ｅ’の断面）に基づいて説明する。本実施例は、
シリコン基板上に、振動質量、支持部、駆動電極及び検
出電極をメッキ法によって堆積した金属層で形成したも
のである。[Sixth Embodiment] FIGS. 13 and 14 (FIG.
13E-E 'cross section). In this embodiment,
The vibrating mass, the supporting portion, the driving electrode, and the detecting electrode are formed of a metal layer deposited by a plating method on a silicon substrate.

【００８４】ここで、50はメッキ法によって堆積した金
属層から構成された振動質量で、メッキ法によって堆積
した金属層から構成された第１支持部51に支持されてい
る。第１支持部51は接続部54に接続されておりｙ軸方向
に対して充分な剛性を有している。接続部54は、第２支
持部49に支持されている。第２支持部49は固定部48に接
続されており、ｘ軸方向に対して充分な剛性を有してい
る。Here, 50 is an oscillating mass composed of a metal layer deposited by a plating method, and is supported by a first support portion 51 composed of a metal layer deposited by the plating method. The first support portion 51 is connected to the connection portion 54 and has sufficient rigidity in the y-axis direction. The connection portion 54 is supported by the second support portion 49. The second support portion 49 is connected to the fixed portion 48 and has sufficient rigidity in the x-axis direction.

【００８５】また、振動質量50の側面には櫛歯状の電極
が形成されており、固定部48に接続された櫛歯状対向電
極と静電引力で振動質量50をｘ軸方向に駆動するための
駆動電極52１対を構成している。Further, a comb-teeth-shaped electrode is formed on the side surface of the vibrating mass 50, and the vibrating mass 50 is driven in the x-axis direction by electrostatic attraction with the comb-teeth-shaped counter electrode connected to the fixed portion 48. Drive electrode 521 pairs for

【００８６】接続部54の側面には櫛歯状の電極が形成さ
れており、固定部48に接続された櫛歯状対向電極との静
電容量で振動質量50のｙ軸方向の変位を検出するための
検出電極53１対を構成している。各櫛歯電極の配置は図
23のように各対向櫛歯電極対が干渉しないようにd1≪d2
ととしてある。A comb-teeth-shaped electrode is formed on the side surface of the connecting portion 54, and the displacement of the oscillating mass 50 in the y-axis direction is detected by the electrostatic capacitance between the comb-teeth-shaped opposite electrode connected to the fixed portion 48. A pair of detection electrodes 531 for doing so is configured. The layout of each comb-teeth electrode
As shown in Fig. 23, d1 << d2
And there is.

【００８７】各固定部において、各支持部及び櫛歯状電
極は、図14(b)または(c)に示すように、高濃度拡散層28
またはポリシリコン配線38を介して金属配線37に電気的
に接続されている。金属配線37は信号入出力用のパッド
または同一基板上に形成された駆動用もしくは信号処理
用の周辺回路に接続されている。（図面の簡略化のため
金属配線37、パッド及び周辺処理回路は記載を省略し
た。） 各部材は、実線で示したように、電気的に接続されてい
る。各部材の電位は Vm、Vd1 、Vd2 、Vs1 、Vs2 、Vs
、のように示した。通常、振動質量50及び第１、第２
支持部の電位 Vm を安定化するための、高濃度拡散層で
形成した電極28の電位 Vs は Vm と同一にする。As shown in FIG. 14 (b) or (c), each supporting portion and comb-teeth-shaped electrode in each fixing portion has a high-concentration diffusion layer 28.
Alternatively, it is electrically connected to the metal wiring 37 via the polysilicon wiring 38. The metal wiring 37 is connected to a signal input / output pad or a driving or signal processing peripheral circuit formed on the same substrate. (The metal wiring 37, the pad, and the peripheral processing circuit are omitted for simplification of the drawing.) Each member is electrically connected as shown by the solid line. The potential of each member is Vm, Vd1, Vd2, Vs1, Vs2, Vs
, And so on. Usually the oscillating mass 50 and the first and second
The potential Vs of the electrode 28 formed of the high-concentration diffusion layer for stabilizing the potential Vm of the supporting portion is set to be the same as Vm.

【００８８】次に、本実施例構成のセンサを実現するた
めの作成プロセスの一例を図19によって説明する。すな
わち、 (a) まず、シリコン基板上に高濃度拡散層28を形成し、
酸化膜を全面に形成する。その後、パッシベーション膜
として窒化シリコン膜を全面に堆積する。Next, an example of a manufacturing process for realizing the sensor of the present embodiment will be described with reference to FIG. That is, (a) first, the high concentration diffusion layer 28 is formed on the silicon substrate,
An oxide film is formed on the entire surface. After that, a silicon nitride film is deposited on the entire surface as a passivation film.

【００８９】(b) 次に、金属膜全面堆積とパターニン
グ、PSG 等のパッシベーション膜の全面堆積、金属膜配
線へのコンタクトホール形成、金属膜全面堆積とパター
ニング、PSG 等のパッシベーション膜の全面堆積とパタ
ーニング、金属配線配線及び周辺回路部保護のための窒
化シリコン膜の全面堆積とパターニングを行う。(B) Next, metal film blanket deposition and patterning, PSG or other passivation film blanket deposition, metal film wiring contact hole formation, metal film blanket deposition and patterning, PSG or other passivation film blanket deposition. Patterning, deposition of the entire surface of a silicon nitride film for protection of metal wiring and peripheral circuit portion, and patterning are performed.

【００９０】(c) 犠牲層としてのメッキ法による金属膜
58堆積とパターニング、構造材としてメッキ法による金
属膜57堆積とパターニングを行う。(C) Metal film as a sacrificial layer by plating method
58 deposition and patterning, and a metal film 57 as a structural material is deposited and patterned by a plating method.

【００９１】(d) 酸系の溶液を用いて犠牲層金属58を除
去し、振動質量及び各支持体を構成して完成する。(D) The sacrificial layer metal 58 is removed by using an acid-based solution, and the vibrating mass and each support are constituted to complete the process.

【００９２】なお、上記の説明では省略したが、同一基
板上に周辺回路部も集積することで微小な信号処理が可
能になるばかりではなくセンサの小型化、低コスト化に
も有利である。Although omitted in the above description, by integrating the peripheral circuit portion on the same substrate, not only fine signal processing becomes possible, but also it is advantageous for downsizing and cost reduction of the sensor.

【００９３】本実施例に固有の効果として下記の点を挙
げることができる。すなわち、 １．検出電極53を接続部54の側面に形成したため、振動
質量を駆動しても対向面積は変化しないので、駆動によ
る出力信号への影響がないこと、 ２．駆動電極52を振動質量50の側面に形成したため、駆
動電極の対向面積を有効に確保でき、振動質量の振動駆
動を効率良く行い得ること、 ３．固定部48からの電気的接続を、図14(c）に示すよう
に、ポリシリコン膜38を介して行い、かつ酸化膜14を充
分厚くすれば、信号取り出し配線と基板との容量結合を
減少することができ、信号取り出し配線引き回しによる
外来ノイズの混入を減少することができること、 ４．より密度の高いメッキ法による金属層を用いて振動
質量を形成するため、より大きなコリオリ力を発生する
ことができること、 ５．電気抵抗率のより低い鍍金法による金属層を用いる
ことにより、振動質量及び第１、第２支持部で形成され
る部材内部の電位の均一性が向上し、より精度の高い測
定が可能となること、 ６．電気抵抗率のより低いメッキ法による金属層を用い
ることにより、出力信号の伝送損失を低減することがで
き、より精度の高い測定が可能となること、 ７．電気抵抗率のより低い鍍金法による金属層を用いる
ことにより、検出及び駆動電極の電気容量と部材の有す
る電気抵抗による時定数が減少し、より高周波での検出
及び駆動が可能となることである。The following points can be mentioned as effects peculiar to this embodiment. That is, 1. Since the detection electrode 53 is formed on the side surface of the connection portion 54, the facing area does not change even when the vibrating mass is driven, and thus the driving does not affect the output signal. 2. Since the drive electrode 52 is formed on the side surface of the vibrating mass 50, the facing area of the drive electrode can be effectively secured, and the vibration drive of the vibrating mass can be efficiently performed. As shown in FIG. 14 (c), the electrical connection from the fixed portion 48 is made through the polysilicon film 38, and if the oxide film 14 is made sufficiently thick, the capacitive coupling between the signal extraction wiring and the substrate is reduced. 3. It is possible to reduce the mixing of external noise due to routing of the signal extraction wiring. 4. Since a vibrating mass is formed using a metal layer formed by a denser plating method, a larger Coriolis force can be generated. By using the metal layer having a lower electrical resistivity by the plating method, the homogeneity of the electric potential inside the vibrating mass and the member formed by the first and second supporting portions is improved, and more accurate measurement becomes possible. That, 6. 6. By using a metal layer having a lower electrical resistivity by a plating method, it is possible to reduce the transmission loss of the output signal, and it becomes possible to perform more accurate measurement. By using the metal layer having a lower electrical resistivity by the plating method, the time constant due to the electric capacitance of the detection and drive electrodes and the electric resistance of the member is reduced, and the detection and drive at higher frequency becomes possible. .

【００９４】[0094]

【実施例７】第７の実施例について、図15によって説明
する。本実施例は、シリコン基板上に、振動質量、支持
部、駆動電極及び検出電極をメッキ法によって堆積した
金属層で形成したものである。Seventh Embodiment A seventh embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a vibrating mass, a supporting part, a driving electrode and a detecting electrode are formed on a silicon substrate by a metal layer deposited by a plating method.

【００９５】図13の接続部54をトラス接続部55に変更し
た内容としてある。The content of the connection portion 54 of FIG. 13 is changed to the truss connection portion 55.

【００９６】振動質量50の側面に櫛歯状の電極を形成し
てあり、固定部48に接続された櫛歯状対向電極と静電引
力で振動質量50をｘ軸方向に駆動するための駆動電極52
１対と固定部48に接続された櫛歯状対向電極との静電容
量で振動質量50のｙ軸方向の変位を検出するための検出
電極53１対を構成している。また、第１実施例と同様に
トラス接続部55の側面に検出電極を形成することも可能
である。各櫛歯電極の配置は第２３図のように各対向櫛
歯電極対が干渉しないように d1≪d2 としてある。Comb-tooth-shaped electrodes are formed on the side surfaces of the oscillating mass 50, and a drive for driving the oscillating mass 50 in the x-axis direction by electrostatic attraction with the comb-teeth-shaped counter electrode connected to the fixed portion 48. Electrode 52
A pair of detection electrodes 531 for detecting the displacement of the oscillating mass 50 in the y-axis direction is formed by the electrostatic capacitance between one pair and the comb-teeth-shaped counter electrodes connected to the fixed portion 48. Further, it is possible to form the detection electrode on the side surface of the truss connection portion 55 as in the first embodiment. The arrangement of the comb-teeth electrodes is set as d1 << d2 so as not to interfere with each pair of the opposed comb-teeth electrodes as shown in FIG.

【００９７】本実施例構成に固有の効果としては、下記
の点を挙げることができる。The following points can be mentioned as effects peculiar to the structure of this embodiment.

【００９８】１．第１支持部に接続する接続部をトラス
構造としたことにより、接続部の大幅な質量増加を伴う
ことなく充分な剛性を得られるため、駆動及び検出軸方
向の共振周波数を所定の相対値に設計する場合、余分な
駆動力を必要としないこと、 ２．駆動電極及び検出電極を振動質量の側面に形成した
場合、角速度センサの占有面積に於ける振動質量の占有
面積率を向上することができ、より大きなコリオリ力を
発生することができること、 ３．駆動電極を振動質量の側面に形成した場合、駆動電
極の対向面積を有効に確保でき、振動質量の駆動を効率
良く行い得ること、 ４．検出電極をトラス接続部の側面に形成した場合、振
動質量を駆動しても対向面積は変化しないので、駆動に
よる出力信号への影響がないこと、 ５．固定部48からの電気的接続を、図14(c)に示すよう
に、ポリシリコン膜38を介して行い、かつ酸化膜14を充
分厚くすれば、信号取り出し配線と基板との容量結合を
減少することができ、信号取り出し配線引き回しによる
外来ノイズの混入を減少することができること、 ６．より密度の高いメッキ法による金属層を用いて振動
質量を形成するため、より大きなコリオリ力を発生する
ことができること、 ７．電気抵抗率のより低いメッキ法による金属層を用い
ることにより、振動質量及び第１、第２支持部で形成さ
れる部材内部の電位の均一性が向上し、より精度のよい
測定が可能となること、 ８．電気抵抗率のより低い鍍金法による金属層を用いる
ことにより、出力信号の伝送損失を低減することがで
き、より精度の高い測定が可能となること、 ９．電気抵抗率のより低い鍍金法による金属層を用いる
ことにより、検出及び駆動電極の電気容量と部材の有す
る電気抵抗による時定数が減少し、より高周波での検出
及び駆動が可能となる。1. Since the connecting portion connected to the first support portion has a truss structure, sufficient rigidity can be obtained without a large increase in mass of the connecting portion, so that the resonance frequency in the drive and detection axis directions is set to a predetermined relative value. 1. Does not require extra driving force when designing, 2. When the drive electrode and the detection electrode are formed on the side surface of the vibrating mass, the occupation area ratio of the vibrating mass in the occupation area of the angular velocity sensor can be improved and a larger Coriolis force can be generated. 3. When the drive electrode is formed on the side surface of the vibrating mass, the facing area of the drive electrode can be effectively secured, and the vibrating mass can be efficiently driven. 4. When the detection electrode is formed on the side surface of the truss connection portion, the facing area does not change even when the vibrating mass is driven, and therefore the driving does not affect the output signal. As shown in FIG. 14 (c), the electrical connection from the fixed portion 48 is made through the polysilicon film 38, and if the oxide film 14 is made sufficiently thick, the capacitive coupling between the signal extraction wiring and the substrate is reduced. 5. It is possible to reduce the mixing of external noise due to the routing of the signal extraction wiring. 6. Since a vibrating mass is formed using a metal layer formed by a denser plating method, a larger Coriolis force can be generated. By using the metal layer formed by the plating method having a lower electric resistivity, the homogeneity of the electric potential inside the vibrating mass and the member formed by the first and second supporting portions is improved, and more accurate measurement can be performed. That, 8. 8. By using a metal layer formed by a plating method having a lower electric resistivity, it is possible to reduce the transmission loss of the output signal, and it becomes possible to perform more accurate measurement. By using the metal layer having a lower electric resistivity by the plating method, the time constant due to the electric capacity of the detection and drive electrodes and the electric resistance of the member is reduced, and the detection and drive at a higher frequency becomes possible.

【００９９】[0099]

【実施例８】第８の実施例について、図16によって説明
する。本実施例は、シリコン基板上に、振動質量、支持
部、駆動電極及び検出電極をメッキ法によって堆積した
金属層によって形成したものである。Eighth Embodiment An eighth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a vibrating mass, a supporting portion, a driving electrode and a detecting electrode are formed on a silicon substrate by a metal layer deposited by a plating method.

【０１００】本実施例においては、図13の接続部54をト
ラス構造で補強したフレーム接続部56に変更してある。In this embodiment, the connecting portion 54 of FIG. 13 is changed to a frame connecting portion 56 reinforced by a truss structure.

【０１０１】ここで、振動質量50の側面には櫛歯状の電
極が形成されており、固定部48に接続された櫛歯状対向
電極と静電引力で振動質量50をｘ軸方向に駆動するため
の駆動電極52１対を構成している。Here, a comb-teeth-shaped electrode is formed on the side surface of the vibrating mass 50, and the comb-teeth-shaped counter electrode connected to the fixed portion 48 and the vibrating mass 50 are driven in the x-axis direction by electrostatic attraction. Drive electrode 521 pair for performing.

【０１０２】また、フレーム接続部56の側面には櫛歯状
の電極が形成されており、固定部48に接続された櫛歯状
対向電極との静電容量で振動質量50のｙ軸方向の変位を
検出するための検出電極53１対を構成している。各櫛歯
電極の配置は、図23に示すように、各対向櫛歯電極対が
干渉しないように、d1≪d2としてある。Further, a comb-teeth-shaped electrode is formed on the side surface of the frame connecting portion 56, and the electrostatic capacitance between the comb-teeth-shaped opposite electrode connected to the fixed portion 48 causes the vibration mass 50 to move in the y-axis direction. A pair of detection electrodes 531 for detecting displacement is configured. As shown in FIG. 23, the arrangement of the comb-teeth electrodes is set as d1 << d2 so that each pair of the opposed comb-teeth electrodes does not interfere with each other.

【０１０３】本実施例の作用としては、本実施例のよう
な構成の場合、フレーム接続部に取り囲まれた振動質量
の駆動によりフレーム接続部が変形し、検出電極の電気
容量が駆動周波数の２倍周波数で変化する可能性があ
る。この場合、２つの検出電極の電気容量 Cs1 と Cs2
の差動によりコリオリ力による変位を、また、和動によ
り振動質量の振動振幅を測定することができ、検出電極
において振動質量の振動振幅の監視が可能となる。As for the operation of this embodiment, in the case of the configuration of this embodiment, the frame connecting portion is deformed by the driving of the oscillating mass surrounded by the frame connecting portion, and the electric capacity of the detection electrode is 2 at the driving frequency. May change at doubled frequency. In this case, the capacitances Cs1 and Cs2 of the two detection electrodes
The displacement due to the Coriolis force and the vibration amplitude of the vibrating mass can be measured by the summation, and the vibration amplitude of the vibrating mass can be monitored at the detection electrode.

【０１０４】なお、本実施例構成とすることの固有の効
果としては、下記の諸点を挙げることができる。すなわ
ち、 １．検出電極53をトラス構造で補強したフレーム接続部
56の側面に形成したため、振動質量を駆動しても対向面
積は変化しないので、駆動による出力信号への影響がな
いこと、 ２．第１支持部が接続された接続部をトラス構造で補強
したフレーム接続部としたことにより、接続部の大幅な
質量増加を伴わずに、充分な剛性を得られるため、駆動
及び検出軸方向の共振周波数を所定の相対値に設計する
場合、余分な駆動力を必要としないこと、 ３．固定部48からの電気的接続を図14(c)のようにポリ
シリコン膜38を介して行い、かつ酸化膜14を充分厚くす
れば、信号取り出し配線と基板との容量結合を減少する
ことができ信号取り出し配線引き回しによる外来ノイズ
の混入を減少することができること、 ４．駆動電極52を振動質量50の側面に形成したため、駆
動電極の対向面積を有効に確保でき、振動質量の振動駆
動を効率良く行い得ること、 ５．検出電極53をトラス構造で補強したフレーム接続部
56の側面に形成したため、検出電極の対向面積を有効に
確保でき、コリオリ力による変位の電気容量値変化によ
る検出を S/N 比良く行うことができること、 ６．より密度の高いメッキ法による金属層を用いて振動
質量を形成するため、より大きなコリオリ力を発生する
ことができること、 ７．電気抵抗率のより低いメッキ法による金属層を用い
ることにより、振動質量及び第１、第２支持部で形成さ
れる部材内部の電位の均一性が向上しより精度のよい測
定が可能となること、 ８．電気抵抗率のより低いメッキ法による金属層を用い
ることにより、出力信号の伝送損失を低減することがで
き、より精度のよい測定が可能となること、 ９．電気抵抗率のより低い鍍金法による金属層を用いる
ことにより、検出及び駆動電極の電気容量と部材の有す
る電気抵抗による時定数が減少し、より高周波での検出
及び駆動が可能となること、 10．検出電極の電気容量の和動によって、検出電極で振
動質量の振動振幅の監視が可能となることである。The following points can be mentioned as the effects peculiar to the construction of this embodiment. That is, 1. Frame connection part where the detection electrode 53 is reinforced with a truss structure
Since it is formed on the side surface of 56, the facing area does not change even when the oscillating mass is driven, so there is no effect on the output signal due to driving. Since the connection part to which the first support part is connected is a frame connection part reinforced by a truss structure, sufficient rigidity can be obtained without a significant increase in the mass of the connection part. 2. When designing the resonance frequency to a predetermined relative value, no extra driving force is required, If the electrical connection from the fixed portion 48 is performed through the polysilicon film 38 as shown in FIG. 14 (c) and the oxide film 14 is made sufficiently thick, the capacitive coupling between the signal extraction wiring and the substrate can be reduced. 3. It is possible to reduce mixing of external noise due to routing of the signal extraction wiring. Since the drive electrode 52 is formed on the side surface of the vibrating mass 50, the facing area of the drive electrode can be effectively secured, and the vibration drive of the vibrating mass can be efficiently performed. Frame connection part where the detection electrode 53 is reinforced with a truss structure
Since it is formed on the side surface of 56, it is possible to effectively secure the facing area of the detection electrode, and it is possible to detect the displacement due to the Coriolis force by the change in the capacitance value with a good S / N ratio. 6. Since a vibrating mass is formed using a metal layer formed by a denser plating method, a larger Coriolis force can be generated. By using a metal layer having a lower electrical resistivity by a plating method, the homogeneity of the electric potential inside the vibrating mass and the member formed by the first and second supporting portions is improved, and more accurate measurement is possible. , 8. 8. By using a metal layer formed by a plating method having a lower electric resistivity, it is possible to reduce the transmission loss of the output signal, and it becomes possible to perform more accurate measurement. By using a metal layer having a lower electric resistivity by the plating method, the time constant due to the electric capacity of the detection and drive electrodes and the electric resistance of the member is reduced, and detection and drive at higher frequencies are possible. ． The sum of the electric capacities of the detection electrodes enables the detection electrodes to monitor the vibration amplitude of the vibrating mass.

【０１０５】[0105]

【発明の効果】以上述べてきたように、角速度センサを
本発明構成の角速度センサとすることによって、従来技
術の有していた課題を解決して、出力の経時劣化がな
く、精度の良い振動振幅制御が可能な角速度センサを提
供することができた。As described above, by using the angular velocity sensor of the present invention as the angular velocity sensor, the problems of the prior art can be solved, and the output is not deteriorated with time and the vibration is accurate. An angular velocity sensor capable of controlling amplitude can be provided.

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

【図１】第２従来例の平面図。FIG. 1 is a plan view of a second conventional example.

【図２】第２従来例の断面図。FIG. 2 is a sectional view of a second conventional example.

【図３】第３従来例の平面図。FIG. 3 is a plan view of a third conventional example.

【図４】第３従来例の平面図。FIG. 4 is a plan view of a third conventional example.

【図５】第１従来例の模式図。FIG. 5 is a schematic view of a first conventional example.

【図６】本発明の第１実施例の平面図。FIG. 6 is a plan view of the first embodiment of the present invention.

【図７】本発明の第１実施例の断面図。FIG. 7 is a sectional view of the first embodiment of the present invention.

【図８】本発明の第２実施例の平面図。FIG. 8 is a plan view of the second embodiment of the present invention.

【図９】本発明の第３実施例の平面図。FIG. 9 is a plan view of a third embodiment of the present invention.

【図１０】本発明の第４実施例の平面図。FIG. 10 is a plan view of the fourth embodiment of the present invention.

【図１１】本発明の第４実施例の断面図。FIG. 11 is a sectional view of a fourth embodiment of the present invention.

【図１２】本発明の第５実施例の平面図。FIG. 12 is a plan view of a fifth embodiment of the present invention.

【図１３】本発明の第６実施例の平面図。FIG. 13 is a plan view of a sixth embodiment of the present invention.

【図１４】本発明の第６実施例の断面図。FIG. 14 is a sectional view of a sixth embodiment of the present invention.

【図１５】本発明の第７実施例の平面図。FIG. 15 is a plan view of a seventh embodiment of the present invention.

【図１６】本発明の第８実施例の平面図。FIG. 16 is a plan view of an eighth embodiment of the present invention.

【図１７】本発明の第１−３実施例の作成プロセス例の
模式図。FIG. 17 is a schematic diagram of an example of a production process of the first to third embodiments of the present invention.

【図１８】本発明の第４−５実施例の作成プロセス例の
模式図。FIG. 18 is a schematic diagram of an example of a production process of the fourth to fifth embodiments of the present invention.

【図１９】本発明の第６−８実施例の作成プロセス例の
模式図。FIG. 19 is a schematic view of an example of a production process of the sixth to eighth embodiments of the present invention.

【図２０】本発明の駆動及び検出回路の一例のブロック
図。FIG. 20 is a block diagram of an example of a drive and detection circuit of the present invention.

【図２１】本発明の駆動及び検出回路の一例のブロック
図。FIG. 21 is a block diagram of an example of a drive and detection circuit of the present invention.

【図２２】本発明の駆動及び検出回路の一例のブロック
図。FIG. 22 is a block diagram of an example of a drive and detection circuit of the present invention.

【図２３】本発明の検出電極構造の拡大模式図。FIG. 23 is an enlarged schematic view of the detection electrode structure of the present invention.

【図２４】本発明の角速度センサの逆位相振動質量駆動
対の模式図。FIG. 24 is a schematic diagram of an anti-phase vibration mass drive pair of the angular velocity sensor of the present invention.

【図２５】半導体製造技術の製造バラツキによる支持部
断面形状変化の模式図。FIG. 25 is a schematic diagram of a change in the cross-sectional shape of the support portion due to manufacturing variations in semiconductor manufacturing technology.

【図２６】駆動電極部拡大図。FIG. 26 is an enlarged view of a drive electrode portion.

【図２７】改良した駆動電極部拡大図。FIG. 27 is an enlarged view of an improved drive electrode portion.

【図２８】振動質量の駆動によるフレーム部の変形。FIG. 28 shows the deformation of the frame portion by driving the vibrating mass.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…振動質量、２…支持部、３…アンカー部、５、９…
静電駆動用櫛歯電極、６、14…酸化膜、７、13、15…シ
リコン基板、８、11…検出電極、10…ピエゾ抵抗、12…
溝部、15…シリコン基板、16…検出用圧電素子、17…駆
動用圧電素子、18…恒弾性金属振動子、19…支持部、20
…第２支持部、21…フレーム部、22…第１支持部、23…
振動質量、24…固定部、25…第２支持部、26…振動質
量、27…第１支持部、28…高濃度拡散層、29…駆動電
極、30…検出電極、31…接続部、32…トラス接続部、33
…フレーム接続部、34…溝部、35…酸化膜、36…窒化シ
リコン膜、37…金属配線、38…ポリシリコン膜、39…パ
ッシベーション膜、40…固定部、41…第２支持部、42…
振動質量、43…第１支持部、44…駆動電極、45…検出電
極、46…接続部、47…トラス接続部、48…固定部、49…
第２支持部、50…振動質量、51…第１支持部、52…駆動
電極、53…検出電極、54…接続部、55…トラス接続部、
56…フレーム接続部、57…メッキ膜、58…犠牲層、59…
第１発振器、60…第２発振器、61…増幅器、62…復調
器、63…バッファ、64…ピークホールド回路、65…第３
発振器、66…駆動電極、67…駆動電極。1 ... Vibration mass, 2 ... Support part, 3 ... Anchor part, 5, 9 ...
Electrostatic drive comb-teeth electrode, 6, 14 ... Oxide film, 7, 13, 15 ... Silicon substrate, 8, 11 ... Detection electrode, 10 ... Piezoresistive, 12 ...
Groove portion, 15 ... Silicon substrate, 16 ... Detection piezoelectric element, 17 ... Driving piezoelectric element, 18 ... Constant elastic metal vibrator, 19 ... Support portion, 20
... 2nd support part, 21 ... Frame part, 22 ... 1st support part, 23 ...
Vibration mass, 24 ... Fixed part, 25 ... Second support part, 26 ... Vibration mass, 27 ... First support part, 28 ... High concentration diffusion layer, 29 ... Drive electrode, 30 ... Detection electrode, 31 ... Connection part, 32 … Truss connections, 33
... Frame connection part, 34 ... Groove part, 35 ... Oxide film, 36 ... Silicon nitride film, 37 ... Metal wiring, 38 ... Polysilicon film, 39 ... Passivation film, 40 ... Fixed part, 41 ... Second support part, 42 ...
Vibration mass, 43 ... 1st support part, 44 ... Drive electrode, 45 ... Detection electrode, 46 ... Connection part, 47 ... Truss connection part, 48 ... Fixed part, 49 ...
2nd support part, 50 ... Oscillating mass, 51 ... 1st support part, 52 ... Drive electrode, 53 ... Detection electrode, 54 ... Connection part, 55 ... Truss connection part,
56 ... Frame connection part, 57 ... Plating film, 58 ... Sacrificial layer, 59 ...
First oscillator, 60 ... Second oscillator, 61 ... Amplifier, 62 ... Demodulator, 63 ... Buffer, 64 ... Peak hold circuit, 65 ... Third
Oscillator, 66 ... Drive electrode, 67 ... Drive electrode.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】共通電位を有する４つの構成要素、(a) 振
動質量、(b) 直交座標系の第１軸方向には変位可能で前
記直交座標系の第２軸方向には充分な剛性を有する第１
支持部、(c) 前記直交座標系の第２軸方向には変位可能
で前記直交座標系の第１軸方向には充分な剛性を有する
第２支持部、(d) 第１支持部と第２支持部の接続部を備
え、振動質量を第１支持部で支持し、第１支持部と第２
支持部を接続部で接続し、基板に固定した第２支持部を
接続部に接続し、前記振動質量、第１支持部及び接続部
を第２支持部で支持することにより、ある直交座標系の
第１軸及び第２軸座標で規定される前記基板面に平行な
第１平面内に於ける振動系(i)を構成し、前記振動質量
を前記第１方向に静電引力を用いて駆動するための前記
基板に固定された駆動用電極(ii)を備え、前記振動質量
または前記振動質量に前記第１支持部を介して接続され
た前記接続部の前記直交座標系に於ける第２軸方向の変
位を前記振動質量または前記接続部との電気容量値変化
として検出する前記基板に固定された検出電極(iii)を
備え、前記振動質量を駆動用電極を介して第１軸方向に
駆動する手段を備え、前記振動質量または前記接続部の
第２軸方向の変位を検出電極を介して検出する手段を備
え、前記振動質量を前記第１軸方向に振動駆動し前記第
２軸方向のコリオリ力を検出することにより前記直交座
標系の第３軸方向の角速度を測定することを特徴とする
角速度センサ。1. Four components having a common electric potential, (a) an oscillating mass, (b) displaceable in the first axis direction of the Cartesian coordinate system, and having sufficient rigidity in the second axis direction of the Cartesian coordinate system. First having
A supporting part, (c) a second supporting part which is displaceable in the second axial direction of the rectangular coordinate system and has sufficient rigidity in the first axial direction of the rectangular coordinate system, (d) a first supporting part and a first supporting part A second supporting part is connected, and the vibrating mass is supported by the first supporting part.
By connecting the supporting portion with the connecting portion, connecting the second supporting portion fixed to the substrate to the connecting portion, and supporting the vibrating mass, the first supporting portion and the connecting portion with the second supporting portion, a certain orthogonal coordinate system is obtained. A vibration system (i) in a first plane parallel to the substrate surface defined by the first axis and the second axis coordinates of the vibrating mass in the first direction by using electrostatic attraction. A driving electrode (ii) fixed to the substrate for driving, and the vibrating mass or the connecting part connected to the vibrating mass via the first supporting part in the orthogonal coordinate system; A detection electrode (iii) fixed to the substrate for detecting a displacement in two axial directions as a change in an electric capacitance value with the vibrating mass or the connecting portion is provided, and the vibrating mass is passed through a driving electrode in a first axial direction. To detect displacement of the vibrating mass or the connecting portion in the second axial direction. A means for detecting via a pole is provided, and the oscillating mass is oscillated in the first axis direction to detect the Coriolis force in the second axis direction to measure the angular velocity in the third axis direction of the Cartesian coordinate system. An angular velocity sensor characterized in that 【請求項２】上記駆動用電極(ii)が、振動質量の側面に
対向し前記第１方向の正及び負方向に駆動力を発生する
ように配置された１対の電極であり、振動質量および接
続部の共通電位に接続された２つの電気容量の端子であ
ることを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。2. The vibrating mass, wherein the driving electrode (ii) is a pair of electrodes arranged so as to face a side surface of the vibrating mass and generate a driving force in the positive and negative directions of the first direction. The angular velocity sensor according to claim 1, characterized in that it is a terminal of two electric capacitors connected to a common potential of the connection portion. 【請求項３】上記検出電極(iii)が、振動質量または接
続部の側面に対向し上記第２方向の正及び負方向の変位
を検出するように配置された１対の電極であり、振動質
量または接続部の共通電位に接続された２つの電気容量
の端子であることを特徴とする請求項１記載の角速度セ
ンサ。3. The detection electrodes (iii) are a pair of electrodes arranged so as to face the side surface of the vibrating mass or the connecting portion and detect displacements in the positive and negative directions in the second direction. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the angular velocity sensor is a terminal of two electric capacitors connected to a common potential of the mass or the connecting portion. 【請求項４】上記振動質量の駆動状態に於ける振動振幅
を検出し、振動振幅を一定に制御する手段を有すること
を特徴とする請求項２記載の角速度センサ。4. The angular velocity sensor according to claim 2, further comprising means for detecting a vibration amplitude of the vibrating mass in a driving state and controlling the vibration amplitude to be constant. 【請求項５】請求項１記載の角速度センサ１対を備え、
各々の振動質量を上記第１軸方向に逆位相に駆動し、得
られた出力の差動から第３軸方向の角速度を測定し、か
つ、和動から第２軸方向の加速度を測定することを特徴
とする角速度センサ。5. A pair of angular velocity sensors according to claim 1,
Driving each of the oscillating masses in opposite phases in the first axis direction, measuring the angular velocity in the third axis direction from the differential of the obtained outputs, and measuring the acceleration in the second axis direction from the summation. An angular velocity sensor characterized by. 【請求項６】上記振動質量または上記接続部の直交座標
系に於ける第２軸方向の変位を、各々の検出電極端に参
照電気容量を接続し、該参照電気容量を介して検出電極
に読みだし信号を入力し、各々の検出電極端に発生する
信号から検出することを特徴とする請求項３記載の角速
度センサ。6. A reference electric capacity is connected to each of the detection electrode ends for displacement of the oscillating mass or the displacement of the connecting portion in the orthogonal coordinate system, and the detection electrode is connected via the reference electric capacity. The angular velocity sensor according to claim 3, wherein a read-out signal is input and detected from a signal generated at each detection electrode end. 【請求項７】上記振動質量の上記直交座標系に於ける第
１軸方向の駆動振幅を、各々の駆動電極端に参照電気容
量を接続し、該参照電気容量を介して駆動電極に駆動電
圧を入力し、各々の駆動電極端に発生する電圧により駆
動振幅を検出し、該発生電圧により駆動電圧を制御し、
駆動振幅を一定に制御することを特徴とする請求項４記
載の角速度センサ。7. A drive amplitude of the oscillating mass in the first axis direction in the Cartesian coordinate system, a reference electric capacity is connected to each drive electrode end, and a drive voltage is applied to the drive electrode via the reference electric capacity. , The drive amplitude is detected by the voltage generated at each drive electrode end, and the drive voltage is controlled by the generated voltage,
The angular velocity sensor according to claim 4, wherein the drive amplitude is controlled to be constant. 【請求項８】上記振動質量、第１及び第２支持部及び接
続部を堆積ポリシリコンで構成し、基板を半導体基板で
構成したことを特徴とする請求項１記載の角速度セン
サ。8. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the vibrating mass, the first and second supporting portions and the connecting portion are made of deposited polysilicon, and the substrate is made of a semiconductor substrate. 【請求項９】振動質量の駆動手段、振動質量または接続
部の変位の検出手段が同一半導体基板上に集積されてい
ることを特徴とする請求項８記載の角速度センサ。9. The angular velocity sensor according to claim 8, wherein the vibrating mass driving means and the vibrating mass or displacement detecting means are integrated on the same semiconductor substrate. 【請求項１０】上記振動質量、第１及び第２支持部、接
続部及び基板が半導体基板で構成されていることを特徴
とする請求項１記載の角速度センサ。10. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the vibrating mass, the first and second supporting portions, the connecting portion and the substrate are made of a semiconductor substrate. 【請求項１１】振動質量の駆動手段、振動質量または接
続部の変位の検出手段が同一半導体基板上に集積されて
いることを特徴とする請求項10記載の角速度センサ。11. The angular velocity sensor as claimed in claim 10, wherein the vibrating mass driving means and the vibrating mass or displacement detecting means are integrated on the same semiconductor substrate. 【請求項１２】上記振動質量、第１及び第２支持部及び
接続部がメッキ法により堆積した金属で構成され、基板
が半導体基板で構成されていることを特徴とする請求項
１記載の角速度センサ。12. The angular velocity according to claim 1, wherein the vibrating mass, the first and second supporting portions and the connecting portion are made of metal deposited by a plating method, and the substrate is made of a semiconductor substrate. Sensor. 【請求項１３】振動質量の駆動手段、振動質量または接
続部の変位の検出手段が同一半導体基板上に集積されて
いることを特徴とする請求項12記載の角速度センサ。13. The angular velocity sensor according to claim 12, wherein the vibrating mass driving means and the vibrating mass or displacement detecting means are integrated on the same semiconductor substrate.