DE10151376B4 - Dynamischer Halbleitergrößensensor zum Erfassen einer dynamischen Größe in zwei Achsen mit einem x-förmigen Massenabschnitt - Google Patents

Dynamischer Halbleitergrößensensor zum Erfassen einer dynamischen Größe in zwei Achsen mit einem x-förmigen Massenabschnitt Download PDF

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Abstract

Dynamischer Größensensor mit:
einem ersten Substat (20);
einem zweiten Substrat (12), welches auf dem ersten Substrat gebildet ist;
einer beweglichen Elektrode (30), welche mit dem zweiten Substrat (12) verbunden ist, um im Ansprechen auf eine darauf aufgebrachte dynamische Größe in einer ersten Richtung (X) und einer zweiten Richtung (Y) beweglich zu sein, welche in einer Ebene parallel zu dem zweiten Substrat (12) zueinander senkrecht sind;
einer ersten festen Elektrode (40, 50), welche von dem zweiten Substrat (12) getragen wird und derart angeordnet ist, dass ein erster variabler Kondensator (CS1, CS2), welcher eine Verschiebung der beweglichen Elektrode (30) in die erste Richtung (X) erfasst, zwischen der beweglichen Elektrode (30) und der ersten festen Elektrode (40, 50) gebildet ist; und
einer zweiten festen Elektrode (60, 70), welche von dem zweiten Substrat (12) getragen wird und derart angeordnet ist, dass ein zweiter variabler Kondensator (CS3, CS4), welcher eine...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen dynamischen Hableitergrößensensor, der zum Erfassen einer dynamischen Größe in zwei Achsen geeignet ist.
  • In den vergangenen Jahren ist das Verlangen an zweiachsigen Halbleitersensoren angestiegen, die zum Erfassen einer dynamischen Größe in zwei Achsen geeignet sind. Beispielsweise sollte in dem Airbagsteuersystem eines Fahrzeugs eine Beschleunigung in zwei Achsen entsprechend einem frontalen Zusammenstoß und einem seitlichen Zusammenstoß erfasst werden.
  • Wenn ein Sensor, welcher zum Erfassen einer Beschleunigung in einer Achse geeignet ist, für das System verwendet wird, werden wenigstens zwei Beschleunigungssensoren benötigt. In dem Fall wird ein größerer Raum zum Anordnen der zwei Sensoren benötigt, und es wird eine weitere Steuerschaltung benötigt, die für jeden der zwei Sensoren zu installieren ist. Als Ergebnis ergibt sich die Schwierigkeit, dass das gesamte System groß ist. Zur Überwindung dieser Schwierigkeit wäre die Verwendung des oben beschriebenen zweiachsigen Sensors vorteilhaft.
  • Die JP H9-318649 A ( US 5,894,091 A ) offenbart einen zweiachsigen Sensor. In diesem zweiachsigen Sensor ist eine bewegliche Elektrode, welche einen rechteckigen Massenabschnitt enthält, in einem Halbleitersubstrat gebildet. Der Massenabschnitt wird als sensitives Teil für eine dynamische Größe gemeinsam für die zwei Achsen bereitgestellt. Die bewegliche Elektrode ist mit einem stationären Abschnitt des Substrats durch elastisch deformierbare Balken- bzw. Auslegerabschnitte verbunden. Daher ist sie in zwei Achsen beweglich, welche wechselseitig senkrecht auf einer Ebene parallel zu dem Substrat ausgerichtet sind.
  • Des weiteren sind vier feste Elektroden auf dem Rand der beweglichen Elektroden gebildet. Somit sind Kondensatoren zwischen der beweglichen Elektrode und den festen Elektroden zum Erfassen einer Verschiebung der beweglichen Elektrode in den zwei Achsen gebildet. Jedoch ist es schwierig den Sensor zu miniaturisieren, da der Massenabschnitt rechtwinklig ist und die festen Elektroden auf dem Rand des rechtwinkligen Massenabschnitts angeordnet sind.
  • Darüber hinaus sollte idealerweise der Massenabschnitt sich lediglich entlang der X-Achse bewegen, wenn eine Beschleunigung entlang der X-Achse aufgebracht wird. Jedoch ruft tatsächlich die Vibration des Massenabschnitts entlang der X-Achse eine Vibration entlang der Y-Achse infolge von Herstellungsvariationen der Auslegerabschnitte hervor. Das heißt, der Massenabschnitt vibriert ebenfalls entlang der Y-Achse, wenn eine Beschleunigung entlang der X-Achse aufgebracht wird.
  • Die Vibration des Massenabschnitts entlang der Y-Achse wird als hohe Beschleunigung entlang der Y-Achse erfasst, insbesondere, wenn die Resonanzfrequenz des Massenabschnitts entsprechend der Y-Achse gleich derjenigen entsprechend der X-Achse ist. In dem Fall, bei welchem ein Massenabschnitt als beschleunigungssensitives Teil gemeinsam für beide Achsen vorgesehen ist, ist die Gleichheit zwischen den Resonanzfrequenzen entsprechend der zwei Achsen äquivalent zu der Gleichheit zwischen den Federkonstanten entsprechend den zwei Achsen.
  • Wenn Massenabschnitte getrennt für die X-Achse und die Y-Achse bereitgestellt werden, unterscheiden sich die Resonanzfrequenzen entsprechend den jeweiligen Richtungen der X-Achse und der Y-Achse voneinander. Jedoch nehmen die zwei Massenabschnitte eine relativ große Fläche des Substrats in Anspruch.
  • Aus der EP 0 785 413 A2 ist ein dynamischer Größensensor bekannt mit: einem ersten Substat; einem zweiten Substrat, welches auf dem ersten Substrat gebildet ist; einer beweglichen Elektrode, welche mit dem zweiten Substrat verbunden ist, um im Ansprechen auf eine darauf aufgebrachte dynamische Größe in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung beweglich zu sein, welche auf einer Ebene parallel zu dem zweiten Substrat zueinander senkrecht sind; einer ersten festen Elektrode, welche von dem zweiten Substrat getragen wird und derart angeordnet ist, dass ein erster variabler Kondensator, welcher eine Verschiebung der beweglichen Elektrode in die erste Richtung erfasst, zwischen der beweglichen Elektrode und der ersten festen Elektrode gebildet ist; und einer zweiten festen Elektrode, welche von dem zweiten Substrat getragen wird und derart angeordnet ist, dass ein zweiter variabler Kondensator, welcher eine Verschiebung der beweglichen Elektrode in die zweite Richtung erfasst, zwischen der beweglichen Elektrode und der zweiten festen Elektrode gebildet ist; wobei die bewegliche Elektrode einen Massenabschnitt, welcher zwei Stababschnitte, die einander in einer X-förmigen Konfiguration kreuzen, und einen Elektrodenabschnitt enthält, welcher von einer Mitte des Massenabschnitts aus vorspringt; die erste feste Elektrode dem Elektrodenabschnitt gegenüberliegend derart angeordnet ist, dass der erste variable Kondensator zwischen dem Elektrodenabschnitt und der ersten festen Elektrode gebildet ist; und die zweite feste Elektrode dem Elektrodenabschnitt gegenüberliegend derart angeordnet ist, dass der zweite variable Kondensator zwischen dem Elektrodenabschnitt und der zweiten festen Elektrode gebildet ist.
  • Die US 5 894 091 A offenbart einen weiteren dynamischen Größensensor, der ähnlich dem aus der EP 0 785 413 A2 bekannten dynamischen Größensensor ist. Die bewegliche Elektrode weist dabei in unterschiedlichen Richtungen keine unterschiedlichen Federkonstanten auf.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen zweiachsigen dynamischen Halbleitergrößensensor bereitzustellen, welcher leicht miniaturisiert werden kann und bei welchem die Vibrationen in der einen Achse nicht diejenigen in der anderen Achse verstärkt.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Ein dynamischer Halbleitergrößensensor der vorliegenden Erfindung enthält ein Halbleitersubstrat, eine bewegliche Elektrode, erste feste Elektroden und zweite feste Elektroden. Die bewegliche Elektrode enthält einen Massenabschnitt und Elektrodenabschnitte, welche von der Mitte des Massenabschnitts vorspringen. Der Massenabschnitt enthält zwei Stababschnitte, welche einander in einer X-förmigen Konfiguration kreuzen. Des weiteren ist die bewegliche Elektrode mit dem Substrat verbunden, um sich im Ansprechen auf eine darauf aufgebrachte dynamische Größe in eine erste Richtung und eine zweite Richtung zu bewegen, welche zueinander wechselseitig senkrecht auf einer Ebene parallel zu dem Substrat sind. Die bewegliche Elektrode ist derart konstruiert, dass ein Verhältnis ihrer Resonanzfrequenz entsprechend der zweiten Richtung zu ihrer Resonanzfrequenz entsprechend der ersten Richtung gleich oder größer als 1,41 ist.
  • Die ersten festen Elektroden werden von dem Substrat getragen und sind derart angeordnet, dass erste Kondensatoren zum Erfassen einer Verschiebung der beweglichen Elektrode in der ersten Richtung zwischen den ersten Elektroden und den entsprechenden Elektrodenabschnitten gebildet sind. Die zweiten festen Elektroden werden ebenfalls von dem Substrat getragen und sind derart angeordnet, dass zweite Kondensatoren zum Erfassen einer Verschiebung der beweglichen Elektrode in der zweiten Richtung zwischen der zweiten festen Elektrode und den entsprechenden Elektrodenabschnitten gebildet sind.
  • Vorzugsweise bildet jede der Elektrodenabschnitte eine kammähnliche Form, welche von der Mitte des Massenabschnitts vorspringt. Des weiteren bildet jede der ersten und zweiten festen Elektroden ebenfalls eine kammähnliche Form und ist derart angeordnet, dass ihre Zähne mit den Zähnen des entsprechenden Elektrodenabschnitts ineinandergreifen. Jede der Elektrodenabschnitte und der ersten und zweiten festen Elektroden enthält einen kürzesten Zahn an einer Position, die am weitesten von der Mitte des Massenabschnitts entfernt ist, und einen längsten Zahn an einer Position nahe der Mitte des Massenabschnitts.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
  • 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Halbleiterbeschleunigungssensor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 zeigt eine Querschnittsansicht von 1 entlang Linie II-II;
  • 3 zeigt eine graphische Darstellung des Verhältnisses der Verschiebung eines Massenabschnitts des Sensors in der Y-Richtung gegenüber einem Verhältnis der Resonanzfrequenz bezüglich der Y-Richtung zu der Resonanzfrequenz bezüglich der X-Richtung;
  • 4 zeigt ein schematisches Diagramm einer in dem Sensor von 1 enthaltenen Erfassungsschaltung;
  • 5 zeigt ein Zeitablaufsdiagramm der Erfassungsschaltung von 4; und
  • 6 zeigt eine graphische Darstellung von Kapazitätsänderungen gegenüber der Oszillationsfrequenz einer beweglichen Elektrode des Sensors in den Fällen einer geradzahnigen Konstruktion bzw. einer ungeradzahnigen Konstruktion.
  • Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform und auf Modifizierungen beschrieben.
  • Entsprechend 1 und 2 ist ein Halbleiterbeschleunigungssensor 100 mit einem rechteckigen SOI-Substrat (silicon-on-insulator substrate) 10 gebildet, welches eine Oxidschicht 13 als isolierende Schicht zwischen einem ersten Siliziumsubstrat 11 und einem zweiten Siliziumsubstrat 12 enthält.
  • Das zweite Siliziumsubstrat 12 entspricht einem Halbleitersubstrat, bei welchem der Hauptteil des Sensors gebildet ist, während das erste Siliziumsubstrat 11 und die Oxidschicht 13 einem tragenden Substrat 20 entsprechen, welches das zweite Siliziumsubstrat 12 trägt Eine Balken- bzw. Auslegerstruktur (beam structure) ist mit Abschnitten des zweiten Siliziumsubstrats 12 gebildet. Die Auslegerstruktur enthält eine bewegliche Elektrode 30 und feste Elektroden 40, 50, 60, 70, die elektrisch von der beweglichen Elektrode 30 getrennt sind. In dem tragenden Substrat 20 ist eine rechteckige Öffnung 21 gebildet, welche durch eine Fläche des tragenden Substrats 20 entsprechend der Auslegerstruktur 30–70 in der senkrechten Richtung hindurchtritt.
  • Die bewegliche Elektrode 30 enthält einen Massenabschnitt 31 und vier Elektrodenabschnitte 32, welche von der Mitte des Massenabschnitts 31 vorspringen. Der Massenabschnitt 31 ist mit zwei gekreuzten Stababschnitten 31a, 31b gebildet. Die zwei Stababschnitte 31a, 31b besitzen im wesentlichen dieselbe Breite und kreuzen einander im wesentlichen in rechten Winkeln, so dass die Form eines Buchstabens X auf einer Ebene parallel zu dem zweiten Siliziumsubstrat 12 gebildet wird. Entsprechend 1 erstreckt sich jeder der Stababschnitte 31a, 31b in eine Richtung, welche in etwa um 45° von den X-Y-Achsen verschoben ist.
  • Die X-Achse entspricht einer ersten Richtung, in welcher eine Beschleunigung erfasst wird, während die Y-Achse einer zweiten Richtung entspricht, in welcher eine Beschleunigung erfasst wird. Die Elektrodenabschnitte 32 bilden jeweils eine kammähnliche Form und erstrecken sich von der Mitte des Massenabschnitts 31 in die jeweiligen vier Richtungen entlang der X-Achse und der Y-Achse.
  • Balken- bzw. Auslegerabschnitte (beam portions) 33 sind mit beiden Seiten der zwei Stababschnitte 31a, 31b durch Verbindungsabschnitte 31c verbunden. Die Verbindungsabschnitte 31c sind breiter als andere Abschnitte der Stababschnitte 31a, 31b. Die Auslegerabschnitte 33 enthalten jeweils zwei Abschnitte, welche sich in die erste Richtung X bzw. die zweite Richtung Y erstrecken. Das heißt, die Auslegerabschnitte 33 besitzen jeweils eine L-Form. Jeder der Auslegerabschnitte 33 ist infolge seiner Flexibilität elastisch deformierbar. Die bewegliche Elektrode 30 und die Auslegerabschnitte 33 bedecken zusammen die Fläche bzw. den Bereich entsprechend der Öffnung 21.
  • Die bewegliche Elektrode 30 ist mit Ankerabschnitten 34 an den jeweiligen vier Ecken der Öffnung 21 durch die Auslegerabschnitte 33 verbunden. Jeder der Ankerabschnitte 34 ist mit einem Abschnitt des zweiten Siliziumsubstrats 12 gebildet und an dem tragenden Substrat 20 befestigt. Das heißt, die Ankerabschnitte 34 werden von dem ersten Siliziumsubstrat 11 durch die Oxidschicht 13 getragen. Somit wird die bewegliche Elektrode 30 von dem tragenden Substrat 20 an dem Rand der Öffnung 21 elastisch getragen.
  • Dementsprechend ist die bewegliche Elektrode 30 auf der Ebene parallel zu dem zweiten Siliziumsubstrat 12 im Ansprechen auf eine darauf aufgebrachte Beschleunigung wie folgt beweglich. Die bewegliche Elektrode 30 bewegt sich in die erste Richtung X, wenn eine Beschleunigung einschließlich einer Komponente der ersten Richtung X aufgebracht wird, und kehrt zu der ursprünglichen Position zurück, wenn die Beschleunigung entfernt ist. Die bewegliche Elektrode 30 bewegt sich in die zweite Richtung Y, wenn eine Beschleunigung einschließlich einer Komponente in der zweiten Richtung Y aufgebracht wird, und kehrt in die ursprüngliche Position zurück, wenn die Beschleunigung entfernt ist.
  • Die bewegliche Elektrode 30 bewegt sich im wesentlichen in die erste Richtung X oder in die zweite Richtung Y zu einer Zeit entsprechend der Größe der Komponenten der aufgebrachten Beschleunigung. Daher bewegt sich die bewegliche Elektrode 30 nicht in beide Richtungen X, Y gleichzeitig, das heißt sie bewegt sich nicht diagonal.
  • Die vier festen Elektroden 40–70 sind auf den jeweiligen Seiten der Öffnung 21 derart angeordnet, dass sie die bewegliche Elektrode 30 umgeben. Insbesondere sind zwei Elektroden 40, 50 der festen Elektroden als Paar erster fester Elektroden entlang der zweiten Richtung Y angeordnet, während die übrigen Elektroden 60, 70 der festen Elektroden als Paar zweiter fester Elektroden entlang der ersten Richtung X angeordnet sind. Somit bedecken die festen Elektroden 40–70 den Bereich entsprechend der Öffnung 21. Wie in 2 dargestellt ist jede der festen Elektroden 40–70 an dem ersten Substrat 11 durch die Oxidschicht 13 befestigt und einseitig eingespannt bzw. freitragend.
  • Die festen Elektroden 40–70 bilden jeweils eine kammähnliche Form. Die festen Elektroden 40–70 sind gegenüberliegend den Elektrodenabschnitten 32 der beweglichen Elektrode 30 derart angeordnet, dass die Zähne der festen Elektroden 40–70 und die Zähne der Elektrodenabschnitte 32 ineinandergreifen.
  • Somit sind erste Kondensatoren CS1, CS2 zwischen den jeweiligen ersten festen Elektroden, 40–70 und den entsprechenden Elektrodenabschnitten 32 der beweglichen Elektrode 30 zum Erfassen einer Verschiebung der beweglichen Elektrode 30 in der ersten Richtung X gebildet. Des weiteren sind zweite Kondensatoren CS3, CS4 zwischen den jeweiligen zweiten festen Elektroden 60–70 und den entsprechenden Elektrodenabschnitten 32 der beweglichen Elektrode 30 zum Erfassen einer Verschiebung der beweglichen Elektrode 30 in der zweiten Richtung Y gebildet.
  • Jeder der Zähne der festen Elektroden 40–70 liegt den Zähnen der Elektrodenabschnitte 32 der beweglichen Elektrode 30 auf beiden Seiten gegenüber. Jeder der Kondensatoren CS1–CS4 ist auf der Seite gebildet, wo eine zwischen der festen Elektrode 40–70 und dem Elektrodenabschnitt 32 gebildete Lücke schmaler ist.
  • In jedem der Elektrodenabschnitte 32 und der festen Elektroden 40–70 besitzen deren Zähne wie in 1 dargestellt unterschiedliche Längen. Das heißt, der am weitesten von der Mitte des Massenabschnitts 31 entfernte Zahn ist der kürzeste, während der Zahn nahe der Mitte des Massenabschnitts 31 der längste ist. Die Länge der dazwischenliegenden Zähne ändert sich allmählich zwischen dem kürzesten Zahn und dem längsten Zahn. Diese Konstruktion (eine ungeradzahnige Konstruktion) ist möglich, da der Massenabschnitt 31 eine X-Form besitzt und daher der Abstand zwischen den Stababschnitten 31a, 31b und den Rand der Öffnung 21 an der Mitte des Massenabschnitts 31 am längsten ist (dem Schnittpunkt der Stababschnitte 31a, 31b).
  • Idealerweise sollte die bewegliche Elektrode 30 sich nicht gleichzeitig in beide Richtungen X, Y wie oben beschrieben bewegen. Jedoch ändern sich die Länge und die Querschnittsform der Auslegerabschnitte 33 innerhalb eines Bereichs von 20% infolge von Herstellungsvariationen. Daher vibriert tatsächlich der Massenabschnitt 31 ebenfalls in der zweiten Richtung Y, wenn eine Beschleunigung in der ersten Richtung X aufgebracht wird. Die Vibration des Massenabschnitts 31 in der zweiten Richtung Y würde als hohe Beschleunigung in der zweiten Richtung Y erfasst werden, insbesondere wenn die Resonanzfrequenz fy des Massenabschnitts 31 entsprechend der zweiten Richtung Y gleich der Resonanzfrequenz fx entsprechend der ersten Richtung X ist.
  • Das Verhältnis DRY der Verschiebung des Massenabschnitts 31 in die zweite Richtung Y zu der Größe der Y-Komponente der aufgebrachten Beschleunigung ändert sich in Abhängigkeit des Q-Werts Qy entsprechend der zweiten Richtung Y und des Verhältnisses der Resonanzfrequenz fy entsprechend der zweiten Richtung Y zu der Resonanzfrequenz fx entsprechend der ersten Richtung X wie in 3 dargestellt. 3 stellt dar, dass die Verschiebung des Massenabschnitts 31 in der zweiten Richtung Y ungeachtet des Y-Werts Qy nicht verstärkt wird, wenn das Verhältnis fy/fx gleich oder größer als 1,41 ist.
  • Unter der Annahme, dass die Masse des Massenabschnitts 31 ”m” beträgt, wird die mathematische Beziehung zwischen den Resonanzfrequenzen fy, fx und den Federkonstanten kx, ky entsprechend den ersten und zweiten Richtungen X, Y durch die folgenden Gleichungen jeweils dargestellt. fx = √kx/m fy = √ky/m
  • Wenn die Ungleichung ”fy/fx ≥ 1,41” erfüllt wird, wird die folgende Ungleichung erfüllt.
  • Figure 00110001
  • Dementsprechend wird die Ungleichung ”ky/kx ≥ 1,99” erfüllt.
  • Dies bedeutet, dass die Verschiebung des Massenabschnitts 31 in der zweiten Richtung Y ungeachtet des Q-Werts Qy nicht verstärkt wird, wenn das Verhältnis ky/kx gleich oder größer als 1,99 ist. Das heißt, die Federkonstante ky sollte gleich oder größer als die Federkonstante kx multipliziert mit 1,99 sein.
  • Unter der Annahme, dass die Längen des Auslegerabschnitts 33 in den ersten und zweiten Richtungen X, Y ”Ly” bzw. ”Lx” sind, sind die Federkonstanten kx, ky umgekehrt proportional zu der dritten Potenz der Längen Lx bzw. Ly. Wenn die Ungleichung ”ky/kx ≥ 1,99” erfüllt wird, wird daher die Ungleichung ”Ly/Lx ≤ 1,99–1/3 = 0,795” erfüllt. Dies bedeutet, dass die Verschiebung des Masseabschnitts 31 in die zweite Richtung Y ungeachtet des Q-Werts Qy nicht verstärkt wird, wenn die Länge Ly gleich oder kürzer als die Länge Lx multipliziert mit 0,795 ist. Der Sensor 100 ist derart konstruiert, dass die abgeleitete Ungleichung ”Ly ≤ 0,795·Lx” erfüllt wird, und daher wird die Länge Ly derart dargestellt, dass sie kürzer als die Länge Lx in 1 ist. Daraufhin erfüllt die Konstruktion des Sensors 100 ebenfalls die Ungleichungen ”fy/fx ≥ 1,41 und ”ky/kx ≥ 1,99”.
  • Die Elektroden 30–70 sind voneinander elektrisch isoliert, und abgehende Abschnitte (Verdrahtungsabschnitte) 35, 41, 51, 61, 71, welche den jeweiligen Elektroden 30–70 entsprechen und elektrisch damit verbunden sind, werden wie folgt gebildet.
  • Die abgehenden Abschnitte 41–71, welche den jeweiligen festen Elektroden 40–70 entsprechen, sind mit Abschnitten des zweiten Siliziumsubstrats 12 auf dem Rand der festen Elektroden 40–70 gebildet. Des weiteren sind Kontaktstellen 42, 52, 62, 72 elektrisch mit den jeweiligen abgehenden Abschnitten 41–71 elektrisch verbunden und darauf gebildet. Das heißt, jede der festen Elektroden 40–70 ist elektrisch mit der entsprechenden Kontaktstelle 42–72 durch den entsprechenden abgehenden Abschnitt 41–71 verbunden.
  • Der abgehende Abschnitt 35 entsprechend der beweglichen Elektrode 30 ist ebenfalls mit einem Abschnitt des zweiten Siliziumsubstrats 12 derart gebildet, dass er mit einem der Ankerabschnitte 34 (dem oberen linken Ankerabschnitt in 1) integriert ist. Eine Kontaktstelle 36 ist ebenfalls auf dem abgehenden Abschnitt 35 gebildet und damit elektrisch verbunden. Das heißt, die bewegliche Elektrode 30 ist mit der Kontaktstelle 36 durch den abgehenden Abschnitt 35 elektrisch verbunden.
  • Dementsprechend kann jede der Elektroden 30, 40–70 mit dem äußeren durch den entsprechenden abgehenden Abschnitt (Verdrahtungsabschnitt) 35, 41–71 und die Kontaktstelle 36, 42–72 nach außen angeschlossen werden.
  • Des weiteren ist eine von jeder der Elektroden 30–70 elektrisch isolierte Kontaktstelle 80 auf dem Randabschnitt des zweiten Siliziumsubstrats 12 gebildet. Diese Kontaktstelle 80 ist zum Festlegen des elektrischen Potentials der Randabschnitte des zweiten Siliziumsubstrats 12 vorgesehen, das heißt der Abschnitte außer den Elektroden 30–70 auf dem zweiten Siliziumsubstrat 12.
  • Die abgehenden Abschnitte 35, 41–71 und die Kontaktstellen 36, 42–72 führen elektrisch zu den entsprechenden Elektroden 30–70. Die abgehenden Abschnitte 35, 41-71 sind voneinander elektrisch isoliert, und die Kontaktstellen 36, 42–72, 80 sind ebenfalls voneinander elektrisch isoliert. Die abgehenden Abschnitte 35, 41–71 sind in dem Bereich enthalten, der von dem tragenden Substrat 20 getragen wird.
  • Der Sensor 100 wird unter Verwendung einer Mikro-Materialbearbeitungstechnik wie folgt hergestellt. Zuerst wird ein SOI-Substrat 10 bereitgestellt bzw. vorbereitet. Ein Halbleitersubstrat mit einer Seitenausrichtung von (100) kann beispielsweise als das zweite Siliziumsubstrat 12 verwendet werden. Als nächstes wird eine Aluminiumschicht auf der gesamten Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrats 12 durch Auftragen von Aluminium gebildet. Danach wird die Aluminiumschicht durch Fotolithographie und Ätzen derart strukturiert, dass die Kontaktstelle 36, 42–72, 80 definiert werden. Somit können beispielsweise die Kontaktstellen 36, 42–72, 80 aus Aluminium gebildet werden.
  • Danach wird eine Siliziumnitridschicht auf der Oberfläche des ersten Siliziumsubstrats 11 durch Plasma-CVD gebildet. Die Siliziumnitridschicht wird durch Fotolithographie und Ätzen derart strukturiert, dass eine Maske für einen späteren Prozess des Bildens der Öffnung 21 definiert wird.
  • Danach wird eine gegen Trockenätzen resistente Schicht auf dem zweiten Siliziumsubstrat 12 und den Kontaktstellen 36, 42–72, 80 gebildet und derart strukturiert, dass eine Maske für den nachfolgenden Prozess des Bildens der Auslegerstruktur 30–70 definiert wird. Aussparungen, welche die Siliziumoxidschicht 13 erreichen, werden in dem zweiten Siliziumsubstrat 12 durch Trockenätzen unter Verwendung der Maske gebildet. Als Ergebnis wird die Struktur einschließlich der Auslegerstruktur 30–70, der Kontaktstellen 36, 42–72, 80 und der in 1 dargestellten abgehenden Abschnitte mit dem zweiten Siliziumsubstrat 11 gebildet.
  • Als nächstes wird unter Verwendung der vorausgehend gebildeten Maske der Bereich des ersten Siliziumsubstrats 11 entsprechend der Öffnung 21 durch Ätzen unter Verwendung einer KOH-Lösung oder durch Trockenätzen unter Verwendung einer Plasmaätzvorrichtung entfernt. In dem Fall des Trockenätzens wird die Maske gleichzeitig durch das Trockenätzen entfernt. Somit wird der Bereich der Siliziumoxidschicht 13 entsprechend der Öffnung 21 freigelegt.
  • Als nächstes wird der bloßgelegte Bereich der Siliziumoxidschicht 13 durch Ätzen unter Verwendung eines Ätzmittels der HF-Familie entfernt. Somit wird die Öffnung 21 gebildet, und daher werden die bewegliche Elektrode 30 und die festen Elektroden 40–70 freigesetzt. Danach ist der in 1 und 2 dargestellte Sensor 100 fertiggestellt.
  • Der Sensor 100 wird an der Rückseite des ersten Siliziumsubstrats 11 auf ein Gehäuse 90 über ein Haftmittel 91 wie in 2 dargestellt geklebt. Beispielsweise kann ein Polyimidharz als Haftmittel 91 verwendet werden. Das Gehäuse 90 ist aus Keramik wie Aluminiumoxid gebildet. Das Gehäuse 90 enthält eine später beschriebene Erfassungsschaltung 110. Die Erfassungsschaltung 110 ist mit den Kontaktstellen 36, 42–70, 80 durch Drähte elektrisch verbunden. Die Drähte können durch Drahtbonden unter Verwendung von Gold oder Aluminium gebildet werden.
  • Der Sensor 100 arbeitet wie folgt. Wenn sich die beweglichen Elektrode 30 in der ersten Richtung X im Ansprechen auf eine dem Sensor 100 aufgebrachte Beschleunigung bewegt, wird die aufgebrachte Beschleunigung auf der Grundlage einer Veränderung der Kapazität der ersten Kondensatoren CS1, CS2 erfasst.
  • Die bewegliche Elektrode 30 bewegt sich entsprechend 1 nach links (in die negativen Richtung der X-Achse), wenn die Beschleunigung nach rechts (in die positive Richtung der X-Achse) aufgebracht wird. Mit dieser Bewegung verbreitern sich die Lücken zwischen der auf der oberen Seite von 1 angeordneten ersten festen Elektrode 40 und dem entsprechenden Elektrodenabschnitt 32, und dadurch verringert sich die Kapazität des ersten Kondensators CS1. Des weiteren verschmälern sich die Lücken zwischen der auf der unteren Seite von 1 angeordneten anderen ersten festen Elektrode 50 und dem entsprechenden Elektrodenabschnitt 32, und dadurch erhöht sich die Kapazität des anderen Kondensators CS2.
  • Danach wird die aufgebrachte Beschleunigung in der ersten Richtung X auf der Grundlage der Differenz zwischen der Kapazität der ersten Kondensatoren CS1, CS2 erfasst. 4 stellt die Erfassungsschaltung 110 zum Erfassen der Beschleunigung in der ersten Richtung X dar. Die Erfassungsschaltung 110 enthält einen Schaltkreis mit geschaltetem Kondensator (SC-Schaltkreis) 111, welcher einen Kondensator 112 mit einer Kapazität Cf, einen Schalter 113 und eine Differenzverstärkerschaltung 114 enthält. Der SC-Schaltkreis 111 empfängt als Eingang die Differenz der Kapazität der ersten Kondensatoren CS1, CS2 und wandelt sie in eine Spannung um.
  • 5 stellt ein Beispiel eines Zeitablaufdiagramms der Erfassungsschaltung 110 dar. Entsprechend dem Zeitablaufdiagramm wird eine erste Trägerwelle CW1, welche eine Frequenz von 100 kHz und eine Amplitude von 0–5 V besitzt, der Kontaktstelle 42 entsprechend der ersten festen Elektrode 40 eingegeben. Des weiteren wird eine zweite Trägerwelle CW2, welche eine Frequenz von 100 kHz und eine Amplitude von 0–5 V besitzt und deren Phase um 180° von derjenigen der ersten Trägerwelle CW1 verschoben ist, der Kontaktstelle 52 entsprechend der anderen ersten festen Elektrode 50 eingegeben. Der Schalter 113 wird zu den in 5 dargestellten Zeiten geöffnet bzw. geschlossen. Danach wird eine Spannung V0 entsprechend der Größe der aufgebrachten Beschleunigung auf der Grundlage der Differenz zwischen der Kapazität der ersten Kondensatoren CS1, CS2 ausgegeben. Unter der Annahme, dass die Spannung zwischen den Kontaktstellen 42, 52 ”V” beträgt, wird die Spannung V0 durch die folgende Gleichung dargestellt. V0 = (CS1 – CS2)·V/Cf
  • Somit wird die in der ersten Richtung X aufgebrachte Beschleunigung als die Spannung V0 erfasst. Während der Erfassung ist eine Änderung der Kapazität der zweiten Kondensatoren CS3, CS4 unerheblich.
  • Wenn demgegenüber sich die bewegliche Elektrode 30 in die zweite Richtung Y im Ansprechen auf eine dem Sensor 100 aufgebrachte Beschleunigung bewegt, wird die aufgebrachte Beschleunigung auf der Grundlage einer Änderung der Kapazität der zweiten Kondensatoren CS3, CS4 erfasst. Die bewegliche Elektrode 30 bewegt sich entsprechend 1 nach unten (in die negative Richtung der Y-Achse), wenn die Beschleunigung nach oben entsprechend 1 aufgebracht wird (in die positive Richtung der Y-Achse). Mit dieser Bewegung werden die Lücken zwischen der auf der linken Seite von 1 angeordneten zweiten festen Elektrode 60 und dem entsprechenden Elektrodenabschnitt 32 verbreitert, und dadurch verringert sich die Kapazität des zweiten Kondensators CS3. Des weiteren werden die Lücken zwischen der auf der rechten Seite von 1 angeordneten anderen zweiten festen Elektrode 70 und dem entsprechenden Elektrodenabschnitt 32 schmal, wodurch sich die Kapazität des anderen zweiten Kondensators CS4 erhöht.
  • Danach wird die in der zweiten Richtung Y aufgebrachte Beschleunigung auf der Grundlage der Differenz zwischen der Kapazität der zweiten Kondensatoren CS3, CS4 erfasst. Eine durch Ersetzen der ersten Kondensatoren CS1, CS2 und der entsprechenden Kontaktstellen 42, 52 mit den zweiten Kondensatoren CS3, CS4 und den entsprechenden Kontaktstellen 62, 72 in der Erfassungsschaltung 110 von 4 erlangte Schaltung kann als Erfassungsschaltung zum Erfassen der Beschleunigung in der zweiten Richtung Y verwendet werden. Die Erfassungsschaltung kann mit dem in 5 dargestellten Zeitablauf arbeiten.
  • Danach wird eine Spannung V0 entsprechend der Größe der aufgebrachten Beschleunigung auf der Grundlage der Differenz zwischen der Kapazität der zweiten Kondensatoren CS3, CS4 ausgegeben. Unter der Annahme, dass die Spannung zwischen den Kontaktstellen 62, 72 ”V” beträgt, wird die Spannung V0 durch die folgende Gleichung ähnlich der Erfassung in der ersten Richtung X dargestellt. V0 = (CS3 – CS4)·V/Cf
  • Somit wird die in der zweiten Richtung Y aufgebrachte Beschleunigung als die Spannung V0 erfasst. Während der Erfassung ist eine Änderung der Kapazität der ersten Kondensatoren CS1, CS2 geringfügig.
  • Die Wirkungen des Halbleiterbeschleunigungssensors der vorliegenden Erfindung werden im folgenden dargestellt. Da der Massenabschnitt 31 im allgemeinen in der X-förmigen Konfiguration derart gebildet wird, dass Aussparungen zwischen den Stababschnitten 31a, 31b in Richtung auf die Mitte des Massenabschnitts 31 gebildet werden, können die Elektrodenabschnitte 32 der beweglichen Elektrode 30 und die festen Elektroden 40–70 so nahe zu der Mitte der beweglichen Elektrode 30 wie möglich im Vergleich mit dem herkömmlichen Sensor angeordnet werden, der einen rechtwinkligen Massenabschnitt enthält. Daher kann der Sensor 100 leicht miniaturisiert werden.
  • Da die zwei Stababschnitte 31a, 31b des Massenabschnitts 31 im wesentlichen dieselbe Breite besitzen, wird des weiteren die Symmetrieeigenschaft des Massenabschnitts 31 bei diesem Sensor 100 stabil erlangt, obwohl das Gewicht der Elektrodenabschnitte 32 am meisten zu dem Gesamtgewicht der beweglichen Elektrode 30 beiträgt.
  • Da der Massenabschnitt 31 eine X-Form besitzt, verschiebt sich der Schwerpunkt des Massenabschnitts 31 nicht leicht von dem Schnittpunkt der Stababschnitte 31a, 31b, sogar wenn sich die Größe des Massenabschnitts 31 infolge von Herstellungsvariationen ändert. Das heißt, die hohe Empfindlichkeit des Sensors 100 wird für jede der zwei Achsen sichergestellt, ohne dass eine ungünstige Beeinflussung durch Herstellungsvariationen auftritt. Daher kann der Sensor 100 eine entlang einer der Achsen aufgebrachte Beschleunigung genau erfassen, ohne dass die Komponente der Beschleunigung entlang der anderen Achse zu der Zeit erfasst wird.
  • Da des weiteren die Verbindungsabschnitte 31c der Stababschnitte 31a, 31b breiter als die anderen Abschnitte der Stababschnitte 31a, 31b sind und daher eine größere Steifheit besitzen, deformieren sich die Verbindungsabschnitte 31c sogar dann nicht leicht, wenn sich die Auslegerabschnitte 33 deformieren. Dementsprechend wird die unerwünschte Vibration der beweglichen Elektrode 30 unterdrückt, wenn die Beschleunigung auf den Sensor 100 aufgebracht wird, wodurch eine gute Verschiebungseigenschaft der beweglichen Elektrode 30 erreicht wird.
  • Die ungeradzahnige Konstruktion des Sensors 100 stellt eine in 6 dargestellte Wirkung einer Rauschverringerung bereit. Wenn dem Sensor infolge einer Fahrzeugkollision eine Beschleunigung aufgebracht wird, gelangt die bewegliche Elektrode 30 mit einer vorbestimmten Frequenz frs (das heißt einer Resonanzfrequenz des Sensors 100) in der ersten Richtung X oder in der zweiten Richtung Y in Resonanz. Jede der kammförmigen Elektroden 32, 40–70 gelangt ebenfalls unter ihrer Eigenfrequenz fre (das heißt einer Resonanzfrequenz der Elektrode 32, 40–70) im Ansprechen auf die aufgebrachte Beschleunigung in Resonanz.
  • Wenn der Sensor eine gradzahnige Konstruktion aufweist, bei welcher jeder Zahn der kammförmigen Elektroden dieselbe Länge besitzt, besitzt jeder Zahn der Elektroden im wesentlichen dieselbe Eigenfrequenz. Daher erscheinen Spitzen der Kapazitätsänderungen nicht nur bei der Resonanzfrequenz frs des Sensors, sondern ebenfalls bei der Resonanzfrequenz fre der Elektroden wie in 6 dargestellt. Die Spitze entsprechend der Resonanzfrequenz fre der Elektroden, welche höher gesetzt ist als die Resonanzfrequenz frs des Sensors, ist unerwünschtes Rauschen. Zur Verbesserung der Genauigkeit des Sensors sollte das Rauschen entfernt werden.
  • Entsprechend der ungeradzahnigen Konstruktion des vorliegenden Sensors 100 kann jeder Zahn der kammförmigen Elektroden 32, 40–70 eine unterschiedliche Eigenfrequenz besitzen. Daher sind die Eigenfrequenz der gesamten Elektrodenabschnitte 32 der beweglichen Elektrode 30 und die Eigenfrequenz der gesamten festen Elektroden 40–70 über einen Bereich verteilt. Dementsprechend ist wie in 6 dargestellt die Spitze entsprechend der Resonanzfrequenz fre der Elektroden über den Bereich verteilt und verringert.
  • Da darüber hinaus das Verhältnis ky/kx der Federkonstanten kx, ky entsprechend den ersten und zweiten Richtungen X, Y auf einen Wert gleich oder größer als 1,99 festgelegt ist, wird die Verschiebung des Massenabschnitts 31 in die zweite Richtung Y ungeachtet des Q-Werts Qy nicht verstärkt, wenn eine Beschleunigung dem Sensor 100 in der ersten Richtung X aufgebracht wird.
  • Modifizierungen
  • Der Sensor 100 kann eine geradzahnige Konstruktion anstelle der ungeradzahnigen Konstruktion verwenden. Das heißt, jeder Zahn der Elektroden 32, 40–70 kann dieselbe Länge besitzen. Diese Konstruktion wird durch Bilden eines Abschnitts erzielt, welcher die festen Elektroden 40–70 mit dem tragenden Substrat 20 in einer konvexen Form verbindet, welche sich in Richtung auf die Mitte des Massenabschnitts 31 zu krümmt, das heißt parallel zu der X-Form des Massenabschnitts 31 gebildet ist.
  • Bei dem Sensor 100 kann jeder der Stababschnitte 31a, 31b des Massenabschnitts 31 unter der Bedingung eine unterschiedliche Breite besitzen, dass die Symmetrieeigenschaft und eine gute Verschiebungseigenschaft aufrechterhalten werden.
  • Darüber hinaus braucht man die Stababschnitte 31a, 31b nicht in im wesentlichen rechten Winkeln zueinander kreuzen. Beispielsweise können die Winkel zwischen Stababschnitten 31a, 31b entsprechend den ersten Kondensatoren CS1, CS2 stumpfe Winkelzeiten sein, und die Winkel entsprechend den zweiten Kondensatoren CS3, CS4 können spitze Winkel sein. Somit kann die Anzahl der Zähne der kammförmigen Elektroden 32, 40, 50, welche die ersten Kondensatoren CS1, CS2 bilden, erhöht werden, das heißt es kann die Kapazität der ersten Kondensatoren CS1, CS2 erhöht werden.
  • Des weiteren müssen bei dem Sensor 100 entsprechend 3 die Resonanzfrequenzen fx, fy, welche den ersten und zweiten Richtungen X, Y entsprechen, nicht strikt die Ungleichung fy/fx ≥ 1,41 erfüllen, wenn der Q-Wert Qy, welcher der zweiten Richtung Y entspricht, hinreichend niedrig ist. In diesem Fall sollte unter der Annahme, dass das Verhältnis fy/fx ”Z” beträgt, lediglich die folgende Gleichung erfüllt werden.
  • Figure 00210001
  • Wenn die obige Ungleichung erfüllt wird, wird die Verschiebung des Massenabschnitts 31 in der zweiten Richtung Y nicht verstärkt.
  • Die auf dem tragenden Substrat 20 gebildete Öffnung 21 kann eine geometrische Form außer derjenigen eines Rechtecks sein. Darüber hinaus ist es nicht immer nötig, dass die Öffnung 21 durch das tragende Substrat 20 hindurchtritt, das heißt, es kann eine Aussparung, welche lediglich durch die Oxidschicht 13 hindurchtritt, auf dem tragenden Substrat 20 anstelle der Öffnung 21 gebildet werden. Eine derartige Aussparung wird durch Entfernen eines geeigneten Abschnitts der Oxidschicht 13 durch Ätzen einer Opferschicht gebildet. Somit wird die Aussparung in der Oxidschicht 13 gebildet, wobei das erste Siliziumsubstrat 11 intakt zurückbleibt.
  • Darüber hinaus braucht der Sensor 100 nicht stets das tragende Substrat 20 zum Tragen des zweiten Siliziumsubstrats 12 enthalten. Beispielsweise kann ein einschichtiges Siliziumsubstrat anstelle des SOI-Substrats 10 verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung kann außer einem Beschleunigungssensor ebenfalls als anderer Sensor verwendet werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung als Winkelgeschwindigkeitssensor wie im folgenden dargestellt verwendet werden. Eine Spannung wird zwischen den Elektrodenabschnitten 32 und den zweiten festen Elektroden 60, 70 des Sensors 100 derart angelegt, dass die bewegliche Elektrode 30 angesteuert wird, um in der zweiten Richtung Y zu vibrieren bzw. zu schwingen. Wenn während dieser Vibration bzw. Schwingung eine Winkelgeschwindigkeit über die Achse senkrecht zu den ersten und zweiten Richtungen X, Y aufgebracht wird, wird eine Corioliskraft erzeugt, so dass die bewegliche Elektrode 30 in der ersten Richtung X vibriert. Diese Corioliskraft in der ersten Richtung X wird als Änderung der Kapazität der ersten Kondensatoren CS1, CS2 erfasst. Somit wird die aufgebrachte Winkelgeschwindigkeit von dem Sensor 100 erfasst.
  • Vorstehend wurde ein dynamischer Halbleitergrößensensor zum Erfassen einer dynamischen Größe in zwei Achsen mit einem X-förmigen Massenabschnitt offenbart. Der dynamische Größensensor enthält ein Halbleitersubstrat (12), eine bewegliche Elektrode (30), erste feste Elektroden (40, 50) und zweite feste Elektroden (60, 70). Die bewegliche Elektrode enthält einen Massenabschnitt (31) und Elektrodenabschnitte (32). Der Massenabschnitt enthält zwei Stababschnitte (31a, 31b), welche einander in einer X-förmigen Konfiguration kreuzen. Die ersten festen Elektroden bilden mit den Elektrodenabschnitten erste Kondensatoren (CS1, CS2) zum Erfassen einer Verschiebung der beweglichen Elektrode in eine erste Richtung (X). Die zweiten Elektroden bilden mit den Elektrodenabschnitten zweite Kondensatoren (CS3, CS4) zum Erfassen einer Verschiebung der beweglichen Elektrode in eine zweite Richtung (Y). Die bewegliche Elektrode ist derart konstruiert, dass ein Verhältnis ihrer Resonanzfrequenz entsprechend der zweiten Richtung zu ihrer Resonanzfrequenz entsprechend der ersten Richtung gleich oder größer als 1,41 ist.

Claims (5)

  1. Dynamischer Größensensor mit: einem ersten Substat (20); einem zweiten Substrat (12), welches auf dem ersten Substrat gebildet ist; einer beweglichen Elektrode (30), welche mit dem zweiten Substrat (12) verbunden ist, um im Ansprechen auf eine darauf aufgebrachte dynamische Größe in einer ersten Richtung (X) und einer zweiten Richtung (Y) beweglich zu sein, welche in einer Ebene parallel zu dem zweiten Substrat (12) zueinander senkrecht sind; einer ersten festen Elektrode (40, 50), welche von dem zweiten Substrat (12) getragen wird und derart angeordnet ist, dass ein erster variabler Kondensator (CS1, CS2), welcher eine Verschiebung der beweglichen Elektrode (30) in die erste Richtung (X) erfasst, zwischen der beweglichen Elektrode (30) und der ersten festen Elektrode (40, 50) gebildet ist; und einer zweiten festen Elektrode (60, 70), welche von dem zweiten Substrat (12) getragen wird und derart angeordnet ist, dass ein zweiter variabler Kondensator (CS3, CS4), welcher eine Verschiebung der beweglichen Elektrode (30) in die zweite Richtung (Y) erfasst, zwischen der beweglichen Elektrode (30) und der zweiten festen Elektrode (60, 70) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Elektrode einen Massenabschnitt (31), welcher zwei Stababschnitte (31a, 31b), die einander in einer X-förmigen Konfiguration kreuzen, und einen Elektrodenabschnitt (32) enthält, welcher von einer Mitte des Massenabschnitts (31) aus vorspringt; die erste feste Elektrode (40, 50) dem Elektrodenabschnitt (32) gegenüberliegend derart angeordnet ist, dass der erste variable Kondensator (CS1, CS2) zwischen dem Elektrodenabschnitt (32) und der ersten festen Elektrode (40, 50) gebildet ist; und die zweite feste Elektrode (60, 70) dem Elektrodenabschnitt (32) gegenüberliegend derart angeordnet ist, dass der zweite variable Kondensator (CS3, CS4) zwischen dem Elektrodenabschnitt (32) und der zweiten festen Elektrode (60, 70) gebildet ist, die bewegliche Elektrode (30) mit dem zweiten Substrat (12) durch eine Mehrzahl elastisch deformierbarer Auslegerabschnitte (33) verbunden ist und eine erste Federkonstante kx in der ersten Richtung (X) und eine zweite Federkonstante ky in der zweiten Richtung (Y) aufweist, wobei die Bedingung ky ≤ 1,99 kx erfüllt wird.
  2. Dynamischer Größensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stababschnitte (31a, 31b) im Wesentlichen dieselbe Breite besitzen.
  3. Dynamischer Größensensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch deformierbare Auslegerabschnitt (33) ein Ende von jedem der Stababschnitte (31a, 31b) mit dem zweiten Substrat (12) verbindet, und jeder der Stababschnitte (31a, 31b) einen Verbindungsabschnitt (31c) aufweist, welcher mit dem Auslegerabschnitt (33) verbunden ist und breiter als die anderen Abschnitte der Stababschnitte (31a, 31b) ist.
  4. Dynamischer Größensensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede von der ersten festen Elektrode (40, 50) und der zweiten festen Elektrode (60, 70) eine kammähnliche Form bildet und derart angeordnet ist, dass Zähne der Elektrode (40, 50, 60, 70) in Zähne des Elektrodenabschnitts (32) eingreifen; wobei der Elektrodenabschnitt (32) eine kammähnliche Form bildet, welche von der Mitte des Massenabschnitts (31) aus vorspringt; und jede von dem Elektrodenabschnitt (32) und den ersten und zweiten festen Elektroden (40, 50, 60, 70) einen kürzesten Zahn an einer Position am weitesten von der Mitte des Massenabschnitts (31) entfernt und einen längsten Zahn an einer Position nahe der Mitte des Massenabschnitts (31) aufweist.
  5. Dynamischer Größensensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Federkonstante der bewegliche Elektrode (30) derart beschaffen sind, dass deren Resonanzfrequenzen (fx, fy) entsprechend den ersten und zweiten Richtungen (X, Y) und ihr Q-Wert (Qy) entsprechend der zweiten Richtung (Y) der Ungleichung
    Figure 00260001
    genügen.
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