JP4478495B2 - 振動型ジャイロセンサ素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
極の幅、駆動電極の長さ、検出電極の振動子上の位置を規定することで、感度を向上させ
た振動型ジャイロセンサ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
<実施例>
続いて、実施例として、上述した振動型ジャイロセンサ素子10を実際に作製し、その製造方法について説明をする。
まず、駆動電極6aの幅を変化させた場合について説明をする。なお、上述までの説明においては、駆動電極6aの幅をt13、検出電極6b,6cの幅をt14として説明しているが、以下の説明においては、駆動電極6aの幅をW0、検出電極6b,6cの幅をそれぞれW1,W2として再定義する。
続いて、検出電極6aの長さを変化させた場合について説明をする。図38に、検出電極6b,6cの長さを変化させた振動型ジャイロセンサ素子10を示し、図39に、この振動型ジャイロセンサ素子10の感度を測定した結果を示す。
次に、検出電極6b,6cの振動子11上における位置を変化させた場合について説明をする。なお、上述までの説明においては、振動子11の幅をt6として説明しているが、以下の説明においては、振動子11の幅をSとして再定義する。
Claims (8)
- 単結晶シリコン基板上に薄膜形成プロセスにより形成された下部電極、圧電薄膜、上部電極を有する振動子を備え、上記圧電薄膜の圧電効果を利用して角速度を検出する振動型ジャイロセンサ素子であって、
上記振動子は、上記上部電極として、上記振動子を振動させる電圧を印加する上記振動子の長手方向に形成された駆動電極と、上記駆動電極を挟む形で、上記駆動電極と接触することなく平行に上記振動子の長手方向に形成された第1の検出電極及び第2の検出電極とを有し、
上記第1の検出電極が形成されている側の上記振動子の側壁面から、上記第1の検出電極の幅方向の中心位置までの最短距離をP1、上記第2の検出電極が形成されている側の上記振動子の側壁面から、上記第2の検出電極の幅方向の中心位置までの最短距離をP2、上記振動子の幅をSとした場合に、以下に示す条件(1),(2)を満たすことを特徴とする振動型ジャイロセンサ素子。
(1)0.04<(P1/S)<0.125
(2)0.04<(P2/S)<0.125 - 上記駆動電極の幅をW0、上記第1の検出電極の幅をW1、上記第2の検出電極の幅をW2、W=W0+W1+W2とした場合に、以下に示す条件(3)を満たすことを特徴とする請求項1記載の振動型ジャイロセンサ素子。
(3)0.5<(W0/W)<0.95 - 下部電極、圧電薄膜、上部電極を有する振動子を備え、上記圧電薄膜の圧電効果を利用して角速度を検出する振動型ジャイロセンサ素子の製造方法において、
一方主面及び他方主面の面方位が{100}である単結晶シリコン基板の一方主面上に、{110}面に対して平行又は垂直な直線で構成された第1の開口部を有する第1の保護膜パターンを形成し、上記第1の開口部に対して上記振動子の厚みとなるまで結晶異方性エッチングを行い、
上記振動子の厚みとなるまで結晶異方性エッチングされた上記一方主面に対向する上記他方主面上の上記振動子となる領域に、上記下部電極、上記圧電薄膜、上記上部電極を順に積層して形成し、
上記下部電極、上記圧電薄膜、上記上部電極が形成された上記他方主面上に、上記{110}面に対して平行又は垂直な直線で構成され、上記振動子に対応する形状の空隙を型取った第2の開口部を有する第2の保護膜パターンを形成し、上記第2の開口部に対して反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)を行うことで上記振動子を形成し、
上記振動子は、上記上部電極として、上記振動子を振動させる電圧を印加する上記振動子の長手方向に形成された駆動電極と、上記駆動電極を挟む形で、上記駆動電極と接触することなく平行に上記振動子の長手方向に形成された第1の検出電極及び第2の検出電極とを有し、
上記第1の検出電極が形成されている側の上記振動子の側壁面から、上記第1の検出電極の幅方向の中心位置までの最短距離をP1、上記第2の検出電極が形成されている側の上記振動子の側壁面から、上記第2の検出電極の幅方向の中心位置までの最短距離をP2、上記振動子の幅をSとした場合に、以下に示す条件(1),(2)を満たすことを特徴とする振動型ジャイロセンサ素子の製造方法。
(1)0.04<(P1/S)<0.125
(2)0.04<(P2/S)<0.125
但し、“{ }”は、方向が異なる等価な面方位を総称して表すための記号である。 - 上記駆動電極の幅をW0、上記第1の検出電極の幅をW1、上記第2の検出電極の幅をW2、W=W0+W1+W2とした場合に、以下に示す条件(3)を満たすことを特徴とする請求項4記載の振動型ジャイロセンサ素子の製造方法。
(3)0.5<(W0/W)<0.95 - 単結晶シリコン基板上に薄膜形成プロセスにより形成された下部電極、圧電薄膜、上部電極を有する振動子を備え、上記圧電薄膜の圧電効果を利用して角速度を検出する振動型ジャイロセンサ素子であって、
上記振動子は、上記上部電極として、上記振動子を振動させる電圧を印加する上記振動子の長手方向に形成された駆動電極と、上記駆動電極を挟む形で、上記駆動電極と接触することなく平行に上記振動子の長手方向に形成された第1の検出電極及び第2の検出電極とを有し、
上記駆動電極の幅をW0、上記第1の検出電極の幅をW1、上記第2の検出電極の幅をW2、W=W0+W1+W2とした場合に、以下に示す条件(1)を満たすことを特徴とする振動型ジャイロセンサ素子。
(1)0.5<(W0/W)<0.95 - 上記第1の検出電極が形成されている側の上記振動子の側壁面から、上記第1の検出電極の幅方向の中心位置までの最短距離をP1、上記第2の検出電極が形成されている側の上記振動子の側壁面から、上記第2の検出電極の幅方向の中心位置までの最短距離をP2、上記振動子の幅をSとした場合に、以下に示す条件(2),(3)を満たすことを特徴とする請求項5記載の振動型ジャイロセンサ素子。
(2)0.04<(P1/S)<0.125
(3)0.04<(P2/S)<0.125 - 下部電極、圧電薄膜、上部電極を有する振動子を備え、上記圧電薄膜の圧電効果を利用して角速度を検出する振動型ジャイロセンサ素子の製造方法において、
一方主面及び他方主面の面方位が{100}である単結晶シリコン基板の一方主面上に、{110}面に対して平行又は垂直な直線で構成された第1の開口部を有する第1の保護膜パターンを形成し、上記第1の開口部に対して上記振動子の厚みとなるまで結晶異方性エッチングを行い、
上記振動子の厚みとなるまで結晶異方性エッチングされた上記一方主面に対向する上記他方主面上の上記振動子となる領域に、上記下部電極、上記圧電薄膜、上記上部電極を順に積層して形成し、
上記下部電極、上記圧電薄膜、上記上部電極が形成された上記他方主面上に、上記{110}面に対して平行又は垂直な直線で構成され、上記振動子に対応する形状の空隙を型取った第2の開口部を有する第2の保護膜パターンを形成し、上記第2の開口部に対して反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)を行うことで上記振動子を形成し、
上記振動子は、上記上部電極として、上記振動子を振動させる電圧を印加する上記振動子の長手方向に形成された駆動電極と、上記駆動電極を挟む形で、上記駆動電極と接触することなく平行に上記振動子の長手方向に形成された第1の検出電極及び第2の検出電極とを有し、
上記駆動電極の幅をW0、上記第1の検出電極の幅をW1、上記第2の検出電極の幅をW2、W=W0+W1+W2とした場合に、以下に示す条件(1)を満たすことを特徴とする振動型ジャイロセンサ素子の製造方法。
(1)0.5<(W0/W)<0.95
但し、“{ }”は、方向が異なる等価な面方位を総称して表すための記号である。 - 上記第1の検出電極が形成されている側の上記振動子の側壁面から、上記第1の検出電極の幅方向の中心位置までの最短距離をP1、上記第2の検出電極が形成されている側の上記振動子の側壁面から、上記第2の検出電極の幅方向の中心位置までの最短距離をP2、上記振動子の幅をSとした場合に、以下に示す条件(2),(3)を満たすことを特徴とする請求項7記載の振動型ジャイロセンサ素子の製造方法。
(2)0.04<(P1/S)<0.125
(3)0.04<(P2/S)<0.125
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