(57)【要約】【課題】慣性センサにおいて、可動電極と固定電極との間の固着を抑制し、慣性センサが動作不良となることを防止することができる技術を提供する。【解決手段】可動電極１３と、可動電極１３に対向して設けられた固定電極１４と、可動電極１３と固定電極１４の双方に対向した周辺の導体１６と、周辺の導体１６の電位が可動電極１３の電位と同じになるように、周辺の導体１６の電位を調整する復調回路１９および電圧調整回路２０とを備え、可動電極１３と固定電極１４の間の容量変化を検出する。【選択図】図１
2009145321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動電極と、
前記可動電極に対向して設けられた固定電極と、
前記可動電極および前記固定電極の周辺に前記可動電極および前記固定電極と電気的に分離されている周辺の導体と、
前記可動電極と前記固定電極の間の容量変化を検出する検出回路と、を有する慣性センサであって、
前記可動電極と前記固定電極と前記周辺の導体は所定の電位に設定されていることを特徴とする慣性センサ。
【請求項２】
請求項１記載の慣性センサにおいて、
前記可動電極と、前記固定電極と、前記周辺の導体と、前記検出回路と、を有し、
前記周辺の導体は、前記可動電極と前記固定電極の双方に対向した周辺の導体であり、
前記周辺の導体の電位が前記可動電極の電位と同じになるように、前記周辺の導体の電位を調整する制御回路をさらに有することを特徴とする慣性センサ。
【請求項３】
請求項１記載の慣性センサにおいて、
前記可動電極と、前記固定電極と、前記周辺の導体と、前記検出回路と、を有し、
前記周辺の導体は、前記可動電極と前記固定電極の双方に対向した第１の周辺の導体と、前記固定電極に対向し前記可動電極に対向しない第２の周辺の導体と、前記可動電極に対向し前記固定電極に対向しない第３の周辺の導体とからなり、
前記第３の周辺の導体の電位が前記可動電極の電位と同じになるように、前記第３の周辺の導体と前記可動電極とを接続する配線をさらに有することを特徴とする慣性センサ。
【請求項４】
請求項３記載の慣性センサにおいて、
前記第１の周辺の導体の電位が前記可動電極の電位と同じになるように、前記第１および第２および第３の周辺の導体の電位を調整する制御回路をさらに有することを特徴とする慣性センサ。
【請求項５】
請求項１記載の慣性センサにおいて、
前記周辺の導体の電位は前記可動電極のＤＣレベルの電位と同じであることを特徴とする慣性センサ。
【請求項６】
請求項３記載の慣性センサにおいて、
前記第１および第２および第３の周辺の導体の電位は前記可動電極のＤＣレベルの電位と同じであることを特徴とする慣性センサ。
【請求項７】
請求項１記載の慣性センサにおいて、
前記固定電極の一部は前記可動電極と対向して前記可動電極を駆動する駆動電極として使われ、
前記固定電極の他の一部は前記可動電極と対向して静電容量を形成する検出電極として使われていることを特徴とする慣性センサ。
【請求項８】
請求項７記載の慣性センサにおいて、
前記駆動電極と前記検出電極の間には電位が一定に固定された前記周辺の導体が介在され、前記駆動電極と前記検出電極が面していないことを特徴とする慣性センサ。
【請求項９】
請求項７記載の慣性センサにおいて、
前記駆動電極と前記検出電極の間には前記可動電極の一部が延設され、前記駆動電極と前記検出電極が面していないことを特徴とする慣性センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体物理量センサに関し、特に、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて作成された、静電容量の変化を検出に用いる慣性センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明者が検討した技術として、例えば、慣性センサにおいては、以下の技術が考えられる。
【０００３】
半導体プロセス技術およびマイクロマシニング技術（いわゆるＭＥＭＳ技術）の進展により、検出回路を備え、その検出回路により物理量を検出するＭＥＭＳ慣性センサ素子が普及している。例えば、慣性センサの一種である加速度センサによって携帯電話の傾斜を検知し出力画面の方向を可変とするシステムがある。また、慣性センサの一種である角速度センサによって車体の回転角度をリアルタイムに検出し車体の走行状態を制御するシステムなどがある。センサ素子は一般に、高温でノイズが多い環境下で長時間利用されており、耐久性が要求される。
【０００４】
シリコンウエハから加工・製造されるＭＥＭＳ慣性センサは、固定電極と可動電極と慣性体などから構成される。物理的な力が慣性体に働き、慣性体が動作した量を固定電極と可動電極間の静電容量変化によって検出することにより、慣性体に働いた物理量を算出する。
【０００５】
シリコンウエハを用いてＭＥＭＳ慣性センサを形成する場合、シリコンの深堀エッチング技術でシリコンウエハが加工される。深堀エッチング技術は、ＳＦ６ガスを主体とする化学的エッチングと、ＣＦ４ガスを主体とする化学的成膜を繰り返し行う加工プロセス技術である。慣性体を形成するシリコンウエハの厚さは、多くの場合４００〜７５０マイクロメートルであり、シリコンの深堀エッチングのエッチングレートから計算すると、数１０分から数時間の加工時間がシリコンウエハ１枚について必要である。深堀エッチングの占有時間が長くなることは製造コストの観点から好ましくない。そのため、被エッチング面積の削減による加工時間削減を目的として、慣性体、固定電極、可動電極パターンの周囲に、センサ性能に直接寄与しないダミーパターンが設置される。
【０００６】
また、慣性体を形成する際に、ウエハ面内において加工部のアスペクト比が異なる領域があると、エッチングレートにばらつきが生じる。これはマイクロローディング効果と呼ばれる現象であり、被エッチング領域の開口部が小さくなるほどエッチングレートが落ちる現象である。４００〜７５０マイクロメートルの厚さのシリコンウエハを加工すると、マイクロローディング効果により、微細パターン部ほど深堀エッチングによる加工完了までの時間が長くなる。マイクロローディング効果によるエッチング完了時間のばらつきは、レイアウトパターンにも依存するが、最も短時間でエッチングが完了する広域なパターンのエッチングレートに対して、最も時間のかかる微細なパターンは１／３〜１／４倍のエッチングレートとなる。このエッチング完了時間のばらつきにより、最も時間のかかる微細なパターン以外の加工パターン部は、エッチングが完了したにも拘わらずエッチャントである化学物質に晒されることになり、加工が過剰に進行する。よって、慣性体上部の寸法と慣性体底部の寸法に差異が生じて、設計通りの慣性体の加工が出来ず、好ましくない。被エッチング領域の開口部ばらつきを抑制することによる加工寸法ばらつきの制御を目的として、慣性体パターンの周囲に、センサ性能に直接寄与しないダミーパターンが設置される。
【０００７】
加工時間削減、もしくは加工寸法ばらつきの制御を目的として設置されるダミーパターンを「周辺の導体」と呼ぶ。その他に、前記可動電極と固定電極、前記ダミーパターンを固定支持している基板、これらの構造物を囲むもしくは覆うパッケージ等の導体部も「周辺の導体」と呼ぶ。この周辺の導体は、単結晶シリコンや、この単結晶シリコンの上部に絶縁膜と導電性の膜が形成されたものを含む。また、慣性体や周辺の導体が単結晶シリコンで形成される場合、加工後のその表面には自然酸化膜が数ナノメートル程度の厚さで形成される。
【０００８】
なお、このような慣性センサに関する技術としては、例えば、特許文献１に記載される技術が挙げられる。
【特許文献１】特開平１１−１７３８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前記のような慣性センサの技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【００１０】
例えば、深堀エッチングによる最小加工パターンが数マイクロルートルの場合、周辺の導体のパターンは、可動電極と固定電極の双方に対向する距離が数１０マイクロメートル以下に設置されることが一般的である。深堀エッチングによって加工されたシリコン慣性体の質量は数マイクログラムから数１００マイクログラム程度であり、慣性体の質量に対する表面積の割合が大きく、周辺の導体のパターンと表面間の相互作用が支配的な現象を起こす。
【００１１】
例えば、製造プロセスの途中、もしくは、センサチップをパッケージに実装する際に、何らかの原因でそのセンサチップに高電圧が印加されて慣性体に静電気が蓄えられた場合、または、帯電した外部物体とセンサチップが接触して慣性体に静電気が蓄えられた場合に、可動電極と固定電極との間に静電気力が発生し、可動電極が固定電極に引き寄せられて両電極が固着して動作不良になる問題がある。同時に、電極表面の電気的絶縁膜に大きな電界が印加され、絶縁体表面に誘導電荷や誘導分極が発生する。外部からの電圧が取り除かれた後でも、絶縁体表面にこれらの電荷分布が残留する場合があり、電気的絶縁膜を介した可動電極と固定電極との間の静電気力が残留して動作不良になる問題がある。
【００１２】
前記特許文献１に記載されているように、従来は、可動電極と固定電極との間の固着を防止する為にストッパを設置していた。ストッパを設置して可動電極表面と固定電極表面の接触する実効面積を少なくすることで、固着が発生した際の電極表面に、誘導電荷や誘導分極を発生しにくくし、電気的絶縁膜を介した可動電極と固定電極との間の静電気力を抑制する効果がある。
【００１３】
可動電極と固定電極とが固着に至らなかった場合であっても、可動電極と周辺の導体との間には絶縁体表面に誘導電荷や誘導分極を原因とする浮遊電荷が発生する場合がある。慣性体に物理的な力が働いて、慣性体の可動電極と周辺の導体との間の距離が変化した場合に、浮遊電荷による静電気力が発生する。このとき、慣性体の動作が不安定になり、正確な物理量が検出出来ない問題がある。
【００１４】
また、可動電極と固定電極とが固着に至らなかった場合であっても、固定電極と周辺の導体との間には絶縁体表面に誘導電荷や誘導分極を原因とする浮遊電荷が発生する場合がある。慣性センサは、物理的な力が慣性体に働き、慣性体が動作した量を固定電極と可動電極間の静電容量変化によって検出することにより、慣性体に働いた物理量を算出している。固定電極と周辺の導体との間の浮遊電荷による寄生容量が存在すると、センサ出力のＳ／Ｎ比が低くなる問題がある。また、慣性体の左右もしくは上下に位置する電極間の差動容量を検出している場合には、固定電極と周辺の導体との間の浮遊電荷による寄生容量が左右もしくは上下の位置で非対称になる可能性が高く、センサ出力のオフセットが生じる問題がある。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、慣性センサにおいて、可動電極と固定電極との間の固着を抑制し、慣性センサが動作不良となることを防止することができる技術を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、慣性センサにおいて、固定電極と周辺の導体との間の寄生容量に起因するセンサ出力のＳ／Ｎ比低下とオフセット発生を抑制することができる技術を提供することにある。
【００１７】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及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】
【００１８】
本願において開示される実施例のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１９】
すなわち、代表的な実施例による慣性センサは、可動電極と固定電極の間の容量変化を検出するものであって、可動電極と固定電極の双方に対向した周辺の導体の電位が、可動電極の電位と同じになるように、周辺の導体の電位を調整する制御回路を備えたものである。
【００２０】
また、代表的な実施例による慣性センサは、可動電極と固定電極の間の容量変化を検出するものであって、可動電極に対向し固定電極に対向しない第３の周辺の導体の電位が、可動電極の電位と同じになるように、第３の周辺の導体と可動電極とを接続する配線を備えたものである。
【００２１】
また、代表的な実施例による慣性センサは、前記固定電極が前記可動電極を駆動するための駆動電極と、前記可動電極の動きを静電容量の変化として検出するための検出電極に使われているものであって、前記駆動電極と前記検出電極が互いに面しないように、前記周辺の導体もしくは延設された前記可動電極の一部が介在しているものである。
【発明の効果】
【００２２】
本願において開示される実施例のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００２３】
（１）慣性センサの製造プロセス数を増やすことなく、可動電極と固定電極との間の固着を抑制し、慣性センサが動作不良となるのを防止することが可能になる。
【００２４】
（２）固定電極と周辺の導体との間の寄生容量に起因するセンサ出力のＳ／Ｎ比低下とオフセット発生を抑制することが可能になる。
【００２５】
（３）駆動電極と検出電極の容量カップリングに起因する駆動信号の検出信号への漏れ込みを抑制することでセンサ出力のＳ／Ｎ比低下とオフセット発生を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一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。
【００２７】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１による加速度センサのチップ概観と配線の模式図を示す。
【００２８】
本実施の形態１による慣性センサとしての加速度センサは、センサチップ１０、検出回路としての容量−電圧（ＣＶ）変換回路１７、搬送波印加回路１８、復調回路１９、制御回路としての電圧調整回路２０などから構成される。センサチップ１０の上に、慣性体質量部１１、慣性体の支持梁構造体１２、慣性体の移動量を検出するための可動電極１３と固定電極１４、センサチップ１０と検出回路素子を接続するためのパッドパターン１５ａ〜１５ｃが形成されている。また、これらのセンサ構成要素の周囲を取り囲むように周辺の導体１６が設置されている。また、固定電極１４は可動電極１３に対向して設けられ、周辺の導体１６は可動電極１３と固定電極１４の双方に対向している。
【００２９】
加速度センサに対して加速度が印加されると、慣性体質量部１１が慣性の法則に従い加速度とは逆の方向に変位する。このときの変位量は、可動電極１３と固定電極１４間の静電容量の変化により算出する。具体的には、固定電極１４に接続されたパッドパターン１５ａと、可動電極１３に接続されたパッドパターン１５ｂ間の静電容量変化を、センサチップ１０外部にある容量−電圧（ＣＶ）変換回路１７によって電圧変化に変換し、その電圧の変化量を検出し、慣性体質量部１１の変位量に換算する。可動電極１３と固定電極１４間の電位差は、搬送波印加回路１８と復調回路１９によって生成復調される搬送波により計測する。
【００３０】
このとき、復調回路１９から出力された電圧に基づいて、電圧調整回路２０を介して、可動電極１３の電位と同じ電位を、センサチップ１０上の周辺の導体１６に接続されたパッドパターン１５ｃに与える。周辺の導体１６と可動電極１３の電位を等しくすることで、加速度センサの動作を安定に保つことが出来る。この原理を図２に示す回路図を用いて説明する。
【００３１】
図２は、図１に示したセンサチップ１０の模式図を、回路図に書き直したものである。
【００３２】
センサチップ１０は、２種４個の固定電極１４と可動電極１３から成る容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂと、固定電極１４に対して寄生容量となる周辺の導体（Ａ）１６ａと、可動電極１３に対して寄生容量となり可動体が動作すると可動電極１３との距離が変化する周辺の導体（Ｂ）１６ｂとで構成されている。加速度センサに対して加速度が印加されると、慣性体質量部１１が慣性の法則に従い加速度とは逆の方向に変位し、可動電極１３と固定電極１４間の静電容量が変化する。つまり、容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量が変化する。この容量値の変化をセンサチップ１０外部にある容量−電圧変換回路１７によって電圧変化に変換し、電圧の変化量を検出し、慣性体質量部１１の変位量に換算する。可動電極１３と固定電極１４間の電位差は、搬送波印加回路１８と復調回路１９によって生成復調される搬送波により計測する。
【００３３】
周辺の導体１６は、固定電極１４に対して寄生容量Ｃｐ１となる部分（１６ａ）と、可動電極１３に対して寄生容量Ｃｐ２となる部分（１６ｂ）が存在する。復調回路１９から出力された電圧に基づいて、電圧調整回路２０を介して、可動電極１３の電位と同じ電位を、周辺の導体１６（１６ａと１６ｂ）に与える。これにより、固定電極１４と可動電極１３とから構成される容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量値に影響を与えることなく、周辺の導体１６による寄生容量の効果を抑制することが出来る。この原理を、図３（ａ）（ｂ）に示す回路図を用いて説明する。
【００３４】
図３（ａ）は、図２で説明した周辺の導体１６ａ，１６ｂを、電圧調整回路２０を介さずに直接、可動電極１３に接続した場合の回路図である。図３（ａ）の構成の場合、検出回路でセンサの可動電極１３と固定電極１４の電位差（Ｖ２−Ｖ０）を計測したとしても、寄生容量Ｃｐ１が温度変化と振動などにより時間的に変化すると、可動電極１３と固定電極１４の電位差（Ｖ２−Ｖ０）にも影響を及ぼすために、容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量Ｃは正確に一意的に求めることが出来ない。
【００３５】
また、寄生容量Ｃｐ２は両端が同じ電位となり、容量としては０となるが、前記寄生容量Ｃｐ２の周辺との間で電位が特定できない新たな寄生容量Ｃｐ３が発生する。
【００３６】
図３（ｂ）は、周辺の導体１６ａ，１６ｂに対して、電圧調整回路２０を介して可動電極１３と同電位Ｖ１を与える場合の回路図である。図３（ｂ）の構成の場合、寄生容量Ｃｐ１とＣｐ２の値が時間的に変化しても、可動電極１３と固定電極１４の電位差（Ｖ１−Ｖ０）には影響を及ぼさない。そのため、容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量Ｃは常に正確に求めることが出来る。
【００３７】
このように、復調回路１９から出力された電圧に基づいて、電圧調整回路２０を介して、可動電極１３の電位と同じ電位を、周辺の導体１６（１６ａと１６ｂ）に与えることで、固定電極１４と可動電極１３から構成される容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量値に影響を与えることなく、周辺の導体１６による寄生容量の効果を抑制することが出来る。つまり、可動電極１３と固定電極１４との間の固着を抑制しセンサが動作不良となることを防止すると同時に、固定電極１４と周辺の導体１６との間の寄生容量による、センサ出力のＳ／Ｎ比低下とオフセット発生を抑制する効果が得られる。
【００３８】
（実施の形態２）
図４に、本発明の実施の形態２による加速度センサのチップ概観と配線の模式図を示す。
【００３９】
本実施の形態２による慣性センサとしての加速度センサは、センサチップ１０、検出回路としての容量−電圧（ＣＶ）変換回路１７、搬送波印加回路１８、復調回路１９、制御回路としての電圧調整回路２０などから構成される。センサチップ１０の上に、慣性体質量部１１、慣性体の支持梁構造体１２、慣性体の移動量を検出するための可動電極１３と固定電極１４、加速度センサの動作を抑制する抑制手段２５、センサチップ１０と検出回路素子を接続するためのパッドパターン１５ａ〜１５ｄが形成されている。また、これらのセンサ構成要素の周囲を取り囲むように周辺の導体１６ａ，１６ｂが設置されている。また、固定電極１４は可動電極１３に対向して設けられている。周辺の導体１６ａは、可動電極１３と固定電極１４の双方に対向している第１の周辺の導体と、固定電極１４に対向し可動電極１３に対向しない第２の周辺の導体とから成る。周辺の導体１６ｂは、可動電極１３に対向し固定電極１４に対向しない第３の周辺の導体から成る。
【００４０】
加速度センサに対して加速度が印加されると、慣性体質量部１１が慣性の法則に従い加速度とは逆の方向に変位する。このときの変位量は、可動電極１３と固定電極１４間の静電容量の変化により算出する。具体的には、固定電極１４に接続されたパッドパターン１５ａと、可動電極１３に接続されたパッドパターン１５ｂ間の静電容量変化を、センサチップ１０外部にある容量−電圧（ＣＶ）変換回路１７によって電圧変化に変換し、電圧の変化量を検出し、慣性体質量部１１の変位量に換算する。可動電極１３と固定電極１４間の電位差は、搬送波印加回路１８と復調回路１９によって生成復調される搬送波により計測する。
【００４１】
このとき、復調回路１９から出力された電圧に基づいて、電圧調整回路２０を介して、可動電極１３の電位と同じ電位を、センサチップ１０上の周辺の導体１６（第１および第２の周辺の導体）に接続されたパッドパターン１５ｃに与える。また、可動電極１３と電気的に接続されているパッドパターン１５ｂと、センサ動作を抑制する抑制手段２５の周辺の導体（第３の周辺の導体）と電気的に接続されているパッドパターン１５ｄとを、配線を設けて電気的に短絡する。このように、周辺の導体１６ａ，１６ｂと可動電極１３の電位を等しくすることで、センサの動作を安定に保つことが出来る。この原理を図５に示す回路図を用いて説明する。
【００４２】
図５は、図４に示したセンサチップ１０の模式図を、回路図に書き直したものである。
【００４３】
センサチップ１０は、２種４個の固定電極１４と可動電極１３から成る容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂと、固定電極１４に対して寄生容量となる周辺の導体（Ａ）１６ａと、可動電極１３に対して寄生容量となり可動体が動作すると可動電極１３との距離が変化する周辺の導体（Ｂ）１６ｂで構成されている。センサに対して加速度が印加すると、慣性体質量部が慣性の法則に従い加速度とは逆の方向に変位し、可動電極１３と固定電極１４間の静電容量が変化する。つまり、容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量が変化する。この容量値の変化をセンサチップ１０外部にある容量−電圧（ＣＶ）変換回路１７によって電圧変化に変換し、電圧の変化量を検出し、慣性体質量部１１の変位量に換算する。可動電極１３と固定電極１４間の電位差は、搬送波印加回路１８と復調回路１９によって生成復調される搬送波により計測する。
【００４４】
周辺の導体は、固定電極１４に対して寄生容量Ｃｐ１となる部分（１６ａ）と、可動電極１３に対してのみ寄生容量Ｃｐ２となる部分（１６ｂ）と、周辺の導体１６ａ，１６ｂ間の寄生容量Ｃｐ３となる部分が存在する。復調回路１９から出力された電圧に基づいて、電圧調整回路２０を介して、可動電極１３の電位と同じ電位を周辺の導体１６ａに与え、なおかつ、可動電極１３と周辺の導体１６ｂを電気的に短絡することで可動電極１３と周辺の導体１６ｂを同電位とすれば、固定電極１４と可動電極１３から構成される容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量値に影響を与えることなく、周辺の導体による寄生容量の効果を抑制することが出来る。この原理を図６（ａ）（ｂ）に示す回路図を用いて説明する。
【００４５】
図６（ａ）は、図５で説明した固定電極１４に対して寄生容量となる周辺の導体１６aには、電圧調整回路２０を介して接続し可動電極１３と同電位Ｖ１を与え、可動電極１３に対して寄生容量となる周辺の導体１６ｂは電圧調整回路２０を介さずに直接、可動電極１３に接続した場合の回路図である。図６（ａ）の構成の場合、検出回路でセンサの可動電極１３と固定電極１４の電位差（Ｖ１−Ｖ０）を計測するとき、寄生容量Ｃｐ１とＣｐ２とＣｐ３の値が時間的に変化しても、周辺の導体１６ｂが可動電極１３と固定電極１４の電位差（Ｖ１−Ｖ０）には影響を及ぼさないため、容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量Ｃは常に正確に求めることが出来る。
【００４６】
図６（ｂ）は、固定電極１４と可動電極１３に対して寄生容量となる周辺の導体１６ａ，１６ｂに対して、電圧調整回路２０を介して可動電極１３と同電位Ｖ１を与える場合の回路図である。図６（ｂ）の構成の場合、寄生容量Ｃｐ１、Ｃｐ２とＣｐ３の値が時間的に変化しても、可動電極１３と固定電極１４の電位差（Ｖ１−Ｖ０）には影響を及ぼさないため、容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量Ｃは常に正確に求めることが出来る。
【００４７】
つまり、可動電極１３に対して寄生容量となる周辺の導体１６ｂは、電圧調整回路２０を介して可動電極１３と同電位を与えても、可動電極１３と電気的に直接短絡することで同電位としても、いずれの場合でも、容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量Ｃを正確に求めることが出来る。なお、固定電極１４に対して寄生容量となる周辺の導体１６ａは、実施の形態１（図３）で説明した通り、電圧調整回路２０を介して可動電極１３と同電位を与えなければ、容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量Ｃを正確に求めることが出来ない。
【００４８】
このように、復調回路１９から出力された電圧に基づいて、電圧調整回路２０を介して、可動電極１３の電位と同じ電位を、固定電極１４に対して寄生容量となる周辺の導体１６ａに与え、なおかつ、可動電極１３と可動電極１３に対して寄生容量となる周辺の導体１６ｂを電気的に直接短絡することで同電位とすることで、固定電極１４と可動電極１３から構成される容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量値に影響を与えることなく、周辺の導体１６ａ，１６ｂによる寄生容量の効果を抑制することが出来る。つまり、可動電極１３と固定電極１４との間の固着を抑制しセンサが動作不良となることを防止すると同時に、固定電極１４と周辺の導体１６ａ，１６ｂとの間の寄生容量による、センサ出力のＳ／Ｎ比低下とオフセット発生を抑制する効果が得られる。
【００４９】
（実施の形態３）
図７に、本発明の実施の形態３による加速度センサのチップ概観と配線の模式図を示す。
【００５０】
本実施の形態３による慣性センサとしての加速度センサは、センサチップ１０、検出回路としての容量−電圧（ＣＶ）変換回路１７、搬送波印加回路１８、復調回路１９、制御回路としての電圧調整回路２０などから構成される。センサチップ１０の上に、慣性体質量部１１、慣性体の支持梁構造体１２、慣性体の移動量を検出するための可動電極１３と固定電極１４、センサチップ１０と検出回路素子を接続するためのパッドパターン１５ａ〜１５ｃ，１５ｅが形成されている。また、これらのセンサ構成要素の周囲を取り囲むように導体１６が設置されている。センサに対して加速度が印加されると、慣性体質量部１１が慣性の法則に従い加速度とは逆の方向に変位する。このときの変位量は、可動電極１３と固定電極１４間の静電容量の変化により算出する。具体的には、固定電極１４に接続されたパッドパターン１５ａと、可動電極１３に接続されたパッドパターン１５ｂ間の静電容量変化を、センサチップ１０外部にある容量−電圧（ＣＶ）変換回路１７によって電圧変化に変換し、電圧の変化量を検出し、慣性体質量部１１の変位量に換算する。可動電極１３と固定電極１４間の電位差は、搬送波印加回路１８と復調回路１９によって生成復調される搬送波により計測する。
【００５１】
このとき、復調回路１９から出力された電圧に基づいて、電圧調整回路２０を介して、可動電極１３の電位と同じ電位を、センサチップ１０上の周辺の導体１６に接続されたパッドパターン１５ｃに与える。周辺の導体１６は必ずしも慣性体配線の外部にあるわけではなく、慣性体の配線に取り囲まれた領域（周辺の導体２６）にも存在する可能性があるが、周辺の導体２６に接続されたパッドパターン１５ｅに対しても可動電極１３の電位と同じ電位を、電圧調整回路２０を介して与えることで、実施の形態１および実施の形態２と同じ理由によりセンサの動作を安定に保つことが出来る。
【００５２】
図８（ａ）（ｂ）に、慣性体の配線に取り囲まれた領域に存在する周辺の導体２６と電気的な接続を確保する方法の例を示す。
【００５３】
図８（ａ）に示す通り、センサチップ１０の上に、慣性体質量部１１、慣性体の支持梁構造体１２、慣性体の移動量を検出するための可動電極１３と固定電極１４、センサチップ１０と検出回路素子を接続するためのパッドパターン１５ａ〜１５ｃ，１５ｅが形成されている。また、これらのセンサ構成要素の周囲を取り囲むように周辺の導体１６，２６が設置されている。
【００５４】
図８（ｂ）は、図８（ａ）中の一点鎖線Ａ−Ａ’の断面図である。ＳＯＩウエハのシリコン活性層２７に慣性体構造を形成し、ＢＯＸ酸化膜２８を犠牲層に利用した構造である。慣性体の配線に取り囲まれた領域に存在する周辺の導体２６と、周辺の導体２６と電気的に接続されたパッドパターン１５ｅは、慣性体の配線に取り囲まれた領域に存在する。
【００５５】
パッドパターン１５ｅとウエハ裏面との電気的な接続を確保しパッドパターン３２を形成するための製造プロセスは、例えば以下のようなものである。センサチップ１０の裏面からシリコンハンドル層２９に対してパッドパターン１５ｅに相当するパターンをホトリソ工程にて形成し、シリコンハンドル層２９を深堀エッチング技術にてＢＯＸ酸化膜２８までエッチングで除去する。続けて、ＢＯＸ酸化膜２８をドライエッチングにてシリコン活性層２７まで除去する。こうしてセンサチップ裏面とセンサ慣性体を構成するシリコン活性層２７とを繋ぐ貫通孔が形成される。その後、シリコンハンドル層２９と電気的な絶縁を確保する目的で、シリコン熱酸化膜３０を、貫通孔をふさがない程度の厚さで形成し、その後に、電気的な配線となる導電性ポリシリコン３１を、貫通孔をふさぐように形成する。さらにセンサチップ１０裏面に対してＣＭＰを実施し、導電性金属のアルミニウムにてパッドパターン３２を形成する。こうして、パッドパターン１５ｅとウエハ裏面との電気的な接続を確保することが出来る。
【００５６】
なお、図８に示した慣性体配線に囲まれた領域に存在する周辺の導体２６に電気的に接続したパッドパターン１５ｅから、センサチップ１０裏面に引き出し貫通電極を形成する以外にも、電気的な接続を確保する方法はある。センサチップ１０表面のパッドパターン１５ｅと１５ｃ、もしくは、検出回路のパッドパターンとの間をワイヤボンディングで結線する方法である。
【００５７】
このように、周辺の導体１６，２６に対して、復調回路１９から出力された電圧に基づいて、電圧調整回路２０を介して、可動電極１３の電位と同じ電位を、周辺の導体１６と２６に与えることで、固定電極１４と可動電極１３から構成される容量可変コンデンサの容量値に影響を与えることなく、周辺の導体１６，２６による寄生容量の効果を抑制することが出来る。つまり、可動電極１３と固定電極１４との間の固着を抑制しセンサが動作不良となることを防止すると同時に、固定電極１４と周辺の導体１６，２６との間の寄生容量による、センサ出力のＳ／Ｎ比低下とオフセット発生を抑制する効果が得られる。
【００５８】
（実施の形態４）
図９に、本発明の実施の形態４による加速度センサのチップ概観と配線の模式図を示す。
【００５９】
本実施の形態４による慣性センサとしての加速度センサは、センサチップ１０、検出回路としての容量−電圧（ＣＶ）変換回路１７、搬送波印加回路１８ａ，１８ｂ、復調回路１９などから構成される。
【００６０】
本実施の形態４の加速度センサは、互いに直交する２方向の加速度信号を出力することができる複数の出力を持つ加速度センサである。加速度センサの第１方向に対して加速度が印加されると、慣性体質量部１１が慣性の法則に従い加速度とは逆の方向に変位する。このときの変位量は、可動電極１３ａと固定電極１４ａ間の静電容量の変化により算出する。具体的には、固定電極１４ａに接続されたパッドパターン１５ａと、可動電極１３ａに接続されたパッドパターン１５ｃ間の静電容量変化を、センサチップ１０の外部にある容量−電圧（ＣＶ）変換回路１７によって電圧変化に変換し、その電圧の変化量を検出し、慣性体質量部１１の第１方向への変位量に換算する。可動電極１３ａと固定電極１４ａ間の電位差は、搬送波印加回路１８ａと復調回路１９によって生成復調される搬送波により計測する。
【００６１】
同じく、第２方向の加速度は、可動電極１３ｂと固定電極１４ｂ間の静電容量変化による電位差を搬送波印加回路１８ｂと復調回路１９によって生成復調される搬送波を用いて計測する。
【００６２】
しかし、復調回路１９からの出力が複数ある場合、どの信号を前記電圧調整回路２０で加工して周辺の導体１６に印加すればよいのかが判断できなくなる。従って、本実施の形態４の加速度センサでは、周辺の導体１６と前記可動電極１３ａ，１３ｂ、前記固定電極１４ａ，１４ｂ、前記慣性体質量部１１との容量カップリングによる前記ＣＶ変換回路１７へのノイズ漏れ込みを防ぐため、前記周辺の導体１６の電位を一定のＤＣレベルに合わせている。特に、前記慣性体質量部１１と前記周辺の導体との静電引力による固着や固有振動数が静電力によって変化する静電ばね効果の発生を防ぐため、周辺の導体１６の電位は前記慣性体質量部１１のＤＣレベル電位、つまり、ＣＶ変換回路１７の＋端子の電位に設定されている。
【００６３】
固定電極１４ａ，１４ｂに印加される搬送波印加回路１８ａ，１８ｂの搬送波に関しても、可動電極１３ａ，１３ｂとの間で静電引力が発生し、前記可動電極１３ａ，１３ｂと固定電極１４ａ，１４ｂが固着することを防ぐため、ＤＣレベルの電位を前記慣性体質量部１１のＤＣレベルの電位、つまり、ＣＶ変換回路１７の＋端子の電位に合わせている。
【００６４】
ただし、周辺の導体１６と慣性体質量部１１の電位差はＤＣレベルの電位を合わせても、ＣＶ変換方式の原理上、慣性体質量部１１には前記搬送波印加回路１８ａ，１８ｂの搬送波が前記可動電極１３ａ，１３ｂと固定電極１４ａ，１４ｂ間の静電容量を介して伝わり、周波数が異なる複数の搬送波信号が互いに結合したりするため、ＡＣレベルでは一致しない。
【００６５】
さらに、前記各搬送波印加回路１８ａ，１８ｂの搬送波は、夫々逆位相を持つ二つの信号として構成され、夫々対称的に配置されている固定電極（例えば、搬送波印加回路１８ａの搬送波は可動電極１３ａに対称的に配置されている固定電極１４ａに印加される）に印加されるため、理想的には搬送波印加回路１８ａ，１８ｂの搬送波の夫々のＡＣ成分は互いに相殺され、慣性体質量部１１には影響を及ぼさないこととなる。しかし、前記搬送波印加回路１８ａ，１８ｂの搬送波は、配線抵抗のばらつきなどの遅延要素により多少位相がずれることも考えられる。
【００６６】
結果的に、慣性体質量部１１に存在する主なＡＣ成分は数百ｋＨｚ領域の搬送波印加回路１８ａ，１８ｂの搬送波のＡＣ成分の一部と、数十ｋＨｚ領域の搬送波印加回路１８ａと１８ｂの搬送波の周波数差により発生するビート周波数成分となる。しかし、一般的な加速度センサは、数１０〜数１００Ｈｚの機械的な応答性を持つ場合が多いため、仮にこれらのＡＣ成分が前記慣性体質量部１１と周辺の導体１６間に存在しても前記慣性体質量部１１は機械的に追従できず、影響を受けない。以上説明した原理から、周辺の導体１６の電位を前記慣性体質量部１１のＤＣレベルの電位に合わせることで、周辺の導体１６と慣性体質量部１１間に作用する静電力に起因する加速度センサの誤動作と、固着、寄生容量の容量カップリングによるノイズの漏れ込みを防ぐことが可能となり、動作の安定と高感度の信号検出ができる。
【００６７】
図１０は、図９に示したセンサチップ１０の模式図を、回路図に書き直したものである。この図を用いて、周辺の導体１６との寄生容量形成と電位固定を説明する。
【００６８】
センサチップ１０は、可動電極１３ａ，１３ｂと固定電極１４ａ，１４ｂとで構成され、第１と第２方向の加速度検出に用いられる容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂと、固定電極１４ａ，１４ｂに対して寄生容量Ｃｐ１を形成する周辺の導体（Ａ）１６ａと、可動電極１３に対して寄生容量Ｃｐ２を形成し、可動体が動作すると可動電極１３ａ，１３ｂとの距離が変化する周辺の導体（Ｂ）１６ｂと、周辺の導体１６ａと１６ｂ間に形成される寄生容量Ｃｐ３とで構成されている。
【００６９】
前述したように、加速度センサに対して加速度が印加されると、慣性体質量部１１が慣性の法則に従い加速度とは逆の方向に変位し、可動電極１３ａ，１３ｂと固定電極１４ａ，１４ｂ間の静電容量が変化する。つまり、容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量が変化する。この容量値の変化をセンサチップ１０外部にある容量−電圧変換回路１７によって電圧変化に変換し、電圧の変化量を検出し、慣性体質量部１１の変位量に換算する。可動電極１３ａ，１３ｂと固定電極１４ａ，１４ｂ間の電位差は、搬送波印加回路１８と復調回路１９によって生成復調される搬送波により計測する。
【００７０】
周辺の導体１６ａ，１６ｂには、固定電極１４ａ，１４ｂに対して寄生容量Ｃｐ１となる部分（１６ａ）と、可動電極１３ａ，１３ｂに対して寄生容量Ｃｐ２となる部分（１６ｂ）と、周辺の導体１６ａ，１６ｂ同士で形成する寄生容量Ｃｐ３となる部分が存在する。本実施の形態４の加速度センサでは図示はしないが、例えば、図８（ｂ）のように、シリコンハンドル層２９のように前記固定電極１４ａ，１４ｂ、可動電極１３ａ，１３ｂ、慣性体質量部１１の下、もしくは上にも周辺の導体が存在する場合が多く、それらも寄生容量Ｃｐｘとして形成される。
【００７１】
本実施の形態４の加速度センサでは、列挙した周辺の導体、つまり、普段、電位が特定できない周辺の導体１６ａ，１６ｂを一定電位に固定している。特に、前記慣性体質量部１１と前記周辺の導体１６ａ，１６ｂとの静電引力による固着や固有振動数が静電力によって変化する静電ばね効果の発生を防ぐため、周辺の導体１６ａ，１６ｂの電位は前記慣性体質量部１１のＤＣレベル電位、つまり、図１０に示しているようにＣＶ変換回路１７の＋端子の電位に接続している。
【００７２】
このように、加速度センサを取り巻く周辺の導体１６ａ，１６ｂに、ＣＶ変換回路１７のＤＣ電位（＋端子の電位）を与えることで、固定電極１４ａ，１４ｂと可動電極１３ａ，１３ｂから構成される容量可変コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの容量値に影響を与えることなく、周辺の導体１６ａ，１６ｂによる固着や寄生容量の効果を抑制することと、外部からのノイズの漏れ込みを遮断することが出来る。つまり、可動電極１３ａ，１３ｂと固定電極１４ａ，１４ｂとの間の固着を抑制しセンサが動作不良となることを防止すると同時に、固定電極１４ａ，１４ｂと周辺の導体１６ａ，１６ｂ間、または、慣性体質量部１１と周辺の導体１６ａ，１６ｂ間の容量カップリングに起因する、ノイズの発生、外部からのノイズの漏れ込みによるセンサ出力のＳ／Ｎ比低下とオフセット発生を抑制する効果が得られる。ここで、前記周辺の導体１６ａ，１６ｂの接続先は必ずしも前記ＣＶ変換回路１７の＋端子である必要はなく、印加される電位が前記＋端子に印加される電位と同じであればよい。
【００７３】
図１１は、本実施の形態４の加速度センサの回路構成の別の例である。ここでは、前記慣性体質量部１１に搬送波印加回路１８から搬送波を印加し、前記固定電極１４ａ，１４ｂからの信号をＣＶ変換回路１７に入力する。図１０と同じ部材には同一の符号を付している。このような回路構成でも、前記周辺の導体１６ａ，１６ｂには一定電位、特に、前記ＣＶ変換回路１７の＋端子の電位と同じ電位が与えられている。これにより得られる効果は、上述した図１０と同様であり、本発明の概念は回路の方式等に関係するものではない。
【００７４】
以上の実施の形態１〜４においては加速度センサについて説明したが、以下の実施の形態５では、角速度センサについて説明する。
【００７５】
（実施の形態５）
図１２に、本発明の実施の形態５による角速度センサのチップ概観と配線の模式図を示す。
【００７６】
本実施の形態５による慣性センサとしての角速度センサは、センサチップ１０、検出回路としての容量−電圧（ＣＶ）変換回路（差動増幅回路を含む）１７、搬送波印加回路１８、復調回路１９、駆動回路４１、サーボ回路４２などから構成される。
【００７７】
本実施の形態５の角速度センサのセンサチップ１０は、前記図８（ｂ）に示すシリコンハンドル層２９に支持梁構造体１２を介して懸架される慣性体質量部１１と、慣性体の移動量を検出するための可動電極１３ａ，１３ｂと固定電極（具体的な機能名称は後述）１４ａ〜１４ｈなどから構成される。各固定電極１４ａ〜１４ｈは具体的には、慣性体質量部１１を駆動させるため、前記シリコンハンドル層２９に固定され、駆動回路４１と電気的に接続されている駆動電極１４ｃ，１４ｄと、前記慣性体質量部１１の駆動振幅を静電容量変化により検出するための駆動振幅モニタ電極１４ａ，１４ｂと、角速度印加時に発生するコリオリ力に比例して駆動方向と直交する方向に変位する前記慣性体質量部１１の変位を静電容量の変化として検出する角速度検出電極１４ｅ，１４ｆと、前記コリオリ力により発生する変位を常に一定値（例えば０）に維持・抑制するために前記慣性体質量部１１に静電力を発生させるサーボ電極１４ｇ，１４ｈとで構成される。
【００７８】
前記駆動回路４１は、前記慣性体質量部１１を駆動方向に駆動させるための信号を発生している。本実施の形態５の角速度センサは、低消費エネルギーで大駆動振幅を得るために角速度センサの固有振動数で駆動を行っている。そのため、図示はしないが、前記駆動回路４１にはＡＦＣ（Auto Frequency Control）回路が含まれており、常にセンサの固有振動数と一致した駆動信号を生成し、前記駆動電極１４ｃ，１４ｄに印加している。
【００７９】
さらに、前記駆動回路４１には前記慣性体質量部１１の駆動振幅を常に一定に維持するＡＧＣ（Auto Gain Control）機能も含まれており、前記駆動振幅モニタ電極１４ａ，１４ｂからの出力値が常に一定になるように駆動信号の大きさ（ＡＣ振幅）を調整・管理している。
【００８０】
前記慣性体質量部１１が振動している状態に角速度（回転）が印加されると、慣性体質量部１１は、コリオリ力により駆動方向と直交する方向に振動し始める。この振動を角速度検出電極１４ｅ，１４ｆの容量変化を用いて検出する。この信号をＣＶ変換回路１７に含まれる差動増幅回路で差動増幅し復調回路１９で復調した後、出力することで印加された角速度を検出することもできるが、本実施の形態５の角速度センサでは、前記角速度検出電極１４ｅ，１４ｆからの信号をサーボ回路４２にフィードバックし、前記慣性体質量部１１のコリオリ力による変位を抑制する信号をサーボ電極１４ｇ，１４ｈに印加している。さらに、サーボ電極１４ｇ，１４ｈに印加する電圧をそのまま角速度出力として使う。サーボ機能を使う理由は既知であるが、角速度出力の温度、雰囲気圧力などの周辺環境変動に対するロバスト性を向上させるためである。
【００８１】
要するに、角速度センサは常に振動している必要があるため、前記実施の形態１〜４で説明した加速度センサと違って、前記駆動電極１４ｃ，１４ｄとサーボ電極１４ｇ，１４ｈのような自分から信号を発する駆動系の電極を必ず持つ。しかも、大駆動振幅を得るため、前記駆動電極１４ｃ，１４ｄには、例えば、数〜数十Ｖの大きい電位を持つＡＣ信号が印加される。ちなみに、搬送波印加回路１８の搬送波はセンサの動作安定とノイズの発生を低減するために数〜数百ｍＶの小さいＡＣ振幅を持つ場合が多い。
【００８２】
そのため、駆動系の電極（駆動電極１４ｃ，１４ｄとサーボ電極１４ｇ，１４ｈ）と検出系の電極（駆動振幅モニタ電極１４ａ，１４ｂと角速度検出電極１４ｅ，１４ｆ）間に容量カップリング（寄生容量）が存在する場合は、駆動信号の一部が検出信号に漏れ込み、ＣＶ変換回路１７を飽和させたり、角速度が印加されていないにもかかわらず、角速度信号出力が出たり（オフセット）、前記サーボ回路４２のフィードバック系が不安定となり、センサが検出不能となったりする問題が発生する。
【００８３】
図１３は、図１２に示したセンサチップ１０の模式図を、回路図に書き直したものであり、容量カップリングを説明し易くするため、駆動系の電極（駆動電極１４ｃ，１４ｄとサーボ電極１４ｇ，１４ｈ）と、検出系の電極（駆動振幅モニタ電極１４ａ，１４ｂと角速度検出電極１４ｅ，１４ｆ）を簡素化して書いている。駆動系電極１４ｃ，１４ｇ，１４ｄ，１４ｈと検出系電極１４ａ，１４ｅ，１４ｂ，１４ｆが位置的に接近している場合、夫々の電極間には寄生容量Ｃｃが形成される。この寄生容量Ｃｃを介して、前記駆動系の電極の信号が検出系の電極に漏れ込み、ＣＶ変換回路１７に入力されることとなる。
【００８４】
特に、角速度センサ制御用ＩＣの小型化と低コスト化のために、駆動信号とサーボ信号は正弦波ではなく、矩形波を使う場合がある。矩形波の場合、基本周波数成分以外にも奇数倍調波を多く含んでいるため、高周波成分がより容易に前記寄生容量Ｃｃを介して検出系の電極に漏れ込む。さらなる角速度センサ制御用ＩＣの小型化と低コスト化のために、前記搬送波印加回路１８や復調回路１９、復調後のＡＤ変換などに用いる周波数に関しても駆動周波数の２の累増倍の周波数を用いる場合が多い。この場合は、復調の段階で駆動周波数の奇数倍の信号を検出する必要があり、前記矩形波により発生する駆動信号の奇数倍調波と区別がつかなくなる。結果的に、検出信号がノイズになりＳ／Ｎが低下することと、慣性力が印加されていないにもかかわらず信号を出力するオフセットが発生する。
【００８５】
従って、高Ｓ／Ｎと、オフセット発生などセンサの誤動作を防ぐためには、前記寄生容量Ｃｃをなくすか、容量のカップリングを遮断する必要がある。図１４は、図１３に上述した課題を解決するための本発明を適用した角速度センサの改良形態の概念図である。図示しているように、改良形態の角速度センサは、前記容量カップリングの原因となる寄生容量Ｃｃを無効化することと、周辺の導体１６を一定電位に固定することで、各電極と配線電極をシールドし、各電極と配線がノイズを発しない、もしくは受け入れなくしていることを特徴とする。前記寄生容量Ｃｃを無効化する手段として、改良形態では、寄生容量Ｃｃを構成する両電極間に電位が固定されている導体を挿入している。具体的には、前記周辺の導体１６の一部１６ｃと、前記慣性体質量部１１の一部１１ａを寄生容量Ｃｃの両電極間に配置させて、寄生容量Ｃｃの無効化と前記駆動系電極と検出系電極の容量カップリングを遮断している。
【００８６】
このように、角速度センサを取り巻く周辺の導体１６と前記寄生容量Ｃｃの両電極間に配置された周辺の導体１６の一部１６ｃに、ＣＶ変換回路１７のＤＣ電位（＋端子の電位）を与えることと、前記寄生容量Ｃｃの両電極間に前記慣性体質量部１１の一部１１ａを延設することで、外部もしくは駆動系電極からのノイズの検出系電極への漏れ込みを遮断することが出来、高Ｓ／Ｎ（高感度）を持つ角速度センサを提供することが出来る。
【００８７】
図１５は、図１４で説明した改良形態の角速度センサの概観図である。すなわち、改良形態の角速度センサのセンサチップ１０の上に、慣性体質量部１１、慣性体の支持梁構造体１２、可動電極１３ａ，１３ｂ、固定電極を使用しての駆動系電極である駆動電極１４ｃ，１４ｄとサーボ電極１４ｇ，１４ｈと検出系電極である駆動振幅モニタ電極１４ａ，１４ｂと角速度検出電極１４ｅ，１４ｆ、パッドパターン（符号省略）が形成されている。また、これらのセンサ構成要素の周囲を取り囲むように周辺の導体１６が設置されている。また、寄生容量の両電極間に、周辺の導体１６の一部１６ｃと、慣性体質量部１１の一部１１ａが配置されている。
【００８８】
以上、本発明者によってなされた発明をその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。また、前記実施の形態１〜５をそれぞれ適宜組み合わせてもよい。
【００８９】
例えば、前記実施の形態においては、加速度センサと角速度センサについて説明したが、これに限定されるものではなく、静電容量型圧力センサ等の慣性センサについても適用可能であり、特に静電容量の変化を検出に用いる慣性センサにおいて、本発明の効果は有効である。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、半導体物理量センサに有効であり、特に、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて作成された慣性センサに効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態１による慣性センサのチップと検出回路との配線図である。
【図２】本発明の実施の形態１による慣性センサの回路図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態１によって生じた寄生容量を可動電極に対して電気的に直接接続し同電位とした図、（ｂ）は本発明の実施の形態１によって生じた寄生容量を電圧調整回路を介して可動電極と同電位とした図である。
【図４】本発明の実施の形態２による慣性センサのチップと検出回路との配線図である。
【図５】本発明の実施の形態２による慣性センサの回路図である。
【図６】（ａ）は本発明の実施の形態２によって生じた寄生容量を可動電極に対して電気的に直接接続し同電位とした図、（ｂ）は本発明の実施の形態２によって生じた寄生容量を電圧調整回路を介して可動電極と同電位とした図である。
【図７】本発明の実施の形態３による慣性センサのチップと検出回路との配線図である。
【図８】（ａ）は本発明の実施の形態３による慣性センサのチップの上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ′線に沿った要部断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４による慣性センサのチップと検出回路との配線図である。
【図１０】本発明の実施の形態４による慣性センサの回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態４による慣性センサの別の形態の回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態５による慣性センサのチップと検出回路との配線図である。
【図１３】本発明の実施の形態５による慣性センサの容量カップリングの説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態５による慣性センサの改良形態の説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態５による慣性センサの改良形態の概観図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  センサチップ
１１  慣性体質量部
１２  支持梁構造体
１３，１３ａ，１３ｂ  可動電極
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ  固定電極
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，３２  パッドパターン
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ、２６  周辺の導体
１７  容量−電圧（ＣＶ）変換回路
１８，１８ａ，１８ｂ  搬送波印加回路
１９  復調回路
２０  電圧調整回路
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ  容量可変コンデンサ
２５  抑制手段
２７  シリコン活性層
２８  ＢＯＸ酸化膜
２９  シリコンハンドル層
３０  シリコン熱酸化膜  
３１  導電性ポリシリコン
４１  駆動回路
４２  サーボ回路
【図１】
2009145321.tif 000003
【図２】
2009145321.tif 000004
【図３】
2009145321.tif 000005
【図４】
2009145321.tif 000006
【図５】
2009145321.tif 000007
【図６】
2009145321.tif 000008
【図７】
2009145321.tif 000009
【図８】
2009145321.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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