(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角速度を検出する慣性センサーであって、
互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、
基体と、
第１構造体と、
前記第１構造体と前記Ｘ軸方向に沿って並んでいる第２構造体と、
前記第１構造体と前記第２構造体とを連結している連結バネ部と、
を含み、
前記第１構造体は、
前記基体に対して前記Ｘ軸方向に振動する第１質量体と、
前記第１質量体に対して変位可能であり、前記角速度を検出する第１検出部と、
を含み、
前記第２構造体は、
前記基体に対して前記Ｘ軸方向に振動する第２質量体と、
前記第２質量体に対して変位可能であり、前記角速度を検出する第２検出部と、
を含み、
前記第１質量体および前記第２質量体は、前記Ｘ軸方向に互いに逆相で振動し、
前記連結バネ部には、
前記第１質量体および前記第２質量体よりもＺ軸方向の厚さが薄い部分、
切り欠き部、
貫通孔
および凹部
のいずれかが設けられていることを特徴とする、慣性センサー。
【請求項２】
請求項１において、
前記連結バネ部は、前記第１質量体と前記第２質量体とを連結している、慣性センサー。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１検出部は、
前記第１質量体に接続され、前記第１質量体に対して変位可能な第１可動検出電極と、
前記基体に固定され、前記第１可動検出電極と対向している第１固定検出電極と、
を含み、
前記第２検出部は、
前記第２質量体に接続され、前記第２質量体に対して変位可能な第２可動検出電極と、
前記基体に固定され、前記第２可動検出電極と対向している第２固定検出電極と、
を含む、慣性センサー。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１可動検出電極は、前記第１質量体に対して前記Ｙ軸方向に変位可能であり、前記Ｙ軸方向に前記第１固定検出電極と対向し、
前記第２可動検出電極は、前記第２質量体に対して前記Ｙ軸方向に変位可能であり、前記Ｙ軸方向に前記第２固定検出電極と対向し、
前記第１質量体および前記第２質量体が前記Ｘ軸方向に逆相で振動している際に、前記Ｚ軸まわりの角速度が加わると、
前記第１可動検出電極および前記第２可動検出電極が前記Ｙ軸方向に逆相で振動する、慣性センサー。
【請求項５】
請求項３において、
前記第１可動検出電極は、前記第１質量体に対して前記Ｚ軸方向に変位可能であり、前記Ｚ軸方向に前記第１固定検出電極と対向し、
前記第２可動検出電極は、前記第２質量体に対して前記Ｚ軸方向に変位可能であり、前記Ｚ軸方向に前記第２固定検出電極と対向し、
前記第１質量体および前記第２質量体が前記Ｘ軸方向に逆相で振動している際に、前記Ｙ軸まわりの角速度が加わると、
前記第１可動検出電極および前記第２可動検出電極が前記Ｚ軸方向に逆相で振動する、慣性センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性センサーの製造方法および慣性センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙ
ｓｔｅｍ）技術を用いて物理量を検出する慣性センサーが開発されている。特に、角速度
を検出するジャイロセンサーは、例えば、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）の手振れ補正
機能、自動車のナビゲーションシステム、ゲーム機のモーションセンシング機能などの用
途が急速に広がりつつある。
【０００３】
上記のような慣性センサーでは、駆動電極によって振動する振動体の共振周波数と、コ
リオリ力を検知する検出体の共振周波数と、の間隔は、コリオリ力の感度に影響を及ぼす
。したがって、上記２つの共振周波数を一定の間隔で保持することが重要である。そのた
めには、振動体を駆動させるための駆動バネを正確に加工する必要がある。しかし、シリ
コンＭＥＭＳ技術では、フォトリソグラフィーによるレジストの寸法ずれや、エッチング
による加工ずれが存在するため、駆動バネを正確に加工することが困難である。
【０００４】
例えば特許文献１には、上記２つの共振周波数の間隔（差）は、製造時の寸法ばらつき
により変化するため、振動体とアンカーとを連結する梁をレーザートリミングすることに
より、共振周波数の調整を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１８３１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、振動体（質量体）とアンカー（固定部）
とを連結する梁は、複数設けられている。そのため、どの梁をレーザー加工でトリミング
するのが選択するのが実際には難しい。例えばこのような複数の梁の内の一つを選択して
加工寸法を変更した場合、変更したい方向の加工寸法だけでなく他の方向の加工寸法も変
えてしまうので、振動方向のアンバランスが生じる。そのために他の梁も加工せねばなら
ず、結局共振周波数の調整に時間がかかる場合がある。さらに、特許文献１に記載の技術
では、加工寸法のアンバランスのため、慣性センサーで重要となるクアドラチャ信号の発
生を招く可能性がある。したがって、特許文献１に記載の技術では、容易に、共振周波数
の調整を行うことができない場合がある。
【０００７】
なお、クアドラチャ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）信号とは、慣性センサーにとって不要な
信号の一種で、駆動電極によって励起された振動モード（例えばＸ方向の振動）に対し、
駆動されていない方向（例えばＸ方向に垂直なＹ方向あるいはＺ方向）の変位によって起
こされる信号をいう。
【０００８】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、容易に、共振周波数の調整を行うことが
できる慣性センサーの製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に
係る目的の１つは、クアドラチャ信号の発生を抑制することができる慣性センサーを提供
することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態
様または適用例として実現することができる。
【００１０】
［適用例１］
本適用例に係る慣性センサーの製造方法は、
第１質量体、第２質量体、および前記第１質量体と前記第２質量体とを連結する連結バ
ネ部を形成する工程と、
前記連結バネ部の一部を除去して、前記第１質量体および前記第２質量体の共振周波数
の調整を行う工程と、
を含む。
【００１１】
このような慣性センサーの製造方法では、１つの連結バネ部の一部を除去（トリミング
）することにより、第１質量体および第２質量体の共振周波数の調整を行うことができる
ので、複数の箇所をトリミングする場合に比べて、短時間で共振周波数の調整を行うこと
ができる。さらに、このような慣性センサーの製造方法では、複数の箇所をバランスよく
トリミングする必要がないので、クアドラチャ信号の発生を容易に抑制することができる
。したがって、このような慣性センサーの製造方法では、容易に、共振周波数の調整を行
うことができる。
【００１２】
［適用例２］
本適用例に係る慣性センサーの製造方法において、
前記共振周波数の調整を行う工程では、
前記連結バネ部にレーザー光を照射して、前記連結バネ部の一部を除去してもよい。
【００１３】
このような慣性センサーの製造方法では、例えば第１質量体や第２質量体を照射するこ
となく、局所的に連結部バネ部を照射して除去することができる。
【００１４】
［適用例３］
本適用例に係る慣性センサーの製造方法において、
前記基体の材質は、ガラスであってもよい。
【００１５】
このような慣性センサーの製造方法では、基体は、レーザー光を透過させることができ
る。
【００１６】
［適用例４］
本適用例に係る慣性センサーの製造方法において、
前記共振周波数の調整を行う工程の前に、基体と蓋体とによって形成されるキャビティ
ーに、前記第１質量体、前記第２質量体、および前記連結バネ部を収容する工程を含み、
前記共振周波数の調整を行う工程では、
前記基体側から前記レーザー光を照射してもよい。
【００１７】
このような慣性センサーの製造方法では、基体の材質をガラスとすることにより、キャ
ビティーに、第１質量体、第２質量体、および連結バネ部を収容した後でも、第１質量体
および第２質量体の共振周波数の調整を行うことができる。
【００１８】
［適用例５］
本適用例に係る慣性センサーの製造方法において、
前記共振周波数の調整を行う工程では、
前記連結バネ部が溶融する強度以上の前記レーザー光を照射してもよい。
【００１９】
このような慣性センサーの製造方法では、連結バネ部が溶解して蒸散する現象（アブレ
ーション（Ａｂｌａｔｉｏｎ）、融除ともいう）が発生し、連結バネ部の一部を除去する
ことができる。
【００２０】
［適用例６］
本適用例に係る慣性センサーの製造方法において、
前記第１質量体、前記第２質量体、および前記連結バネ部は、ジャイロセンサーを構成
してもよい。
【００２１】
このような慣性センサーの製造方法では、角速度を検出することができるジャイロセン
サーを製造することができる。
【００２２】
［適用例７］
本適用例に係る慣性センサーの製造方法において、
前記連結バネ部は、前記基体に固定されていなくてもよい。
【００２３】
このような慣性センサーの製造方法では、容易に、共振周波数の調整を行うことができ
る。
【００２４】
［適用例８］
本適用例に係る慣性センサーは、
第１質量体と、
第２質量体と、
第１質量体と第２質量体とを連結する連結バネ部と、
を含み、
前記連結バネ部の厚さは、前記第１質量体の厚さよりも小さい。
【００２５】
このような慣性センサーでは、クアドラチャ信号の発生を抑制することができる。
【００２６】
［適用例９］
本適用例に係る慣性センサーは、
第１質量体と、
第２質量体と、
第１質量体と第２質量体とを連結する連結バネ部と、
を含み、
前記連結バネ部には、切り欠き部、貫通孔、または凹部が設けられている。
【００２７】
このような慣性センサーでは、クアドラチャ信号の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態に係る慣性センサーを模式的に示す平面図。
【図２】第１実施形態に係る慣性センサーを模式的に示す断面図。
【図３】第１実施形態に係る慣性センサーを模式的に示す断面図。
【図４】第１実施形態に係る慣性センサーの製造方法を説明するためのフローチャート。
【図５】第１本実施形態に係る慣性センサーの製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】第１本実施形態に係る慣性センサーの製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】第１本実施形態に係る慣性センサーの製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】第１本実施形態に係る慣性センサーの製造工程を模式的に示す斜視図。
【図９】第１本実施形態に係る慣性センサーの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】質量体の共振周波数および可動体の共振周波数のスペクトル強度を模式的に示すグラフ。
【図１１】第１本実施形態の変形例に係る慣性センサーの連結バネ部を模式的に示す斜視図。
【図１２】第１本実施形態の変形例に係る慣性センサーの連結バネ部を模式的に示す斜視図。
【図１３】第１本実施形態の変形例に係る慣性センサーの連結バネ部を模式的に示す斜視図。
【図１４】第２実施形態に係る慣性センサーを模式的に示す平面図。
【図１５】第２実施形態に係る慣性センサーを模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に
説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するもので
はない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない
。
【００３０】
１．  第１実施形態
１．１．  慣性センサー
まず、第１実施形態に係る慣性センサーについて、図面を参照しながら説明する。図１
は、第１実施形態に係る慣性センサー１００を模式的に示す平面図である。図２および図
３は、第１実施形態に係る慣性センサー１００を模式的に示す断面図である。なお、図３
は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。また、図１〜図３では、互いに直交する３つ
の軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【００３１】
慣性センサー１００は、ジャイロセンサーである。以下では、慣性センサー１００がＺ
軸まわりの角速度ωｚを検出するジャイロセンサーである場合について説明する。
【００３２】
慣性センサー１００は、図１〜図３に示すように、基体１０と、蓋体２０と、機能素子
１０２と、を含む。なお、便宜上、図１では、基体１０および蓋体２０を省略して図示し
ている。また、図２では、機能素子１０２を簡略化して図示している。また、図３では、
機能素子１０２の質量体３４ａ，３４ｂ、連結バネ部３５、および可動体４０以外の部材
を省略して図示している。
【００３３】
基体１０は、レーザー光を透過させる材質で形成されている。基体１０の材質は、例え
ば、ガラスである。具体的には、基体１０の材質は、珪砂にソーダ灰等を加えたソーダガ
ラスや、珪砂に硼砂、アルミナ等を加えた耐熱ガラスである。あるいは、水晶や石英ガラ
ス等、レーザー光を透過する材料であれば何れの材料であってもよい。
【００３４】
基体１０は、図２に示すように、第１面１２と、第１面１２に対向する（第１面１２と
反対方向を向く）第２面１４と、を有している。第１面１２には、凹部１６が形成されて
おり、凹部１６の上方に（＋Ｚ軸方向側に）機能素子１０２の質量体３４ａ，３４ｂが配
置されている。凹部１６は、キャビティー２を構成している。
【００３５】
蓋体２０は、基体１０上に（＋Ｚ軸方向側に）設けられている。蓋体２０の材質は、例
えば、シリコンである。蓋体２０は、基体１０の第１面１２に接合されている。基体１０
と蓋体２０とは、陽極接合によって接合されていてもよい。図示の例では、蓋体２０に凹
部が形成されており、該凹部は、キャビティーを構成している。
【００３６】
なお、基体１０と蓋体２０との接合方法は、特に限定されず、例えば、低融点ガラス（
ガラスペースト）による接合でもよいし、半田による接合でもよい。または、基体１０お
よび蓋体２０の各々の接合部分に金属薄膜（図示せず）を形成し、該金属薄膜同士を共晶
接合させることにより、基体１０と蓋体２０とを接合させてもよい。
【００３７】
機能素子１０２は、基体１０の第１面１２側に設けられている。機能素子１０２は、例
えば、陽極接合や直接接合によって、基体１０に接合されている。機能素子１０２は、基
体１０と蓋体２０とによって形成されるキャビティー２に収容されている。キャビティー
２は、減圧状態（より好ましくは真空状態）であることが望ましい。これにより、機能素
子１０２の振動が空気粘性によって減衰することを抑制することができる。
【００３８】
機能素子１０２は、図１に示すように、２つの構造体１１２（第１構造体１１２ａ、第
２構造体１１２ｂ）と、２つの構造体１１２を連結する連結バネ部３５を有している。２
つの構造体１１２は、Ｙ軸に平行な軸αに関して対称となるように、Ｘ軸方向に並んで設
けられている。
【００３９】
構造体１１２は、固定部３０と、駆動バネ部３２と、質量体３４ａ，３４ｂと、可動駆
動電極部３６と、固定駆動電極部３８，３９と、可動体４０と、検出バネ部４２と、可動
検出電極部４４と、固定検出電極部４６と、を有している。駆動バネ部３２、質量体３４
ａ，３４ｂ、可動駆動電極部３６、可動体４０、検出バネ部４２、および可動検出電極部
４４は、凹部１６の上方に設けられ、基体１０と離間している。
【００４０】
固定部３０は、基体１０に固定されている。固定部３０は、例えば、陽極接合によって
基体１０の第１面１２に接合されている。固定部３０は、例えば、１つの構造体１１２に
対して、４つ設けられている。図示の例では、構造体１１２ａ，１１２ｂは、第１構造体
１１２ａの＋Ｘ軸方向側の固定部３０と第２構造体１１２ｂの−Ｘ軸側の固定部３０とを
、共通の固定部としている。
【００４１】
駆動バネ部３２は、固定部３０と質量体３４ａ，３４ｂとを連結している。駆動バネ部
３２は、複数の梁部３３によって構成されている。梁部３３は、固定部３０の数に対応し
て、複数設けられている。梁部３３は、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延出している
。梁部３３は（駆動バネ部３２は）、質量体３４ａ，３４ｂの振動方向であるＸ軸方向に
円滑に伸縮することができる。
【００４２】
質量体３４ａ，３４ｂは、例えば、平面視において、矩形の枠体である。質量体３４ａ
，３４ｂのＸ軸方向の側面（Ｘ軸に平行な垂線を持つ側面）は、駆動バネ部３２に接続さ
れている。質量体３４ａ，３４ｂは、可動駆動電極部３６および固定駆動電極部３８，３
９によって、Ｘ軸方向に（Ｘ軸に沿って）振動することができる。
【００４３】
連結バネ部３５は、第１質量体（第１振動体）３４ａと第２質量体（第２振動体）３４
ｂとを連結している。連結バネ部３５は、１つだけ設けられている。連結バネ部３５は、
例えば、１つの梁部によって構成されている。連結バネ部３５は、Ｙ軸方向に往復しなが
らＸ軸方向に延出している。連結バネ部３５は、質量体３４ａ，３４ｂの振動方向である
Ｘ軸方向に円滑に伸縮することができる。
【００４４】
連結バネ部３５は、例えば、基体１０に固定されていない。すなわち、連結バネ部３５
は、固定部３０に接続されておらず、連結バネ部３５の一端は、第１質量体３４ａに接続
され、連結バネ部３５の他端は、第２質量体３４ｂに接続されている。質量体３４ａ，３
４ｂおよび連結バネ部３５は、ジャイロセンサー（慣性センサー１００）を構成している
。
【００４５】
連結バネ部３５の厚さ（Ｚ軸方向の大きさ）は、図３に示すように、質量体３４ａ，３
４ｂの厚さよりも小さい。連結バネ部３５の厚さは、例えば、１５μｍ以上３０μｍ以下
ある。質量体３４ａ，３４ｂの厚さは、例えば、２０μｍ以上３５μｍ以下ある。連結バ
ネ部３５の厚さは、例えば、可動体４０の厚さよりも小さい。連結バネ部３５は、例えば
、レーザー光の照射によって、可動体４０よりも小さい厚さを有する。なお、図３では、
レーザー光の照射によって除去される部分を破線で示している。
【００４６】
連結バネ部３５は、図１に示すように、例えば、Ｘ軸方向に延出する第１延出部３５ａ
と、Ｙ軸方向に延出する第２延出部３５ｂと、によって構成されいる。第１延出部３５ａ
と第２延出部３５ｂとの接続部は、図１に示すように角ばっていてもよいし、丸まった形
状を有していてもよい。
【００４７】
可動駆動電極部３６は、質量体３４ａ，３４ｂに設けられている。図示の例では、可動
駆動電極部３６は、４つ設けられ、２つの可動駆動電極部３６は、質量体３４ａ，３４ｂ
の＋Ｙ軸方向側に位置し、他の２つの可動駆動電極部３６は、質量体３４ａ，３４ｂの−
Ｙ軸方向側に位置している。可動駆動電極部３６は、図１に示すように、質量体３４ａ，
３４ｂからＹ軸方向に延出している幹部と、該幹部からＸ軸方向に延出している複数の枝
部と、を備えた櫛歯状の形状を有していてもよい。
【００４８】
固定駆動電極部３８，３９は、基体１０に固定されている。固定駆動電極部３８，３９
は、例えば、陽極接合によって基体１０の第１面１２に接合されている。固定駆動電極部
３８，３９は、可動駆動電極部３６と対向して設けられ、固定駆動電極部３８，３９間に
可動駆動電極部３６が配置されている。図１に示すように、可動駆動電極部３６が櫛歯状
の形状を有する場合、固定駆動電極部３８，３９は、可動駆動電極部３６に対応した櫛歯
状の形状を有していてもよい。
【００４９】
可動体４０は、検出バネ部４２を介して、質量体３４ａ，３４ｂに支持されている。可
動体４０は、平面視において、枠状の質量体３４ａ，３４ｂの内側に設けられている。図
示の例では、可動体４０は、平面視において、矩形の枠体である。可動体４０は、Ｘ軸方
向に延出する第１延出部４０ａと、Ｙ軸方向に延出する第２延出部４０ｂと、を有してい
る。可動体４０のＹ軸方向の側面（Ｙ軸に平行な垂線を持つ側面）は、検出バネ部４２に
接続されている。
【００５０】
検出バネ部４２は、可動体４０と質量体３４ａ，３４ｂとを連結している。検出バネ部
４２は、複数の梁部４３によって構成されている。梁部４３は、Ｘ軸方向に往復しながら
Ｙ軸方向に延出している。梁部４３は（検出バネ部４２は）、可動体４０の変位方向であ
るＹ軸方向に円滑に伸縮することができる。
【００５１】
可動検出電極部４４は、可動体４０に設けられている。可動検出電極部４４は、例えば
、可動体４０の一方の第２延出部４０ｂから他方の第２延出部４０ｂまで、Ｘ軸方向に延
出している。図示の例では、可動検出電極部４４は、１つの構造体１１２に対して、２つ
設けられている。
【００５２】
固定検出電極部４６は、基体１０に固定され、可動検出電極部４４と対向して設けられ
ている。固定検出電極部４６は、凹部１６の底面（凹部１６を規定する基体１０の面）に
設けられたポスト部（図示せず）に、例えば陽極接合によって接合されている。該ポスト
部は、凹部１６の底面よりも上方に突出している。固定検出電極部４６は、平面視におい
て、枠状の可動体４０の内側に設けられている。図示の例では、固定検出電極部４６は、
可動検出電極部４４を挟んで設けられている。
【００５３】
固定部３０、駆動バネ部３２、質量体３４ａ，３４ｂ、連結バネ部３５、可動駆動電極
部３６、可動体４０、検出バネ部４２、および可動検出電極部４４は、一体に設けられて
いる。固定部３０、駆動バネ部３２、質量体３４ａ，３４ｂ、連結バネ部３５、可動駆動
電極部３６、固定駆動電極部３８，３９、可動体４０、検出バネ部４２、可動検出電極部
４４、および固定検出電極部４６（以下、「質量体３４ａ，３４ｂ等」ともいう）の材質
は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリ
コンである。質量体３４ａ，３４ｂ等は、シリコン基板を加工して形成されたシリコンＭ
ＥＭＳを構成している。
【００５４】
次に、慣性センサー１００の動作について説明する。
【００５５】
可動駆動電極部３６と固定駆動電極部３８，３９との間に、図示しない電源によって、
電圧を印加すると、可動駆動電極部３６と固定駆動電極部３８，３９との間に静電力を発
生させることができる。これにより、駆動バネ部３２および連結バネ部３５をＸ軸方向に
伸縮させつつ、質量体３４ａ，３４ｂをＸ軸方向に振動させることができる。
【００５６】
図１に示すように、第１構造体１１２ａでは、固定駆動電極部３８は、可動駆動電極部
３６の−Ｘ軸方向側に配置され、固定駆動電極部３９は、可動駆動電極部３６の＋Ｘ軸方
向側に配置されている。第２構造体１１２ｂでは、固定駆動電極部３８は、可動駆動電極
部３６の＋Ｘ軸方向側に配置され、固定駆動電極部３９は、可動駆動電極部３６の−Ｘ軸
方向側に配置されている。そのため、可動駆動電極部３６と固定駆動電極部３８との間に
第１交番電圧を印加し、可動駆動電極部３６と固定駆動電極部３９との間に第１交番電圧
と位相が１８０度ずれた第２交番電圧を印加することにより、第１構造体１１２ａの第１
質量体３４ａと、第２構造体１１２ｂの第２質量体３４ｂと、を互いに逆位相でかつ所定
の周波数で、Ｘ軸方向に振動させる（音叉型振動させる）ことができる。
【００５７】
質量体３４ａ，３４ｂが上記の振動を行っている状態で、慣性センサー１００にＺ軸ま
わりの角速度ωｚが加わると、コリオリ力が働き、第１構造体１１２ａの可動体４０と、
第２構造体１１２ｂの可動体４０とは、Ｙ軸方向に（Ｙ軸に沿って）互いに反対方向に変
位する。可動体４０は、コリオリ力を受けている間、この動作を繰り返す。
【００５８】
可動体４０がＹ軸方向に変位することにより、可動検出電極部４４と固定検出電極部４
６との間の距離は、変化する。そのため、可動検出電極部４４と固定検出電極部４６との
間の静電容量は、変化する。この電極部４４，４６間の静電容量の変化量を検出すること
により、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを求めることができる。
【００５９】
なお、上記では、静電力によって、質量体３４ａ，３４ｂを駆動させる形態（静電駆動
方式）について説明したが、質量体３４ａ，３４ｂを駆動させる方法は、特に限定されず
、圧電駆動方式や、磁場のローレンツ力を利用した電磁駆動方式等を適用することができ
る。
【００６０】
慣性センサー１００では、クアドラチャ信号の発生を抑制することができる（詳細は後
述）。
【００６１】
１．２．  慣性センサーの製造方法
次に、第１実施形態に係る慣性センサー１００の製造方法について、図面を参照しなが
ら説明する。図４は、第１実施形態に係る慣性センサー１００の製造方法を説明するため
のフローチャートである。図５〜図７は、第１実施形態に係る慣性センサー１００の製造
工程を模式的に示す断面図である。図８は、第１実施形態に係る慣性センサー１００の製
造工程を模式的に示す斜視図である。図９は、第１実施形態に係る慣性センサー１００の
製造工程を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図７および図９では、機能素子１
０２を簡略化して図示している。また、図８では、連結バネ部３５以外の部材を省略して
図示している。
【００６２】
質量体３４ａ，３４ｂおよび連結バネ部３５を形成する（Ｓ１）。具体的には、まず、
図５に示すように、ガラス基板をパターニングして凹部１６を形成する。パターニングは
、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより行われる。本工程により、凹部
１６が設けられた基体１０を得ることができる。
【００６３】
図６に示すように、基体１０の第１面１２に、シリコン基板４を接合する。基体１０と
シリコン基板４との接合は、例えば、陽極接合によって行われる。これにより、基体１０
とシリコン基板４とを強固に接合することができる。
【００６４】
図７に示すように、シリコン基板４を、例えば研削機によって研削して薄膜化した後、
所定の形状にパターニングして、機能素子１０２を形成する。パターニングは、フォトリ
ソグラフィーおよびエッチング（ドライエッチング）によって行われ、具体的なエッチン
グとして、ボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）法を用いることができる。
【００６５】
以上の工程により、質量体３４ａ，３４ｂおよび連結バネ部３５を有する機能素子１０
２を形成することができる。
【００６６】
図２に示すように、基体１０と蓋体２０とを接合して、基体１０と蓋体２０とによって
形成されるキャビティー２に、質量体３４ａ，３４ｂおよび連結バネ部３５を（機能素子
１０２を）収容する（Ｓ２）。基体１０と蓋体２０との接合は、例えば、陽極接合によっ
て行われる。これにより、基体１０と蓋体２０とを強固に接合することができる。
【００６７】
図８に示すように、連結バネ部３５の一部を除去して（トリミングして）、第１質量体
３４ａおよび第２質量体３４ｂの共振周波数の調整を行う（Ｓ３）。本工程により、連結
バネ部３５の厚さは、質量体３４ａ，３４ｂの厚さよりも小さくなる。
【００６８】
共振周波数の調整を行う工程（Ｓ３）では、連結バネ部３５にレーザー光Ｌを照射して
、連結バネ部３５の一部を除去する。なお、図８では、本工程において除去される連結バ
ネ部３５の部分を、破線で示している。
【００６９】
共振周波数の調整を行う工程（Ｓ３）では、図９に示すように、基体１０側から（基体
１０の第２面１４側から）レーザー光Ｌを照射する。レーザー光Ｌは、基体１０を透過し
て、連結バネ部３５の下面に至る。レーザー光Ｌは、連結バネ部３５の下面の全面に照射
されてもよいし、連結バネ部３５の下面の一部に照射されてもよい。
【００７０】
共振周波数の調整を行う工程（Ｓ３）では、連結バネ部３５が溶融する強度以上のレー
ザー光Ｌを照射する。レーザー光Ｌは、例えば可視光である。レーザー光Ｌの波長は、例
えば１．１１μｍ以下であり、好ましくは４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。連結バ
ネ部３５に照射されるレーザー光Ｌの形状（断面形状）および大きさは、特に限定されな
いが、１辺の長さが数百μｍの四角形でもよいし、直径が数百μｍの円形でもよい。
【００７１】
なお、上記の例では、共振周波数の調整を行う工程（Ｓ３）は、機能素子１０２を収容
する工程（Ｓ２）の後に行われたが、機能素子１０２を収容する工程（Ｓ２）の前に行わ
れてもよい。
【００７２】
また、上記の例では、レーザー光Ｌを照射して、連結バネ部３５の一部を除去したが、
連結バネ部３５の一部を除去する方法は、特に限定されず、例えば、イオンビームによっ
て行われてもよい。
【００７３】
また、上記の例では、基体１０の第２面１４側からレーザー光Ｌを照射したが、基体１
０と蓋体２０とを接合する前であれば、基体１０の第１面１２側からレーザー光Ｌを照射
してもよい。また、蓋体２０の材質がレーザー光Ｌを透過する場合は、基体１０と蓋体２
０とを接合した後に、基体１０の第１面１２側からレーザー光Ｌを照射してもよい。
【００７４】
慣性センサー１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７５】
慣性センサー１００の製造方法では、質量体３４ａ，３４ｂおよび連結バネ部３５を形
成する工程（Ｓ１）と、連結バネ部３５の一部を除去して、質量体３４ａ，３４ｂの共振
周波数の調整を行う工程（Ｓ３）と、を含む。そのため、慣性センサー１００の製造方法
では、１つの連結バネ部３５の一部を除去（トリミング）することにより、質量体３４ａ
，３４ｂの共振周波数の調整を行うことができるので、複数の箇所をトリミングする場合
に比べて、短時間で共振周波数の調整を行うことができる。さらに、慣性センサー１００
の製造方法では、複数の箇所をバランスよくトリミングする必要がないので、クアドラチ
ャ信号の発生を容易に抑制することができる。したがって、慣性センサー１００の製造方
法では、容易に、共振周波数の調整を行うことができる。よって、慣性センサー１００の
製造方法で製造された慣性センサー１００では、クアドラチャ信号の発生を抑制すること
ができる。
【００７６】
ここで、図１０は、質量体の共振周波数ｆ１および可動体の共振周波数ｆ２のスペクト
ル強度を模式的に示すグラフである。ジャイロセンサーでは、２つの共振周波数ｆ１，ｆ
２を一定の（所望の）間隔で保持することが重要である。しかし、フォトリソグラフィー
によるレジストの寸法ずれや、エッチングによる加工ずれのため、シリコン基板をパター
ニングしただけでは、共振周波数の差｜ｆ１−ｆ２｜を所望の値にすることは困難である
。
【００７７】
そこで、慣性センサー１００の製造方法では、シリコン基板４をパターニングした状態
（工程Ｓ１後の状態）では、質量体３４ａ，３４ｂの共振周波数ｆ１が所望の値より高く
なるように（例えば図１０の破線の周波数になるように）シリコン基板４をパターニング
する。そして、共振周波数の調整を行う工程（Ｓ３）において、連結バネ部３５の一部を
除去することにより、連結バネ部３５のバネ定数を変化させて共振周波数ｆ１を変化させ
て（低くして）、差｜ｆ１−ｆ２｜を所望の値にすることができる。差｜ｆ１−ｆ２｜は
、例えば、６００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下である。このようにして、慣性センサー１００の
製造方法では、質量体３４ａ，３４ｂの共振周波数を調整することができる。
【００７８】
慣性センサー１００の製造方法では、基体１０の材質は、ガラスである。そのため、基
体１０は、レーザー光Ｌを透過させることができる。
【００７９】
慣性センサー１００の製造方法では、共振周波数の調整を行う工程（Ｓ３）では、連結
バネ部３５にレーザー光Ｌを照射して、連結バネ部３５の一部を除去する。そのため、慣
性センサー１００の製造方法では、例えば質量体３４ａ，３４ｂを照射することなく、局
所的に連結バネ部３５を照射して除去することができる。
【００８０】
慣性センサー１００の製造方法では、共振周波数の調整を行う工程（Ｓ３）の前に、キ
ャビティー２に、質量体３４ａ，３４ｂおよび連結バネ部３５を（機能素子１０２を）収
容する工程（Ｓ２）を含み、共振周波数の調整を行う工程（Ｓ３）では、基体１０側から
レーザー光Ｌを照射する。そのため、慣性センサー１００の製造方法では、基体１０の材
質をガラスとすることにより、キャビティー２に機能素子１０２を収容した後でも、質量
体３４ａ，３４ｂの共振周波数の調整を行うことができる。これにより、慣性センサー１
００の製造方法では、減圧状態であるキャビティー２において、連結バネ部３５の一部を
除去することができるので、より正確に、共振周波数の調整を行うことができる。
【００８１】
慣性センサー１００の製造方法では、共振周波数の調整を行う工程（Ｓ３）では、質量
体３４ａ，３４ｂが溶融する強度以上のレーザー光Ｌを照射する。これにより、連結バネ
部３５が溶解して蒸散する現象（アブレーション）が発生し、連結バネ部３５の一部を除
去することができる。
【００８２】
慣性センサー１００の製造方法では、質量体３４ａ，３４ｂおよび連結バネ部３５は、
ジャイロセンサーを構成する。そのため、慣性センサー１００の製造方法は、角速度を検
出することができるジャイロセンサー（慣性センサー１００）を製造することができる。
【００８３】
１．３．  慣性センサーの変形例
次に、第１実施形態の変形例に係る慣性センサーについて、図面を参照しながら説明す
る。図１１は、第１実施形態の変形例に係る慣性センサー２００の連結バネ部３５を模式
的に示す斜視図である。
【００８４】
以下、第１実施形態の変形例に係る慣性センサー２００おいて、第１実施形態に係る慣
性センサー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、そ
の詳細な説明を省略する。
【００８５】
慣性センサー２００の連結バネ部３５には、図１１に示すように、切り欠き部１３５が
設けられている点において、上述した慣性センサー１００の連結バネ部３５とは異なる。
例えば、切り欠き部１３５は、連結バネ部３５の側面（例えばＹ軸方向を向く面、図１参
照）に設けられている。
【００８６】
なお、慣性センサー２００の連結バネ部３５には、図１２に示すように、貫通孔２３５
が設けられていてもよい。貫通孔２３５は、連結バネ部３５を厚さ方向に貫通している。
また、慣性センサー２００の連結バネ部３５には、図１３に示すように、凹部３３５が設
けられていてもよい。図示の例では、凹部３３５は、連結バネ部３５の下面に設けられて
いる。
【００８７】
切り欠き部１３５、貫通孔２３５、および凹部３３５の形状および数は、特に限定され
ない。慣性センサー２００の連結バネ部３５の厚さは、質量体３４ａの厚さと同じであっ
てもよいし、異なってもよい。
【００８８】
なお、図示はしないが、連結バネ部３５には、切り欠き部１３５、貫通孔２３５、およ
び凹部３３５の全てが設けられていてもよいし、いずれか２つが設けられていてもよい。
【００８９】
慣性センサー２００では、連結バネ部３５には、切り欠き部１３５、貫通孔２３５、ま
たは凹部３３５が設けられている。切り欠き部１３５、貫通孔２３５、および凹部３３５
は、例えば、レーザー光Ｌによって連結バネ部３５の一部を除去することによって形成さ
れる。そのため、慣性センサー２００では、慣性センサー１００と同様に、クアドラチャ
信号の発生を抑制することができる。
【００９０】
２．  第２実施形態
２．１．  慣性センサー
次に、第２実施形態に係る慣性センサーについて、図面を参照しながら説明する。図１
４は、第２実施形態に係る慣性センサー３００を模式的に示す平面図である。図１５は、
第２実施形態に係る慣性センサー３００を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図
１４では、基体１０および蓋体２０を省略して図示している。また、図１５では、機能素
子１０２を簡略化して図示している。また、図１４および図１５では、互いに直交する３
つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【００９１】
以下、第２実施形態に係る慣性センサー３００おいて、第１実施形態に係る慣性センサ
ー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な
説明を省略する。
【００９２】
上述した慣性センサー１００は、図１および図２に示すように、Ｚ軸まわりの角速度ω
ｚを検出するジャイロセンサーであった。これに対し、慣性センサー３００は、図１４お
よび図１５に示すように、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出可能なジャイロセンサーである
。
【００９３】
構造体１１２は、固定部３０と、駆動バネ部３２と、質量体３４ａ，３４ｂと、可動駆
動電極部３６と、固定駆動電極部３８，１３９と、可動体１４０と、梁部１４２と、可動
検出電極部１４４と、固定検出電極部１４６と、を有している。駆動バネ部３２、質量体
３４ａ，３４ｂ、可動駆動電極部３６、可動体１４０、梁部１４２、および可動検出電極
部１４４は、凹部１６の上方に設けられ、基体１０と離間している。
【００９４】
可動体１４０は、回転軸となる梁部１４２を介して、質量体３４ａ，３４ｂに支持され
ている。可動体１４０は、平面視において、枠状の質量体３４ａ，３４ｂの内側に設けら
れている。可動体１４０は、板状の形状を有している。可動体１４０は、ジャイロセンサ
ー（慣性センサー３００）を構成している。
【００９５】
梁部１４２は、可動体１４０の重心からずれた位置に設けられている。図示の例では、
梁部１４２は、Ｙ軸に沿って設けられている。梁部１４２は、ねじり変形することができ
、このねじり変形により、可動体１４０をＺ軸方向に変位させることができる。
【００９６】
可動検出電極部１４４は、可動体１４０に設けられている。可動検出電極部１４４は、
可動体１４０のうち、平面視において固定検出電極部１４６と重なる部分である。可動検
出電極部１４４は、固定検出電極部１４６との間に静電容量を形成することができる。
【００９７】
固定部３０、駆動バネ部３２、質量体３４ａ，３４ｂ、可動駆動電極部３６、可動体１
４０、梁部１４２、および可動検出電極部１４４（「可動体１４０等」ともいう）は、一
体に設けられている。可動体１４０等の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドー
プされることにより導電性が付与されたシリコンである。
【００９８】
固定検出電極部１４６は、基体１０に固定され、可動検出電極部１４４と対向して設け
られている。固定検出電極部１４６は、凹部１６の底面に設けられている。図示の例では
、固定検出電極部１４６の平面形状は、長方形である。
【００９９】
固定検出電極部１４６の材質は、例えば、アルミニウム、金、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  
Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）である。固定検出電極部１４６としてＩＴＯ
やＺｎＯ等の透明電極材料を用いることにより、固定検出電極部１４６上に存在する異物
等を、基体１０の第２面１４側から、容易に視認することができる。
【０１００】
次に、機能素子１０２の動作について説明する。
【０１０１】
質量体３４ａ，３４ｂがＸ軸方向に振動を行っている状態で、機能素子１０２にＹ軸ま
わりの角速度ωｙが加わると、コリオリ力が働き、第１構造体１１２ａの可動体１４０と
、第２構造体１１２ｂの可動体１４０とは、Ｚ軸方向に（Ｚ軸に沿って）互いに反対方向
に変位する。可動体１４０は、コリオリ力を受けている間、この動作を繰り返す。
【０１０２】
可動体１４０がＹ軸方向に変位することにより、可動検出電極部１４４と固定検出電極
部１４６との間の距離は、変化する。そのため、可動検出電極部１４４と固定検出電極部
１４６との間の静電容量は、変化する。この電極部１４４，１４６間の静電容量の変化量
を検出することにより、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを求めることができる。
【０１０３】
慣性センサー３００では、慣性センサー１００と同様に、クアドラチャ信号の発生を抑
制することができる。
【０１０４】
なお、上記では、慣性センサー３００がＹ軸まわりの角速度ωｙを検出可能なジャイロ
センサーである場合について説明したが、本発明に係る慣性センサーは、Ｘ軸まわりの角
速度を検出可能なジャイロセンサーであってもよい。
【０１０５】
また、上記では、１つの機能素子１０２を含む慣性センサーについて説明したが、本発
明に係る慣性センサーは、複数の機能素子を含んでいてもよい。これにより、本発明に係
る慣性センサーは、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸まわりの角速度を検出することができてもよ
い。
【０１０６】
２．２．  慣性センサーの製造方法
次に、第２実施形態に係る慣性センサー３００の製造方法について、図面を参照しなが
ら説明する。第２実施形態に係る慣性センサー３００の製造方法は、図１５に示すように
、凹部１６の底面に、例えばスパッタ法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による成膜、およびパターニングによって、固定検出電極部１４６
を形成すること以外は、第１実施形態に係る慣性センサー１００の製造方法と、基本的に
同じである。したがって、その詳細な説明を省略する。
【０１０７】
慣性センサー２００の製造方法では、慣性センサー１００の製造方法と同様に、容易に
、共振周波数の調整を行うことができる。
【０１０８】
ここで、Ｙ軸まわりの角速度を検出可能なジャイロセンサーでは、例えば板状の可動体
がＺ軸方向に変位するため、機能素子が減圧状態内に存在しない場合、可動体の変位量は
小さい。そのため、減圧状態において共振周波数の調整を行うことができないと、より正
確に可動体の共振周波数を検知することが困難な場合がある。慣性センサー２００の製造
方法では、慣性センサー１００の製造方法と同様に、減圧状態であるキャビティー２にお
いて、連結バネ部３５の一部を除去することができるので、より正確に、共振周波数の調
整を行うことができる。
【０１０９】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例
えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１１０】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び
結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施
の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実
施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することが
できる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構
成を含む。
【符号の説明】
【０１１１】
２…キャビティー、４…シリコン基板、１０…基体、１２…第１面、１４…第２面、１６
…凹部、２０…蓋体、３０…固定部、３２…駆動バネ部、３３…梁部、３４ａ…第１質量
体、３４ｂ…第２質量体、３５…連結バネ部、３５ａ…第１延出部、３５ｂ…第２延出部
、３６…可動駆動電極部、３８…固定駆動電極部、３９…固定駆動電極部、４０…可動体
、４０ａ…第１延出部、４０ｂ…第２延出部、４２…検出バネ部、４３…梁部、４４…可
動検出電極部、４６…固定検出電極部、１００…慣性センサー、１０２…機能素子、１１
２…構造体、１１２ａ…第１構造体、１１２ｂ…第２構造体、１３５…切り欠き、１４０
…可動体、１４２…梁部、１４４…可動検出電極部、１４６…固定検出電極部、２００…
慣性センサー、２３５…貫通孔、３００…慣性センサー、３３５…凹部
【図１】
0006543918.tif 000002
【図２】
0006543918.tif 000003
【図３】
0006543918.tif 000004
【図４】
0006543918.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006543918.tif 000007
【図７】
0006543918.tif 000008
【図８】
0006543918.tif 000009
【図９】
0006543918.tif 000010
【図１０】
0006543918.tif 000011
【図１１】
0006543918.tif 000012
【図１２】
0006543918.tif 000013
【図１３】
0006543918.tif 000014
【図１４】
0006543918.tif 000015
【図１５】
0006543918.tif 000016