JPH05180862A - 半導体角加速度センサ - Google Patents
半導体角加速度センサInfo
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- JPH05180862A JPH05180862A JP4020419A JP2041992A JPH05180862A JP H05180862 A JPH05180862 A JP H05180862A JP 4020419 A JP4020419 A JP 4020419A JP 2041992 A JP2041992 A JP 2041992A JP H05180862 A JPH05180862 A JP H05180862A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で高精度な角加速度センサを製作する。
【構成】 シリコン基板をエッチング処理して形成した
枠体部１１、錘り部１２及び梁部１３ａ、１３ｂを有す
る一方のシリコン基板と、枠体部１１’、錘り部１２’
及び梁部１３ａ’、１３ｂ’を有する他方のシリコン基
板とを接合し、接合したシリコン基板の両側にガラス板
１８、１８’を接合してセンシング部を形成する。
枠体部１１、錘り部１２及び梁部１３ａ、１３ｂを有す
る一方のシリコン基板と、枠体部１１’、錘り部１２’
及び梁部１３ａ’、１３ｂ’を有する他方のシリコン基
板とを接合し、接合したシリコン基板の両側にガラス板
１８、１８’を接合してセンシング部を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば銀塩カメラ、ビ
デオカメラ、スチルビデオカメラ等の防振システムに利
用可能なマイクロメカニクス技術を用いた小型で高性能
な半導体角加速度センサに関するものである。
デオカメラ、スチルビデオカメラ等の防振システムに利
用可能なマイクロメカニクス技術を用いた小型で高性能
な半導体角加速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、マイクロメカニクス技術を用いた
小型なセンサとして加速度センサが広く知られている。
これは、シリコンのマイクロメカニクス技術によりカン
チレバーを製作し、先端に錘りを付加した小型の加速度
センサである。例えば、K.E.Petersen等("Michromechan
ical Accelerometer Integrated with MOS Detection C
ircuitry" IEEE Trans. Electron Devices, vol.ED-29,
p23,1982) により、静電容量変化を用いて加速度を検知
する方法が提案されている。
小型なセンサとして加速度センサが広く知られている。
これは、シリコンのマイクロメカニクス技術によりカン
チレバーを製作し、先端に錘りを付加した小型の加速度
センサである。例えば、K.E.Petersen等("Michromechan
ical Accelerometer Integrated with MOS Detection C
ircuitry" IEEE Trans. Electron Devices, vol.ED-29,
p23,1982) により、静電容量変化を用いて加速度を検知
する方法が提案されている。
【０００３】図１０はこの加速度センサの構成図であ
り、シリコン基板１の上に電極２とカンチレバー３がマ
イクロファブリケーションにより形成されている。カン
チレバー３は酸化膜から成り、上面に金属電極４が形成
され、先端に設けた錘り５により加速度に対する感度が
高められるようになっている。電極２と金属電極４の間
の静電容量変化を検出回路６で検出し、加速度を検出す
る。また、金属電極４の配置形態として、錘り５の上面
に金属電極を配置した構成のもの(S.Suzuki,"Semicondu
ctor Capacitance-type Accelerometer with PWM Elect
rostatic Servo Technique",Sensors and Actuators,A2
1-A23,p316-319,1990)も提案されている。
り、シリコン基板１の上に電極２とカンチレバー３がマ
イクロファブリケーションにより形成されている。カン
チレバー３は酸化膜から成り、上面に金属電極４が形成
され、先端に設けた錘り５により加速度に対する感度が
高められるようになっている。電極２と金属電極４の間
の静電容量変化を検出回路６で検出し、加速度を検出す
る。また、金属電極４の配置形態として、錘り５の上面
に金属電極を配置した構成のもの(S.Suzuki,"Semicondu
ctor Capacitance-type Accelerometer with PWM Elect
rostatic Servo Technique",Sensors and Actuators,A2
1-A23,p316-319,1990)も提案されている。
【０００４】銀塩カメラ、ビデオカメラ、スチルビデオ
カメラ等における光学系を防振するためには、上下のカ
メラ振れと左右のカメラ振れを補正することが有効であ
り、このためには角加速度の検出が必要である。加速度
センサを用いて角加速度を検出するためには、２個の加
速度センサを回転軸に並行に一定の距離を離して配置す
る所謂並進加速度センサからの２つの加速度信号を基
に、角加速度成分を検出すればよい。
カメラ等における光学系を防振するためには、上下のカ
メラ振れと左右のカメラ振れを補正することが有効であ
り、このためには角加速度の検出が必要である。加速度
センサを用いて角加速度を検出するためには、２個の加
速度センサを回転軸に並行に一定の距離を離して配置す
る所謂並進加速度センサからの２つの加速度信号を基
に、角加速度成分を検出すればよい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来例においては、並進加速度センサを複数用いる構成
であるため、小型化したカメラ等では空間的制約により
実現が難しい。また、精度を向上させるためには、加速
度センサの特性を揃え、かつ並進加速度センサの取付誤
差を小さくしなければならないため、複雑な調整が不可
欠になる。
従来例においては、並進加速度センサを複数用いる構成
であるため、小型化したカメラ等では空間的制約により
実現が難しい。また、精度を向上させるためには、加速
度センサの特性を揃え、かつ並進加速度センサの取付誤
差を小さくしなければならないため、複雑な調整が不可
欠になる。
【０００６】また、通常のカメラにおける手振れの周波
数帯域は０．０１〜３０Ｈｚ程度の低周波領域にあるた
め、加速度に対して高い感度が要求される。しかしなが
ら、カメラの姿勢が変化して重力の方向が変化し、並進
加速度センサへの検出レンジに対するオフセット出力が
大きく変化するため、検出精度を向上させることが難し
いという問題がある。
数帯域は０．０１〜３０Ｈｚ程度の低周波領域にあるた
め、加速度に対して高い感度が要求される。しかしなが
ら、カメラの姿勢が変化して重力の方向が変化し、並進
加速度センサへの検出レンジに対するオフセット出力が
大きく変化するため、検出精度を向上させることが難し
いという問題がある。
【０００７】本発明の目的は、上述した問題点を解消
し、並進加速度センサの取付誤差を少なくして小型で高
精度な半導体角加速度センサを提供することにある。
し、並進加速度センサの取付誤差を少なくして小型で高
精度な半導体角加速度センサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る半導体角加速度センサは、可動電極と
して機能する平板状の錘り部と、該錘り部の重心を通る
回転軸上にあり、前記錘り部の両側で前記錘り部を回転
自在に支持する２つの弾性部材から成る梁部と、該梁部
の間で前記回転軸に対し交差する方向に前記錘り部と対
向して設けた固定電極と、該固定電極及び前記錘り部の
間隔変化に対応する静電容量変化から前記錘り部に加わ
る角加速度を検出する手段とから成る半導体角加速度セ
ンサであって、前記錘り部と前記梁部を２枚の等価なシ
リコン部材を接合して形成したことを特徴とするもので
ある。
めの本発明に係る半導体角加速度センサは、可動電極と
して機能する平板状の錘り部と、該錘り部の重心を通る
回転軸上にあり、前記錘り部の両側で前記錘り部を回転
自在に支持する２つの弾性部材から成る梁部と、該梁部
の間で前記回転軸に対し交差する方向に前記錘り部と対
向して設けた固定電極と、該固定電極及び前記錘り部の
間隔変化に対応する静電容量変化から前記錘り部に加わ
る角加速度を検出する手段とから成る半導体角加速度セ
ンサであって、前記錘り部と前記梁部を２枚の等価なシ
リコン部材を接合して形成したことを特徴とするもので
ある。
【０００９】
【作用】上述の構成を有する半導体角加速度センサは、
平板状の錘り部と弾性部材から成る梁部とをエッチング
により形状加工した等価な２枚のシリコン部材を接合さ
せて形成すると、錘り部の重心を通る回転軸と梁部の中
心との誤差が少なくなり、検出精度が高くなる。
平板状の錘り部と弾性部材から成る梁部とをエッチング
により形状加工した等価な２枚のシリコン部材を接合さ
せて形成すると、錘り部の重心を通る回転軸と梁部の中
心との誤差が少なくなり、検出精度が高くなる。
【００１０】
【実施例】本発明を図１〜図９に図示の実施例に基づい
て詳細に説明する。図１〜図７は第１の実施例を示し、
図１は角加速度センサの平面図、図２はそのＡ−Ａ線断
面図、図３及び図４はシリコン基板の加工工程を説明図
するＢ−Ｂ線断面図、図５は検出部の等価回路図、図６
は検出回路の構成図、そして図７は角加速度センサを適
用したカメラ用の像振れ制御システムの構成図を示して
いる。
て詳細に説明する。図１〜図７は第１の実施例を示し、
図１は角加速度センサの平面図、図２はそのＡ−Ａ線断
面図、図３及び図４はシリコン基板の加工工程を説明図
するＢ−Ｂ線断面図、図５は検出部の等価回路図、図６
は検出回路の構成図、そして図７は角加速度センサを適
用したカメラ用の像振れ制御システムの構成図を示して
いる。
【００１１】図１において、枠体部１１、錘り部１２、
梁部１３ａ、１３ｂは同一のシリコン基板からエッチン
グ処理により一体に形成され、錘り部１２はそれぞれの
長辺の中心を梁部１３ａ、１３ｂにより支持されてい
る。また、枠体部１１と錘り部１２の間には、エッチン
グ処理によりテーパ部１４及びテーパ部１５が空隙部１
６を介して形成されている。
梁部１３ａ、１３ｂは同一のシリコン基板からエッチン
グ処理により一体に形成され、錘り部１２はそれぞれの
長辺の中心を梁部１３ａ、１３ｂにより支持されてい
る。また、枠体部１１と錘り部１２の間には、エッチン
グ処理によりテーパ部１４及びテーパ部１５が空隙部１
６を介して形成されている。
【００１２】図２において、枠体部１１、錘り部１２及
び梁部１３ａ、１３ｂを有する一方のシリコン基板と、
枠体部１１’、錘り部１２’及び梁部１３ａ’、１３
ｂ’を有する他方のシリコン基板とは、何れか一方のシ
リコン基板の接合部１７にホウケイ酸ガラスをスパッタ
リング法を用いて４μｍの厚さに堆積し、他方のシリコ
ン基板を位置合わせをして重ね合わせ、上側にあるシリ
コン基板から下側のシリコン基板に対して約−５０Ｖの
電圧を印加して接合する。
び梁部１３ａ、１３ｂを有する一方のシリコン基板と、
枠体部１１’、錘り部１２’及び梁部１３ａ’、１３
ｂ’を有する他方のシリコン基板とは、何れか一方のシ
リコン基板の接合部１７にホウケイ酸ガラスをスパッタ
リング法を用いて４μｍの厚さに堆積し、他方のシリコ
ン基板を位置合わせをして重ね合わせ、上側にあるシリ
コン基板から下側のシリコン基板に対して約−５０Ｖの
電圧を印加して接合する。
【００１３】また図示しない固定電極を形成するため、
ガラス板１８、１８’をフォトリソグラフィ法を用い、
フッ酸溶液によりエッチング処理して溝部１８ａ、１８
ａ’を形成する。次に、フォトリソグラフィ法と電子ビ
ーム蒸着法を用いて溝部１８ａ、１８ａ’に図示しない
クロム電極及び引出部を形成する。最後に、図２に示す
ように接合済みのシリコン基板とガラス板１８、１８’
を陽極接合法により接合してセンシング部を作成する。
なお、ガラス板１８、１８’とシリコン基板を接合する
際には、約４００℃に加熱してガラス板１８、１８’側
に約−１０００Ｖを印加して行う。
ガラス板１８、１８’をフォトリソグラフィ法を用い、
フッ酸溶液によりエッチング処理して溝部１８ａ、１８
ａ’を形成する。次に、フォトリソグラフィ法と電子ビ
ーム蒸着法を用いて溝部１８ａ、１８ａ’に図示しない
クロム電極及び引出部を形成する。最後に、図２に示す
ように接合済みのシリコン基板とガラス板１８、１８’
を陽極接合法により接合してセンシング部を作成する。
なお、ガラス板１８、１８’とシリコン基板を接合する
際には、約４００℃に加熱してガラス板１８、１８’側
に約−１０００Ｖを印加して行う。
【００１４】図３はシリコン基板を加工する工程図であ
り、図３(a) に示すようにシリコン基板の両面に窒化シ
リコン膜１１ａ、１１ｂをＬＰＣＶＤ法により形成し、
上面の窒化シリコン膜１１ａをパターニングし、水酸化
カリウム溶液でエッチング処理を行う。シリコン基板の
最も薄い部分は梁部１３ａ、１３ｂの厚さからホウケイ
酸ガラス層の厚みを引いた値の半分に一致させるように
形成する。次に、図３(b) に示すように再び上面に窒化
シリコン膜１１ｃを形成し、下面の窒化シリコン膜１１
ｂをパターニングする。最後に、水酸化カリウム溶液に
よりシリコン基板をエッチング処理し、図３(c) に示す
ように各窒化シリコン膜１１ａ、１１ｂ、１１ｃを除去
して枠体部１１及び錘り部１２を形成する。なお、枠体
部１１と錘り部１２は図示しない梁部１３ａ、１３ｂに
よって一体化されている。
り、図３(a) に示すようにシリコン基板の両面に窒化シ
リコン膜１１ａ、１１ｂをＬＰＣＶＤ法により形成し、
上面の窒化シリコン膜１１ａをパターニングし、水酸化
カリウム溶液でエッチング処理を行う。シリコン基板の
最も薄い部分は梁部１３ａ、１３ｂの厚さからホウケイ
酸ガラス層の厚みを引いた値の半分に一致させるように
形成する。次に、図３(b) に示すように再び上面に窒化
シリコン膜１１ｃを形成し、下面の窒化シリコン膜１１
ｂをパターニングする。最後に、水酸化カリウム溶液に
よりシリコン基板をエッチング処理し、図３(c) に示す
ように各窒化シリコン膜１１ａ、１１ｂ、１１ｃを除去
して枠体部１１及び錘り部１２を形成する。なお、枠体
部１１と錘り部１２は図示しない梁部１３ａ、１３ｂに
よって一体化されている。
【００１５】なお、図３(b) に示す下面からのエッチン
グ工程ではレジストをマスク材としたＣＦ4 、ＳＦ6 等
のガスによるケミカルイオンエッチチング法を用いるこ
ともできる。この場合には窒化シリコン膜１１ｃを形成
する必要がないため工程が簡略化される。
グ工程ではレジストをマスク材としたＣＦ4 、ＳＦ6 等
のガスによるケミカルイオンエッチチング法を用いるこ
ともできる。この場合には窒化シリコン膜１１ｃを形成
する必要がないため工程が簡略化される。
【００１６】図４はシリコン基板を加工する他の工程図
であり、図４(a) に示すようにシリコン基板の両面に窒
化シリコン膜１１ａ、１１ｂを形成し、下面の窒化シリ
コン膜１１ｂをパターニングした後に、水酸化カリウム
溶液によりエッチング処理を行う。エッチングの厚みは
梁部１３ａ、１３ｂの厚さの半分に一致させるように形
成する。次に、図４(b) に示すように、下面のエッチン
グ部に窒化シリコン膜１１ｄを形成し、上面の窒化シリ
コン膜１１ａをパターニングする。最後に、シリコン基
板のエッチング処理と窒化シリコン膜の除去を行い、図
４(c) に示すような枠体部１１及び錘り部１２を形成す
る。
であり、図４(a) に示すようにシリコン基板の両面に窒
化シリコン膜１１ａ、１１ｂを形成し、下面の窒化シリ
コン膜１１ｂをパターニングした後に、水酸化カリウム
溶液によりエッチング処理を行う。エッチングの厚みは
梁部１３ａ、１３ｂの厚さの半分に一致させるように形
成する。次に、図４(b) に示すように、下面のエッチン
グ部に窒化シリコン膜１１ｄを形成し、上面の窒化シリ
コン膜１１ａをパターニングする。最後に、シリコン基
板のエッチング処理と窒化シリコン膜の除去を行い、図
４(c) に示すような枠体部１１及び錘り部１２を形成す
る。
【００１７】なお、本実施例においてパターニングはフ
ォトリソグラフィ法を用いてレジストマスクを作製し、
ＣＦ4 を用いたケミカルイオンエッチング法により一部
の窒化シリコン膜を除去して行い、シリコン基板のエッ
チング処理は水酸化カリウム溶液を用いて行う。また、
接合する２枚のシリコン基板の加工プロセスを同時に行
うことにより、加工誤差による対称性の低下を抑えるこ
とができる。
ォトリソグラフィ法を用いてレジストマスクを作製し、
ＣＦ4 を用いたケミカルイオンエッチング法により一部
の窒化シリコン膜を除去して行い、シリコン基板のエッ
チング処理は水酸化カリウム溶液を用いて行う。また、
接合する２枚のシリコン基板の加工プロセスを同時に行
うことにより、加工誤差による対称性の低下を抑えるこ
とができる。
【００１８】図５は検出部の等価回路図であり、支持梁
１３ａ、１３ｂに支持された平板状の錘り部１２は共通
の接地電極に保持され、固定電極１９、２０、２１、２
２は対向する電極としてコンデンサC1、C2の一部を構成
している。ここで、固定電極１９と固定電極２２が電気
的に接続され錘り部１２との間にコンデンサC1が構成さ
れ、固定電極２０と固定電極２１が接続され錘り部１２
との間にコンデンサC2が構成されている。錘り部１２が
支持梁１３ａ、１３ｂの廻りに回動することにより、コ
ンデンサC1、C2の容量が変化するようになっている。
１３ａ、１３ｂに支持された平板状の錘り部１２は共通
の接地電極に保持され、固定電極１９、２０、２１、２
２は対向する電極としてコンデンサC1、C2の一部を構成
している。ここで、固定電極１９と固定電極２２が電気
的に接続され錘り部１２との間にコンデンサC1が構成さ
れ、固定電極２０と固定電極２１が接続され錘り部１２
との間にコンデンサC2が構成されている。錘り部１２が
支持梁１３ａ、１３ｂの廻りに回動することにより、コ
ンデンサC1、C2の容量が変化するようになっている。
【００１９】図６は検出回路の構成図であり、前述した
コンデンサC1とコンデンサC2に抵抗R1、R2が接続されて
ブリッジ回路が構成され、更にブリッジ回路には発振器
２３と不平衡電圧検出回路２４が接続されている。この
不平衡電圧検出回路２４は全波整流回路、ローパスフィ
ルタ及び差動増幅器から構成され、高周波の振幅値を抽
出して不平衡電圧を増幅するものである。
コンデンサC1とコンデンサC2に抵抗R1、R2が接続されて
ブリッジ回路が構成され、更にブリッジ回路には発振器
２３と不平衡電圧検出回路２４が接続されている。この
不平衡電圧検出回路２４は全波整流回路、ローパスフィ
ルタ及び差動増幅器から構成され、高周波の振幅値を抽
出して不平衡電圧を増幅するものである。
【００２０】このような構成において、支持梁１３ａ、
１３ｂを軸とする角加速度が加わると錘り部１２は回動
し、支持梁１３ａ、１３ｂは捻りに対する弾性力と錘り
部１２の慣性モーメントとが釣り合う角度で停止する。
このとき、固定電極１９と固定電極２２の錘り部１２と
の間には、静電容量変化が同相であるためにコンデンサ
C1の容量が変化する。また、コンデンサC2の容量も同様
に変化するが、コンデンサC1とは逆相に変化する。この
ため、発振器２３からブリッジ回路に振幅一定の高周波
が印加されると、コンデンサC1及びコンデンサC2のイン
ピーダンス変化による不平衡電圧が不平衡電圧検出回路
２４に入力され、錘り部１２の微小回転が効率良く検出
され、不平衡電圧検出回路２４の出力が角加速度に換算
される。また、錘り部１２の上下面に複数の固定電極１
９、２０、２１、２２を配置することにより、平板に加
わる重力等による並進加速度成分は、不平衡電圧検出回
路２４によりカットされ、角加速度のみが検出されるよ
うになる。
１３ｂを軸とする角加速度が加わると錘り部１２は回動
し、支持梁１３ａ、１３ｂは捻りに対する弾性力と錘り
部１２の慣性モーメントとが釣り合う角度で停止する。
このとき、固定電極１９と固定電極２２の錘り部１２と
の間には、静電容量変化が同相であるためにコンデンサ
C1の容量が変化する。また、コンデンサC2の容量も同様
に変化するが、コンデンサC1とは逆相に変化する。この
ため、発振器２３からブリッジ回路に振幅一定の高周波
が印加されると、コンデンサC1及びコンデンサC2のイン
ピーダンス変化による不平衡電圧が不平衡電圧検出回路
２４に入力され、錘り部１２の微小回転が効率良く検出
され、不平衡電圧検出回路２４の出力が角加速度に換算
される。また、錘り部１２の上下面に複数の固定電極１
９、２０、２１、２２を配置することにより、平板に加
わる重力等による並進加速度成分は、不平衡電圧検出回
路２４によりカットされ、角加速度のみが検出されるよ
うになる。
【００２１】このように、角加速度を直接検出するため
のセンサは１軸に対して１個で済み、並進加速度センサ
を２個用いる従来方式に比べて調整が簡単になり、空間
的制約も大幅に有利になる。また、カメラ等の小型機器
への収納の自由度が向上し、機器自体のデザインの選択
性も向上する。
のセンサは１軸に対して１個で済み、並進加速度センサ
を２個用いる従来方式に比べて調整が簡単になり、空間
的制約も大幅に有利になる。また、カメラ等の小型機器
への収納の自由度が向上し、機器自体のデザインの選択
性も向上する。
【００２２】図７は角加速度センサを用いたカメラ用の
像振れ抑制システムの構成図であり、矢印により示され
るようなカメラの撮影光軸の縦振れAp及び横振れAyに伴
い、像面２６上の像が振れることを抑制するためのシス
テムの概要を示している。縦振れAp及び横振れAyはそれ
ぞれの縦振れ角加速度センサ２７Ｐ及び横振れ角加速度
センサ２７Ｙにより検出され、これらのセンサ２７Ｐ、
２７Ｙは図１に示した角加速度センサ及び図６に示した
検出回路により構成されている。
像振れ抑制システムの構成図であり、矢印により示され
るようなカメラの撮影光軸の縦振れAp及び横振れAyに伴
い、像面２６上の像が振れることを抑制するためのシス
テムの概要を示している。縦振れAp及び横振れAyはそれ
ぞれの縦振れ角加速度センサ２７Ｐ及び横振れ角加速度
センサ２７Ｙにより検出され、これらのセンサ２７Ｐ、
２７Ｙは図１に示した角加速度センサ及び図６に示した
検出回路により構成されている。
【００２３】角加速度検出量は角加速度検出方向Bp、By
に従って、公知の積分回路２８Ｐ、２８Ｙにそれぞれ入
力し、各角加速度センサ２７Ｐ、２７Ｙの信号が積分さ
れて手振れ角変位に変換される。この変換された角変位
は、補正光学系２９をＸ、Ｙ方向に変位させる駆動部３
０Ｐ、３０Ｙに入力し、補正光学系２９を駆動して像面
２６の像の安定性を確保し、像振れ抑制を行うようにな
っている。なお、固定レンズ系３１の一部及び補正光学
系２９の位置検出センサ３２Ｐ、３２Ｙ、３２Ｐ、３２
Ｙは、検出信号のフィードバック制御に利用されてい
る。
に従って、公知の積分回路２８Ｐ、２８Ｙにそれぞれ入
力し、各角加速度センサ２７Ｐ、２７Ｙの信号が積分さ
れて手振れ角変位に変換される。この変換された角変位
は、補正光学系２９をＸ、Ｙ方向に変位させる駆動部３
０Ｐ、３０Ｙに入力し、補正光学系２９を駆動して像面
２６の像の安定性を確保し、像振れ抑制を行うようにな
っている。なお、固定レンズ系３１の一部及び補正光学
系２９の位置検出センサ３２Ｐ、３２Ｙ、３２Ｐ、３２
Ｙは、検出信号のフィードバック制御に利用されてい
る。
【００２４】上述したように、半導体角加速度センサを
カメラの防振システムに利用する場合には、半導体プロ
セス技術によりシリコン−シリコン接合を用いてセンサ
部の対称性を高めているため、極めて高精度なセンサ部
を形成することができる。従って、加工精度に依存する
機械的な不均一性に起因する誤差は飛躍的に少なくなり
Ｓ／Ｎ比が向上する。また、センサ自体のサイズを小さ
くすることができるため、センサ部を小型軽量化するこ
とができるようになり、カメラ等の小型機器への収納の
自由度が向上し、機器自体のデザインの選択性も向上す
る。
カメラの防振システムに利用する場合には、半導体プロ
セス技術によりシリコン−シリコン接合を用いてセンサ
部の対称性を高めているため、極めて高精度なセンサ部
を形成することができる。従って、加工精度に依存する
機械的な不均一性に起因する誤差は飛躍的に少なくなり
Ｓ／Ｎ比が向上する。また、センサ自体のサイズを小さ
くすることができるため、センサ部を小型軽量化するこ
とができるようになり、カメラ等の小型機器への収納の
自由度が向上し、機器自体のデザインの選択性も向上す
る。
【００２５】図８は第２の実施例におけるセンサの断面
図、そして図９はその加工工程図である。及び枠体部３
４、３４’及び梁部３５、３５’を有する２枚のシリコ
ン基板の接合や、ホウケイ酸ガラス板３６、３６’と各
シリコン基板の接合は、第１の実施例と同じ方法により
行われる。なお、ガラス板３６、３６’の錘り部３７、
３７’と対向する面に、４個の図示しない固定電極を第
１の実施例と同じ方法により形成し、図６に示した回路
を用いて角加速度を検出するようにすると、第１の実施
例と同様に精度の高いセンシングを行うことができる。
図、そして図９はその加工工程図である。及び枠体部３
４、３４’及び梁部３５、３５’を有する２枚のシリコ
ン基板の接合や、ホウケイ酸ガラス板３６、３６’と各
シリコン基板の接合は、第１の実施例と同じ方法により
行われる。なお、ガラス板３６、３６’の錘り部３７、
３７’と対向する面に、４個の図示しない固定電極を第
１の実施例と同じ方法により形成し、図６に示した回路
を用いて角加速度を検出するようにすると、第１の実施
例と同様に精度の高いセンシングを行うことができる。
【００２６】また、図９(a) に示すように、シリコン基
板の両面に窒化シリコン膜３４ａ、３４ｂを形成し、パ
ターニングして水酸化カリウム溶液によるエッチングを
行い、シリコン基板の最も薄い部分は、梁部の厚さから
ホウケイ酸ガラス層の厚みを引いた値の半分に一致させ
るようにする。次に、図９(b) に示すように下面の窒化
シリコン膜３４ｂをパターニングし、上面のエッチング
面に窒化シリコン膜３４ｄを形成する。このとき、錘り
部３７に窒化シリコン膜の開口部を設けておくと、図４
(c) に示すように錘り部３７を枠体部３４よりも薄い形
状にすることができる。
板の両面に窒化シリコン膜３４ａ、３４ｂを形成し、パ
ターニングして水酸化カリウム溶液によるエッチングを
行い、シリコン基板の最も薄い部分は、梁部の厚さから
ホウケイ酸ガラス層の厚みを引いた値の半分に一致させ
るようにする。次に、図９(b) に示すように下面の窒化
シリコン膜３４ｂをパターニングし、上面のエッチング
面に窒化シリコン膜３４ｄを形成する。このとき、錘り
部３７に窒化シリコン膜の開口部を設けておくと、図４
(c) に示すように錘り部３７を枠体部３４よりも薄い形
状にすることができる。
【００２７】本実施例においては、ガラスのエッチング
プロセスを必要としないため、プロセスの簡略化が可能
になる。また、ガラス板３６上の固定電極と錘り部３７
とのギャップ間隔制御は、エッチング精度の高いシリコ
ン基板側で行うことができるため、センシングの精度を
更に高めることができる。
プロセスを必要としないため、プロセスの簡略化が可能
になる。また、ガラス板３６上の固定電極と錘り部３７
とのギャップ間隔制御は、エッチング精度の高いシリコ
ン基板側で行うことができるため、センシングの精度を
更に高めることができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体角加速度センサは、錘り部及び梁部が加工成形された
２つの等価なシリコン基板を接合させることにより、セ
ンサの対称性を極めて高くすることができ、小型で簡素
な構成により角加速度を高精度に検出することが可能に
なる。
体角加速度センサは、錘り部及び梁部が加工成形された
２つの等価なシリコン基板を接合させることにより、セ
ンサの対称性を極めて高くすることができ、小型で簡素
な構成により角加速度を高精度に検出することが可能に
なる。
【図１】第１の実施例の平面図である。
【図２】Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】シリコン基板の加工工程図である。
【図４】シリコン基板の加工工程図である。
【図５】検出部の等価回路図である。
【図６】検出回路の構成図である。
【図７】応用例の構成図である。
【図８】第２の実施例の断面図である。
【図９】シリコン基板の加工工程図である。
【図１０】従来例の構成図である。
１１、３４ 枠体部 １２、３７ 錘り部 １３ａ、１３ｂ、３５ 梁部 １８、３６ ガラス板 １９、２０、２１、２２ 固定電極 ２３ 発振器 ２４ 不平衡電圧検出回路 ２７Ｐ、２７Ｙ 半導体角加速度センサ ２９ 補正光学系 ３１ 固定レンズ系
Claims (3)
- 【請求項１】 可動電極として機能する平板状の錘り部
と、該錘り部の重心を通る回転軸上にあり、前記錘り部
の両側で前記錘り部を回転自在に支持する２つの弾性部
材から成る梁部と、該梁部の間で前記回転軸に対し交差
する方向に前記錘り部と対向して設けた固定電極と、該
固定電極及び前記錘り部の間隔変化に対応する静電容量
変化から前記錘り部に加わる角加速度を検出する手段と
から成る半導体角加速度センサであって、前記錘り部と
前記梁部を２枚の等価なシリコン部材を接合して形成し
たことを特徴とする半導体角加速度センサ。 - 【請求項２】 前記錘り部及び前記梁部はシリコン基板
の一部をエッチングにより除去して形成した請求項１に
記載の半導体角加速度センサ。 - 【請求項３】 前記錘り部及び前記梁部は２枚の等価な
前記シリコン部材を陽極接合法により接合して形成した
請求項１に記載の半導体角加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04020419A JP3076125B2 (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | 半導体角加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04020419A JP3076125B2 (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | 半導体角加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05180862A true JPH05180862A (ja) | 1993-07-23 |
| JP3076125B2 JP3076125B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=12026518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04020419A Expired - Fee Related JP3076125B2 (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | 半導体角加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3076125B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5500549A (en) * | 1993-12-13 | 1996-03-19 | Nippondenso Co., Ltd. | Semiconductor yaw rate sensor |
| US6137150A (en) * | 1994-10-28 | 2000-10-24 | Nippondenso Co., Ltd. | Semiconductor physical-quantity sensor having a locos oxide film, for sensing a physical quantity such as acceleration, yaw rate, or the like |
| CN100405067C (zh) * | 2005-09-30 | 2008-07-23 | 中北大学 | 微机械角加速度传感器 |
-
1992
- 1992-01-08 JP JP04020419A patent/JP3076125B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5500549A (en) * | 1993-12-13 | 1996-03-19 | Nippondenso Co., Ltd. | Semiconductor yaw rate sensor |
| US6137150A (en) * | 1994-10-28 | 2000-10-24 | Nippondenso Co., Ltd. | Semiconductor physical-quantity sensor having a locos oxide film, for sensing a physical quantity such as acceleration, yaw rate, or the like |
| CN100405067C (zh) * | 2005-09-30 | 2008-07-23 | 中北大学 | 微机械角加速度传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3076125B2 (ja) | 2000-08-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |