JPH10104266A - Dynamic quantity sensor and integrated circuit using the same - Google Patents

Dynamic quantity sensor and integrated circuit using the same

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JPH10104266A
JPH10104266A JP8256377A JP25637796A JPH10104266A JP H10104266 A JPH10104266 A JP H10104266A JP 8256377 A JP8256377 A JP 8256377A JP 25637796 A JP25637796 A JP 25637796A JP H10104266 A JPH10104266 A JP H10104266A
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mass
displacement
electrode
limiting means
substrate
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Takeshi Mitamura
健 三田村
Teruyoshi Mihara
輝儀 三原
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Nissan Motor Co Ltd
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    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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    • G01P2015/0811Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0814Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type

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  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the resistance to an impact and improve the reliability by providing a displacement limiting means for limiting the displacement of the mass of a vibrating system. SOLUTION: A mass 15 fixed by a fixing part 18 through an elastic support body 17 constitutes a vibrating system on a base. A plurality of displacement limiting means 88 fixed onto the substrate so as to pass through through-holes 100 provided on the mass 15 are arranged, and a displacement limiting means 89 is provided in an empty place surrounded by the mass 15, the elastic support body 17 and the fixing part 18. The displacement limiting means 88 are used also as electrodes for detecting the y-axial displacement of the mass 15. The displacement limiting means 88 are electrically connected to each other by a polycrystalline Si wiring 40 on the substrate and collected to connecting points (a), (b). The mass 15 is also electrically connected to the polycrystalline Si wiring 40. The mass 15 and the limiting means 88 form a differential capacity circuit to detect the y-axial displacement of the mass 15. Since the displacement of the mass 15 is limited by the displacement limiting means 88, 89 according to this structure, the mass 15, even if fallen, is never relatively slipped from the detecting electrode (for which 88 is used).

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、力学量の入力に応
じた微少な力を検出する力学量センサ、例えば加速度セ
ンサや角速度センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a physical quantity sensor for detecting a minute force corresponding to an input of a physical quantity, for example, an acceleration sensor and an angular velocity sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、多くの電子システムが安全性や快
適性向上のために車載されている。このような電子シス
テムにおいては力学量入力に対して各種の制御を行うた
め、様々な力学量センサが必要である。そして車載の力
学量センサには測定精度と共に小型化と低コスト化が求
められる。このような要求に対して半導体を用いて力学
量センサを実現する技術が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, many electronic systems have been mounted on vehicles for improving safety and comfort. In such an electronic system, various types of control are performed on the input of the physical quantity, and thus various physical quantity sensors are required. In addition, the on-board dynamic quantity sensor is required to have a small size and low cost as well as measurement accuracy. A technology for realizing a physical quantity sensor using a semiconductor in response to such a demand is known.

【0003】図30は、上記のような半導体力学量セン
サの第1の従来例を示す図であり、特公平6ー4400
8号公報に記載された加速度センサの平面模式図であ
る。以下、構成を説明する。構造体はすべて基板上に堆
積した多結晶シリコン薄膜で形成されている。1は慣性
質量、2は慣性質量を基板に支持する梁部、3は慣性質
量の側面より延びた櫛歯電極である。4、5は基板に固
定された櫛歯電極であり、慣性質量の側面より延びた櫛
歯電極3に対向している。これらの櫛歯電極3〜5で検
出電極6を形成している。
FIG. 30 is a view showing a first conventional example of a semiconductor dynamic quantity sensor as described above.
FIG. 9 is a schematic plan view of an acceleration sensor described in Japanese Patent Application Publication No. 8 (JP-A-8). Hereinafter, the configuration will be described. The structures are all formed of polycrystalline silicon thin films deposited on a substrate. 1 is an inertial mass, 2 is a beam portion supporting the inertial mass on the substrate, and 3 is a comb electrode extending from a side surface of the inertial mass. Reference numerals 4 and 5 denote comb-teeth electrodes fixed to the substrate, and face the comb-teeth electrodes 3 extending from the side surface of the inertial mass. The detection electrode 6 is formed by these comb-tooth electrodes 3 to 5.

【0004】また、慣性質量1の電位は梁部2を介して
接続点aから電気的に周辺処理回路(図示せず)に接続
されている。また、慣性質量の側面より延びた櫛歯電極
3に対して図30において下側に対向する櫛歯電極4
は、接続点cを介して周辺処理回路(図示せず)に接続
されている。さらに、慣性質量の側面より延びた櫛歯電
極3に対して図30において上側に対向する櫛歯電極5
は接続点bを介して周辺処理回路(図示せず)に接続さ
れている。
The potential of the inertial mass 1 is electrically connected to a peripheral processing circuit (not shown) from a connection point a via a beam portion 2. In addition, the comb-teeth electrode 4 extending downward from the comb-teeth electrode 3 shown in FIG.
Is connected to a peripheral processing circuit (not shown) via a connection point c. Further, the comb-teeth electrode 5 opposing the comb-teeth electrode 3 extending upward from the side surface of the inertial mass in FIG.
Is connected to a peripheral processing circuit (not shown) via a connection point b.

【0005】次に動作を説明する。図30のy軸方向に
加速度が入力すると、慣性質量1に慣性力が発生する。
発生した慣性力に釣り合うように梁部2は撓み、その結
果、慣性質量の側面より延びた櫛歯電極3と櫛歯電極4
の間隔および櫛歯電極3と櫛歯電極5の間隔に差が生じ
る。これを図30の接続点aと接続点c間および接続点
aと接続点b間の容量差として検出する。
Next, the operation will be described. When an acceleration is input in the y-axis direction in FIG. 30, an inertial force is generated in the inertial mass 1.
The beam portion 2 bends to balance the generated inertial force, and as a result, the comb electrode 3 and the comb electrode 4 extending from the side surface of the inertial mass.
, And the distance between the comb electrode 3 and the comb electrode 5. This is detected as a capacitance difference between the connection points a and c and between the connection points a and b in FIG.

【0006】次に、図32は、第2の従来例としての角
速度センサを示す図であり、(a)は平面模式図、
(b)は(a)のQ−Q’断面模式図である。この従来
例は、例えば「 J. Bernstein et al. “Micromachined
Comb-DriveTuning Fork Rate Gyroscope”, Digest IE
EE/ASME Micro Electro MechanicalSysetms MEMS Works
hop, Florida, 1993, 143-148」に開示されている。
Next, FIG. 32 is a view showing an angular velocity sensor as a second conventional example, in which (a) is a schematic plan view,
(B) is a schematic sectional view taken along the line QQ 'of (a). This conventional example is described, for example, in “J. Bernstein et al.“ Micromachined
Comb-DriveTuning Fork Rate Gyroscope ”, Digest IE
EE / ASME Micro Electro Mechanical Mechanical Systems MEMS Works
hop, Florida, 1993, 143-148 ".

【0007】以下、構成を説明する。第1の従来例と同
様に、構造体はすべて基板12上に堆積した多結晶シリ
コン薄膜で形成されている。7は振動質量、8〜9は振
動質量を基板12に支持する支持部、10は振動質量の
側面より延びた櫛歯電極と基板に固定された櫛歯電極と
で構成した駆動電極である。そして基板12上には絶縁
膜11が形成され、絶縁膜11上の振動質量7の直下に
は検出電極13が形成されている。
Hereinafter, the configuration will be described. As in the first conventional example, all the structures are formed of a polycrystalline silicon thin film deposited on the substrate 12. Reference numeral 7 denotes a vibrating mass, reference numerals 8 to 9 denote support portions for supporting the vibrating mass on the substrate 12, and reference numeral 10 denotes a drive electrode composed of a comb electrode extending from a side surface of the vibrating mass and a comb electrode fixed to the substrate. An insulating film 11 is formed on the substrate 12, and a detection electrode 13 is formed on the insulating film 11 immediately below the vibrating mass 7.

【0008】次に動作について説明する。2つの振動質
量は、図32中の接続点aから印加される共通電位に対
して接続点b、接続点dと接続点cとに逆位相の駆動電
圧を印加することにより、x軸方向にそれぞれ逆方向に
駆動されて振動する。このような振動質量の駆動状態に
おいて、図中z軸方向に角速度Ωが入力してz軸回りに
回転すると、下記(数1)式で示されるようなコリオリ
力Fc(t)がそれぞれの振動質量に対してy軸方向に発
生する。
Next, the operation will be described. The two vibrating masses are applied in the x-axis direction by applying opposite-phase driving voltages to the connection points b, d and c with respect to the common potential applied from the connection point a in FIG. Each is driven in the opposite direction and vibrates. In such a driving state of the oscillating mass, when an angular velocity Ω is input in the z-axis direction in the drawing and the oscillating mass is rotated around the z-axis, the Coriolis force Fc (t) as shown by the following equation 1 is applied to each vibration. Occurs in the y-axis direction relative to mass.

【0009】 Fc(t)=2・m・Vm(t)・Ω …(数1) ただし、 m:振動質量の質量 Vm(t):静電引力により駆動される振動質量の速さ 上記(数1)式から判るように、コリオリ力Fc(t)は
振動質量の速さVm(t)に比例する。従って、より大き
なコリオリ力を発生するためには、通常は真空中で共振
周波数で駆動を行い、より大きなVm(t)を得るように
する。
Fc (t) = 2 · m · Vm (t) · Ω (Equation 1) where m: mass of the vibrating mass Vm (t): speed of the vibrating mass driven by electrostatic attraction As can be seen from equation (1), the Coriolis force Fc (t) is proportional to the speed Vm (t) of the oscillating mass. Therefore, in order to generate a larger Coriolis force, driving is normally performed at a resonance frequency in a vacuum to obtain a larger Vm (t).

【0010】振動質量はそれぞれ逆方向に駆動されるた
め、発生するコリオリ力は符号が逆になる。そして発生
したコリオリ力により振動質量はy軸方向の基板の法線
方向に変位する。この変位により2つの振動質量の共通
電位(接続点a)とそれぞれの検出電極間の容量が変化
するので、この差動容量の変化によって角速度を検出す
ることが出来る。
Since the vibrating masses are respectively driven in opposite directions, the generated Coriolis forces have opposite signs. The vibrating mass is displaced by the generated Coriolis force in the direction normal to the substrate in the y-axis direction. This displacement causes a change in the common potential (connection point a) of the two vibrating masses and the capacitance between the respective detection electrodes. Therefore, the angular velocity can be detected by the change in the differential capacitance.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、第1および第
2の従来例で示したような力学量センサにおいては、検
出電極または駆動電極を、変位可能な質量の側面より延
びた櫛歯電極と基板に固定した片持ち梁状の櫛歯電極と
を対向させて構成しているため、櫛歯電極の剛性が低く
容易に変位が可能であり、かつ、振動質量7を支える支
持部8の剛性も低く振動質量の変位を拘束するものが無
い。そのため、特に基板の法線方向に容易に変位しう
る。その結果、落下した場合等に発生する衝撃力等によ
り、図31に示すように、櫛歯電極同士のミスステップ
が容易に発生して動作不良を引き起こし、センサとして
の信頼性を低下させるという問題点があった。
However, in the physical quantity sensors as shown in the first and second conventional examples, the detection electrode or the drive electrode is formed by a comb-shaped electrode extending from the side surface of the displaceable mass. Since the cantilever-shaped comb-teeth electrode fixed to the substrate is configured to face the comb-teeth electrode, the comb-teeth electrode has low rigidity and can be easily displaced. And there is nothing that restrains the displacement of the vibrating mass. Therefore, it can be easily displaced particularly in the normal direction of the substrate. As a result, as shown in FIG. 31, a misstep between the comb-tooth electrodes easily occurs due to an impact force or the like generated in the case of dropping and the like, which causes an operation failure and lowers the reliability as a sensor. There was a point.

【0012】また、振動質量と基板間、櫛歯電極間等の
可動部と固定部が数μm程度の間隔で近接しているた
め、ゴミ等が挟まると動作不良を引き起こし、信頼性お
よび製造歩留まりの低下を引き起こすという問題点があ
った。このため引用した文献には明示されていないが、
通常これらゴミの問題を回避するために、キャップやカ
ンパッケージ等を用いて可動部を覆う方法が用いられ
る。しかし、この方法でも可動部を覆う工程中に発生す
るゴミやキャップ、カンパッケージ等に付着したゴミに
よる動作不良が発生し、製造コストの上昇と歩留まりの
低下をまねくという問題点があった。また、特に第2の
従来例のような角速度センサにおいては、感度を向上さ
せるために真空実装が必要であり、センサのコスト上昇
を招くとともに真空実装までの実装工程で発生するゴミ
による歩留まり低下を回避できないという問題点があっ
た。
Further, since the movable part and the fixed part, such as between the vibrating mass and the substrate, between the comb-tooth electrodes, etc., are close to each other with an interval of about several μm, if dust or the like is caught, malfunctions are caused, and reliability and manufacturing yield are increased. There is a problem that causes a decrease in For this reason, although not explicitly stated in the cited document,
Usually, in order to avoid such a problem of dust, a method of covering the movable portion using a cap, a can package or the like is used. However, even with this method, there is a problem that operation failure occurs due to dust generated during the process of covering the movable portion and dust attached to the cap, can package, and the like, leading to an increase in manufacturing cost and a decrease in yield. In particular, in the angular velocity sensor as in the second conventional example, vacuum mounting is necessary to improve the sensitivity, which causes an increase in the cost of the sensor and a reduction in yield due to dust generated in the mounting process up to vacuum mounting. There was a problem that it could not be avoided.

【0013】本発明は、上記のごとき問題を解決するた
めになされたものであり、第1の目的は、衝撃等に対す
る強度が大きくて信頼性の高い力学量センサを提供する
ことであり、第2の目的は、衝撃等に対する強度が大き
く、かつゴミによる不都合を解決し、信頼性が高く、製
造歩留まりが高くて製造コストが低い力学量センサを提
供すること、およびそれを用いた集積回路を提供するこ
とである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to provide a highly reliable dynamic quantity sensor having high strength against impacts and the like. A second object is to provide a dynamic quantity sensor which has high strength against impacts and the like, solves the inconvenience caused by dust, has high reliability, has a high production yield, and has a low production cost, and an integrated circuit using the same. To provide.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項1に記載の発明にお
いては、導電性物質で形成された質量と前記質量を基板
上に支持する導電性物質で形成された弾性支持体とを有
する振動系と、前記基板に固定され、前記質量内に設け
た貫通孔を貫通するように配置された、前記質量の変位
を制限する変位制限手段と、力学量入力に応じて前記質
量に発生する力を検出軸方向の前記質量の変位として検
出する前記質量と静電結合した電極と、を備えるように
構成している。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the claims. That is, in the invention according to claim 1, a vibration system having a mass formed of a conductive material and an elastic support formed of a conductive material supporting the mass on a substrate, and fixed to the substrate A displacement limiting means disposed to penetrate a through hole provided in the mass, for limiting displacement of the mass, and a force generated in the mass in response to a mechanical quantity input, wherein the mass in the detection axis direction is detected. And an electrode that is electrostatically coupled to the mass that is detected as a displacement.

【0015】前記のように請求項1の発明においては、
変位制限手段を設けることにより、振動系の質量の変位
を制限するように構成しているので、衝撃等が印加され
た場合における強度を増大させ、信頼性を向上させるこ
とができる。なお、請求項1の発明は、例えば後記図1
の実施の形態に示すような加速度センサに適用する。
As described above, in the first aspect of the present invention,
Since the displacement limiting means is provided to limit the displacement of the mass of the vibration system, the strength when an impact or the like is applied can be increased, and the reliability can be improved. Incidentally, the invention of claim 1 is, for example, shown in FIG.
The present invention is applied to an acceleration sensor as described in the embodiment.

【0016】また、請求項5に記載の発明においては、
導電性物質で形成された質量と前記質量を基板上に支持
する導電性物質で形成された弾性支持体とを有する振動
系と、前記基板に固定され、前記質量内に設けた貫通孔
を貫通するように配置された、前記質量の変位を制限す
る変位制限手段と、力学量入力に応じて前記質量に発生
する力を検出軸方向の前記質量の変位として検出する前
記質量と静電結合した第1の電極と、前記質量の変位検
出軸方向とは異なる方向に前記質量を駆動する前記質量
と静電結合した第2の電極と、を備えるように構成して
いる。
[0016] In the invention described in claim 5,
A vibrating system having a mass formed of a conductive material and an elastic support formed of a conductive material supporting the mass on a substrate, and passing through a through hole fixed to the substrate and provided in the mass; Displacement limiting means arranged to limit the displacement of the mass, and electrostatically coupled to the mass for detecting a force generated in the mass in response to a mechanical quantity input as a displacement of the mass in a detection axis direction. It is configured to include a first electrode and a second electrode electrostatically coupled to the mass for driving the mass in a direction different from the displacement detection axis direction of the mass.

【0017】前記のように請求項5の発明は、検出用の
第1の電極と駆動用の第2の電極を備えた力学量センサ
に変位制限手段を設けたものである。なお、請求項5の
発明は、例えば後記図5の実施の形態に示すような角速
度センサに適用する。
As described above, the invention of claim 5 is the one in which the displacement limiting means is provided in the physical quantity sensor having the first electrode for detection and the second electrode for driving. The invention of claim 5 is applied to, for example, an angular velocity sensor as shown in an embodiment of FIG.

【0018】また、請求項12に記載の発明において
は、導電性物質で形成された質量と弾性支持体とを有す
る振動系と、前記基板に固定され、前記質量内に設けた
貫通孔を貫通するように配置された、支持構造体と、前
記支持構造体により基板上に支持され、前記基板とで前
記振動系を内包する閉空間を形成する導電性のシェル
と、力学量入力に応じて前記質量に発生する力を検出軸
方向の前記質量の変位として検出する前記質量と静電結
合した電極と、前記質量の変位を制限する変位制限手段
と、を備えるように構成している。
According to the twelfth aspect of the present invention, there is provided a vibration system having a mass formed of a conductive material and an elastic support, and a vibration system fixed to the substrate and passing through a through hole provided in the mass. A support shell, a conductive shell supported on the substrate by the support structure and forming a closed space including the vibration system with the substrate, and according to a dynamic quantity input. An electrode electrostatically coupled to the mass for detecting a force generated in the mass as a displacement of the mass in a detection axis direction, and a displacement limiting unit for limiting the displacement of the mass are provided.

【0019】前記のように請求項12の発明は、基板と
で振動系を内包する閉空間を形成する導電性のシェル
と、変位制限手段とを設けたものであり、これによって
衝撃等に対する強度が大きく、かつゴミによる不都合を
解決し、信頼性が高く、製造歩留まりが高くて製造コス
トが低い力学量センサを実現することが出来る。なお、
請求項12の発明は、例えば後記図11の実施の形態に
示すような加速度センサに適用する。
According to the twelfth aspect of the present invention, there is provided a conductive shell forming a closed space enclosing a vibration system with a substrate, and a displacement limiting means. It is possible to realize a dynamic quantity sensor that solves the problems caused by dust and has high reliability, high manufacturing yield, and low manufacturing cost. In addition,
The invention of claim 12 is applied to, for example, an acceleration sensor as shown in an embodiment of FIG.

【0020】また、請求項18に記載の発明において
は、導電性物質で形成された質量と弾性支持体とを有す
る振動系と、前記基板に固定され、前記質量内に設けた
貫通孔を貫通するように配置された、支持構造体と、前
記支持構造体により基板上に支持され、前記基板とで前
記振動系を内包する閉空間を形成する導電性のシェル
と、力学量入力に応じて前記質量に発生する力を検出軸
方向の前記質量の変位として検出する前記質量と静電結
合した第1の電極と、前記質量の変位検出軸方向とは異
なる方向に前記質量を駆動する前記質量と静電結合した
第2の電極と、前記質量の変位を制限する手段と、を備
えるように構成している。
Further, in the invention according to claim 18, a vibration system having a mass formed of a conductive material and an elastic support is provided, and the vibration system is fixed to the substrate and passes through a through hole provided in the mass. A support shell, a conductive shell supported on the substrate by the support structure and forming a closed space including the vibration system with the substrate, and according to a dynamic quantity input. A first electrode electrostatically coupled to the mass for detecting a force generated in the mass as a displacement of the mass in a detection axis direction, and the mass for driving the mass in a direction different from the displacement detection axis direction of the mass. And a means for limiting displacement of the mass.

【0021】前記のように請求項18の発明は、検出用
の第1の電極と駆動用の第2の電極を備えた力学量セン
サにシェルと変位制限手段とを設けたものである。な
お、請求項18の発明は、例えば後記図14の実施の形
態に示すような角速度センサに適用する。
As described above, the invention of claim 18 provides a mechanical quantity sensor having a first electrode for detection and a second electrode for driving, in which a shell and displacement limiting means are provided. The invention of claim 18 is applied to, for example, an angular velocity sensor as shown in an embodiment of FIG.

【0022】また、請求項26に記載の発明は、請求項
12乃至請求項25に記載の力学量センサと周辺の信号
処理回路を半導体チップに集積し、それを樹脂モールド
した集積回路である。請求項12乃至請求項25に記載
の力学量センサにおいては、シェルによって形成された
閉空間内にセンサが収納されているので、そのまま樹脂
モールドすることが可能である。したがって半導体プロ
セスで作成した閉空間内の力学量センサと周辺信号処理
回路とを半導体チップに集積し、これを樹脂モールド等
で実装することにより低コストで高信頼なICセンサを
実現できる。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, there is provided an integrated circuit in which the physical quantity sensor according to the twelfth to twenty-fifth aspects and a peripheral signal processing circuit are integrated on a semiconductor chip, and are molded with a resin. In the physical quantity sensor according to any one of the twelfth to twenty-fifth aspects, since the sensor is housed in the closed space formed by the shell, it is possible to perform resin molding as it is. Therefore, a low-cost and highly-reliable IC sensor can be realized by integrating a physical quantity sensor and a peripheral signal processing circuit in a closed space created by a semiconductor process on a semiconductor chip and mounting it with a resin mold or the like.

【0023】また、その他、請求項2〜請求項4、請求
項6〜請求項11、請求項13〜請求項17、請求項1
9〜請求項25は、それぞれ前記請求項1、請求項5、
請求項12、請求項18の種々の実施の形態を示してい
る。これらの実施の形態については、後記図1〜図29
に示す各実施の形態において説明する。
Further, in addition, claims 2 to 4, claims 6 to 11, claims 13 to 17, and claim 1
The ninth to twenty-fifth aspects are respectively the first and the fifth aspects,
Various embodiments of claims 12 and 18 are shown. These embodiments will be described later with reference to FIGS.
Each embodiment will be described.

【0024】なお、請求項14に記載した、シェルが電
気的に独立した複数領域で構成され、質量の検出軸方向
の変位を検出する電極を兼ねる、という構成、および請
求項21に記載した、シェルが電気的に独立した複数領
域で構成され、質量の検出軸方向の変位を検出する第1
の電極もしくは質量を駆動する第2の電極を兼ねる、と
いう構成は、例えば、後記図14、図17に記載したご
とき構成、すなわちシェル上に電極(33等)が設けら
れ、それを検出用や駆動用の電極に用いる構成を示す。
According to a fourteenth aspect, the shell is constituted by a plurality of electrically independent regions and also serves as an electrode for detecting displacement of the mass in the detection axis direction. A first shell configured of a plurality of electrically independent regions for detecting displacement of the mass in a detection axis direction;
The configuration that also serves as the second electrode for driving the electrode or the mass is, for example, a configuration as described later in FIGS. 14 and 17, that is, an electrode (33 or the like) is provided on a shell and used for detection or The structure used for the driving electrode is shown.

【0025】[0025]

【発明の効果】請求項1においては、変位制限手段を設
けたことにより、落下等の衝撃が印加された場合でも質
量と電極との相対位置ずれが発生せず、信頼性の高い力
学量センサを実現することが出来る、という効果が得ら
れる。請求項2においては、請求項1の効果に加えて、
変位制限手段と検出用の電極を兼用することにより、構
成を簡略化し、小型で安価に出来る、という効果が得ら
れる。
According to the first aspect of the present invention, since the displacement limiting means is provided, a relative displacement between the mass and the electrode does not occur even when an impact such as a drop is applied, and a highly reliable dynamic quantity sensor. Can be realized. In claim 2, in addition to the effect of claim 1,
By using both the displacement limiting means and the detection electrode, the effect is obtained that the configuration can be simplified, small and inexpensive.

【0026】請求項5においては、検出用電極と駆動用
電極とを有する力学量センサ(例えば角速度センサ)に
おいて、請求項1と同様の効果が得られる。請求項6に
おいては、請求項5の効果に加えて、変位制限手段と検
出用の第1の電極または駆動用の第2の電極を兼用する
ことにより、構成を簡略化し、小型で安価に出来る、と
いう効果が得られる。
According to the fifth aspect, the same effect as the first aspect can be obtained in a physical quantity sensor (for example, an angular velocity sensor) having a detection electrode and a drive electrode. In the sixth aspect, in addition to the effect of the fifth aspect, by using both the displacement limiting means and the first electrode for detection or the second electrode for driving, the configuration can be simplified, and the size and cost can be reduced. Is obtained.

【0027】請求項9においては、質量が変位制限手段
を越えて変位し得ない程度に、変位制限手段の基板上の
高さを設定したので、基板の法線方向の変位制限効果が
得られる。請求項10においては、変位制限手段の基板
固定端と反対の端の外形状を貫通孔の内径よりも大きく
設定したため、変位制限手段の高さの増加をまねかずに
基板の法線方向の変位制限効果が得られる。請求項11
においては、複数の変位制限手段を備え、隣接する変位
制限手段同志が質量を基板との間に取り囲むように接続
されているため、変位制限手段の高さの増加をまねかず
に基板法線方向の変位制限効果が得られる。
In the ninth aspect, the height of the displacement limiting means on the substrate is set to such an extent that the mass cannot be displaced beyond the displacement limiting means, so that the displacement limiting effect in the normal direction of the substrate can be obtained. . In claim 10, since the outer shape of the end opposite to the substrate fixed end of the displacement limiting means is set to be larger than the inner diameter of the through hole, the displacement in the normal direction of the substrate is prevented without increasing the height of the displacement limiting means. A limiting effect is obtained. Claim 11
In the above, a plurality of displacement limiting means are provided, and adjacent displacement limiting means are connected so as to surround the mass between the displacement limiting means and the substrate. Is obtained.

【0028】請求項12においては、シェルおよび支持
構造体が質量の変位を制限するため、落下等の衝撃が入
力した場合でも、質量と電極の相対位置ずれは発生せ
ず、信頼性の高い力学量センサを実現できる。また、半
導体製造プロセスを用いて、閉空間内の振動系を形成す
るので、製造工程中および動作中に発生する可動ゴミを
従来の方法に比べて大幅に抑制することができ、製造歩
留まりと力学量センサの信頼性の向上が実現できる。ま
た、半導体製造プロセスを用いて、閉空間内の振動系を
形成することができるので、簡易な実装形態で力学量セ
ンサを実現でき、製造コストの抑制を実現できる、とい
う効果が得られる。請求項13、請求項14において
は、請求項12の効果に加えて、シェルの支持構造体や
シェル自体を変位制限手段と検出用の第1の電極または
駆動用の第2の電極を兼用することにより、構成を簡略
化し、小型で安価に出来る、という効果が得られる。
In the twelfth aspect, since the shell and the support structure limit displacement of the mass, even when an impact such as a drop is input, a relative displacement between the mass and the electrode does not occur, and a highly reliable dynamics is achieved. A quantity sensor can be realized. In addition, since a vibration system in a closed space is formed by using a semiconductor manufacturing process, movable dust generated during the manufacturing process and during operation can be significantly suppressed as compared with the conventional method, and the manufacturing yield and dynamics can be reduced. The reliability of the quantity sensor can be improved. In addition, since a vibration system in a closed space can be formed by using a semiconductor manufacturing process, a dynamic quantity sensor can be realized with a simple mounting form, and an effect that manufacturing cost can be suppressed can be obtained. According to claims 13 and 14, in addition to the effect of claim 12, the support structure of the shell or the shell itself also serves as the displacement limiting means and the first electrode for detection or the second electrode for driving. This has the effect of simplifying the configuration, making it compact and inexpensive.

【0029】請求項18においては、検出用電極と駆動
用電極とを有する力学量センサ(例えば角速度センサ)
において、請求項12と同様の効果が得られる。請求項
19においては、真空内装置で金属を堆積することによ
り、容易に真空に維持された閉空間内を実現でき、角速
度センサの感度向上と、実装コスト抑制を実現できる、
という効果が得られる。
In claim 18, a physical quantity sensor (for example, an angular velocity sensor) having a detecting electrode and a driving electrode.
In this case, the same effect as the twelfth aspect is obtained. According to claim 19, by depositing the metal with the in-vacuum apparatus, it is possible to easily realize a closed space maintained in a vacuum, thereby improving the sensitivity of the angular velocity sensor and suppressing the mounting cost.
The effect is obtained.

【0030】請求項21、請求項22においては、請求
項18の効果に加えて、シェルの支持構造体やシェル自
体を変位制限手段と検出用の第1の電極または駆動用の
第2の電極を兼用することにより、構成を簡略化し、小
型で安価に出来る、という効果が得られる。請求項26
においては、半導体プロセスで作成した閉空間内の力学
量センサと周辺信号処理回路とを半導体チップに集積
し、これを樹脂モールド等で実装することにより低コス
トで高信頼なICセンサを実現できる、という効果が得
られる。
In the twenty-first and twenty-second aspects, in addition to the effects of the eighteenth aspect, the support structure of the shell and the shell itself are provided with displacement limiting means and a first electrode for detection or a second electrode for driving. Also, the effect of simplifying the configuration, being small and inexpensive can be obtained. Claim 26
In, a physical quantity sensor in a closed space created by a semiconductor process and a peripheral signal processing circuit are integrated on a semiconductor chip, and a low-cost and highly reliable IC sensor can be realized by mounting this in a resin mold or the like. The effect is obtained.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を説明
する。 (第1の実施の形態)本実施の形態は、請求項1、請求
項2、請求項3、請求項9、請求項17項に対応する加
速度センサの例である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) This embodiment is an example of an acceleration sensor according to the first, second, third, ninth, and seventeenth aspects.

【0032】まず、構成を説明する。図1は、第1の実
施の形態を示す図であり、(a)は平面模式図、(b)
は(a)のL−L’断面模式図、(c)は(a)のM−
M’断面模式図である。図1において、Si基板26上
に酸化Si膜25と窒化Si膜24を堆積して基板を構
成する。この基板上には、弾性支持体17を介して固定
部18で基板に固定された質量15が振動系を構成して
いる。これらの弾性支持体17、固定部18および質量
15は多結晶Siにより形成されている。
First, the configuration will be described. 1A and 1B are diagrams showing a first embodiment, in which FIG. 1A is a schematic plan view, and FIG.
Is a schematic cross-sectional view taken along line LL 'of (a), and FIG.
It is M 'sectional schematic diagram. 1, a silicon oxide film 25 and a silicon nitride film 24 are deposited on a Si substrate 26 to form a substrate. On this substrate, a mass 15 fixed to the substrate by a fixing portion 18 via an elastic support 17 forms a vibration system. The elastic support 17, the fixing portion 18, and the mass 15 are formed of polycrystalline Si.

【0033】また、質量15には貫通孔100が設けら
れ、この貫通孔100を貫通するように基板上に固定さ
れた複数の変位制限手段88が配置され、さらに質量1
5と弾性支持体17と固定部18とに囲まれた空所に変
位制限手段89が設けられている。この変位制限手段8
8、89は、基板上の多結晶Si配線40に固定された
多結晶Si部44と、さらにその上に堆積された多結晶
Si部90より構成されており、変位制限手段88は質
量15のy軸方向の変位を検出する電極を兼ねている。
Further, a through hole 100 is provided in the mass 15, and a plurality of displacement limiting means 88 fixed on the substrate are arranged so as to penetrate the through hole 100.
A displacement limiting means 89 is provided in a space surrounded by the elastic member 5, the elastic support 17, and the fixing portion 18. This displacement limiting means 8
8, 89 are composed of a polycrystalline Si portion 44 fixed to the polycrystalline Si wiring 40 on the substrate and a polycrystalline Si portion 90 further deposited thereon. Also serves as an electrode for detecting displacement in the y-axis direction.

【0034】また、前記変位制限手段88、89の高さ
は加速度センサへの許容入力範囲における、前記振動系
の基板法線方向への変位量よりも充分大きく設定されて
いる。従って破壊するような過大入力がない限り、振動
系は基板に固定された前記変位制限手段に対する基板平
面内での相対位置を維持するようになっている。
The height of the displacement limiting means 88, 89 is set to be sufficiently larger than the displacement of the vibration system in the normal direction of the substrate in the allowable input range to the acceleration sensor. Therefore, as long as there is no excessive input that would cause destruction, the vibration system maintains the relative position in the plane of the substrate with respect to the displacement limiting means fixed to the substrate.

【0035】前記変位制限手段88は、基板上の多結晶
Si配線40により図1(b)に示すように相互に電気
的に接続され、接続点aとbに纏められている。なお、
接続の詳細は図示を省略している。また、図1(b)、
(c)に示すように、質量15も固定部18を介して同
様に基板上の多結晶Si配線40に電気的に接続(接続
点c)されている。
The displacement limiting means 88 are electrically connected to each other by a polycrystalline Si wiring 40 on the substrate as shown in FIG. 1B, and are integrated at connection points a and b. In addition,
Details of the connection are not shown. FIG. 1B,
As shown in (c), the mass 15 is also electrically connected to the polycrystalline Si wiring 40 on the substrate via the fixing part 18 (connection point c).

【0036】質量15と変位制限手段88は、図2に示
すように差動容量回路を形成し、容量値の変化に応じて
質量15のy軸方向の変位を検出する。この差動容量回
路からの信号は基板上の多結晶Si配線40によって信
号処理回路(図示せず)に接続されている。なお、図2
における可変容量を示す符号が質量15と変位制限手段
88との間の電気容量(静電容量)を示す。
The mass 15 and the displacement limiting means 88 form a differential capacitance circuit as shown in FIG. 2, and detects the displacement of the mass 15 in the y-axis direction according to the change in the capacitance value. The signal from the differential capacitance circuit is connected to a signal processing circuit (not shown) by a polycrystalline Si wiring 40 on the substrate. Note that FIG.
The symbol indicating the variable capacitance in indicates the electric capacitance (capacitance) between the mass 15 and the displacement limiting means 88.

【0037】次に、図1に示す実施の形態の製造方法に
ついて説明する。図3および図4は、図1に示す実施の
形態の製造工程を示すL−L’断面模式図である。な
お、図3および図4の工程(a)〜(h)は一連の工程
を示すが、図示の都合上、二つの図面に分けて示してい
る。
Next, the manufacturing method of the embodiment shown in FIG. 1 will be described. 3 and 4 are schematic cross-sectional views taken along line LL 'showing the manufacturing steps of the embodiment shown in FIG. Although steps (a) to (h) in FIGS. 3 and 4 show a series of steps, they are shown separately in two drawings for convenience of illustration.

【0038】(a)半導体Si基板26を酸化して酸化
膜25を形成後、酸化膜25上に多結晶Siを堆積した
後にパターニングを行い、多結晶Si配線40を形成す
る。 (b)窒化Si膜24を全面に堆積する。 (c)犠牲層として最終的にはエッチング除去する、酸
化膜45を堆積し、基板に固定する変位制限手段88、
89の配置に合わせてパターニングを行う。
(A) After oxidizing the semiconductor Si substrate 26 to form an oxide film 25, polycrystalline Si is deposited on the oxide film 25 and then patterned to form a polycrystalline Si wiring 40. (B) A SiN film 24 is deposited on the entire surface. (C) a displacement limiting means 88 for depositing an oxide film 45 to be finally etched and removed as a sacrificial layer and fixing the oxide film 45 to a substrate;
Patterning is performed in accordance with the arrangement of 89.

【0039】(d)質量15、弾性支持体17、固定部
18および変位制限手段88、89の一部となる多結晶
Si膜を堆積する。
(D) Deposit a polycrystalline Si film to be a part of the mass 15, the elastic support 17, the fixing part 18, and the displacement limiting means 88, 89.

【0040】(e)前記多結晶Si膜のパターニングを
行う。 (f)パターニングした多結晶Si膜を平坦化するよう
に酸化膜45を堆積し、変位制限手段88、89の配置
に合わせてパターニングを行う。 (g)変位制限手段88、89を形成する多結晶Si膜
を堆積してパターニングする。 (h)弗酸系の溶液を用いて酸化膜45を除去し、質量
15と弾性支持体17よりなる振動系および変位制限手
段を形成する。 前記の工程(a)〜(h)により、図1の加速度センサ
が形成される。
(E) The polycrystalline Si film is patterned. (F) An oxide film 45 is deposited so as to flatten the patterned polycrystalline Si film, and patterning is performed in accordance with the arrangement of the displacement limiting means 88 and 89. (G) Deposit and pattern a polycrystalline Si film forming the displacement limiting means 88, 89. (H) The oxide film 45 is removed by using a hydrofluoric acid-based solution to form a vibration system including the mass 15 and the elastic support 17 and a displacement limiting unit. The acceleration sensor of FIG. 1 is formed by the steps (a) to (h).

【0041】前記のように構成したことにより、図1に
示す実施の形態においては、変位制限手段88、89が
質量15の変位を制限するため、落下等の衝撃が印加さ
れた場合でも、質量15と検出電極(88が兼用)の相
対位置ずれは発生せず信頼性の高い力学量センサを実現
できる。なお、図1においては、変位制限手段88と8
9とを設けた場合を例示したが、変位制限手段89を省
略し、変位制限手段88のみを設けてもよい。
With the above configuration, in the embodiment shown in FIG. 1, since the displacement limiting means 88 and 89 limit the displacement of the mass 15, even if an impact such as a drop is applied, There is no relative displacement between the sensor 15 and the detection electrode (also used as 88), and a highly reliable dynamic quantity sensor can be realized. In FIG. 1, the displacement limiting means 88 and 8
9, the displacement limiting means 89 may be omitted and only the displacement limiting means 88 may be provided.

【0042】(第2の実施の形態)本実施の形態は請求
項5、請求項6、請求項7、請求項10、請求項24に
対応する角速度センサの例である。まず、構成を説明す
る。図5は第2の実施の形態を示す図であり、(a)は
平面模式図、(b)は(a)のN−N’断面模式図、
(c)は(a)のO−O’断面模式図である。
(Second Embodiment) This embodiment is an example of an angular velocity sensor corresponding to claims 5, 6, 7, 10, and 24. First, the configuration will be described. 5A and 5B are diagrams showing the second embodiment, in which FIG. 5A is a schematic plan view, FIG. 5B is a schematic cross-sectional view taken along line NN ′ of FIG.
(C) is an OO ′ cross-sectional schematic view of (a).

【0043】図5において、Si基板39上に酸化Si
膜38と窒化Si膜37を堆積して基板を構成する。L
字型の弾性支持体28はx−y平面内で変位可能形状を
有し、固定部27によって基板に固定され、質量30と
振動系を構成している。この振動系のx、y軸方向の共
振周波数は、弾性支持体28のx−y平面での構造によ
り任意に設定できる。また、弾性支持体28、固定部2
7および質量30は多結晶Siにより形成されている。
Referring to FIG. 5, a silicon oxide
The substrate is formed by depositing the film 38 and the Si nitride film 37. L
The U-shaped elastic support 28 has a shape that can be displaced in the xy plane, and is fixed to the substrate by the fixing portion 27, and forms a vibration system with the mass 30. The resonance frequency of the vibration system in the x and y axis directions can be arbitrarily set by the structure of the elastic support 28 on the xy plane. Also, the elastic support 28, the fixing portion 2
7 and the mass 30 are formed of polycrystalline Si.

【0044】質量30には貫通孔101が設けられ、こ
の貫通孔101を貫通するように変位制限手段91が配
置されている。また、弾性支持体28と固定部27と質
量30とで形成する空所を貫通するように変位制限手段
92が配置されている。前記変位制限手段91、92は
基板上の多結晶Si配線40に固定された多結晶Si部
46、絶縁用の窒化Si膜36およびさらにその上に堆
積された多結晶Si部93より構成されており、変位制
限手段91は質量30のx軸方向の駆動電極とy軸方向
の変位検出電極を兼ねている。
A through hole 101 is provided in the mass 30, and a displacement limiting means 91 is disposed so as to pass through the through hole 101. Further, a displacement limiting means 92 is disposed so as to penetrate a space formed by the elastic support 28, the fixing portion 27, and the mass 30. The displacement limiting means 91 and 92 are composed of a polycrystalline Si portion 46 fixed to the polycrystalline Si wiring 40 on the substrate, a silicon nitride film 36 for insulation, and a polycrystalline Si portion 93 further deposited thereon. In addition, the displacement limiting means 91 also serves as a drive electrode of the mass 30 in the x-axis direction and a displacement detection electrode in the y-axis direction.

【0045】前記変位制限手段91の基板との固定端の
反対側の端の外形状は、ひさし状に多結晶Si部93が
形成され、貫通孔101の内径より大きく設定されてい
る。すなわち、変位制限手段91の端で貫通孔101か
らはみ出した部分の大きさは、貫通孔101の内径より
も大きく設定されている。従って破壊するような過大入
力がない限り、振動系は基板に固定された変位制限手段
91に対する基板平面内での相対位置を維持する。
The outer shape of the end of the displacement limiting means 91 opposite to the fixed end with respect to the substrate has a polycrystalline Si portion 93 formed in an eaves shape and is set to be larger than the inner diameter of the through hole 101. That is, the size of the portion of the displacement limiting means 91 that protrudes from the through hole 101 is set to be larger than the inner diameter of the through hole 101. Therefore, the vibration system maintains a relative position in the plane of the substrate with respect to the displacement limiting means 91 fixed to the substrate, unless there is an excessive input that would cause destruction.

【0046】また、変位制限手段91は、多結晶Si配
線40により図5(a)、(b)に示すように相互に電
気的に接続されており、接続点a、bとc、dに纏めら
れている。なお、接続の詳細は図示を省略している。ま
た、図5(c)に示すように、質量30も固定部27を
介して同様に多結晶Si配線40に電気的に接続(接続
点e)されている。
The displacement limiting means 91 is electrically connected to each other by the polycrystalline Si wiring 40 as shown in FIGS. 5A and 5B, and is connected to the connection points a, b and c, d. It is put together. The details of the connection are not shown. Further, as shown in FIG. 5C, the mass 30 is also electrically connected to the polycrystalline Si wiring 40 via the fixing portion 27 (connection point e).

【0047】変位制限手段91からの4つの接続点a、
b、cおよびdは質量30の接続点eとの間にそれぞれ
電気容量を構成し、質量のx軸方向の静電引力による駆
動を行なうと共に、z軸回りに角速度が印加された際に
発生するコリオリ力(前記数1式参照)によるy軸方向
の質量30の変位を検出する。
Four connection points a from the displacement limiting means 91,
b, c and d each constitute an electric capacitance between the mass and the connection point e of the mass 30. The mass is driven by electrostatic attraction in the x-axis direction and generated when an angular velocity is applied around the z-axis. The displacement of the mass 30 in the y-axis direction due to the Coriolis force (see Equation 1) is detected.

【0048】次に、本実施の形態のように質量30の電
位に対向する4つの電極による質量の駆動およびコリオ
リ力の検出方法について説明する。なお、これらの方法
については、本出願人の先行出願である特願平6−31
8158号、特願平6−304820号、特願平7−1
96404号等にも詳細に記載されているので、基本的
な説明のみを行なう。
Next, a method of driving the mass and detecting the Coriolis force by the four electrodes facing the potential of the mass 30 as in the present embodiment will be described. These methods are described in Japanese Patent Application No. 6-31, filed by the applicant of the present invention.
No. 8158, Japanese Patent Application No. 6-304820, Japanese Patent Application No. 7-1
Since it is also described in detail in Japanese Patent No. 96404 or the like, only a basic description will be given.

【0049】図29は検出回路の一例を示す回路図であ
る。図29において、Cd1、Cd2、Cs1、Cs2はそれぞ
れ図5の下記のものに相当する。すなわち、Cd1は接続
点aと接続点e間の電気容量、Cd2は接続点bと接続点
e間の電気容量、Cs1は接続点cと接続点e間の電気容
量、Cs2は接続点dと接続点e間の電気容量に相当す
る。
FIG. 29 is a circuit diagram showing an example of the detection circuit. In FIG. 29, Cd1, Cd2, Cs1, and Cs2 respectively correspond to the following in FIG. That is, Cd1 is the electric capacity between the connection points a and e, Cd2 is the electric capacity between the connection points b and e, Cs1 is the electric capacity between the connection points c and e, and Cs2 is the electric capacity between the connection points d and e. It corresponds to the electric capacity between the connection points e.

【0050】質量30の電位Vmに対して、所定の駆動
電圧を駆動電極端Vd1、Vd2に交互に印加することによ
り、質量30をx軸方向に振動駆動する。振動する質量
30のx軸方向の共振周波数fxrは、質量30の質量と
支持体28のx軸方向のバネ定数で決まる。従って、駆
動電源OSC1の印加周波数を電気的に調整することに
より容易に共振状態を実現することができる。
By applying a predetermined drive voltage to the drive electrode terminals Vd1 and Vd2 alternately with respect to the potential Vm of the mass 30, the mass 30 is driven to vibrate in the x-axis direction. The resonance frequency fxr of the vibrating mass 30 in the x-axis direction is determined by the mass of the mass 30 and the spring constant of the support 28 in the x-axis direction. Therefore, the resonance state can be easily realized by electrically adjusting the applied frequency of the drive power supply OSC1.

【0051】精度の良いコリオリ力の測定には、質量3
0を一定周波数、一定振幅で駆動することが必要であ
る。振動周波数は駆動周波数と一致するので、駆動電源
OSC1の周波数を一定に保持すればよい。また、一定
振幅制御のためには、例えば図29のような構成にすれ
ばよい。すなわち、各駆動電極端Vd1、Vd2と駆動電源
OSC1との間に、参照電気容量Cr2を直列に接続す
る。
For accurate Coriolis force measurement, the mass 3
It is necessary to drive 0 at a constant frequency and a constant amplitude. Since the vibration frequency matches the drive frequency, the frequency of the drive power supply OSC1 may be kept constant. For constant amplitude control, for example, a configuration as shown in FIG. 29 may be used. That is, the reference electric capacity Cr2 is connected in series between each drive electrode end Vd1, Vd2 and the drive power supply OSC1.

【0052】電気容量のインピーダンスZcは、下記
(数2)式で示される。 Zc=1/jωC …(数2) したがって、参照電気容量Cr2を各駆動電極端と質量3
0との間の電気容量Cd1、Cd2よりも充分大きくすれば
駆動電圧のCr2に於ける損失は殆ど無視できる。実際上
のCd1、Cd2の値はpF程度であるので、同一基板上に
おいてもCr2の実現は容易である。
The impedance Zc of the electric capacitance is expressed by the following (Equation 2). Zc = 1 / jωC (Equation 2) Therefore, the reference electric capacity Cr2 is set to each driving electrode end and the mass 3
If the electric capacitances Cd1 and Cd2 are sufficiently larger than zero, the loss in the driving voltage Cr2 can be almost ignored. Since the actual values of Cd1 and Cd2 are about pF, it is easy to realize Cr2 even on the same substrate.

【0053】参照電気容量Cr2を介した駆動電圧D、
(アンダーラインはDの反転電圧であることを示す)の
印加時に於て、各駆動電極端Vd1、Vd2の電位をバッフ
ァ163を介し、その差動信号を復調器162にて駆動
電源OSC1の駆動周波数に同期して検出すれば、質量
30の振動振幅に関する情報が得られる。従って得られ
た振幅情報が所定値になるように駆動電源OSC1にネ
ガティブフィードバックをかけることにより、質量30
の一定振幅駆動が可能となる。
Driving voltages D, D via the reference capacitance Cr2
(Underline indicates an inverted voltage of D), the potentials of the drive electrode terminals Vd1 and Vd2 are passed through the buffer 163, and the differential signal is driven by the demodulator 162 to drive the drive power supply OSC1. If the detection is performed in synchronization with the frequency, information on the vibration amplitude of the mass 30 can be obtained. Therefore, by applying negative feedback to the drive power supply OSC1 so that the obtained amplitude information becomes a predetermined value, the mass 30
Can be driven at a constant amplitude.

【0054】次に、前記(数1)式で示されるコリオリ
力による検出電極対の電気容量変化の検出方法は、例え
ば図29に示すように行えばよい。すなわち、各検出電
極端Vs1、Vs2と検出電源OSC2(駆動電源OS1よ
りも充分高い周波数を有する電源)との間に、各検出電
極と質量30間の電気容量とほぼ等しい参照電気容量C
r1を直列に接続する。参照電気容量Cr1を介した検出電
圧Cの印加時に於て、各検出電極端Vs1、Vs2の電位を
バッファ163を介し、その差動信号を復調器162に
よって検出電源OSC2の周波数に同期して検出すれ
ば、駆動電源OSC1の周波数で変化するコリオリ力に
よるy軸方向の変位量が得られる。従って、図29に示
すように、再度、駆動電源OSC1の駆動周波数に同期
して信号を処理すればy軸方向の変位量に対応したDC
信号が得られる。
Next, a method for detecting a change in the capacitance of the detection electrode pair due to the Coriolis force represented by the above-mentioned formula (1) may be performed, for example, as shown in FIG. That is, a reference electric capacitance C substantially equal to the electric capacitance between each detection electrode and the mass 30 is provided between each detection electrode end Vs1, Vs2 and the detection power supply OSC2 (power supply having a frequency sufficiently higher than the drive power supply OS1).
Connect r1 in series. When the detection voltage C is applied via the reference capacitance Cr1, the potentials of the detection electrode terminals Vs1 and Vs2 are detected via the buffer 163, and the differential signals thereof are detected by the demodulator 162 in synchronization with the frequency of the detection power supply OSC2. Then, the amount of displacement in the y-axis direction due to the Coriolis force that changes with the frequency of the drive power supply OSC1 is obtained. Therefore, as shown in FIG. 29, if the signal is processed again in synchronization with the driving frequency of the driving power supply OSC1, the DC corresponding to the displacement amount in the y-axis direction can be obtained.
A signal is obtained.

【0055】DC的なx軸方向の外乱加速度入力は、質
量30の振動振幅の変化として出力に影響を与える。こ
の影響は振動振幅を監視し、これを一定にするような図
29に示したような構成をとることによって除去するこ
とができる。
A DC disturbance acceleration input in the x-axis direction affects the output as a change in the vibration amplitude of the mass 30. This effect can be eliminated by monitoring the vibration amplitude and adopting a configuration as shown in FIG. 29 to make it constant.

【0056】また、DC的なz軸方向の外乱加速度入力
は、質量30の振動振幅の変化および検出電極の対向面
積の変化として出力に影響を与える。振動振幅の変化に
よる影響はx軸方向の場合と同じ手法で除去できる。検
出電極の対向面積の変化による出力への影響は、検出電
極対の差動容量を検出する図29のような構成によって
除去できる。
Further, a DC disturbance acceleration input in the z-axis direction affects the output as a change in the vibration amplitude of the mass 30 and a change in the facing area of the detection electrode. The influence due to the change in the vibration amplitude can be removed by the same method as in the x-axis direction. The effect on the output due to the change in the facing area of the detection electrodes can be eliminated by the configuration as shown in FIG. 29 for detecting the differential capacitance of the detection electrode pair.

【0057】また、DC的なy軸方向の外乱加速度入力
は、本実施の形態の角速度センサを2個一対として用
い、各々の質量30を逆位相で駆動し、各々の角速度セ
ンサの出力の差動信号をとることによって除去すること
ができ、より精度の高い角速度検出を行うことができ
る。また、各角速度センサの出力の和動信号をとること
により、検出軸方向(y軸方向)のDC的な外来加速度
入力を検出できる。
The input of the disturbance acceleration in the DC y-axis direction is performed by using the two angular velocity sensors of this embodiment as a pair, driving the respective masses 30 in opposite phases, and calculating the difference between the outputs of the respective angular velocity sensors. It can be removed by taking a motion signal, and more accurate angular velocity detection can be performed. In addition, by taking the sum signal of the outputs of the angular velocity sensors, it is possible to detect a DC external acceleration input in the detection axis direction (y-axis direction).

【0058】さらに、x、y軸方向のAC的な外乱加速
度入力については、x軸方向およびy軸方向に共振によ
る振動を誘起して出力に影響を与えるが、各軸方向の共
振周波数を充分高く設計すれば、センサの実装構造によ
りローパスフィルタを構成してAC的な外乱加速度入力
を抑制することができる。
Further, with respect to the AC disturbance acceleration input in the x and y axis directions, the vibration due to resonance is induced in the x axis direction and the y axis direction to affect the output, but the resonance frequency in each axis direction is sufficiently increased. If it is designed to be high, a low-pass filter can be formed by the mounting structure of the sensor to suppress the input of AC disturbance acceleration.

【0059】また、図29で示すような検出部の駆動お
よび信号処理回路を同一基板上に形成すれば、微小な発
生信号が処理回路に入力する間に混入する外来ノイズの
影響を大幅に減少できる。また、参照電気容量Cr1対、
Cr2対の電気容量のペア性を向上することができ、駆動
力および出力信号のオフセットを低減することが出来
る。
If the driving and signal processing circuits for the detection section as shown in FIG. 29 are formed on the same substrate, the influence of extraneous noise mixed while a minute generated signal is input to the processing circuit is greatly reduced. it can. Also, the reference electric capacity Cr1 pair,
The pairing of the electric capacity of the Cr2 pair can be improved, and the driving force and the offset of the output signal can be reduced.

【0060】次に、図5に示す実施の形態の製造方法に
ついて説明する。図6および図7は、図5に示す実施の
形態の製造工程を示すN−N’断面模式図である。な
お、図6および図7の工程(a)〜(h)は一連の工程
を示すが、図示の都合上、二つの図面に分けて示してい
る。また、基本的なプロセスフローは前記第1の実施の
形態とほぼ同じである。
Next, a manufacturing method of the embodiment shown in FIG. 5 will be described. 6 and 7 are NN 'cross-sectional schematic views showing the manufacturing steps of the embodiment shown in FIG. Although steps (a) to (h) in FIGS. 6 and 7 show a series of steps, they are shown separately in two drawings for convenience of illustration. The basic process flow is almost the same as the first embodiment.

【0061】(a)半導体Si基板39を酸化して酸化
膜38を形成した後、多結晶Si配線40を堆積しパタ
ーニングする。 (b)窒化Si膜37を全面に堆積する。 (c)犠牲層となる酸化膜47を堆積し、多結晶Si配
線40との接続部に合わせてパターニングする。 (d)質量33、弾性支持体28、固定部27および変
位制限手段91となる多結晶Si膜を堆積し、その後窒
化Si膜36を全面堆積して変位制限手段91に合わせ
てパターニングを行う。
(A) After oxidizing the semiconductor Si substrate 39 to form an oxide film 38, a polycrystalline Si wiring 40 is deposited and patterned. (B) A silicon nitride film 37 is deposited on the entire surface. (C) An oxide film 47 serving as a sacrifice layer is deposited and patterned in accordance with the connection with the polycrystalline Si wiring 40. (D) A polycrystalline Si film serving as the mass 33, the elastic support 28, the fixing portion 27, and the displacement limiting means 91 is deposited, and then a Si nitride film 36 is entirely deposited and patterned according to the displacement limiting means 91.

【0062】(e)質量33、弾性支持体28、固定部
27および変位制限手段91に合わせて多結晶Si膜の
パターニングをおこなう。 (f)パターニングした多結晶Si膜を平坦化するよう
に酸化膜47を堆積した後、変位制限手段91に合わせ
てパターニングする。 (g)多結晶Si膜を堆積し、質量30の貫通孔より大
きい外形状にパターニングする。 (h)弗酸系の溶液を用いて酸化膜47を除去し、質量
30と弾性支持体28よりなる振動系を形成する。 前記の工程により、図5の角速度センサが形成される。
(E) The polycrystalline Si film is patterned in accordance with the mass 33, the elastic support 28, the fixing portion 27, and the displacement limiting means 91. (F) After depositing an oxide film 47 so as to flatten the patterned polycrystalline Si film, patterning is performed in accordance with the displacement limiting means 91. (G) A polycrystalline Si film is deposited and patterned into an outer shape larger than the through hole having a mass of 30. (H) The oxide film 47 is removed using a hydrofluoric acid-based solution to form a vibration system including the mass 30 and the elastic support 28. Through the above steps, the angular velocity sensor shown in FIG. 5 is formed.

【0063】前記のように構成したことにより、図5に
示す第2の実施の形態においては、前記第1の実施の形
態の効果に加えて以下のような効果がある。 (1)変位制限手段91の基板固定端と反対の端(質量
30から上にはみ出した部分)の外形状を貫通孔101
の内径よりも大きく設定したため、変位制限手段91の
高さの増加をまねかずに基板の法線方向の変位制限効果
が得られる。 (2)本実施の形態による力学量センサを前記第2従来
例と同様に対にして逆位相に駆動し、その出力の差動信
号を求めることにより、さらに外乱加速度の影響を除去
でき、より高精度の角速度計測が可能となる。
With the configuration described above, the second embodiment shown in FIG. 5 has the following effects in addition to the effects of the first embodiment. (1) The outer shape of the end of the displacement limiting means 91 opposite to the substrate fixed end (the portion protruding upward from the mass 30) is defined by the through hole 101.
Is set larger than the inner diameter of the substrate, the effect of limiting the displacement in the normal direction of the substrate can be obtained without increasing the height of the displacement limiting means 91. (2) By driving the physical quantity sensors according to the present embodiment in pairs in the same manner as in the second conventional example and in opposite phases, and obtaining the differential signal of the output, the influence of the disturbance acceleration can be further removed. Highly accurate angular velocity measurement becomes possible.

【0064】(第3の実施の形態)本実施の形態は、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項11、請求項17
に相当する。まず、構成を説明する。図8は、第3の実
施の形態を示す図であり、(a)は平面模式図、(b)
は(a)のP−P’断面模式図である。本実施の形態の
平面構造は、前記第1の実施の形態とほとんど同一であ
り、断面構造のみが第1の実施の形態と異なっている。
(Third Embodiment) This embodiment relates to claims 1, 2, 3, 11, and 17 of the present invention.
Is equivalent to First, the configuration will be described. FIGS. 8A and 8B are diagrams showing the third embodiment, wherein FIG. 8A is a schematic plan view, and FIG.
1 is a schematic cross-sectional view taken along the line PP ′ of FIG. The planar structure of the present embodiment is almost the same as that of the first embodiment, and only the cross-sectional structure is different from that of the first embodiment.

【0065】図8において、Si基板26上に酸化Si
膜25と窒化Si膜24を堆積して基板を構成する。こ
の基板上には、弾性支持体17を介して固定部18で基
板に固定された質量15が振動系を構成している。これ
らの弾性支持体17、固定部18および質量15は多結
晶Siにより形成されている。
Referring to FIG. 8, a silicon oxide
The substrate is formed by depositing the film 25 and the Si nitride film 24. On this substrate, a mass 15 fixed to the substrate by a fixing portion 18 via an elastic support 17 forms a vibration system. The elastic support 17, the fixing portion 18, and the mass 15 are formed of polycrystalline Si.

【0066】また、質量15には貫通孔100が設けら
れ、この貫通孔100を貫通するように基板上に固定さ
れた変位制限手段88が配置され、さらに質量15と弾
性支持体17と固定部18とに囲まれた空所に変位制限
手段89が設けられている。この変位制限手段88、8
9は、基板上の多結晶Si配線40に固定された多結晶
Si部44と、さらにその上に堆積された多結晶Si部
90より構成されており、変位制限手段88は質量15
のy軸方向の変位を検出する電極を兼ねている。
Further, a through hole 100 is provided in the mass 15, and a displacement limiting means 88 fixed on a substrate is disposed so as to penetrate the through hole 100, and further, the mass 15, the elastic support 17, and the fixing portion A displacement limiting means 89 is provided in a space surrounded by the reference numeral 18. The displacement limiting means 88, 8
9 includes a polycrystalline Si portion 44 fixed to the polycrystalline Si wiring 40 on the substrate, and a polycrystalline Si portion 90 further deposited thereon.
Also serves as an electrode for detecting the displacement in the y-axis direction.

【0067】また、図8(b)に示すように、基板上に
複数配置された変位制限手段88は、隣接する変位制限
手段88同志が質量15を基板との間に取り囲むように
接続されている。すなわち、隣接する変位制限手段88
の貫通孔100からはみ出した部分が多結晶Si部90
で接続され、質量15を取り囲む形状になっている。従
って破壊するような過大入力がない限り、振動系は基板
に固定された前記変位制限手段に対する基板平面内での
相対位置を維持する。
As shown in FIG. 8B, a plurality of displacement limiting means 88 arranged on the substrate are connected such that adjacent displacement limiting means 88 surround the mass 15 between the displacement limiting means 88 and the substrate. I have. That is, the adjacent displacement limiting means 88
The portion protruding from the through hole 100 is a polycrystalline Si portion 90.
, And has a shape surrounding the mass 15. Therefore, the vibration system maintains the relative position in the plane of the substrate with respect to the displacement limiting means fixed to the substrate, unless there is an excessive input that may cause destruction.

【0068】前記変位制限手段88は、基板上の多結晶
Si配線40により図8(b)に示すように相互に電気
的に接続され、接続点aとbに纏められている。なお、
接続の詳細は図示を省略している。また、質量15も固
定部18を介して同様に基板上の多結晶Si配線40に
電気的に接続(接続点c)されている。
The displacement limiting means 88 is electrically connected to each other by the polycrystalline Si wiring 40 on the substrate as shown in FIG. 8B, and is integrated at connection points a and b. In addition,
Details of the connection are not shown. The mass 15 is also electrically connected to the polycrystalline Si wiring 40 on the substrate via the fixing portion 18 (connection point c).

【0069】質量15と変位制限手段88は、前記図2
に示すように差動容量回路を形成し、容量値の変化に応
じて質量15のy軸方向の変位を検出する。この差動容
量回路からの信号は基板上の多結晶Si配線40によっ
て信号処理回路(図示せず)に接続されている。なお、
図2における可変容量を示す符号が質量15と変位制限
手段88との間の電気容量を示す。
The mass 15 and the displacement limiting means 88 are the same as those shown in FIG.
A differential capacitance circuit is formed as shown in (1), and the displacement of the mass 15 in the y-axis direction is detected according to the change in the capacitance value. The signal from the differential capacitance circuit is connected to a signal processing circuit (not shown) by a polycrystalline Si wiring 40 on the substrate. In addition,
The reference numeral indicating the variable capacitance in FIG. 2 indicates the electric capacitance between the mass 15 and the displacement limiting means 88.

【0070】次に、図8に示す実施の形態の製造方法に
ついて説明する。図9および図10は、図8に示す実施
の形態の製造工程を示すP−P’断面模式図である。な
お、図9および図10の工程(a)〜(h)は一連の工
程を示すが、図示の都合上、二つの図面に分けて示して
いる。
Next, the manufacturing method of the embodiment shown in FIG. 8 will be described. 9 and 10 are schematic cross-sectional views taken along the line PP 'showing the manufacturing steps of the embodiment shown in FIG. Although steps (a) to (h) in FIGS. 9 and 10 show a series of steps, they are shown separately in two drawings for convenience of illustration.

【0071】(a)半導体Si基板26を酸化して酸化
膜25を形成後、酸化膜25上に多結晶Siを堆積した
後にパターニングを行い、多結晶Si配線40を形成す
る。 (b)窒化Si膜24を全面に堆積する。 (c)犠牲層として最終的にはエッチング除去する、酸
化膜45を堆積し、基板に固定する変位制限手段89の
配置に合わせて、パターニングを行う。 (d)質量15、弾性支持体17、固定部18および変
位制限手段89の一部となる多結晶Si膜を堆積する。
(A) After oxidizing the semiconductor Si substrate 26 to form an oxide film 25, polycrystalline Si is deposited on the oxide film 25 and then patterned to form a polycrystalline Si wiring 40. (B) A SiN film 24 is deposited on the entire surface. (C) An oxide film 45 to be finally removed by etching as a sacrificial layer is deposited, and patterning is performed in accordance with the arrangement of the displacement limiting means 89 fixed to the substrate. (D) Deposit a polycrystalline Si film serving as a part of the mass 15, the elastic support 17, the fixing part 18 and the displacement limiting means 89.

【0072】(e)前記多結晶Si膜のパターニングを
行う。 (f)パターニングした多結晶Si膜を平坦化するよう
に酸化膜45を堆積し、変位制限手段89の配置に合わ
せてパターニングを行う。 (g)変位制限手段89を形成する多結晶Si膜を堆積
しパターニングする。 (h)弗酸系の溶液を用いて酸化膜45を除去し、質量
15と弾性支持体17よりなる振動系および変位制限手
段を形成する。 前記の工程により、図8の加速度センサが形成される。
(E) The polycrystalline Si film is patterned. (F) An oxide film 45 is deposited so as to flatten the patterned polycrystalline Si film, and patterning is performed in accordance with the arrangement of the displacement limiting means 89. (G) Deposit and pattern a polycrystalline Si film forming the displacement limiting means 89. (H) The oxide film 45 is removed by using a hydrofluoric acid-based solution to form a vibration system including the mass 15 and the elastic support 17 and a displacement limiting unit. Through the above steps, the acceleration sensor shown in FIG. 8 is formed.

【0073】前記のように構成したことにより、図8に
示す第3の実施の形態においては、前記第1の実施の形
態の効果に加えて以下のような効果がある。 (1)基板上に複数配置された変位制限手段88は、隣
接する変位制限手段88同志が質量15を基板との間に
取り囲むように接続されているため、変位制限手段89
の高さの増加をまねかずに基板法線方向の変位制限効果
が得られる。
With the above configuration, the third embodiment shown in FIG. 8 has the following effects in addition to the effects of the first embodiment. (1) Since the plurality of displacement limiting means 88 arranged on the substrate are connected so that the adjacent displacement limiting means 88 surround the mass 15 between the displacement limiting means 88 and the substrate, the displacement limiting means 89 is provided.
The effect of limiting the displacement in the normal direction of the substrate can be obtained without increasing the height of the substrate.

【0074】(第4の実施の形態)本実施の形態は、請
求項12、請求項13、請求項15、請求項17、請求
項26に対応する加速度センサの例である。まず、構成
を説明する。図11は、第4の実施の形態を示す図であ
り、(a)は平面模式図、(b)は(a)のA−A’断
面模式図、(c)は(a)のB−B’断面模式図であ
る。
(Fourth Embodiment) This embodiment is an example of an acceleration sensor according to the twelfth, thirteenth, fifteenth, seventeenth, and twenty-sixth aspects. First, the configuration will be described. 11A and 11B are diagrams showing a fourth embodiment, in which FIG. 11A is a schematic plan view, FIG. 11B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. It is a B 'cross section schematic diagram.

【0075】図11において、Si基板26上に酸化S
i膜25と窒化Si膜24を堆積して基板を構成する。
基板上には多結晶Si膜20と窒化Si膜21で構成し
たシェル102が形成されており、基板との間で閉空間
を形成している。前記閉空間内には、弾性支持体17に
より固定部18にて基板に固定された質量15が振動系
を構成している。それらの弾性支持体17、固定部18
および質量15は多結晶Siにより形成されている。
Referring to FIG. 11, an oxidized S
The substrate is formed by depositing the i film 25 and the Si nitride film 24.
A shell 102 composed of a polycrystalline Si film 20 and a Si nitride film 21 is formed on the substrate, and forms a closed space with the substrate. In the closed space, a mass 15 fixed to the substrate by a fixing portion 18 by an elastic support 17 forms a vibration system. Those elastic supports 17 and fixing portions 18
And the mass 15 is formed of polycrystalline Si.

【0076】また、質量15には貫通孔100が設けら
れ、この貫通孔100を貫通するように基板上に固定さ
れた支持構造体16が配置され、さらに質量15と弾性
支持体17と固定部18とに囲まれた空所に支持構造体
19が設けられている。また、前記シェル102は、前
記支持構造体16、19により基板上に支持されてい
る。また、前記支持構造体16は、基板に固定された多
結晶Si部44とシェル102の窒化Si膜層21を貫
通する金属部22より構成されており、質量15のy軸
方向の変位を検出する電極を兼ねている。
Further, a through hole 100 is provided in the mass 15, a support structure 16 fixed on the substrate is provided so as to penetrate the through hole 100, and the mass 15, the elastic support 17 and the fixing portion A support structure 19 is provided in a space surrounded by the support structure 18. The shell 102 is supported on a substrate by the support structures 16 and 19. The support structure 16 includes a polycrystalline Si portion 44 fixed to the substrate and a metal portion 22 penetrating through the Si nitride film layer 21 of the shell 102, and detects displacement of the mass 15 in the y-axis direction. Also serves as an electrode.

【0077】また、支持構造体16は、金属部22によ
り図11(b)に示すように相互に電気的に接続され、
接続点aとbに纏められている。なお、接続の詳細は図
示を省略している。また、図1(b)、(c)に示すよ
うに、質量15も固定部18を介して金属部23に電気
的に接続(接続点c)されている。また、シェル102
を構成する多結晶Si膜20も金属部23にて電気的に
接続(接続点c)されている。したがって質量15とシ
ェル102を構成する多結晶Si膜20とは電気的に相
互に接続されている。
The support structures 16 are electrically connected to each other by the metal portions 22 as shown in FIG.
They are summarized at connection points a and b. The details of the connection are not shown. Further, as shown in FIGS. 1B and 1C, the mass 15 is also electrically connected to the metal part 23 via the fixing part 18 (connection point c). Also, the shell 102
Is also electrically connected (connection point c) at the metal part 23. Therefore, the mass 15 and the polycrystalline Si film 20 forming the shell 102 are electrically connected to each other.

【0078】また、質量15と支持構造体16は、前記
図2のように差動容量回路を形成し、容量値の変化より
質量15のy軸方向の変位を検出する。差動容量回路か
らの信号は金属部22および金属部23を介して信号処
理回路(図示せず)に接続されている。なお、図2にお
ける可変容量を示す符号が質量15と支持構造体16と
の間の電気容量を示す。
Further, the mass 15 and the support structure 16 form a differential capacitance circuit as shown in FIG. 2, and the displacement of the mass 15 in the y-axis direction is detected from a change in the capacitance value. A signal from the differential capacitance circuit is connected to a signal processing circuit (not shown) via a metal part 22 and a metal part 23. Note that the reference numeral indicating the variable capacitance in FIG. 2 indicates the electric capacitance between the mass 15 and the support structure 16.

【0079】次に、図11に示す実施の形態の製造方法
について説明する。図12および図13は、図11に示
す実施の形態の製造工程を示すA−A’断面模式図であ
る。なお、図12および図13の工程(a)〜(i)は
一連の工程を示すが、図示の都合上、二つの図面に分け
て示している。
Next, a manufacturing method of the embodiment shown in FIG. 11 will be described. 12 and 13 are schematic cross-sectional views taken along the line AA 'showing the manufacturing process of the embodiment shown in FIG. Although steps (a) to (i) in FIGS. 12 and 13 show a series of steps, they are shown separately in two drawings for convenience of illustration.

【0080】(a)半導体Si基板26を酸化して酸化
膜25を形成後、窒化Si膜24を全面に堆積する。 (b)犠牲層として最終的にはエッチング除去する、酸
化膜45を堆積し、基板に固定するシェルの支持構造体
16の配置に合わせて、パターニングを行う。 (c)質量15、弾性支持体17、固定部18およびシ
ェルの支持構造体16となる多結晶Si膜を堆積し、パ
ターニングを行う。 (d)パターニングした多結晶Si膜を平坦化するよう
に酸化膜45を堆積する。
(A) After oxidizing the semiconductor Si substrate 26 to form the oxide film 25, the Si nitride film 24 is deposited on the entire surface. (B) An oxide film 45 to be finally removed by etching as a sacrificial layer is deposited, and patterning is performed in accordance with the arrangement of the support structure 16 of the shell fixed to the substrate. (C) A polycrystalline Si film serving as the mass 15, the elastic support 17, the fixing portion 18 and the support structure 16 of the shell is deposited and patterned. (D) An oxide film 45 is deposited so as to flatten the patterned polycrystalline Si film.

【0081】(e)堆積した酸化膜45を形成する閉空
間の形状にパターニングし、さらにシェルを形成する多
結晶Si膜20を堆積しパターニングする。 (f)シェルの多結晶Si膜20を支持構造体16に合
わせてパターニングし、さらに窒化Si膜21を全面に
堆積する。 (g)支持構造体16を形成する金属部22に合わせて
窒化Si膜21をパターニングする。 (h)弗酸系の溶液を用いて酸化膜45を除去し、シェ
ル内に閉空間と質量15と弾性支持体17よりなる振動
系を形成する。酸化膜45の除去の際には質量15を貫
通するシェル支持構造体16の周辺の空間はエッチング
孔としても機能する。 (i)金属を全面に堆積し、パターニングする。 前記の工程により、図11に示した加速度センサが形成
される。
(E) Patterning is performed to form a closed space for forming the deposited oxide film 45, and a polycrystalline Si film 20 for forming a shell is deposited and patterned. (F) The polycrystalline Si film 20 of the shell is patterned according to the support structure 16, and a SiN film 21 is further deposited on the entire surface. (G) The Si nitride film 21 is patterned according to the metal part 22 forming the support structure 16. (H) The oxide film 45 is removed using a hydrofluoric acid-based solution to form a vibration system including a closed space, a mass 15 and an elastic support 17 in the shell. When the oxide film 45 is removed, the space around the shell supporting structure 16 penetrating the mass 15 also functions as an etching hole. (I) A metal is deposited on the entire surface and patterned. Through the above steps, the acceleration sensor shown in FIG. 11 is formed.

【0082】前記のように構成したことにより、第4の
実施の形態においては、次のごとき効果が得られる。 (1)シェル102および変位検出電極を兼ねたシェル
の支持構造体16が質量15の変位を制限するため、落
下等の衝撃が入力した場合でも、質量と電極の相対位置
ずれは発生せず、信頼性の高い力学量センサを実現でき
る。 (2)半導体製造プロセスを用いて、閉空間内の振動系
を形成するので、製造工程中および動作中に発生する可
動ゴミを従来の方法に比べて大幅に抑制することがで
き、製造歩留まりと力学量センサの信頼性の向上が実現
できる。 (3)振動系を形成する質量とシェルを形成する多結晶
Siを共通電位とすることで、質量に発生する静電力を
抑制でき、かつ差動容量検出部に及ぼす外部からの電気
的なノイズの影響を抑制できる。特に、微小な容量値変
化を測定する場合はこの効果は大きい。 (4)半導体製造プロセスを用いて、閉空間内の振動系
を形成するので簡易な実装形態で力学量センサを実現で
き、製造コストの抑制を実現できる。 (5)本実施の形態では、シェルによって形成された閉
空間内にセンサが収納されているので、そのまま樹脂モ
ールドすることが可能である。したがって本実施の形態
のように半導体プロセスで作成した閉空間内の力学量セ
ンサと周辺信号処理回路とを半導体チップに集積し、こ
れを樹脂モールド等で実装することにより低コストで高
信頼なICセンサを実現できる。
With the above configuration, the following effects can be obtained in the fourth embodiment. (1) Since the support structure 16 of the shell 102 also serving as the displacement detection electrode limits the displacement of the mass 15, even if an impact such as a drop is input, the relative displacement between the mass and the electrode does not occur. A highly reliable physical quantity sensor can be realized. (2) Since a vibration system in a closed space is formed by using a semiconductor manufacturing process, movable dust generated during the manufacturing process and during operation can be significantly suppressed as compared with the conventional method, and the manufacturing yield and The reliability of the physical quantity sensor can be improved. (3) By setting the mass forming the vibration system and the polycrystalline Si forming the shell to have a common potential, the electrostatic force generated in the mass can be suppressed, and external electrical noise exerted on the differential capacitance detection unit. Can be suppressed. In particular, this effect is large when a minute change in capacitance value is measured. (4) Since a vibration system in a closed space is formed using a semiconductor manufacturing process, a dynamic quantity sensor can be realized with a simple mounting form, and a reduction in manufacturing cost can be realized. (5) In this embodiment, since the sensor is housed in the closed space formed by the shell, it is possible to perform resin molding as it is. Therefore, a low-cost, highly-reliable IC can be obtained by integrating a dynamic quantity sensor and a peripheral signal processing circuit in a closed space created by a semiconductor process as in the present embodiment on a semiconductor chip and mounting it with a resin mold or the like. A sensor can be realized.

【0083】(第5の実施の形態)本実施の形態は、請
求項18、請求項19、請求項20、請求項21、請求
項22、請求項24、請求項26に対応する角速度セン
サの例である。まず、構成を説明する。図14は、第5
の実施の形態を示す図であり、(a)は平面模式図、
(b)は(a)のC−C’断面模式図、(c)は(a)
のD−D’断面模式図である。
(Fifth Embodiment) This embodiment relates to an angular velocity sensor corresponding to claims 18, 19, 20, 20, 21, 22, 24 and 26. It is an example. First, the configuration will be described. FIG.
It is a diagram showing an embodiment of the present invention, (a) is a schematic plan view,
(B) is a schematic cross-sectional view taken along the line CC ′ of (a), (c) is (a)
It is DD 'cross section schematic diagram of.

【0084】図14において、Si基板39上に酸化S
i膜38と窒化Si膜37を堆積して基板を構成する。
基板上には多結晶Si膜35と窒化Si膜34で構成し
たシェル102が形成されており、基板との間で閉空間
を形成している。
Referring to FIG. 14, an oxidized S
The substrate is formed by depositing the i film 38 and the Si nitride film 37.
A shell 102 composed of a polycrystalline Si film 35 and a Si nitride film 34 is formed on the substrate, and forms a closed space with the substrate.

【0085】前記閉空間内には、x−y平面内で変位可
能なL字型の弾性支持体28により固定部27にて基板
に固定された質量30が振動系を構成している。振動系
のx、y軸方向の共振周波数は弾性支持体28のx−y
平面での構造により任意に設定できる。それらの弾性支
持体28、固定部27および質量30は多結晶Siによ
り形成されている。
In the closed space, a mass 30 fixed to the substrate by the fixing portion 27 by an L-shaped elastic support member 28 displaceable in the xy plane forms a vibration system. The resonance frequency of the vibration system in the x and y axis directions is xy of the elastic support 28.
It can be set arbitrarily depending on the structure on the plane. The elastic support 28, the fixing portion 27 and the mass 30 are formed of polycrystalline Si.

【0086】前記シェル102は、質量30に設けた貫
通孔101を貫通するように配置された支持構造体2
9、32により基板上に支持されている。前記支持構造
体32は、基板上の多結晶Si配線40に固定された多
結晶Si部46、絶縁用の窒化Si膜36およびシェル
の窒化Si膜層34を貫通する金属部41より構成され
ており、質量30のx軸方向の駆動電極とy軸方向の変
位検出電極とを兼ねている。
The shell 102 is provided with a support structure 2 disposed so as to pass through a through hole 101 provided in the mass 30.
9 and 32 are supported on the substrate. The support structure 32 includes a polycrystalline Si portion 46 fixed to a polycrystalline Si wiring 40 on the substrate, a metal portion 41 penetrating the insulating Si nitride film 36 and the shell Si nitride film layer 34. Also, it serves as both a drive electrode in the x-axis direction of the mass 30 and a displacement detection electrode in the y-axis direction.

【0087】また、支持構造体32は、多結晶Si配線
40により図14(a)、(b)に示すように相互に電
気的に接続され、接続点aとbおよびcとdに纏められ
ている。なお、接続の詳細は図示を省略している。ま
た、図14(c)に示すように、質量30も固定部27
を介して同様に基板上の多結晶Si配線40に電気的に
接続(接続点e)されている。さらにシェル102を構
成する多結晶Si膜35も多結晶Si配線40にて電気
的に接続(接続点e)されている。したがって質量30
とシェル102を構成する多結晶Si膜35とは電気的
に相互に接続されている。
The support structure 32 is electrically connected to each other by the polycrystalline Si wiring 40 as shown in FIGS. 14A and 14B, and is integrated into connection points a and b and c and d. ing. The details of the connection are not shown. In addition, as shown in FIG.
Similarly, it is electrically connected to the polycrystalline Si wiring 40 on the substrate (connection point e). Further, the polycrystalline Si film 35 constituting the shell 102 is also electrically connected (connection point e) by the polycrystalline Si wiring 40. Therefore, mass 30
And the polycrystalline Si film 35 forming the shell 102 are electrically connected to each other.

【0088】また、図14(c)に示すように、シェル
102を構成する窒化Si膜34上には多結晶Si膜で
形成された電極33〔図14(a)の破線部分〕が形成
されており、静電的に質量30に対向している。そして
電極33の直下の基板上には多結晶Si配線で形成した
電極42が形成されており、質量30に対向している。
この電極33は接続点fに、電極42は接続点gに、そ
れぞれ電気的に接続されている。
As shown in FIG. 14C, an electrode 33 formed by a polycrystalline Si film (a broken line in FIG. 14A) is formed on the Si nitride film 34 constituting the shell 102. And electrostatically opposes the mass 30. An electrode 42 made of polycrystalline Si wiring is formed on the substrate immediately below the electrode 33, and faces the mass 30.
The electrode 33 is electrically connected to the connection point f, and the electrode 42 is electrically connected to the connection point g.

【0089】前記の支持構造体32による4つの接続点
a、b、cおよびdは、質量30の接続点eとの間にそ
れぞれ電気容量を構成し、質量のx軸方向の静電引力に
よる駆動を行なうとともに、z軸回りに角速度が入力し
た際に発生するコリオリ力(前記数1式参照)によるy
軸方向の質量30の変位を検出する。なお、質量の電位
に対向する4つの電極による質量の駆動およびコリオリ
力の検出については前記第2の実施の形態で説明したの
と同様である。
The four connection points a, b, c and d of the support structure 32 respectively constitute electric capacitances with the connection point e of the mass 30, and are formed by electrostatic attraction of the mass in the x-axis direction. While driving, y is determined by the Coriolis force (see Equation 1) generated when an angular velocity is input around the z-axis.
The displacement of the mass 30 in the axial direction is detected. The driving of the mass and the detection of the Coriolis force by the four electrodes facing the potential of the mass are the same as those described in the second embodiment.

【0090】また、質量30に対向する電極33、42
は、前記第4の実施の形態と同様に差動容量回路を構成
し、質量のz軸方向の変位の検出および質量に対する静
電引力発生が可能である。従って、電極33、42によ
りz軸方向の加速度検出や質量30のz軸方向の振動制
御等に利用できる。
The electrodes 33 and 42 facing the mass 30
Constitutes a differential capacitance circuit in the same manner as in the fourth embodiment, and is capable of detecting displacement of the mass in the z-axis direction and generating electrostatic attraction to the mass. Therefore, the electrodes 33 and 42 can be used for detecting acceleration in the z-axis direction, controlling vibration of the mass 30 in the z-axis direction, and the like.

【0091】なお、本実施の形態のように半導体プロセ
スで作成した閉空間内の力学量センサと周辺信号処理回
路とを半導体チップに集積し、これを樹脂モールド等で
実装することにより低コストで高信頼なICセンサを実
現できることは前記第4の実施の形態と同様である。
It should be noted that, as in the present embodiment, the physical quantity sensor and the peripheral signal processing circuit in the closed space created by the semiconductor process are integrated on a semiconductor chip, and this is mounted at low cost by resin molding or the like. As in the fourth embodiment, a highly reliable IC sensor can be realized.

【0092】次に、図14に示す実施の形態の製造方法
について説明する。図15および図16は、図14に示
す実施の形態の製造工程を示すC−C’断面模式図であ
る。なお、図15および図16の工程(a)〜(h)は
一連の工程を示すが、図示の都合上、二つの図面に分け
て示している。また、基本的なプロセスフローは前記第
4の実施の形態とほぼ同じである。
Next, the manufacturing method of the embodiment shown in FIG. 14 will be described. 15 and 16 are schematic cross-sectional views taken along the line CC 'showing the manufacturing steps of the embodiment shown in FIG. Although steps (a) to (h) in FIGS. 15 and 16 show a series of steps, they are shown separately in two drawings for convenience of illustration. The basic process flow is almost the same as that of the fourth embodiment.

【0093】(a)半導体Si基板39を酸化して酸化
膜38を形成した後、多結晶Si配線40を堆積してパ
ターニングする。 (b)窒化Si膜37を全面に堆積する。 (c)犠牲層となる酸化膜47を堆積し、多結晶Si配
線40との接続部にあわせてパターニングする。 (d)質量30、弾性支持体28、固定部27およびシ
ェルの支持構造体32となる多結晶Si膜を堆積し、そ
の後窒化Si膜36を全面に堆積してシェルの支持構造
体32にあわせてパターニングを行う。
(A) After oxidizing a semiconductor Si substrate 39 to form an oxide film 38, a polycrystalline Si wiring 40 is deposited and patterned. (B) A silicon nitride film 37 is deposited on the entire surface. (C) An oxide film 47 serving as a sacrificial layer is deposited and patterned in accordance with the connection with the polycrystalline Si wiring 40. (D) A polycrystalline Si film serving as the mass 30, the elastic support 28, the fixing portion 27, and the support structure 32 of the shell is deposited, and then a Si nitride film 36 is deposited on the entire surface to conform to the support structure 32 of the shell. To perform patterning.

【0094】(e)多結晶Si膜を質量30、弾性支持
体28、固定部27およびシェルの支持構造体32にあ
わせてパターニングをおこなう。 (f)パターニングした多結晶Si膜を平坦化するよう
に酸化膜47を堆積した後、形成する閉空間の形状にパ
ターニングし、さらにシェルを形成する多結晶Si膜3
5を堆積してパターニングする。 (g)シェルの多結晶Si膜35を支持構造体32に合
わせてパターニングし、さらに窒化Si膜34を全面に
堆積し、支持構造体32を形成する金属部41に合わせ
て窒化Si膜34をパターニングする。 (h)弗酸系の溶液を用いて酸化膜47を除去し、シェ
ル内に閉空間と質量30と弾性支持体28よりなる振動
系を形成した後、金属を全面に堆積し、パターニングす
る。酸化膜47の除去の際には質量30を貫通するシェ
ル支持構造体32の周辺の空間はエッチング孔としても
機能する。 前記の工程により、図14に示した角速度センサが形成
される。
(E) The polycrystalline Si film is patterned according to the mass 30, the elastic support 28, the fixing portion 27 and the support structure 32 of the shell. (F) After depositing an oxide film 47 so as to flatten the patterned polycrystalline Si film, the polycrystalline Si film 3 is patterned into a closed space to be formed, and further forms a shell.
5 is deposited and patterned. (G) The polycrystalline Si film 35 of the shell is patterned according to the support structure 32, and a Si nitride film 34 is further deposited on the entire surface, and the Si nitride film 34 is formed according to the metal portion 41 forming the support structure 32. Perform patterning. (H) The oxide film 47 is removed by using a hydrofluoric acid-based solution to form a vibration system including a closed space, a mass 30, and an elastic support 28 in the shell. Then, a metal is deposited on the entire surface and patterned. When the oxide film 47 is removed, the space around the shell support structure 32 penetrating the mass 30 also functions as an etching hole. Through the above steps, the angular velocity sensor shown in FIG. 14 is formed.

【0095】前記のように構成したことにより、第5の
実施の形態においては、第4の実施の形態の効果に加え
て、次のごとき効果が得られる。 (1)前記(h)の工程において真空内装置で金属を堆
積することにより、容易に真空に維持された閉空間内を
実現でき、角速度センサの感度向上と、実装コスト抑制
を実現できる。 (2)本実施の形態による力学量センサを前記第2従来
例と同様に対にして逆位相に駆動し、その出力の差動信
号を求めることにより、さらに外乱加速度の影響を除去
でき、より高精度の角速度計測が可能となる。
With the above configuration, the following effects can be obtained in the fifth embodiment in addition to the effects of the fourth embodiment. (1) In the step (h), by depositing a metal with an in-vacuum apparatus, it is possible to easily realize a closed space maintained in a vacuum, thereby improving the sensitivity of the angular velocity sensor and suppressing the mounting cost. (2) By driving the physical quantity sensors according to the present embodiment in pairs in the same manner as in the second conventional example and in opposite phases, and obtaining the differential signal of the output, the influence of the disturbance acceleration can be further removed. Highly accurate angular velocity measurement becomes possible.

【0096】(第6の実施の形態)本実施の形態は、請
求項18、19、20、21、22、24、26に対応
する角速度センサの例である。まず、構成を説明する。
図17は、第6の実施の形態を示す図であり、(a)は
平面模式図、(b)は(a)のE−E’断面模式図であ
る。
(Sixth Embodiment) This embodiment is an example of an angular velocity sensor corresponding to claims 18, 19, 20, 21, 22, 24, and 26. First, the configuration will be described.
FIGS. 17A and 17B are views showing the sixth embodiment, wherein FIG. 17A is a schematic plan view, and FIG. 17B is a schematic cross-sectional view taken along the line EE ′ of FIG.

【0097】図17において、Si基板39上に酸化S
i膜38と窒化Si膜37を堆積して基板を構成する。
基板上には多結晶Si膜35と窒化Si膜34で構成し
たシェル102が形成されており、基板との間で閉空間
を形成している。前記閉空間内には、L字型のx−y平
面内で変位可能な弾性支持体28により固定部27にて
基板に固定された質量30が振動系を構成している。振
動系のx、y軸方向の共振周波数は弾性支持体28のx
−y平面での構造により任意に設定できる。それらの弾
性支持体28、固定部27および質量30は多結晶Si
により形成されている。
Referring to FIG. 17, an oxidized S
The substrate is formed by depositing the i film 38 and the Si nitride film 37.
A shell 102 composed of a polycrystalline Si film 35 and a Si nitride film 34 is formed on the substrate, and forms a closed space with the substrate. In the closed space, a mass 30 fixed to the substrate by the fixing portion 27 by an elastic support member 28 displaceable in an L-shaped xy plane forms a vibration system. The resonance frequency of the vibration system in the x and y axis directions is
It can be set arbitrarily depending on the structure on the −y plane. The elastic support 28, the fixing part 27 and the mass 30 are made of polycrystalline Si.
Is formed.

【0098】前記シェル102は、質量30に設けた貫
通孔100を貫通するように配置された支持構造体2
9、32により基板上に支持されている。前記支持構造
体32は基板上の多結晶Si配線40に固定された多結
晶Si部46、絶縁用の窒化Si膜36およびシェルの
窒化Si膜層34を貫通する金属部41より構成されて
おり、質量30のy軸方向の変位を検出する電極を兼ね
ている。
The shell 102 is provided with a support structure 2 disposed so as to pass through a through hole 100 provided in the mass 30.
9 and 32 are supported on the substrate. The supporting structure 32 is composed of a polycrystalline Si portion 46 fixed to a polycrystalline Si wiring 40 on the substrate, a metal portion 41 penetrating the insulating Si nitride film 36 and the shell Si nitride film layer 34. , 30 also serves as an electrode for detecting the displacement of the mass 30 in the y-axis direction.

【0099】また、支持構造体32は、多結晶Si配線
40により図17(a)に示すように相互に電気的に接
続され、接続点fとgに纏められている。なお、接続の
詳細は図示を省略している。また、図17(b)に示す
ように、質量30も固定部27を介して同様に基板上の
多結晶Si配線40に電気的に接続(接続点e)されて
いる。さらにシェル102を構成する多結晶Si膜35
も多結晶Si配線40にて電気的に接続(接続点e)さ
れている。したがって質量30とシェル102を構成す
る多結晶Si膜35とは電気的に相互に接続されてい
る。
The support structure 32 is electrically connected to each other by the polycrystalline Si wiring 40 as shown in FIG. 17A, and is integrated at connection points f and g. The details of the connection are not shown. Also, as shown in FIG. 17B, the mass 30 is similarly electrically connected to the polycrystalline Si wiring 40 on the substrate via the fixing portion 27 (connection point e). Further, the polycrystalline Si film 35 constituting the shell 102
Are also electrically connected (connection point e) by the polycrystalline Si wiring 40. Therefore, the mass 30 and the polycrystalline Si film 35 forming the shell 102 are electrically connected to each other.

【0100】また、図17(b)に示すように、シェル
102を構成する窒化Si膜34上には多結晶Si膜で
形成された電極33、33’〔図17(a)の破線部
分〕が形成されており、静電的に質量30に対向してい
る。そして電極33、33’の直下の基板上には多結晶
Si配線で形成した電極42、42’が形成されてお
り、質量30に対向している。この電極33、33’は
接続点aとcに、電極42、42’は接続点bとdに、
それぞれ電気的に接続されている。
Also, as shown in FIG. 17B, electrodes 33 and 33 ′ made of a polycrystalline Si film are formed on the Si nitride film 34 constituting the shell 102 [broken lines in FIG. 17A]. Are formed, and are electrostatically opposed to the mass 30. Electrodes 42 and 42 ′ formed of polycrystalline Si wiring are formed on the substrate immediately below the electrodes 33 and 33 ′, and face the mass 30. The electrodes 33 and 33 'are connected to connection points a and c, and the electrodes 42 and 42' are connected to connection points b and d.
Each is electrically connected.

【0101】前記の電極33、33’、42、42’に
よる4つの接続点a、b、cおよびdは、質量30の接
続点eとの間にそれぞれ電気容量を構成し、質量のx軸
方向の静電引力による駆動を行なうとともに、z軸回り
に角速度が入力した際に発生するコリオリ力(前記数1
式参照)によるy軸方向の質量30の変位を検出する。
なお、質量の電位に対向する4つの電極による質量の駆
動およびコリオリ力の検出については前記第2の実施の
形態で説明したのと同様である。
The four connection points a, b, c and d formed by the electrodes 33, 33 ', 42 and 42' constitute electric capacitances with the connection point e of the mass 30, respectively. In addition to driving by electrostatic attraction in the direction, the Coriolis force generated when an angular velocity is input around the z-axis (the above equation (1))
The displacement of the mass 30 in the y-axis direction is detected by the equation (see formula).
The driving of the mass and the detection of the Coriolis force by the four electrodes facing the potential of the mass are the same as those described in the second embodiment.

【0102】また、質量30に対向する電極(支持構造
体)32は、前記第4の実施の形態と同様に差動容量回
路を構成し、質量のz軸方向の変位の検出および質量に
対する静電引力発生が可能である。従って、電極32に
よりz軸方向の加速度検出や質量30のz軸方向の振動
制御等に利用できる。
The electrode (support structure) 32 facing the mass 30 forms a differential capacitance circuit similarly to the fourth embodiment, and detects displacement of the mass in the z-axis direction and statically responds to the mass. It is possible to generate an attractive force. Accordingly, the electrode 32 can be used for detecting acceleration in the z-axis direction, controlling vibration of the mass 30 in the z-axis direction, and the like.

【0103】なお、本実施の形態のように半導体プロセ
スで作成した閉空間内の力学量センサと周辺信号処理回
路とを半導体チップに集積し、これを樹脂モールド等で
実装することにより低コストで高信頼なICセンサを実
現できることは前記第4の実施の形態と同様である。
It should be noted that, as in the present embodiment, the physical quantity sensor and the peripheral signal processing circuit in the closed space created by the semiconductor process are integrated on a semiconductor chip, and this is mounted at low cost by resin molding or the like. As in the fourth embodiment, a highly reliable IC sensor can be realized.

【0104】次に、図17に示す実施の形態の製造方法
について説明する。図18は、図17に示す実施の形態
の製造工程を示すE−E’断面模式図である。なお、基
本的なプロセスフローは前記第5の実施の形態とほぼ同
じなので、詳細な説明は省略する。
Next, the manufacturing method of the embodiment shown in FIG. 17 will be described. FIG. 18 is a schematic cross-sectional view along the line EE 'showing the manufacturing process of the embodiment shown in FIG. Since the basic process flow is almost the same as that of the fifth embodiment, detailed description will be omitted.

【0105】前記のように構成したことにより、第6の
実施の形態においては、第5の実施の形態の効果に加え
て、次のごとき効果が得られる。 (1)前記第5の実施の形態に比べて、シェルの支持構
造体を兼ねた、質量30の変位検出電極の集積度を向上
できるため、よりS/Nの高い検出が可能である。 (2)本実施の形態による力学量センサを前記第2従来
例と同様に対にして逆位相に駆動し、その出力の差動信
号を求めることにより、さらに外乱加速度の影響を除去
でき、より高精度の角速度計測が可能となる。
With the above configuration, the following effects can be obtained in the sixth embodiment in addition to the effects of the fifth embodiment. (1) Compared with the fifth embodiment, since the integration degree of the displacement detection electrodes of the mass 30 which also serves as the support structure of the shell can be improved, higher S / N ratio detection is possible. (2) By driving the physical quantity sensors according to the present embodiment in pairs in the same manner as in the second conventional example and in opposite phases, and obtaining the differential signal of the output, the influence of the disturbance acceleration can be further removed. Highly accurate angular velocity measurement becomes possible.

【0106】(第7の実施の形態)本実施の形態は、請
求項12、請求項13、請求項16、請求項17、請求
項26に対応する加速度センサの例である。まず、構成
を説明する。図19は、第7の実施の形態を示す図であ
り、(a)は平面模式図、(b)は(a)のF−F’断
面模式図、(c)は(a)のG−G’断面模式図であ
る。
(Seventh Embodiment) This embodiment is an example of an acceleration sensor according to the twelfth, thirteenth, sixteenth, seventeenth, and twenty-sixth aspects. First, the configuration will be described. FIGS. 19A and 19B are diagrams showing the seventh embodiment, in which FIG. 19A is a schematic plan view, FIG. 19B is a schematic cross-sectional view taken along line FF ′ of FIG. It is a G 'cross section schematic diagram.

【0107】この実施の形態においては、誘電体分離層
としてパターニングされた酸化膜層および窒化Si層を
用いたSOI基板を用いて力学量センサを構成する。す
なわち、図19において、ベース基板61、窒化Si膜
60およびSOI層59からなるSOI基板62上に、
酸化Si膜58と窒化Si膜63を堆積して基板を構成
する。基板上には多結晶Si膜54と窒化Si膜53で
構成したシェル103が形成され、基板との間で閉空間
を形成している。前記閉空間内には、弾性支持体50に
より固定部51にて基板に固定された質量48が振動系
を構成している。これらの弾性支持体50、固定部51
および質量48はSOI層59をトレンチエッチングし
て形成されている。
In this embodiment, a mechanical quantity sensor is formed using an SOI substrate using an oxide film layer and a Si nitride layer patterned as a dielectric isolation layer. That is, in FIG. 19, on an SOI substrate 62 including a base substrate 61, a Si nitride film 60 and an SOI layer 59,
The substrate is formed by depositing the Si oxide film 58 and the Si nitride film 63. A shell 103 composed of a polycrystalline Si film 54 and a Si nitride film 53 is formed on the substrate, forming a closed space with the substrate. In the closed space, a mass 48 fixed to the substrate by the fixing portion 51 by the elastic support 50 forms a vibration system. These elastic supports 50 and fixing portions 51
The mass 48 is formed by trench etching the SOI layer 59.

【0108】前記シェル103は、質量48に設けた貫
通孔100を貫通するように配置された支持構造体4
9、52により基板上に支持されている。前記支持構造
体49は、ベース基板61上に窒化Si層60で固定さ
れた、トレンチエッチングで形成したSOI層部55と
シェルの窒化Si膜層53を貫通する金属部56より構
成されており、質量48のy軸方向の変位を検出する電
極を兼ねている。
The shell 103 is provided with a support structure 4 arranged so as to pass through a through hole 100 provided in the mass 48.
9 and 52 are supported on the substrate. The support structure 49 is composed of a SOI layer portion 55 formed by trench etching and a metal portion 56 penetrating through the Si nitride film layer 53 of the shell, which is fixed on the base substrate 61 by the Si nitride layer 60, The electrode also serves as an electrode for detecting the displacement of the mass 48 in the y-axis direction.

【0109】また、支持構造体49は、金属部56によ
り図19(b)に示すように相互に電気的に接続され、
接続点aとbに纏められている。なお、接続の詳細は図
示を省略している。また、図19(b)、(c)に示す
ように、質量48も固定部51を介して同様に金属部5
6に電気的に接続(接続点c)されている。さらにシェ
ル103を構成する多結晶Si膜54も金属部57にて
電気的に接続(接続点c)されている。したがって質量
48とシェル103を構成する多結晶Si膜54とは電
気的に相互に接続されている。
The support structure 49 is electrically connected to each other by the metal part 56 as shown in FIG.
They are summarized at connection points a and b. The details of the connection are not shown. Also, as shown in FIGS. 19B and 19C, the mass 48 is similarly connected to the metal portion 5 via the fixing portion 51.
6 is electrically connected (connection point c). Further, the polycrystalline Si film 54 constituting the shell 103 is also electrically connected to the metal part 57 (connection point c). Therefore, the mass 48 and the polycrystalline Si film 54 forming the shell 103 are electrically connected to each other.

【0110】また、質量48と支持構造体50は、前記
図2のように差動容量回路を形成し、容量値の変化に応
じて質量48のy軸方向の変位を検出する。差動容量回
路からの信号は金属部56および57を介して信号処理
回路(図示せず)に接続されている。
Further, the mass 48 and the supporting structure 50 form a differential capacitance circuit as shown in FIG. 2, and detects the displacement of the mass 48 in the y-axis direction according to the change of the capacitance value. The signal from the differential capacitance circuit is connected to a signal processing circuit (not shown) via metal parts 56 and 57.

【0111】なお、本実施の形態のように半導体プロセ
スで作成した閉空間内の力学量センサと周辺信号処理回
路とを半導体チップに集積し、これを樹脂モールド等で
実装することにより低コストで高信頼なICセンサを実
現できることは前記第4の実施の形態と同様である。
As described in the present embodiment, the physical quantity sensor and the peripheral signal processing circuit in the closed space created by the semiconductor process are integrated on a semiconductor chip, and this is mounted at low cost by resin molding or the like. As in the fourth embodiment, a highly reliable IC sensor can be realized.

【0112】次に、図19に示す実施の形態の製造方法
について説明する。図20および図21は、図19に示
す実施の形態の製造工程を示すF−F’断面模式図であ
る。なお、図20および図21の工程(a)〜(h)は
一連の工程を示すが、図示の都合上、二つの図面に分け
て示している。
Next, a manufacturing method of the embodiment shown in FIG. 19 will be described. 20 and 21 are schematic cross-sectional views taken along the line FF 'showing the manufacturing steps of the embodiment shown in FIG. Although steps (a) to (h) in FIGS. 20 and 21 show a series of steps, they are shown separately in two drawings for convenience of illustration.

【0113】(a)誘電体分離層がパターニングされた
酸化膜層および窒化Si膜層であるSOI基板を用い
る。 (b)SOI基板を酸化して酸化膜58を形成し、全面
に窒化Si膜63を堆積し、トレンチエッチングにあわ
せてパターニングする。その後、誘電体分離層に達する
までトレンチエッチングを行う。 (c)酸化膜を堆積してトレンチエッチング部を平坦化
し、振動系を形成する領域の窒化Si膜63を除去す
る。 (d)酸化膜64を堆積後、形成する閉空間形状にあわ
せてパターニングを行う。
(A) An SOI substrate having an oxide film layer and a Si nitride film layer on which a dielectric isolation layer is patterned is used. (B) The SOI substrate is oxidized to form an oxide film 58, a Si nitride film 63 is deposited on the entire surface, and patterned in accordance with the trench etching. Thereafter, trench etching is performed until the dielectric isolation layer is reached. (C) Deposit an oxide film to flatten the trench etching portion, and remove the Si nitride film 63 in a region where a vibration system is to be formed. (D) After depositing the oxide film 64, patterning is performed in accordance with the shape of the closed space to be formed.

【0114】(e)シェル103を形成する多結晶Si
膜54を堆積し、パターニングを行う。 (f)シェルの多結晶Si膜54を支持構造体49に合
わせてパターニングし、さらに窒化Si膜53を全面に
堆積し、支持構造体49を形成する金属部56に合わせ
て窒化Si膜53をパターニングする。 (h)弗酸系の溶液を用いて酸化膜64を除去し、シェ
ル内に閉空間と質量48と弾性支持体50よりなる振動
系を形成した後、金属を全面に堆積し、パターニングす
る。酸化膜64の除去の際には質量48を貫通する支持
構造体49の周辺の空間はエッチング孔としても機能す
る。 前記の工程により、図19に示した加速度センサが形成
される。
(E) Polycrystalline Si forming shell 103
A film 54 is deposited and patterned. (F) The polycrystalline Si film 54 of the shell is patterned according to the support structure 49, and a Si nitride film 53 is further deposited on the entire surface, and the Si nitride film 53 is formed according to the metal part 56 forming the support structure 49. Perform patterning. (H) The oxide film 64 is removed using a hydrofluoric acid-based solution to form a vibration system including a closed space, a mass 48 and an elastic support 50 in the shell, and then a metal is deposited on the entire surface and patterned. When the oxide film 64 is removed, the space around the support structure 49 penetrating the mass 48 also functions as an etching hole. Through the above steps, the acceleration sensor shown in FIG. 19 is formed.

【0115】前記のように構成したことにより、第7の
実施の形態においては、第4の実施の形態に比べて次の
ごとき効果が得られる。 (1)単結晶SiであるSOI層を用いたため、多結晶
Si層を用いた場合に比べより安定して振動系を作成で
きる。 (2)SOI層をトレンチエッチングすることによって
振動系を形成したため、基板表面での段差を大きくする
ことなく構造材の厚さを増加できる。そのため電気容量
値が増加し、よりS/Nの高い検出が可能となる。
With the configuration described above, the following effects can be obtained in the seventh embodiment as compared with the fourth embodiment. (1) Since the SOI layer made of single-crystal Si is used, a vibration system can be created more stably than in the case of using a polycrystalline Si layer. (2) Since the vibration system is formed by trench etching the SOI layer, the thickness of the structural material can be increased without increasing the step on the substrate surface. Therefore, the capacitance value increases, and detection with a higher S / N ratio becomes possible.

【0116】(第8の実施の形態)本実施の形態は、請
求項12、13、17、15、26項に対応する加速度
センサの例である。図22および図23は、第8の実施
の形態を示す図であり、図22(a)は平面模式図、図
22(b)は(a)のH−H’断面模式図、図23
(a)は図22(a)のI−I’断面模式図、図23
(b)は図22(a)のJ−J’断面模式図、図23
(c)は図22(a)のK−K’の断面模式図である。
(Eighth Embodiment) The present embodiment is an example of an acceleration sensor according to claims 12, 13, 17, 15, and 26. 22 and 23 are views showing the eighth embodiment, wherein FIG. 22 (a) is a schematic plan view, FIG. 22 (b) is a schematic sectional view taken along the line HH ′ of FIG.
FIG. 23A is a schematic cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG.
FIG. 23B is a schematic cross-sectional view taken along the line JJ ′ of FIG.
FIG. 23C is a schematic sectional view taken along the line KK ′ of FIG.

【0117】この実施の形態においては、誘電体分離層
としてパターニングされた酸化膜層および窒化Si層を
用いたSOI基板を用いて力学量センサを構成する。す
なわち、図22において、ベース基板78、窒化Si層
77およびSOI層76からなるSOI基板79上に、
酸化Si膜75と窒化Si膜69を堆積して基板を構成
する。基板上には多結晶Si膜71と窒化Si膜70で
構成したシェル103が形成されており、基板との間で
閉空間を形成している。
In this embodiment, a mechanical quantity sensor is formed using an SOI substrate using an oxide film layer and a Si nitride layer patterned as a dielectric isolation layer. That is, in FIG. 22, on a SOI substrate 79 including a base substrate 78, a Si nitride layer 77, and an SOI layer 76,
The substrate is formed by depositing the Si oxide film 75 and the Si nitride film 69. A shell 103 composed of a polycrystalline Si film 71 and a Si nitride film 70 is formed on the substrate, and forms a closed space with the substrate.

【0118】前記閉空間内には、弾性支持体66により
固定部65にて固定された質量72が振動系を構成して
いる。弾性支持体66および質量72はSOI層をエッ
チングして形成したトレンチ部82内に堆積した多結晶
Siで形成されている。この形成方法は、後述のプロセ
スフローに示すようにトレンチ部82となる多結晶Si
堆積を行った後に、その他の部分のトレンチエッチング
とトレンチ内の多結晶Si堆積を行っている。また、固
定部65は弾性支持体66の端部付近のトレンチを埋め
るように堆積した多結晶Siである。
In the closed space, a mass 72 fixed by the fixing portion 65 by the elastic support 66 forms a vibration system. The elastic support 66 and the mass 72 are formed of polycrystalline Si deposited in a trench 82 formed by etching the SOI layer. This forming method uses a polycrystalline Si film serving as a trench portion 82 as shown in a process flow described later.
After the deposition, trench etching of other portions and deposition of polycrystalline Si in the trench are performed. The fixing portion 65 is made of polycrystalline Si deposited so as to fill a trench near an end of the elastic support 66.

【0119】前記シェル103は、質量72に設けた貫
通孔100を貫通するように配置された支持構造体68
により基板上に支持されている。前記支持構造体68は
ベース基板78上に窒化Si層77で固定された、トレ
ンチエッチングで形成したSOI層部80とシェルの窒
化Si膜層70を貫通する金属部73とから構成されて
おり、質量72のy軸方向の変位を検出する電極を兼ね
ている。このSOI層部80の側面には、図22に示す
ように一方の側面のみに高濃度拡散層85が形成されて
いる。そしてトレンチ内に埋め込んだ多結晶Siで形成
した振動系とSOI層のトレンチ側壁の間隔は高濃度拡
散層85がある側は大きく、ない側は小さくなってい
る。なお、支持構造体68の高濃度拡散層85が形成さ
れる側面は図示のごとく一つ置きに反対になっている。
The shell 103 has a support structure 68 disposed so as to penetrate through holes 100 provided in the mass 72.
Is supported on the substrate. The support structure 68 includes an SOI layer portion 80 formed by trench etching and a metal portion 73 penetrating through the Si nitride film layer 70 of the shell, which is fixed on a base substrate 78 by a Si nitride layer 77, The electrode also serves as an electrode for detecting the displacement of the mass 72 in the y-axis direction. On the side surface of this SOI layer portion 80, as shown in FIG. 22, a high concentration diffusion layer 85 is formed only on one side surface. The distance between the vibration system formed of polycrystalline Si buried in the trench and the side wall of the SOI layer is large on the side where the high-concentration diffusion layer 85 is located and small on the side where the high-concentration diffusion layer 85 is not located. It should be noted that the side surfaces of the support structure 68 where the high concentration diffusion layer 85 is formed are opposite every other as shown in the figure.

【0120】また、弾性支持体66に沿った部分の前記
シェルのSOI基板表面での固定部には、図23
(a)、(c)に示すように、エッチング孔として用い
るトンネル部81が構成され、金属74で封止されてい
る。また、支持構造体68は、金属部73により図22
(b)に示すように相互に電気的に接続され、一つ置き
に接続点aとbに纏められている。なお、接続の詳細は
図示を省略している。また、質量72も固定部65を介
してSOI層76に電気的に接続(接続点c)され、さ
らに金属部74に電気的に接続されている。さらにシェ
ル103を構成する多結晶Si膜71も金属部74にて
電気的に接続(接続点c)されている。したがって質量
72とシェル103を構成する多結晶Si膜71とは電
気的に相互に接続されている。
FIG. 23 shows the fixed portion of the shell along the elastic support 66 on the surface of the SOI substrate.
As shown in (a) and (c), a tunnel portion 81 used as an etching hole is formed, and is sealed with a metal 74. Further, the support structure 68 is formed by the metal portion 73 in FIG.
As shown in (b), they are electrically connected to each other, and are grouped at every other connection point a and b. The details of the connection are not shown. The mass 72 is also electrically connected to the SOI layer 76 via the fixing portion 65 (connection point c), and is further electrically connected to the metal portion 74. Further, the polycrystalline Si film 71 forming the shell 103 is also electrically connected (connection point c) by the metal part 74. Therefore, the mass 72 and the polycrystalline Si film 71 forming the shell 103 are electrically connected to each other.

【0121】本実施の形態においては、一つの貫通孔1
00内には一つの支持構造体68が設けられている。し
かし、トレンチ内に堆積した質量72とSOI層で形成
した支持構造体68との間隔は、トレンチ側壁の高濃度
拡散層85の有無により異なっており、かつ各支持構造
体68が一つ置きに接続点aと接続点bとに纏められい
るので、前記図2に示したように、質量72と支持構造
体68とで差動容量回路を形成し、容量値の変化に応じ
て質量72のy軸方向の変位を検出することが出来る。
なお、差動容量回路からの信号は金属部73および金属
部74を介して信号処理回路(図示せず)に接続されて
いる。
In this embodiment, one through hole 1
One support structure 68 is provided in 00. However, the distance between the mass 72 deposited in the trench and the support structure 68 formed of the SOI layer differs depending on the presence or absence of the high-concentration diffusion layer 85 on the trench side wall, and every other support structure 68 is provided. Since the connection point a and the connection point b are combined, a differential capacitance circuit is formed by the mass 72 and the support structure 68 as shown in FIG. The displacement in the y-axis direction can be detected.
The signal from the differential capacitance circuit is connected to a signal processing circuit (not shown) via the metal part 73 and the metal part 74.

【0122】次に、図22、図23に示す実施の形態の
製造方法について説明する。図24および図25は、図
22に示す実施の形態の製造工程を示すH−H’断面模
式図である。なお、図24および図25の工程(a)〜
(i)は一連の工程を示すが、図示の都合上、二つの図
面に分けて示している。また、図26はI−I’断面模
式図、図27はJ−J’断面模式図、図28はK−K’
断面模式図である。
Next, a method of manufacturing the embodiment shown in FIGS. 22 and 23 will be described. 24 and 25 are schematic cross-sectional views taken along the line HH 'showing the manufacturing process of the embodiment shown in FIG. It should be noted that steps (a) to (f) of FIGS.
(I) shows a series of steps, which are shown in two figures for convenience of illustration. 26 is a schematic sectional view taken along the line II ′, FIG. 27 is a schematic sectional view taken along the line JJ ′, and FIG.
It is a cross section schematic diagram.

【0123】以下、図24〜図28を用いて工程順に説
明する。 図24(a) 誘電体分離層がパターニングされた酸化
膜層及び窒化Si膜層であるSOI基板を用いる。 図28(a) SOI基板を酸化して酸化膜75を形成
した後、窒化Si膜69を形成する。 図24(b) 酸化膜75と窒化Si膜69を1回目の
トレンチパターンにパターニングし、誘電体分離層まで
SOI層にトレンチを形成する。その後、SOI基板表
面は酸化膜75と窒化Si膜69で保護し、トレンチ内
の側壁に高濃度拡散層85を形成する。 図24(c) SOI基板表面は酸化膜75と窒化Si
膜69で保護し、トレンチ側壁を酸化して酸化膜83を
形成する。
The steps will be described below in the order of steps with reference to FIGS. FIG. 24A uses an SOI substrate that is an oxide film layer and a Si nitride film layer on which a dielectric isolation layer is patterned. FIG. 28A After oxidizing the SOI substrate to form an oxide film 75, a Si nitride film 69 is formed. 24B, the oxide film 75 and the Si nitride film 69 are patterned into a first trench pattern, and a trench is formed in the SOI layer up to the dielectric isolation layer. Thereafter, the surface of the SOI substrate is protected by an oxide film 75 and a Si nitride film 69, and a high concentration diffusion layer 85 is formed on the side wall in the trench. FIG. 24 (c) The surface of the SOI substrate has an oxide film 75 and Si nitride
Protected by a film 69 and oxidizing the trench side walls to form an oxide film 83.

【0124】図24(d) 形成したトレンチ内に多結
晶Siを堆積し、SOI基板表面を平坦化する。 図24(e)、図26(a)、図27(a) 酸化膜7
5と窒化Si膜69を2回目のトレンチパターンにパタ
ーニングし、誘電体分離層までSOI層にトレンチを形
成する。その後、SOI基板表面は酸化膜75と窒化S
i膜69で保護し、トレンチ側壁を酸化して酸化膜84
を形成する。側壁表面の不純物濃度が異なるため、1回
目のトレンチ側壁に比べて酸化レートが異なるので、酸
化膜83と酸化膜84は膜厚が異なる。形成したトレン
チ内に多結晶Siを堆積し、SOI基板表面を平坦化す
る。
FIG. 24D: Polycrystalline Si is deposited in the formed trench, and the surface of the SOI substrate is flattened. 24 (e), 26 (a) and 27 (a) Oxide film 7
5 and the Si nitride film 69 are patterned into a second trench pattern, and a trench is formed in the SOI layer up to the dielectric isolation layer. Then, the surface of the SOI substrate is covered with an oxide film 75 and nitrided S
Protected by i-film 69 and oxidized trench sidewalls to form oxide film 84
To form Since the impurity concentration on the side wall surface is different, the oxidation rate is different from that of the first trench side wall, so that the oxide film 83 and the oxide film 84 have different film thicknesses. Polycrystalline Si is deposited in the formed trench to flatten the surface of the SOI substrate.

【0125】図26(b)、図27(b) 弾性支持体
66の固定部65の形成領域に開口部を有するマスク層
86を形成し、酸化膜84を除去する。 図26(c)、図27(c) 除去した酸化膜により形
成された溝部に、固定部65を形成する多結晶Siを堆
積して平坦化を行う。 図25(f) 振動系を形成する領域の窒化Si膜を除
去し、酸化膜87を堆積した後、形成する閉空間形状に
あわせてパターニングを行う。 図25(g) シェルを構成する多結晶Si膜71を堆
積し、パターニングを行う。
FIGS. 26 (b) and 27 (b) A mask layer 86 having an opening is formed in the region where the fixed portion 65 of the elastic support 66 is formed, and the oxide film 84 is removed. FIG. 26C, FIG. 27C Polycrystalline Si forming the fixed portion 65 is deposited in the groove formed by the removed oxide film, and planarization is performed. FIG. 25F: After removing the Si nitride film in the region where the vibration system is to be formed and depositing the oxide film 87, patterning is performed in accordance with the shape of the closed space to be formed. FIG. 25G A polycrystalline Si film 71 constituting a shell is deposited and patterned.

【0126】図28(b) シェルの多結晶Si膜71
を支持構造体68に合わせてパターニングし、さらに窒
化Si膜70を全面に堆積し、支持構造体68を形成す
る金属部73に合わせて窒化Si膜70をパターニング
し、エッチング孔を形成する。 図25(h)、図27(d)、図28(c) 弗酸系の
溶液を用いて、酸化膜83、84、87を除去し、シェ
ル内に閉空間と質量72と弾性支持体67よりなる振動
系を形成する。酸化膜83、84、87の除去の際には
質量72を貫通するシェルの支持構造体68の周辺の空
間はエッチング孔としても機能する。
FIG. 28 (b) Shell polycrystalline Si film 71
Is patterned in accordance with the support structure 68, and a Si nitride film 70 is further deposited on the entire surface, and the Si nitride film 70 is patterned in accordance with the metal part 73 forming the support structure 68 to form an etching hole. FIGS. 25 (h), 27 (d), and 28 (c) The oxide films 83, 84 and 87 are removed using a hydrofluoric acid-based solution, and a closed space, a mass 72 and an elastic support 67 are provided in the shell. To form a vibration system. When the oxide films 83, 84, 87 are removed, the space around the shell support structure 68 that penetrates the mass 72 also functions as an etching hole.

【0127】図25(i)、図26(d)、図28
(d) 金属を全面に堆積し、パターニングする。 前記の工程により、図22に示した加速度センサが形成
される。
FIGS. 25 (i), 26 (d), 28
(D) A metal is deposited on the entire surface and patterned. Through the above steps, the acceleration sensor shown in FIG. 22 is formed.

【0128】前記のように構成したことにより、本実施
の形態においては、第4の実施の形態に比べて以下のよ
うな効果が得られる。 (1)SOI層のトレンチ内に堆積した多結晶Siで振
動系を形成したため、基板表面での段差を大きくするこ
となく振動系の構造材の厚さを増加できる。そのため電
極対向面積の増加に伴い、電気容量値が増加し、よりS
/Nの高い検出が可能となる。 (2)SOI層のトレンチ内に堆積した多結晶Siで形
成した構造体の断面は閉殻構造であるため断面積以上に
剛性を向上することができる。 (3)前記第6の実施の形態と同様な構成を用いること
により、本実施の形態と同様の製造プロセスで角速度セ
ンサの実現が可能である。
With the configuration described above, the present embodiment has the following advantages as compared with the fourth embodiment. (1) Since the vibration system is formed of polycrystalline Si deposited in the trench of the SOI layer, the thickness of the vibration system structural material can be increased without increasing the step on the substrate surface. Therefore, the capacitance value increases with an increase in the electrode facing area, and the S
/ N can be detected at a high level. (2) Since the cross section of the structure formed of polycrystalline Si deposited in the trench of the SOI layer has a closed shell structure, the rigidity can be improved more than the cross sectional area. (3) By using a configuration similar to that of the sixth embodiment, it is possible to realize an angular velocity sensor by a manufacturing process similar to that of the sixth embodiment.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図であり、
(a)は平面模式図、(b)は(a)のL−L’断面模
式図、(c)は(a)のM−M’断面模式図。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention,
(A) is a schematic plan view, (b) is an LL ′ cross-sectional schematic view of (a), and (c) is a MM ′ cross-sectional schematic view of (a).

【図2】図1の力学量センサを用いた差動容量回路の一
例を示す回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a differential capacitance circuit using the physical quantity sensor of FIG.

【図3】図1の実施の形態の製造工程の一部を示す断面
模式図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a part of a manufacturing process according to the embodiment of FIG. 1;

【図4】図1の実施の形態の製造工程の他の一部を示す
断面模式図。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing another part of the manufacturing process of the embodiment of FIG. 1;

【図5】本発明の第2の実施の形態を示す図であり、
(a)は平面模式図、(b)は(a)のN−N’断面模
式図、(c)は(a)のO−O’断面模式図。
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the present invention;
(A) is a schematic plan view, (b) is an NN 'cross-sectional schematic view of (a), and (c) is an OO' cross-sectional schematic view of (a).

【図6】図5の実施の形態の製造工程の一部を示す断面
模式図。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a part of the manufacturing process according to the embodiment of FIG. 5;

【図7】図5の実施の形態の製造工程の他の一部を示す
断面模式図。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing another part of the manufacturing process of the embodiment in FIG. 5;

【図8】本発明の第3の実施の形態を示す図であり、
(a)は平面模式図、(b)は(a)のP−P’断面模
式図。
FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment of the present invention;
(A) is a schematic plan view, and (b) is a schematic cross-sectional view taken along the line PP ′ of (a).

【図9】図8の実施の形態の製造工程の一部を示す断面
模式図。
9 is a schematic cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the embodiment in FIG.

【図10】図8の実施の形態の製造工程の他の一部を示
す断面模式図。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing another part of the manufacturing process of the embodiment in FIG. 8;

【図11】本発明の第4の実施の形態を示す図であり、
(a)は平面模式図、(b)は(a)のA−A’断面模
式図、(c)は(a)のB−B’断面模式図。
FIG. 11 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention;
(A) is a schematic plan view, (b) is an AA ′ cross-sectional schematic view of (a), and (c) is a BB ′ cross-sectional schematic view of (a).

【図12】図11の実施の形態の製造工程の一部を示す
断面模式図。
FIG. 12 is a schematic sectional view showing a part of the manufacturing process of the embodiment in FIG. 11;

【図13】図11の実施の形態の製造工程の他の一部を
示す断面模式図。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing another part of the manufacturing process of the embodiment in FIG. 11;

【図14】本発明の第5の実施の形態を示す図であり、
(a)は平面模式図、(b)は(a)のC−C’断面模
式図、(c)は(a)のD−D’断面模式図。
FIG. 14 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention;
(A) is a schematic plan view, (b) is a CC ′ cross-sectional schematic view of (a), and (c) is a DD ′ cross-sectional schematic view of (a).

【図15】図14の実施の形態の製造工程の一部を示す
断面模式図。
FIG. 15 is a schematic sectional view showing a part of the manufacturing process according to the embodiment of FIG. 14;

【図16】図14の実施の形態の製造工程の他の一部を
示す断面模式図。
FIG. 16 is a schematic sectional view showing another part of the manufacturing process according to the embodiment in FIG. 14;

【図17】本発明の第6の実施の形態を示す図であり、
(a)は平面模式図、(b)は(a)のE−E’断面模
式図。
FIG. 17 is a diagram showing a sixth embodiment of the present invention;
(A) is a schematic plan view, (b) is an EE 'cross-sectional schematic view of (a).

【図18】図17の実施の形態の製造工程を示す断面模
式図。
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the embodiment in FIG.

【図19】本発明の第7の実施の形態を示す図であり、
(a)は平面模式図、(b)は(a)のF−F’断面模
式図、(c)は(a)のG−G’断面模式図。
FIG. 19 is a diagram showing a seventh embodiment of the present invention;
(A) is a schematic plan view, (b) is an FF ′ cross-sectional schematic view of (a), and (c) is a GG ′ cross-sectional schematic view of (a).

【図20】図19の実施の形態の製造工程の一部を示す
断面模式図。
FIG. 20 is a schematic sectional view showing a part of the manufacturing process according to the embodiment in FIG. 19;

【図21】図19の実施の形態の製造工程の他の一部を
示す断面模式図。
FIG. 21 is a schematic sectional view showing another part of the manufacturing process according to the embodiment in FIG. 19;

【図22】本発明の第8の実施の形態の一部を示す図で
あり、(a)は平面模式図、(b)は(a)のH−H’
断面模式図。
FIGS. 22A and 22B are views showing a part of the eighth embodiment of the present invention, wherein FIG. 22A is a schematic plan view, and FIG. 22B is HH ′ of FIG.
FIG.

【図23】本発明の第8の実施の形態の他の一部を示す
図であり、(a)は図22(a)のI−I’断面模式
図、(b)は図22(a)のJ−J’断面模式図、
(c)は図22(a)のK−K’断面模式図。
FIGS. 23A and 23B are views showing another part of the eighth embodiment of the present invention, wherein FIG. 23A is a schematic sectional view taken along the line II ′ of FIG. 22A, and FIG. ) JJ ′ cross-sectional schematic view,
FIG. 22C is a schematic cross-sectional view taken along the line KK ′ of FIG.

【図24】図22、図23の実施の形態の製造工程の一
部を示す断面模式図。
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing a part of the manufacturing process according to the embodiment shown in FIGS. 22 and 23;

【図25】図22、図23の実施の形態の製造工程の他
の一部を示す断面模式図。
FIG. 25 is a schematic sectional view showing another part of the manufacturing process in the embodiment of FIGS. 22 and 23;

【図26】図22、図23の実施の形態の製造工程の他
の一部を示す断面模式図。
FIG. 26 is a schematic sectional view showing another part of the manufacturing process in the embodiment of FIGS. 22 and 23;

【図27】図22、図23の実施の形態の製造工程の他
の一部を示す断面模式図。
FIG. 27 is a schematic sectional view showing another part of the manufacturing process according to the embodiment shown in FIGS. 22 and 23;

【図28】図22、図23の実施の形態の製造工程の他
の一部を示す断面模式図。
FIG. 28 is a schematic sectional view showing another part of the manufacturing process in the embodiment of FIGS. 22 and 23;

【図29】質量の電位に対向する4つの電極による質量
の駆動およびコリオリ力の検出回路の一例を示す回路
図。
FIG. 29 is a circuit diagram showing an example of a circuit for driving mass and detecting a Coriolis force by four electrodes facing the potential of mass.

【図30】第1の従来例の平面模式図。FIG. 30 is a schematic plan view of a first conventional example.

【図31】第1の従来例で発生する不具合例を示す平面
模式図。
FIG. 31 is a schematic plan view showing an example of a defect that occurs in the first conventional example.

【図32】第2の従来例を示す図であり、(a)は平面
模式図、(b)は(a)のQ−Q’断面模式図。
FIGS. 32A and 32B are views showing a second conventional example, in which FIG. 32A is a schematic plan view, and FIG. 32B is a schematic sectional view taken along line QQ ′ of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…慣性質量 2…梁部 3、4、5…櫛歯電極 6…検出電極 7…振動質量 8、9…支持部 10…櫛歯電極 11…酸化膜 12…基板 13…検出電極 15…質量 16…支持構造体 17…弾性支持体 18…固定部 19…支持構造体 20…多結晶Si膜 21…窒化Si膜 22…金属部 23…金属部 24…窒化Si膜 25…酸化Si膜 26…Si基板 27…固定部 28…弾性支持体 29…支持構造体 30…質量 32…支持構造体 33…電極 34…窒化Si膜 35…多結晶Si膜 36…窒化Si膜 37…窒化Si膜 38…酸化Si膜 39…Si基板 40…多結晶Si配線 41…金属部 42…電極 44…多結晶Si部 45…酸化膜 46…多結晶Si部 47…酸化膜 48…質量 49…支持構造体 50…弾性支持体 51…固定部 52…支持構造体 53…窒化Si膜 54…多結晶Si膜 55…SOI層部 56、57…金属部 58…酸化Si膜 59…SOI層 60…窒化Si膜 61…ベース基板 62…SOI基板 63…窒化Si膜 64…酸化膜 65…固定部 66…弾性支持体 67…トレンチ部 68…支持構造体 69…窒化Si膜 70…窒化Si膜 71…多結晶Si膜 72…質量 73、74…金属部 75…酸化Si膜 76…SOI層 77…窒化Si層 78…ベース基板 79…SOI基板 80…SOI層部 81…トンネル部 82…トレンチ 83…酸化膜 84…酸化膜 85…高濃度拡散層 86…マスク層 87…酸化膜 88、89…変位制限手段 90…多結晶Si部 91、92…変位制限手段 93…多結晶Si部 100…貫通孔 101…貫通孔 102…シェル 103…シェル 159…駆動電源OS
C1 160…検出電源OSC2 162…復調器 163…バッファ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inertia mass 2 ... Beam part 3, 4, 5 ... Comb electrode 6 ... Detection electrode 7 ... Vibration mass 8, 9 ... Support part 10 ... Comb electrode 11 ... Oxide film 12 ... Substrate 13 ... Detection electrode 15 ... Mass DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Support structure 17 ... Elastic support 18 ... Fixed part 19 ... Support structure 20 ... Polycrystalline Si film 21 ... Si nitride film 22 ... Metal part 23 ... Metal part 24 ... Si nitride film 25 ... Si oxide film 26 ... Si substrate 27 ... Fixed part 28 ... Elastic support 29 ... Support structure 30 ... Mass 32 ... Support structure 33 ... Electrode 34 ... Si nitride film 35 ... Polycrystalline Si film 36 ... Si nitride film 37 ... Si nitride film 38 ... Si oxide film 39 ... Si substrate 40 ... polycrystalline Si wiring 41 ... metal part 42 ... electrode 44 ... polycrystalline Si part 45 ... oxide film 46 ... polycrystalline Si part 47 ... oxide film 48 ... mass 49 ... support structure 50 ... Elastic support 51 ... fixed part 5 ... Supporting structure 53 ... Si nitride film 54 ... Polycrystalline Si film 55 ... SOI layer portion 56, 57 ... Metal portion 58 ... Si oxide film 59 ... SOI layer 60 ... Si nitride film 61 ... Base substrate 62 ... SOI substrate 63 ... Si nitride film 64 ... oxide film 65 ... fixed part 66 ... elastic support 67 ... trench part 68 ... support structure 69 ... Si nitride film 70 ... Si nitride film 71 ... polycrystalline Si film 72 ... mass 73,74 ... metal part 75 ... Si oxide film 76 ... SOI layer 77 ... Si nitride layer 78 ... Base substrate 79 ... SOI substrate 80 ... SOI layer part 81 ... Tunnel part 82 ... Trench 83 ... Oxide film 84 ... Oxide film 85 ... High concentration diffusion layer 86 ... Mask layer 87 ... Oxide films 88, 89 ... Displacement limiting means 90 ... Polycrystalline Si part 91, 92 ... Displacement limiting means 93 ... Polycrystalline Si part 100 ... Through hole 101 ... Through hole 102 ... Si Le 103 ... shell 159 ... driving power source OS
C1 160: detection power supply OSC2 162: demodulator 163: buffer

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】導電性物質で形成された質量と前記質量を
基板上に支持する導電性物質で形成された弾性支持体と
を有する振動系と、 前記基板に固定され、前記質量内に設けた貫通孔を貫通
するように配置された、前記質量の変位を制限する変位
制限手段と、 力学量入力に応じて前記質量に発生する力を検出軸方向
の前記質量の変位として検出する前記質量と静電結合し
た電極と、を備えたことを特徴とする力学量センサ。
A vibration system having a mass formed of a conductive material and an elastic support formed of a conductive material for supporting the mass on a substrate; a vibration system fixed to the substrate and provided in the mass. Displacement limiting means disposed to penetrate through the through-hole, and limiting the displacement of the mass, and the mass detecting a force generated in the mass in response to a dynamic quantity input as a displacement of the mass in a detection axis direction. And an electrode which is electrostatically coupled.
【請求項2】前記変位制限手段は、前記質量の検出軸方
向の変位を検出する電極を兼ねることを特徴とする請求
項1に記載の力学量センサ。
2. The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the displacement limiting means also serves as an electrode for detecting a displacement of the mass in a detection axis direction.
【請求項3】前記導電性物質で形成された振動系、前記
変位制限手段、前記質量の検出軸方向の変位を検出する
電極のうち少なくとも一つは堆積した導電性物質で形成
することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
力学量センサ。
3. The method according to claim 1, wherein at least one of the vibration system formed of the conductive material, the displacement limiting means, and the electrode for detecting the displacement of the mass in the detection axis direction is formed of a deposited conductive material. The physical quantity sensor according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】前記導電性物質で形成された振動系、前記
変位制限手段、前記質量の検出軸方向の変位を検出する
電極のうち少なくとも一つは単結晶の導電性物質で形成
することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
力学量センサ。
4. The method according to claim 1, wherein at least one of the vibration system formed of the conductive material, the displacement limiting means, and the electrode for detecting the displacement of the mass in the detection axis direction is formed of a single-crystal conductive material. The physical quantity sensor according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項5】導電性物質で形成された質量と前記質量を
基板上に支持する導電性物質で形成された弾性支持体と
を有する振動系と、 前記基板に固定され、前記質量内に設けた貫通孔を貫通
するように配置された、前記質量の変位を制限する変位
制限手段と、 力学量入力に応じて前記質量に発生する力を検出軸方向
の前記質量の変位として検出する前記質量と静電結合し
た第1の電極と、 前記質量の変位検出軸方向とは異なる方向に前記質量を
駆動する前記質量と静電結合した第2の電極と、を備え
たことを特徴とする力学量センサ。
5. A vibration system having a mass formed of a conductive material and an elastic support formed of a conductive material for supporting the mass on a substrate; and a vibration system fixed to the substrate and provided in the mass. Displacement limiting means disposed to penetrate through the through-hole, and limiting the displacement of the mass, and the mass detecting a force generated in the mass in response to a dynamic quantity input as a displacement of the mass in a detection axis direction. A first electrode electrostatically coupled to the mass, and a second electrode electrostatically coupled to the mass for driving the mass in a direction different from the displacement detection axis direction of the mass. Quantity sensor.
【請求項6】前記変位制限手段は、前記質量の検出軸方
向の変位を検出する第1の電極または前記質量を駆動す
る第2の電極を兼ねることを特徴とする請求項5に記載
の力学量センサ。
6. The dynamics according to claim 5, wherein said displacement limiting means also serves as a first electrode for detecting a displacement of said mass in a detection axis direction or a second electrode for driving said mass. Quantity sensor.
【請求項7】前記導電性物質で形成された振動系、前記
変位制限手段、前記質量の検出軸方向の変位を検出する
第1の電極、前記質量を駆動する第2の電極のうち少な
くとも一つは堆積した導電性物質で形成することを特徴
とする請求項5または請求項6に記載の力学量センサ。
7. A vibration system formed of the conductive material, at least one of the displacement limiting means, a first electrode for detecting displacement of the mass in a detection axis direction, and a second electrode for driving the mass. 7. The physical quantity sensor according to claim 5, wherein one of the physical quantity sensors is formed of a deposited conductive material.
【請求項8】前記導電性物質で形成された振動系、前記
変位制限手段、前記質量の検出軸方向の変位を検出する
第1の電極、前記質量を駆動する第2の電極のうち少な
くとも一つは単結晶の導電性物質で形成することを特徴
とする請求項5または請求項6に記載の力学量センサ。
8. A vibration system formed of the conductive material, at least one of the displacement limiting means, a first electrode for detecting a displacement of the mass in a detection axis direction, and a second electrode for driving the mass. 7. The physical quantity sensor according to claim 5, wherein one of the physical quantity sensors is formed of a single-crystal conductive substance.
【請求項9】前記変位制限手段は、許容される入力範囲
においては前記質量が前記変位制限手段を越えて変位し
得ない程度に基板上に充分な高さを有することを特徴と
する請求項1乃至請求項8の何れかに記載の力学量セン
サ。
9. The displacement limiting means has a sufficient height above the substrate such that the mass cannot be displaced beyond the displacement limiting means in an allowable input range. The physical quantity sensor according to claim 1.
【請求項10】前記変位制限手段は、基板固定端と反対
側の端で前記質量の貫通孔からはみ出した部分の大きさ
が、前記貫通孔の内径より大きく、前記質量の基板法線
方向の変位を制限する形状であることを特徴とする請求
項1乃至請求項9の何れかに記載の力学量センサ。
10. The displacement limiting means, wherein the size of the portion of the mass protruding from the through hole at the end opposite to the substrate fixed end is larger than the inner diameter of the through hole, and 10. The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the physical quantity sensor has a shape that limits displacement.
【請求項11】前記変位制限手段を複数個有し、かつ前
記変位制限手段は基板固定端と反対側の端で、少なくと
も一つの隣接する別の前記変位制限手段と前記質量を囲
むように接続され、前記質量の基板法線方向の変位を制
限する形状であることを特徴とする請求項1乃至請求項
9の何れかに記載の力学量センサ。
11. A displacement limiting means having a plurality of said displacement limiting means, said displacement limiting means being connected to at least one adjacent another said displacement limiting means at an end opposite to a substrate fixed end so as to surround said mass. The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the physical quantity sensor has a shape that limits displacement of the mass in a direction normal to the substrate.
【請求項12】導電性物質で形成された質量と弾性支持
体とを有する振動系と、 前記基板に固定され、前記質量内に設けた貫通孔を貫通
するように配置された、支持構造体と、 前記支持構造体により基板上に支持され、前記基板とで
前記振動系を内包する閉空間を形成する導電性のシェル
と、 力学量入力に応じて前記質量に発生する力を検出軸方向
の前記質量の変位として検出する前記質量と静電結合し
た電極と、 前記質量の変位を制限する変位制限手段と、を備えたこ
とを特徴とする力学量センサ。
12. A vibration system having a mass formed of a conductive material and an elastic support, and a support structure fixed to the substrate and arranged to pass through a through hole provided in the mass. And a conductive shell supported on the substrate by the support structure and forming a closed space including the vibration system with the substrate; and detecting a force generated in the mass in response to a mechanical quantity input in a detection axis direction. A dynamic quantity sensor comprising: an electrode that is electrostatically coupled to the mass to be detected as the displacement of the mass; and a displacement limiting unit that limits the displacement of the mass.
【請求項13】前記シェルの支持構造体は、前記質量の
検出軸方向の変位を検出する電極または前記質量の変位
制限手段の少なくとも一方を兼ねることを特徴とする請
求項12に記載の力学量センサ。
13. The dynamic quantity according to claim 12, wherein the support structure of the shell also serves as at least one of an electrode for detecting displacement of the mass in a detection axis direction and a displacement limiting means for the mass. Sensor.
【請求項14】前記シェルは前記質量の変位制限手段を
兼ねるか、または前記シェルは電気的に独立した複数領
域で構成され、前記質量の検出軸方向の変位を検出する
電極を兼ねることを特徴とする請求項12または請求項
13に記載の力学量センサ。
14. A method according to claim 1, wherein said shell also serves as said mass displacement limiting means, or said shell is composed of a plurality of electrically independent regions, and also serves as an electrode for detecting displacement of said mass in the detection axis direction. The physical quantity sensor according to claim 12 or 13, wherein:
【請求項15】前記導電性のシェル、前記シェルを支持
する支持構造体、前記導電性物質で形成された振動系、
前記質量の検出軸方向の変位を検出する電極、前記質量
の変位制限手段のうち少なくとも一つは堆積した導電性
物質で形成することを特徴とする請求項12乃至請求項
14の何れかに記載の力学量センサ。
15. A conductive system, a supporting structure supporting the shell, a vibration system formed of the conductive material,
15. The device according to claim 12, wherein at least one of the electrode for detecting the displacement of the mass in the detection axis direction and the displacement limiting means for the mass is formed of a deposited conductive material. Dynamic quantity sensor.
【請求項16】前記導電性のシェル、前記シェルを支持
する支持構造体、前記導電性物質で形成された振動系、
前記質量の検出軸方向の変位を検出する電極、前記質量
の変位制限手段のうち少なくとも一つは単結晶の導電性
物質で形成することを特徴とする請求項12乃至請求項
14の何れかに記載の力学量センサ。
16. The conductive shell, a support structure supporting the shell, a vibration system formed of the conductive material,
15. The electrode according to claim 12, wherein at least one of the electrode for detecting the displacement of the mass in the detection axis direction and the displacement limiting means for the mass is formed of a single-crystal conductive material. The physical quantity sensor as described.
【請求項17】前記入力する力学量は加速度であること
を特徴とする請求項1乃至請求項4または請求項12乃
至請求項16の何れかに記載の力学量センサ。
17. The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the input physical quantity is an acceleration.
【請求項18】導電性物質で形成された質量と弾性支持
体とを有する振動系と、 前記基板に固定され、前記質量内に設けた貫通孔を貫通
するように配置された、支持構造体と、 前記支持構造体により基板上に支持され、前記基板とで
前記振動系を内包する閉空間を形成する導電性のシェル
と、 力学量入力に応じて前記質量に発生する力を検出軸方向
の前記質量の変位として検出する前記質量と静電結合し
た第1の電極と、 前記質量の変位検出軸方向とは異なる方向に前記質量を
駆動する前記質量と静電結合した第2の電極と、 前記質量の変位を制限する手段と、を備えたことを特徴
とする力学量センサ。
18. A vibrating system having a mass formed of a conductive material and an elastic support, and a support structure fixed to the substrate and arranged to pass through a through hole provided in the mass. And a conductive shell supported on the substrate by the support structure and forming a closed space including the vibration system with the substrate; and detecting a force generated in the mass in response to a mechanical quantity input in a detection axis direction. A first electrode electrostatically coupled to the mass to be detected as the displacement of the mass, and a second electrode electrostatically coupled to the mass to drive the mass in a direction different from the direction of the mass displacement detection axis. And a means for limiting displacement of the mass.
【請求項19】前記閉空間が真空に維持されていること
を特徴とする請求項18に記載の力学量センサ。
19. The physical quantity sensor according to claim 18, wherein the closed space is maintained at a vacuum.
【請求項20】前記シェルの支持構造体は、前記質量の
検出軸方向の変位を検出する第1の電極または前記質量
を駆動する第2の電極と、前記質量の変位制限手段との
少なくとも一方を兼ねることを特徴とする請求項18ま
たは請求項19に記載の力学量センサ。
20. The shell support structure includes at least one of a first electrode for detecting displacement of the mass in a detection axis direction or a second electrode for driving the mass, and a displacement limiting means for the mass. The physical quantity sensor according to claim 18, wherein the physical quantity sensor also serves as
【請求項21】前記シェルは前記質量の変位制限手段を
兼ねるか、または前記シェルは電気的に独立した複数領
域で構成され、前記質量の検出軸方向の変位を検出する
第1の電極もしくは前記質量を駆動する第2の電極を兼
ねることを特徴とする請求項18乃至請求項20の何れ
かに記載の力学量センサ。
21. The shell also serves as the displacement limiting means for the mass, or the shell is formed of a plurality of electrically independent regions, and the first electrode or the first electrode for detecting the displacement of the mass in the detection axis direction. 21. The physical quantity sensor according to claim 18, wherein the physical quantity sensor also serves as a second electrode for driving a mass.
【請求項22】前記導電性のシェル、前記シェルを支持
する支持構造体、前記導電性物質で形成された振動系、
前記質量の検出軸方向の変位を検出する第1の電極、前
記質量を駆動する第2の電極、前記質量の変位制限手段
のうち少なくとも一つは堆積した導電性物質で形成する
ことを特徴とする請求項18乃至請求項21の何れかに
記載の力学量センサ。
22. The conductive shell, a support structure supporting the shell, a vibration system formed of the conductive material,
At least one of the first electrode for detecting the displacement of the mass in the detection axis direction, the second electrode for driving the mass, and the displacement limiting means for the mass is formed of a deposited conductive material. The physical quantity sensor according to any one of claims 18 to 21.
【請求項23】前記導電性のシェル、前記シェルを支持
する支持構造体、前記導電性物質で形成された振動系、
前記質量の検出軸方向の変位を検出する第1の電極、前
記質量を駆動する第2の電極、前記質量の変位制限手段
のうち少なくとも一つは単結晶の導電性物質で形成する
ことを特徴とする請求項18乃至請求項21の何れかに
記載の力学量センサ。
23. The conductive shell, a support structure supporting the shell, a vibration system formed of the conductive material,
At least one of the first electrode for detecting the displacement of the mass in the detection axis direction, the second electrode for driving the mass, and the displacement limiting means for the mass is formed of a single-crystal conductive material. The physical quantity sensor according to any one of claims 18 to 21.
【請求項24】前記入力する力学量は角速度であること
を特徴とする請求項5乃至請求項11または請求項18
乃至請求項23の何れかに記載の力学量センサ。
24. The physical quantity to be input is an angular velocity.
The physical quantity sensor according to claim 23.
【請求項25】前記導電性物質で形成された振動系は、
基板上に設けた溝部内に堆積した導電性物質で形成する
ことを特徴とする請求項3、請求項7、請求項15また
は請求項22の何れかに記載の力学量センサ。
25. A vibration system formed of the conductive substance,
23. The physical quantity sensor according to claim 3, wherein the physical quantity sensor is formed of a conductive substance deposited in a groove provided on the substrate.
【請求項26】請求項12乃至請求項25に記載の力学
量センサと周辺の信号処理回路を半導体チップに集積
し、それを樹脂モールドしたことを特徴とする集積回
路。
26. An integrated circuit, wherein the physical quantity sensor according to claim 12 and a peripheral signal processing circuit are integrated in a semiconductor chip, and the semiconductor chip is molded with a resin.
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