DE19959369B4

DE19959369B4 - Winkelgeschwindigkeitssensor

Info

Publication number: DE19959369B4
Application number: DE19959369A
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Aichi Higuchi; Nobuyuki Aichi Ohya; Tsuyoshi Aichi Fukada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2019-12-10
Also published as: US6308567B1; JP3796991B2; JP2000180174A; DE19959369A1

Abstract

Winkelgeschwindigkeitssensor mit: einem Substrat (4); einer Mehrzahl von beweglichen Teilen (10, 11, 12, 13), welche beweglich auf dem Substrat getragen werden, symmetrisch um einen vorbestimmten Punkt (K) angeordnet und in Umfangsrichtung um den vorbestimmten Punkt beweglich sind; und einem Erfassungsteil (30–33), welches den beweglichen Teilen zur Erfassung einer Verschiebung der beweglichen Teile in Radialrichtung zum vorbestimmten Punkt (K) gegenübersteht; dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der beweglichen Teile (10, 11, 12, 13) ein Vielfaches von vier beträgt, jeweils zwei bewegliche Teile (10, 12; 11, 13), welche symmetrisch um den vorbestimmten Punkt (K) angeordnet sind, derart konfiguriert sind, dass sie in derselben Phase oszillieren, und die beweglichen Teile (10, 12) einer Hälfte derart konfiguriert sind, dass sie in einer Phase umgekehrt zu der Phase der beweglichen Teile (11, 13) der anderen Hälfte oszillieren.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Winkelgeschwindigkeitssensoren und insbesondere auf einen Winkelgeschwindigkeitssensor (beispielsweise einen Gyrosensor, einen Gierratensensor), welcher eine Corioliskraft erfassen kann, die auf ein bewegliches Teil einwirkt, das auf einem Substrat entlang einer flachen Ebene parallel zu dem Substrat vorgesehen ist, wenn eine Winkelgeschwindigkeit über eine senkrechte Achse des Substrats als Ergebnis einer Oszillation des beweglichen Teils erzeugt wird.
Herkömmlicherweise sind Winkelgeschwindigkeitssensoren eines Kapazitätserfassungstyps, welche für Fahrzeuge, Arkadenangelegenheiten (arcade games) und so weiter verwendet wurden, im Hinblick auf eine Verringerung der Größe weiterentwickelt worden, um den Anbringungsraum oder die Kosten zu reduzieren. Jedoch werden Ausgangssignale auf der Grundlage von Kapazitätsänderungen infolge einer Aktion der Winkelgeschwindigkeit notwendigerweise klein, wenn ein Kapazitätserfassungsteil bezüglich seiner Größe verringert wird. Es ist schwierig eine Verarbeitungsschaltung zu entwerfen, bei welcher lediglich gewünschte Signale aus derart kleinen Ausgangssignalen unter Entfernen eines Rauschens entnommen werden.
Ein derartiger Winkelgeschwindigkeitssensor ist in der JP 8-220125 A offenbart. Dieser herkömmliche Winkelgeschwindigkeitssensor besitzt zwei Oszillationsmassen (Oszillatoren), welche in entgegengesetzten Phasen zueinander in einem Rahmen oszillieren, und eine Berechnungseinheit, welche gemessene Signale von dem Winkelgeschwindigkeitssensor verarbeitet. Die Berechnungseinheit filtert von den Oszillationsmassen erzeugte Störgrößen heraus. Dieser herkömmliche Winkelgeschwindigkeitssensor kann Signale auf der Grundlage von im wesentlichen zwei Kapazitätsänderungen ausgegeben und Rauschen relativ leicht entfernen.
Da jedoch bei dem herkömmlichen Winkelgeschwindigkeitssensor die Oszillationsmassen, welche eine rechteckige Form besitzen, lediglich parallel zueinander angeordnet sind, neigt die Größe eines vollständigen Winkelgeschwindigkeitssensors dazu massig zu werden. Daher erscheint eine Verringerung der Größe als unangebracht.
Bei diesem herkömmlichen Winkelgeschwindigkeitssensor kann daran gedacht werden des Weiteren die Oszillationsmassen hinzuzufügen, um die gemessenen Signale von dem Winkelgeschwindigkeitssensor zum Zwecke des Verbesserns eines S/N-Verhältnisses (Signal/Rausch-Verhältnis, signal/noise ratio) zu vergrößern.
Jedoch kann das bloße Hinzufügen der Oszillationsmassen Nachteile dahingehend hervorrufen, dass die Größe des gesamten Winkelgeschwindigkeitssensors massig wird und dass das Rauschen nicht angemessen entfernt werden kann.
Aus der DE 699 34 169 T2 ist ein Winkelgeschwindigkeitssensor bekannt mit: einem Substrat; einer Mehrzahl von beweglichen Teilen, welche beweglich auf dem Substrat getragen werden, symmetrisch um einen vorbestimmten Punkt angeordnet und in Umfangsrichtung um den vorbestimmten Punkt beweglich sind; und einem Erfassungsteil, welches den beweglichen Teilen zur Erfassung einer Verschiebung der beweglichen Teile in Radialrichtung zum vorbestimmten Punkt (K) gegenübersteht.
Ferner ist aus der DE 699 34 169 T2 ein Winkelgeschwindigkeitssensor bekannt mit: einem Substrat; einer Mehrzahl von beweglichen Teilen, die beweglich auf dem Substrat getragen werden, einschließlich einem ersten beweglichen Teil und einem zweiten beweglichen Teil, welches symmetrisch zu dem ersten beweglichen Teil um einen vorbestimmten Punkt angeordnet ist, wobei das erste und zweite bewegliche Teil derart konfiguriert sind, dass sie in Umfangsrichtung um den vorbestimmten Punkt in derselben Phase oszillieren; einem Erfassungsteil, welches an der äußeren Seite der beweglichen Teile vorgesehen ist, zur Erfassung einer Verschiebung der beweglichen Teile; und einer Verarbeitungsschaltung zur Verarbeitung von Signalen von dem Erfassungsteil und zur Ausgabe eines Winkelgeschwindigkeitssignals infolge einer Corioliskraft, welche auf die beweglichen Teile in einer flachen Ebene parallel zu dem Substrat als Ergebnis der Oszillation der beweglichen Teile einwirkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen kompakten Winkelgeschwindigkeitssensor zu schaffen, bei welchem das Signal/Rausch-Verhältnis verbessert ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10.
Dabei wird einen Winkelgeschwindigkeitssensor geschaffen, welcher zur Verringerung der Größe geeignet ist.
Ein Winkelgeschwindigkeitssensor der vorliegenden Erfindung enthält eine Mehrzahl beweglicher Teile, die auf dem Substrat beweglich getragen werden, punktsymmetrisch zueinander hinsichtlich eines vorbestimmten Punkts angeordnet und in einer Umfangsrichtung um den vorbestimmten Punkt beweglich sind; und einen den beweglichen Teilen gegenüberstehenden Erfassungsteil zum Erfassen einer Verschiebung der beweglichen Teile.
Entsprechend dieser Struktur kann eine der Corioliskraft und einer externen Kraft wie eine externe Beschleunigung dieselbe Richtung unter den punktsymmetrisch angeordneten beweglichen Teilen annehmen, und die andere der Corioliskraft und der äußeren Kraft kann eine umgekehrte Richtung unter den punktsymmetrisch angeordneten beweglichen Teilen annehmen. Daher kann ein Signal infolge einer Corioliskraft unter leichtem Aufheben der äußeren Kraft leicht entnommen werden.
Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In den Figuren sind dieselben Teile oder entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen, um eine redundante Erklärung zu vermeiden.
1 zeigt eine Draufsicht auf einen Winkelgeschwindigkeitssensor der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie II-II von 1;
3 zeigt eine vergrößerte Detailansicht des Winkelgeschwindigkeitssensors;
4 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche eine Trage- und Befestigungsstruktur einer Oszillationsmasse veranschaulicht;
5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, welches einen Schaltungsteil veranschaulicht;
6A bis 6H zeigen Querschnittsansichten, welche Herstellungsschritte des Winkelgeschwindigkeitssensors veranschaulichen;
7 zeigt ein Diagramm, welches den Betrieb des Winkelgeschwindigkeitssensors veranschaulicht; und
8 zeigt ein Diagramm, welches den Betrieb eines modifizierten Winkelgeschwindigkeitssensors veranschaulicht.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren erläutert. Bei dieser Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung unter Veranschaulichung eines Winkelgeschwindigkeitssensors zur Anbringung auf einem Fahrzeug für eine Lageregelung erklärt, welcher eine Corioliskraft erfassen kann, die auf einen beweglichen Teil einwirkt, der auf einem Substrat entlang einer flachen Ebene parallel zu dem Substrat vorgesehen ist, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um eine senkrechte Achse des Substrats als Ergebnis einer Oszillation des beweglichen Teils erzeugt wird.
1 zeigt eine Draufsicht auf einen Winkelgeschwindigkeitssensor 100 dieser Ausführungsform, 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie II-II von 1, und 3 zeigt eine vergrößerte Detailansicht, welche eine Struktur eines beweglichen Teils veranschaulicht. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 ist durch eine Bearbeitung eines SOI-Substrats 4 (Substrat) unter Verwendung eines Mikro-Materialbearbeitungsverfahrens gebildet, wobei eine Halbleiterherstellungstechnologie verwendet wird. Hier enthält das SOI-Substrat 4 (Substrat) eine aus einkristallinem Silizium gebildete erste Halbleiterschicht 1, eine aus einkristallinem Silizium gebildete Halbleiterschicht 2 und eine aus einer Oxidschicht gebildete Isolierschicht 3, die zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht 1, 2 angeordnet ist. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 ist auf dem Fahrzeug derart anzubringen, dass eine Hauptoberflächenseite der Zeichnung in Normalrichtung von 1 als Oberseite festgelegt ist und eine untere Oberflächenseite der Zeichnung als Unterseite festgelegt ist.
Die erste Halbleiterschicht 1 und die Isolierschicht 3 auf dem SOI-Substrat 4 sind teilweise in einer rechteckigen Form entfernt, so dass die zweite Halbleiterschicht 2 teilweise an einem Teil bloßgelegt ist, wo ein Hauptteil dieses Sensors zu bilden ist. Der entfernte Teil bildet einen Öffnungsteil 1a (durch eine gestrichelte Linie in 1 dargestellt) der ersten Halbleiterschicht 1. Die zweite Halbleiterschicht 2, welche an einem Teil entsprechend dem Öffnungsteil 1a positioniert ist, wird auf der ersten Halbleiterschicht 1 über die Isolierschicht 3 an einem äußeren Randteil des Öffnungsteils 1a getragen und steht dem Öffnungsteil 1a gegenüber.
Bei diesem Winkelgeschwindigkeitssensor 100 ist ein Sensorhauptteil, welcher vier Oszillationsmassen 10, 11, 12, 13, vier Erfassungselektroden 30, 31, 32, 33 und Ansteuerungselektroden 35, 36 enthält, durch Teilen der zweiten Halbleiterschicht 2, welche an dem Öffnungsteil 1a positioniert ist, durch Gräben gebildet. Es wird festgestellt, dass Störstellen vorher in das einkristalline Silizium implantiert worden sind, welches die erste und zweite Halbleiterschicht 1, 2 bildet, um den spezifischen Widerstand davon zu reduzieren.
Die vier Oszillationsmassen (beweglicher Teil) 10–13 sind punktsymmetrisch bezüglich einem vorbestimmten Punkt K auf der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 angeordnet. Jede Oszillationsmasse 10–13 enthält ein Erfassungsgewicht 20, 21, 22, 23 (in 3 durch überkreuztes Schraffieren dargestellt), einen aufgehängten Oszillationsteil (Oszillationsteil) 20a, 21a, 22a, 23a (in 3 durch Schraffieren mit geneigten Linien dargestellt), welcher an einem Umgebungsteil des Erfassungsgewichts 20–23 positioniert ist, und ein Erfassungsausleger bzw. -balken 20b, 21b, 22b, 23b zum Aufhängen des Erfassungsgewichts 20–23 an dem aufgehängten Oszillationsteil 20a–23a.
Der Erfassungsausleger 20b–23b (zweites elastisches Teil) besitzt eine Elastizität derart, dass die Erfassungsgewichte 20–23 in eine radiale Richtung des vorbestimmten Punkts K entlang der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 (Richtung senkrecht zu einer Oszillationsrichtung) bezüglich der aufgehängten Oszillationsteile 20a–23a oszillieren können. Diese Struktur kann realisiert werden durch beispielsweise Erhöhen eines Längenverhältnisses, um in Oszillationsrichtung welch und in andere Richtungen hart bzw. fest zu werden.
4 zeigt eine teilweise perspektivische Ansicht, welche eine Trage- und Befestigungsstruktur der Oszillationsmassen 10–13 veranschaulicht, und stellt lediglich einen Trage- und Befestigungsteil dar. Jede der Oszillationsmassen 10–13 wird von vier Oszillationsmassentrageteilen 40 getragen, welche an äußeren Randteilen des Öffnungsteils 1a vorgesehen sind. Hier sind die Oszillationsmassentrageteile 40 aus der zweiten Halbleiterschicht 2 gebildet, die auf der ersten Halbleiterschicht 1 über der Isolierschicht 3 getragen wird, und zwischen jeden Oszillationsmassen 10–13 positioniert (siehe 1).
Wie in 4 dargestellt ist jede der Oszillationsmassen 10–13 an einem Ringausleger bzw. -balken 42 mit einer Ringform über einen individuellen ausleger- bzw. balkenförmigen Oszillationsausleger bzw. -balken 41 aufgehängt und erstreckt sich von dem aufgehängten Oszillationsteil 20a–23a. Die Mitte des Ringauslegers 42 entspricht im wesentlichen dem vorbestimmten Punkt K. Der Ringausleger 42 ist an den Oszillationsmassentrageteilen 40 über ausleger- bzw. balkenförmige Trageausleger bzw. -balken 43 aufgehängt, welche zwischen jeder Oszillationsmasse 10–13 vorgesehen sind.
Daher ist jede der Oszillationsmassen 10–13 an den Oszillationsmassentrageteilen 40 über jeden Ausleger 41–43, welche miteinander verbunden sind, aufgehängt und wird von der ersten Halbleiterschicht 1 über die Isolierschicht 3 getragen. Daher stehen jede Oszillationsmasse 10–13 und jeder Ausleger 41–43 dem Öffnungsteil 1a der ersten Halbleiterschicht 1 gegenüber.
Hier können die Oszillationsausleger 41 (erstes elastisches Teil), welche jede der Oszillationsmassen 10–13 verbinden, und der Ringausleger 42 eine Elastizität derart besitzen, dass jede der Oszillationsmassen 10–13 in eine Umfangsrichtung (Oszillationsrichtung) um den vorbestimmten Punkt K entlang der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 oszillieren kann. Diese Struktur wird beispielsweise durch Erhöhen eines Längenverhältnisses oder durch Verwenden einer unelastischen Rahmenstruktur realisiert, um in Oszillationsrichtung weich und in den anderen Richtungen hart bzw. fest zu werden.
Des Weiteren ist jede der vier Erfassungselektroden 30–33 (Erfassungsteil) an der äußeren Seite (weg von dem vorbestimmten Punkt K) der Oszillationsmassen 10–13 in der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 positioniert und steht dem Erfassungsgewicht 20–23 gegenüber.
Jede der Erfassungselektroden 30–33 ist aus einem Ausleger- bzw. Balkenteil 30a–33a und einem Elektrodenteil (befestigte Elektrode) 30b–33 gebildet. Jeder der Auslegerteile 30a–33a erstreckt sich zu dem Erfassungsgewicht 20–23 von dem Trageteil 50, welcher an der ersten Halbleiterschicht 1 über die Isolierschicht 3 befestigt ist. Jeder der Elektrodenteile 30b–33b ist an einer Spitze des Auslegerteils 30a–33a vorgesehen und steht dem Öffnungsteil 1a der ersten Halbleiterschicht 1 gegenüber. Jede der Erfassungselektroden 30–33 wird von dem Trageteil 50 mit einer Seite ähnlich wie ein Ausleger getragen und steht dem Öffnungsteil 1a der ersten Halbleiterschicht 1 gegenüber.
Des Weiteren sind Kontaktstellenelektroden 30c, 31c, 32c, 33c zur Entnahme von Ausgangssignalen auf den Trageteilen 50 gebildet, welche die Erfassungselektroden 30–33 tragen. Jede der Elektroden 30c, 31c, 32c, 33c entspricht jeder der Erfassungselektroden 30, 31, 32, 33.
Trageteile 35a, 36a sind für Ansteuerungselektroden 35, 36 vorgesehen, welche zwischen den Oszillationsmassen 10–13 und den Trageauslegern 41 positioniert sind und von der Halbleiterschicht 1 über die Isolierschicht 3 wie ein Ausleger getragen werden und daran befestigt sind. Elektrodenteile 35b, 36b, welche eine Kammform aufweisen, sind für die Trageteile 35a, 36a vorgesehen, denen die aufgehängten Oszillationsteile 20a–23a der Oszillationsmassen 10–13 gegenüberstehen. Diese Ansteuerungselektroden 35, 36 sind aus den Trageteilen 35a, 36a gebildet, und die Elektrodenteile 35b, 36b stehen dem Öffnungsteil 1a der ersten Halbleiterschicht 1 gegenüber.
Kammförmige Elektroden (gegenüberstehende Elektrode) 20c, 21c, 22c, 23c sind für jeden der aufgehängten Oszillationsteile 20a–23a der Oszillationsmassen 10–13 vorgesehen, denen die Elektrodenteile 35b, 36b der Ansteuerungselektroden 35, 36 gegenüberstehen. Jede der kammförmigen Elektroden 20c, 21c, 22c, 23c ist in einer Kammform gebildet, um mit Elektrodenteilen 35b, 36b der Ansteuerungselektroden 35, 36 verzahnt zu sein (vgl. 1, 3).
Im Folgenden wird ein Schaltungsteil (Schaltungseinrichtung) 101 für den Betrieb des Winkelgeschwindigkeitssensors 100 unter Bezugnahme auf ein in 5 dargestelltes schematisches Blockdiagramm erklärt. Der Schaltungsteil 101 betätigt jede der Oszillationsmassen 10–13 und verarbeitet Signale auf der Grundlage der Verschiebung der Oszillationsmassen 10–13 entlang der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat und ist mit einer Ansteuerungsschaltung 102 und einer Erfassungs-/Verarbeitungsschaltung 103 versehen. Die Ansteuerungsschaltung 102 ist mit den Trageteilen 35a, 36a der Ansteuerungselektroden 35, 36 und einem der vier Oszillationsmassentrageteile 40 verbunden. Die Erfassungs-/Verarbeitungsschaltung 103 ist mit den Kontaktstellenelektroden 30c–33c und einem der vier Oszillationsmassentrageteile 40 verbunden.
Die Ansteuerungsschaltung 102 wendet ein Ansteuerungssignal auf die Ansteuerungselektroden 35, 36 an, um die Oszillationsmassen 10–13 oszillieren zu lassen. Die Erfassungs-/Verarbeitungsschaltung 103 enthält vier Kapazitätsspannungsumwandlungsschaltungen 104 (in 5 als C/V dargestellt) wie geschaltete Kondensatoren, welche Kapazitätsänderungen zwischen den Erfassungsgewichten 20–23 der Oszillationsmassen 10–13 und Erfassungselektroden 30–35 in Spannungsänderungen umwandelt, und eine Verarbeitungsschaltung 105, welche Spannungswerte von den Kapazitätsspannungsumwandlungsschaltungen 104 verarbeitet und die verarbeiteten Spannungswerte als Winkelgeschwindigkeitserfassungssignal S1 ausgibt.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 mit der oben beschriebenen Struktur wird durch die folgenden Schritte hergestellt. 6A bis 6H zeigen Querschnittsansichten, welche die Herstellungsschritte des Winkelgeschwindigkeitssensors entlang der Linie II-II von 1 darstellen.
Wie in 6A dargestellt wird das SOI-Substrat bereitgestellt, welches die erste und zweite Halbleiterschicht 1, 2 und die Isolierschicht 3 aufweist. Wie oben beschrieben wird jede der ersten und zweiten Halbleiterschicht 1, 2 aus dem einkristallinen Silizium hergestellt, welches eine Kristallausrichtung von (100) aufweist. Die Isolierschicht 3 wird aus einer Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 1 μm beispielsweise gebildet und zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht 1, 2 angeordnet. Störstellen wie Phosphor (P) werden implantiert und in die gesamte Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 2 eindiffundiert (N⁺-Diffusion), um den Oberflächenwiderstand der zweiten Halbleiterschicht 2 und einen Kontaktwiderstand an einem Kontaktteil zwischen der Oberfläche und den Kontaktstellenelektroden 30c–33c zu verringern, welche später aus Aluminium gebildet werden.
In einem in 6B dargestellten Schritt wird Elektrodenmaterial wie Aluminium auf die Oberfläche (zweite Halbleiterschicht 2) des SOI-Substrats 4 beispielsweise um 1 μm aufgetragen. Danach wird das aufgetragene Aluminium unter Verwendung sowohl von Lithographie als auch von Ätzen derart strukturiert, dass die Kontaktstellenelektroden 30c–33c zur Entnahme der Signale gebildet werden.
In einem in 6 dargestellten Schritt wird das SOI-Substrat 4 auf eine vorbestimmte Dicke (beispielsweise 300 μm) durch Polieren einer unteren Oberfläche (erste Halbleiterschicht 1) des SOI-Substrats 4 verdünnt, und die Unterseitenoberfläche wird hochglanzverchromt.
In einem in 6D dargestellten Schritt wird eine Plasma-SiN-Schicht 200 (Siliziumnitrid) auf die Unterseitenoberfläche (erste Halbleiterschicht 1) des SOI-Substrats 4 beispielsweise auf 0,5 μm aufgetragen. Danach wird die aufgetragene Plasma-SiN-Schicht 200 unter Verwendung sowohl von Fotolithographie als auch von Ätzen strukturiert, um eine Öffnung an einem vorbestimmten Gebiet zu bilden.
In einem in 6E dargestellten Schritt wird ein Resist mit einer Struktur, welche die Oszillationsmassen 10–13, jede Elektrode 30–36, jeden Ausleger 41–43 usw. definiert, auf der Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 2 gebildet. Danach werden Gräben durch Trockenätzen gebildet, welche vertikal die Isolierschicht 3 erreichen.
In einem in 6F dargestellten Schritt wird die erste Halbleiterschicht 1 unter Verwendung eines Ätzmittels wie einer KOH-Lösung unter Verwendung der Plasma-SiN-Schicht 200 als Maske geätzt. Wenn in diesem Schritt bzw. dieser Stufe das Ätzen bis zur Isolierschicht 3 fortschreitet, kann die Isolierschicht 3 durch den Druck des Ätzmittels gespalten werden und das SOI-Substrat 4 kann gebrochen werden. Daher wird die Ätzzeit derart gesteuert, dass das Ätzen gestoppt wird, wenn verbleibendes Silizium auf der ersten Halbleiterschicht beispielsweise eine Dicke von 10 μm annimmt, wodurch verhindert wird, dass die Isolierschicht 3 gespalten wird.
In einem in 6G dargestellten Schritt wird das Silizium der ersten Halbleiterschicht 1, welches in dem in 6F dargestellten Schritt verblieben ist, unter Verwendung von Plasmatrockenätzen entfernt. Bei diesem Ätzen wird die Plasma-SiN-Schicht 200 auf der unteren Oberfläche des SOI-Substrats 4 entfernt.
Schließlich wird in einem in 6H dargestellten Schritt die Isolierschicht 3 unter Durchführung eines Trockenätzens von der unteren Oberfläche des SOI-Substrats 4 entfernt, so dass die Oszillationsmassen 10–13, die Elektroden 30–36 und die Ausleger 41–43 gebildet werden. Danach wird jedes Teil mit dem Schaltungsteil 101 durch Verdrahtung elektrisch verbunden, um den in 2 dargestellten Winkelgeschwindigkeitssensor 100 fertigzustellen.
Als Nächstes wird der betrieb des Winkelgeschwindigkeitssensors 100 unter Bezugnahme auf ein in 7 dargestelltes Modell entsprechend Draufsicht von 1 erklärt. Entsprechend 7 wird die Umfangsrichtung um den vorbestimmten Punkt K im Uhrzeigersinn als positive Richtung definiert, und die Richtung gegen den Uhrzeigersinn wird als negative Richtung definiert. Des Weiteren wird die Radialrichtung weg von dem vorbestimmten.
Punkt K als positive Richtung definiert, und die Richtung hin zu dem vorbestimmten Punkt K wird als negative Richtung definiert.
Bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor 100 werden Spannungssignale (Ansteuerungssignale) mit einer Rechteckswelle oder einer Sinuswelle an die Ansteuerungselektrode 35 und die Ansteuerungselektrode 36 über einen Inverter 101a angelegt, so dass jedes Spannungssignal in einer umgekehrten (entgegengesetzten) Phase an die Ansteuerungselektroden 35, 36 jeweils angelegt wird. Beispielsweise wird ein Spannungssignal von 2,5 V an die Oszillationsmassentrageteile 40 angelegt, und es werden rechteckige Spannungssignale mit einer Amplitude von 5 V bezüglich eines Pegels von 2,5 V an die Ansteuerungselektroden 35, 36 in der umgekehrten Phase angelegt. Als Ergebnis werden elektrostatische Kräfte zwischen den Elektrodenteilen 35b, 36b der Ansteuerungselektroden 35, 36 und den kammförmigen Elektroden 20c–23c der Oszillationsmassen 10–13 erzeugt.
Zu dieser Zeit oszilliert wie durch die gestrichelten Linien in 7 dargestellt jede der vier Oszillationsmassen 10–13 benachbart zueinander in umgekehrter Phase in die Umfangsrichtung um den vorbestimmten K entlang der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 durch die Elastizitätskraft der Oszillationsausleger 41 (erstes elastisches Teil).
Bei dieser Oszillation oszillieren die Oszillationsmassen 10–12, welche einander bezüglich des vorbestimmten, dazwischen angeordneten Punkts K gegenüberstehen (d. h. punktsymmetrisch bezüglich des vorbestimmten Punkts K), in derselben Phase (derselben Oszillationsphase zwischen den zwei gegenüberstehenden beweglichen Teilen). Die Oszillationsmassen 11, 13, welche bezüglich des dazwischen befindlichen vorbestimmten Punkts K sich gegenüberstehen, oszillieren ebenfalls in derselben Phase. Jedoch ist die Phase (beispielsweise die negative Richtung) der zwei Oszillationsmassen 10–12 eine umgekehrte Phase der Phase (beispielsweise die positive Richtung) der zwei oszillierenden Massen 11, 13 (eine halb und halb Umkehrphasenoszillation).
Wenn die Oszillationsmassen 10–13 in der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 oszillieren, wird eine Winkelgeschwindigkeit Ω über eine senkrechte Achse des SOI-Substrats 4 erzeugt (durch Bezugszeichen J in 1 dargestellt). Als Ergebnis wirkt die Corioliskraft (Fc) auf die Oszillationsmassen 10–13 in die Umfangsrichtung über den vorbestimmten Punkt K in der flachen Ebene. Wenn beispielsweise wie in 7 dargestellt die Winkelgeschwindigkeit Ω in Uhrzeigerrichtung über den vorbestimmten Punkt K erzeugt wird, wird die Corioliskraft (–Fc) auf die Oszillationsmassen 10, 12 aufgebracht, deren Phasen negativ sind, und die Corioliskraft (+Fc) wird den Oszillationsmassen 11, 13 aufgebracht, deren Phasen positiv sind.
Wenn die Corioliskraft wie in 7 dargestellt einwirkt, oszilliert (verschiebt sich) jedes Erfassungsgewicht 20–23 in Radialrichtung des vorbestimmten Punkts K (einer Richtung senkrecht zu der Oszillationsrichtung) entlang der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 durch die Elastizitätskraft der Erfassungsausleger (zweites elastisches Teil) 20b–23b. Die Verschiebungen der Erfassungsgewichte 20–23 werden als Kapazitätsänderungen zwischen den Erfassungsgewichten 20–23 und den Elektrodenteilen 30b–33b der Erfassungselektroden 30–33 erfasst. Hier wird in Radialrichtung wie in 7 dargestellt eine Richtung, in welche die Kapazität sich erhöht, als positive Richtung definiert, und eine Richtung, in welche sich die Kapazität verringert, wird als negative Richtung definiert.
Die Kapazitätsänderungen werden wie folgt erfasst. Die Kapazitätswerte werden der Kapazitätsspannungswandlerschaltung 104 von den Erfassungselektroden 30–33 durch die Kontaktstellenelektroden 30c–33c eingegeben und werden in die Spannungswerte in der Kapazitätsspannungswandlerschaltung 104 umgewandelt. Die Spannungswerte werden in der Verarbeitungsschaltung 105 berechnet und verarbeitet und als Winkelgeschwindigkeitserfassungssignal S1 ausgegeben.
Die oben beschriebenen Operationen sind grundlegende Operationen des Winkelgeschwindigkeitssensors 100. Da die Oszillationsmassen 10–13 in der Umfangsrichtung als Gesamtheit oszillieren, wirkt die Zentrifugalkraft auf die Erfassungsgewichte 20–23 in die Richtung, auf welche die Corioliskraft wirkt, und eine externe Beschleunigung (eine externe Kraft, externes G) wirkt auf die Erfassungsgewichte 20–23 in die Richtung, auf welche die Corioliskraft als Ergebnis eines starken Stoppens, einer starken Beschleunigung oder dergleichen wirkt.
Es ist nötig die Zentrifugalkraft (”Fa” in 7) oder die externe Beschleunigung (”FG” in 7) zu entfernen, da diese Kräfte als Rauschkomponenten auf den Ausgang einwirken. Bei dieser Ausführungsform wird die Zentrifugalkraft und die externe Beschleunigung unter Durchführung der folgenden Berechnungen in der Verarbeitungsschaltung 105 aufgehoben. Des Weiteren kann die Verarbeitungsschaltung 105 Signale infolge der Corioliskraft multipliziert mit der Anzahl der Oszillationsmassen ausgeben (bei dieser Ausführungsform im wesentlichen vier).
Wenn wie in 7 dargestellt die Winkelgeschwindigkeit Ω auf den Winkelgeschwindigkeitssensor 100 aufgebracht wird, während vier Oszillationsmassen 10–13 oszillieren, werden Kräfte F₁₀, F₁₁, F₁₂, F₁₃, welche auf die Erfassungsgewichte 20–23 wirken, entsprechend der folgenden Gleichungen (1) bis (4) berechnet.
Oszillationsmasse 10: F₁₀ = –Fc +Fa + FGy (1) Oszillationsmasse 11: F₁₁ = +Fc +Fa + FGx (2) Oszillationsmasse 12: F₁₂ = –Fc +Fa – FGy (3) Oszillationsmasse 13: F₁₃ = +Fc +Fa – FGx (4) wobei Fc die Corioliskraft darstellt, Fa die Zentrifugalkraft darstellt und FGx, FGy die x-Komponente und die y-Komponente der externen Beschleunigung darstellen.
Da dabei das gewünschte Signal lediglich Fc ist und die anderen Signale Rauschkomponenten sind, wird in der Verarbeitungsschaltung 105 die folgende Berechnung (5) durchgeführt. F = –F₁₀ + F₁₁ – F₁₂ + F₁₃ = 4Fc (5)
Da auf diese Weise der Berechnungsprozess in dem Schaltungsteil 101 alle Rauschkomponenten (Fa, FG) aufheben kann und die Signale (Winkelgeschwindigkeitssignal S1) auf der Grundlage der Corioliskraft multipliziert mit vier ausgibt, kann das S/N-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors 100 verbessert werden. Da Des Weiteren die Berechnungsprozesse durch Addition und Subtraktion durchgeführt werden, kann eine Schaltungsstruktur vereinfacht und erzielt werden unter Verwendung eines herkömmlichen Rechners.
Modifizierung
8 stellt einen Winkelgeschwindigkeitssensor dar, bei welchem die Anzahl von Oszillationsmassen 10–15, welche punktsymmetrisch bezüglich des vorbestimmten Punkts K angeordnet sind, gleich sechs ist. Dabei sind die positive Richtung und die negative Richtung in der Umfangsrichtung und die radiale Richtung um den vorbestimmten Punkt K dieselben wie jene in 7.
Bei diesem Winkelgeschwindigkeitssensor sind sechs Oszillationsmassen 10–15 punktsymmetrisch bezüglich des vorbestimmten Punkts K in der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 angeordnet. Dabei sind die sechs Oszillationsmassen 10–15 derart konstruiert, dass zwei Oszillationsmassen 10–13 (positive Richtung), zwei Oszillationsmassen 11–14 (negative Richtung) und zwei Oszillationsmassen 12–15 (positive Richtung), welche sich einander bezüglich des vorbestimmten Punkts K gegenüberstehen, jeweils in denselben Phasen in derselben Umfangsrichtung wie durch die gestrichelten Linien in 8 dargestellt oszillieren.
Wenn wie in 8 dargestellt die Winkelgeschwindigkeit Ω entlang der Uhrzeigerrichtung um den vorbestimmten Punkt K und die externe Beschleunigung FG₁ von der Seite der Oszillationsmasse 13 zu der Oszillationsmasse 10 dem Winkelgeschwindigkeitssensor 100 aufgebracht werden, während sechs Oszillationsmassen 10–15 oszillieren, werden die Kräfte F₁₀, F₁₁, F₁₂, F₁₃, F₁₄, F₁₅, welche auf nicht dargestellten sechs Erfassungsgewichte wirken, entsprechend den folgenden Gleichungen (6) bis (11) berechnet.
Oszillationsmasse 10: F₁₀ = +Fc +Fa + FG₁ (6) Oszillationsmasse 11: F₁₁ = –Fc +Fa + FG₂ (7) Oszillationsmasse 12: F₁₂ = +Fc +Fa – FG₃ (8) Oszillationsmasse 13: F₁₃ = +Fc +Fa – FG₁ (9) Oszillationsmasse 14: F₁₄ = –Fc +Fa – FG₂ (10) Oszillationsmasse 15: F₁₅ = +Fc +Fa + FG₃ (11) wobei Fc die Corioliskraft darstellt, Fa die Zentrifugalkraft darstellt, und FG₂, FG₃ jeweils FG₁·cos (π/3) bzw. FG₁·sin (π/3) darstellen.
Dabei wird entsprechend der folgenden Gleichung (12) eine Addition und Subtraktion durchgeführt, um das gewünschte Signal Fc zu entnehmen. F = F₁₀ – F₁₁ + F₁₂ + F₁₃ – F₁₄ + F₁₅ = 6Fc + 2Fa (12)
Da auf diese Weise der Berechnungsprozess in dem Schaltungsteil 101 die gesamte externe Beschleunigung aufheben und das Winkelgeschwindigkeitssignal S1 auf der Grundlage der Corioliskraft multipliziert mit 6 ausgeben kann, kann das S/N-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors 100 verbessert werden. Dabei verbleibt die Zentrifugalkraft Fa in dem Winkelgeschwindigkeitssignal S1 als Offsetkomponente, jedoch kann die Zentrifugalkraft Fa in dem Berechnungsprozess in dem Schaltungsteil 101 durch vorausgehende Berechnung als Offsetkomponente aufgehoben werden.
Wie oben beschrieben ist eine gerade Anzahl (wenigstens 2) von Oszillationsmassen punktsymmetrisch bezüglich des vorbestimmten Punkts K in der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 angeordnet, es wird dieselbe Phasenoszillation zwischen den zwei sich gegenüberstehenden beweglichen Teilen durchgeführt, und es werden Berechnungsprozesse (Addition und Subtraktion), welche durch die Gleichungen (1) bis (12) dargestellt werden, durchgeführt. Als Ergebnis ergibt sich das Ausgangssignal infolge der Corioliskraft multipliziert mit der Anzahl der Oszillationsmassen unter Aufhebung der externen Beschleunigung. Wenn insbesondere die Anzahl der Oszillationsmassen einen geraden Wert von mehr als vier aufweist, kann das S/N-Verhältnis im Vergleich mit dem Fall verbessert werden, bei welchem die Anzahl der Oszillationsmassen zwei beträgt. Es wird bevorzugt die Anzahl der Oszillationsmassen auf eine gerade Anzahl festzulegen, da in dem Fall einer ungeraden Anzahl ein nicht aufhebbarer Anteil der externen Beschleunigung in dem Winkelgeschwindigkeitssignal S1 verbleibt.
Bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor 100 mit vier Oszillationsmassen 10–13 oszillieren zwei Oszillationsmassen 10, 12, welche sich einander (punktsymmetrisch angeordnet) bezüglich des vorbestimmten Punkts K gegenüberstehen, in derselben Phase. In diesem Fall kann die externe Beschleunigung FGy, welche auf beide Oszillationsmassen 10, 12 einwirkt, die umgekehrte Richtung (positiv und negativ) dazu annehmen, und die dort wirkende Corioliskraft kann dieselbe Richtung dazu annehmen (jeweils negativ). Operationen der zwei Oszillationsmassen 11, 13 sind dieselben wie die oben beschriebenen Operationen.
Wenn daher der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 wenigstens ein Paar von Oszillationsmassen (bewegliche Teile) besitzt (beispielsweise die Oszillationsmasse 10 als der erste bewegliche Teil und die Oszillationsmasse 12 als der zweite bewegliche Teil), welche in derselben Phase oszillieren, kann die externe Beschleunigung leicht durch einfache Berechnungen (Addition und Subtraktion) aufgehoben werden, und es können lediglich die Signale infolge der Corioliskraft ausgegeben werden.
Es versteht sich des Weiteren durch einen Vergleich des Typs mit vier Oszillationsmassen mit dem Typ mit sechs Oszillationsmassen, dass die Zentrifugalkraft zusätzlich zu der externen Beschleunigung mit einer einfachen Schaltung aufgehoben werden kann durch 1) Festlegen der Anzahl der Oszillationsmassen auf das Vielfache von vier; 2) punktsymmetrisches Anordnen der Oszillationsmassen; 3) Oszillation der Oszillationsmassen in derselben Phase und der umgekehrten Phase (die Oszillation in derselben Phase zwischen den sich gegenüberstehenden zwei beweglichen Teilen und die Oszillation in der halb und halb umgekehrten Phase); und 4) Durchführen von Berechnungsprozessen (Addition und Subtraktion) auf der Grundlage der Gleichungen (1) bis (5), um jedes der Signale infolge der Verschiebungen der Oszillationsmassen aufzusummieren (Berechnung von F).
Wenn dabei die Anzahl der Oszillationsmassen eine gerade Anzahl außer dem Vielfachen von vier ist (beispielsweise 2, 6, 10, 14... 2(2n + 1)), verbleibt die Zentrifugalkraftkomponente in dem Winkelgeschwindigkeitssignal S1 als Ergebnis der Aufhebung der externen Beschleunigungskomponente. Jedoch kann die derartige Zentrfugalkraftkomponente als Offset durch einen Berechnungsprozess in dem Schaltungsteil entfernt werden.
Wenn die Oszillationsmassen durch das Vielfache von vier (beispielsweise 4, 8, 12, 16... 4n) punktsymmetrisch angeordnet sind, kann ”dieselbe Phasenoszillation zwischen den sich gegenüberstehenden zwei Teilen” und die ”Oszillation in der halb und halb umgekehrten Phase” der Oszillationsmassen (der beweglichen Teile) benachbart zueinander in der umgekehrten Phase in der Umfangsrichtung um den vorbestimmten Punkt K passend ausgeführt werden.
Des Weiteren wird bei dieser Ausführungsform der gesamte Sensor durch Anordnen einer geraden Anzahl (von zwei oder mehr) Oszillationsmassen (der beweglichen Teile) 10–15 punktsymmetrisch bezüglich des vorbestimmten Punkts K in der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 und durch eine Oszillation davon in der Umfangsrichtung um den vorbestimmten Punkt K für eine Verringerung der Größe kreisförmig.
Weitere Modifizierung
Die Erfassungselektroden (Erfassungsteile) 30–33 zur Erfassung der Corioliskraft sind an der äußeren Seite der Oszillationsmassen 10–13 bezüglich des vorbestimmten Punkts K in der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 angeordnet, jedoch können die Erfassungselektroden 30–33 an der hinteren Seite der Oszillationsmassen 10–13 angeordnet sein. D. h. es wird bevorzugt alle Erfassungselektroden (Erfassungsteile) 10–13 entweder an der äußeren Seite oder der inneren Seite bezüglich der Oszillationsmassen 10–13 anzuordnen, da Vorzeichen der Corioliskraft und der externen Beschleunigung wichtig für die Durchführung des Berechnungsprozesses sind und da das Vorzeichen der Coroliskraft von den Positionen der Erfassungselektroden abhängt.
Dabei sind die Erfassungsteile derart konstruiert, dass sie Kapazitätsänderungen erfassen, jedoch können die Erfassungsteile derart konstruiert sein, dass sie die Verschiebung der Erfassungsgewichte als elektromagnetische Änderungen erfassen. Des Weiteren kann der Schaltungsteil (Schaltungseinrichtung) 101 auf demselben SOI-Substrat 4 wie bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor 100 oder auf dem anderen Substrat gebildet sein.
Vorstehend wurde ein kompakter Winkelgeschwindigkeitssensor mit einem verbesserten Signal/Rausch-Verhältnis offenbart. Der Winkelgeschwindigkeitssensor (100) enthält ein SOI-Substrat (4), vier Oszillationsmassen (10–13), welche beweglich auf dem SOI-Substrat getragen werden, und vier Erfassungselektroden (30–33), welche an der äußeren Seite der Oszillationsmassen zur Erfassung von Verschiebungen der Oszillationsmassen vorgesehen sind. Die Oszillationsmassen sind punktsymmetrisch bezüglich eines vorbestimmten Punkts K in einer flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat angeordnet. Jede der vier zueinander benachbarten Oszillationsmassen oszilliert in einer umgekehrten Phase in einer Umfangsrichtung um den vorbestimmten Punkt K entlang der flachen Ebene. Wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω um den vorbestimmten Punkt K erzeugt wird, werden Erfassungsgewichte (20–23) der Oszillationsmassen entlang einer Richtung senkrecht zu der Oszillationsrichtung in der flachen Ebene verschoben. Kapazitätsänderungen zwischen den Erfassungsgewichten der Erfassungselektroden werden in einem Schaltungsteil (101) verarbeitet, um ein Winkelgeschwindigkeitserfassungssignal S1 infolge einer Corioliskraft unter Aufhebung einer externen Beschleunigung und einer Zentrifugalkraft auszugeben, welche auf die Erfassungsgewichte der Oszillationsmassen wirkt.

Claims

Winkelgeschwindigkeitssensor mit: einem Substrat (4); einer Mehrzahl von beweglichen Teilen (10, 11, 12, 13), welche beweglich auf dem Substrat getragen werden, symmetrisch um einen vorbestimmten Punkt (K) angeordnet und in Umfangsrichtung um den vorbestimmten Punkt beweglich sind; und einem Erfassungsteil (30–33), welches den beweglichen Teilen zur Erfassung einer Verschiebung der beweglichen Teile in Radialrichtung zum vorbestimmten Punkt (K) gegenübersteht; dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der beweglichen Teile (10, 11, 12, 13) ein Vielfaches von vier beträgt, jeweils zwei bewegliche Teile (10, 12; 11, 13), welche symmetrisch um den vorbestimmten Punkt (K) angeordnet sind, derart konfiguriert sind, dass sie in derselben Phase oszillieren, und die beweglichen Teile (10, 12) einer Hälfte derart konfiguriert sind, dass sie in einer Phase umgekehrt zu der Phase der beweglichen Teile (11, 13) der anderen Hälfte oszillieren.
Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Teile (10, 11, 12, 13) ein erstes bewegliches Teil (10, 11) und ein zweites bewegliches Teil (12, 13) enthalten, das dem ersten beweglichen Teil mit dem dazwischen befindlichen vorbestimmten Punkt gegenübersteht, wobei das erste bewegliche Teil und das zweite bewegliche Teil voneinander unabhängig derart konfiguriert sind, dass sie in derselben Phase oszillieren.
Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der beweglichen Teile (10–13) derart konfiguriert ist, dass es in einer Phase oszilliert, welche umgekehrt zu derjenigen Phase ist, in welcher das jeweils am Nächsten befindliche bewegliche Teil oszilliert.
Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsteil (30–33) an der äußeren Seite der beweglichen Teile (11–13) in Radialrichtung zum vorbestimmten Punkt (K) angeordnet ist.
Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch: ein Schaltungsteil (101) zur Eingabe eines Winkelgeschwindigkeitssignals (S1) von dem Erfassungsteil (30–33) für eine Verarbeitung einer Kapazitätsänderung zwischen dem Erfassungsteil und den beweglichen Teilen, um ein Signal infolge einer Corioliskraft auszugeben, welche auf die beweglichen Teile (10–13) einwirkt.
Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungsteil (101) die Kapazitätsänderung zwischen dem Erfassungsteil und den beweglichen Teilen verarbeitet, um ein Signal infolge einer Corioliskraft auszugeben, welche auf die beweglichen Teile (10–13) einwirkt, wobei im Wesentlichen eine externe Kraft aufgehoben wird, die auf die beweglichen Teile wirkt.
Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsteil (30–33) festgelegte Elektroden (30b–33b), welche an dem Substrat (4) befestigt sind, um den beweglichen Teilen (10–13) gegenüberzustehen, zur Erfassung von Kapazitätsänderungen zwischen den festgelegten Elektroden und den beweglichen Elektroden als Ergebnis einer Verschiebung der beweglichen Teile entlang einer flachen Ebene parallel zu dem Substrat aufweist.
Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Teile (10–13) ein erstes elastisches Teil (41), welches entlang einer Oszillationsrichtung elastisch deformierbar ist; ein Oszillationsteil (20a–23a), welches von dem Substrat (4) über das erste elastische Teil getragen wird; ein zweites elastisches Teil (20b–23b), welches mit dem Oszillationsteil verbunden ist und entlang einer Richtung senkrecht zu der Oszillationsrichtung in einer flachen Ebene parallel zu dem Substrat elastisch deformierbar ist; und ein Erfassungsgewicht (20–23) aufweist, welches von dem Oszillationsteil über das zweite elastische Teil getragen wird.
Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (4) eine Ansteuerungselektrode (35, 36) mit einer Kammform für eine Gegenüberstellung gegenüber dem Oszillationsteil (20a–23a) besitzt; das Oszillationsteil eine gegenüberstehende Elektrode (20c–23c) mit einer Kammform aufweist und der Ansteuerungselektrode gegenübersteht, um mit der Kammform der Ansteuerungselektrode verzahnt zu sein, und die Ansteuerungselektrode zur Erzeugung einer elektrostatischen Kraft zwischen der Ansteuerungselektrode und der gegenüberstehenden Elektrode dient, um das bewegliche Teil (10–13) durch Anlegen einer Wechselspannung zwischen der Ansteuerungselektrode und der gegenstehenden Elektrode oszillieren zu lassen.
Winkelgeschwindigkeitssensor mit: einem Substrat (4); einer Mehrzahl von beweglichen Teilen, die beweglich auf dem Substrat getragen werden, einschließlich einem ersten beweglichen Teil (10) und einem zweiten beweglichen Teil (12), welches symmetrisch zu dem ersten beweglichen Teil um einen vorbestimmten Punkt (K) angeordnet ist, wobei das erste und zweite bewegliche Teil derart konfiguriert sind, dass sie in Umfangsrichtung um den vorbestimmten Punkt in derselben Phase oszillieren; einem Erfassungsteil (30–33), welches an der äußeren Seite der beweglichen Teile vorgesehen ist, zur Erfassung einer Verschiebung der beweglichen Teile; und einer Verarbeitungsschaltung (101) zur Verarbeitung von Signalen von dem Erfassungsteil und zur Ausgabe eines Winkelgeschwindigkeitssignals infolge einer Corioliskraft, welche auf die beweglichen Teile in einer flachen Ebene parallel zu dem Substrat als Ergebnis der Oszillation der beweglichen Teile einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Teile ein drittes bewegliches Teil (11) und ein viertes bewegliches Teil (13) enthalten, welches symmetrisch zu dem dritten beweglichen Teil (11) um einen vorbestimmten Punkt (K) angeordnet ist, wobei das dritte und vierte bewegliche Teil (11, 13) derart konfiguriert sind, dass sie in Umfangsrichtung um den vorbestimmten Punkt in derselben Phase zueinander und in umgekehrter Phase zu der Phase der ersten und zweiten beweglichen Teile (10, 12) oszillieren.
Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch: ein Schaltungsteil (101) zur Eingabe eines Winkelgeschwindigkeitssignals (S1) von dem Erfassungsteil (30–33) für eine Verarbeitung einer Kapazitätsänderung zwischen dem Erfassungsteil und den beweglichen Teilen, um ein Signal infolge einer Corioliskraft auszugeben, welche auf die beweglichen Teile (10–13) einwirkt, wobei das Schaltungsteil (101) die Kapazitätsänderung zwischen dem Erfassungsteil und den beweglichen Teilen verarbeitet, um ein Signal infolge einer Corioliskraft auszugeben, welche auf die beweglichen Teile (10–13) einwirkt, wobei im Wesentlichen eine externe Kraft aufgehoben wird, die auf die beweglichen Teile wirkt.