(57)【要約】【課題】経時変化が少ない高信頼性の半導体力学量検出センサを提供する。【解決手段】力学量の印加により変位する可動電極を静電力によって初期変位させることで、印加される力学量の大きさや方向を検出している。そのため、従来の圧縮応力膜によって初期変位を与える方法に比べ、経時変化が少ない高信頼性の半導体力学量検出センサを提供することができる。【選択図】図１０
2010127763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力学量の印加により変位する可動電極と、該可動電極と対向し静電容量を形成する固定電極を備え、前記力学量が印加されたときに前記可動電極と前記固定電極間の静電容量の変化に基づいて前記力学量を検出する半導体力学量検出センサであって、
前記可動電極と前記固定電極は、基板上の実質的に同じ高さの共通の導体層に形成されており、
静電力を用いて、前記可動電極と前記固定電極の前記基板からの距離を予めずらした初期オフセット状態としていることを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項２】
請求項１において、
支持基板の上に中間絶縁層を介して活性層が形成された積層基板を備え、
前記可動電極は、前記活性層に形成され、前記支持基板に対して可動な状態で連結されており、
前記固定電極は、前記可動電極と同一の前記活性層に形成され、前記支持基板に固定されており、
前記積層基板は、前記基板および前記活性層がシリコンからなり、前記絶縁層がシリコン酸化膜からなるシリコンオンインシュレータ基板であることを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項３】
請求項２において、
前記基板から前記可動電極及び前記固定電極までの距離は、外力の作用していない状態では同じ大きさに構成されており、
前記支持基板と前記活性層の間にバイアス電圧を印加することにより、前記静電力を用いて前記可動電極を前記支持基板側に変位させ前記初期オフセット状態としていることを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項４】
請求項２において、
前記積層基板上にはガラスもしくはシリコンからなるキャップが配置され、
前記キャップと前記可動電極の間にバイアス電圧を印加することで前記可動電極を前記支持基板から離れる方向に変位させた前記初期オフセット状態としていることを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項５】
請求項３において、
前記バイアス電圧の大きさを調整できる手段を備えていることを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項６】
請求項５において、
前記バイアス電圧の大きさを調整することで、測定レンジ及び前記初期オフセットを調整することを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項７】
請求項５において、
前記バイアス電圧の大きさを調整することで、半導体力学量装置間の感度と初期出力のばらつきを調整することを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項８】
請求項１において、
前記可動電極と前記固定電極間の前記静電容量の変化に基づいて面外方向の加速度を検出することを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項９】
請求項１において、
前記可動電極と前記固定電極間の前記静電容量の変化に基づいて面外方向の角速度を検出することを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項１０】
基板上に絶縁層を介して形成された固定電極と、
前記基板との間に空隙部を有し、前記固定電極と実質的に同じ高さに形成された可動電極と、
静電力を用いて前記可動電極と前記固定電極の前記基板からの距離をずらした初期オフセット状態とするバイアス電圧印加手段を含み、
前記可動電極と前記固定電極が対向する面間の静電容量の変化に基づいて印加される力学量を検出することを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記固定電極及び前記可動電極は共通の活性層に形成され、
前記基板および前記活性層がシリコンからなり、前記絶縁層がシリコン酸化膜からなるシリコンオンインシュレータ基板であることを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項１２】
請求項１０において、
支持基板の上に中間絶縁層を介して活性層が形成された積層基板を備え、
前記可動電極は、前記活性層に形成され、前記支持基板に対して可動な状態で連結されており、
前記固定電極は、前記活性層に形成され、前記支持基板に固定されていることを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項１３】
請求項１０において、
前記バイアス電圧印加手段は、前記固定電極と前記可動電極のずれ量をアクティブに調整するバイアス電圧調整手段を有することを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記バイアス電圧調整手段は、当該力学量検出センサの感度の個体差や初期の出力オフセットを調整する機能を有することを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項１５】
請求項１２において、
前記積層基板上にはガラスもしくはシリコンからなり前記活性層を覆うキャップが配置され、
前記キャップの内側の空間に、窒素ガス若しくは不活性ガスが充填されていることを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項１６】
請求項１２において、
前記積層基板上にはガラスもしくはシリコンからなるキャップが配置され、
前記キャップに前記可動電極及び前記固定電極を形成し、前記キャップと前記可動電極の間にバイアス電圧を印加することで、前記初期オフセット状態において、前記可動電極を前記支持基板から離れる方向に変位させることを特徴とする半導体力学量検出センサ。
【請求項１７】
セラミックパッケージに実装された半導体力学量検出センサ及び信号処理用の信号処理ＩＣを備えており、
前記半導体力学量検出センサは、力学量の印加により変位する可動電極と、該可動電極と対向し静電容量を形成すると固定電極を備え、前記力学量が印加されたときに前記可動電極と前記固定電極間の静電容量の変化に基づいて前記力学量を検出する半導体力学量検出センサであって、
前記可動電極と前記固定電極は、基板上の実質的に同じ高さの共通の導体層に形成されており、
前記信号処理ＩＣは、静電力を用いて前記可動電極と前記固定電極の前記基板からの距離を予めずらした初期オフセット状態とするバイアス電圧を調整するバイアス電圧調整手段を備えており、
前記信号処理ＩＣは、前記半導体力学量検出センサに印加された力学量の方向と大きさに応じた出力電圧を出力することを特徴とする半導体力学量検出センサを備えた制御装置。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記信号処理ＩＣは前記静電容量の変化を電圧値の変化に変換するＣＶ変換部を有しており、
前記可動電極と前記固定電極間の前記初期オフセット状態に相当する初期容量をＣ０、前記力学量の印加により発生する容量変化をΔＣ、前記ＣＶ変換部に与える参照容量をＣｆ、前記ＣＶ変換部に入力される搬送波電圧をＶｉ、前記ＣＶ変換部の出力電圧をＶｏ‘としたとき、
前記参照容量Ｃｆを前記初期容量Ｃ０に等しく設定し、
次式（３）の関係で、前記力学量の印加に対応した前記出力電圧Ｖｏ‘を得ることを特徴とする半導体力学量検出センサを備えた制御装置。
【数１】
2010127763.tif 000007
【請求項１９】
請求項１８において、
前記信号処理ＩＣは、前記バイアス電圧を調整することで、前記初期容量Ｃ０を調整し、前記半導体力学量検出センサの感度もしくは初期出力のばらつきを調整することを特徴とする半導体力学量検出センサを備えた制御装置。
【請求項２０】
請求項１７において、
前記信号処理ＩＣは、バイアス電圧調整手段と、搬送波発生部と、ＣＶ変換部と同期検波回路とＡ／Ｄ変換部を含む復調回路とで構成されていることを特徴とする半導体力学量検出センサを備えた制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体力学量検出センサ及びそれを用いた制御装置に係り、特に、半導体微細加工技術（MEMSプロセス）により形成され、加速度もしくは角速度などの力学量を振動する物体に生起される慣性力に関連される物理量を検出することで測定する半導体力学量検出センサ及びそれを用いた制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン基板上に、犠牲層を除去することにより形成された微小な可動電極と、この可動電極と対向し静電容量を形成する固定電極静電とを形成し、両電極間の容量の変化から力学量の変化を検出する半導体力学量検出センサが知られている。
【０００３】
この種の従来技術として、特許文献１に記載された半導体力学量検出センサおよびその製造方法によれば、シリコン基板上に可動電極およびこれに対向する固定電極を形成してなる容量式の角速度センサにおいて、可動電極を懸架支持している梁の表面に圧縮応力層を形成することで、可動電極を基板から離れる方向に反らしている。これによって、可動電極は固定電極よりも支持基板から離れる方向へ位置した状態で固定電極とずれて対向している。
【０００４】
そのため、支持基板の厚さ方向の力学量が印加され、可動電極が支持基板から離れる方向へ変位したとき、可動電極と力学量検出用の固定電極との対向面積は減少する。このことは、これら両電極間の容量が減少したことに相当する。
【０００５】
一方、支持基板の厚さ方向の力学量が印加され、可動電極が支持基板に近づく方向へ変位したとき、可動電極と、力学量検出用の固定電極との対向面積は増加する。このことは、これら両電極間の容量が増加したことに相当する。
【０００６】
このように、可動電極と固定電極との間の容量の増減の方向およびその度合を検出することにより、支持基板の厚さ方向における可動電極の変位の方向及び大きさ、すなわち印加された力学量の方向および大きさを適切に検出することができる。また、前記圧縮応力層としては、熱酸化膜、多結晶シリコン、またはシリコン窒化膜を用いると記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−８４３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された半導体力学量検出センサでは、前述したとおり、圧縮応力層を梁部の表面に形成することで、前記可動電極を支持基板から離れる方向に反らしている。これによって、支持基板の厚さ方向における可動電極の変位の方向及び大きさ、すなわち印加された力学量の方向および大きさを適切に検出することができる。
【０００９】
しかし、上記特許文献１に開示された従来技術には以下の課題が考えられる。  
（１）梁部の表面に上記の圧縮応力層を形成するためには、複雑なプロセスが必要となる。そのため、製造単価は割高となる。  
（２）熱酸化膜、多結晶シリコン膜、窒化膜を形成するためには数百℃から数千℃の高温プロセスが必要となる。そのため、検出感度の向上など装置の高性能化のために容量電圧変換回路を固定電極もしくは可動電極の週変に集積化することに制約が発生する。  
（３）圧縮応力層の内部応力は温度特性と経時変化が大きいため、信頼性が低くなるおそれがある。  
（４）圧縮応力層の内部応力は、その膜厚に起因するウエハ面内の感度・初期オフセットなどのセンサの性能バラツキが大きい。  
（５）圧縮応力層による反り量の制御はプロセス条件等によって決まるため、アクティブな制御ができず、前記センサ性能の補正には複雑な信号処理が必要となる。
【００１０】
そこで、本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、低コストで高感度・高信頼性の力学量検出センサ及びそれを用いた制御装置を提供することを目的としている。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の代表的な構成を示すと次の通りである。本発明の半導体力学量検出センサは、力学量の印加により変位する可動電極と、該可動電極と対向し静電容量を形成する固定電極を備え、前記力学量が印加されたときに前記可動電極と前記固定電極間の静電容量の変化に基づいて前記力学量を検出する半導体力学量検出センサであって、前記可動電極と前記固定電極は、基板上の実質的に同じ高さの共通の導体層に形成されており、静電力を用いて、前記可動電極と前記固定電極の前記基板からの距離を予めずらした初期オフセット状態としていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、経時変化が少ない高信頼性の半導体力学量検出センサ及びそれを用いた制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の代表的な実施例による力学量検出センサは、力学量の印加により変位する可動電極と、可動電極と対向し静電容量を形成する固定電極を備え、力学量が印加されたときに可動電極と固定電極間の容量変化に基づいて前記力学量を検出する半導体力学量検出センサにおいて、可動電極と固定電極は同一層に形成され、静電力を用いることで、可動電極と固定電極の前記基板からの距離をずらしていることを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、可動電極に前記基板の厚さ方向（面外方向）の静電力を印加することで、可動電極と支持基板間の距離が変化し、その結果、基板に固定されている固定電極と可動電極間の面外方向の位置にずれが生起する。
【００１６】
この位置ずれを用いれば、位置がずれた方向に印加される力学量の大きさおよび方向を適切に検出することができる。
【００１７】
また、本発明の力学量検出センサは、厚さ方向に支持基板と、その上に中間絶縁層を介して導体層（活性層）が形成された積層基板を用意し、前記活性層に形成される可動電極を中間絶縁層を介して支持基板に可動な状態で連結することと、同じく前記活性層に形成される固定電極を中間絶縁層を介して支持基板に固定することで製造できる。この際、積層基板は、支持基板および前記活性層がシリコンからなり、前記絶縁層がシリコン酸化膜からなるシリコンオンインシュレータ基板（SOIウエハ）を採用することが出来る。
【００１８】
また、可動電極が形成されているSOIウエハの活性層と支持基板の間にバイアス電圧を印加すれば、複雑な製造プロセスなしでも中間絶縁層を介して支持基板に懸架されている可動部を支持基板側に引き寄せることができるため、可動電極を面外方向に変位させることができる。
【００１９】
本発明の他の実施例になる力学量検出センサは、積層基板上にはガラスもしくはシリコンからなるキャップが配置されるとともに、前記キャップと可動電極の間にバイアス電圧を印加することで可動電極を支持基板から離れる方向に変位させていることを特徴としている。本実施例によれば、可動電極は支持基板から遠ざかる方向に変位するため、中間絶縁層の厚さやプールインに制限されることなく可動電極を変位させることができる。従って、印加される力学量によって発生する容量変動（ΔＣ）を維持しながらも、可動電極と固定電極間の初期容量Ｃ０を小さくすることができるため、印加された力学量の高感度・高精度検出が可能となる。
【００２０】
さらに、本発明の他の実施例によれば、前記バイアス電圧を調整する手段を備えることで、固定電極と可動電極のずれ量をアクティブに調整することができる。例えば、力学量の測定範囲に応じてずれ量を調整することもできれば、力学量検出センサの感度の個体差や初期の出力（センサの０点出力）をずれ量を調整することで補正することもできる。
【００２１】
以上、本発明は、主に、支持基板の厚さ方向（面外方向）を検出軸とする加速度センサもしくは角速度センサに適する。
【００２２】
本発明の力学量検出センサでは、静電力を用いて固定電極と可動電極間の位置ずれを発生させている。それによって得られる効果を以下にまとめる。
【００２３】
（１）力学量の印加により変位する可動電極を静電力によって初期変位させる構成を採用することで、圧縮応力層を使う必要がなくなり、汎用のSOIウエハを採用出来るため、製造プロセスが簡単となり、低コスト・高歩留まりが実現できる。
【００２４】
（２）圧縮応力層を使う必要がなくなり、製造プロセスが低温化となり、容量電圧変換回路など周辺回路との集積が容易になることと、製造プロセスの組み合わせなどの柔軟性が高くなるため、高性能・低コストの半導体力学量検出センサが提供できる。
【００２５】
（３）ＳＯＩ基板が使えるため、支持基板を貼り合わせる必要がなく、１回のキャップと基板の貼り合わせだけで気密封止が出来る。そのため、貼り合わせの歩留まりや信頼性が高くなり、低コスト・高信頼性の半導体力学量検出センサが提供できる。
【００２６】
（４）本発明で採用している静電引力を用いることで可動電極を変位させる方式は、圧縮応力層による変位生起方式より温度変化によるセンサ特性の変動や経時変化が少ない。従って、定期的（例えば数年間隔）にバイアス電圧を調整してセンサ特性の変動や経時変化を補正することで長期間の使用が可能になり、自動車の姿勢制御など２０年間以上の長期間にわたり高信頼性が要求されるアプリケーションに有効である。
【００２７】
（５）さらに、圧縮応力層はウエハ面内でのバラツキが想定されるが、静電引力による方法では、個別に調整ができるため、製品の歩留まりを高くすることが可能となり、低コスト化に繋がる。
【００２８】
（６）実施例に詳述するが、静電引力による方法では、バイアス電圧を調整することで、検出したい力学量による固定電極と可動電極間の容量変化（ΔＣ）を維持しながらも、初期容量値（Ｃ０）を調整することができる。これによって各半導体力学量検出センサ間の感度バラツキ（個体差）や初期オフセットを補正することができる。従って、高歩留まり（低コスト）・高信頼性の半導体力学量検出センサが提供できる。
【００２９】
（７）さらに、上記のバイアス調整機能を使えば、測定できる力学量の大きさをアクティブに選択できる。そのため、バイアス電圧を変更するだけで、例えば、±2G、±４Gなどの異なる測定レンジを一つの加速度センサで実現できる。
【００３０】
本発明は、加速度センサ、角速度センサなどの半導体力学量検出センサに適用できる。また、加速度センサや角速度センサの応用例としての傾斜角度センサ、速度センサなどにも適用できる。さらに、本発明の半導体力学量検出センサを用いた制御装置は、自動車、携帯用機器、アミューズメント機器、情報家電など極めて多岐にわたって用いることができる。例えば、自動車においては、走行速度制御装置、エアバッグ装置、旋回走行時の姿勢安定制御装置、ナビゲーションシステムなどに採用することができる。
【００３１】
本発明のより具体的な構成について、以下、実施例として説明する。なお、以下の説明においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００３２】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００３３】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００３４】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００３５】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【実施例１】
【００３６】
本発明の第１の実施の形態（本実施の形態１）になる半導体力学量検出センサを、図１〜図６を用いて説明する。本実施の形態１における半導体力学量検出センサは、検出力学量として加速度を想定した加速度センサである。以下に加速度センサ１Ａの構成と製造方法、動作原理について図面を参照しながらその詳細を説明する。図１は、本実施の形態１における加速度センサ１Ａの主要な構成要素を平面的に示す模式図である。図２は、図１のＡ−Ａ´線で切断した断面を示している。
【００３７】
まず、本実施の形態１における加速度センサ１Ａの構成について説明する。図１において、加速度センサ１Ａには、例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板２が使用されている。すなわち、ＳＯＩ基板は、支持基板２ａ上に中間絶縁層２ｂが積層されており、この中間絶縁層２ｂ上に導体層（活性層）２ｃが積層されている。支持基板２ａは、例えば、シリコン（Ｓｉ）より形成され、中間絶縁層２ｂは、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）より形成されている。さらに、中間絶縁層２ｂ上に形成されている導体層２ｃ及びその上に積層された接続導体層２ｄは、例えば、導電性シリコン（ドープドシリコン、低抵抗Ｓｉ等）より形成されている。
【００３８】
ＳＯＩ基板２の積層構造の厚さ、すなわち、支持基板２ａと中間絶縁層２ｂとの総厚は、例えば、数十〜数百μｍ、導体層２ｃの厚さは、例えば、数〜数十μｍである。本実施の形態１では、ＳＯＩ基板を使用しているが、半導体基板としてＳＯＩ基板に限定されるものでなく種々変更可能であり、例えば、表面ＭＥＭＳ技術を用いた導電性ポリシリコン、または、例えば、ニッケル（Ｎｉ）などのめっき金属を導体層として積層構造の一部に使用してもよい。
【００３９】
図１と図２に示すように、活性層２ｃをパターニングすることで固定部３が形成されている。この固定部３は中間絶縁層２ｂを介して支持基板２ａに固定されている。そして、この固定部３には、加速度が印加されたとき変位する質量体４を支持する梁５が接続されている。この梁５は、面外方向（図２記載のｚ方向）には柔らかく、面内方向（図１のｘｙ平面内）には硬く形成されているため、質量体４に印加される面外方向（ｚ軸）の加速度に反応して変位する。図１に示した例では、梁５は、固定部３から外側の質量体４へ放射状に伸びる４本のアーム部分と、各アーム部分の中間部に接続され左右に伸びた一対の矩形部分とで構成されている。梁５は、面外方向には柔らかく、面内方向には硬い構成であればよく、図１のパターンに限定されるものではない。
【００４０】
質量体４には、質量体と一緒に変位する可動電極６が形成されている。すなわち、質量体４と一体形成された可動電極６は、面外方向の加速度に反応して変位する梁５を介して固定部３に保持されている。また、同じ活性層２ｃには、可動電極６と互いに容量を形成するように固定電極７が形成されている。すなわち、可動電極６と固定電極７は、絶縁層を挟んで支持基板上の実質的に同じ高さの位置にある共通の導体層に形成されている。この固定電極７は中間絶縁層２ｂを介して支持基板２ａに固定されているため、加速度が印加されても変位しない。可動電極６と固定電極７が相対向する面部分では、互いの対向面から相手側に向かって櫛歯状に突出する可動電極６の櫛歯部と固定電極７の櫛歯部とが、互いにかみ合うように設けられており、これにより対向する櫛歯間の静電容量を増加させている。
【００４１】
固定電極７の周辺には外部からの電磁波ノイズの遮断とＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）時の加工バラツキの低減のため、電位が固定されているダミパターン８を配置している。このダミパターン８の電位は質量体５の基準電圧（ＤＣ電圧）と同じ値になるよう設定している。
【００４２】
固定部３は可動電極６に電気信号を与える電極としても使われている。
図４の実装図でも説明するが、外部からの電気信号は固定部３に接続されている貫通電極９を介して可動電極６に印加される。
【００４３】
貫通電極９はまず、支持基板２ａに貫通穴を形成したあと、熱酸化することで熱酸化絶縁膜１０を形成し絶縁させる。そのあと、多結晶シリコン膜１１で貫通穴を埋め込み不純物を拡散させることで抵抗率を下げる。多結晶シリコン膜１１にはアルミなどの金属電極パッド１２を設け、ワイヤボンディングで外部の信号処理手段（ＬＳＩなど）との信号のやり取りを行っている。
【００４４】
固定電極７にも可動電極６同様貫通電極１３とパッド１２が設けられており、その貫通電極１３をとおして外部との信号のやり取りを行っている。
【００４５】
さらに、前記ダミパターン８にも貫通電極１４とパッド１２が形成されており、ダミパターン８に所定の電位を与えることができる。
【００４６】
接続導体層２ｄは、貫通電極９と固定部３、梁５及び可動電極６を電気的に接続するために形成される。また、接続導体層２ｄは、貫通電極１３と固定電極７、及び貫通電極１４と周辺ダミパターン８を電気的に接続するためにも形成される。活性層２ｃと接続導体層２ｄをパターニングすることで固定部３が形成されている。その後、犠牲層（中間絶縁層２ｂの一部）を除去することで空隙１７が形成される。
【００４７】
支持基板２ａには基板電極１５が形成されている。この基板電極１５は熱酸化膜１０をポトリソで加工し、スパッターなどでアルミ膜を成膜し、パターニングすることで形成することができる。基板電極１５は、バイアス電圧印加手段の一部を構成している。バイアス電圧印加手段は、基板電極１５にバイアス電圧を印加することで、静電力を用いて可動電極と固定電極の基板からの距離をずらした初期オフセット状態とする機能を有する。
【００４８】
なお、加速度センサ１Ａの主要な構成要素、すなわち固定部３、質量体４、梁５、可動電極６、固定電極７及び周辺ダミパターン８の各平面形状は、図１に示したパターンに限定されるものではなく、任意の形状の組み合わせが可能である。例えば、可動電極６を固定部３に両端支持するように構成しても良い。また、用途によっては、ＳＯＩ基板に代えて通常のＳｉ基板上に形成される積層構造を用いて加速度センサ１Ａを形成してもよいことは言うまでも無い。
【００４９】
次に、本発明の特徴である、初期状態として予め静電力を用いて可動電極と固定電極の基板からの距離をずらしておく構成について、図３（図３Ａ、図３Ｂ）を用いて説明する。バイアス電圧印加手段は、基板電極１５と、この基板電極１５に印加するバイアス電圧ＶBを調整するバイアス電圧調整手段１６で構成されている。図３Ａはバイアス電圧が印加された初期状態時の図１のＡ−Ａ’断面図であり、図３Ｂは、図３Ａの可動電極６と固定電極７の部分の拡大図を示す図である。可動電極６と基板電極１５の間にバイアス電圧ＶBを印加することで、可動電極６が静電力により支持基板２ａ側に寄せられる。すなわち、バイアス電圧の印加により可動電極６は支持基板２ａ側に初期オフセットｄ0だけ変位する。しかし、固定電極７は中間絶縁層２ｂを挟んで支持基板２ａに固定されているため、位置変動はしない。その結果、可動電極６と固定電極７の間には位置ずれが発生し、支持基板２ａからの距離に初期オフセットｄ0だけ差が生じる。このように、バイアス電圧ＶBの値を調節することで、固定電極７と可動電極６の支持基板２ａからの距離に差を生じ、このずれた状態での両電極間の対向面積に対応した静電容量を初期容量値Ｃ０とする。
【００５０】
この初期状態の半導体力学量検出センサに加速度が印加され、可動電極６と質量体４が＋ｚ方向に移動した場合には、可動電極６と固定電極７間の対向面積が増え、電極間の静電容量が増えたことに相当する。したがって、初期静電容量Ｃ０に比べ、＋のΔＣが発生したこととなる。
【００５１】
一方、加速度の印加により、可動電極６と質量体４が‐ｚ方向に移動した場合には、可動電極６と固定電極７間の対向面積が減少し、電極間の容量が減少したことに相当する。したがって、初期静電容量Ｃ０に比べ、−のΔＣが発生したこととなる。
【００５２】
このように、同一層に形成されている可動電極６と固定電極７の位置を検出方向にずらしておくことにより、印加された加速度の方向と大きさを適切に検出することができる。
【００５３】
なお、装置の保護のために、半導体力学量検出センサには保護カバーを設けるのが望ましい。図３Ｃは、キャップ５０をつけた状態での図１のＡ−Ａ‘断面図を示している。キャップ５０はガラスウエハを用いて陽極接合技術により半導体力学量検出センサの上面に接合されている。ただし、陽極接合によるガラス接合に限定しているわけではなく、たとえば、シリコンウエハを用いた常温活性化接合、金属性の接着剤（Au-Sn）を使った接合等も適用できる。さらに、キャップ５０の内側の空間に、窒素ガスや不活性ガスを充填することで、センサ特性の変動や経時変化を抑え、より長期間、安定した特性を得ることができる。
【００５４】
一般的に静電力を用いて可動体を変位させる場合、可動体が可動体とそれに対向して静電力を発生する固定電極間の距離の３分の２に達したところでプールインが発生する。そのため、可動電極６の最大変位量ｄｍａｘは可動電極６と支持基板２ａ間の距離（中間絶縁層２ｂの厚さ）の３分の２に制限される。本実施の形態１の加速度センサ１Ａの場合、３μｍ厚さの中間絶縁層２ｂを採用しており、ｄｍａｘは２μｍとなる。初期オフセットとして必要な位置ずれ量ｄ0に関しての詳細は後述の加速度センサの動作原理の説明で詳述するが、大体の場合、５０ｎｍ以上、１μｍ以下で十分である。中間絶縁層２ｂの厚さはその製作過程でのコストと量産性から、１００ｎｍ以上でかつ最大でも４μｍまでが現実的となっている。
【００５５】
図４は、加速度センサ１Ａの実装形態を示している。キャップされた加速度センサ１Ａはセラミックパッケージ６０に信号処理用の信号処理ＩＣ７０とともに実装される。まず、信号処理ＩＣ７０を接着剤８０を介してセラミックパッケージ６０に固定したあと、加速度センサ１Ａを信号処理ＩＣ７０上に接着固定する。その後、ワイヤボンディングを用いて、信号処理ＩＣ７０、加速度センサ１Ａ、セラミックパッケージ６０の端子間を導電性ワイヤ９０で接続する。最後に蓋１００で封止することで完成となる。
【００５６】
次に、本実施の形態１の加速度センサ１Ａの動作原理を説明する。加速度センサは、外部から加速度Ａが質量４に印加された場合、その質量４が慣性力Ｆ＝ｍＡを受けることとなり、その慣性力は質量４を支えているばね５（ｋ）の復元力Ｆ＝ｋｚに変換される。ここで、ｚは質量体４の変位量となる。
【００５７】
以上の内容を式にまとめると、次式（１）となり、変位量ｚは、可動電極６と質量体４で構成される質量ｍと梁５のばね定数ｋによってきまる固有振動数ｆ０の関数となる。また、可動電極６と固定電極７の規模は、変位量ｚと測定する加速度レンジ、測定分解能、信号処理ＩＣ７０の処理能力によってきまる。
【００５８】
本実施の形態１の加速度センサ１Ａでは、上記の項目を満足させるため、固有振動数ｆ０は３ＫＨｚセンサとし、大きさ（図１の加速度センサ１Ａの外形）は２ｍｍ角とした。
【００５９】
【数１】
2010127763.tif 000003
【００６０】
固有振動数ｆ０が３ＫＨｚの場合、１Ｇの加速度印加による変位量は２７．５８ｎｍとなる。従って、１Ｇの加速度を検出するためには、位置ずれ量ｄは２７．５８ｎｍ以上である必要がある。本実施の形態１の加速度センサの可動部の質量ｍは１２０μｇであり、ばね定数ｋは４３Ｎ／ｍである。なお、支持基板２ａと対向する可動部の面積は２．４ｍｍ２であり、可動部を３０ｎｍ変位させるために必要なバイアス電圧は０．８Ｖ相当となる。
【００６１】
バイアス電圧ＶBの値を調節することで、初期状態における静電容量（初期容量値）Ｃ０を調節することができる。本実施の形態１の加速度センサ１Ａでは、予めバイアス電圧ＶBとして３Ｖの電圧を印加し、初期オフセットすなわち位置ずれ量ｄ0として５００ｎｍ程度変位させている。この変位量はほぼ１６Ｇ相当である。本発明では、勿論この変位量に固定しているわけではなく、測定レンジ、センサの感度バラツキの補正などの目的に応じて適切に調整すれば良い。
【００６２】
図５に、本実施の形態１の加速度センサ１Ａの動作状態を示す。図５の（ａ）は加速度センサ１Ａの初期状態、（ｂ）は加速度センサ１Ａに上向きの加速度Ａが作用し可動電極６がｚだけ上方向に変位した状態、（ｃ）は加速度センサ１Ａに下向きの加速度−Ａが作用し可動電極６がｚだけ下方向に変位した状態を、夫々示している。図５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各左欄は可動電極６と固定電極７の位置関係、各右欄は静電容量の初期状態（初期容量値Ｃ０）及び加速度の作用時における静電容量の変化を示している。
【００６３】
図６Ａは、加速度センサ１Ａとその信号処理系の回路すなわち信号処理ＩＣ７０の概略図である。信号処理ＩＣ７０は、バイアス電圧調整手段１６と、搬送波発生部７１と、ＣＶ変換部７２と同期検波回路とＡ／Ｄ変換部を含む復調回路７３とで構成される。制御装置は、加速度の大きさ、方向に応じた出力電圧Ｖｏにより、他の構成要素（図示略）を制御する。ＣＶ変換部７２の反転入力端子に、初期オフセット及び容量変化ΔＣに対応する電圧が印加される。なお、信号処理ＩＣ７０と同じ基板あるいは他の基板上に信号処理ＩＣ７０の出力信号を利用した制御装置、例えば走行制御装置の回路が形成される。
【００６４】
下記の式（２）は信号処理ＩＣ７０のアナログ出力と加速度印加により発生する容量変化ΔＣの関係式である。
【００６５】
【数２】
2010127763.tif 000004
【００６６】
上記式（２）において、参照容量Ｃｆの大きさをＣ０に合わせて（Ｃ０／Ｃｆ＝１）、そこから、既知の搬送波電圧Ｖｉを引けば、前記式（２）の出力電圧Ｖｏは、式（３）のＶｏ‘となる。
【００６７】
【数３】
2010127763.tif 000005
【００６８】
前記式（３）から、ΔＣの符号と大きさによって出力電圧が変わるため、印加された加速度の方向と大きさが測定できることがわかる。
【００６９】
図６Ｂに、印加された加速度Ａの方向及び大きさと、変位量ｄ及び容量変化ΔＣの関係、図６Ｃに、加速度Ａと出力電圧Ｖｏ‘の関係を示す。加速度Ａと可動電極の変位量ｄすなわち容量変化ΔＣとは比例関係にあり、さらに、参照容量Ｃｆの大きさをＣ０に合わせることで、加速度Ａに比例した出力電圧Ｖｏ‘が得られる。
【００７０】
前記式（３）は、可動電極と固定電極間の初期容量Ｃ０と参照容量Ｃｆが同じであることを前提としている。この二つの容量に差が発生すると、その差は直接センサの特性（感度と初期オフセット）に影響を及ぼす。実際の加工時には、可動電極６と固定電極７間のギャップもしくは対向面積がばらつく場合が多く、そのばらつきはセンサ間の特性の個体差となる。
【００７１】
したがって、可動部と支持基板２ａ間のバイアス電圧を調整することで初期容量Ｃ０を参照容量Ｃｆに合わせることでセンサ間の個体差を補正することができる。すなわち、静電引力による方法では、バイアス電圧を調整することで、検出したい力学量による固定電極と可動電極間の容量変化（ΔＣ）を維持しながらも、初期容量値（Ｃ０）を調整することができる。
【００７２】
前記式（３）は説明を分かり易くするため可動電極と固定電極間の初期容量Ｃ０と参照容量Ｃｆが同じ場合を例としてあげているが、勿論差があってもよく、大事なのは初期容量Ｃ０が可変であり、そのＣ０を調整することで感度もしくは初期状態（加速度が印加されていない状態）の出力（初期オフセット、０点出力）を調整することである。すなわち、図６Ｂ、図６Ｃの関係からも明らかな通り、加速度Ａと、バイアス電圧すなわち容量変化ΔＣさらには出力電圧Ｖｏ‘とは常に比例関係にあり、調整が容易である。
【００７３】
本実施の形態１の加速度センサでは、図６Ｂ、図６Ｃの関係を利用して前記バイアス電圧を調整することで、初期の容量値Ｃ０を調整し、センサ間の感度もしくは初期オフセットを調整している。さらに、同じ方法を用いることで、前記バイアス電圧を調節し、位置ずれ量ｄとして初期オフセットｄ0に加えて測定レンジやセンサ間の個体差を補正するための位置ずれ調整量ｄ1を追加することもできる。換言すると、バイアス電圧は、初期オフセットの設定のためだけでなく、ばらつきや感度の調整のためにも、調整可能になっている。
【００７４】
例えば、可動電極６と固定電極７間の初期容量Ｃ０が２ｐFで、参照容量Ｃｆが１ｐF、１G印加時に２００ｆFのΔＣが発生すると仮定すると、前記式（２）から、搬送波の入力電圧が２Vの場合、出力電圧Ｖｏは４．４Vとなる。ここで、Ｖcc（ＯＰアンプの飽和電圧）を４．５Vとすると、２Gの加速度が印加された場合には出力電圧Voが４．８Vとなり測定不可能となる。
【００７５】
前記バイアス電圧を調整することで、Ｃ０を１ｐFに調整すれば、１G印加時の出力電圧Ｖｏは２．２Vで、５G印加時の出力電圧Ｖｏは３Ｖとなる。この際、印加された加速度に応じて発生する容量変化ΔＣは初期容量Ｃ０に関係なく、１Ｇで２００ｆＦ、５Ｇで１ｐＦである。
【００７６】
以上を用いて、前記バイアス電圧を調整することでＣＶ変換部７２を飽和させることなく測定レンジが変えられることが証明できる。
【００７７】
本実施例の力学量検出センサは、可動電極に前記基板の厚さ方向（面外方向）の静電力を印加することで、可動電極と支持基板間の距離が変化し、その結果、基板に固定されている固定電極と可動電極間の面外方向の位置にずれが生起する。
【００７８】
この位置ずれを用いれば、位置がずれた方向に印加される力学量の大きさおよび方向を適切に検出することができる。
【００７９】
また、本実施例の力学量検出センサは、厚さ方向に支持基板と、その上に中間絶縁層を介して導体層（活性層）が形成された積層基板を用意し、前記活性層に形成される可動電極を中間絶縁層を介して支持基板に可動な状態で連結することと、同じく前記活性層に形成される固定電極を中間絶縁層を介して支持基板に固定することで製造できる。この際、積層基板は、支持基板および前記活性層がシリコンからなり、前記絶縁層がシリコン酸化膜からなるシリコンオンインシュレータ基板（SOIウエハ）を採用することが出来る。
【００８０】
また、可動電極が形成されているSOIウエハの活性層と支持基板の間にバイアス電圧を印加するため、複雑な製造プロセスなしでも中間絶縁層を介して支持基板に懸架されている可動部を支持基板側に引き寄せることができるため、可動電極を面外方向に変位させることができる。SOIウエハの採用により高温のプロセスを必要としないため、回路混載、プロセス選択の柔軟性に優れている。
【００８１】
オフセットすなわち初期の位置ずれ量は、印加電圧、対向面積、可動電極のｚ方向のばね定数の関数であり、活性層の厚さには関係が無い。そのため、力学量検出センサ特性を、任意かつアクティブに設定できる。
【００８２】
さらに、本実施例の力学量検出センサは、可動電極が予め支持基板側に変位しギャップが狭くなっているので、その分だけダンピング効果が得られ、耐振動性が向上し、外乱に強くなる。
【実施例２】
【００８３】
さらに、本発明の他の実施例とてして、キャップ５０側に電極（可動電極６及び固定電極７）を形成し、キャップ５０と可動電極６の間にバイアス電圧を印加することで、可動電極６を支持基板２ａから離れる方向に変位させることもできる。
【００８４】
キャップ５０と可動電極６間にバイアス電圧を印加することで、可動電極６を支持基板２ａから離れる方向に変位させる場合には、中間絶縁層２ｂの厚さに制約されないため、印加できるバイアス電圧との兼ね合いで必要に応じてずれ量ｄ0や位置ずれ調整量ｄ1を適切に調整することができる。
【００８５】
本実施例によれば、可動電極は支持基板から遠ざかる方向に変位するため、中間絶縁層の厚さやプールインに制限されることなく可動電極を変位させることができる。従って、印加される力学量によって発生する容量変動（ΔＣ）を維持しながらも、可動電極と固定電極間の初期容量Ｃ０を小さくすることができるため、印加された力学量の高感度・高精度検出が可能となる。
【実施例３】
【００８６】
本実施の形態３における半導体力学量検出センサは、検出力学量として角速度を想定した角速度センサである。以下に角速度センサ１Ｂの構成と動作原理について図面を参照しながらその詳細を説明する。なるべく詳細を説明するが、実施の形態１と重複する部分に関しては説明を省略する。図７は、本実施の形態３における角速度センサ１Ｂの主要な構成要素を平面的に示す模式図である。図８は、図７のＢ−Ｂ´線で切断した断面を示している。
【００８７】
本実施の形態３における角速度センサ１Ｂは、大きく分けてセンサを駆動する駆動電極２１、２２とセンサの駆動振幅をモニタするモニタ電極２３、２４を備えた励振素子２５と、角速度印加によって変位し、その変位によって発生する容量変化を検出する検出手段３３を備えたコリオリ素子３１で構成されている。
【００８８】
まず、センサを駆動し、駆動振幅を発生させる励振素子２５から説明する。ＳＯＩ基板の活性層２ｃには、図７と図８に示しているように、固定部２６が形成され支持基板２ａに固定されている。この固定部２６には、可動部（励振素子２５、コリオリ素子３１など）と電気信号のやり取りを行うための貫通電極２８が形成され、励振素子２５を支持する支持梁２７が接続されている。この支持梁２７は、励振方向であるｘ方向には柔らかく、検出方向であるｚ方向には硬く設計されている。
【００８９】
励振素子２５は、支持梁２７に支持され、その下にある中間絶縁層２ｂを除去することで、支持基板２ａから浮いた状態に懸架される。
【００９０】
励振素子２５は、駆動電極２１、２２と、モニタ電極２３、２４と対向配置され容量を形成している可動電極が形成されている。駆動電極２１、２２には、互いに逆相の駆動信号が印加され、励振素子２５を加振する。さらに、励振素子２５と２５は互いにリンク梁２９によって連結されている。そのため、二つの励振素子２５、２５は互いに逆相モードで振動することとなる。駆動信号の周波数は低い駆動エネルギーで大きい振幅を得るため、励振素子２５の逆相モード周波数（本角速度センサでは２次固有振動数）にあわせている。
【００９１】
モニタ電極２３、２４は、励振素子２５の振動振幅を測定するために設置されており、貫通電極を通じて外部の信号処理ＩＣ７０との電気信号のやり取りを行う。図９に駆動振幅のモニタ回路を示す。図７、図８と等価の部材には同一の符号を付している。モニタ電極２３、２４に互いに逆相の搬送波を印加し、駆動振幅の大きさに連動した容量変化を信号処理ＩＣ７０のＣＶ変換回路７２で電圧信号として変換することで、振動振幅をモニタしている。既に既知であるため、本明細書では説明を省略するが、このモニタ信号を駆動電極２３、２４にフィードバックすることで振動振幅を常に一定に管理すること（ＡＧＣ：Auto Gain Control）も出来る。
【００９２】
コリオリ素子３１は、励振方向ｘと検出方向zと直交するｙ方向には硬く、検出方向であるｚ方向にはやわらかい４本の検出梁３２によって励振素子２５に接続されている。そのため、コリオリ素子３１は、励振素子２５のｘ方向の振動に追従して励振素子２５と同じ位相で励振方向に振動する。ここで、コリオリ素子３１の励振方向xの振幅に関しては、検出梁３２のx方向の剛性を強くし励振素子２５と同じ振幅にすることもできれば、支持梁２７、リンク梁２９との割合を調整し、励振素子２５より大きいもしくは少ない振幅にしても良い。つまり、x方向に関しては、励振素子２５とコリオリ素子３１を質量として、支持梁２７、リンク梁２９、検出梁３２をばねとして考えた場合の質量ばね系において１自由度系として構成することもできれば、２自由度系として構成し、１次モードで使うこともできる。
【００９３】
コリオリ素子３１、３１は互いに励振素子２５、２５に吊られ互いに逆相に励振されているため、角速度センサ１Ｂにｙ軸回りの角速度が印加された場合発生するコリオリ力によりコリオリ素子３１、３１も夫々ｚ方向に逆相に振動する。
【００９４】
検出電極３３、３４は、これと対向するように形成されているコリオリ素子３１、３１上の可動電極との間で静電容量を形成している。検出電極３３、３４には、夫々貫通電極３５、３６を通じてモニタ電極２３、２４同様逆相の搬送波が印加されている。そのため、コリオリ素子３１、３１が角速度印加により互いに逆相に振動した場合、検出電極３３、３４の容量変化が差動検出できる。検出回路は図９に示しているモニタ電極の検出回路と同様であるため説明は省略する。
【００９５】
しかし、図８のＢ−Ｂ‘断面図に示しているように検出電極３３、３４とコリオリ素子３１、３１の位置ずれがない場合は、角速度の印加によりコリオリ素子３１、３１が夫々逆相に変位したとしても、両方とも可動電極と固定電極間の対向面積が減るため検出電極３３、３４共に−ΔＣが発生する。従って、図９に示す差動検出回路では、検出電極３３、３４の容量変化は互いに相殺され、出力は発生しない。
【００９６】
図１０は、実施の形態１同様、前記可動部（励振素子２５、コリオリ素子３１）と基板電極１５を通じて支持基板２ａの間にバイアス電圧を印加し、可動部を基板２ａ側に変位させた状態の断面図を示す。励振素子２５にもバイアス電圧印加により支持基板２ａ側に作用する静電力が発生するが、支持梁２７が励振方向であるｘ方向には柔らかく、検出方向であるｚ方向には硬いばねとして設計されているため、バイアス電圧印加による変位量は無視できるほど小さい値である。
【００９７】
コリオリ素子３１、３１が支持基板２ａ側に変位し、固定されている検出電極３３、３４と位置がずれている状態（実線表示）で角速度が印加されると、コリオリ素子３１、３１は互いに逆相に変位するため、夫々の検出電極３３、３４には＋ΔＣと−ΔＣの容量変化が発生する。図１２は、実施の形態３における角速度センサの動作状態を示す図である。実施の形態３の場合も、図９に示す検出回路を使うことによって、印加された角速度に比例した電圧出力Ｖ０を得ることができる。出力電圧Ｖｏは、式（４）のＶｏとなる。
【００９８】
【数４】
2010127763.tif 000006
【００９９】
励振素子２５、コリオリ素子３１などの構成要素の周辺はダミパターン３７が形成され、実施の形態１の加速度センサ１Ａ同様ダミパターン３７は貫通電極３８を通じて所定の電位に固定されている。
【０１００】
図１１は、角速度センサ１Ｂとその信号処理系の回路すなわち信号処理ＩＣ７０の概略図である。キャップされた角速度センサ１Ｂはセラミックパッケージ６０に信号処理用のＩＣ７０とともに実装される。まず、信号処理ＩＣ７０を接着剤８０を介してセラミックパッケージ６０に固定したあと、角速度センサ１Ｂを信号処理ＩＣ７０上に接着固定する。その後、ワイヤボンディングを用いて、信号処理ＩＣ７０、角速度センサ１Ｂ、セラミックパッケージ６０の端子間を導電性ワイヤ９０で接続する。最後に蓋１００で封止することで完成となる。なお、信号処理ＩＣ７０と同じ基板あるいは他の基板上に信号処理ＩＣ７０の出力信号を利用した制御装置、例えば走行速度制御装置の回路が形成される。
【０１０１】
実施の形態３における角速度センサの場合、信号処理ＩＣ７０のＣＶ変換回路の入力側（反転入力端子）には、図１２の右側欄に記載したように、角速度に応じて発生する＋ΔＣと−ΔＣの容量変化に対応する電圧が印加される。
【０１０２】
ここでも図示はしないが、実施例２と同様に、キャップ５０に電極を設置し、前記可動部（励振素子２５、コリオリ素子３１）とキャップ５０間にバイアス電圧を印加することで、コリオリ素子３１を支持基板２ａから離れる方向に変位させることもできる。それによって得られる効果は前述した支持基板２ａに近づけることによって得られる効果と同じである。
【０１０３】
本実施例によれば、実施例１や実施例２と同様な効果が得られる。  
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施の形態１における加速度センサの構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ´線で切断した断面を示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施の形態１における、可動電極と固定電極の位置ずれによる効果を示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ａの電極部の拡大図である。
【図３Ｃ】キャップを接合した状態での図１のＡ−Ａ‘線で切断した断面を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における加速度センサの実装形態図である。
【図５】実施の形態１における加速度センサの動作を説明するである。
【図６Ａ】本発明の実施の形態１における加速度センサと検出回路を備えた信号処理ＩＣの概念図である。
【図６Ｂ】図６Ａの制御回路において、印加された加速度Ａの方向及び大きさと、変位量ｄ及び容量変化ΔＣの関係を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ａの制御回路において、印加された加速度Ａの方向及び大きさと、出力電圧Ｖｏ‘の関係を示す図である。
【図７】実施の形態３における角速度センサの構成を示す平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ´線で切断した断面を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３における角速度センサと検出回路を備えた信号処理ＩＣの概念図である。
【図１０】実施の形態３における可動電極と固定電極の位置ずれによる効果を示す模式図である。
【図１１】実施の形態３における角速度センサの実装形態図である。
【図１２】実施の形態３における角速度センサの動作を説明するである。
【符号の説明】
【０１０５】
１Ａ…加速度センサ、
１Ｂ…角速度センサ、
２…基板、
２ａ…支持基板、
２ｂ…中間絶縁層、
２ｃ…導体層（活性層）、
２ｄ…接続導体層、
３…固定部、
４…質量体、
５…梁、
６…可動電極、
７…固定電極、
８…周辺ダミパターン、
９、１３、１４…貫通電極、
１０…絶縁層、
１１…多結晶シリコン膜、
１２…パッド、
１５…基板電極、
１６…バイアス電圧調整手段、
１７…空隙、
２１、２２…駆動電極、
２３、２４…モニタ電極、
２５…励振素子、
２６…固定部、
２７…支持梁、
２８、３５、３６、３８…貫通電極、
２９…リンク梁、
３１…コリオリ素子、
３２…検出梁、
３３、３４…検出電極、
３７…周辺ダミパターン、
５０…キャップ、
６０…セラミックＰＫＧ
７０…信号処理ＩＣ、
７１…搬送波発生手段、
７２…ＣＶ変換回路、
７３…復調回路、
８０…接着剤、
９０…ワイヤ、
１００…蓋。
【図１】
2010127763.tif 000008
【図２】
2010127763.tif 000009
【図３Ａ】
2010127763.tif 000010
【図３Ｂ】
2010127763.tif 000011
【図３Ｃ】
2010127763.tif 000012
【図４】
2010127763.tif 000013
【図５】
2010127763.tif 000014
【図６Ａ】
2010127763.tif 000015
【図６Ｂ】
2010127763.tif 000016
【図６Ｃ】
2010127763.tif 000017
【図７】
2010127763.tif 000018
【図８】
2010127763.tif 000019
【図９】
2010127763.tif 000020
【図１０】
2010127763.tif 000021
【図１１】
2010127763.tif 000022
【図１２】
2010127763.tif 000023