JPH0850022A - Angular velocity sensor - Google Patents

Angular velocity sensor

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Publication number
JPH0850022A
JPH0850022A JP7152334A JP15233495A JPH0850022A JP H0850022 A JPH0850022 A JP H0850022A JP 7152334 A JP7152334 A JP 7152334A JP 15233495 A JP15233495 A JP 15233495A JP H0850022 A JPH0850022 A JP H0850022A
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JP
Japan
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substrate
angular velocity
velocity sensor
diaphragm
drain
Prior art date
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Pending
Application number
JP7152334A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Mochida
洋一 持田
Katsuhiko Tanaka
克彦 田中
Kazufumi Moriya
和文 森屋
Tomoyasu Hasegawa
友保 長谷川
Kenichi Atsuji
健一 厚地
Shoichi Sugimoto
正一 杉本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP7152334A priority Critical patent/JPH0850022A/en
Publication of JPH0850022A publication Critical patent/JPH0850022A/en
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Abstract

PURPOSE:To highly accurately detect an angular velocity by incorporating an FET in an angular velocity sensor and detecting a shift of a vibrating plate due to a Coriolis force as a drain current flowing in a channel. CONSTITUTION:A substrate 12 is formed of a P-type silicon. A movable part 13 is constituted of a vibrating plate 16 supported via a supporting part and a supporting beam. Tone vibrating plate 16 can vibrate in lateral directions A1 and A2. The vibrating plate 16 is formed as a gate G and, a source area 20 and a drain area 21 are formed to be an N-type semiconductor in the substrate 12. An insulating film 22 is formed on an upper side of the substrate. A shift of a distance between the vibrating plate 16 and the substrate 12 by Coriolis forces F1 and F2 is detected by an insulating gate-type N-channel FET in an angular velocity sensor 11 as a change of a drain current in a channel 28.

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、回転体の角速度を検出
する角速度センサに関し、特にセンサ内に電界効果トラ
ンジスタを内蔵した角速度センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity sensor for detecting the angular velocity of a rotating body, and more particularly to an angular velocity sensor having a field effect transistor built into the sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】まず、図13ないし図16に従来技術に
よる角速度センサを示す。
2. Description of the Related Art First, FIGS. 13 to 16 show a conventional angular velocity sensor.

【0003】図中、1は従来技術による角速度センサ、
2は該角速度センサ1の本体をなすように高抵抗を有す
る単結晶のシリコン材料によって長方形の板状に形成さ
れた基板をそれぞれ示す。
In the figure, 1 is an angular velocity sensor according to the prior art,
Reference numerals 2 respectively denote substrates formed in a rectangular plate shape by a single crystal silicon material having high resistance so as to form the main body of the angular velocity sensor 1.

【0004】3は基板2上にP,B,Sb等がドーピン
グされた低抵抗のポリシリコンによって形成された可動
部を示し、該可動部3は長手方向に対向して窒化膜4A
を介して設けられた一対の支持部4,4と、該各支持部
4の両端から中央部に向けて長手方向(Y軸方向)に伸
長する4本の支持梁5,5,…と、該各支持梁5によっ
て支持された振動板6とからなり、X軸方向となる該振
動板6の左,右両側面には複数の電極板7A,7A,…
(5本)からなる可動側くし状電極7,7が突出形成さ
れている。また、各支持部4のみが基板2に固着され、
各支持梁5と振動板6は前記基板2から浮いた状態で保
持され、振動板6は基板2と平行となるように矢示A1
,A2 方向の横振動を起すようになっている。
Reference numeral 3 denotes a movable portion formed on the substrate 2 by low-resistance polysilicon doped with P, B, Sb, etc., and the movable portion 3 faces the longitudinal direction and has a nitride film 4A.
A pair of support portions 4 and 4 provided via the support portions 4 and four support beams 5, 5, ... Which extend in the longitudinal direction (Y-axis direction) from both ends of each support portion 4 toward the central portion. The vibrating plate 6 supported by each of the supporting beams 5, and a plurality of electrode plates 7A, 7A, ... On both left and right side faces of the vibrating plate 6 in the X-axis direction.
Movable-side comb-shaped electrodes 7, 7 made of (five) are formed to project. Further, only each supporting portion 4 is fixed to the substrate 2,
The support beams 5 and the diaphragm 6 are held in a state of being floated from the substrate 2, and the diaphragm 6 is indicated by an arrow A1 so as to be parallel to the substrate 2.
, A2 lateral vibration is generated.

【0005】8,8は基板2上に振動板6を挟むように
窒化膜8Aを介して設けられた一対の固定側くし状電極
を示し、該各固定側くし状電極8は前記可動側くし状電
極7,7と対向する面に電極板8B,8B,…(5本)
が突出形成されている。
Reference numerals 8 and 8 denote a pair of fixed-side comb-shaped electrodes 8 provided on the substrate 2 so as to sandwich the diaphragm 6 with a nitride film 8A in between, and each fixed-side comb-shaped electrode 8 is the movable-side comb. Electrode plates 8B, 8B, ... (five) on the surface facing the strip electrodes 7,7
Are formed to project.

【0006】9,9は振動発生手段となる振動発生部を
示し、該各振動発生部9は可動側くし状電極7と固定側
くし状電極8とから構成され、該電極7,8の電極板7
A,8Bとの間には隙間が形成されている。ここで、可
動側くし状電極7と各固定側くし状電極8との間に周波
数fの振動駆動信号を印加すると、各電極板7A,8B
間には静電力が発生し、この静電力によって振動板6が
矢示A1 ,A2 方向に同じ大きさで交互に基板2と水平
方向の振動を行うようになっている。
Reference numerals 9 and 9 denote vibration generating portions which serve as vibration generating means. Each of the vibration generating portions 9 is composed of a movable side comb-shaped electrode 7 and a fixed side comb-shaped electrode 8. The electrodes 7 and 8 are electrodes. Board 7
A gap is formed between A and 8B. Here, when a vibration drive signal of frequency f is applied between the movable side comb-shaped electrode 7 and each fixed side comb-shaped electrode 8, the respective electrode plates 7A, 8B
An electrostatic force is generated between them, and this electrostatic force causes the vibrating plate 6 to alternately vibrate in the direction of arrows A1 and A2 in the same direction and in the horizontal direction with the substrate 2.

【0007】10は変位検出手段を構成する検出電極板
を示し、該検出電極板10は基板2上に基板2と異なる
特性になるようなドーパント(例えば、基板2がP形な
らばN形になるようなドーパント)を高濃度にドーピン
グすることによって形成されている。そして、前記振動
板6と基板2との離間寸法の変位は、検出電極板10と
振動板6との静電容量の変化として検出されるようにな
っている。
Reference numeral 10 denotes a detection electrode plate which constitutes a displacement detection means. The detection electrode plate 10 is a dopant having a characteristic different from that of the substrate 2 on the substrate 2 (for example, if the substrate 2 is a P type, it is an N type). It is formed by high-concentration doping (dopant). The displacement of the space between the diaphragm 6 and the substrate 2 is detected as a change in the electrostatic capacitance between the detection electrode plate 10 and the diaphragm 6.

【0008】このように構成される角速度センサ1にお
いては、各振動発生部9に振動駆動信号を印加すると、
前記振動板6は矢示A1 ,A2 方向に同じ大きさで交互
に基板2に対して水平方向の振動を行い、この状態でY
軸周りに角速度Ωが加わると、互いに逆向きの高さ方向
にF1 ,F2 というコリオリ力(慣性力)が交互に発生
する。
In the angular velocity sensor 1 thus constructed, when a vibration drive signal is applied to each vibration generating section 9,
The vibrating plate 6 alternately vibrates in the horizontal direction with respect to the substrate 2 with the same magnitude in the directions A1 and A2, and Y in this state.
When the angular velocity Ω is applied around the axis, Coriolis forces (inertial forces) F1 and F2 are alternately generated in the opposite height directions.

【0009】ここで、各振動発生部9による振動板6の
水平方向の変位xと速度Vは、次の数1のようになる。
Here, the horizontal displacement x and the velocity V of the vibration plate 6 by each vibration generating unit 9 are given by the following equation 1.

【0010】[0010]

【数1】x=Asin((2πf)t) V=A(2πf)cos((2πf)t) ただし、A:振幅 f:振動駆動信号の周波数X = Asin ((2πf) t) V = A (2πf) cos ((2πf) t) where A: amplitude f: frequency of vibration drive signal

【0011】さらに、コリオリ力F1 ,F2 は数2のよ
うになる。
Further, the Coriolis forces F1 and F2 are given by the equation 2.

【0012】[0012]

【数2】F1 =F2 =2mΩV =2mΩ×A(2πf)cos((2πf)t) ただし、m:振動板6の質量## EQU2 ## F1 = F2 = 2 mΩV = 2 mΩ × A (2πf) cos ((2πf) t) where m: mass of diaphragm 6

【0013】そして、図13および図15に示すよう
に、振動板6は数2の力で上下に振動し、この振動板6
による振動変位を検出電極板10と振動板6との間の静
電容量の変化として検出し、角速度Ωを検出する。
Then, as shown in FIGS. 13 and 15, the diaphragm 6 vibrates up and down by the force of the equation 2, and the diaphragm 6
The vibration displacement due to is detected as a change in capacitance between the detection electrode plate 10 and the vibration plate 6, and the angular velocity Ω is detected.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による角速度センサ1は、シリコンの半導体製造
技術(成膜、エッチング等の所謂マイクロマシニング技
術)を用いて作成しているが、この技術を利用して角速
度センサ1を作成すると、可動部3の振動板6の質量と
大きさが小さくなる。また、前記数2によって明らかな
ように、コリオリ力F1 ,F2 は振動板6の質量mに依
存しているために、該振動板6に作用するコリオリ力は
小さくなる。この結果、振動板6の高さ方向の変位が小
さくなり、出力信号が微小になるため、角速度Ωを高精
度に検出することができないという問題がある。
By the way, the angular velocity sensor 1 according to the above-mentioned conventional technique is manufactured by using the semiconductor manufacturing technique of silicon (so-called micromachining technique such as film formation and etching). When the angular velocity sensor 1 is created by utilizing it, the mass and size of the diaphragm 6 of the movable portion 3 are reduced. Further, as is clear from the above equation 2, since the Coriolis forces F1 and F2 depend on the mass m of the diaphragm 6, the Coriolis force acting on the diaphragm 6 becomes small. As a result, the displacement of the diaphragm 6 in the height direction becomes small, and the output signal becomes minute, so that the angular velocity Ω cannot be detected with high accuracy.

【0015】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は変位検出手段を電界効果トラン
ジスタとして構成することにより、高精度に角速度検出
を行うことのできる角速度センサを提供することを目的
としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. The present invention provides an angular velocity sensor capable of highly accurately detecting an angular velocity by configuring the displacement detecting means as a field effect transistor. Is intended.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1の発明が採用する角速度センサの構成
は、半導体の基板と、該基板上に設けられた支持部に支
持梁を介して支持された振動板を有する可動部と、該可
動部の振動板に基板に対して水平方向の振動を与える振
動発生手段と、該振動発生手段によって前記振動板に振
動を与えている状態で、コリオリ力による該振動板の垂
直方向への変位を検出する変位検出手段とを備え、前記
可動部の振動板をゲートとし、該振動板に対向した前記
基板の面にそれぞれ離間した状態でソース、ドレインを
形成することにより、前記変位検出手段をゲート、ソー
スおよびドレインからなる電界効果トランジスタとして
構成したことにある。
In order to solve the above-mentioned problems, the structure of the angular velocity sensor adopted in the invention of claim 1 is such that a semiconductor substrate and a supporting beam are provided on a supporting portion provided on the substrate. A movable part having a diaphragm supported via the vibration part, vibration generating means for applying a vibration of the movable part in the horizontal direction to the substrate, and a state in which the vibration generating means vibrates the diaphragm. And a displacement detecting means for detecting the displacement of the vibrating plate in the vertical direction due to the Coriolis force, and the vibrating plate of the movable part is used as a gate, and the vibrating plate is separated from the surface of the substrate facing the vibrating plate. By forming the source and the drain, the displacement detecting means is configured as a field effect transistor including a gate, a source and a drain.

【0017】請求項2の発明は、前記基板をP形半導体
で形成し、前記ソースとドレインをN形半導体で形成
し、前記変位検出手段をNチャンネルの絶縁ゲート形電
界効果トランジスタとしたことにある。
According to a second aspect of the present invention, the substrate is formed of a P-type semiconductor, the source and the drain are formed of an N-type semiconductor, and the displacement detecting means is an N-channel insulated gate field effect transistor. is there.

【0018】請求項3の発明は、前記基板をN形半導体
で形成し、前記ソースとドレインをP形半導体で形成
し、前記変位検出手段をPチャンネルの絶縁ゲート形電
界効果トランジスタとしたことにある。
According to a third aspect of the present invention, the substrate is made of an N-type semiconductor, the source and drain are made of a P-type semiconductor, and the displacement detecting means is a P-channel insulated gate field effect transistor. is there.

【0019】また、請求項4の発明は、前記基板はシリ
コン材料によって形成し、前記可動部はポリシリコン材
料によって形成したことにある。
Further, the invention of claim 4 is that the substrate is made of a silicon material, and the movable portion is made of a polysilicon material.

【0020】さらに、請求項5の発明は、前記ソース、
ドレインは前記基板上にそれぞれ設けられた電極を介し
て外部と接続し、前記ゲートは前記可動部の支持部に設
けられた電極を介して外部と接続する構成としたことに
ある。
Further, the invention of claim 5 is the source,
The drain is connected to the outside via electrodes provided on the substrate, and the gate is connected to the outside via electrodes provided on the supporting portion of the movable portion.

【0021】[0021]

【作用】請求項1の発明のように、可動部の振動板をゲ
ート、該振動板に対向した基板の面にそれぞれ離間した
ソースとドレインを形成して、変位検出手段を電界効果
トランジスタとすることにより、コリオリ力によって変
位する振動板と基板との離間寸法は静電容量の変化とな
り、この静電容量の変化は電界効果トランジスタとして
はソースとドレインとの間に形成された通路(チャンネ
ル)を流れる電流に影響を与え、該チャンネルを流れる
ドレイン電流が制御される。そして、このドレイン電流
の変化は振動板と基板との離間寸法に対応した変位とし
て検出することができる。
According to the invention of claim 1, the diaphragm of the movable part is formed as a gate, the source and the drain are formed separately on the surface of the substrate facing the diaphragm, and the displacement detecting means is a field effect transistor. As a result, the distance between the diaphragm and the substrate, which is displaced by the Coriolis force, causes a change in capacitance, and this change in capacitance is a field (channel) formed between the source and drain for the field effect transistor. Influences the current flowing through the drain and controls the drain current flowing through the channel. Then, this change in the drain current can be detected as a displacement corresponding to the distance between the diaphragm and the substrate.

【0022】請求項2(3)では、前記絶縁ゲート形電
界効果トランジスタにおいて、基板をP形半導体(N形
半導体)で形成し、ソースとドレインをN形半導体(P
形半導体)で形成することにより、ソースとドレインと
の通路(チャンネル)は電子の通路となるNチャンネル
(Pチャンネル)の絶縁ゲート形電界効果トランジスタ
として構成できる。
According to a second aspect of the present invention, in the insulated gate field effect transistor, the substrate is made of a P-type semiconductor (N-type semiconductor), and the source and the drain are N-type semiconductor (P-type).
, A source-drain passage (channel) can be configured as an N-channel (P-channel) insulated gate field effect transistor serving as an electron passage.

【0023】また、請求項4のように、基板をシリコン
材料によって形成し、可動部をポリシリコン材料によっ
て形成することにより、基板上に形成する可動部を容易
に形成することができる。
Further, as in claim 4, the substrate is made of a silicon material and the movable portion is made of a polysilicon material, whereby the movable portion formed on the substrate can be easily formed.

【0024】さらに、請求項5のように、ソース、ドレ
インは基板に設けられた電極を介して外部に接続し、ゲ
ートは可動部の支持部に形成した電極を介して外部に接
続したから、外部との接続を簡単に行うことができると
共に、各電極をパターニング等によって容易に形成する
ことができる。
Further, since the source and the drain are connected to the outside via the electrode provided on the substrate and the gate is connected to the outside via the electrode formed on the supporting portion of the movable portion, The connection with the outside can be easily performed, and each electrode can be easily formed by patterning or the like.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1ないし図12に
基づき説明する。なお、実施例では前述した従来技術と
同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略す
るものとする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the embodiments, the same components as those of the above-described conventional technique are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0026】まず、図1ないし図8に本発明の第1の実
施例を示す。
First, FIGS. 1 to 8 show a first embodiment of the present invention.

【0027】図中、11は本実施例による角速度セン
サ、該角速度センサ11は従来技術による角速度センサ
1とほぼ同様の構成となっているものの、該角速度セン
サ11は、後述する可動部13にゲートG、基板12の
表面にソース領域20、ドレイン領域21をそれぞれ形
成することにより、電界効果トランジスタ27(以下、
FET27という)を構成する点で異なっている。
In the figure, reference numeral 11 denotes an angular velocity sensor according to this embodiment, and although the angular velocity sensor 11 has substantially the same structure as the angular velocity sensor 1 according to the prior art, the angular velocity sensor 11 has a gate on a movable portion 13 described later. G, by forming the source region 20 and the drain region 21 on the surface of the substrate 12, respectively, the field effect transistor 27 (hereinafter,
(Referred to as FET 27).

【0028】12は角速度センサ11の本体をなす長方
形板状の基板を示し、該基板12は純粋な単結晶のシリ
コン材料にB,Al,Ga,In等の3価原子をドーピ
ングすることによりP形半導体として形成されている。
Reference numeral 12 denotes a rectangular plate-shaped substrate which constitutes the body of the angular velocity sensor 11, and the substrate 12 is formed by doping a pure single crystal silicon material with trivalent atoms such as B, Al, Ga and In. Formed as a semiconductor.

【0029】13は基板12上にP,B,Sb等がドー
ピングされた低抵抗のポリシリコンによって形成された
可動部を示し、該可動部13は前記基板12の長手方向
に対向し、窒化膜14Aを介して設けられた一対の支持
部14,14と、該各支持部14の両端から長手方向に
伸長する4本の支持梁15,15,…と、該各支持梁1
5によって支持された振動板16とからなる。また、該
振動板16の短手方向両側面には複数の電極板17A,
17A,…(5本)からなる可動側くし状電極17,1
7が突出形成されている。
Reference numeral 13 denotes a movable portion formed on the substrate 12 by low-resistance polysilicon doped with P, B, Sb, etc. The movable portion 13 faces the longitudinal direction of the substrate 12 and has a nitride film. 14A, a pair of support portions 14 and 14 provided therebetween, four support beams 15 extending from both ends of each support portion 14 in the longitudinal direction, and the support beams 1
And a diaphragm 16 supported by 5. In addition, a plurality of electrode plates 17A,
Movable side comb-shaped electrodes 17 and 1 composed of 17A, ... (5 pieces)
7 is formed so as to project.

【0030】このように、前記可動部13においては、
各支持部14のみが窒化膜14Aを介して基板12に固
着され、各支持梁15と振動板16は前記基板12から
浮いた状態で保持されている。そして、該振動板16は
基板12と平行となるような矢示A1 ,A2 方向の横振
動を起すようになっている。なお、該可動部13のうち
振動板16がFET27を構成するゲートGとなる。
As described above, in the movable portion 13,
Only the supporting portions 14 are fixed to the substrate 12 via the nitride film 14A, and the supporting beams 15 and the vibrating plate 16 are held in a state of floating from the substrate 12. The vibrating plate 16 is adapted to generate lateral vibration in the directions A1 and A2 so as to be parallel to the substrate 12. The diaphragm 16 of the movable portion 13 serves as a gate G forming the FET 27.

【0031】18,18は基板12上に窒化膜18Aを
介して設けられた一対の固定側くし状電極を示し、該各
固定側くし状電極18はポリシリコンによって形成さ
れ、X軸方向となる振動板16の左,右の両側に離間し
て設けられ、前記各可動側くし状電極17の電極板17
A,17A,…(5本)と対向する面には電極板18
B,18B,…(5本)が突出形成されている。
Reference numerals 18 and 18 denote a pair of fixed-side comb-shaped electrodes provided on the substrate 12 via a nitride film 18A. The fixed-side comb-shaped electrodes 18 are made of polysilicon and are in the X-axis direction. The electrode plates 17 of the movable-side comb-shaped electrodes 17 are provided separately on both the left and right sides of the vibration plate 16 and are separated from each other.
The electrode plate 18 is provided on the surface facing A, 17A ,.
B, 18B, ... (5) are formed so as to project.

【0032】19,19は振動発生手段となる振動発生
部を示し、該各振動発生部19は可動側くし状電極17
と固定側くし状電極18とから構成され、該電極17,
18の電極板17A,18Bとの間には隙間が形成され
ている。ここで、可動側くし状電極17と各固定側くし
状電極18との間に周波数fの振動駆動信号を印加する
と、各電極板17A,18B間には静電力が発生し、こ
の静電力によって振動板16が矢示A1 ,A2 方向に同
じ大きさで交互に基板12と水平方向の振動を行うよう
になっている。
Reference numerals 19 and 19 denote vibration generators serving as vibration generators, and each of the vibration generators 19 is a movable-side comb-shaped electrode 17.
And the fixed side comb-shaped electrode 18,
A gap is formed between the 18 electrode plates 17A and 18B. Here, when a vibration drive signal of frequency f is applied between the movable side comb-shaped electrode 17 and each fixed side comb-shaped electrode 18, an electrostatic force is generated between the electrode plates 17A and 18B, and this electrostatic force causes The vibrating plate 16 alternately vibrates in the horizontal direction with the substrate 12 with the same magnitude in the directions A1 and A2.

【0033】20は本実施例によるソース領域、21は
同じく本実施例によるドレイン領域をそれぞれ示し、該
ソース領域20,ドレイン領域21は、前記基板12表
面の振動板16に対向した位置に長手方向に延びるよう
にそれぞれ離間して形成され、該領域20,21は基板
12にP,As,Sb等の5価原子をイオン打込みする
ことによりN形半導体として形成されている。
Reference numeral 20 denotes a source region according to the present embodiment, and 21 denotes a drain region according to the present embodiment. The source region 20 and the drain region 21 are longitudinally located on the surface of the substrate 12 facing the diaphragm 16. The regions 20 and 21 are formed as N-type semiconductors by ion-implanting the substrate 12 with pentavalent atoms such as P, As and Sb.

【0034】22は絶縁膜を示し、該絶縁膜22は前記
基板12表面の振動板16に対向した位置に窒化膜によ
って形成され、該絶縁膜22は前記ソース領域20とド
レイン領域21に跨がる大きさになっている。
Reference numeral 22 denotes an insulating film, which is formed of a nitride film on the surface of the substrate 12 facing the vibrating plate 16, and the insulating film 22 extends over the source region 20 and the drain region 21. The size is large.

【0035】23はクロム−白金−金,クロム−金等に
より形成されたソース側電極パターンを示し、該電極パ
ターン23は可動部13を避けるように基板12上に形
成されている。そして、該電極パターン23は前記ソー
ス領域20と基板12の長手方向の端部に設けられたソ
ース側電極パット23Aとを接続するものである。
Reference numeral 23 denotes a source-side electrode pattern formed of chromium-platinum-gold, chromium-gold or the like, and the electrode pattern 23 is formed on the substrate 12 so as to avoid the movable portion 13. The electrode pattern 23 connects the source region 20 and the source-side electrode pad 23A provided at the end of the substrate 12 in the longitudinal direction.

【0036】24は同じくクロム−白金−金,クロム−
金等により形成されたドレイン側電極パターンを示し、
該電極パターン24は可動部13を避けるように基板1
2上に形成されている。そして、該電極パターン24は
前記ドレイン領域21と基板12の長手方向の端部に設
けられたドレイン側電極パット24Aとを接続するもの
である。
24 is also chromium-platinum-gold, chromium-
Shows a drain side electrode pattern formed of gold or the like,
The electrode pattern 24 is formed on the substrate 1 so as to avoid the movable portion 13.
It is formed on 2. The electrode pattern 24 connects the drain region 21 and the drain-side electrode pad 24A provided on the end of the substrate 12 in the longitudinal direction.

【0037】25はクロム−白金−金,クロム−金等に
より形成されたゲート側電極パットを示し、該ゲート側
電極パット25は可動部13のうち一方の支持部14上
に設けられている。
Reference numeral 25 denotes a gate-side electrode pad formed of chromium-platinum-gold, chromium-gold, or the like, and the gate-side electrode pad 25 is provided on one support portion 14 of the movable portion 13.

【0038】なお、26は基板12の裏面側にアルミニ
ウム薄膜等によって形成された電極板を示す。
Reference numeral 26 denotes an electrode plate formed on the back surface side of the substrate 12 by an aluminum thin film or the like.

【0039】このように、本実施例による角速度センサ
11は可動部13の振動板16をゲートGとし、前記振
動板16に対向した基板12表面にはソース領域20と
ドレイン領域21とを離間して形成し、該ソース領域2
0とドレイン領域21との間には窒化膜からなる絶縁膜
22を形成したから、角速度センサ11内には変位検出
手段として絶縁ゲート形のFET27(図8参照)が形
成されている。
As described above, in the angular velocity sensor 11 according to this embodiment, the vibrating plate 16 of the movable portion 13 is used as the gate G, and the source region 20 and the drain region 21 are separated from each other on the surface of the substrate 12 facing the vibrating plate 16. The source region 2
Since the insulating film 22 made of a nitride film is formed between 0 and the drain region 21, an insulated gate FET 27 (see FIG. 8) is formed in the angular velocity sensor 11 as a displacement detecting means.

【0040】さらに、前記基板12をP形半導体となる
シリコン板によって形成し、ソース領域20とドレイン
領域21をN形半導体として形成することにより、前記
基板12の絶縁膜22直下には反転層となる電子の通路
(以下、チャンネル28(図2参照)という)が形成さ
れる。なお、本実施例においてはチャンネル28はN形
チャンネルとなるから、前記FET27はNチャンネル
の電界効果トランジスタとして構成される。
Further, the substrate 12 is formed of a silicon plate which becomes a P-type semiconductor, and the source region 20 and the drain region 21 are formed as N-type semiconductors, so that an inversion layer is formed immediately below the insulating film 22 of the substrate 12. An electron passage (hereinafter, referred to as channel 28 (see FIG. 2)) is formed. Since the channel 28 is an N-type channel in this embodiment, the FET 27 is configured as an N-channel field effect transistor.

【0041】次に、このように構成される角速度センサ
11の製造方法について、図4ないし図7に基づいて説
明する。
Next, a method of manufacturing the angular velocity sensor 11 having the above structure will be described with reference to FIGS.

【0042】ここで、図4に示す予備工程では、P形半
導体に形成されたシリコンウエハ31表面の所定位置に
P,As,Sb等の5価原子をイオン打込みすることに
よりN形半導体となるソース領域20,ドレイン領域2
1が形成される。さらに、シリコンウエハ31表面に支
持部14,14が形成される位置に窒化膜14A,14
Aが着膜され、前記ソース領域20,ドレイン領域21
を跨ぐ位置に絶縁膜22が着膜形成される。
Here, in the preliminary step shown in FIG. 4, an N-type semiconductor is obtained by ion-implanting pentavalent atoms such as P, As, and Sb at a predetermined position on the surface of the silicon wafer 31 formed on the P-type semiconductor. Source region 20 and drain region 2
1 is formed. Further, the nitride films 14A and 14A are formed at the positions where the supporting portions 14 and 14 are formed on the surface of the silicon wafer 31.
A is deposited to form the source region 20 and the drain region 21.
The insulating film 22 is formed at a position straddling the above.

【0043】次に、図5に示すポリシリコン層形成工程
では、窒化膜14A,14Aの間にリンをドーピングし
た酸化膜(PSG膜)からなる犠牲層32を形成し、こ
の上に、ポリシリコン層33を形成する。
Next, in the polysilicon layer forming step shown in FIG. 5, a sacrifice layer 32 made of a phosphorus-doped oxide film (PSG film) is formed between the nitride films 14A and 14A, and a polysilicon layer is formed thereon. Form the layer 33.

【0044】さらに、図6に示す可動部13と固定側く
し状電極18,18を形成するエッチング工程では、ポ
リシリコン層33の外側からホトリソグラフィ法でAl
膜,SiO2 膜,レジスト等のマスクをパターン形成し
た後に、RIE(Reactive Ion Etching)等のエッチン
グ加工により可動部13と固定側くし状電極18,18
を形成する。なお、このとき振動板16には各可動側く
し状電極17の各電極板17Aが形成され、固定側くし
状電極18には各電極板18Bが形成されることによ
り、振動板16の両側には振動発生部19,19が構成
されている。さらに、クロム−白金−金,クロム−金等
を成膜、パターニングすることにより、ソース領域2
0、ドレイン領域21と接続される電極パターン23,
24、電極パット23A,24A,25を形成する。
Further, in the etching step for forming the movable portion 13 and the fixed side comb-shaped electrodes 18, 18 shown in FIG. 6, Al is formed from the outside of the polysilicon layer 33 by photolithography.
After patterning a mask such as a film, a SiO 2 film, a resist, etc., the movable part 13 and the fixed side comb-shaped electrodes 18, 18 are etched by etching such as RIE (Reactive Ion Etching).
To form. At this time, each electrode plate 17A of each movable-side comb-shaped electrode 17 is formed on the diaphragm 16, and each electrode plate 18B is formed on the fixed-side comb-shaped electrode 18, so that both sides of the diaphragm 16 are formed. The vibration generators 19, 19 are configured. Further, by depositing and patterning chromium-platinum-gold, chromium-gold, etc., the source region 2
0, an electrode pattern 23 connected to the drain region 21,
24, electrode pads 23A, 24A, 25 are formed.

【0045】そして、図7に示す犠牲層除去工程では、
犠牲層32をHF液等によるウエットエッチングによっ
て除去すると共に、図6の点線で示す位置でダイシング
することにより、1枚のシリコンウエハ31から多数個
の角速度センサ11を製造する。
Then, in the sacrifice layer removing step shown in FIG.
The sacrificial layer 32 is removed by wet etching with an HF solution or the like, and a large number of angular velocity sensors 11 are manufactured from one silicon wafer 31 by dicing at the position shown by the dotted line in FIG.

【0046】このように本実施例による角速度センサ1
1は構成されるが、次に角速度Ωを検出するための回路
図を図8に示すと共に、併せて角速度センサ11の検出
動作についても説明する。
Thus, the angular velocity sensor 1 according to this embodiment is
1 is configured, the circuit diagram for detecting the angular velocity Ω is shown in FIG. 8 and the detection operation of the angular velocity sensor 11 will be described.

【0047】図8中における回路全体の構成は、FET
27のソース接地方式となっており、ゲートGに電位を
加わえる電圧VGSとソースSとドレインD間に電位を加
える電圧VDSがそれぞれ決められた極性に接続されてい
る。
The configuration of the entire circuit in FIG.
27, the source grounding system is used, and the voltage VGS for applying a potential to the gate G and the voltage VDS for applying a potential between the source S and the drain D are connected to predetermined polarities.

【0048】また、41はFET27のドレインD側に
接続された検出抵抗を示し、該検出抵抗41はFET2
7のチャンネル28を流れるドレイン電流Id を電圧と
して検出するようになっている。
Reference numeral 41 denotes a detection resistor connected to the drain D side of the FET 27, and the detection resistor 41 is the FET 2
The drain current Id flowing through the No. 7 channel 28 is detected as a voltage.

【0049】42は検出抵抗41の後段に位置して結合
コンデンサ43を介して接続された増幅回路を示し、該
増幅回路42は前記検出抵抗41によって検出されたド
レイン電流Id に対応した電圧を増幅するものである。
Reference numeral 42 designates an amplifier circuit which is located after the detection resistor 41 and is connected via a coupling capacitor 43. The amplification circuit 42 amplifies a voltage corresponding to the drain current Id detected by the detection resistor 41. To do.

【0050】ここで、本実施例による角速度センサ11
における機械的な動作は、従来技術の角速度センサ1と
同様であり、振動板16が振動駆動信号によって矢示A
1 ,A2 方向に基板12に対して水平方向に振動した状
態で、Y軸周りに角速度Ωが加わると、互いに逆向きの
高さ方向にF1 ,F2 というコリオリ力(慣性力)が交
互に作用し、振動板16は上下に振動するようになって
いる。
Here, the angular velocity sensor 11 according to the present embodiment.
The mechanical operation in A is similar to that of the angular velocity sensor 1 of the related art, and the diaphragm 16 is indicated by an arrow A by a vibration drive signal.
When angular velocity Ω is applied around the Y-axis while vibrating in the horizontal direction with respect to the substrate 12 in the 1 and A2 directions, the Coriolis forces (inertial forces) F1 and F2 act alternately in the opposite height directions. However, the diaphragm 16 vibrates up and down.

【0051】次に、電気的な動作においては、振動板1
6はFET27のゲートGとなっているから、該振動板
16と基板12との離間寸法による静電容量は、ゲート
Gとチャンネル28との間の静電容量を変化させる。そ
して、この静電容量は、チャンネル28を流れるドレイ
ン電流Id に大きな影響を及ぼす。
Next, in the electrical operation, the diaphragm 1
Since 6 is the gate G of the FET 27, the capacitance due to the distance between the diaphragm 16 and the substrate 12 changes the capacitance between the gate G and the channel 28. Then, this capacitance has a great influence on the drain current Id flowing through the channel 28.

【0052】ここで、前記ゲートGに加わる電圧VGSは
一定であるから、チャンネル28内で電界効果によって
誘起される電荷の量は、ゲートGとチャンネル28との
間の静電容量に依存することになる。即ち、振動板16
が基板12に接近したときには静電容量は大きくなり、
チャンネル28内で誘起される電荷の量は増加し、該チ
ャンネル28の抵抗値は小さくなってドレイン電流Id
は大きくなる。一方、振動板16が基板12から離間し
たときには静電容量は小さくなり、チャンネル28内で
誘起される電荷の量は減少し、該チャンネル28の抵抗
値は大きくなってドレイン電流Id は小さくなる。
Since the voltage VGS applied to the gate G is constant, the amount of charges induced by the electric field effect in the channel 28 depends on the electrostatic capacitance between the gate G and the channel 28. become. That is, the diaphragm 16
Becomes close to the substrate 12, the capacitance increases,
The amount of charges induced in the channel 28 increases, the resistance value of the channel 28 decreases, and the drain current Id increases.
Grows. On the other hand, when the vibrating plate 16 is separated from the substrate 12, the capacitance becomes small, the amount of charges induced in the channel 28 decreases, the resistance value of the channel 28 becomes large, and the drain current Id becomes small.

【0053】そして、検出抵抗41で検出されたドレイ
ン電流Id は、増幅回路42で増幅して出力されるか
ら、振動板16に加わるコリオリ力F1 ,F2 による振
動板16の変位を高精度に検出することができる。
Since the drain current Id detected by the detection resistor 41 is amplified and output by the amplifier circuit 42, the displacement of the diaphragm 16 due to the Coriolis forces F1 and F2 applied to the diaphragm 16 is detected with high accuracy. can do.

【0054】また、振動板16と基板12との離間寸法
によって発生する静電容量の部分をゲート、ドレイン、
ソース間に設け、この静電容量の変化を直接FET27
のドレイン電流Id の変化として検出しているから、ノ
イズが重畳するのを防止することができるから、静電容
量の微小変化もドレイン電流Id の大きな変化として正
確に検出することができる。
The portion of the electrostatic capacitance generated by the distance between the diaphragm 16 and the substrate 12 is taken as the gate, drain,
It is provided between the sources, and the change in capacitance is directly reflected by the FET 27.
Since it is detected as a change in the drain current Id, it is possible to prevent noise from being superposed, so that a minute change in the capacitance can be accurately detected as a large change in the drain current Id.

【0055】このように、本実施例による角速度センサ
11においては、該角速度センサ11内にFET27を
形成することにより、Y軸周りに加わる角速度Ωを振動
板16の上下に働くコリオリ力F1 ,F2 に変換し、該
振動板16の上下方向の振動を、チャンネル28中で誘
起される電荷の量として直接検出することができ、ドレ
イン電流Id の変化として検出する。そして、FET2
7は素子と一体になっているから、振動板16と基板1
2との微小な離間寸法の変位を、外部からのノイズの影
響を受けず、S/N比のよい信号として検出することが
できる。この結果、振動板の質量と大きさが小さい場合
でも、この変位を正確に検出することができ、角速度Ω
を高精度に検出することができる。
As described above, in the angular velocity sensor 11 according to the present embodiment, by forming the FET 27 in the angular velocity sensor 11, the angular velocity Ω applied around the Y axis acts on the Coriolis forces F1 and F2 acting above and below the diaphragm 16. The vertical vibration of the diaphragm 16 can be directly detected as the amount of charges induced in the channel 28, and is detected as the change of the drain current Id. And FET2
Since 7 is integrated with the element, the diaphragm 16 and the substrate 1
It is possible to detect a displacement of a minute distance from 2 as a signal having a good S / N ratio without being affected by noise from the outside. As a result, even if the mass and size of the diaphragm are small, this displacement can be accurately detected, and the angular velocity Ω
Can be detected with high accuracy.

【0056】また、本実施例では、基板12を単結晶シ
リコンで形成し、可動部13と各固定側くし状電極18
をポリシリコンによって形成することにより、可動部1
3と各固定側くし状電極18を容易に形成することがで
き、角速度センサ11の生産性を向上させることができ
る。さらに、単一のシリコンウエハ31に図4ないし図
7に示す製造工程からなる角速度センサ11を同時に複
数個同時加工すれば、1度の製造工程で多数個の角速度
センサ11を製造できる。
Further, in this embodiment, the substrate 12 is made of single crystal silicon, and the movable portion 13 and each of the fixed side comb-shaped electrodes 18 are formed.
The movable part 1 is formed by forming the
3 and each fixed-side comb-shaped electrode 18 can be easily formed, and the productivity of the angular velocity sensor 11 can be improved. Furthermore, by simultaneously processing a plurality of angular velocity sensors 11 including the manufacturing steps shown in FIGS. 4 to 7 on a single silicon wafer 31, a large number of angular velocity sensors 11 can be manufactured in one manufacturing step.

【0057】さらに、ソース領域20と外部を接続する
ためのソース側電極パターン23を基板12上に形成
し、ドレイン領域21と外部を接続するためのとドレイ
ン側電極パターン24を基板12上に形成し、さらにゲ
ートと外部とを接続するゲート側電極パット25を支持
部14上に形成したから、ソース,ドレイン,ゲートを
外部と簡単に接続することができる。しかも、電極パタ
ーン23,24および電極パット25はクロム−白金−
金,クロム−金等を基板12または支持部14上にパタ
ーンニングすることにより容易に形成することができ
る。
Further, a source side electrode pattern 23 for connecting the source region 20 and the outside is formed on the substrate 12, and a drain side electrode pattern 24 for connecting the drain region 21 and the outside is formed on the substrate 12. Further, since the gate-side electrode pad 25 for connecting the gate and the outside is formed on the support portion 14, the source, drain and gate can be easily connected to the outside. Moreover, the electrode patterns 23, 24 and the electrode pad 25 are made of chromium-platinum-
It can be easily formed by patterning gold, chrome-gold or the like on the substrate 12 or the support portion 14.

【0058】なお、前記実施例では、ソース領域20お
よびドレイン領域21をそれぞれ電極パターン23,2
4を用いて電極パット23A,24Aに電気的に接続す
るものとして示したが、本発明はこれに限らず、例えば
図9ないし図11の変形例に示すように構成してもよ
い。
In the above-mentioned embodiment, the source region 20 and the drain region 21 are connected to the electrode patterns 23 and 2, respectively.
4 is used to electrically connect to the electrode pads 23A and 24A, but the present invention is not limited to this, and may be configured as shown in the modified examples of FIGS. 9 to 11, for example.

【0059】即ち、ソース領域20,ドレイン領域21
からそれぞれ接続される低抵抗領域20A,21Aと、
これら低抵抗領域20Aおよび21Aのそれぞれの一部
を露出させるためのコンタクトホール34A,34Aを
除いて、基板12表面に着膜された絶縁膜34と、この
絶縁膜34上に形成され、コンタクトホール34A,3
4Aを介して前記低抵抗領域20A,21Aが電気的に
接続されたコンタクト電極35,36と、該コンタクト
電極35と電気的に接続された電極パット23Aを有す
る電極パターン23と、コンタクト電極36と電気的に
接続された電極パット24Aを有する電極パターン24
とから構成される。
That is, the source region 20 and the drain region 21
Low resistance regions 20A and 21A respectively connected from
Except for the contact holes 34A and 34A for exposing a part of each of the low resistance regions 20A and 21A, an insulating film 34 deposited on the surface of the substrate 12 and a contact hole formed on the insulating film 34. 34A, 3
Contact electrodes 35 and 36 electrically connected to the low resistance regions 20A and 21A via 4A, an electrode pattern 23 having an electrode pad 23A electrically connected to the contact electrode 35, and a contact electrode 36. Electrode pattern 24 having electrode pad 24A electrically connected
Composed of and.

【0060】そして、ソース領域20は低抵抗領域20
A、コンタクト電極35、電極パターン23を用いて電
極パット23Aと電気的に接続される。
The source region 20 is the low resistance region 20.
A, the contact electrode 35, and the electrode pattern 23 are used to electrically connect to the electrode pad 23A.

【0061】さらに、ドレイン領域21は低抵抗領域2
1A、コンタクト電極36、電極パターン24を用いて
電極パット23Aと電気的に接続される。
Further, the drain region 21 is the low resistance region 2
1A, the contact electrode 36, and the electrode pattern 24 are used to electrically connect to the electrode pad 23A.

【0062】また、この構成では、絶縁膜34は、基板
12と支持部14との間に形成された窒化膜14A,1
4Aと、基板12と固定側くし状電極18との間に形成
された窒化膜18A,18Aと、基板12表面の振動板
16に対向する位置に形成された絶縁膜22を含んで形
成されている。
Further, in this structure, the insulating film 34 is the nitride film 14A, 1 formed between the substrate 12 and the support portion 14.
4A, nitride films 18A, 18A formed between the substrate 12 and the fixed-side comb-shaped electrode 18, and an insulating film 22 formed on the surface of the substrate 12 facing the diaphragm 16. There is.

【0063】そして、この場合、低抵抗領域20A,2
1Aは、予備工程でソース領域20,ドレイン領域21
を形成した方法と同様の方法で形成することができ、P
形半導体に形成されたシリコンウエハ31表面のソース
領域20,ドレイン領域21のそれぞれに連続する所定
の位置に、P,As,Sb等の5価原子をイオン打込
み、N形半導体とすることにより形成される。また、絶
縁膜34は、シリコンウエハ31表面の全面に例えば窒
化膜を形成した後、低抵抗領域20A,21Aのそれぞ
れの一部を露出させるようにパターニングすることによ
り、コンタクトホール34A,34Aが形成される。さ
らに、コンタクト電極35,36、電極パターン23,
24および電極パット23A,24Aは、絶縁膜34上
にクロム−白金−金、クロム−金等を成膜、パターニン
グすることにより形成される。
In this case, the low resistance regions 20A, 2
1A is a source region 20 and a drain region 21 in the preliminary process.
Can be formed by a method similar to the method of forming
Formed by ion-implanting pentavalent atoms such as P, As, and Sb into N-type semiconductors at predetermined positions continuous with the source region 20 and the drain region 21 on the surface of the silicon wafer 31 formed on the semiconductor semiconductor. To be done. Further, the insulating film 34 is formed with, for example, a nitride film on the entire surface of the silicon wafer 31, and then patterned so as to expose a part of each of the low resistance regions 20A and 21A, whereby contact holes 34A and 34A are formed. To be done. Further, the contact electrodes 35, 36, the electrode pattern 23,
24 and the electrode pads 23A and 24A are formed by depositing and patterning chromium-platinum-gold, chromium-gold, or the like on the insulating film 34.

【0064】次に、図12は本発明による第2の実施例
を示すに、本実施例の特徴は、基板をN形半導体で形成
し、ソース領域とドレイン領域をP形半導体で形成する
ことにより、角速度センサ51のFET52をPチャン
ネルの電界効果トランジスタとしたことにある。
Next, FIG. 12 shows a second embodiment according to the present invention. The feature of this embodiment is that the substrate is made of N-type semiconductor and the source region and the drain region are made of P-type semiconductor. Therefore, the FET 52 of the angular velocity sensor 51 is a P-channel field effect transistor.

【0065】なお、本実施例による角速度センサ51
は、上述した第1の実施例による角速度センサ11と同
一の構成であるので、その説明を省略するものとし、図
12においては、PチャンネルのFET52による回路
図のみを示す。
Incidentally, the angular velocity sensor 51 according to this embodiment.
Has the same configuration as the angular velocity sensor 11 according to the first embodiment described above, the description thereof will be omitted. In FIG. 12, only a circuit diagram of the P-channel FET 52 is shown.

【0066】然るに、本実施例による角速度センサ51
では、その検出動作においては前述した第1の実施例に
よる角速度センサ11とほぼ同様に行うことができる。
また、FET52の構成上、図12に示す回路図のよう
に、電圧VGSと電圧VDSの極性がそれぞれ第1の実施例
とは逆の極性となり、ドレイン電流Id は逆方向に流れ
るようになるものの、角速度Ωの検出においては、第1
の実施例と同様に高精度な検出を行うことができる。
Therefore, the angular velocity sensor 51 according to this embodiment is
Then, the detecting operation can be performed in substantially the same manner as the angular velocity sensor 11 according to the first embodiment described above.
Further, due to the configuration of the FET 52, as shown in the circuit diagram of FIG. 12, the polarities of the voltage VGS and the voltage VDS are opposite to those of the first embodiment, and the drain current Id flows in the opposite direction. , The first in the detection of angular velocity Ω
Highly accurate detection can be performed as in the embodiment described above.

【0067】なお、前記各実施例では、振動板16を横
振動させるために、該振動板16の両側に固定側くし状
電極18を形成するようにしたが、本発明はこれに限ら
ず、振動板16の各支持梁15に圧電体(ピエゾ素子)
等を形成して、該圧電体によって横振動させるようにし
てもよい。
In each of the above embodiments, the fixed-side comb-shaped electrodes 18 are formed on both sides of the vibration plate 16 in order to laterally vibrate the vibration plate 16, but the present invention is not limited to this. A piezoelectric body (piezo element) is provided on each support beam 15 of the diaphragm 16.
Etc. may be formed so that the piezoelectric body causes lateral vibration.

【0068】また、前記各実施例では、絶縁膜22を窒
化膜によって形成するようにしたが、酸化膜によって形
成して、FET27,52をMOS型電界効果トランジ
スタとして構成してもよい。また、絶縁膜22はアルミ
ナ等の絶縁材料によって形成してもよい。
Although the insulating film 22 is formed of the nitride film in each of the above-mentioned embodiments, it may be formed of an oxide film to form the FETs 27 and 52 as MOS type field effect transistors. Further, the insulating film 22 may be formed of an insulating material such as alumina.

【0069】さらに、基板12は単結晶のシリコン板に
限らず、ゲルマニウムまたはガリウ砒素の単結晶によっ
て形成してもよい。
Further, the substrate 12 is not limited to a single crystal silicon plate, but may be formed of germanium or gallium arsenide single crystal.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項1の発明によ
れば、可動部の振動板をゲート、振動板に対向した基板
の面にそれぞれ離間したソースとドレインを形成して、
変位検出手段を電界効果トランジスタとすることによ
り、コリオリ力によって変位する振動板と基板との離間
寸法は静電容量の変化となり、この静電容量の変化は、
電界効果トランジスタとしてはソースとドレインとの間
に形成された通路(チャンネル)を流れるキャリアに影
響を与え、該チャンネルを流れるドレイン電流を制御す
る。そして、コリオリ力による振動板の変位を電界効果
トランジスタ内で直接検出することにより、振動板の質
量,大きさが小さい場合でも、ノイズの重畳をなくすと
共にドレイン電流を大きく変化させることができ、角速
度の検出を高精度に行うことができる。
As described in detail above, according to the invention of claim 1, the diaphragm of the movable portion is formed as a gate, and the source and the drain are formed separately on the surface of the substrate facing the diaphragm, respectively.
By using a field effect transistor as the displacement detecting means, the distance between the diaphragm and the substrate displaced by the Coriolis force becomes a change in electrostatic capacitance, and this change in electrostatic capacitance is
As a field effect transistor, it influences carriers flowing in a passage (channel) formed between a source and a drain and controls a drain current flowing in the channel. By directly detecting the displacement of the diaphragm due to the Coriolis force in the field effect transistor, it is possible to eliminate the superposition of noise and to largely change the drain current even when the diaphragm has a small mass and size. Can be detected with high accuracy.

【0071】請求項2(3)の発明では、前記絶縁ゲー
ト形電界効果トランジスタにおいて、基板をP形半導体
(N形半導体)で形成し、ソースとドレインをN形半導
体(P形半導体)で形成することにより、ソースとドレ
インとの通路(チャンネル)はキャリアの通路となるN
チャンネル(Pチャンネル)の絶縁ゲート形電界効果ト
ランジスタとして構成でき、ソース接地の回路によって
Nチャンネル(Pチャンネル)を流れるドレイン電流を
振動板と基板との離間寸法の変位として検出することが
できる。そして、角速度を高精度に検出できる。
In the invention of claim 2 (3), in the insulated gate field effect transistor, the substrate is formed of a P-type semiconductor (N-type semiconductor), and the source and the drain are formed of an N-type semiconductor (P-type semiconductor). By doing so, the channel between the source and the drain becomes a channel for carriers.
It can be configured as a channel (P-channel) insulated gate field effect transistor, and a drain current flowing through the N-channel (P-channel) can be detected as a displacement of the distance between the diaphragm and the substrate by a source-grounded circuit. Then, the angular velocity can be detected with high accuracy.

【0072】また、請求項4では、基板をシリコン材料
によって形成し、可動部をポリシリコン材料によって形
成することにより、基板上に形成する可動部を容易に形
成することができ、電界効果トランジスタを内蔵した角
速度センサの生産性を向上させることができる。
According to the present invention, the substrate is made of a silicon material, and the movable portion is made of a polysilicon material. Therefore, the movable portion formed on the substrate can be easily formed, and a field effect transistor is obtained. The productivity of the built-in angular velocity sensor can be improved.

【0073】さらに、請求項5では、ソース、ドレイン
は基板に設けられた電極を介して外部に接続され、ゲー
トは可動部の支持部に形成した電極を介して外部に接続
されるようにしたから、各電極を介して外部と簡単に接
続することができると共に、各電極の形成はパターニン
グ等によって容易に形成することができる。
Further, in the present invention, the source and the drain are connected to the outside through the electrode provided on the substrate, and the gate is connected to the outside through the electrode formed on the supporting portion of the movable portion. Therefore, it is possible to easily connect to the outside through each electrode, and each electrode can be easily formed by patterning or the like.

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

【図1】第1の実施例による角速度センサを示す平面図
である。
FIG. 1 is a plan view showing an angular velocity sensor according to a first embodiment.

【図2】図1中の矢示II−II方向からみた縦断面図であ
る。
FIG. 2 is a vertical sectional view as seen from the direction of arrows II-II in FIG.

【図3】図1中の矢示III −III 方向からみた縦断面図
である。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view as seen from the direction of arrows III-III in FIG.

【図4】角速度センサの製造方法によるシリコン板にソ
ース、ドレインとなる領域をN形半導体で形成すると共
に、窒化膜,絶縁膜を形成した状態を示す縦断面図であ
る。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing a state where a source / drain region is formed of an N-type semiconductor and a nitride film and an insulating film are formed on a silicon plate by a method of manufacturing an angular velocity sensor.

【図5】図4に続く、基板上に犠牲層とポリシリコン層
とを形成した状態を示す縦断面図である。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a sacrificial layer and a polysilicon layer are formed on the substrate, following FIG.

【図6】図5に続く、ポリシリコン層をパターンエッチ
ングすることにより可動部と固定側くし状電極とを形成
した状態を示す縦断面図である。
FIG. 6 is a vertical sectional view following FIG. 5, showing a state in which a movable portion and a fixed-side comb-shaped electrode are formed by pattern-etching a polysilicon layer.

【図7】図6に続く、犠牲層を除去すると共に、電極部
を設けた状態を示す縦断面図である。
7 is a vertical cross-sectional view showing the state where the sacrificial layer is removed and an electrode portion is provided, following FIG.

【図8】第1の実施例による角速度センサを用いた検出
回路を示す回路構成図である。
FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a detection circuit using the angular velocity sensor according to the first embodiment.

【図9】第1の実施例の変形例による角速度センサを示
す図1と同様位置の平面図である。
FIG. 9 is a plan view of an angular velocity sensor according to a modification of the first embodiment at the same position as in FIG.

【図10】図9中の矢示X−X方向からみた縦断面図で
ある。
FIG. 10 is a vertical cross-sectional view as seen from the direction of arrow XX in FIG.

【図11】図9中の矢示XI−XI方向からみた縦断面図で
ある。
FIG. 11 is a vertical cross-sectional view as seen from the direction of arrow XI-XI in FIG. 9.

【図12】第2の実施例による角速度センサを用いた検
出回路を示す回路構成図である。
FIG. 12 is a circuit configuration diagram showing a detection circuit using an angular velocity sensor according to a second embodiment.

【図13】従来技術による角速度センサを示す斜視図で
ある。
FIG. 13 is a perspective view showing an angular velocity sensor according to a conventional technique.

【図14】従来技術による角速度センサを示す平面図で
ある。
FIG. 14 is a plan view showing an angular velocity sensor according to a conventional technique.

【図15】図14中の矢示XV−XV方向からみた縦断面図
である。
15 is a vertical cross-sectional view as seen from the direction of arrows XV-XV in FIG.

【図16】図14中の矢示XVI −XVI 方向からみた縦断
面図である。
16 is a vertical cross-sectional view as seen from the direction of arrow XVI-XVI in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,51 角速度センサ 12 基板 13 可動部 14 支持部 15 支持梁 16 振動板 17 可動側くし状電極 18 固定側くし状電極 19 振動発生部(振動発生手段) 22 絶縁膜 23 ソース側電極パターン 24 ドレイン側電極パターン 25 ゲート側電極パット 27,52 FET(電界効果トランジスタ) 28 チャンネル 31 シリコンウエハ 33 ポリシリコン層 Ω 角速度 11, 51 Angular velocity sensor 12 Substrate 13 Movable part 14 Support part 15 Support beam 16 Vibrating plate 17 Movable side comb-shaped electrode 18 Fixed side comb-shaped electrode 19 Vibration generating part (vibration generating means) 22 Insulating film 23 Source side electrode pattern 24 Drain Side electrode pattern 25 Gate side electrode pad 27,52 FET (field effect transistor) 28 Channel 31 Silicon wafer 33 Polysilicon layer Ω Angular velocity

フロントページの続き (72)発明者 長谷川 友保 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 厚地 健一 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 杉本 正一 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内Front page continuation (72) Inventor Tomoho Hasegawa 26-10 Tenjin, Nagaokakyo, Kyoto Prefecture Murata Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor Kenichi Atsuji 2-10-10 Tenjin, Nagaokakyo, Kyoto Murata Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor Shoichi Sugimoto 2-10-10 Tenjin, Nagaokakyo City, Kyoto Prefecture Murata Manufacturing Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体の基板と、該基板上に設けられた
支持部に支持梁を介して支持された振動板を有する可動
部と、該可動部の振動板に基板に対して水平方向の振動
を与える振動発生手段と、該振動発生手段によって前記
振動板に振動を与えている状態で、コリオリ力による該
振動板の垂直方向への変位を検出する変位検出手段とを
備え、前記可動部の振動板をゲートとし、該振動板に対
向した前記基板の面にそれぞれ離間した状態でソース、
ドレインを形成することにより、前記変位検出手段をゲ
ート、ソースおよびドレインからなる電界効果トランジ
スタとして構成してなる角速度センサ。
1. A semiconductor substrate, a movable part having a diaphragm supported by a supporting part provided on the substrate via a support beam, and a diaphragm of the movable part in a horizontal direction with respect to the substrate. The movable part includes vibration generating means for giving vibration, and displacement detecting means for detecting a vertical displacement of the diaphragm due to Coriolis force in a state where the diaphragm is vibrated by the vibration generating means. The diaphragm as a gate, and the source in a state of being spaced apart from the surface of the substrate facing the diaphragm,
An angular velocity sensor formed by forming a drain to configure the displacement detecting means as a field effect transistor including a gate, a source and a drain.
【請求項2】前記基板はP形半導体で形成し、前記ソー
スとドレインはN形半導体で形成し、前記変位検出手段
をNチャンネルの絶縁ゲート形電界効果トランジスタと
してなる請求項1記載の角速度センサ。
2. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the substrate is formed of a P-type semiconductor, the source and the drain are formed of an N-type semiconductor, and the displacement detecting means is an N-channel insulated gate field effect transistor. .
【請求項3】 前記基板はN形半導体で形成し、前記ソ
ースとドレインはP形半導体で形成し、前記変位検出手
段をPチャンネルの絶縁ゲート形電界効果トランジスタ
としてなる請求項1記載の角速度センサ。
3. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the substrate is made of an N-type semiconductor, the source and the drain are made of a P-type semiconductor, and the displacement detecting means is a P-channel insulated gate field effect transistor. .
【請求項4】 前記基板はシリコン材料によって形成
し、前記可動部はポリシリコン材料によって形成してな
る請求項1記載の角速度センサ。
4. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the substrate is made of a silicon material, and the movable portion is made of a polysilicon material.
【請求項5】 前記ソース、ドレインは前記基板上にそ
れぞれ設けられた電極を介して外部と接続し、前記ゲー
トは前記可動部の支持部に設けられた電極を介して外部
と接続する構成とした請求項1,2,3または4記載の
角速度センサ。
5. The structure in which the source and the drain are connected to the outside via electrodes provided on the substrate, and the gate is connected to the outside via electrodes provided on a supporting portion of the movable portion. The angular velocity sensor according to claim 1, 2, 3, or 4.
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