[发明专利]位移传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测角速度和加速度的位移传感器。

背景技术

以往，已经使用三轴加速度传感器(three-axis acceleration sensors)，其利用电容在三个轴即X、Y和Z轴上检测加速度(例如，请见JP-A-4-299227(第一专利文件))。此外，以往也类似地已经使用利用电容检测角速度的角速度传感器(例如，请见JP-A-10-227644(第二专利文件))。

近些年，例如为了检测数字相机的手动震颤已经使用位移传感器，这比如可以检测加速度的加速度传感器或可以检测角速度的角速度传感器，并且对位移传感器需求已经增加。特别是，小尺寸的位移传感器有很大的需求量，并且利用电容的位移传感器引人注目，这是因为这种位移传感器尺寸可被减小并且结构简单。

通常，利用电容的位移传感器每个都具有作为移动电极的探测部分(plumb section)和固定电极，移动电极由具有弹性的梁部分可移动地支撑，而固定电极部分与探测部分相分离，因此通过固定电极部分检测探测部分的位移来检测作用在探测部分上的加速度。

此外，最近已经提出了五轴位移传感器(下称“五轴位移传感器”)，其能够同时检测X、Y、Z三个轴方向上的加速度和两个轴的角速度(例如，请见JP-A-2004-144598(第三专利文件))。特别是，在″The 21st SensorSymposium on Sensors，Micromachine and Applied Systems″会议文集379-383页上″5-Axis Motion Sensor with SOI Structure Using Resonant Drive andNon-Resonant Detection Mode″(第一非专利文件)所揭示的五轴位移传感器，具有易于排空其内部的结构，其中包含有振动器(vibrator)，另外，具有通过蚀刻工艺形成的优点。

具体地讲，第一非专利文件的五轴位移传感器提供有振动器(探测部分)，作为通过具有弹性的梁部分可移动支撑的移动电极，利用包括第一导电层、绝缘层和第二导电层的三层结构的中间基板形成在具有第一电极部分的下玻璃基板和具有第二电极部分的上基板之间，并且通过第一和第二电极来检测振动器的位移，因此检测作用在该振动器上的加速度和角速度。

此外，通过包括振动器的中间基板分别阳极结合(anodically bonding)上玻璃基板和下玻璃基板，可以容易地将包含有振动器的位移传感器的内部排空。另外，因为由中间基板形成的振动器足以与上和下玻璃基板保持预定的距离，所以通过蚀刻工艺可以形成五轴位移传感器。

在下文，将更加具体地描述根据第一非专利文件的五轴位移传感器。图20是展示相关技术的五轴位移传感器100的结构示意图。

如图20所示，相关技术的五轴位移传感器100包括具有第一电极部分201的下基板200、具有第二电极部分401的上基板400和形成在由玻璃制成的下基板200和也由玻璃制成的上基板400之间的中间基板300，并且利用中间基板300形成的通过弹性梁部分301可移动支撑的作为移动电极的振动器(探测部分)302、用于支撑梁部分301的支撑部分303和每个都用于引出(extract)第一电极部分201到上基板400的导通部分304a至304e。

这里应该注意的是，作为中间基板300采用所谓的绝缘体上硅(SOI)基板，其包括由硅导电层形成的第一导电层320、由氧化硅绝缘层(SiO₂)形成的绝缘层321和由硅导电层形成的第二导电层322。

第一电极部分201提供有多个固定电极210a至210d和驱动电极210e，多个固定电极210a至210d用于检测振动器302的位移，而驱动电极210e用于移动设置在下基板200内表面220上方的振动器302。

此外，第二电极部分401提供有多个固定电极410a至410d和驱动电极410e，多个固定电极410a至410d用于检测振动器302的位移，而驱动电极410e用于移动设置在上基板400的内表面420上方的振动器302。

除此，每个第一电极部分的电极210a至210e提供有通过中间基板300引出到上基板400的配线。具体地讲，多个导通部分304a至304e通过中间基板300形成在下基板200和上基板400之间，分别用于从下基板200引出电极210a至210e到上基板400。