JPH0832090A - Inertia force sensor and manufacture thereof - Google Patents

Inertia force sensor and manufacture thereof

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JPH0832090A
JPH0832090A JP16017194A JP16017194A JPH0832090A JP H0832090 A JPH0832090 A JP H0832090A JP 16017194 A JP16017194 A JP 16017194A JP 16017194 A JP16017194 A JP 16017194A JP H0832090 A JPH0832090 A JP H0832090A
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JP
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Patent type
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wafer
surface
inertial force
etching
force sensor
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Pending
Application number
JP16017194A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Hirata
Masahiro Tsugai
善明 平田
政広 番
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
三菱電機株式会社
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Abstract

PURPOSE:To lessen a residual strain, which is generated at the time of manufacture of an inertia force sensor, by a method wherein a substrate and a wafer having the face (110) are bonded together to form the substrate into a substrate constituted of two layers and the wafer is subjected to anisotropic etching to form a structure having vibrating bodies and fixed electrodes. CONSTITUTION:In a structure, a wafer, whose surface crystal face bonded on a substrate 9 via an insulating film is the face (110) and which consists of a single crystal silicon film, is subjected to anisotropic etching. Electrodes are respectively formed on the surfaces of vibrating bodies. Thereby, a mass body 4 constitutes a movable electrode, which can be displaced between fixed electrodes 6 and 7. The side crystal faces of the structure are respectively constituted of the faces (111) which are formed vertically to the surface crystal face (110) of the wafer. The metal electrodes 8, a metal electrode 8 and a metal electrode 8 are respectively formed on the surfaces of the vibrating bodies, the electrode 6 and the electrode 7. Beams 3 of the vibrating bodies and mass body 4 have a gap between the substrate 9 and them and anchors 5 are bonded on the substrate 9. Thereby, a residual strain, which is generated at the time of manufacture of an inertia force sensor, can be lessened.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、振動計測や車両制御や運動制御などに利用される加速度、角速度などの慣性力を検出する慣性力センサ並びにその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an acceleration to be utilized such as vibration measurement and a vehicle control and motion control, it relates to an inertial force sensor and manufacturing method thereof for detecting an inertial force, such as an angular velocity.

【0002】 [0002]

【従来の技術】運動する物体にかかる加速度または角速度などを検出する慣性力センサには、圧電式、歪ゲージ式、差動トランスを利用した磁気方式、およびコンデンサの容量変化を検出する容量式など各種のものがある。 BACKGROUND OF THE INVENTION inertial force sensor for detecting the like acceleration or an angular velocity according to a moving object, piezoelectric, strain gauges, magnetic method utilizing differential transformer, and capacitive detecting a change in capacitance of the capacitor, such as there are various things.
近年、特に半導体のマイクロマシニング技術を応用した慣性力センサとして、機械的外力により電気抵抗が変化するピエゾ抵抗効果を利用した加速度センサ、並びにコンデンサの容量の変化を検出することで加速度を算出する加速度センサ、および角速度センサが注目を集めている。 Recently, in particular, as an inertial force sensor which applies a semiconductor micromachining technology, acceleration calculating acceleration sensor utilizing piezo resistance effect which electric resistance changes by external mechanical force, as well as the acceleration by detecting a change in capacitance of the capacitor sensor and the angular velocity sensor, has attracted attention. これらは、装置の小型化、量産性、高精度化および高信頼性などの長所をもつ。 They have the size of the apparatus, productivity, the advantages such as high accuracy and high reliability. 特に、コンデンサの容量の変化から加速度を電気的に検出する加速度センサについては、CAPASITIVE ACCELEROMET In particular, for the acceleration sensor for electrically detecting the acceleration from the change of the capacitance of the capacitor, CAPASITIVE ACCELEROMET
ER WITH HIGHLY SYMMETRICA ER WITH HIGHLY SYMMETRICA
L DESIGN,SENSORS & ACTUAT L DESIGN, SENSORS & ACTUAT
ORS,A21−A23(1990)312−315に記載の技術であり、この技術について以下に図19を用いて説明する。 ORS, A21-A23 (1990) is a technique described in 312-315 is described with reference to FIG. 19 for this technique below. また、回転運動する物体の角速度をコンデンサの容量の変化から電気的に検出する角速度センサとして特開昭62−93668号公報、米国特許475 Further, JP 62-93668 discloses an angular velocity of a rotating object motion as an angular velocity sensor for electrically detecting the change in capacitance of the capacitor, U.S. Pat 475
0364などがある。 0364, and the like.

【0003】従来の技術を説明する。 [0003] explaining a conventional technology. 図19は、CAP 19, CAP
ASITIVE ACCELEROMETER WIT ASITIVE ACCELEROMETER WIT
H HIGHLY SYMMETRICAL DESI H HIGHLY SYMMETRICAL DESI
GN,SENSORS & ACTUATORS,A2 GN, SENSORS & ACTUATORS, A2
1−A23(1990)312−315に記載された加速度センサの平面図(図19(a))とG−Gでの断面図(図19(b))である。 1-A23 (1990) 312-315 plan view of an acceleration sensor described in (FIG. 19 (a)) and cross-sectional view at G-G is a (FIG. 19 (b)). 図19において、3は梁、 In FIG. 19, 3 beams,
4は質量体、6および7は固定電極、55は梁3と質量体4とを有するシリコン基板、56および57はガラス基板である。 4 mass, 6 and 7 the fixed electrode, a silicon substrate having a 55 beam 3 and masses 4, 56 and 57 is a glass substrate. この加速度センサの構成および動作を説明する。 The configuration and operation of the acceleration sensor will be described. この加速度センサは、エッチングにより空洞部を形成することによりできた梁3および質量体4からなるシリコン基板55、エッチングにより形成した溝の表面に固定電極6を取り付けたガラス基板56、並びにエッチングにより形成した溝の表面に固定電極7を取り付けたガラス基板57からなる。 The acceleration sensor is formed, a silicon substrate 55, a glass substrate 56 fitted with fixed electrode 6 to form the grooves in the surface by etching consisting of beam 3 and masses 4 could by forming a cavity by etching, and the etching made of a glass substrate 57 in the grooves of the surface mounting the fixed electrode 7. シリコン基板55の質量体4に電極を形成することにより固定電極6と質量体4、 Fixed electrode 6 and the mass member 4 by forming an electrode on the mass 4 of the silicon substrate 55,
および固定電極7と質量体4とによりコンデンサを2つ形成している。 And forming two capacitors by the fixed electrode 7 and the mass 4. シリコン基板55の梁3の厚さをその幅に対し適当に薄くすることにより、本加速度センサのシリコン基板55の質量体4はz軸方向の加速度を受けると上下方向に振動する。 By appropriately reducing the thickness of the beam 3 of the silicon substrate 55 to the width, masses 4 of the silicon substrate 55 of the present acceleration sensor is vibrated in the vertical direction receive the acceleration in the z-axis direction. このとき、質量体4の変位によるコンデンサの静電容量の変化から加速度を算出する。 In this case, to calculate the acceleration from the change in capacitance of the capacitor due to the displacement of the mass 4.

【0004】また、この加速度センサは、エッチングにより空洞部を形成することによりできた梁3と、質量体4とを有するシリコン基板55と、エッチングにより形成した溝の表面に固定電極を取り付けたガラス基板56 [0004] The glass The acceleration sensor includes a beam 3 made by forming a cavity by etching, attached to the silicon substrate 55 and a mass body 4, the fixed electrode on the surface of the groove formed by etching substrate 56
およびガラス基板57とをそれぞれ独立に製造した後、 And after the glass substrate 57 was prepared independently,
これら3つを接合するという製造工程をとっている。 Taking a manufacturing step of joining the three. またシリコン基板55に梁3を形成する際、梁3を形成する部分にp型不純物による非常に高濃度なドーピングを行う。 Also when forming the beam 3 on the silicon substrate 55, it performs a very high concentration doping by p-type impurity in a portion which forms a beam 3. これにより、p型不純物によるドーピングを行った部分はエッチングレートが低下する。 Thus, the portion was doped by p-type impurity etching rate decreases. よって、梁3を形成する部分にp型不純物による非常に高濃度なドーピングを行った後エッチング処理を行うと梁3を形成する部分以外の部分にエッチングが進行することにより梁3 Thus, the beam 3 by etching proceeds to the portion other than the portion forming the beam 3 when etching is performed after the very high concentration doping by p-type impurity in a portion which forms a beam 3
が形成される。 There is formed.

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の加速度センサは、加速度に起因した質量体4の変位により質量体4と固定電極6、および質量体4と固定電極7とがなすコンデンサの静電容量の変化を検出する方式をとっている。 The acceleration sensor of the above The object of the invention is to solve the above-the capacitance of the capacitor formed by the mass body 4 by the displacement of the mass body 4 due to acceleration and the fixed electrode 6, and the mass body 4 and the fixed electrode 7 It has taken a method of detecting a change.
このため、ガラス基板56とガラス基板57とシリコン基板55とを張り合わせ接合する際に残留ひずみが生じるために電極間隔が設計値と異なることが問題である。 Therefore, it is be different from the electrode spacing design value for the residual strain generated when joining bonding the glass substrate 56 and the glass substrate 57 and the silicon substrate 55 is a problem.
また電極間隔が温度変化に応じて変動することにより加速度センサの特性が変化することが問題である。 Also it is a problem that the electrode spacing is characteristic of the acceleration sensor changes by which varies as a function of temperature change.

【0006】またシリコン基板55の梁3を製造する工程で梁3を形成する部分にp型不純物の非常に高濃度なドーピングを行うため完成されたシリコン基板55の梁3には、p型不純物による残留ひずみを生じる。 [0006] the beam 3 of the silicon substrate 55 was completed for performing very high concentration doping of p-type impurities in a portion which forms a beam 3 in the process of manufacturing the beam 3 of the silicon substrate 55, p-type impurity resulting in residual strain due. このため梁3の剛性が高くなり、感度(1Gあたりの変位量: Therefore high rigidity of the beam 3, the sensitivity (amount of displacement per 1G:
ただし、Gは重力加速度)が低下するといった問題がある。 However, G there is a problem such as the gravitational acceleration) is reduced. また、この残留ひずみの変動によりセンサの特性が変動し、長期信頼性の面で問題があった。 Moreover, the characteristic of the sensor varies due to fluctuations in the residual strain, there is a problem in terms of long-term reliability.

【0007】 [0007]

【課題を解決するための手段】この発明は、あらかじめ基板とウエハとを接合したものから慣性力センサを構成する素子をエッチングを用いて作る技術(バルクマイクロマシニンング技術)を利用して製造した慣性力センサに関するものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is manufactured utilizing techniques (bulk micromachines Nin ing technology) to create an element constituting the inertial force sensor from those joining the previously substrate and a wafer using an etching the present invention relates to an inertial force sensors. 請求項第1項記載の慣性力センサは、基板と、該基板に接合し、かつ(110)面を有する単結晶シリコンからなるウエハを(111)面方向に沿ってエッチングすることにより作られた構造体とを備え、該構造体は、前記基板に対し空隙を有して位置する質量体と、該質量体を支持し、かつ前記基板に対し空隙を有して位置する梁と、該梁を支持し、かつ前記基板に接合するアンカーとを有する振動体、および前記質量体の側面に固定電極を備えたものである。 Inertial force sensor of claim 1 wherein the claims, and the substrate was bonded to the substrate, and was made by etching (110) a wafer of monocrystalline silicon having a surface (111) along the surface direction and a structure, the structure has a mass which is located a gap with respect to the substrate, a beam supporting the said mass body, and positioned with a gap with respect to the substrate, the beams It supports, and vibrator having an anchor bonded to the substrate, and in which with a fixed electrode on a side surface of the mass body.

【0008】請求項第2項に記載の慣性力センサは、梁と質量体とがなす形状を上記ウエハ面内で180度の回転対称となるような構造にしたものである。 [0008] inertial force sensor according to the second claims is to the shape formed by the beams and masses were structured so that the rotational symmetry of 180 degrees in the wafer plane.

【0009】請求項第3項に記載の慣性力センサは、質量体の形状を平行四辺形にしたものである。 [0009] inertial force sensor according to the third claims is obtained by the shape of the mass into a parallelogram.

【0010】請求項第4項に記載の慣性力センサは、質量体は平行四辺形の形状を有し、梁の一端は平行四辺形の質量体の鋭角側に位置する構造を有するものである。 [0010] inertial force sensor according to a fourth claims, the mass body has a parallelogram shape, one end of the beam and has a structure that is located at an acute angle side of the parallelogram of the mass .

【0011】請求項第5項に記載の慣性力センサは、質量体の振動方向に対する梁の寸法を他の方向の梁の寸法よりも小となるような構造にしたものである。 [0011] inertial force sensor according to the fifth claims are those in which the dimension of the beam with respect to the vibration direction of the mass body to the structure such that smaller than the dimension of the other direction of the beam.

【0012】請求項第6項に記載の慣性力センサは、質量体の振動特性を調節するためのダンピング調節機構を設けたものである。 [0012] inertial force sensor according to the sixth claims are those provided with a damping adjustment mechanism for adjusting the vibration characteristics of the mass.

【0013】請求項第7項に記載の慣性力センサは、質量体の少なくとも一辺を櫛形にし、かつ櫛形にした部分に向かい合う櫛形のダンピング調節機構を設けたものである。 [0013] inertial force sensor according to paragraph 7 claims, the at least one side of the mass body in a comb shape, and is provided with a comb-like damping adjustment mechanism opposite the portion of the comb.

【0014】請求項第8項に記載の慣性力センサは、質量体の少なくとも一辺を櫛形にし、かつ櫛形にした部分に向かい合う櫛形の固定電極を設けたものである。 [0014] inertial force sensor of claim Section 8, and at least one side of the mass body in a comb shape, and is provided with a comb-shaped fixed electrode facing the portion of the comb.

【0015】請求項第9項に記載の慣性力センサは、質量体の変位を制限するストッパを備えたものである。 The inertial force sensor according to the ninth claims are those having a stopper for limiting the displacement of the body mass.

【0016】請求項第10項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to Section 10 claims,
質量体の少なくとも一辺を櫛形にし、かつ櫛形にした部分に向かい合う櫛形のストッパを設けたものである。 And at least one side of the mass body in a comb shape, and is provided with a comb-shaped stopper opposite to the portion to comb.

【0017】請求項第11項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to Section 11 claims,
質量体の中央付近をくり抜いたものである。 In which hollowed out in the vicinity of a center of the mass.

【0018】請求項第12項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to paragraph 12 claims,
中央付近をくり抜いた形状をもたせた質量体の中空部分に梁とアンカーとを設けた設けたものである。 The hollow portion of the mass body remembering that are hollow in the vicinity of the center are those provided provided a beam and anchor.

【0019】請求項第13項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to Section 13 claims,
中央付近をくり抜いた形状をもたせた質量体の中空部分、あるいは振動体の周囲にアクチュエート用電極を設けたものである。 The hollow portion of the mass body remembering that are hollow near the center, or is provided with a actuating electrodes around the vibrator.

【0020】請求項第14項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to Section 14 claims,
構造体を作るための上記ウエハ上に加速度を検出するためのIC化された検出回路を設けたものである。 Is provided with a an IC has been detected circuit for detecting an acceleration on the wafer for making the structure.

【0021】請求項第15項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to paragraph 15 claims,
加速度を検出するためのIC化された検出回路を構造体上に設けたものである。 The IC of been detection circuit for detecting an acceleration in which provided on the structure.

【0022】請求項第16項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to paragraph 16 claims,
構造体の周囲に補助支持部と、該補助支部の上に構造体を密閉するための保護基板とを設けたものである。 An auxiliary supporting portion around the structure, is provided with a protective substrate for sealing the structure on top of the auxiliary branch.

【0023】請求項第17項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to paragraph 17 claims,
検出方向が異なる少なくとも2つの慣性力センサを同一基板上に組み込んだものである。 Detection direction in which incorporated in at least two different inertial force sensor of the same substrate.

【0024】請求項第18項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to paragraph 18 claims,
下部固定電極を2つ備えた基板と、該基板に接合し、かつ(110)面を有する単結晶シリコンからなるウエハを(111)面方向に沿ってエッチングすることにより作られた構造体とを備え、該構造体は2つの前記下部固定電極の上方に空隙を有して位置する2つの質量体と、 A substrate having two lower fixed electrode, joined to the substrate, and a made structure by etching (110) a wafer of monocrystalline silicon having a surface (111) along the surface direction comprising the two masses the structure positioned with a gap above the two said lower fixed electrode,
該質量体を支持し、かつ前記基板と空隙を有して位置する梁と、該梁を支持し、かつ前記基板に接合するアンカーとを有する振動体、前記質量体の外側に設けられた2 It supports the mass body, and a beam which is positioned having said substrate with a gap, and support the beams, and the vibration member having an anchor bonded to the substrate, provided on the outside of the mass 2
つの固定電極、および2つの前記質量体の間に位置する駆動電極を備えたものである。 One of the fixed electrode, and those having a drive electrode located between two of the masses.

【0025】請求項第19項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to Paragraph 19 claims,
梁と質量体とがなす形状を上記ウエハ面内で180度の回転対称となるような構造にしたものである。 The shape formed by the beam and the mass body is obtained by the structure such that the rotational symmetry of 180 degrees in the wafer plane.

【0026】請求項第20項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to paragraph 20 claims,
質量体の形状を平行四辺形にしたものである。 The shape of the mass is obtained by a parallelogram.

【0027】請求項第21項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to paragraph 21 claims,
質量体は平行四辺形の形状を有し、梁の一端は平行四辺形の質量体の鋭角側に位置する構造を有するものである。 Mass has a parallelogram shape, one end of the beam and has a structure that is located at an acute angle side of the parallelogram of the mass.

【0028】請求項第22項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to Paragraph 22 claims,
質量体の中央付近をくり抜いたものである。 In which hollowed out in the vicinity of a center of the mass.

【0029】請求項第23項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to paragraph 23 claims,
構造体を作るための上記ウエハ上に角速度を検出するためのIC化された検出回路を設けたものである。 Is provided with a an IC has been detection circuit for detecting the angular velocity on the wafer for making the structure.

【0030】請求項第24項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to paragraph 24 claims,
角速度を検出するためのIC化された検出回路を構造体上に設けたものである。 The IC of been detection circuit for detecting an angular velocity in which provided on the structure.

【0031】請求項第25項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to paragraph 25 claims,
構造体の周囲に補助支持部と、該補助支部の上に構造体を密閉するための保護基板とを設けたものである。 An auxiliary supporting portion around the structure, is provided with a protective substrate for sealing the structure on top of the auxiliary branch.

【0032】請求項第26項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to paragraph 26 claims,
検出方向が異なる少なくとも2つの慣性力センサを同一基板上に組み込んだものである。 Detection direction in which incorporated in at least two different inertial force sensor of the same substrate.

【0033】請求項第27項記載の慣性力センサの製造方法は下記の(1)から(5)の工程を含む。 The manufacturing method of an inertial force sensor of any of Claims 27 claims includes the following (1) to (5) step. (1) 表面に第一の絶縁膜を堆積した基板と、表面に第二の絶縁膜を堆積した表面の結晶面が(110)面である単結晶シリコンからなるウエハとを前記第一の絶縁膜表面、または前記第二の絶縁膜表面にエッチング溝を形成した後、互いに絶縁膜を有する面が向かい合うように接合する工程 (2) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面を研磨する工程 (3) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面に第三の絶縁膜を堆積し、該第三の絶縁膜に希望するパターンを得るためにエッチングを用いて不要な前記第三の絶縁膜を除去した後、異方性エッチングを用いて前記ウエハの(111)面方向に沿って前記ウエハと前記第二の絶縁膜との境界までエッチングすることにより前記振動体と、前記固定電極とを備えた前記 (1) a substrate having deposited a first insulating film on the surface, the surface crystal face of the second insulating film deposited surface (110) plane in which the wafer of monocrystalline silicon of the first insulating after forming the etched grooves on the film surface or the second surface of the insulating film, the back surface having the second insulating film of step (2) the wafer to be bonded so as to face the surface having mutually insulating film unwanted by etching to obtain the pattern that the third insulating film is deposited, wishes to said third insulating film on the back surface with the second insulating film polishing step (3) the wafer after removing the third insulating film, and the vibrator by etching to a boundary between the wafer and the second insulation film along the (111) plane direction of the wafer using an anisotropic etching the provided with said fixed electrode 造体を作る工程 (4) 前記工程(3)で前記ウエハをエッチングしたことにより露出した前記第二の絶縁膜をエッチングを用いて除去することにより前記質量体と、前記梁とを解放する工程 (5) 前記振動体と前記固定電極との上に金属電極を選択メタライズする工程 The step of releasing said mass body, and the beam by removing by etching said second insulating film exposed by the wafer was etched in the step of making the granulated material (4) the step (3) (5) selecting metallized metal electrode on said vibrating body and the stationary electrode

【0034】請求項第28項記載の慣性力センサの製造方法は下記の(1)から(4)の工程を含む。 The manufacturing method of an inertial force sensor of any of Claims 28 claims includes the following (1) to (4) step. (1) 表面に第一の絶縁膜を堆積した基板と、表面の結晶面が(110)面を有し、かつ少なくとも1つのエッチング溝を有し、該エッチング溝を有する面に第二の絶縁膜を堆積した単結晶シリコンからなるウエハとを互いに絶縁膜を有する面が向かい合うように接合する工程 (2) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面に第三の絶縁膜を堆積し、該第三の絶縁膜に希望するパターンを得るためにエッチングを用いて不要な前記第三の絶縁膜を除去した後、異方性エッチングを用いて前記ウエハの(111)面方向に沿って前記ウエハと前記第二の絶縁膜との境界までエッチングすることにより前記振動体と、前記固定電極とを備えた前記構造体を作る工程 (3) 前記工程(2)で前記ウエハをエッチングしたことにより露出 (1) a substrate having deposited a first insulating film on the surface, the crystal face of the surface has a (110) plane, and having at least one etching groove, a second insulating the surface having the etched groove depositing a third insulating film on the back surface with the second insulating film of step (2) the wafer for bonding the wafer made of monocrystalline silicon deposited film so as to face the surface having mutually insulating film and, after removing unnecessary the third insulating film using an etching to obtain the desired pattern on said third insulating film, along the (111) plane direction of the wafer using an anisotropic etching and etching the wafer in the step of making said vibrator by etching to a boundary between the second insulating film and said wafer, said structure comprising a said fixed electrode Te (3) the step (2) exposed by た前記第二の絶縁膜をエッチングを用いて除去することにより前記質量体と、前記梁とを解放する工程 (4) 前記振動体と前記固定電極との上に金属電極を選択メタライズする工程 Step of selecting metallized metal electrode on said mass body and said step of releasing the beam (4) the vibrator and the fixed electrode by removing by etching the second insulating film

【0035】請求項第29項記載の慣性力センサの製造方法は下記の(1)から(3)の工程を含む。 The manufacturing method of an inertial force sensor of claim 29 wherein description includes the following (1) to (3) steps. (1) 基板と、表面の結晶面が(110)面であり、 (1) substrate and the crystal face of the surface (110) plane,
かつ少なくとも1つのエッチング溝を有する単結晶シリコンからなるウエハとを、該エッチング溝と、該基板とが向かい合うように接合する工程 (2) 前記ウエハの接合面の背面に絶縁膜を堆積し、 And a wafer of monocrystalline silicon having at least one etching groove, and deposition and the etch groove, the back insulating film of the bonding surface of the step (2) the wafer and the substrate bonded to face each other,
該絶縁膜に希望するパターンを得るためにエッチングを用いて不要な該絶縁膜を除去した後、異方性エッチングを用いて前記ウエハの(111)面に沿ってエッチングすることにより前記振動体と、前記固定電極とを備えた前記構造体を作る工程 (3) 前記固定電極と前記振動体との上に金属電極を選択メタライズする工程 After removing the unnecessary insulating film using an etching to obtain the desired pattern on the insulating film, and the vibrator by etching along the (111) plane of the wafer using an anisotropic etching , step (3) to make the structure and a said fixed electrode step of selecting metallized metal electrode on the fixed electrode and the vibrator

【0036】請求項第30項記載の慣性力センサの製造方法は下記の(1)から(5)の工程を含む。 The manufacturing method of an inertial force sensor as in claim 30 wherein description includes the following (1) to (5) step. (1) 表面に第一の絶縁膜を介し下部固定電極を取り付けた基板と、第二の絶縁膜を表面に堆積した表面の結晶面が(110)面である単結晶シリコンからなるウエハとを前記第二の絶縁膜表面にエッチング溝を形成した後、前記下部固定電極と、前記エッチング溝とが向かい合うように接合する工程 (2) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面を研磨する工程 (3) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面に第三の絶縁膜を堆積し、その面に希望するパターンを得るためにエッチングを用いて不要な該第三の絶縁膜を除去した後、異方性エッチングを用いて前記ウエハの(111)面方向に沿って前記ウエハと前記第二の絶縁膜との境界までエッチングすることにより前記振動体と、前記固定電極と、前記駆動電極 (1) a substrate attached to the lower fixed electrode via the first insulating film on the surface, the crystal face of the surface deposition of the second insulating film on the surface of a wafer made of single-crystal silicon is a (110) plane after the etching groove is formed on the second insulating film surface, and the lower fixed electrode, the rear surface of the step of bonding such that the etching groove face (2) the surface having the second insulating film of the wafer a step of polishing (3) the second of said wafer insulating film is deposited a third insulating film on the back surface having the unwanted said third using an etching to obtain the desired pattern on the surface after removal of the insulating film, and the vibrator by etching to a boundary between the wafer and the second insulation film along the (111) plane direction of the wafer using an anisotropic etching, the fixed electrode When the driving electrodes を備えた前記構造体を作る工程 (4) 前記工程(3)で前記ウエハをエッチングしたことにより露出した前記第二の絶縁膜をエッチングを用いてこれらを除去することにより前記質量体と前記梁とを解放する工程 (5) 前記振動体と、前記固定電極と、前記駆動電極との上に金属電極を選択メタライズする工程 The beam and the mass body by removing them by using etching said second insulating film exposed by the etching of the wafer in the process of making the structure (4) the step (3) with a Doo and step (5) the vibrating member to release said fixed electrode, the step of selecting metallized metal electrode on said drive electrode

【0037】請求項第31項記載の慣性力センサの製造方法は下記の(1)から(5)の工程を含む。 The manufacturing method of an inertial force sensor of any of Claims 31 claims includes the following (1) to (5) step. (1) 表面に第一の絶縁膜を介し下部固定電極を取り付けた基板と、表面の結晶面が(110)面を有し、かつ少なくとも1つのエッチング溝を有し、該エッチング溝を有する面に第二の絶縁膜を堆積した単結晶シリコンからなるウエハとを前記下部固定電極と、該エッチング溝とが向かい合うように接合する工程 (2) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面を研磨する工程 (3) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面に第三の絶縁膜を堆積し、その面に希望するパターンを得るためにエッチングを用いて不要な該第三の絶縁膜を除去した後、異方性エッチングを用いて前記ウエハの(111)面方向に沿って前記ウエハと前記第二の絶縁膜との境界までエッチングすることにより前記振動体と、前記固定電極と、 (1) a substrate attached to the lower fixed electrode via the first insulating film on the surface, the crystal face of the surface has a (110) plane, and having at least one etching groove, a surface having the etched groove on the second insulating film above the lower fixed electrode and a wafer made of monocrystalline silicon is deposited, and the etching groove is joined so as to face the step (2) of the surface having the second insulating film of the wafer a third insulating film is deposited on the back surface with the second insulating film of step (3) the wafer to polish the back surface, unwanted said using an etching to obtain the desired pattern on the surface after removing the third insulating film, and the vibrator by etching to a boundary between the second insulating film and the wafer along the (111) plane direction of the wafer using an anisotropic etching, wherein a fixed electrode, 記駆動電極とを備えた前記構造体を作る工程 (4) 前記工程(3)で前記ウエハをエッチングしたことにより露出した前記第二の絶縁膜をエッチングを用いてこれらを除去することにより前記質量体と、前記梁とを解放する工程 (5) 前記振動体と、前記固定電極と、前記駆動電極との上に金属電極を選択メタライズする工程 The mass by removing them the second insulating film exposed by the wafer was etched in the process of making the structure (4) the step (3) with a serial drive electrodes using etching body and a step (5) the vibrating member to release said beam, and the fixed electrode, the step of selecting metallized metal electrode on said drive electrode

【0038】請求項第32項記載の慣性力センサの製造方法は下記の(1)から(4)の工程を含む。 The manufacturing method of an inertial force sensor of any of Claims 32 claims includes the following (1) to (4) step. (1) 表面に下部固定電極を取り付けた基板と、表面の結晶面が(110)面を有し、かつ少なくとも1つのエッチング溝を有する単結晶シリコンウエハとを該下部固定電極電極と、該エッチング溝とが向かい合うように接合する工程 (2) 前記ウエハの接合面の背面を研磨する工程 (3) 前記ウエハの接合面の背面に絶縁膜を堆積し、 (1) a substrate attached to the lower fixed electrode on the surface, the crystal face of the surface has a (110) plane, and the lower fixed electrode electrode and a single crystal silicon wafer having at least one etching groove, said etching depositing an insulating film on the back surface of the bonding surface of the step (3) the wafer to polish the rear surface of the bonding surface of the step (2) the wafer to be bonded to face each other and the groove,
その面に希望するパターンを得るためにエッチングを用いて前記絶縁膜を除去した後、異方性エッチングを用いて前記ウエハの(111)面方向に沿って前記ウエハにエッチングすることにより前記振動体と、前記固定電極と、前記駆動電極とを備えた前記構造体を作る工程 (4) 前記振動体と、前記固定電極と、前記駆動電極との上に金属電極を選択メタライズする工程 After removal of the insulating film by etching to obtain the desired pattern on its surface, the vibrator by etching the wafer along the (111) plane direction of the wafer using an anisotropic etching When the fixed electrode, wherein the making the structure and a drive electrode step (4) the vibrator and the fixed electrode, the step of selecting metallized metal electrode on said drive electrode

【0039】 [0039]

【作用】請求項第1項記載の慣性力センサは基板と(1 [Action] inertial force sensor according paragraph 1 claims a substrate (1
10)面を有するウエハとを接合することにより二層で構成されたものに対し、ウエハを異方性エッチングすることにより振動体と、固定電極とを有する構造体を作るため、慣性力センサを製造する際に生じる残留ひずみを少なくすることが可能となる。 To those composed of two layers by bonding the wafers having a 10) plane, and the vibrator by anisotropically etching the wafer, to make a structure having a fixed electrode, the inertial force sensor it is possible to reduce the residual strain caused in the production.

【0040】請求項第2項に記載の慣性力センサは、梁と質量体のなす形状をウエハ面内で180度の回転対称となるような構造にしたことにより質量体の変位が平行移動となるので、質量体が変位できる量を大きくすることができるため、質量体と固定電極とがなすコンデンサの静電容量の変化を大きくできる。 The inertial force sensor according to the second claims comprises a displacement translation of the mass body by having a structure such that the rotational symmetry of 180 degrees formed shape of the beams and masses within the wafer surface since, it is possible to increase the amount of mass can be displaced, can increase the change in the capacitance of the capacitor formed by the mass body and the stationary electrode.

【0041】請求項第3項に記載の慣性力センサは、質量体の形状を平行四辺形にしたことにより質量体の側面が(110)面に垂直となる(111)面で形成されることを保証する。 The inertial force sensor according to the third claims, the side surface of the mass by which the shape of the mass to the parallelogram are perpendicular to the (110) plane (111) plane by being formed guaranteed to.

【0042】請求項第4項に記載の慣性力センサは、質量体は平行四辺形の形状を有し、梁の一端は平行四辺形の質量体の鋭角側に位置する構造を設けたことにより上記ウエハをエッチングすることにより形成される質量体と梁の境界付近の側面は、結晶面(110)面に垂直となる(111)面のみで形成されることを保証する。 The inertial force sensor according to a fourth claims, the mass body has a parallelogram shape, by one end of the beam is provided with a structure located at an acute angle side of the parallelogram of the mass side near the boundary of the mass and beams are formed by etching the wafer ensures that it is formed only by the perpendicular to the crystal plane (110) plane (111) plane.

【0043】請求項第5項に記載の慣性力センサは、質量体の振動方向に対する梁の寸法を他の方向の梁の寸法よりも小となるような構造にしたことにより、特定方向の感度が向上する。 [0043] Claim inertial force sensor according to paragraph 5, by which the dimension of the beam with respect to the vibration direction of the mass body to the structure such that smaller than the dimension of the other direction of the beam, the sensitivity in a particular direction There is improved.

【0044】請求項第6項または請求項第7項に記載の慣性力センサは、質量体の振動特性を調節するためのダンピング調節機構を設けることにより、慣性力センサの周波数特性を改善することが可能となる。 The inertial force sensor according to the seventh paragraph 6 wherein or claim claims, by providing a damping adjustment mechanism for adjusting the vibration characteristics of the mass, to improve the frequency characteristics of the inertial force sensor it is possible.

【0045】請求項第8項に記載の慣性力センサは、櫛形の固定電極を設けることにより、慣性力センサの周波数特性を改善できるとともに、慣性力センサ内のコンデンサの静電容量を増加することが可能となる。 The inertial force sensor according to the eighth claims, by providing a fixed electrode comb, it is possible to improve the frequency characteristics of the inertial force sensor, increasing the capacitance of the capacitor of the inertial force in the sensor it is possible.

【0046】請求項第9項または請求項第10項に記載の慣性力センサは、質量体の変位を制限するストッパを備えたことにより質量体の過大な変位による振動体の梁にかかる過大な応力による破壊から振動体を守ることが可能となる。 The inertial force sensor according to paragraph 9 or claim 10 claims is excessive according to the beam of the vibrating body due to excessive displacement of the mass body by having a stopper for limiting the displacement of the mass it becomes possible to protect the vibrating body from destruction by stress. また、質量体と固定電極との吸着を防ぐことも可能となる。 Further, it is possible to prevent the adsorption of the mass body and the stationary electrode.

【0047】請求項第11項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to Section 11 claims,
質量体の中央付近をくり抜いたことにより、質量体の質量をくり抜く大きさによって調節することができるので、これにより慣性力センサの周波数特性を調節することが可能となる。 By hollowed around the center of mass, it is possible to adjust the size of hollowing out the mass of the mass body, it becomes possible thereby adjusting the frequency characteristic of the inertial force sensor.

【0048】請求項第12項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to paragraph 12 claims,
中央付近をくり抜いた形状をもたせた質量体の中空部分に梁とアンカーとを設けたことにより、慣性力センサがより小型になる。 By providing the beam and the anchor in the hollow portion of the mass body remembering that are hollow near the center, the inertial force sensor becomes smaller. さらにウエハと基板の材質が異なる場合に生じる応力を回避することが可能となる。 Furthermore the material of the wafer and the substrate it is possible to avoid stress caused when different.

【0049】請求項第13項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to Section 13 claims,
中央付近をくり抜いた形状をもたせた質量体の中空部分、あるいは振動体の周囲にアクチュエート用電極を設けることにより、慣性力センサに自己診断機能を備えることが可能となる。 By providing the hollow portion or actuating electrodes around the vibrating body, the mass body remembering that are hollow in the vicinity of the center, it is possible to include a self-diagnosis function in an inertial force sensor.

【0050】請求項第14項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to Section 14 claims,
構造体を作るための上記ウエハ上に加速度を検出するためのIC化された検出回路を設けることにより、慣性力センサを小型にすることが可能となる。 By providing the IC form have been detected circuit for detecting an acceleration on the wafer for making the structure, it is possible to inertial force sensor compact.

【0051】請求項第15項に記載の慣性力センサは、 The inertial force sensor according to paragraph 15 claims,
構造体上に加速度を検出するためのIC化された検出回路を設けることにより、慣性力センサを小型にすることが可能となる。 By providing the IC form have been detected circuit for detecting an acceleration on a structure, it is possible to inertial force sensor compact.

【0052】請求項第16項に記載の慣性力センサは、 [0052] inertial force sensor according to paragraph 16 claims,
構造体の周囲に補助支持部と、該補助支持部上に構造体を密閉するための保護基板とを設けることにより、パッケージのコストを下げることが可能となる。 And surrounding the auxiliary supporting part of the structure, by providing a protective substrate for sealing the structure on the auxiliary supporting unit, it is possible to lower the cost of the package.

【0053】請求項第17項に記載の慣性力センサは、 [0053] inertial force sensor according to paragraph 17 claims,
検出方向が異なる少なくとも2つの慣性力センサを同一基板上に組み込むことにより運動する物体の加速度を少なくとも2つの成分に分けて検出することが可能な慣性力センサを実現する。 Detection direction is realized inertial force sensor capable of detecting separately the acceleration of a moving object at least two components by incorporating in at least two different inertial force sensor of the same substrate.

【0054】請求項第18項に記載の慣性力センサは、 [0054] inertial force sensor according to paragraph 18 claims,
下部固定電極を2つ備えた基板と、該基板に接合し、かつ(110)面を有する単結晶シリコンからなるウエハを(111)面方向に沿ってエッチングすることにより作られた構造体とを備え、該構造体は2つの前記下部固定電極の上方に空隙を有して位置する2つの質量体と、 A substrate having two lower fixed electrode, joined to the substrate, and a made structure by etching (110) a wafer of monocrystalline silicon having a surface (111) along the surface direction comprising the two masses the structure positioned with a gap above the two said lower fixed electrode,
該質量体を支持し、かつ前記基板と空隙を有して位置する梁と、該梁を支持し、かつ前記基板に接合するアンカーとを有する振動体、前記質量体の外側に設けられた2 It supports the mass body, and a beam which is positioned having said substrate with a gap, and support the beams, and the vibration member having an anchor bonded to the substrate, provided on the outside of the mass 2
つの固定電極、および2つの前記質量体の間に位置する駆動電極を備えることにより、回転運動による生じるコリオリ力から角速度を検出する慣性力センサを実現することが可能となる。 One of the fixed electrode, and by providing the drive electrodes located between two of the masses, it is possible to realize an inertial force sensor for detecting an angular velocity from Coriolis forces caused by the rotational movement.

【0055】請求項第19項に記載の慣性力センサは、 [0055] inertial force sensor according to Paragraph 19 claims,
梁と質量体とがなす形状をウエハ面内で180度の回転対称となるような構造にしたことにより質量体の変位が平行移動となるので、質量体が変位できる量を大きくすることができるため、質量体と固定電極とがなすコンデンサの静電容量の変化を大きくできる。 The displacement of the mass body by having a shape formed by the beam and the mass body to the structure such that rotational symmetry of 180 degrees in the wafer surface is moved in parallel, it is possible to increase the amount of mass can be displaced Therefore, it increases the change in capacitance of the capacitor formed by the mass body and the stationary electrode.

【0056】請求項第20項に記載の慣性力センサは、 [0056] inertial force sensor according to paragraph 20 claims,
質量体の形状を平行四辺形にしたことにより質量体の側面が(110)面に垂直となる(111)面で形成されることを保証する。 The shape of the masses sides of the mass body by the parallelogram to assure (110) being formed in the vertical (111) plane on the surface.

【0057】請求項第21項に記載の慣性力センサは、 [0057] inertial force sensor according to paragraph 21 claims,
質量体は平行四辺形の形状を有し、梁の一端は平行四辺形の質量体の鋭角側に位置する構造を設けたことにより上記ウエハをエッチングすることにより形成される質量体と梁の境界付近の側面は、結晶面(110)面に垂直となる(111)面のみで形成されることを保証する。 Mass has a parallelogram shape, one end of the beam mass and beam boundary formed by etching the wafer by providing a structure located at an acute angle side of the parallelogram of the mass side near ensures that it is formed only by the perpendicular to the crystal plane (110) plane (111) plane.

【0058】請求項第22項に記載の慣性力センサは、 [0058] inertial force sensor according to Paragraph 22 claims,
質量体の中央付近をくり抜いたことにより、質量体の質量をくり抜く大きさによって調節することができるので、これにより慣性力センサの周波数特性を調節することが可能となる。 By hollowed around the center of mass, it is possible to adjust the size of hollowing out the mass of the mass body, it becomes possible thereby adjusting the frequency characteristic of the inertial force sensor.

【0059】請求項第23項に記載の慣性力センサは、 [0059] inertial force sensor according to paragraph 23 claims,
構造体を作るための上記ウエハ上に角速度を検出するためのIC化された検出回路を設けることにより、慣性力センサを小型にすることが可能となる。 By providing the IC form has been detection circuit for detecting the angular velocity on the wafer for making the structure, it is possible to inertial force sensor compact.

【0060】請求項第24項に記載の慣性力センサは、 [0060] inertial force sensor according to paragraph 24 claims,
構造体上に角速度を検出するためのIC化された検出回路を設けることにより、慣性力センサを小型にすることが可能となる。 By providing the IC form has been detection circuit for detecting the angular velocity on the structure, it is possible to inertial force sensor compact.

【0061】請求項第25項に記載の慣性力センサは、 [0061] inertial force sensor according to paragraph 25 claims,
構造体の周囲に補助支持部と、該補助支持部上に構造体を密閉するための保護基板とを設けることにより、パッケージのコストを下げることが可能となる。 And surrounding the auxiliary supporting part of the structure, by providing a protective substrate for sealing the structure on the auxiliary supporting unit, it is possible to lower the cost of the package.

【0062】請求項第26項に記載の慣性力センサは、 [0062] inertial force sensor according to paragraph 26 claims,
検出方向が異なる少なくとも2つの慣性力センサを同一基板上に組み込むことにより運動する物体の角速度を少なくとも2つの成分に分けて検出することが可能な慣性力センサを実現する。 Detection direction to realize the inertial force sensor capable of detecting separately the angular velocity of a moving object at least two components by incorporating at least two different inertial force sensor on the same substrate.

【0063】請求項第27項から請求項第28項のいずれかに記載の慣性力センサの製造方法により、高感度、 [0063] The manufacturing method of an inertial force sensor according to any of claims 27 claim 28, wherein, high sensitivity,
高信頼性の慣性力センサを提供することが可能となる。 It is possible to provide an inertial force sensor of high reliability.

【0064】 [0064]

【実施例】 【Example】

実施例1. Example 1. 図1は、この発明による直線運動する物体の加速度を検出する加速度センサの一実施例の構成を示すものである。 Figure 1 shows the structure of an embodiment of an acceleration sensor for detecting acceleration of an object linear motion according to the present invention. 図1(a)は、この加速度センサの平面図、図1(b)は、A−Aで切断したときの断面図、図1(b)は、図1(a)をB−Bで切断したときの断面図を表す。 Figure 1 (a) is a plan view of the acceleration sensor, FIG. 1 (b), cross section when cut along the A-A view, FIG. 1 (b), cutting FIG. 1 (a) in B-B It represents a sectional view taken.

【0065】図1において、3は梁、4は質量体、5はアンカー、6は固定電極、7は固定電極、8は金属電極、9はシリコンからなる基板である。 [0065] In FIG. 1, 3 beams, the masses 4, 5 are anchored, the fixed electrodes 6, 7 are fixed electrode, 8 is the metal electrode, 9 is a substrate of silicon. 梁3、質量体4 Beam 3, the mass body 4
およびアンカー5は一体化形成され振動体を構成する。 And the anchor 5 are integrally formed to constitute a vibrator.
さらに振動体と、固定電極6と、固定電極7とで構造体を構成する。 Furthermore a vibrating body, constituting the fixed electrode 6, a structure in the fixed electrode 7. 構造体は、基板9に絶縁膜を介して接合された表面の結晶面が(110)である単結晶シリコンからなるウエハを異方性エッチングすることにより作る。 Structure, made by anisotropic etching of the wafer crystal plane of the bonded surface on the substrate 9 through the insulating film is made of single-crystal silicon is a (110).
振動体には電極が形成されている。 Electrodes are formed on the vibrator. これにより質量体4 Thus masses 4
は固定電極6と、固定電極7との間を変位することが可能な可動電極を構成する。 Constitutes the fixed electrode 6, a movable electrode capable of displacement between the fixed electrode 7. 構造体の側面の結晶面は、ウエハの表面の結晶面(110)面に対して垂直となる(111)面で構成されている。 Crystal plane of the side surface of the structure, and a made (111) plane perpendicular to the crystal plane of the surface of the wafer (110) plane. 振動体、固定電極6および固定電極7の表面には金属電極8が形成されている。 Vibrator, a metal electrode 8 is formed on the surface of the fixed electrode 6 and the fixed electrodes 7. 振動体の梁3と質量体4とは、基板9に対し、例えば約2μmから3μmの空隙を有しており、アンカー5 The beam 3 and the mass body 4 of the vibration member, with respect to the substrate 9, has a gap 3μm from example about 2 [mu] m, the anchor 5
が基板9に接合している。 There has been bonded to the substrate 9.

【0066】加速度センサは、その感度を上げるため特定の方向(実施例1ではy方向)の感度のみ大きくすることが望ましい。 [0066] acceleration sensor, it is desirable to increase only the sensitivity of the specific direction (in Embodiment 1 y-direction) to increase its sensitivity. これを実現するためには、前記特定の方向の感度を他の方向の感度よりも十分高くなるように設計すればよい。 To achieve this, it is sufficient to design the sensitivity of the specific direction so as to be sufficiently higher than the sensitivity in the other direction. このため梁3は、厚さtに比べ幅wが極めて小さくなるようなハイアスペクト(例えば、w/ Therefore the beam 3, a high aspect as the width w than the thickness t is very small (e.g., w /
t<0.1)な構造を有している。 It has a t <0.1) structure. 梁3をハイアスペクトな構造にすることによりx軸、y軸およびz軸にそれぞれ等しい慣性力を加えたとき、質量体4のz軸方向の変位は、y軸方向の変位に対して数十倍小さく設計すること(例えば、1/50以下)が可能となり、z軸方向の感度を非常に低く設計することが可能となる。 x-axis by the beam 3 in high aspect structure, when each addition equivalent inertial force in the y-axis and z-axis, z-axis direction of displacement of the mass 4, the number relative to the y-axis direction displacement ten to fold small design (for example, 1/50 or less) becomes possible, it is possible to design very low sensitivity of the z-axis direction. また、 Also,
x軸方向の変位は、梁3の圧縮モードまたは引張りモードにより規定され、z軸方向の曲げモードに比較して小さくできるので、z軸方向の変位よりもさらに小さく設計することが可能となる。 Displacement in the x-axis direction is defined by compressed mode or tensile mode of the beam 3, can be small in comparison to the bending mode of the z-axis direction, it is possible to design even smaller than the displacement in the z-axis direction.

【0067】質量体4は、その形状は、平行四辺形であり、その鋭角は、70.53度、鈍角は109.47度である。 [0067] mass 4, the shape is a parallelogram, the acute angle is 70.53 degrees, obtuse angle is 109.47 degrees. このような角度になるのは、ウエハに作り込まれる構造体の側面の結晶面が(110)面に垂直となるような(111)面で形成されるように異方性エッチングを行ったためである。 Consisting of Such angle, in order that by anisotropic etching so as to form at the crystal surface of the side of the structure fabricated in wafer (110) such that the perpendicular to the plane (111) plane is there.

【0068】次に、図1に示す加速度センサの動作について図2を用いて説明する。 Next, it will be described with reference to FIG. 2, the operation of the acceleration sensor shown in FIG. 図2において、10および11は、質量体4と固定電極7、および質量体4と固定電極6とが形成するコンデンサ、12はAC信号源、1 2, 10 and 11, the mass body 4 and the fixed electrode 7 and the mass body 4 and capacitor and form the fixed electrode 6,, 12 AC signal source 1
3は反転増幅器、14はコンデンサ10とコンデンサ1 3 inverting amplifier, 14 a capacitor 10 and the capacitor 1
1とを有する加速度センサ素子、15はチャージアンプ、16は同期検波器などの復調器、17はLPFからなるフィルタである。 An acceleration sensor element having one and, the charge amplifier 15, 16 is a demodulator, such as the synchronous detector, 17 is a filter made of LPF. 今、y軸正の方向に外力を加えたとする。 Now, the external force is applied to the positive direction of the y-axis. この時、加速度センサにはy軸負の方向に慣性力をうけるので質量体4はy軸負の方向に変位する。 At this time, the acceleration sensor mass 4 because undergoes inertial force in the direction of the y-axis negative is displaced in the direction of the y-axis negative. 質量体4には、電極が形成されているので質量体4は、可動電極とみることができる。 The mass body 4, the mass 4 because electrodes are formed, can be viewed as a movable electrode. この質量体4の変位により、質量体4と、固定電極6と固定電極7とがなすコンデンサの静電容量が慣性力を受ける前に比べ変化をおこす。 The displacement of the mass body 4, the mass 4, the capacitance of the capacitor formed by the fixed electrode 6 and the stationary electrode 7 is cause changes compared to before receiving the inertial force. この様子を図2(a)に、また図2(a)をコンデンサ10、および11に置き換えたものを図2(b)に示す。 This state is shown in FIG 2 (a), also shown in FIG. 2 (b) to FIG. 2 (a) replaced with the capacitors 10 and 11,. また、加速度センサ素子14を用いて加速度を検出するための検出回路の一例を図2(c)で図示する。 Also illustrates an example of a detection circuit for detecting an acceleration by using the acceleration sensor element 14 in FIG. 2 (c).
検出回路の一例としては、発振周波数の変化を調べる回路、コンデンサの容量変化に伴うインピーダンス変化を取り出す回路、電化蓄積の差動量を電圧に変換する回路などがある。 As an example of the detection circuit, and the like circuit for converting circuit to investigate the change in the oscillation frequency, the circuit takes out the impedance changes associated with volume changes of the capacitor, the differential amount of electrification accumulated voltage. ここでは、質量体4の変位によるコンデンサの容量変化に伴うインピーダンス変化を計測しその値から加速度を算出するような回路の構成について説明する。 Here, measures the impedance change due to capacity change of the capacitor caused by the displacement of the mass body 4 will be described construction of the circuit so as to calculate the acceleration from that value.

【0069】図2(c)に上記検出回路の一例を示す。 [0069] FIG. 2 (c) shows an example of the detection circuit.
AC信号源12と反転増幅器13により固定電極6と、 An AC signal source 12 and the fixed electrode 6 by the inverting amplifier 13,
固定電極7とにそれぞれ位相の反転した電圧を加える。 Add inverted voltages of the fixed electrode 7 phase.
固定電極6と質量体4との電極間距離と、固定電極7と質量体4との電極間距離との和を2d、質量体4の平衡状態(外力が加わらない状態)からの変位をΔdとすると差動容量ΔCおよび質量体4に流れる電流Iは次式で表される。 Inter-electrode distance between the fixed electrode 6 and the mass body 4, the sum of the 2d between the inter-electrode distance between the fixed electrode 7 and the mass body 4, the displacement from equilibrium of the mass body 4 (the state external force is not applied) [Delta] d When the current I flowing through the differential capacitance ΔC and mass 4 can be expressed by the following equation. ΔC ≒ 2C0×Δd/d ( Δd《d のとき )・・・・(1) I = jω×ΔC×V ・・・・(2) ここで、 C0: 平衡状態における固定電極6または固定電極7 [Delta] C ≒ 2C0 (when Δd "d) × Δd / d ···· (1) I = jω × ΔC × V ···· (2) where, C0: fixed at equilibrium electrode 6 or the fixed electrode 7
と質量体4とがなすコンデンサの静電容量 I : 質量体4に流れる電流 V : AC信号源12の電圧 ω : AC信号源12の角周波数 t : 時間 質量体4に流れる電流をチャージアンプ15により検出し、これを電圧に変換する。 Capacitance of the capacitor formed by the masses 4 and I: current flowing through the mass 4 V: voltage of the AC signal source 12 omega: AC signal source 12 of the angular frequency t: time mass charge amplifier 15 the current flowing through the 4 detected by, it converts it into a voltage. これに後段の同期検波器などからなる復調器16により復調される。 It is demodulated by the demodulator 16 made of the subsequent synchronous detector to. この後、LP After this, LP
Fなどのフィルタ17を通して質量体4の変位による2 2 by the displacement through the filter 17 of the mass 4, such as F
つのコンデンサの差動容量変化に比例した電圧信号を出力する。 One of the outputs a voltage signal proportional to the differential capacitance variation of the capacitor. 本発明の加速度センサは、このように加速度に応じて差動容量が変化するので、その差動容量の変化にともない出力される電圧信号により加速度を検出する構成となっている。 The acceleration sensor of the present invention, since such differential capacitance changes according to acceleration as has a configuration for detecting acceleration by the voltage signal output with the change in the differential capacitance. さらに、梁3と質量体4とがウエハ面内で180度の回転対称となるような形状をもつことより、質量体4は、y軸方向の慣性力に対して平行に変位することができ、質量体4が平行に変位することにより、質量体4の変位する量を大きくすることができるため、質量体4と、固定電極6および7とがなすコンデンサの静電容量の変化を大きくすることができる。 Furthermore, more to have a shape such that the beam 3 and the mass member 4 is rotationally symmetrical by 180 degrees in the wafer plane, the mass 4 can be displaced parallel to to the inertial force in the y-axis direction by mass 4 is displaced in parallel, it is possible to increase the amount of displacement of the mass body 4, to increase the mass body 4, a change in capacitance of the capacitor formed between the fixed electrode 6 and 7 be able to.

【0070】図3に実施例1の加速度センサの製造方法について説明する。 [0070] Figure 3 a method for manufacturing the acceleration sensor of the first embodiment will be described. 図3において、18および19は酸化膜、20は単結晶シリコンからなり結晶面が(11 3, 18 and 19 are oxide films, 20 crystal plane is made of single-crystal silicon (11
0)面を有するデバイスウエハ、21はエッチング溝、 0) device having a surface wafer, 21 an etching groove,
22および23は酸化膜または窒化膜などからなるパッシベーション膜、24はp型またはn型の不純物拡散層、25は加速度を検出するための検出回路IC、26 22 and 23 a passivation film made of an oxide film or a nitride film, 24 is a p-type or n-type impurity diffusion layer, 25 detection circuit for detecting the acceleration IC, 26
は検出回路IC25を組み込むためのシリコンIC基板、27はボンディングワイヤーである。 The silicon IC substrate for incorporating the detection circuit IC 25, 27 is a bonding wire. まず、デバイスウエハ20上に厚さ3μm程度の酸化膜18を堆積した後、半導体リソグラフィー技術を用いて酸化膜18上にパターンを形成する。 First, after depositing an oxide film 18 having a thickness of about 3μm on the device wafer 20, to form a pattern on the oxide film 18 by using the semiconductor lithography technique. その後ドライエッチングまたはウエットエッチングにより酸化膜18表面から2μmから3μm程度の深さをもつエッチング溝21を形成する。 Then an etching groove 21 having a depth of about 3μm from 2μm oxide film 18 surface by dry etching or wet etching. また、エッチング溝21は完成後の質量体4および梁3を自由に振動させるためのものであるから、基板9 Further, since the etching groove 21 is intended for freely vibrate the mass 4 and the beam 3 after completion, the substrate 9
上の酸化膜19の上にエッチング溝21を設けてもよい。 The etching groove 21 may be provided on the oxide film 19 above. その後、このデバイスウエハ20と酸化膜19を堆積した基板9を融合接合(ヒュージョンボンディング) Thereafter, the device wafer 20 and fused bonding the substrate 9 deposited oxide film 19 (Fusion Bonding)
技術を用いて両者を接合する(図3(a))。 Bonding them together using a technique (Figure 3 (a)).

【0071】次に、デバイスウエハ20の表面を研磨しデバイスウエハ20の厚さを所望する厚さに調節する(図3(b))。 Next, to adjust the thickness by polishing the surface of the device wafer 20 to a desired thickness of the device wafer 20 (Figure 3 (b)). この後、デバイスウエハ20の表面を保護するためにパッシベーション膜22、および基板9 Thereafter, the passivation film 22 for protecting the surface of the device wafer 20, and the substrate 9
の表面を保護するためにパッシベーション膜23をCV The passivation film 23 CV to protect the surface of the
D法(LPCVD、PECVDなど)やスパッタ法によりデバイスウエハ20、および基板9の表面に形成する。 Method D (LPCVD, PECVD, etc.) the device wafer 20 by or sputtering, and is formed on the surface of the substrate 9. その後、パッシベーション膜22の表面に加速度センサを構成する構造体の平面図パターンをドライエッチング(例えば、反応性イオンエッチング(RIE)など)で形成する。 Thereafter, a plan view pattern of the structure constituting the acceleration sensor on the surface of the passivation film 22 by dry etching (e.g., reactive ion etching (RIE), etc.).

【0072】但し、パッシベーション膜22の表面に加速度センサのパターンを形成する際、デバイスウエハ2 [0072] However, when forming the pattern of the acceleration sensor on the surface of the passivation film 22, the device wafer 2
0の結晶面方位を考慮にいれておく必要がある。 The crystal plane orientation of 0 it is necessary to take into consideration. これは、デバイスウエハ20にエッチング処理を施す際に垂直方向のエッチングの進行が横方向のエッチングのエッチングの進行よりも速く、エッチング処理終了後には、 This progression of vertical etched when etching is performed to the device wafer 20 is faster than the progress of the etching of the lateral etching, after etching processing is finished,
垂直または垂直に近い断面形状が得られれば、デバイスウエハ20により形成される固定電極6と質量体4とがなす電極面間のギャップ、および固定電極7と質量体4 As long it obtained vertical or near-vertical cross-sectional shape, the gap between the electrode surfaces formed by the fixed electrode 6 and the mass body 4 formed by the device wafer 20, and the fixed electrode 7 and the mass body 4
とがなす電極面間のギャップの広がりを抑えることができ、かつエッチングにより形成される電極面がデバイスウエハ20の表面に対してともに垂直となるような構造となるためである。 It is possible to suppress the spreading of the gap between the electrode surfaces forming bets are and the electrode surface formed by etching is because the structure as both perpendicular to the surface of the device wafer 20.

【0073】このような垂直方向のエッチングの進行が横方向のエッチングのエッチングの進行よりも速く、エッチング処理終了後には、デバイスウエハ20の表面に対し、垂直となる断面形状が得られるようなエッチング方法を異方性エッチングという。 [0073] faster than the progress of such traveling vertical etching of lateral etching etching, after etching processing is finished, the surface of the device wafer 20, such as the cross-sectional shape which is perpendicular to obtain etching method of anisotropic etching. 表面の結晶面が(11 Crystal plane of the surface (11
0)である単結晶シリコンをエッチングする際、エッチング液の浸透により形成される側面の結晶面が(11 Etching the single crystal silicon is 0), the crystal plane of the side surface formed by the penetration of the etching solution (11
0)面に対して垂直となる(111)面となるようにエッチングを行ったときエッチング液の横方向の進行をかなり抑えることが可能となることが知られている。 0) plane is known to be possible to suppress significantly the lateral progression of the etching solution when etching was performed so as to become (111) plane perpendicular to the. このため、結晶の表面が(110)であるデバイスウエハ2 Therefore, the device wafer 2 is the surface of the crystal (110)
0において異方性エッチングを行うためには、エッチング液の浸透により形成される側面の結晶面がデバイスウエハ20の表面の結晶面である(110)面に対して垂直となるような(111)面となる結晶面の面方位を調べておく必要がある。 In order to perform an anisotropic etching in 0, such as crystal surface of the side formed by the penetration of the etching solution becomes perpendicular to a crystal plane of the surface of the device wafer 20 (110) plane (111) it is necessary to know the plane orientation of the crystal plane serving as the surface.

【0074】結晶面(111)の面方位を調べる方法として、デバイスウエハ20の結晶方向を確認するためにデバイスウエハ20に付けられたメジャーフラット(方位マーク)をもとにして(111)面を調べる方法がある。 [0074] As a method for examining the plane orientation of the crystal plane (111), based on the major flat (orientation marker) attached to the device wafer 20 in order to confirm the crystal direction of the device wafer 20 (111) there is a method to investigate. または、結晶面が(110)であるデバイスウエハ20のパッシベーション膜22の上にあらかじめ面方位を調べるための例えば角度を0.1度づつずらせたいくつかの矩形状のパターンを形成し、これらのパターンにエッチングを行い、横方向のエッチングの進行速度が最小となる面を採用するようにしてもよい(図示せず)。 Or, in advance, for example, angle for examining the surface orientation to form several rectangular pattern by shifting increments 0.1 degrees on the passivation film 22 of the device wafer 20 is a crystal plane is (110), these etched to pattern, rate of progression of lateral etching may be adopted a smallest surface (not shown).

【0075】このように、異方性エッチングにより形成される側面の結晶面が(110)面に対し垂直となるような(111)面となるようにデバイスウエハ20のパッシベーション膜22上に加速度センサを構成する構造体および固定電極のパターンを形成した後、異方性エッチング液(例えば、KOH、TMAH、ヒドラジン、C [0075] The acceleration sensor thus, on the passivation film 22 of the device wafer 20 as a crystal plane of the side surface which is formed by anisotropic etching is (110) such that the perpendicular to the plane (111) plane after forming the pattern of the structure and the fixed electrodes forming the anisotropic etchant (e.g., KOH, TMAH, hydrazine, C
sOHなど)を用いてパッシベーション膜22のパターン面からデバイスウエハ20と酸化膜18の境界に到達するまで異方性エッチングを行う。 Performing anisotropic etching until reaching the boundary of the device wafer 20 and the oxide film 18 from the pattern surface of the passivation film 22 using the sOH, etc.). この工程により加速度センサの基本的構成要素である振動体と、固定電極6 A vibrating body which is the basic components of the acceleration sensor by this process, the fixed electrode 6
と、固定電極7とを有する構造体が、同一のデバイスウエハ20から形成される(図3(c))。 When the structure having the fixed electrode 7 is formed from the same device wafer 20 (Figure 3 (c)). 異方性エッチングの深さは、製造する加速度センサの電極間のギャップと、エッチングレートの選択比(シリコンの(11 The depth of the anisotropic etching, the acceleration sensor for producing a gap between the electrodes, the selection ratio of the etching rate (a silicon (11
0)面のエッチングレートとシリコンの(111)面のエッチングレートとの比)と、加速度センサの構造と、 0) plane of the etching rate and silicon (the ratio of the etching rate of 111) plane), the structure of an acceleration sensor,
要求性能とにより適切な値が選ばれる。 Suitable values ​​are selected by the required performance. 静電容量の変化から加速度を検出する加速度センサにおいては、電極間ギャップを小さくすることにより電極間容量を大きくすることが、感度を高めるために重要である。 In the acceleration sensor for detecting acceleration from a change in capacitance, it is important to enhance the sensitivity to increase the inter-electrode capacitance by reducing the gap between the electrodes. 形成される電極間のギャップは、パターニング精度と、エッチングレートの選択比と、エッチングの深さとに依存する。 Gap between the electrodes to be formed, it depends on the patterning accuracy, and selectivity of the etching rate, on the etch depth. このためパターニング精度と、エッチングレートの選択比とを一定値とすると、形成される電極間のギャップの最小値は、エッチングの深さにより決めることができる。 Thus the patterning accuracy, when the selection ratio of etching rate to a constant value, the minimum value of the gap between the electrodes to be formed can be determined by the depth of etching.
よって、同じ厚みをもつウエハの異方性エッチングでも、一方向からの異方性エッチングを行うのと両面から異方性エッチングを行うのとでは、後者の方が横方向のエッチングの進行をより抑えることができる。 Therefore, even in the anisotropic etching of the wafer having the same thickness, in the double-sided and perform anisotropic etching from one direction as anisotropic etching, the latter is more progression of lateral etching it can be suppressed. よって、 Thus,
図3(a)工程において、酸化膜18上にエッチング溝21を形成した後、エッチング溝21をもつ表面に構造体のパターンをもつ窒化膜をマスクとしてウエハの厚みの半分程度の厚みを異方性エッチングを用いてあらかじめエッチングしておくのもよい(図示せず)。 In FIGS. 3 (a) step, after an etching groove 21 on the oxide film 18, a half of the thickness of the wafer thickness and a nitride film having a pattern of structures on the surface with the etching groove 21 as a mask anisotropically It may the previously etched with sexual etching (not shown).

【0076】次に、デバイスウエハ20からエッチングにより形成された構造体において、その表面のパッシベーション膜22をエッチングにより除去し、p型またはn型の不純物を構造体の表面及び側面に拡散しp型またはn型の不純物拡散層24を形成する。 Next, the structure formed by etching from the device wafer 20, a passivation film 22 of the surface is removed by etching, the p-type diffused p-type or n-type impurities on the surface and sides of the structure or forming an n-type impurity diffusion layer 24. 構造体の表面および側面に不純物拡散層24を形成することにより、固定電極6、固定電極7および振動体の導電率を高くすることができる。 By forming the impurity diffusion layer 24 on the surface and side surfaces of the structure, it is possible to increase the conductivity of the stationary electrode 6, the fixed electrode 7 and the vibrating body. ただし、不純物拡散層24を形成する工程は、デバイスウエハ20の材質である単結晶シリコンの導電率が高い場合は省略してもよい。 However, the step of forming the impurity diffusion layer 24, when the conductivity of the single crystal silicon, which is a material of the device wafer 20 is high may be omitted. その後、振動体の梁3と質量体4とを支持している酸化膜18をエッチングにより除去し梁3と質量体4とを解放する(図3 Thereafter, an oxide film 18 which supports the beam 3 and the mass body 4 of the vibrator is removed by etching to release the beam 3 and the mass member 4 (FIG. 3
(d))。 (D)). そしてデバイスウエハ20から形成される構造体の振動体、固定電極6および固定電極7の上に金属電極8をスパッタ装置などにより選択メタライズする(図3(e))。 The vibrator of the structure to be formed from the device wafer 20, to select metallized by a sputtering device a metal electrode 8 on the fixed electrode 6 and the fixed electrode 7 (FIG. 3 (e)).

【0077】次に、別に用意された、加速度を検出するための検出回路をIC化した検出回路IC25を組み込んだシリコンIC基板26をダイボンディング剤を用いて上述の工程により作成された加速度センサ素子14の上に接合する。 Next, prepared separately, the acceleration sensor element created in the above steps by using a silicon IC substrate 26 incorporating the detection circuit IC25 which an IC detection circuit for detecting an acceleration of the die-bonding agent It is joined on top of the 14. または、シリコンの低温融合接合技術を用いて加速度センサ素子14と接合してもよい。 Or it may be joined with the acceleration sensor element 14 using a low temperature fusion bonding technique of the silicon. ここでシリコンの低温融合接合技術を用いるのは検出回路IC Here detecting circuit IC to use low-temperature fusion bonding technique of the silicon
25が熱破壊をおこさないようにするためである(図3 25 is to prevent causing thermal destruction (Fig. 3
(g))。 (G)). その後、ボンディングワイヤー27を用いて構造体、および検出回路IC25の上の金属電極8を配線する。 Thereafter, the structure, and wiring metal electrodes 8 on the detection circuit IC25 using a bonding wire 27. そしてダイシングにより個々の加速度センサに分離する。 And separated into individual acceleration sensors by dicing. このダイシングの工程は、検出回路IC25 Process of dicing, the detection circuit IC25
を組み込んだシリコンIC基板26と加速度センサ素子14とを接合する前に行ってもよい。 The may be performed before bonding the silicon IC substrate 26 and the acceleration sensor element 14 incorporating.

【0078】または、上述のように加速度を検出するための検出回路をIC化した検出回路IC25を組み込んだシリコンIC基板26を別に用意するのではなく、デバイスウエハ20にあらかじめ検出回路IC25を組み込んでおくのでもよい。 [0078] Alternatively, instead of separately prepared silicon IC substrate 26 incorporating the detection circuit IC25 which an IC detection circuit for detecting an acceleration as described above, by incorporating a pre-detection circuit IC25 to the device wafer 20 or it may be put to. 組み込みの方法として、図3 As the method of incorporation, 3
(b)工程の終了後デバイスウエハ20の上に検出回路IC25を鏡面化された面に作り込めばよい。 (B) a detection circuit IC25 may Kome made to mirror-finished surface on a step after the end of the device wafer 20. または、 Or,
初めからデバイスウエハ20にIC化された検出回路I Detection circuit I as IC into the device wafer 20 from the beginning
C25を組込んでおくのでもよい。 C25 may also keep incorporate. 上述のように図3 Figure As described above 3
(b)工程、つまりデバイスウエハ20の表面を研磨し、デバイスウエハ20の厚さを所望する厚さに調節した後、デバイスウエハ20の上に検出回路IC25を鏡面化された面に組み込み、パッシベーション膜22を堆積し、加速度センサのパターンを形成し、異方性エッチングにより振動体、固定電極6、固定電極7、およびシリコンIC基板26を形成する。 (B) step, i.e. by polishing the surface of the device wafer 20, after adjusting the desired thickness of the thickness of the device wafer 20 incorporates a detection circuit IC25 on the device wafer 20 in mirror-finished surface, passivation depositing a film 22 to form a pattern of the acceleration sensor, the vibrating body by anisotropic etching, the fixed electrode 6, to form the fixed electrode 7 and the silicon IC substrate 26,. その後、パッシベーション膜22を除去し、異方性エッチングにより外気にさらされた酸化膜18をエッチングにより除去することにより梁3と質量体4とを解放する。 Thereafter, a passivation film 22 is removed to release the beam 3 and the mass body 4 by an oxide film 18 exposed to the outside air by anisotropic etching are removed by etching. その後、金属電極8 Then, the metal electrode 8
を形成し、ボンディングワイヤー27を用いて構造体および検出回路IC25の上の金属電極8を配線する(図3(f))。 Forming a wiring metal electrodes 8 on the structure and detecting circuit IC25 using a bonding wire 27 (FIG. 3 (f)). このような方法を用いると検出回路IC2 A detection circuit IC2 such a method
5を組み込んだシリコンIC基板26を基板9に接合する工程を省略することができる。 The silicon IC substrate 26 incorporating 5 it is possible to omit the step of bonding the substrate 9.

【0079】また次のような方法を用いても加速度センサは、製造することができる。 [0079] The acceleration sensor may be used the following methods, it can be produced. これを図4を用いて説明する。 This will be described with reference to FIG. これは、デバイスウエハ20の上に酸化膜18を堆積しパターン化しエッチングにより酸化膜18上にエッチング溝21を形成するかわりに、デバイスウエハ2 This is because the deposited pattern the oxide film 18 on the device wafer 20 etched instead of forming the etched grooves 21 on the oxide film 18, the device wafer 2
0自体をエッチングすることによりデバイスウエハ20 0 device wafer 20 by itself is etched
にエッチング溝21を形成し、その後に酸化膜18を熱酸化やスパッタ法CVD法を用いてデバイスウエハ20 The etching groove 21 is formed in the device wafer 20 using thermal oxidation, sputtering CVD method thereafter the oxide film 18
の上に堆積させる(図4(a))。 Is deposited over the (Figure 4 (a)). その後、シリコンの融合接合を用いて基板9と接合する(図4(b))。 Thereafter, bonded to the substrate 9 with the fusion bonding of silicon (Figure 4 (b)). その後は、図3(c)工程以降の工程をとることによっても加速度センサを製造することが可能となる。 Thereafter, it is possible to manufacture the acceleration sensor by taking the FIG 3 (c) step subsequent steps. この方法のようにデバイスウエハ20自体に適当な深さをもつエッチング溝21をエッチング技術により形成し、その深さを調整(例えば、数百μm)することにより、図3 The etching groove 21 having an appropriate depth in the device wafer 20 itself is formed by etching technique as the method, adjusting the depth (e.g. several hundred [mu] m) by, Figure 3
(b)の工程、つまりデバイスウエハ20の表面を研磨しその厚さを調節する工程を省略することができる。 Steps (b), i.e. by polishing the surface of the device wafer 20 can be omitted the step of adjusting the thickness.

【0080】基板9の材質はシリコンとしたが、ガラス(例えば、アルミノ珪酸塩、ホウ珪酸系のガラスなどのようなシリコンの線膨張係数に近い材質)などを基板9 [0080] Although the material of the substrate 9 was set to silicon, glass (e.g., aluminosilicate, silicon near the material to the linear expansion coefficient of such as glass borosilicate) and the substrate 9
の材料に用いてもよい。 It may be used for the material. このガラスからなる基板9を用いて加速度センサを製造する工程の一例を図5を用いて説明する。 An example of a process for producing an acceleration sensor using a substrate 9 made of the glass will be described with reference to FIG. 図5において、28は酸化膜または窒化膜などからなるパッシベーション膜である。 5, 28 is a passivation film made of an oxide film or a nitride film.

【0081】検出回路IC25をあらかじめ組み込んだデバイスウエハ20にパッシベーション膜28を堆積し、エッチングを用いてエッチング溝21を形成する(図5(a))。 [0081] The passivation film 28 is deposited on the device wafer 20 incorporating pre-detection circuit IC 25, to form an etching groove 21 with etching (Figure 5 (a)). 次にパッシベーション膜28を除去した後、陽極接合を用いてデバイスウエハ20と基板9とを接合する(図5(b))。 After removing the passivation film 28, bonding the device wafer 20 and the substrate 9 by using anodic bonding (Figure 5 (b)). または、基板9とデバイスウエハ20とを直接陽極接合するのではなく、酸化膜または窒化膜などからなる絶縁膜を介して基板9とデバイスウエハ20とを陽極接合するのでもよい。 Or, instead of directly anodically bonded to the substrate 9 and the device wafer 20, via an insulating film made of an oxide film or a nitride film and the substrate 9 and the device wafer 20 may also for anodic bonding. その後、異方性エッチングによりデバイスウエハ20から構造体と、シリコンIC基板26とを作る(図5(c))。 Then, making a structure from the device wafer 20 by anisotropic etching, the silicon IC substrate 26 (FIG. 5 (c)). パッシベーション膜22を除去し、構造体に金属電極8を選択メタライズする(図5(d))。 The passivation film 22 is removed, selects metallized metal electrodes 8 in the structure (FIG. 5 (d)). あるいは異方性エッチングをするためにパッシベーション膜22に構造体とシリコンIC基板26のパターンを形成する前に金属電極8のパターンを形成し、リフトオフによりCr、A Or forming a pattern of the metal electrode 8 before forming the pattern of the structure and the silicon IC substrate 26 in the passivation film 22 to the anisotropic etching, Cr by lift-off, A
uなどからなる金属電極8を形成してもよい。 It may form a metal electrode 8 made of u.

【0082】次に上述したいずれかの方法により製造された加速度センサをパッケージ収納した状態の平面図と側面図(図6及び図7)を示す。 [0082] The following is a plan view and a side view of a state in which the acceleration sensor produced by any of the methods described above were packaged housing (FIGS. 6 and 7). 図6および図7において、29はリードピン、30はステム、31はキャップ、32は接着剤である。 6 and 7, 29 lead pins, 30 a stem, 31 is a cap, 32 is an adhesive. 図示したものは、検出回路I Those illustrated, detector I
C25を組み込んだシリコンIC基板26が加速度センサ素子14の上に接合された加速度センサをパッケージしたもの(図6)、および検出回路IC25をデバイスウエハ20に組み込んで製造した加速度センサをパッケージ(図7)したものである。 Which silicon IC substrate 26 incorporating the C25 is packaged acceleration sensor joined onto the acceleration sensor element 14 (FIG. 6), and an acceleration sensor package manufactured detection circuit IC25 incorporated into the device wafer 20 (FIG. 7 ) and those were. 検出回路をIC化していない場合は、ハイブリッドIC用のセラミック基板上に検出回路IC25を除いた加速度センサの構成部分と、 If not an IC detection circuit includes a component of the acceleration sensor without the detection circuit IC25 on a ceramic substrate for a hybrid IC,
検出回路を構成するディスクリート電子部品からなる検出回路とをマウントしこれをパッケージしてもよい(図示せず)。 Mount a detection circuit consisting of discrete electronic components of the detection circuit may be packaged it (not shown). キャップ31内には、センサの周波数特性を調整する場合、必要に応じて圧力媒体(例えば、ある特定圧力の空気、窒素またはAr等の不活性ガス)や液体(例えば、シリコンオイルなど)を封入すればよい。 Within the cap 31, sealed when adjusting the frequency characteristics of the sensor, a pressure medium (e.g., a particular pressure of the air, nitrogen or an inert gas such as Ar) optionally, liquid (e.g., silicone oil, etc.) do it.

【0083】加速度センサをパッケージする工程は、微細なごみや埃が加速度センサの電極間に入り込むことにより加速度センサに悪影響を与えることがあるので、この工程を行う際には、クリーンな環境で行う必要がある。 [0083] step of packaging the acceleration sensor, because it may fine dirt and dust adversely affect the acceleration sensor by entering between the acceleration sensor electrode, when performing this step, to be done in a clean environment there is. またダイシングの工程で発生する切り屑による汚染から加速度センサを守る必要もある。 There is also need to protect the acceleration sensor from contamination by swarf generated in the dicing step.

【0084】また、図8に示すような構成にしてもよい。 [0084] Alternatively, it may be constructed as shown in FIG. 図8において、33は補助支持部、34は保護基板、35はエッチング溝である。 8, 33 is an auxiliary supporting unit, the protective substrate 34, 35 is etched groove. また保護基板34には、エッチング溝35、および金属電極8と向い合う部分に穴が形成されている。 The protective substrate 34 has a hole is formed in a portion facing the etched grooves 35 and the metal electrodes 8,. 図8のように補助支持部33 Auxiliary supporting unit 33 as shown in FIG. 8
を加速度センサ素子14の側面を取り囲むように(検出回路IC25が同基板上に作られている場合これを含む)形成し、ガラスなどからなる保護基板34を補助支持部33と陽極接合することにより加速度センサは汚染防止される。 By the acceleration side so as to surround the sensor element 14 (if the detection circuit IC25 are made on the same substrate comprising the same) is formed and the auxiliary support unit 33 and the anode bonding the protection substrate 34 made of glass or the like the acceleration sensor is prevented contamination. 陽極接合する際、補助支持部33を陽極とし、保護基板34を陰極として陽極接合をする。 When anodic bonding, the auxiliary support unit 33 as an anode, the anodic bonding the protective substrate 34 as a cathode. または、基板9の材質がガラスである場合、基板9を陽極とし、保護基板34を陰極として陽極接合をするのでもよい。 Or, when the material of the substrate 9 is glass, the substrate 9 as an anode and the protective substrate 34 or may be for the anodic bonding as a cathode. または基板9および補助支持部33を陽極とし、保護基板34を陰極として陽極接合するのでもよい。 Or substrate 9 and the auxiliary support section 33 as an anode and the protective substrate 34 or may be for anodic bonding as a cathode. 保護基板34には、酸化膜または窒化膜などの絶縁膜を有するシリコンを用いてもよい。 The protective substrate 34 may be silicon having an insulating film such as oxide film or a nitride film. 絶縁膜を有するシリコンからなる保護基板34を用いる場合は、補助支持部33との接合にシリコンの低温融合接合を用いて接合してもよい。 When using the protective substrate 34 made of silicon having an insulating film may be bonded using a low temperature fusion bonding of silicon for bonding the auxiliary support unit 33. 陽極接合の際には、加速度センサの周波数特性の最適化を行うために不活性ガスを導入したり、内部圧力を調整することがある。 During anodic bonding, or introducing an inert gas in order to optimize the frequency characteristics of the acceleration sensor, it is possible to adjust the internal pressure. また補助支持部33に電気的に接地するための電極を設けて接地することにより、浮遊容量を安定化することができ、静電シールドとして利用することもできる(図示せず)。 By grounding provided an electrode for electrically grounding the auxiliary support unit 33 also can stabilize the stray capacitance, it can be used as an electrostatic shield (not shown).

【0085】こうして作られた補助支持部33と保護基板34を有する加速度センサの構造体は検出回路IC2 [0085] structure of an acceleration sensor having thus the auxiliary support unit 33 made a protective substrate 34 is detector circuit IC2
5またはディスクリート部品からなる検出回路とともにセラミックスなどからなる基板上にマウントされ、簡易なプラスチックパッケージに収納することが可能となる(図示せず)。 With detection circuit consisting of 5 or discrete components mounted on a substrate made of ceramics, it is possible to house a simple plastic package (not shown). これにより、加速度センサのパッケージのコストを下げることが可能となり、より低コストの加速度センサを提供することが可能となる。 Thus, it is possible to reduce the cost of the acceleration sensor package, it is possible to provide an acceleration sensor of lower cost.

【0086】図8にみられるように、保護基板34の質量体4の鉛直上方付近に位置する部分には、あらかじめウエットエッチングなどによりエッチング溝35が設けられており質量体4の上下方向の過大な変位を防ぐストッパの機能をもつ。 [0086] As seen in FIG. 8, the portion located vertically above the vicinity of the mass 4 of the protective substrate 34, an excessive advance due wet etching in the vertical direction of the mass 4 is etched groove 35 is provided It has the function of the stopper to prevent Do displacement. エッチング溝35は質量体4と梁3 Etching grooves 35 mass 4 and the beam 3
とを自由に振動させるためのものであるからデバイスウエハ20にエッチング溝35を設けてもよい。 It may be etched groove 35 provided on the device wafer 20 because it intended to vibrate freely and.

【0087】実施例2. [0087] Example 2. 図9の加速度センサにおいて、 In the acceleration sensor of FIG. 9,
36は加速度センサの周波数特性を調節するためのダンピング調節機構である。 36 is a damping adjustment mechanism for adjusting the frequency characteristic of the acceleration sensor. 慣性力により質量体4が変位する際、変位方向に直角な全ての質量体4の側面は、周囲の媒体(周波数特性を調整するために封入した圧力媒体や液体など)により抵抗力をうける。 When displacing the mass body 4 by the inertial force, the side surface of the displacement direction to all perpendicular mass 4 undergoes a resistance force by the surrounding medium (such as a pressure medium and the liquid sealed in order to adjust the frequency characteristic). この抵抗力は、質量体4の振動方向に垂直な側面の面積が大きいほど、大きくなる。 This resistance is, the larger the area of ​​the sides perpendicular to the vibration direction of the mass body 4 increases. 図1の加速度センサにおいて、固定電極6および固定電極7は質量体4に対向するように配置しているので、これらの構成自体ダンピング調節機能を有しているといえる。 In the acceleration sensor of FIG. 1, the fixed electrode 6 and the fixed electrodes 7 so are arranged so as to face the mass 4, it can be said to have these configuration itself damping adjustable. しかし、図1で構成される加速度センサにおける質量体4の振動方向に垂直な側面の面積だけでは、希望する抵抗力がえられない場合がある。 However, only the area of ​​the sides perpendicular to the vibration direction of the mass 4 in the acceleration sensor consists of 1 may resistance force desired not be obtained.

【0088】図9の加速度センサは、質量体4の振動方向に垂直な側面の面積を増やすために、質量体4の相向かう2辺を櫛形の形状にし、かつこの櫛形の形状に向かい合う櫛形形状のダンピング調整機構36を設けたものである。 [0088] The acceleration sensor of FIG. 9, in order to increase the area of ​​the sides perpendicular to the vibration direction of the mass 4, the phase toward two sides of the mass 4 to the comb shape and the comb-shaped facing the shape of the comb it is provided with a damping adjustment mechanism 36. これにより構造体の表面の結晶面(110)面に対し35.26度の角度をなす新たな(111)面の結晶面を生じる。 Accordingly to the crystal plane (110) plane of the surface of the structure results in a crystal face of the new (111) plane forming an angle of 35.26 degrees. これは、構造体の表面の結晶面である(110)面と垂直になる2つの(111)面のなす角度が70.53度をとなる部分に異方性エッチングを行うことにより形成される。 It is formed by a crystal plane of the surface of the structure (110) plane and perpendicular to become two (111) faces the angle of anisotropic etching to a portion to be a a 70.53 ° . 実施例1では(110)面と35.26度の角度をなす(111)面が生じないように設計している。 It is designed to Example 1 (110) form an angle of plane and 35.26 degrees (111) plane does not occur. 異方性エッチングを行うことにより(110)面と35.26度の角度をなす(111)面が形成される場合、この面が質量体4の運動を妨げないように設計しなければならない。 If anisotropic etching is performed (110) form an angle of plane and 35.26 degrees (111) surface is formed, the surface must be designed so as not to interfere with the movement of the mass 4.

【0089】加速度センサの質量体4が慣性力により変位する際に受ける抵抗力は、質量体4の振動方向に垂直な側面の面積に比例する。 [0089] resistive forces encountered during the mass body 4 of the acceleration sensor is displaced by inertial force is proportional to the area of ​​the sides perpendicular to the vibration direction of the mass 4. よって、櫛形形状のダンピング調節機構36と質量体4の櫛の本数と長さを調節することにより質量体4の受ける抵抗力を調節することが可能となり、これより図10のように加速度センサの周波数特性を任意に調節してやること(例えば、臨界減衰状態:ζ=0.707、ζ:減衰係数)が可能となる。 Therefore, it is possible to adjust the resistance force received by the masses 4 by adjusting the damping adjustment mechanism 36 and the comb number and length of the mass body 4 of the comb-shaped, than this of the acceleration sensor as shown in FIG. 10 you'll be arbitrarily adjusted frequency characteristics (e.g., critical damping condition: ζ = 0.707, ζ: damping coefficient) is made possible. また、この周波数特性はパッケージ内の気体圧力を変えたり、粘性がある液体を封入することにより調整することも可能である。 Further, the frequency characteristic is changing the gas pressure in the package, it can be adjusted by encapsulating the liquid is viscous.

【0090】このように櫛形構造のダンピング調節機構36と質量体4のなす櫛形のペアのうち少なくとも1つのペアのギャップをある一定値に設計することにより、 [0090] By thus designing in a certain value of the gap of at least one pair of the damping adjustment mechanism 36 and the mass body 4 comb pairs form the comb structure,
過大な衝撃加速度により質量体4が大変位することによる梁3の破壊、または質量体4と固定電極の静電引力による吸着を防止するストッパの機能も備えることが可能となる。 Mass 4 by excessive impact acceleration becomes possible also comprise stopper function of preventing the adsorption by electrostatic attraction breakdown, or a mass body 4 fixed electrode of the beam 3 due to the large displacement. 以上のように櫛形構造をもつダンピング調節機構36および質量体4を設けることにより周波数特性、 Frequency characteristics by providing a damping adjustment mechanism 36 and the mass body 4 having a comb structure as described above,
耐衝撃性、信頼性に優れた加速度センサを提供することが可能となる。 Impact resistance, it is possible to provide an acceleration sensor having excellent reliability.

【0091】実施例3. [0091] Example 3. 実施例3の加速度センサの一例を図11に示す。 An example of an acceleration sensor of Example 3 shown in FIG. 11. 図11において、38および39は櫛形の固定電極、40はアクチュエート用電極である。 11, 38 and 39 are comb-shaped fixed electrode 40 is an electrode for actuating. 質量体4の櫛は、質量体4の櫛と隣り合う固定電極39の櫛とのギャップを、一方が他方よりも小さくなるような非対称な配置をしている。 Comb mass 4, the gap between the comb of the fixed electrode 39 adjacent to the comb of the mass 4, one is an asymmetrical arrangement is smaller than the other. これは、慣性力により質量体4が変位する際、質量体4の櫛と隣合う固定電極39とのギャップが小さい部分で形成されるコンデンサが、質量体4の櫛と隣合う固定電極39の櫛とのギャップが大きい部分で形成されるコンデンサよりも、その静電容量を十分大きく変化させることができるようにギャップの値を設計しているからである。 This is when the mass 4 by the inertial force is displaced, the capacitor formed by the small gap portion between the stationary electrode 39 adjacent comb of the mass 4, the fixed electrode 39 adjacent comb of the mass 4 than the capacitor formed at the portion gap between the comb is large, because have designed value of the gap so that the capacitance can be varied sufficiently large. これより、質量体4の櫛と、隣り合う固定電極39の櫛とのギャップが、一方が他方よりも小さくなる部分で櫛形電極ペア37を形成しており、1組の櫛形電極ペアでコンデンサを形成している。 Than this, the combs of the mass 4, the gap between the comb of the fixed adjacent electrodes 39, one forms a comb-shaped electrode pair 37 becomes smaller portion than the other, the capacitor in a pair of comb-shaped electrode pairs It is formed. また、質量体4の櫛と隣り合う固定電極38の櫛とにも同じ関係がある。 Moreover, the same relationship to the comb of the fixed electrode 38 adjacent to the comb of the mass 4. また、質量体4と固定電極38とがなす櫛形電極ペア37のギャップを質量体4と固定電極6との電極間のギャップに等しくし、かつ質量体4と固定電極39とがなす櫛形電極ペア37のギャップを質量体4と固定電極7との電極間のギャップに等しくしている。 Moreover, the comb electrode pair formed equal to the gap between the electrodes of the gap of the comb electrode pairs 37 and the mass body 4 and the fixed electrode 6, and the mass body 4 and the fixed electrode 39 is formed with the mass body 4 and the fixed electrode 38 It is equal to gap 37 to the gap between the electrodes of the mass body 4 and the fixed electrode 7. さらに、固定電極6と固定電極38とを外部で電気的に接続し、かつ固定電極7と固定電極39とを外部で電気的に接続している。 Moreover, it is electrically connected to electrically connect the stationary electrode 6 and the stationary electrode 38 at the outside, and a fixed electrode 7 and the stationary electrode 39 externally. または、はじめから固定電極6と固定電極38とを共通にし、かつ固定電極7と固定電極39とを共通にしてもよい。 Alternatively, a common fixed electrode 6 and the stationary electrode 38 from the beginning, and a fixed electrode 7 and the stationary electrode 39 may be common.

【0092】コンデンサの容量の変化から加速度を検出する場合、質量体4と固定電極とが形成するコンデンサの静電容量が大きい程、加速度をより高感度に検出することが可能である。 [0092] When detecting acceleration from a change in capacitance of the capacitor, as the capacitance of the capacitor formed by the fixed electrode and the mass body 4 is large, it is possible to detect the acceleration in the higher sensitivity. またコンデンサの静電容量は、電極面積に比例する。 The capacitance of the capacitor is proportional to the electrode area. よって固定電極38および固定電極3 Thus the fixed electrode 38 and the fixed electrode 3
9と、質量体4とを櫛形にし、かつ質量体4と、固定電極38とで形成される櫛形電極ペア37のギャップを質量体4と固定電極6とのギャップに等しく設定し、かつ質量体4と固定電極39とで形成される櫛形電極ペア3 9, and the mass 4 to the comb, and the mass body 4, equal to set the gap between the mass body 4 gaps interdigital pair 37 formed by the fixed electrode 38 and the fixed electrode 6, and the mass 4 and interdigital electrode pair 3 formed in the fixed electrode 39
7のギャップを質量体4と固定電極7とのギャップに等しく設定し、かつ櫛形電極ペア37の数を増やすことにより限られた面積内(素子のサイズが同じであったとしても)でコンデンサの静電容量を増加させることが可能となる。 Set equal to the gap 7 in the gap between the mass body 4 and the fixed electrode 7 and the capacitor within a limited area by increasing the number of comb-shaped electrode pair 37 (as the size of the elements are the same) it is possible to increase the capacitance. 固定電極38および固定電極39を櫛形電極で構成することにより、固定電極38および固定電極39 By the fixed electrode 38 and the fixed electrode 39 composed of comb-shaped electrode, the fixed electrode 38 and the fixed electrode 39
は、ダンピング調節機能と、コンデンサの静電容量を増加させる機能とを合わせもつことになる。 It will have combined with damping adjustable, and a function of increasing the capacitance of the capacitor. よって、櫛形電極ペア37のペア数の設計においては、両者を考慮に入れて設計する必要がある。 Therefore, in the number of pairs of the design of the comb-shaped electrode pair 37, it is necessary to design taking into account both.

【0093】また図11では、質量体4に空洞を設け、 [0093] In FIG 11, a cavity provided in the mass 4,
その中にアクチュエート用電極40を設けている。 It is provided actuating electrodes 40 therein. これにより加速度センサに自己診断機能をもたせることが可能である。 This makes it possible to have a self-diagnostic function to the acceleration sensor. つまり、アクチュエート用電極40と質量体4との間に電位差を生じさせると静電引力により質量体は変位をする。 That is, the mass body by electrostatic attraction when a potential difference is generated between the actuating electrodes 40 and the mass body 4 is a displacement. この静電引力は加速度センサに外力を与えたのに見かけ上等しく、加速度センサの質量体4がこれにより確実に変位するかどうかをコンデンサの容量変化にともない出力された値から診断することができる。 The electrostatic attraction equal apparent to give an external force to the acceleration sensor, it is possible to mass 4 of the acceleration sensor is thereby diagnosing whether reliably displaced from the output value with the change in capacitance of the capacitor .
この意味で加速度センサにはアクチュエート用電極40 Actuating electrode 40 is an acceleration sensor in this sense
を設けることにより自己診断機能をもたせることが可能となる。 It is possible to have a self-diagnostic function by providing a. または、固定電極38の一部を電気的に切り離すことによりアクチュエート用電極とすることができる。 Or it can be a actuated electrode by separating the part of the fixed electrode 38 electrically. このアクチュエート用電極40は、図1、図8、図9および後述する図12、図13、図16に対しても適用することが可能となる。 The actuating electrodes 40, 1, 8, 12, 13 of FIGS. 9 and described below, it is possible to apply also to FIG. また、固定電極6と固定電極38、または固定電極7と固定電極39のいずれかのペアを他方のペアに対して若干質量体4寄りに配置することにより質量体4の変位を制限するストッパとすることも可能である。 Further, a stopper for limiting the displacement of the mass body 4 by placing a little mass 4 toward one of the pair of fixed electrodes 6 and the fixed electrode 38 or the fixed electrode 7 and the fixed electrode 39, with respect to the other pair it is also possible to.

【0094】実施例4. [0094] Example 4. 実施例4の加速度センサの一例を図12に示す。 An example of an acceleration sensor of Example 4 shown in FIG. 12. 図12において41は質量体突き出し部である。 41 is a mass body protruding portion 12. 図12のように梁3を質量体4から突き出さず、質量体4の一辺にそった形にすることで加速度センサをより小型に製造することが可能となる。 Not protrude the beam 3 from the mass 4 as shown in FIG. 12, it is possible to manufacture the acceleration sensor more compact and be in the form along the side of the mass 4. また、振動体に質量体突き出し部41を設けることで、梁3とおよびアンカー5とこの質量体突き出し部41との間隔を梁3と固定電極との間隔よりも小さい値に設計することによりセルフストッパとすることが可能である。 Further, by providing the mass body protruding portion 41 to the vibrating body, self by designing the distance between the beam 3 and the and the anchor 5 and the mass body protruding portion 41 to a value less than the distance between the fixed electrode and the beam 3 it is possible to the stopper.

【0095】図13は、図12に改良を加えたものである。 [0095] Figure 13 is an improvement in FIG. 図13において、42は質量体4の質量を調整するための質量体質量調整ホールである。 13, 42 is the mass mass adjusting hole for adjusting a mass of the mass body 4. 図13は、櫛形の固定電極6および固定電極7と、ダンピング調節機構3 Figure 13 includes a fixed electrode 6 and the fixed electrodes 7 of the comb, the damping adjustment mechanism 3
6と、アクチュエート用電極40と、質量体質量調整ホール42とを設けたものである。 6, the actuating electrodes 40, is provided with a mass body mass adjustment hole 42. この質量体質量調整ホール42の大きさにより質量体4の質量を調節することができる。 It is possible to adjust the mass of the mass body 4 by the size of the mass body mass adjustment hole 42. これより、梁3の長さを変えずに加速度センサの周波数特性と、感度の調節とを質量体質量調整ホール42の大きさを変化させることで実行することができる。 From this, it can be performed by changing the frequency characteristics of the acceleration sensor without changing the length of the beam 3, the magnitude of the adjustment of sensitivity mass mass adjustment hole 42.

【0096】実施例5. [0096] Example 5. 図14は、質量体4の内側に梁3とアンカー5とを作ったものである。 Figure 14 is made of the beam 3 and the anchor 5 to the inside of the mass 4. これまでの実施例のように構造体がアンカーを2つ有する場合、基板9 When the structures like the previous embodiment has two anchors, the substrate 9
と構造体との材質が異なる場合、線膨張係数が異なるため温度変化により基板9と振動体の2つのアンカー4に生じるひずみから梁3に応力を生じるといった問題がある。 And if the material of the structure is different, there is a problem of linear expansion coefficient causing stress to the beam 3 from the strain occurring two anchors 4 and the substrate 9 vibrating member due to a temperature change for different. 振動体をこのような構造にすると、基板9と線膨張係数が異なっても基板9とアンカーに生じるひずみにより梁3が応力を受けるということはない。 When the vibrating body in such a structure, is not that beam 3 is subjected to stress by strain generated in the substrate 9 and the anchor be different substrate 9 and the linear expansion coefficient.

【0097】実施例6. [0097] Example 6. 図15は変位可能な方向が互いに直交する2つの加速度センサを同一の基板上に製造したものである。 Figure 15 is obtained by preparing two acceleration sensors displaceable directions are orthogonal to each other on the same substrate. 図15において、43はx軸方向の加速度を検出するためのx軸方向加速度センサ、44はy軸方向の加速度を検出するためのy軸方向加速度センサである。 15, 43 is the x-axis direction acceleration sensor for detecting acceleration in the x-axis direction, the 44 is a y-axis direction acceleration sensor for detecting acceleration in the y-axis direction. これによりx軸およびy軸の2軸の加速度を測定することが可能となる。 This makes it possible to measure the accelerations in two axes x and y axes.

【0098】実施例7. [0098] Example 7. 実施例7は、回転運動をする物体の角速度を検知することが可能な角速度センサである。 Example 7 is an angular velocity sensor capable of detecting an angular velocity of an object the rotational movement. 図16は、回転運動をする物体の角速度を検知する角速度センサの構成を示す平面図(a)とそのF−Fでの断面図(b)である。 Figure 16 is a cross-sectional view of a plan view showing the configuration of an angular velocity sensor for detecting an angular velocity of an object the rotational movement (a) and in its F-F (b). 図16において、45は駆動電極、46および47は振動モニタ用電極、並びに48および49は下部固定電極である。 16, 45 are drive electrodes 46 and 47 are vibration monitor electrode, as well as 48 and 49 is a lower fixed electrode. この角速度センサの振動体は、4つの梁3、2つの質量体4、および3つのアンカー5を備えている。 Vibrator of the angular velocity sensor is provided with four beams 3, two masses 4, and three anchors 5. また、この角速度センサの構造体は、振動体と駆動電極45、振動モニタ用固定電極4 Further, the structure of the angular velocity sensor, the vibration member and the drive electrode 45, the fixed electrode 4 for vibration monitor
6および振動モニタ用電極47を備えている。 6 and a vibration monitor electrode 47. このセンサの具体的な構造は、振動体において電気的に電位が等しい2つの質量体4の間に固定電極である駆動電極45 Specific structure of the sensor, the driving electrode 45 is a fixed electrode between the electrical potential equals two masses 4 in the vibrating member
を配置し、各質量体4の外側には振動モニタ用固定電極46、および振動モニタ用固定電極47を配置したものである。 Was placed, on the outside of the mass body 4 is obtained by placing the vibration monitor fixed electrode 46 and the vibration monitor fixed electrode 47,. この角速度センサは、振動体と、駆動電極45 The angular velocity sensor includes a vibrator, the driving electrodes 45
と、振動モニタ用固定電極46と、振動モニタ用固定電極47とを有する構造体を同一ウエハから異方性エッチングにより作っている。 When a vibration monitor fixed electrode 46, they are making by anisotropic etching structures from the same wafer having a vibration monitor fixed electrode 47. さらに各質量体4の下面に位置する基板9上には、質量体4の振動を検出するための下部固定電極48と、下部固定電極49とを設けたものである。 On the substrate 9 further located on the lower surface of the mass 4, the lower fixed electrode 48 for detecting the vibration of the mass body 4 but on a lower fixed electrode 49. また加速度センサと同様に補助支持部33に電気的に接地するための電極を設けて接地することにより、 Further, by grounding it provided an electrode for electrically grounding the acceleration sensor as well as an auxiliary support unit 33,
浮遊容量を安定化することができ、静電シールドとして利用することもできる(図示せず)。 It is possible to stabilize the stray capacitance, can be used as an electrostatic shield (not shown).

【0099】次に、この角速度センサの動作を図17を用いて説明する。 [0099] The operation of the angular velocity sensor will be described with reference to FIG. 17. 図17において、50および51は質量体4と、下部固定電極48および49とで構成されるコンデンサ、52はDCバイアス電圧源、53はAGC 17, 50 and 51 and the mass body 4, a capacitor composed of a lower fixed electrode 48 and 49, 52 is the DC bias voltage source 53 is AGC
(オートゲインコントロール)回路、54はC−V(容量ー電圧)変換器、58はAC電圧源である。 (Automatic gain control) circuit, 54 is C-V (capacitance over voltage) converter, 58 is an AC voltage source. 駆動電極45に接続されたAC電圧源58とバイアスのためのD D for the AC voltage source 58 is connected to the drive electrode 45 bias
Cバイアス電圧源52とにより、2つの質量体4は駆動電極45との間に生じる静電引力により互いに180度の位相差をもってAC電圧源58の周波数に応じて励起振動する。 By a C bias voltage source 52, the two masses 4 to excite vibrations in accordance with the frequency of the AC voltage source 58 with a phase difference of 180 degrees from each other by the electrostatic attraction generated between the driving electrodes 45. このとき図の平面図に示す水平軸方向の角速度ベクトルΩxがある場合、すなわち角速度センサが、 If this time is the angular velocity vector Ωx the horizontal axis direction shown in the plan view of FIG, that is, the angular velocity sensor,
水平軸のまわりに回転運動することにより生じる角速度Ωxがある場合、質量体4には図16(b)F−F断面図に示す方向に慣性力としてのコリオリ力が発生する。 If there is an angular velocity Ωx caused by rotational movement about a horizontal axis, the mass body 4 Coriolis force as an inertial force is generated in the direction shown in FIG. 16 (b) F-F cross-sectional view.
よって、回転運動をする場合、このセンサの質量体4 Therefore, when the rotational movement of the sensor mass 4
は、AC電圧源58による励起振動と、回転運動により生じたコリオリ力による振動とを重畳した振動をする。 Is the excitation vibration by the AC voltage source 58, the vibration superimposing the vibration due to the Coriolis force generated by the rotational movement.
また、AC電圧源58により生じた静電引力による励起振動の方向と、回転運動により生じたコリオリ力による振動の方向とは互いに直交する。 Further, the direction of the excitation vibration by electrostatic attraction caused by the AC voltage source 58, orthogonal to the direction of vibration due to the Coriolis force generated by the rotational movement.

【0100】質量体4の励起振動によるy方向の変位u [0100] in the y-direction by the excitation vibration of the mass body 4 displacement u
y、y方向の速度uy'に以下の関係があるとする。 y, and the following relationship in the y direction of the velocity uy '. uy = A×sin(ωrT) ・・・・・・・・・(3) uy'= A×ωr×cos(ωrT) ・・・・・・・・・(4) A : 質量体4のy方向の最大変位 ωr: 質量体4のy方向振動の角周波数 回転運動をするとき、質量体4は、uy'に比例するコリオリ力Fcを生じ、その方向は図16に図示した通りである。 uy = A × sin (ωrT) ········· (3) uy '= A × ωr × cos (ωrT) ········· (4) A: the mass 4 y direction maximum displacement ωr of: when the angular frequency rotational motion of the y-direction vibration of the mass 4, the mass body 4 results in a Coriolis force Fc proportional to uy ', that direction is as shown in FIG. 16. コリオリ力Fcは、測定対象の角速度をΩx、 Coriolis force Fc is, Ωx the angular velocity of the object to be measured,
各質量体4の質量をmとすると Fc = 2Ωx×m×uy' ・・・・・・・・・(5) なる関係がある。 When the mass of the mass body 4 and m Fc = 2Ωx × m × uy '········· (5) becomes relevant. また、コリオリ力Fcとz方向の変位uzとの関係は、z方向の剛性率をkzとすると Fc = kz×uz ・・・・・・・・・(6) なる関係がある。 The relationship between the Coriolis force Fc and the z-direction displacement uz, when the kz the stiffness ratio of the z-direction Fc = kz × uz ········· (6) becomes relevant. これら(6)、(7)の2式より uz = (2Ωx×m×uy')/kz ・・・・・・・・・(7) となる。 These (6), a uz than two equations (7) = (2Ωx × m × uy ') / kz ········· (7). これより質量体4と下部固定電極48との間の静電容量、並びに質量体4と下部固定電極49との間の静電容量の変化が励起振動で変調された形で変化することが分かる。 The capacitance between the mass body 4 and the lower fixed electrode 48 than this, and it can be seen that the change in capacitance between the mass body 4 and the lower fixed electrode 49 is changed in modulated form with an excitation vibration . この様子を図17(a)に、またこの等価回路を図17(b)に図示する。 This is illustrated in FIG. 17 (a), the addition illustrates this equivalent circuit is shown in Figure 17 (b). また角速度を検出するための検出回路構成の一例を図17(c)に示す。 Further illustrating an example of detection circuitry for detecting an angular velocity in FIG. 17 (c).

【0101】2つの質量体4のy方向の励起振動変位u [0102] in the y direction of the two masses 4 excited vibration displacement u
yは、お互いに位相が180度ずれているため、2つの質量体に働くコリオリ力Fcの位相もお互いに180度ずれる。 y is the phase is shifted 180 degrees from each other, the Coriolis force Fc phase acting on two masses also shifted 180 degrees from each other. よって、質量体4と下部固定電極48とがなすコンデンサの容量、並びに質量体4と下部固定電極49 Therefore, the capacitance of the capacitor formed by the mass body 4 and the lower fixed electrode 48, and the mass body 4 and the lower fixed electrode 49
とがなすコンデンサの容量は一方が増加すれば他方は減少する。 Preparative the other An increase One capacitor values ​​forming is reduced. この差動容量変化に比例した電圧を図17 A voltage proportional to the differential capacitance change 17
(c)で示す回路でとりだす。 Taking out the circuit shown in (c). この検出回路は、図2 The detection circuit, FIG. 2
(c)と基本的な構成は同じである。 (C) the basic structure is the same. 異なる点は、質量体を一定振幅で励起振動させるため、DCバイアス電圧源52、AC電圧源58とAGC(オートゲインコントロール)回路53、振動モニター用電極46および振動モニタ用電極47を有する点である。 The difference, for exciting vibrating the mass at a constant amplitude, in that it has a DC bias voltage source 52, AC voltage source 58 and an AGC (automatic gain control) circuit 53, the vibrating monitoring electrode 46 and the vibration monitor electrode 47 is there. またC−V(容量ー電圧)変換器54は、図2(c)の12、13、1 The C-V (capacitance over voltage) converter 54, 12,13,1 shown in FIG. 2 (c)
5、16、17で形成される回路で表される。 Represented by circuit formed by 5,16,17.

【0102】次に、この回転運動をする物体の角速度を検出する角速度センサの製造工程の一例を図18により説明する。 [0102] Next, an example of a manufacturing process of the angular velocity sensor to detect an angular velocity of an object the rotational motion by Figure 18. 図18は基板9の材質がガラス(例えば、アルミノ珪酸塩、ホウ珪酸系のガラスなどのようなシリコンの線膨張係数に近い材質)である場合の角速度センサの製造工程を示す図である。 Figure 18 is a diagram showing a manufacturing process of the angular velocity sensor when the material of the substrate 9 is glass (e.g., aluminosilicate, material close to the linear expansion coefficient of silicon, such as glass borosilicate). このセンサの製造工程は、 The manufacturing process of the sensor,
直線運動する物体の加速度を検出する加速度センサの製造工程と共通している点が多い。 Many points that are common to the manufacturing process of the acceleration sensor for detecting acceleration of an object linear motion. ここで、梁3は、その幅と、厚さとを等しくする必要がある。 Here, the beam 3 must be equal to its width, and thickness. なぜなら、y軸方向の振動の駆動周波数は、検出感度を上げるため、その振動方向の構造上の共振点またはその付近を利用するため、この周波数で変調されるz軸方向の構造上の共振点と共通にしておくのが望ましいからである。 Because the driving frequency of the vibration in the y-axis direction, to increase the detection sensitivity, therefore to utilize the resonance point or near on the vibration direction of the structure, the resonance point of the structure of the z-axis direction is modulated at this frequency keep in common and because there is desirable.

【0103】まず、デバイスウエハ20上にフォトリソグラフィーおよびエッチングによりエッチング溝21を設け、その後エッチング溝21を設けた表面に酸化膜1 [0103] First, an etching groove 21 is provided by photolithography and etching on the device wafer 20, the oxide film 1 subsequent to providing the surface etching groove 21
8を形成する。 8 to the formation. この場合、角速度検出の感度は、質量体4と下部固定電極48および49とが形成するコンデンサ容量に依存する。 In this case, the sensitivity of angular velocity detection is dependent on the capacitance of the capacitor formed with the mass body 4 and the lower fixed electrode 48 and 49. エッチング溝21は質量体4の変位できる量を規定する。 Etching trench 21 defines the amount that the displacement of the mass 4. つまり検出感度はエッチング溝2 That sensitivity is etched grooves 2
1の深さに依存するため、数μm(例えば、2μmから3μm)程度とする。 To depend on one depth, several [mu] m (e.g., from 3 [mu] m 2 [mu] m) and degree. 一方、基板9に下部固定電極48 On the other hand, the lower fixed electrode 48 on substrate 9
および下部固定電極49を蒸着またはスパッタなどにより選択メタライズする(図18(a))。 And the lower fixed electrode 49 selectively metallized by vapor deposition or sputtering (FIG. 18 (a)). またはリフトオフにより金属電極8を形成するのでもよい。 Or of forming a metal electrode 8 by lift-off. この後、 After this,
デバイスウエハ20と基板9をアライメントし、陽極接合をする。 Aligned the device wafer 20 and the substrate 9, the anodic bonding. 次に、デバイスウエハ20の厚みを調整する。 Next, adjusting the thickness of the device wafer 20. y軸方向の振動の駆動周波数は、検出感度を上げるため、その振動方向の構造上の共振点またはその付近を利用するため、この周波数で変調されるz軸方向の構造上の共振点と共通にしておくのが望ましい。 Driving frequency of the vibration in the y-axis direction, to increase the detection sensitivity, in order to utilize a resonance point or near the the structure of the vibration direction, common to the resonance point of the structure of the z-axis direction is modulated at this frequency it is desirable to keep the. よって、デバイスウエハ20の厚みは、デバイスウエハ20から形成される梁3の幅と同じになるように調整してやるとよい(図18(b))。 Therefore, the thickness of the device wafer 20 may'll be adjusted to be the same as the width of the beam 3 which is formed from the device wafer 20 (FIG. 18 (b)). または、質量体4の質量を調整するために質量体4に質量体質量調整ホール42(図示せず)を設けることにより、角速度センサの周波数特性と感度とを調節することも可能である。 Or, by providing the mass mass adjustment hole 42 (not shown) in the mass 4 in order to adjust the mass of the mass body 4, it is also possible to adjust the frequency response and sensitivity of the angular velocity sensor.

【0104】また、基板9がシリコンからなる場合、基板9と下部固定電極48および下部固定電極49との間を絶縁する必要があるため、基板9の表面に酸化膜または窒化膜からなる絶縁膜を堆積し、下部固定電極48および下部固定電極49のパターンを形成後、蒸着またはスパッタなどにより下部固定電極48および下部固定電極49を選択メタライズする。 [0104] When the substrate 9 is made of silicon, since the space between the substrate 9 and the lower fixed electrode 48 and the lower fixed electrode 49 needs to be insulated, the insulating film formed of an oxide film or a nitride film on the surface of the substrate 9 deposited, after forming a pattern of the lower fixed electrode 48 and the lower fixed electrode 49, selects metallized lower fixed electrode 48 and the lower fixed electrode 49 by vapor deposition or sputtering. または、下部固定電極4 Or, the lower fixed electrode 4
8および下部固定電極49のレジストパターンを形成後蒸着またはスパッタを行いリフトオフにより下部固定電極48および下部固定電極49を形成するのでもよい。 8 and by lift-off performed with the resist pattern formed after evaporation or sputtering of the lower fixed electrode 49 may also form a lower fixed electrode 48 and the lower fixed electrode 49.
または、酸化膜または窒化膜などからなる絶縁膜をマスクとして基板9自体にp型またはn型の不純物を拡散させることにより形成される不純物拡散層を下部固定電極48および49としてもよい(図示せず)。 Or, even better (shown as the lower fixed electrode 48 and 49 the impurity diffusion layer formed by diffusing a p-type or n-type impurities into the substrate 9 itself an insulating film made of an oxide film or a nitride film as a mask not). この後、デバイスウエハ20と基板9をアライメントし、低温融合接合により両者を接合する。 Thereafter, the alignment device wafer 20 and the substrate 9, be joined together by low-temperature fusion bonding.

【0105】次に、デバイスウエハ20の表面にPEC [0105] Next, PEC on the surface of the device wafer 20
VDまたはスパッタなどにより窒化膜または酸化膜などからなるパッシベーション膜22を堆積させた後、パターニングする(図18(c))。 After due VD or sputter depositing a passivation film 22 made of nitride or oxide film is patterned (FIG. 18 (c)). この際、次の工程でデバイスウエハ20をエッチングする際に異方性エッチングを利用する場合、デバイスウエハ20の結晶方向を考慮して行わなければならない。 In this case, when using an anisotropic etching when etching the device wafer 20 in the next step must be performed in consideration of the crystal orientation of the device wafer 20. 結晶方向を調べる方法、 How to determine the crystal direction,
および異方性エッチングについては、既に述べたので、 And for anisotropic etching, since already mentioned,
ここでは省略する。 It omitted here.

【0106】次に、異方性エッチング液によるウエットエッチング、またはドライエッチング(例えば、反応性イオンエッチング(RIE)法など)を用いてデバイスウエハ20を異方性エッチングすることにより振動体、 [0106] Next, wet etching using an anisotropic etchant or dry etching (e.g., reactive ion etching (RIE), etc.), vibrator by anisotropically etching the device wafer 20 by using,
駆動電極45、振動モニタ用固定電極46、および振動モニタ用固定電極47を有する構造体、並びに補助支持部54を作り、パッシベ−ション膜22を除去し、蒸着またはスパッタなどにより金属電極8を選択メタライズする(図18(d))。 Structure having a driving electrode 45, the vibration monitor fixed electrode 46 and the vibration monitor fixed electrode 47, and make the auxiliary support 54, passivation - a passivation film 22 is removed, selecting a metal electrode 8 by vapor deposition or sputtering metallized (FIG. 18 (d)). あるいは異方性エッチングをするためにパッシベーション膜22に構造体とシリコンI Or structure in the passivation film 22 to anisotropic etching and silicon I
C基板26のパターンを形成する前に金属電極8のパターンを形成し、リフトオフによりCr、Auなどからなる金属電極8を形成してもよい。 The pattern of the metal electrode 8 is formed before forming a pattern of C substrate 26, Cr by lift-off, it may be formed a metal electrode 8 made of Au.

【0107】次に、減圧雰囲気(例えば真空または真空に近い状態)で、エッチング溝35および金属電極8と向い合う部分に穴を設けた保護基板34(この例では材質はガラス)と、デバイスウエハ20とを陽極接合する。 [0107] Next, a reduced pressure atmosphere (for example, a state close to a vacuum or vacuum), the protective substrate 34 having a hole in the portion facing the etched grooves 35 and the metal electrodes 8 (glass material in this example), device wafer and 20 to anodic bonding. 陽極接合する際、補助支持部33を陽極とし、保護基板34を陰極として陽極接合をする。 When anodic bonding, the auxiliary support unit 33 as an anode, the anodic bonding the protective substrate 34 as a cathode. または、基板9 Or, the substrate 9
の材質がガラスである場合、基板9を陽極とし、保護基板34を陰極として陽極接合をするのでもよい。 When the material of a glass, the substrate 9 as an anode and the protective substrate 34 or may be for the anodic bonding as a cathode. または、基板9および補助支持部33を陽極とし、保護基板34を陰極として陽極接合するのでもよい。 Alternatively, the substrate 9 and the auxiliary support section 33 as an anode and the protective substrate 34 or may be for anodic bonding as a cathode. 保護基板3 The protection substrate 3
4がシリコンである場合、低温融合接合する。 If 4 is silicon, low temperature fusion bonding. 回転運動する物体の角速度を検出する角速度センサにおいては、 In the angular velocity sensor detects an angular velocity of a rotating object movement,
質量体の共振現象を利用するため質量体とその他の電極との間に生じるダンピング(例えば、空気粘性によるダンピングまたはスクイーズダンピングなど)を極力抑える必要がある。 Damping generated between the mass body and the other electrode for utilizing resonance phenomenon of mass (e.g., such as dumping or squeeze damping due to air viscosity) is as much as possible should be suppressed. よって保護基板34のエッチング溝35 Thus the etching groove 35 of the protective substrate 34
とデバイスウエハ20のエッチング溝21によりできた質量体4の周りの空洞部は、真空または真空に近い状態であることが望ましい(図18(e))。 A cavity around the mass 4 made by etching a groove 21 of the device wafer 20 is desirably in a state close to a vacuum or a vacuum (FIG. 18 (e)).

【0108】以上の工程により回転運動をする物体の角速度を検出する角速度センサの構造体が完成する。 [0108] structure of an angular velocity sensor for detecting an angular velocity of an object the rotational movement by the above process is completed. この工程は、前述の直線運動する物体の加速度を検出する加速度センサの製造工程と共通部分が多いので、直線運動する物体の加速度を検出する加速度センサの製造工程を用いて回転運動をする物体の角速度を検出する角速度センサを製造することが可能である。 This process, because the manufacturing process of the acceleration sensor for detecting acceleration of an object linear motion of the aforementioned intersection is large, the object of the rotational movement by using the manufacturing process of the acceleration sensor for detecting acceleration of an object linear motion it is possible to produce an angular velocity sensor for detecting angular velocity. また角速度を検出するための検出回路IC25を基板9に作り込むことも可能である。 It is also possible to fabricate the detecting circuit IC25 for detecting an angular velocity in the substrate 9.

【0109】また、回転運動をする物体の角速度を検出する2つの角速度センサにおいて、AC電圧源58による振動励起方向が互いに直交するように同一基板上に配置することにより回転方向が異なる2軸に対して角速度を検出することができる角速度センサができる(図示せず)。 [0109] Further, in the two angular velocity sensors for detecting the angular velocity of an object the rotational movement, the two-axis rotation directions are different by vibrational excitation direction by the AC voltage source 58 is arranged on the same substrate so as to be perpendicular to each other can angular velocity sensor capable of detecting an angular velocity for (not shown).

【0110】また、実施例7の角速度センサと実施例1 [0110] Further, an angular velocity sensor of Example 7 Example 1
から5に述べた少なくともいずれか1つの角速度センサを同一基板上に作り込むことにより回転運動による角速度と直線運動による加速度とを検出することが可能な角速度センサができる。 It is the angular velocity sensor capable of detecting the acceleration due to angular velocity and the linear motion by the rotary motion by at least one of the angular velocity sensor described 5 fabricated on the same substrate from. (図示せず) (Not shown)

【0111】 [0111]

【発明の効果】請求項第1項記載の慣性力センサは基板と(110)面を有するウエハとを接合することにより二層で構成されたものに対し、ウエハを異方性エッチングすることにより振動体と、固定電極とを有する構造体を作るため、慣性力センサを製造する際に生じる残留ひずみを少なくすることが可能となる。 Inertial force sensor according the one of claims according to the present invention is to those composed of two layers by bonding the wafer having a substrate and (110) plane, by anisotropically etching the wafer a vibrating body, for making a structure having a fixed electrode, it is possible to reduce the residual strain occurs in the production of inertial force sensor.

【0112】請求項第2項に記載の慣性力センサは、梁と質量体のなす形状をウエハ面内で180度の回転対称となるような構造にしたことにより質量体の変位が平行移動となるので、質量体が変位できる量を大きくすることができるため、質量体と固定電極とがなすコンデンサの静電容量の変化を大きくできる。 [0112] inertial force sensor according to the second claims comprises a displacement translation of the mass body by having a structure such that the rotational symmetry of 180 degrees formed shape of the beams and masses within the wafer surface since, it is possible to increase the amount of mass can be displaced, can increase the change in the capacitance of the capacitor formed by the mass body and the stationary electrode.

【0113】請求項第3項に記載の慣性力センサは、質量体の形状を平行四辺形にしたことにより質量体の側面が(110)面に垂直となる(111)面で形成されることを保証する。 [0113] inertial force sensor according to the third claims, it is formed the shape of the mass side of the mass body by the parallelogram are perpendicular to the (110) plane (111) plane guaranteed to.

【0114】請求項第4項に記載の慣性力センサは、質量体は平行四辺形の形状を有し、梁の一端は平行四辺形の質量体の鋭角側に位置する構造を設けたことにより上記ウエハをエッチングすることにより形成される質量体と梁の境界付近の側面は、結晶面(110)面に垂直となる(111)面のみで形成されることを保証する。 [0114] inertial force sensor according to a fourth claims, the mass body has a parallelogram shape, by one end of the beam is provided with a structure located at an acute angle side of the parallelogram of the mass side near the boundary of the mass and beams are formed by etching the wafer ensures that it is formed only by the perpendicular to the crystal plane (110) plane (111) plane.

【0115】請求項第5項に記載の慣性力センサは、質量体の振動方向に対する梁の寸法を他の方向の梁の寸法よりも小となるような構造にしたことにより、特定方向の感度が向上する。 [0115] Claim inertial force sensor according to paragraph 5, by which the dimension of the beam with respect to the vibration direction of the mass body to the structure such that smaller than the dimension of the other direction of the beam, the sensitivity in a particular direction There is improved.

【0116】請求項第6項または請求項第7項に記載の慣性力センサは、質量体の振動特性を調節するためのダンピング調節機構を設けることにより、慣性力センサの周波数特性を改善することが可能となる。 [0116] inertial force sensor according to the seventh paragraph 6 wherein or claim claims, by providing a damping adjustment mechanism for adjusting the vibration characteristics of the mass, to improve the frequency characteristics of the inertial force sensor it is possible.

【0117】請求項第8項に記載の慣性力センサは、櫛形の固定電極を設けることにより、慣性力センサの周波数特性を改善できるとともに、慣性力センサ内のコンデンサの静電容量を増加することが可能となる。 [0117] inertial force sensor according to the eighth claims, by providing a fixed electrode comb, it is possible to improve the frequency characteristics of the inertial force sensor, increasing the capacitance of the capacitor of the inertial force in the sensor it is possible.

【0118】請求項第9項または請求項第10項に記載の慣性力センサは、質量体の変位を制限するストッパを備えたことにより質量体の過大な変位による振動体の梁にかかる過大な応力による破壊から振動体を守ることが可能となる。 [0118] inertial force sensor according to paragraph 9 or claim 10 claims is excessive according to the beam of the vibrating body due to excessive displacement of the mass body by having a stopper for limiting the displacement of the mass it becomes possible to protect the vibrating body from destruction by stress. また、質量体と固定電極との吸着を防ぐことも可能となる。 Further, it is possible to prevent the adsorption of the mass body and the stationary electrode.

【0119】請求項第11項に記載の慣性力センサは、 [0119] inertial force sensor according to Section 11 claims,
質量体の中央付近をくり抜いたことにより、質量体の質量をくり抜く大きさによって調節することができるので、これにより慣性力センサの周波数特性を調節することが可能となる。 By hollowed around the center of mass, it is possible to adjust the size of hollowing out the mass of the mass body, it becomes possible thereby adjusting the frequency characteristic of the inertial force sensor.

【0120】請求項第12項に記載の慣性力センサは、 [0120] inertial force sensor according to paragraph 12 claims,
中央付近をくり抜いた形状をもたせた質量体の中空部分に梁とアンカーとを設けたことにより、慣性力センサがより小型になる。 By providing the beam and the anchor in the hollow portion of the mass body remembering that are hollow near the center, the inertial force sensor becomes smaller. さらにウエハと基板の材質が異なる場合に生じる応力を回避することが可能となる。 Furthermore the material of the wafer and the substrate it is possible to avoid stress caused when different.

【0121】請求項第13項に記載の慣性力センサは、 [0121] inertial force sensor according to Section 13 claims,
中央付近をくり抜いた形状をもたせた質量体の中空部分、あるいは振動体の周囲にアクチュエート用電極を設けることにより、慣性力センサに自己診断機能を備えることが可能となる。 By providing the hollow portion or actuating electrodes around the vibrating body, the mass body remembering that are hollow in the vicinity of the center, it is possible to include a self-diagnosis function in an inertial force sensor.

【0122】請求項第14項に記載の慣性力センサは、 [0122] inertial force sensor according to Section 14 claims,
構造体を作るための上記ウエハ上に加速度を検出するためのIC化された検出回路を設けることにより、慣性力センサを小型にすることが可能となる。 By providing the IC form have been detected circuit for detecting an acceleration on the wafer for making the structure, it is possible to inertial force sensor compact.

【0123】請求項第15項に記載の慣性力センサは、 [0123] inertial force sensor according to paragraph 15 claims,
構造体上に加速度を検出するためのIC化された検出回路を設けることにより、慣性力センサを小型にすることが可能となる。 By providing the IC form have been detected circuit for detecting an acceleration on a structure, it is possible to inertial force sensor compact.

【0124】請求項第16項に記載の慣性力センサは、 [0124] inertial force sensor according to paragraph 16 claims,
構造体の周囲に補助支持部と、該補助支持部上に構造体を密閉するための保護基板とを設けることにより、パッケージのコストを下げることが可能となる。 And surrounding the auxiliary supporting part of the structure, by providing a protective substrate for sealing the structure on the auxiliary supporting unit, it is possible to lower the cost of the package.

【0125】請求項第17項に記載の慣性力センサは、 [0125] inertial force sensor according to paragraph 17 claims,
検出方向が異なる少なくとも2つの慣性力センサを同一基板上に組み込むことにより運動する物体の加速度を少なくとも2つの成分に分けて検出することが可能な慣性力センサを実現する。 Detection direction is realized inertial force sensor capable of detecting separately the acceleration of a moving object at least two components by incorporating in at least two different inertial force sensor of the same substrate.

【0126】請求項第18項に記載の慣性力センサは、 [0126] inertial force sensor according to paragraph 18 claims,
下部固定電極を2つ備えた基板と、該基板に接合し、かつ(110)面を有する単結晶シリコンからなるウエハを(111)面方向に沿ってエッチングすることにより作られた構造体とを備え、該構造体は2つの前記下部固定電極の上方に空隙を有して位置する2つの質量体と、 A substrate having two lower fixed electrode, joined to the substrate, and a made structure by etching (110) a wafer of monocrystalline silicon having a surface (111) along the surface direction comprising the two masses the structure positioned with a gap above the two said lower fixed electrode,
該質量体を支持し、かつ前記基板と空隙を有して位置する梁と、該梁を支持し、かつ前記基板に接合するアンカーとを有する振動体、前記質量体の外側に設けられた2 It supports the mass body, and a beam which is positioned having said substrate with a gap, and support the beams, and the vibration member having an anchor bonded to the substrate, provided on the outside of the mass 2
つの固定電極、および2つの前記質量体の間に位置する駆動電極を備えることにより、回転運動による生じるコリオリ力から角速度を検出する慣性力センサを実現することが可能となる。 One of the fixed electrode, and by providing the drive electrodes located between two of the masses, it is possible to realize an inertial force sensor for detecting an angular velocity from Coriolis forces caused by the rotational movement.

【0127】請求項第19項に記載の慣性力センサは、 [0127] inertial force sensor according to Paragraph 19 claims,
梁と質量体のなす形状をウエハ面内で180度の回転対称となるような構造にしたことにより質量体の変位が平行移動となるので、質量体が変位できる量を大きくすることができるため、質量体と固定電極とがなすコンデンサの静電容量の変化を大きくできる。 The displacement of the mass by which the formed shape of the beam and the mass body structure such that rotational symmetry of 180 degrees in the wafer surface is moved in parallel, it is possible to increase the amount of mass can be displaced It can increase the change in the capacitance of the capacitor formed by the mass body and the stationary electrode.

【0128】請求項第20項に記載の慣性力センサは、 [0128] inertial force sensor according to paragraph 20 claims,
質量体の形状を平行四辺形にしたことにより質量体の側面が(110)面に垂直となる(111)面で形成されることを保証する。 The shape of the masses sides of the mass body by the parallelogram to assure (110) being formed in the vertical (111) plane on the surface.

【0129】請求項第21項に記載の慣性力センサは、 [0129] inertial force sensor according to paragraph 21 claims,
質量体は平行四辺形の形状を有し、梁の一端は平行四辺形の質量体の鋭角側に位置する構造を設けたことにより上記ウエハをエッチングすることにより形成される質量体と梁の境界付近の側面は、結晶面(110)面に垂直となる(111)面のみで形成されることを保証する。 Mass has a parallelogram shape, one end of the beam mass and beam boundary formed by etching the wafer by providing a structure located at an acute angle side of the parallelogram of the mass side near ensures that it is formed only by the perpendicular to the crystal plane (110) plane (111) plane.

【0130】請求項第22項に記載の慣性力センサは、 [0130] inertial force sensor according to Paragraph 22 claims,
質量体の中央付近をくり抜いたことにより、質量体の質量をくり抜く大きさによって調節することができるので、これにより慣性力センサの周波数特性を調節することが可能となる。 By hollowed around the center of mass, it is possible to adjust the size of hollowing out the mass of the mass body, it becomes possible thereby adjusting the frequency characteristic of the inertial force sensor.

【0131】請求項第23項に記載の慣性力センサは、 [0131] inertial force sensor according to paragraph 23 claims,
構造体を作るための上記ウエハ上に角速度を検出するためのIC化された検出回路を設けることにより、慣性力センサを小型にすることが可能となる。 By providing the IC form has been detection circuit for detecting the angular velocity on the wafer for making the structure, it is possible to inertial force sensor compact.

【0132】請求項第24項に記載の慣性力センサは、 [0132] inertial force sensor according to paragraph 24 claims,
構造体上に角速度を検出するためのIC化された検出回路を設けることにより、慣性力センサを小型にすることが可能となる。 By providing the IC form has been detection circuit for detecting the angular velocity on the structure, it is possible to inertial force sensor compact.

【0133】請求項第25項に記載の慣性力センサは、 [0133] inertial force sensor according to paragraph 25 claims,
構造体の周囲に補助支持部と、該補助支持部上に構造体を密閉するための保護基板とを設けることにより、パッケージのコストを下げることが可能となる。 And surrounding the auxiliary supporting part of the structure, by providing a protective substrate for sealing the structure on the auxiliary supporting unit, it is possible to lower the cost of the package.

【0134】請求項第26項に記載の慣性力センサは、 [0134] inertial force sensor according to paragraph 26 claims,
検出方向が異なる少なくとも2つの慣性力センサを同一基板上に組み込むことにより運動する物体の角速度を少なくとも2つの成分に分けて検出することが可能な慣性力センサを実現する。 Detection direction to realize the inertial force sensor capable of detecting separately the angular velocity of a moving object at least two components by incorporating at least two different inertial force sensor on the same substrate.

【0135】請求項第27項から請求項第28項のいずれかに記載の慣性力センサの製造方法により、高感度、 [0135] The manufacturing method of an inertial force sensor according to any of claims 27 claim 28, wherein, high sensitivity,
高信頼性の慣性力センサを提供することが可能となる。 It is possible to provide an inertial force sensor of high reliability.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】 本発明の実施例1の加速度センサの平面図と断面図である。 1 is a plan view and a sectional view of an acceleration sensor of Example 1 of the present invention.

【図2】 本発明の実施例1の加速度センサの検出原理を示す図、その等価回路を示す図、加速度を検出するための検出回路の一例を示す図である。 Figure 2 illustrates the principle of detection of the acceleration sensor of Example 1 of the present invention, shows an equivalent circuit is a diagram showing an example of a detection circuit for detecting an acceleration.

【図3】 本発明の実施例1の加速度センサの製造工程の一例を示す図である。 Is a diagram showing an example of a manufacturing process of the acceleration sensor of Example 1 of the present invention; FIG.

【図4】 本発明の実施例1の加速度センサの製造工程の一例を示す図である。 Is a diagram showing an example of a manufacturing process of the acceleration sensor of Example 1 of the present invention; FIG.

【図5】 本発明の実施例1の加速度センサの製造工程の一例を示す図である。 5 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the acceleration sensor of Example 1 of the present invention.

【図6】 本発明の実施例1の加速度センサのパッケージングの一例を示す図である。 6 is a diagram showing an example of the packaging of the acceleration sensor of Example 1 of the present invention.

【図7】 本発明の実施例1の加速度センサのパッケージングの一例を示す図である。 7 is a diagram showing an example of the packaging of the acceleration sensor of Example 1 of the present invention.

【図8】 本発明の実施例1の加速度センサをガラス基板でパッケージングしたときの平面図(a)と断面図(b)を示す図である。 8 is a diagram showing a plan view (a) and a cross-sectional view of (b) when the acceleration sensor of Example 1 was packaged in a glass substrate of the present invention.

【図9】 本発明の実施例2の加速度センサの平面図と断面図を示す図である。 9 is a diagram showing a plan view and a sectional view of an acceleration sensor of Example 2 of the present invention.

【図10】 本発明の実施例2の加速度センサをダンピング調節を行ったときと行わないときの周波数に対するゲインの変化を示す図である。 10 is a diagram showing a change in gain with respect to the frequency of when not to when the acceleration sensor of Example 2 was subjected to damping adjustment of the present invention.

【図11】 本発明の実施例3の加速度センサの平面図と断面図を示す図である。 11 is a diagram showing a plan view and a sectional view of an acceleration sensor of Example 3 of the present invention.

【図12】 本発明の実施例4の加速度センサの一例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of an acceleration sensor of Example 4 of the present invention; FIG.

【図13】 本発明の実施例4の加速度センサの一例を示す図である。 13 is a diagram showing an example of the acceleration sensor of Example 4 of the present invention.

【図14】 本発明の実施例5の加速度センサの一例を示す平面図と断面図である。 14 is a plan view and a sectional view showing an example of an acceleration sensor of Example 5 of the present invention.

【図15】 本発明の実施例6の加速度センサの一例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of an acceleration sensor of Example 6 of the present invention; FIG.

【図16】 本発明の実施例7の角速度センサの平面図と断面図を示す図である。 16 is a diagram showing a plan view and a sectional view of the angular velocity sensor of Example 7 of the present invention.

【図17】 本発明の実施例7の角速度センサの検出原理を示す図、その等価回路を示す図(b)、角速度を検出するための検出回路の一例を示す図である。 17 illustrates a detection principle of the angular velocity sensor of Example 7 of the present invention, showing an equivalent circuit (b), a diagram showing an example of a detection circuit for detecting the angular velocity.

【図18】 本発明の実施例7の角速度センサの製造工程の一例を示す図である。 18 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the angular velocity sensor of Example 7 of the present invention.

【図19】 従来の加速度センサを示す図である。 19 is a diagram showing a conventional acceleration sensor.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

3:梁 4:質量体 5: 3: Beam 4: mass 5:
アンカー 6:固定電極 7:固定電極 8: Anchor 6: fixed electrode 7: fixed electrode 8:
金属電極 9:基板 10:コンデンサ 1 Metal electrodes 9: substrate 10: capacitor 1
1:コンデンサ 12:AC信号源 13:反転増幅器 1 1: Capacitor 12: AC signal source 13: inverting amplifier 1
4:加速度センサ素子 15:チャージアンプ 16:復調器 1 4: the acceleration sensor element 15: the charge amplifier 16: demodulator 1
7:フィルタ 18:酸化膜 19:酸化膜 2 7: Filter 18: oxide film 19: oxide film 2
0:デバイスウエハ 21:エッチング溝 22:パッシベーション膜 23:パッシベーション膜 2 0: the device wafer 21: etching trenches 22: passivation film 23: a passivation film 2
4:不純物拡散層 25:検出回路IC 26:シリコンIC基板 2 4: the impurity diffusion layer 25: detector IC 26: silicon IC substrate 2
7:ボンディングワイヤー 28:パッシベーション膜 2 7: Bonding wire 28: a passivation film 2
9:リードピン 30:ステム 31:キャップ 3 9: lead pin 30: stem 31: cap 3
2:接着剤 33:補助支持部 34:保護基板 3 2: adhesive 33: auxiliary support 34: the protection substrate 3
5:エッチング溝 36:ダンピング調節機構 37 5: etching trenches 36: damping adjustment mechanism 37
櫛形電極ペア 38:固定電極 39:固定電極 4 Interdigitated electrode pair 38: fixed electrode 39: fixed electrode 4
0:アクチュエート用電極 41:質量体突き出し部 4 0: actuating electrodes 41: mass protrusion 4
2:質量体質量調整ホール 43:x軸方向加速度センサ 4 2: Weight mass adjusting hole 43: x-axis direction acceleration sensor 4
4:y軸方向加速度センサ 45:駆動電極 46:振動モニタ用電極 4 4: y-axis direction acceleration sensor 45: drive electrode 46: vibration monitor electrode 4
7:振動モニタ用電極 48:下部固定電極 49:下部固定電極 5 7: vibration monitor electrode 48: the lower fixed electrode 49: the lower fixed electrode 5
0:コンデンサ 51:コンデンサ 52:DCバイアス電圧源 53:AGC(オートゲインコントロール)回路 54:C−V(容量ー電圧)変換器 5 0: capacitor 51: capacitor 52: DC bias voltage source 53: AGC (auto gain control) circuit 54: C-V (capacitance over voltage) converter 5
5:シリコン基板 56:ガラス基板 57:ガラス基板 5 5: Silicon substrate 56: glass substrate 57: glass substrate 5
8:AC電圧源 8: AC voltage source

Claims (32)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 基板と、該基板に接合し、かつ(11 1. A bonded and the substrate, to the substrate, and (11
    0)面を有する単結晶シリコンからなるウエハを(11 The wafer of monocrystalline silicon having a 0) plane (11
    1)面方向に沿ってエッチングすることにより作られた構造体とを備え、該構造体は、前記基板に対し空隙を有して位置する質量体と、該質量体を支持し、かつ前記基板に対し空隙を有して位置する梁と、該梁を支持し、かつ前記基板に接合するアンカーとを備えた振動体、および前記質量体の側面に位置する固定電極を備え、前記質量体を可動電極とし、該可動電極の変位を電気的に検出することを特徴とする慣性力センサ。 1) and a made structure by etching along the plane direction, the structure has a mass which is positioned with a gap with respect to the substrate, the said mass body is supported, and the substrate and beams positioned with a gap with respect to support the the beams, and the vibrating body and a anchor joined to the substrate, and includes a fixed electrode located on the side surface of the mass body, the mass inertial force sensor, characterized in that the movable electrode, for electrically detecting the displacement of the movable electrode.
  2. 【請求項2】 前記梁と前記質量体とは、前記ウエハ面内で180度の回転対称となるような形状をもたせたことを特徴とする請求項1に記載の慣性力センサ。 Wherein said beam and said mass body, the inertial force sensor according to claim 1, characterized in that remembering shape such that rotational symmetry of 180 degrees by the wafer surface.
  3. 【請求項3】 前記質量体は平行四辺形の形状を有する請求項1または2に記載の慣性力センサ。 Wherein an inertial force sensor according to claim 1 or 2, wherein the mass body has a parallelogram shape.
  4. 【請求項4】 前記質量体は平行四辺形の形状を有し、 Wherein said mass body has a parallelogram shape,
    前記梁の一端は該平行四辺形の鋭角側に位置することを特徴とする請求項3に記載の慣性力センサ。 Inertial force sensor of claim 3 one end of the beam, characterized in that located on the acute angle side of the parallelogram.
  5. 【請求項5】 前記質量体の振動方向の前記梁の寸法は、他の方向の該梁の寸法よりも小とすることにより、 Dimensions wherein the beam direction of vibration of said mass body by a smaller than the dimension in the other direction of the beams,
    前記振動体が選択的に一方向のみに振動可能となる梁を有する請求項1から4のいずれかに記載の慣性力センサ。 Inertial force sensor according to any one of claims 1 to 4, having a beam which the vibrator is capable of vibrating only selectively in one direction.
  6. 【請求項6】 前記質量体の振動特性を調節するためのダンピング調節機構を備えた請求項1から5のいずれかに記載の慣性力センサ。 6. inertial force sensor according to any of claims 1 to 5 with a damping adjustment mechanism for adjusting the vibration characteristics of the mass.
  7. 【請求項7】 前記質量体の少なくとも一辺を櫛形にし、かつ櫛形にした部分に向かい合う櫛形のダンピング調節機構を備えた請求項6に記載の慣性力センサ。 7. inertial force sensor of claim 6, at least to one side of the comb, and with a comb-like damping adjustment mechanism opposite the portion of the comb of the mass body.
  8. 【請求項8】 前記質量体の少なくとも一辺を櫛形にし、かつ櫛形にした部分に向かい合う櫛形の固定電極を備えた請求項1から7のいずれかに記載の慣性力センサ。 8. inertial force sensor according to any of claims 1 to 7 in which at least one side of the comb, and with a comb-shaped fixed electrode facing the portion of the comb of the mass body.
  9. 【請求項9】 前記質量体の変位を制限するストッパを備えた請求項1から8のいずれかに記載の慣性力センサ。 9. inertial force sensor according to any of claims 1 to 8 with a stopper for limiting the displacement of the mass body.
  10. 【請求項10】 前記質量体の少なくとも一辺を櫛形にし、かつ櫛形にした部分に向かい合う櫛形のストッパを備えた請求項9に記載の慣性力センサ。 Inertial force sensor according to claim 9, wherein at least to one side of the comb, and with a comb of the stopper facing the portion of the comb-shaped wherein said mass.
  11. 【請求項11】 前記質量体の中央付近をくり抜いた形状を有する請求項1から10のいずれかに記載の慣性力センサ。 11. The inertial force sensor according to any one of claims 1 to 10, having a shape hollowed out near the center of the mass.
  12. 【請求項12】 前記質量体に中央付近をくり抜いた形状をもたせ、かつ前記質量体の中空部分に前記梁と、前記アンカーとを設けた請求項11に記載の慣性力センサ。 12. inertial force sensor of claim 11, remembering that are hollow near the center, and with the beam in the hollow portion of the mass body, provided with said anchor to said mass body.
  13. 【請求項13】 前記質量体に中央付近をくり抜いた形状をもたせ、かつ前記質量体の中空部分、あるいは前記振動体の周囲にアクチュエート用電極を備えた請求項1 13. remembering that are hollow near the center on the mass body, and a hollow portion of the mass body according to claim 1 or with a actuated electrode around the vibrating body,
    から12のいずれかに記載の慣性力センサ。 12 inertial force sensor according to any of the.
  14. 【請求項14】 前記構造体を作るための前記ウエハ上に、加速度を検出するためのIC化された検出回路を備えた請求項1から13のいずれかに記載の慣性力センサ。 To 14. on the wafer for making the structure, the inertial force sensor according to any of claims 1 to 13 having the IC form have been detected circuit for detecting an acceleration.
  15. 【請求項15】 前記検出回路を前記構造体の上に備えた請求項1から13のいずれかに記載の慣性力センサ。 Inertial force sensor according to any of claims 1 to 13 provided on the 15. said detecting circuit said structure.
  16. 【請求項16】 前記構造体の周囲に補助支持部と、該補助支持部の上に前記構造体を密閉するための保護基板とを備えた請求項1から15のいずれかに記載の慣性力センサ。 And surrounding the auxiliary support unit of claim 16, wherein the structure, the inertial force according to any one of claims 1 to 15 and a protective substrate for sealing said structure over said auxiliary supporting unit sensor.
  17. 【請求項17】 検出方向が異なる少なくとも2つの前記慣性力センサを同一の前記基板上に組み込んだことを特徴とする請求項1から16のいずれかに記載の慣性力センサ。 17. inertial force sensor according to any of claims 1 16, characterized in that incorporates at least two said inertial force sensor of the detection direction different from said same substrate.
  18. 【請求項18】 下部固定電極を2つ備えた基板と、該基板に接合し、かつ(110)面を有する単結晶シリコンからなるウエハを(111)面方向に沿ってエッチングすることにより作られた構造体とを備え、該構造体は2つの前記下部固定電極の上方に空隙を有して位置する2つの質量体と、該質量体を支持し、かつ前記基板と空隙を有して位置する梁と、該梁を支持し、かつ前記基板に接合するアンカーとを有する振動体、前記質量体の外側に設けられた2つの固定電極、および2つの前記質量体の間に位置する駆動電極を備え、前記質量体を可動電極とし、該可動電極の変位を電気的に検出することを特徴とする慣性力センサ。 18. a substrate provided with two lower fixed electrode, made by bonding to the substrate, and (110) a wafer of monocrystalline silicon having a surface (111) along the surface direction is etched and a structure, the structure is two and the mass body located with a gap above the two said lower fixed electrode, supports the mass body, and the position having the substrate with a gap and beams which support the the beams, and the vibrating body, driving electrodes located between the two fixed electrodes provided on the outside of the mass, and two of the masses having an anchor bonded to the substrate comprising a, the mass body and the movable electrode, the inertial force sensor, characterized by electrically detecting the displacement of the movable electrode.
  19. 【請求項19】 前記梁と前記質量体とは、前記ウエハ面内で180度の回転対称となるような形状をもたせたことを特徴とする請求項18に記載の慣性力センサ。 19. The beam and said mass body, the inertial force sensor according to claim 18, characterized in that remembering shape such that rotational symmetry of 180 degrees in the wafer plane.
  20. 【請求項20】 前記質量体は平行四辺形の形状を有する請求項18または19に記載の慣性力センサ。 20. inertial force sensor according to claim 18 or 19 wherein the mass body has a parallelogram shape.
  21. 【請求項21】 前記質量体は平行四辺形の形状を有し、前記梁の一端は該平行四辺形の鋭角側に位置することを特徴とする請求項20に記載の慣性力センサ。 Inertial force sensor of claim 20 21. The mass has a parallelogram shape, one end of the beam, characterized in that located on the acute angle side of the parallelogram.
  22. 【請求項22】 前記質量体の中央付近をくり抜いた形状を有する請求項18から21のいずれかに記載の慣性力センサ。 Inertial force sensor according to any of claims 18 21, 22. has a shape hollowed out near the center of the mass.
  23. 【請求項23】 前記構造体を作るための前記ウエハ上に、角速度を検出するためのIC化された検出回路を備えた請求項18から22のいずれかに記載の慣性力センサ。 To 23. on the wafer for making the structure, the inertial force sensor according to any of claims 18 22 with an IC of been detection circuit for detecting an angular velocity.
  24. 【請求項24】 前記検出回路を前記構造体の上に備えた請求項18から22のいずれかに記載の慣性力センサ。 Inertial force sensor according to any of claims 18 22 with over 24. wherein the detection circuit the structure.
  25. 【請求項25】 前記構造体の周囲に補助支持部と、該補助支持部の上に前記構造体を密閉するための保護基板とを備えた請求項18から24のいずれかに記載の慣性力センサ。 And 25. The auxiliary supporting unit around the structure, the inertial force according to any one of 24 claims 18 and a protective substrate for sealing said structure over said auxiliary supporting unit sensor.
  26. 【請求項26】 検出方向が異なる少なくとも2つの前記慣性力センサを同一の前記基板上に組み込んだことを特徴とする請求項18から25のいずれかに記載の慣性力センサ。 26. inertial force sensor according to any of claims 18 25 in which the detection direction, characterized in that incorporated in at least two different said inertial force sensor of the same on the substrate.
  27. 【請求項27】 下記の(1)から(5)の工程を含むことを特徴とする慣性力センサの製造方法。 27. The method of inertial force sensor which comprises a step of the following (1) to (5). (1) 表面に第一の絶縁膜を堆積した基板と、表面に第二の絶縁膜を堆積した表面の結晶面が(110)面である単結晶シリコンからなるウエハとを前記第一の絶縁膜表面、または前記第二の絶縁膜表面にエッチング溝を形成した後、互いに絶縁膜を有する面が向かい合うように接合する工程 (2) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面を研磨する工程 (3) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面に第三の絶縁膜を堆積し、該第三の絶縁膜に希望するパターンを得るためにエッチングを用いて不要な前記第三の絶縁膜を除去した後、異方性エッチングを用いて前記ウエハの(111)面方向に沿って前記ウエハと前記第二の絶縁膜との境界までエッチングすることにより前記振動体と、前記固定電極とを備えた前記 (1) a substrate having deposited a first insulating film on the surface, the surface crystal face of the second insulating film deposited surface (110) plane in which the wafer of monocrystalline silicon of the first insulating after forming the etched grooves on the film surface or the second surface of the insulating film, the back surface having the second insulating film of step (2) the wafer to be bonded so as to face the surface having mutually insulating film unwanted by etching to obtain the pattern that the third insulating film is deposited, wishes to said third insulating film on the back surface with the second insulating film polishing step (3) the wafer after removing the third insulating film, and the vibrator by etching to a boundary between the wafer and the second insulation film along the (111) plane direction of the wafer using an anisotropic etching the provided with said fixed electrode 造体を作る工程 (4) 前記工程(3)で前記ウエハをエッチングしたことにより露出した前記第二の絶縁膜をエッチングを用いて除去することにより前記質量体と、前記梁とを解放する工程 (5) 前記振動体と前記固定電極との上に金属電極を選択メタライズする工程 The step of releasing said mass body, and the beam by removing by etching said second insulating film exposed by the wafer was etched in the step of making the granulated material (4) the step (3) (5) selecting metallized metal electrode on said vibrating body and the stationary electrode
  28. 【請求項28】 下記の(1)から(4)の工程を含むことを特徴とする慣性力センサの製造方法。 28. The method of inertial force sensor which comprises a step of the following (1) to (4). (1) 表面に第一の絶縁膜を堆積した基板と、表面の結晶面が(110)面を有し、かつ少なくとも1つのエッチング溝を有し、該エッチング溝を有する面に第二の絶縁膜を堆積した単結晶シリコンからなるウエハとを互いに絶縁膜を有する面が向かい合うように接合する工程 (2) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面に第三の絶縁膜を堆積し、該第三の絶縁膜に希望するパターンを得るためにエッチングを用いて不要な前記第三の絶縁膜を除去した後、異方性エッチングを用いて前記ウエハの(111)面方向に沿って前記ウエハと前記第二の絶縁膜との境界までエッチングすることにより前記振動体と、前記固定電極とを備えた前記構造体を作る工程 (3) 前記工程(2)で前記ウエハをエッチングしたことにより露出 (1) a substrate having deposited a first insulating film on the surface, the crystal face of the surface has a (110) plane, and having at least one etching groove, a second insulating the surface having the etched groove depositing a third insulating film on the back surface with the second insulating film of step (2) the wafer for bonding the wafer made of monocrystalline silicon deposited film so as to face the surface having mutually insulating film and, after removing unnecessary the third insulating film using an etching to obtain the desired pattern on said third insulating film, along the (111) plane direction of the wafer using an anisotropic etching and etching the wafer in the step of making said vibrator by etching to a boundary between the second insulating film and said wafer, said structure comprising a said fixed electrode Te (3) the step (2) exposed by た前記第二の絶縁膜をエッチングを用いて除去することにより前記質量体と、前記梁とを解放する工程 (4) 前記振動体と前記固定電極との上に金属電極を選択メタライズする工程 Step of selecting metallized metal electrode on said mass body and said step of releasing the beam (4) the vibrator and the fixed electrode by removing by etching the second insulating film
  29. 【請求項29】 下記の(1)から(3)の工程を含むことを特徴とする慣性力センサの製造方法。 29. The method of inertial force sensor which comprises a step of the following (1) to (3). (1) 基板と、表面の結晶面が(110)面であり、 (1) substrate and the crystal face of the surface (110) plane,
    かつ少なくとも1つのエッチング溝を有する単結晶シリコンからなるウエハとを、該エッチング溝と、該基板とが向かい合うように接合する工程 (2) 前記ウエハの接合面の背面に絶縁膜を堆積し、 And a wafer of monocrystalline silicon having at least one etching groove, and deposition and the etch groove, the back insulating film of the bonding surface of the step (2) the wafer and the substrate bonded to face each other,
    該絶縁膜に希望するパターンを得るためにエッチングを用いて不要な該絶縁膜を除去した後、異方性エッチングを用いて前記ウエハの(111)面に沿ってエッチングすることにより前記振動体と、前記固定電極とを備えた前記構造体を作る工程 (3) 前記固定電極と前記振動体との上に金属電極を選択メタライズする工程 After removing the unnecessary insulating film using an etching to obtain the desired pattern on the insulating film, and the vibrator by etching along the (111) plane of the wafer using an anisotropic etching , step (3) to make the structure and a said fixed electrode step of selecting metallized metal electrode on the fixed electrode and the vibrator
  30. 【請求項30】 下記の(1)から(5)の工程を含むことを特徴とする慣性力センサの製造方法。 30. A manufacturing method of an inertial force sensor which comprises a step of the following (1) to (5). (1) 表面に第一の絶縁膜を介し下部固定電極を取り付けた基板と、第二の絶縁膜を表面に堆積した表面の結晶面が(110)面である単結晶シリコンからなるウエハとを前記第二の絶縁膜表面にエッチング溝を形成した後、前記下部固定電極と、前記エッチング溝とが向かい合うように接合する工程 (2) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面を研磨する工程 (3) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面に第三の絶縁膜を堆積し、その面に希望するパターンを得るためにエッチングを用いて不要な該第三の絶縁膜を除去した後、異方性エッチングを用いて前記ウエハの(111)面方向に沿って前記ウエハと前記第二の絶縁膜との境界までエッチングすることにより前記振動体と、前記固定電極と、前記駆動電極 (1) a substrate attached to the lower fixed electrode via the first insulating film on the surface, the crystal face of the surface deposition of the second insulating film on the surface of a wafer made of single-crystal silicon is a (110) plane after the etching groove is formed on the second insulating film surface, and the lower fixed electrode, the rear surface of the step of bonding such that the etching groove face (2) the surface having the second insulating film of the wafer a step of polishing (3) the second of said wafer insulating film is deposited a third insulating film on the back surface having the unwanted said third using an etching to obtain the desired pattern on the surface after removal of the insulating film, and the vibrator by etching to a boundary between the wafer and the second insulation film along the (111) plane direction of the wafer using an anisotropic etching, the fixed electrode When the driving electrodes を備えた前記構造体を作る工程 (4) 前記工程(3)で前記ウエハをエッチングしたことにより露出した前記第二の絶縁膜をエッチングを用いてこれらを除去することにより前記質量体と前記梁とを解放する工程 (5) 前記振動体と、前記固定電極と、前記駆動電極との上に金属電極を選択メタライズする工程 The beam and the mass body by removing them by using etching said second insulating film exposed by the etching of the wafer in the process of making the structure (4) the step (3) with a Doo and step (5) the vibrating member to release said fixed electrode, the step of selecting metallized metal electrode on said drive electrode
  31. 【請求項31】 下記の(1)から(5)の工程を含むことを特徴とする慣性力センサの製造方法。 31. A manufacturing method of an inertial force sensor which comprises a step of the following (1) to (5). (1) 表面に第一の絶縁膜を介し下部固定電極を取り付けた基板と、表面の結晶面が(110)面を有し、かつ少なくとも1つのエッチング溝を有し、該エッチング溝を有する面に第二の絶縁膜を堆積した単結晶シリコンからなるウエハとを前記下部固定電極と、該エッチング溝とが向かい合うように接合する工程 (2) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面を研磨する工程 (3) 前記ウエハの前記第二の絶縁膜を有する面の背面に第三の絶縁膜を堆積し、その面に希望するパターンを得るためにエッチングを用いて不要な該第三の絶縁膜を除去した後、異方性エッチングを用いて前記ウエハの(111)面方向に沿って前記ウエハと前記第二の絶縁膜との境界までエッチングすることにより前記振動体と、前記固定電極と、 (1) a substrate attached to the lower fixed electrode via the first insulating film on the surface, the crystal face of the surface has a (110) plane, and having at least one etching groove, a surface having the etched groove on the second insulating film above the lower fixed electrode and a wafer made of monocrystalline silicon is deposited, and the etching groove is joined so as to face the step (2) of the surface having the second insulating film of the wafer a third insulating film is deposited on the back surface with the second insulating film of step (3) the wafer to polish the back surface, unwanted said using an etching to obtain the desired pattern on the surface after removing the third insulating film, and the vibrator by etching to a boundary between the second insulating film and the wafer along the (111) plane direction of the wafer using an anisotropic etching, wherein a fixed electrode, 記駆動電極とを備えた前記構造体を作る工程 (4) 前記工程(3)で前記ウエハをエッチングしたことにより露出した前記第二の絶縁膜をエッチングを用いてこれらを除去することにより前記質量体と、前記梁とを解放する工程 (5) 前記振動体と、前記固定電極と、前記駆動電極との上に金属電極を選択メタライズする工程 The mass by removing them the second insulating film exposed by the wafer was etched in the process of making the structure (4) the step (3) with a serial drive electrodes using etching body and a step (5) the vibrating member to release said beam, and the fixed electrode, the step of selecting metallized metal electrode on said drive electrode
  32. 【請求項32】 下記の(1)から(4)の工程を含むことを特徴とする慣性力センサの製造方法。 32. A manufacturing method of an inertial force sensor which comprises a step of the following (1) to (4). (1) 表面に下部固定電極を取り付けた基板と、表面の結晶面が(110)面を有し、かつ少なくとも1つのエッチング溝を有する単結晶シリコンウエハとを該下部固定電極電極と、該エッチング溝とが向かい合うように接合する工程 (2) 前記ウエハの接合面の背面を研磨する工程 (3) 前記ウエハの接合面の背面に絶縁膜を堆積し、 (1) a substrate attached to the lower fixed electrode on the surface, the crystal face of the surface has a (110) plane, and the lower fixed electrode electrode and a single crystal silicon wafer having at least one etching groove, said etching depositing an insulating film on the back surface of the bonding surface of the step (3) the wafer to polish the rear surface of the bonding surface of the step (2) the wafer to be bonded to face each other and the groove,
    その面に希望するパターンを得るためにエッチングを用いて前記絶縁膜を除去した後、異方性エッチングを用いて前記ウエハの(111)面方向に沿って前記ウエハにエッチングすることにより前記振動体と、前記固定電極と、前記駆動電極とを備えた前記構造体を作る工程 (4) 前記振動体と、前記固定電極と、前記駆動電極との上に金属電極を選択メタライズする工程 After removal of the insulating film by etching to obtain the desired pattern on its surface, the vibrator by etching the wafer along the (111) plane direction of the wafer using an anisotropic etching When the fixed electrode, wherein the making the structure and a drive electrode step (4) the vibrator and the fixed electrode, the step of selecting metallized metal electrode on said drive electrode
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