(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１）に対して固定された固定部（２０、１００）と、
駆動錘（３１、３２、１２２）および検出錘（３１、３２、１２１）とを有する可動部（３０、１２０）と、
前記駆動錘を前記基板の平面と平行な平面上において移動可能としつつ前記固定部に対して支持する駆動梁（４２、１１４）、および、前記検出錘を前記基板の平面と平行な平面上において移動可能としつつ前記固定部に対して支持する検出梁（４１、１１３）を有する梁部（４０、１１０）と、を備え、
前記駆動錘を前記基板の平面上における一方向に駆動振動させ、角速度の印加に伴って前記検出錘が前記基板の平面上において前記一方向に対する垂直方向にも振動することに基づき角速度検出を行う振動型角速度センサであって、
前記駆動錘を駆動振動させる駆動部（５１、１３１）と、
前記角速度の印加に伴う前記検出梁の変位を検出する検出素子（５３、１３３）と、
前記振動方向をｘ軸方向、前記基板の平面と平行な平面上における前記ｘ軸方向に対する垂直方向をｙ軸方向、前記ｘ軸方向および前記ｙ軸方向に対する垂直方向をｚ軸方向として、前記駆動錘の前記ｘ軸方向の振動を検出するｘ軸振動検出部（６１、６５、１４１、１４５）、前記駆動錘の前記ｙ軸方向の振動を検出するｙ軸振動検出部（６２、６７、１４２、１４７）、および、前記駆動錘の前記ｚ軸方向の振動を検出するｚ軸振動検出部（６３、１４３）を備えた不要振動検出部（６０、１４０）と、を有していることを特徴とする振動型角速度センサ。
【請求項２】
前記固定部を中心として、前記駆動振動の方向と同方向の両側において前記駆動錘と前記検出錘を兼ねる駆動兼検出用錘（３１、３２）が配置され、
前記検出梁（４１）は、前記固定部を中心として、前記駆動振動の方向に対する垂直な方向の両側に延設され、
前記駆動梁（４２）は、前記駆動兼検出用錘を中心として、前記駆動振動の方向に対する垂直な方向の両側に延設され、
前記検出梁のうち前記固定部と反対側および前記駆動梁のうち前記駆動兼検出用錘と反対側が直線状の支持部材（４３）に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の振動型角速度センサ。
【請求項３】
前記固定部、前記可動部および前記梁部は、前記基板に備えられる半導体層（１２）をパターニングすることにより形成されており、
前記ｘ軸振動検出部は、前記半導体層をパターニングして形成され、前記駆動兼検出用錘から延設された可動櫛歯電極（６１）と前記基板に対して固定された固定櫛歯電極（６５）とを有し、前記可動櫛歯電極と前記固定櫛歯電極との間の容量の変化に基づいて前記ｘ軸方向の振動を検出し、
前記ｙ軸振動検出部は、前記半導体層をパターニングして形成され、前記駆動兼検出用錘から延設された可動櫛歯電極（６２）と前記基板に対して固定された固定櫛歯電極（６７）とを有し、前記可動櫛歯電極と前記固定櫛歯電極との間の容量の変化に基づいて前記ｙ軸方向の振動を検出し、
前記ｚ軸振動検出部は、前記駆動兼検出用錘のうち前記駆動梁との連結部に形成され、前記半導体層の上に下層電極（６３ａ）と圧電膜にて構成される検出用薄膜（６３ｂ）および上層電極（６３ｃ）が積層された構成とされ、前記下層電極と前記上層電極との間に配置された前記検出用薄膜の変形に基づいて前記ｚ軸方向の振動を検出することを特徴とする請求項２に記載の振動型角速度センサ。
【請求項４】
前記固定部、前記可動部および前記梁部は、前記基板に備えられる半導体層（１２）をパターニングすることにより形成されており、
前記ｘ軸振動検出部は、前記半導体層をパターニングして形成され、前記駆動兼検出用錘から延設された可動櫛歯電極（６１）と前記基板に対して固定された固定櫛歯電極（６５）とを有し、前記可動櫛歯電極と前記固定櫛歯電極との間の容量の変化に基づいて前記ｘ軸方向の振動を検出し、
前記ｙ軸振動検出部は、前記半導体層をパターニングして形成され、前記駆動兼検出用錘から延設された可動櫛歯電極（６２）と前記基板に対して固定された固定櫛歯電極（６７）とを有し、前記可動櫛歯電極と前記固定櫛歯電極との間の容量の変化に基づいて前記ｙ軸方向の振動を検出し、
前記ｚ軸振動検出部は、前記駆動兼検出用錘のうち前記駆動梁との連結部に形成され、前記半導体層の表面に形成された可動表面電極（６３ｄ）および前記可動表面電極に対して対向配置された固定表面電極（６３ｅ）とを有し、前記可動表面電極と前記固定表面電極との間の容量の変化に基づいて前記ｚ軸方向の振動を検出することを特徴とする請求項２に記載の振動型角速度センサ。
【請求項５】
前記基板のうち前記半導体層側を覆うキャップ部材（１７）を備え、
前記キャップ部材のうち前記半導体層側となる裏面に、前記固定表面電極が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の振動型角速度センサ。
【請求項６】
前記キャップ部材は、半導体基板（１７ａ）と、前記半導体基板のうち前記基板と反対側となる表面側と前記基板側となる裏面側とを貫通させた貫通孔（１７ｂ）と、前記半導体基板の表面側より前記貫通孔内を含めて配置された導体層（１７ｄ）と、前記半導体基板の裏面側に設けられると共に前記貫通孔内に配置された前記導体層に接続された導体層（１７ｇ）と、を含み、
前記固定表面電極は、前記半導体基板の裏面側に設けられた前記導体層によって構成されていることを特徴とする請求項５に記載の振動型角速度センサ。
【請求項７】
前記駆動梁に配置され、前記駆動錘が前記基板の平面に対する法線方向に移動する不要振動を抑制する振動を発生させる圧電膜にて構成される制御用薄膜（５２ｂ）を含む制御部（５２、１３２）を備え、
前記制御部は、前記ｚ軸振動検出部で検出される前記ｚ軸方向の振動から、前記ｘ軸振動検出部と前記ｙ軸振動検出部で検出される前記ｘ軸方向と前記ｙ軸方向の振動に基づいて発生している前記ｚ軸方向の振動成分を除去した、前記ｚ軸方向の振動に含まれる不要振動成分を抑制する振動を発生させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の振動型角速度センサ。
【請求項８】
前記固定部、前記可動部および前記梁部は、前記基板に備えられる半導体層（１２）をパターニングすることにより形成されており、
前記駆動部は、前記駆動梁に配置され、前記半導体層の上に下層電極（５１ａ）と前記駆動錘を駆動振動させる圧電膜にて構成される駆動用薄膜（５１ｂ）および上層電極（５１ｃ）が積層された構成とされ、前記下層電極と前記上層電極との間に駆動用電圧が印加されることで前記駆動用薄膜を変形させて前記駆動錘を駆動振動させ、
前記制御部は、前記半導体層の上に下層電極（５２ａ）と前記制御用薄膜および上層電極（５２ｃ）が積層された構成とされ、前記下層電極と前記上層電極との間に制御用電圧が印加されることで前記制御用薄膜を変形させて前記不要振動を抑制する振動を発生させることを特徴とする請求項７に記載の振動型角速度センサ。
【請求項９】
前記梁部（１１０）は、前記固定部に固定された支持梁（１１１）を有し、
前記支持梁を挟んで前記固定部と反対側には前記駆動振動の方向に延設された直線状の支持部材（１１２）が備えられ、
前記検出梁（１１３）は、前記支持部材を挟んで前記固定部と反対側に、前記駆動振動の方向に対する垂直な方向に延設されていると共に、前記支持部材と反対側の端部において前記検出錘（１２１）が連結されており、
前記駆動梁（４２）は、前記支持部材を挟んで前記固定部と反対側に、前記駆動振動の方向に対する垂直な方向に延設されていると共に、前記支持部材と反対側の端部において前記駆動錘（１２２）が連結されていることを特徴とする請求項１に記載の振動型角速度センサ。
【請求項１０】
前記固定部、前記可動部および前記梁部は、前記基板に備えられる半導体層（１２）をパターニングすることにより形成されており、
前記ｘ軸振動検出部は、前記半導体層をパターニングして形成され、前記駆動錘から延設された可動櫛歯電極（１４１）と前記基板に対して固定された固定櫛歯電極（１４５）とを有し、前記可動櫛歯電極と前記固定櫛歯電極との間の容量の変化に基づいて前記ｘ軸方向の振動を検出し、
前記ｙ軸振動検出部は、前記半導体層をパターニングして形成され、前記駆動錘から延設された可動櫛歯電極（１４２）と前記基板に対して固定された固定櫛歯電極（１４７）とを有し、前記可動櫛歯電極と前記固定櫛歯電極との間の容量の変化に基づいて前記ｙ軸方向の振動を検出し、
前記ｚ軸振動検出部は、前記駆動錘のうち前記駆動梁との連結部に形成され、前記半導体層の上に下層電極と圧電膜にて構成される検出用薄膜および上層電極が積層された構成とされ、前記下層電極と前記上層電極との間に配置された前記検出用薄膜の変形に基づいて前記ｚ軸方向の振動を検出することを特徴とする請求項９に記載の振動型角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型角速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、振動型の角速度センサが提案されている。この角速度センサでは、角速度センサに備えられる可動部の駆動振動や検出振動方向がｘｙ平面上である場合において、ｚ軸方向への不要振動が発生したときに、検出信号に不要振動に起因する不要信号が含まれることから、これを補正するようにしている。具体的には、可動部に補正電極を形成し、この補正電極によって検出信号に含まれる不要信号と逆位相の補正信号を取り出し、検出信号に対して付加することで、不要信号を減衰するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５９０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１に記載されているように、不要振動は、本来可動部を振動させたい方向以外の方向に振動するものであり、この不要振動によって検出信号にノイズが付加され、振動型角速度センサの検出精度を低下させている。特許文献１に示されるように、補正電極によって逆位相の補正信号を取り出して検出信号から不要信号を減衰することができたとしても、不要振動を抑制することができないため、不要振動自体を抑制することが望まれる。
【０００５】
また、従来では、可動部の剛性向上や周波数設計によって不要振動が生じ難くなるようにすることも行われているが、不要振動の方向や大きさが変わるような場合、つまりゆらぎを持つ場合には対応できない。
【０００６】
そこで、本発明者らは、不要振動を抑制することが可能な振動型角速度センサとして、以下のように構成される振動型角速度センサについて試作検討を行った。この振動型角速度センサは、センサ構造体が構成される基板の平面上における一方向をｘ軸、それに対する垂直方向をｙ軸、基板の平面に対する法線方向をｚ軸として、センサ構造体をｘｙ平面上に構成し、ｚ軸方向の不要振動を抑制する機能を備えている。
【０００７】
例えば、基板に含まれる半導体層をパターニングすることで固定部と可動部を形成すると共に、可動部を支持する検出梁や駆動梁を含む梁部を形成することでセンサ構造体を形成し、上記した振動型角速度センサを構成している。
【０００８】
具体的には、固定部を中心としてｙ軸方向に検出梁を延設すると共に、固定部を挟んでｘ軸方向の両側に可動部となる駆動錘と検出錘を兼ねる駆動兼検出用錘を配置し、駆動兼検出用錘を中心としてｙ軸方向に駆動梁を延設している。そして、検出梁のうち固定部と反対側の先端および駆動梁のうち駆動兼検出用錘と反対側の先端を支持部材で連結し、駆動梁と支持部材および駆動兼検出用錘によって四角形の枠体を構成している。駆動梁には電圧印加に基づいて駆動梁と共に駆動兼検出用錘をｘ軸方向に駆動振動させる駆動部と、電圧印加に基づいてｚ軸方向への不要振動を抑制するための制御部を配置している。また、検出梁には角速度印加時における検出梁の変位を電気的に取り出すことで角速度検出を行う検出部を配置している。
【０００９】
このような構成において、角速度検出時には、駆動部に対して駆動用電圧の印加を行うことで、固定部を挟んで両側に位置する駆動梁および駆動兼検出用錘を互いに逆方向に駆動振動させる。この状態で角速度が印加されると、ｘｙ平面上において、ｙ軸方向への移動を含む固定部を中心とした回転方向に変位する変位振動が生じる。このため、検出梁が変位し、その変位を検出梁に備えられた検出部から電気信号として取り出すことで角速度検出を行うことが可能となる。
【００１０】
また、ｚ軸方向において不要振動が発生したときには、制御部に対して不要振動を抑制するための電圧を印加し、不要振動と逆位相の振動を発生させることで、不要振動を打ち消す。これにより、不要振動を抑制することが可能となる。このように不要振動をフィードバックし、不要振動を打ち消すように制御部を駆動して振動を発生させることができることから、不要振動の方向や大きさが変わったとしても、それに対応することも可能となる。
【００１１】
しかしながら、このような構成において不要振動を的確に抑制するためには、ｚ軸方向に生じる不要振動をｘ軸方向に生じる駆動振動やｘ軸およびｙ軸方向に生じる検出振動から分離することが重要である。つまり、振動の軸を分離してｚ軸方向の不要振動を的確に検出できるようにすることが必要となる。
【００１２】
なお、ここでは不要振動を抑制するために、駆動梁に対して制御部を備えた構造とする場合を例に挙げたが、不要振動の抑制については他の形態もあるし、角速度の検出信号から不要振動成分を取り除いて角速度検出の精度を高めることも可能である。これらのいずれの形態を適用する場合にも、不要振動を的確に検出することが重要である。
【００１３】
本発明は上記点に鑑みて、振動型角速度センサに発生する振動の軸を分離して、不要振動を的確に検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明にかかる振動型角速度センサでは、基板（１）に対して固定された固定部（２０、１００）と、駆動錘（３１、３２、１２２）および検出錘（３１、３２、１２１）とを有する可動部（３０、１２０）と、駆動錘を基板の平面と平行な平面上において移動可能としつつ固定部に対して支持する駆動梁（４２、１１４）、および、検出錘を基板の平面と平行な平面上において移動可能としつつ固定部に対して支持する検出梁（４１、１１３）を有する梁部（４０、１１０）と、を備え、駆動錘を基板の平面上における一方向に駆動振動させ、角速度の印加に伴って検出錘が基板の平面上において一方向に対する垂直方向にも振動することに基づき角速度検出を行う。
【００１５】
このような構成において、駆動錘を駆動振動させる駆動部（５１、１３１）と、角速度の印加に伴う検出梁の変位を検出する検出素子（５３、１３３）と、振動方向をｘ軸方向、基板の平面と平行な平面上におけるｘ軸方向に対する垂直方向をｙ軸方向、ｘ軸方向およびｙ軸方向に対する垂直方向をｚ軸方向として、駆動錘のｘ軸方向の振動を検出するｘ軸振動検出部（６１、６５、１４１、１４５）、駆動錘のｙ軸方向の振動を検出するｙ軸振動検出部（６２、６７、１４２、１４７）、および、駆動錘のｚ軸方向の振動を検出するｚ軸振動検出部（６３、１４３）を備えた不要振動検出部（６０、１４０）と、を有していることを特徴としている。
【００１６】
このように、ｘ軸振動検出部、ｙ軸振動検出部およびｚ軸振動検出部を備えた不要振動検出部を備えている。このような構成では、駆動錘のｘ軸方向の振動をｘ軸振動検出部にて検出すると共に、ｙ軸方向の振動をｙ軸振動検出部にて検出し、ｚ軸方向の振動からｘ軸方向およびｙ軸方向の振動に基づいて発生しているｚ軸方向の振動成分を除去することができる。これにより、ｚ軸方向の振動に含まれる不要振動成分を抽出することが可能となる。したがって、振動型角速度センサに発生する振動の軸を分離して、不要振動を的確に検出することが可能となる。
【００１７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる振動型角速度センサの上面図である。
【図２】図１に示す振動型角速度センサの斜視図である。
【図３】図１におけるIII−III’断面図である。
【図４】図１におけるIV−IV’断面図である。
【図５】図１における二点鎖線で囲んだ領域の詳細拡大図である。
【図６】図５中VI−VI’断面図である。
【図７】図１に示す振動型角速度センサの駆動振動時の様子を示した上面図である。
【図８】図１に示す振動型角速度センサの角速度印加時の様子を示した上面図である。
【図９】第２実施形態で説明する振動型角速度センサの断面図である。
【図１０】図９に示す振動型角速度センサの製造工程を示した図である。
【図１１】図１０に続く振動型角速度センサの製造工程を示した図である。
【図１２】図１１に続く振動型角速度センサの製造工程を示した図である。
【図１３】本発明の第３実施形態にかかる振動型角速度センサの斜視図である。
【図１４】図１３における二点鎖線で囲んだ領域の詳細拡大図である。
【図１５（ａ）】他の実施形態で説明する不要振動検出部６０の構成例の一例を示した拡大図である。
【図１５（ｂ）】他の実施形態で説明する不要振動検出部６０の構成例の一例を示した拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００２０】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態で説明する振動型角速度センサ（ジャイロセンサ）は、物理量として角速度を検出するためのセンサであり、例えば車両の上下方向に平行な中心線周りの回転角速度の検出に用いられるが、勿論、振動型角速度センサを車両用以外に適用することもできる。
【００２１】
以下、図１〜図８を参照して、本実施形態にかかる振動型角速度センサについて説明する。なお、図１および図２では、図面を簡略化してあるが、図１の二点鎖線で囲んだ部分を拡大すると、図５に示す構造になっている。
【００２２】
振動型角速度センサは、図１中のｘｙ平面が車両水平方向に向けられ、ｚ軸方向が車両の上下方向と一致するようにして車両に搭載される。振動型角速度センサは、板状の基板１０を用いて形成されている。本実施形態では、基板１０は、支持基板１１と半導体層１２とで犠牲層となる埋込酸化膜１３を挟み込んだ構造とされたＳＯＩ（Silicon on insulator）基板にて構成されている。この基板１０の平面の一方向がｘ軸、この平面上におけるｘ軸に対する垂直方向がｙ軸、この平面の法線方向かつｘ軸およびｙ軸に対する垂直方向がｚ軸となり、この基板１０の平面がｘｙ平面と平行な平面をなしている。このような基板１０を用いて振動型角速度センサが構成されており、図２に示すように、例えば半導体層１２側をセンサ構造体のパターンにエッチングしたのち埋込酸化膜１３を部分的に除去し、センサ構造体の一部をリリースすることで構成されている。なお、図中では支持基板１１を簡略化して記載してあるが、実際には平面板状で構成されている。また、図２は断面図ではないが、図を見やすくするために、支持基板１１および埋込酸化膜１３にハッチングを示してある。
【００２３】
半導体層１２は、固定部２０と可動部３０および梁部４０とにパターニングされている。固定部２０は、図２に示すように、少なくともその裏面の一部に埋込酸化膜１３が残されており、支持基板１１からリリースされることなく、埋込酸化膜１３を介して支持基板１１に固定された状態とされている。可動部３０および梁部４０は、振動型角速度センサにおける振動子を構成するものである。可動部３０は、その裏面側において埋込酸化膜１３が除去されており、支持基板１１からリリースされている。梁部４０は、可動部３０を支持すると共に角速度検出を行うために可動部３０をｘ軸方向およびｙ軸方向において変位させるものである。これら固定部２０と可動部３０および梁部４０の具体的な構造を説明する。
【００２４】
固定部２０は、可動部３０を支持すると共に、図示しないが駆動用電圧の印加用のパッドや角速度検出に用いられる検出信号の取り出し用のパッドが形成される部分である。本実施形態では、これら各機能を１つの固定部２０によって実現しているが、例えば可動部３０を支持するための支持用固定部、駆動用電圧が印加される駆動用固定部、角速度検出に用いられる検出用固定部に分割した構成とされても良い。その場合、例えば図１に示した固定部２０を支持固定部とし、支持固定部に連結されるように駆動用固定部と検出用固定部を備え、駆動用固定部に駆動用電圧の印加用のパッドを備えると共に検出用固定部に検出信号取り出し用のパッドを備えればよい。
【００２５】
具体的には、固定部２０は、例えば上面形状が四角形で構成されており、相対する二辺の中央部に梁部４０における後述する検出梁４１が連結された構造とされている。固定部２０の下方には埋込酸化膜１３が残されており、埋込酸化膜１３を介して固定部２０が支持基板１１に固定されている。
【００２６】
可動部３０は、角速度印加に応じて変位する部分であり、駆動用電圧の印加によって駆動振動させられる駆動用錘と駆動振動時に角速度が印加されたときにその角速度に応じて振動させられる検出用錘とを有した構成とされる。本実施形態の場合、可動部３０として、駆動用錘と検出用錘の役割を同じ錘によって担う駆動兼検出用錘３１、３２が備えられている。駆動兼検出用錘３１、３２は、ｘ軸方向において、固定部２０を挟んだ両側に配置されており、固定部２０から等間隔の場所に配置されている。各駆動兼検出用錘３１、３２は、同寸法（同質量）で構成され、本実施形態の場合、上面形状が四角形で構成されている。そして、各駆動兼検出用錘３１、３２は、それぞれ相対する二辺において梁部４０に備えられる後述する駆動梁４２に連結させられることで、両持ち支持されている。各駆動兼検出用錘３１、３２の下方においては、埋込酸化膜１３が除去されており、支持基板１１から各駆動兼検出用錘３１、３２がリリースされている。このため、各駆動兼検出用錘３１、３２は、駆動梁４２の変形によってｘ軸方向に駆動振動可能とされ、角速度印加の際には駆動梁４２などの変形によってｙ軸方向を含む固定部２０を中心とした回転方向へも振動可能とされている。
【００２７】
また、本実施形態では、駆動兼検出用錘３１、３２およびその周囲に、振動型角速度センサに生じた不要振動を的確に検出できる不要振動検出部６０を備えている（図５参照）。この不要振動検出部６０の構造については後述する。
【００２８】
梁部４０は、検出梁４１と、駆動梁４２および支持部材４３を有した構成とされている。
【００２９】
検出梁４１は、固定部２０と支持部材４３とを連結するｙ軸方向に延設された直線状の梁とされている。検出梁４１のｘ軸方向の寸法は、ｚ軸方向の寸法よりも薄くされており、ｘ軸方向に変形可能とされている。
【００３０】
駆動梁４２は、駆動兼検出用錘３１、３２と支持部材４３とを連結するｙ軸方向、つまり検出梁４１と平行な方向に延設された直線状の梁とされている。各駆動兼検出用錘３１、３２に備えられた駆動梁４２から検出梁４１までは等距離とされている。駆動梁４２のｘ軸方向の寸法も、ｚ軸方向の寸法よりも薄くされており、ｘ軸方向に変形可能とされている。これにより、駆動兼検出用錘３１、３２をｘｙ平面状において変位可能としている。
【００３１】
支持部材４３は、ｘ軸方向に延設された直線状の部材とされ、支持部材４３の中心位置において検出梁４１が連結されており、両端位置において各駆動梁４２が連結されている。支持部材４３は、ｙ軸方向の寸法が検出梁４１や駆動梁４２におけるｘ軸方向の寸法よりも大きくされている。このため、駆動振動時には駆動梁４２が主に変形し、角速度印加時には検出梁４１および駆動梁４２が主に変形するようになっている。
【００３２】
このような構造により、駆動梁４２と支持部材４３および駆動兼検出用錘３１、３２によって上面形状が四角形の枠体が構成され、その内側に検出梁４１および固定部２０が配置された振動型角速度センサが構成されている。
【００３３】
さらに、駆動梁４２には、図１および図３に示すように駆動部５１が形成されていると共に制御部５２が形成されており、検出梁４１には、図４に示すように、振動検出部５３が形成されている。これら駆動部５１、制御部５２および振動検出部５３が外部に備えられた図示しない制御装置に電気的に接続されることで、振動型角速度センサの駆動が行われるようになっている。
【００３４】
駆動部５１は、図１に示すように、各駆動梁４２のうち支持部材４３との連結部近傍に備えられており、各場所に２本ずつ所定距離を空けて配置され、ｙ軸方向に延設されている。図３に示すように、駆動部５１は、駆動梁４２を構成する半導体層１２の表面に下層電極５１ａと駆動用薄膜５１ｂおよび上層電極５１ｃが順に積層された構造とされている。下層電極５１ａおよび上層電極５１ｃは、例えばＡｌ電極などによって構成されている。これら下層電極５１ａおよび上層電極５１ｃは、図１に示した支持部材４３および検出梁４１を経て固定部２０まで引き出された配線部５１ｄ、５１ｅを通じて、図示しない駆動用電圧の印加用のパッドやＧＮＤ接続用のパッドに接続されている。また、駆動用薄膜５１ｂは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜によって構成されている。
【００３５】
このような構成において、下層電極５１ａと上層電極５１ｃとの間に電位差を発生させることで、これらの間に挟まれた駆動用薄膜５１ｂを変位させ、駆動梁４２を強制振動させることで駆動兼検出用錘３１、３２をｘ軸方向に沿って駆動振動させる。例えば、各駆動梁４２のｘ軸方向の両端側に１本ずつ駆動部５１を備えるようにし、一方の駆動部５１の駆動用薄膜５１ｂを圧縮応力で変位させると共に他方の駆動部５１の駆動用薄膜５１ｂを引張応力で変位させる。このような電圧印加を各駆動部５１に対して交互に繰り返し行うことで、駆動兼検出用錘３１、３２をｘ軸方向に沿って駆動振動させている。
【００３６】
制御部５２は、図１および図３に示すように、各駆動梁４２のうち支持部材４３との連結部近傍に備えられており、当該場所に２本ずつ配置された駆動部５１の間において、各駆動部５１から所定距離空けて配置され、ｙ軸方向に延設されている。図３に示すように、制御部５２は、駆動梁４２を構成する半導体層１２の表面に下層電極５２ａと制御用薄膜５２ｂおよび上層電極５２ｃが順に積層された構造とされている。下層電極５２ａおよび上層電極５２ｃや制御用薄膜５２ｂは、それぞれ、駆動部５１を構成する下層電極５１ａおよび上層電極５１ｃや駆動用薄膜５１ｂと同様の構成とされている。下層電極５２ａおよび上層電極５２ｃは、図１に示した支持部材４３および検出梁４１を経て固定部２０まで引き出された配線部５２ｄ、５２ｅを通じて、図示しない制御用電圧の印加用のパッドやＧＮＤ接続用のパッドに接続されている。
【００３７】
このような構成において、下層電極５２ａと上層電極５２ｃとの間に電位差を発生させることで、これらの間に挟まれた制御用薄膜５２ｂを変位させ、駆動梁４２に対して所望の振動を印加できる。これにより、駆動兼検出用錘３１、３２の振動を制御でき、不要振動を抑制する振動を印加することが可能となっている。
【００３８】
振動検出部５３は、図１および図４に示すように、検出梁４１のうちの固定部２０との連結部近傍に備えられており、検出梁４１におけるｘ軸方向の両側それぞれに設けられ、ｙ軸方向に延設されている。図４に示すように、振動検出部５３は、検出梁４１を構成する半導体層１２の表面に下層電極５３ａと検出用薄膜５３ｂおよび上層電極５３ｃが順に積層された構造とされている。下層電極５３ａおよび上層電極５３ｃや検出用薄膜５３ｂは、それぞれ、振動検出部５３を構成する下層電極５１ａおよび上層電極５１ｃや駆動用薄膜５１ｂと同様の構成とされている。下層電極５３ａおよび上層電極５３ｃは、図１に示した固定部２０まで引き出された配線部５３ｄ、５３ｅを通じて、図示しない検出信号出力用のパッドに接続されている。
【００３９】
このように構成された振動型角速度センサでは、角速度の印加に伴って検出梁４１が変位すると、それに伴って検出用薄膜５３ｂが変形する。これにより、例えば下層電極５３ａと上層電極５３ｃとの間の電気信号（定電圧駆動の場合の電流値、定電流駆動の場合の電流値）が変化することから、それを角速度を示す検出信号として図示しない検出信号出力用のパッドを通じて外部に出力している。
【００４０】
また、駆動兼検出用錘３１、３２およびその周囲には、図５および図６に示したように不要振動検出部６０が備えられている。この不要振動検出部６０の詳細構造について説明する。なお、図５および図６では、駆動兼検出用錘３２およびその周囲に備えられる不要振動検出部６０を示しているが、駆動兼検出用錘３１およびその周囲にも同様の構造のものが備えられている。
【００４１】
図５に示すように、駆動兼検出用錘３２は、四角形で構成されており、ｘ軸と平行な相対する二辺において駆動梁４２に連結されている。この駆動兼検出用錘３２のうち駆動梁４２と連結されている部位の両側において、ｘ軸と平行な辺からｙ軸方向に沿って複数の可動櫛歯電極６１が形成されている。また、駆動兼検出用錘３２のうちｙ軸と平行な相対する二辺それぞれにもｘ軸方向に沿って複数の可動櫛歯電極６２が形成されている。そして、駆動兼検出用錘３２のうち駆動梁４２と連結されている部位は、ｘ軸方向において幅広とされており、この表面にｚ軸振動検出部６３が形成されている。ｚ軸振動検出部６３は、図６に示すように、半導体層１２の表面に下層電極６３ａと圧電膜によって構成された検出用薄膜６３ｂおよび上層電極６３ｃが順に積層された構造とされている。これら下層電極６３ａと圧電膜によって構成された検出用薄膜６１ｂおよび上層電極６３ｃは、それぞれ、駆動部５１を構成する下層電極５１ａおよび上層電極５１ｃや駆動用薄膜５１ｂと同様の構成とされている。
【００４２】
一方、駆動兼検出用錘３２のうちｘ軸と平行な辺と対向する位置には、櫛歯固定部６４が形成されており、この櫛歯固定部６４には複数の可動櫛歯電極６１と対向する固定櫛歯電極６５が形成されている。また、駆動兼検出用錘３２のうちｙ軸と平行な辺と対向する位置には、櫛歯固定部６６が形成されており、この櫛歯固定部６６には複数の可動櫛歯電極６２と対向する固定櫛歯電極６７が形成されている。
【００４３】
これらのうち、可動櫛歯電極６１と固定櫛歯電極６５とが、駆動兼検出用錘３２におけるｘ軸方向の振動を検出するｘ軸振動検出部として機能する。可動櫛歯電極６２と固定櫛歯電極６７とが、駆動兼検出用錘３２におけるｙ軸方向の振動を検出するｙ軸振動検出部として機能する。
【００４４】
具体的には、図中には記載していないが、櫛歯固定部６４、６６は、例えば支持基板１１を通じて制御装置に引き出される配線部と電気的に接続されている。可動櫛歯電極６１、６２は駆動兼検出用錘３２に電気的に接続されており、駆動兼検出用錘３２は、駆動梁４２や支持部材４３および検出梁４１を通じて固定部２０に引き出された配線を通じて制御装置に電気的に接続されている。また、ｚ軸振動検出部６３における下層電極６３ａおよび上部電極６３ｃは、駆動梁４２や支持部材４３および検出梁４１を通じて固定部２０に引き出された配線を通じて制御装置に電気的に接続されている。
【００４５】
そして、駆動兼検出用錘３２がｘ軸方向に振動すると、櫛歯固定部６４を通じて可動櫛歯電極６１と固定櫛歯電極６５との間に構成される容量変化が制御装置に出力される。また、駆動兼検出用錘３２がｙ軸方向に振動すると、櫛歯固定部６６を通じて可動櫛歯電極６２と固定櫛歯電極６７との間に構成される容量変化が制御装置に出力される。同様に、駆動兼検出用錘３２がｚ軸方向に振動すると、検出用薄膜６３ｂが変位し、下層電極６３ａおよび上層電極６３ｃの間の電気信号が変化することから、それが制御装置に出力される。このようにして、ｘ、ｙ、ｚ振動駆動部それぞれにより、駆動兼検出用錘３２のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の振動が検知可能とされている。
【００４６】
以上のようにして、本実施形態にかかる振動型角速度センサが構成されている。次に、このように構成される振動型角速度センサの作動について説明する。
【００４７】
まず、図３に示すように、駆動梁４２に備えられた駆動部５１に対して駆動用電圧の印加を行う。具体的には、下層電極５１ａと上層電極５１ｃとの間に電位差を発生させることで、これらの間に挟まれた駆動用薄膜５１ｂを変位させる。そして、２本並んで設けられた２つの駆動部５１のうち、一方の駆動部５１の駆動用薄膜５１ｂを圧縮応力で変位させると共に他方の駆動部５１の駆動用薄膜５１ｂを引張応力で変位させる。このような電圧印加を各駆動部５１に対して交互に繰り返し行うことで、駆動兼検出用錘３１、３２をｘ軸方向に沿って駆動振動させる。これにより、図７に示すように、駆動梁４２によって両持ち支持された駆動兼検出用錘３１、３２が固定部２０を挟んでｘ軸方向において互いに逆方向に移動させられる駆動モードとなる。つまり、駆動兼検出用錘３１、３２が共に固定部２０が近づく状態と遠ざかる状態とが繰り返されるモードとなる。
【００４８】
この駆動振動が行われているときに、振動型角速度センサに対して角速度、つまり固定部２０を中心軸としたｘ軸周りの振動が印加されると、図８に示すように駆動兼検出用錘３１、３２がｙ軸方向を含む固定部２０を中心とした回転方向へも振動する検出モードとなる。したがって、検出梁４１も変位し、この検出梁４１の変位に伴って、振動検出部５３に備えられた検出用薄膜５３ｂが変形する。これにより、例えば下層電極５３ａと上層電極５３ｃとの間の電気信号が変化し、この電気信号が外部に備えられる図示しない制御装置などに入力されることで、発生した角速度を検出することが可能となる。
【００４９】
このような動作を行うに際し、例えば振動型角速度センサ以外の部分から伝わる振動（車両振動など）、軸配向ズレ、加工の非対称性、結晶欠陥の存在の有無など、何らかの原因でｚ軸方向への不要振動が発生することがある。
【００５０】
その場合、ｚ軸方向への不要振動によってｚ軸振動検出部６３に備えられた検出用薄膜６３ｂが変形し、それに起因して下層電極６３ａと上層電極６３ｂとの間の電気信号が変化する。それが駆動兼検出用錘３１の不要振動を示す検出信号として外部に備えられた図示しない制御装置に入力される。
【００５１】
ただし、ｚ軸振動検出部６３に備えられた検出用薄膜６３ｂは、駆動兼検出用錘３１、３２のｘ軸もしくはｙ軸方向の振動によっても変形し得る。このため、駆動兼検出用錘３１、３２のｘ軸方向の振動をｘ軸振動検出部にて検出すると共に、ｙ軸方向の振動をｙ軸振動検出部にて検出し、ｚ軸方向の振動からｘ軸方向およびｙ軸方向の振動に基づいて発生しているｚ軸方向の振動成分を除去する。これにより、ｚ軸方向の振動に含まれる不要振動成分を抽出する。
【００５２】
具体的には、駆動兼検出用錘３１、３２におけるｘ軸方向の振動により、ｘ軸振動検出部を構成する可動櫛歯電極６１と固定櫛歯電極６５との間の距離が変化することで、可動櫛歯電極６１と固定櫛歯電極６５との間の電気信号が変化する。それが駆動兼検出用錘３１のｘ軸方向の振動を示す検出信号として外部に備えられた図示しない制御装置に入力される。同様に、駆動兼検出用錘３１、３２におけるｙ軸方向の振動により、ｙ軸振動検出部を構成する可動櫛歯電極６２と固定櫛歯電極６７との間の距離が変化することで、可動櫛歯電極６２と固定櫛歯電極６７との間の電気信号が変化する。それが駆動兼検出用錘３１、３２のｙ軸方向の振動を示す検出信号として外部に備えられた図示しない制御装置に入力される。このようにして、駆動兼検出用錘３１、３２におけるｘ軸およびｙ軸方向の振動を検出することが可能となる。
【００５３】
そして、ｚ軸方向の振動に含まれるｘ軸およびｙ軸方向の振動成分を除去する。例えば、駆動兼検出用錘３１、３２の振動に伴うｚ軸振動検出部６３の下層電極６３ａと上層電極６３ｂとの間の電気信号の変化が電圧変化で表されるとして、検出用薄膜６３ｂが変形していないときからの電圧変化量をΔＶとする。また、駆動兼検出用錘３１、３２がｘ軸やｙ軸方向へ振動することに基づくｚ軸振動検出部６３の検出用薄膜６３ｂの変形による電圧変化量を、それぞれΔＶｘ、ΔＶｙし、ｚ軸方向への不要振動のみに基づく検出用薄膜６３ｂの変形による電圧変化量をΔＶｚとすると、ΔＶ＝ΔＶｘ＋ΔＶｙ＋ΔＶｚである。このため、ΔＶに加えてΔＶｘ、ΔＶｙを求めることができれば、Δｚを求めることができる。
【００５４】
これに対して、ΔＶについては、ｚ軸振動検出部６３の電気信号に基づいて求めることができる。また、ΔＶｘ、ΔＶｙについては、ｘ軸振動検出部およびｙ軸振動検出部において、ｘ軸およびｙ軸方向の振動を検出できることから、この振動に起因して、ｚ軸振動検出部６３の検出用薄膜６３ｂがどの程度変形するかを実験結果などに基づいて求めることができる。したがって、ｚ軸振動検出部６３の検出結果から得られるΔＶから、ｘ軸振動検出部およびｙ軸振動検出部の検出結果から得られるΔＶｘ、ΔＶｙを差し引くことで、ΔＶｚを求めることができる。これにより、ｚ軸方向への不要振動のみを抽出することが可能となる。したがって、振動型角速度センサに発生する振動の軸を分離して、不要振動を的確に検出することが可能となる。
【００５５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してｚ軸振動検出部６３の構成などを変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５６】
本実施形態では、ｚ軸振動検出部６３を圧電膜による振動検出ではなく、容量変化による振動検出が行える形態としている。
【００５７】
本実施形態でも、センサ構造体の基本構造は第１実施形態と同様である。ただし、センサ構造体のうちの駆動兼検出用錘３１、３２と駆動梁４２との連結部に、ｚ軸振動検出部６３の一部として、下層電極６３ａや検出用薄膜６３ｂおよび上層電極６３ｃに代えて可動表面電極６３ｄを備えている。
【００５８】
また、センサ構造体から離間した位置に、可動表面電極６３ｄに対向配置された固定表面電極６３ｅが備えられ、これら可動表面電極６３ｄおよび固定表面電極６３ｅによって容量式のｚ軸振動検出部６３が構成されている。
【００５９】
具体的には、センサ構造体が形成された基板１０は、図９に示すように、センサ構造体の周囲を囲むように半導体層１２や埋込酸化膜１３が残されている。そして、センサ構造体のうち固定部２０を除く下方位置において埋込酸化膜１３や半導体層２の表層部が除去されることでキャビティ１４が形成されている。また、センサ構造体を囲んでいる部分において、半導体層１２の表面には、絶縁膜１５を介してパターン配線１６が形成されており、この上に、キャップ部材１７が配置されることでセンサ構造体が覆われている。
【００６０】
キャップ部材１７は、例えばシリコン基板などの半導体基板１７ａに対して配線などを形成したものである。半導体基板１７ａには複数の貫通孔１７ｂが形成されており、複数の貫通孔１７ｂ内を含めて半導体基板１７ａの表面を覆うように絶縁膜１７ｃが形成されている。貫通孔１７ｂ内および半導体基板１７ａのうち基板１０と反対側の一面には、絶縁膜１７ｃを介して導体層１７ｄが形成され、導体層１７ｄがパターニングされることでセンサ構造体の各部と図示しない制御装置との電気的接続用のパッド１７ｅが備えられている。このように、貫通孔１７ｂ内に導体層１７ｄが形成されることで、いわゆるＴＳＶ（Through-Silicon Via）構造とされている。導体層１７ｄの表面には保護膜１７ｆが形成されており、保護膜１７ｆに開口部が形成されることでパッド１７ｅが外部に露出させられている。また、半導体基板１７ａのうちのセンサ構造体側の面にも、絶縁膜１７ｃを介して導体層１７ｇが形成されている。半導体基板１７ａのうちセンサ構造体側の面には、センサ構造体と対応する部分が凹まされた凹部１７ｈが形成されており、センサ構造体がキャップ部材１７と接触しないようにされている。そして、導体層１７ｇの一部が凹部１７ｈ内まで延設され。この部分によって固定表面電極６８が構成されている。このように構成される固定表面電極６８については、可動表面電極６３ｄが移動しても常に対向した状態となるように、可動表面電極６３ｄの移動量を加味して面積を広く設定すると好ましい。
【００６１】
なお、図９では、導体層１７ｄ、１７ｇの一部しか図示していないが、実際には、センサ構造体の各部に対してそれぞれ電気的に接続されるように、所望のレイアウトにパターニングされている。
【００６２】
このように、ｚ軸振動検出部６３を可動表面電極６３ｄおよび固定表面電極６３ｅによって構成される容量式のものとしても良い。
【００６３】
続いて、上記構成の振動型角速度センサの製造方法について、図１０〜図１２を参照して説明する。
【００６４】
〔図１０（ａ）に示す工程〕
シリコン基板などで構成される支持基板１１を用意したのち、例えば熱酸化によって支持基板１１の表面に埋込酸化膜１３を形成する。続いて、埋込酸化膜１３の上に図示しないレジストを成膜したのち、フォトリソグラフィ・エッチング工程を行うことで、埋込酸化膜１３をパターニングする。そして、レジストおよび埋込酸化膜１３をマスクとして支持基板１１を部分的にエッチングしてキャビティ１４を形成する。このとき、固定部２０となる部分（図中右側部分）においては埋込酸化膜１３を残すようにし、支持基板１１が除去されないようにする。
【００６５】
なお、ここでは埋込酸化膜１３を形成してからキャビティ１４を形成しているが、支持基板１１の表面に配置したレジストをマスクとしてキャビティ１４を形成したのち、キャビティ１４内を含めて支持基板１１の表面に埋込酸化膜１３を成膜しても良い。
【００６６】
〔図１０（ｂ）に示す工程〕
埋込酸化膜１３を介して支持基板上に半導体層１２を貼り付ける。例えば、ＳｉＯ2によって構成される埋込酸化膜１３の上にシリコン基板を配置し、アニール処理を行うことでＳｉ−Ｓｉ直接結合により埋込酸化膜１３上にシリコン基板を貼り付ける。そして、シリコン基板を研削研磨することで所定厚さの半導体層１２を形成することができる。
【００６７】
〔図１０（ｃ）に示す工程〕
図中では簡略化して記載してあるが、半導体層１２の表面に電極層と圧電膜と電極層を順に成膜したのち、これらをパターニングすることで、駆動部５１や制御部５２および検出部５３を構成する。
【００６８】
〔図１０（ｄ）に示す工程〕
駆動部５１や制御部５２および検出部５３を形成した半導体層１２の表面に絶縁膜１５を形成したのち、これをパターニングする。さらに、絶縁膜１５の上を含む半導体層１７の上にＡｌ層などの配線材料を成膜したのち、これをパターニングすることで、パターン配線１６や各種配線部５１ｄ、５１ｅ、５２ｄ、５２ｅ、５３ｄ、５３ｅなどを形成する。
【００６９】
〔図１０（ｅ）に示す工程〕
半導体層１２の上に図示しないマスクを配置したのち、半導体層１２をパターニングすることで、センサ構造体のうち固定部２０を除く部分、すなわち可動部３０および梁部４０を支持基板１１からリリースする。これにより、センサ構造体が構成される。
【００７０】
〔図１１（ａ）に示す工程〕
キャップ部材１７の形成用として、基板１０とは別に半導体基板１７ａを用意する。そして、半導体基板１７ａの裏面に図示しないマスクを配置したのち、フォトリソグラフィ・エッチング工程を行うことで、半導体基板１７ａの裏面に凹部１７ｈを形成する。
【００７１】
〔図１１（ｂ）に示す工程〕
凹部１７ｈを形成した半導体基板１７ａの表面全面を覆うように、例えば熱酸化などによって絶縁膜１７ｃを形成する。その後、絶縁膜１７ｃの上に、Ａｌなどの配線材料を成膜したのち、図示しないマスクを用いてパターニングすることで導体層１７ｇを形成する。これにより、貫通孔１７ｂなどが形成される前のキャップ部材１７が構成される。
【００７２】
〔図１２（ａ）に示す工程〕
図１０（ａ）〜図１０（ｅ）の工程を経てセンサ構造体を形成した基板１０と、図１１（ａ）、（ｂ）の工程を経たキャップ部材１７を貼り付ける。例えば、基板１０の表面に形成されたパターン配線１６とキャップ部材１７の裏面に形成された導体層１７ｇとを金属接合によって接合することで、キャップ部材１７を基板１０に対して貼り付けることができる。
【００７３】
〔図１２（ｂ）に示す工程〕
キャップ部材１７の表面に図示しないマスクを配置したのち、フォトリソグラフィ・エッチング工程を行うことで、半導体基板１７ａの表裏を貫通する貫通孔１７ｂを形成する。これにより、半導体基板１７ａの裏面に形成された導体層１７が貫通孔１７ｂから露出させられる。また、必要に応じて、貫通孔１７ｂ内も絶縁膜１７ｃで覆う。
【００７４】
〔図１２（ｃ）に示す工程〕
貫通孔１７ｂ内を含めて、半導体基板１７ａの表面に形成された絶縁膜１７ｃの上に導体層１７ｄを形成し、さらに図示しないマスクを用いて導体層１７ｄをパターニングする。これにより、導体層１７ｄが各貫通孔１７ｂから露出させられた半導体基板１７ａの裏面側の導体層１７ｇと電気的に接続される。
【００７５】
この後の工程については図示しないが、導体層１７ｄの上を含めて、半導体基板１７ａの表面上に形成された絶縁膜１７ｃの上に保護膜１７ｆを形成したのち、これをパターニングすることで、導体層１７ｄを部分的に露出させたパッド１７ｅが構成される。以上のようにして、本実施形態にかかる振動型角速度センサが構成される。
【００７６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して振動型角速度センサの形状を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７７】
図１３に示す本実施形態の振動型角速度センサも、支持基板１１の上に埋込酸化膜１３を介して形成された半導体層１２をパターニングし、固定部１００、梁部１１０および可動部１２０などを形成することによって製造される。具体的には、本実施形態の振動型角速度センサは次のように構成されている。
【００７８】
上面形状が四角形状の固定部１００の一辺から片持ちの支持梁１１１が形成されており、この支持梁１１１に対して垂直方向に支持部材１１２が延設されている。具体的には、支持部材１１２の中央位置において、支持梁１１１が連結されている。そして、支持部材１１２を挟んで支持梁１１１と反対側には検出梁１１３が形成され、その先端に検出錘１２１が備えられていると共に、支持部材１１２の両端において支持梁１１１と同方向に駆動梁１１４が形成され、その先端に駆動錘１２２が備えられている。
【００７９】
これらのうち、固定部１００は第１実施形態における固定部２０と対応するものである。支持部材１１２、検出梁１１３および駆動梁１１４は、第１実施形態における支持部材４３、検出梁１０２および検出梁４１にそれぞれ対応していて同様の役割を果たし、支持部材１１１と共に梁部１１０を構成している。検出錘１２１と駆動錘１２２とは可動部１２０を構成するものである。これらを別体で構成しているが、駆動兼検出用錘３１、３２の役割を別々に行う。
【００８０】
なお、支持梁１１１は、支持部材１１２を介して検出梁１１３や検出錘１２１および駆動梁１１４や駆動錘１２２を支持するものであり、固定部１００に固定されている。
【００８１】
また、各種配線については図示していないが、駆動梁１１４には駆動部１３１が形成されていると共に制御部１３２が形成されており、検出梁１１３には振動検出部１３３が形成されている。これら駆動部１３１、制御部１３２および振動検出部１３３は、第１実施形態における駆動部５１、制御部５２および振動検出部５３と同様の役割を果たす。
【００８２】
このように、可動部１２０および梁部１１０が固定部１００に片持ち支持される構造の振動型角速度センサにおいても、駆動部５１、振動検出部５３に加えて制御部５２を備えた構造とすることができる。
【００８３】
このような構成において、図１４に示すように、駆動錘１２２に対してｘ軸、ｙ軸およびｚ軸方向の振動検出を行うことで不要振動を検出する不要振動検出部１４０が備えられている。
【００８４】
図１４に示すように、駆動錘１２２は、四角形で構成されており、ｘ軸と平行な一辺において駆動梁１１４に連結されている。この駆動錘１２２のうち駆動梁１１４と連結されている部位の両側において、ｘ軸と平行な辺からｙ軸方向に沿って複数の可動櫛歯電極１４１が形成されている。また、駆動錘１２２のうちｙ軸と平行な相対する二辺それぞれにもｘ軸方向に沿って複数の可動櫛歯電極１４２が形成されている。そして、駆動錘１２２のうち駆動梁１１４と連結されている部位は、ｘ軸方向において幅広とされており、この表面にｚ軸振動検出部１４３が形成されている。
【００８５】
一方、駆動錘１２２のうちｘ軸と平行な辺と対向する位置には、櫛歯固定部１４４が形成されており、この櫛歯固定部１４４には複数の可動櫛歯電極１４１と対向する固定櫛歯電極１４５が形成されている。また、駆動錘１２２のうちｙ軸と平行な辺と対向する位置には、櫛歯固定部１４６が形成されており、この櫛歯固定部１４６には複数の可動櫛歯電極１４２と対向する固定櫛歯電極１４７が形成されている。
【００８６】
これらのうち、可動櫛歯電極１４１と固定櫛歯電極１４５とが、駆動錘１２２におけるｘ軸方向の振動を検出するｘ軸振動検出部として機能する。可動櫛歯電極１４２と固定櫛歯電極１４７とが、駆動錘１２２におけるｙ軸方向の振動を検出するｙ軸振動検出部として機能する。可動櫛歯電極１４１や櫛歯固定部１４４および固定櫛歯電極１４５は、第１実施形態で示した可動櫛歯電極６１や櫛歯固定部６４および固定櫛歯電極６５と同様の構成とされている。また、可動櫛歯電極１４２や櫛歯固定部１４６および固定櫛歯電極１４７は、第１実施形態で示した可動櫛歯電極６２や櫛歯固定部６６および固定櫛歯電極６７と同様の構成とされている。また、ｚ軸振動検出部１４３も、第１実施形態で説明したｚ軸振動検出部６３と同様の構成とされている。
【００８７】
このように、検出錘１２１や駆動錘１２２を片持ちする構成の振動型角速度センサとしても、駆動部１２２におけるｘ軸、ｙ軸およびｚ軸方向の振動を検出することで、不要振動を抽出でき、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８８】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００８９】
例えば、上記各実施形態では、不要振動検出部６０、１４０におけるｚ軸振動検出部６３、１６３を構成する検出素子として、駆動部５１、１３１や制御部５２、１３２と同様の圧電膜を用いた構造のもの、もしくは、容量式のものを用いている。しかしながら、圧電膜や容量式以外にも、駆動梁４２、１１４の変位を電気信号として取り出すことができる検出素子であれば、他の検出素子を用いても良い。例えば、駆動梁４２、１１４を構成する半導体層１２にピエゾ抵抗（ゲージ抵抗）を構成し、このピエゾ抵抗を検出素子としても良い。例えば、半導体層１２の表層部にｐ+型層もしくはｎ+型層を形成することで、ピエゾ抵抗とすることができる。
【００９０】
同様に、上記各実施形態では、不要振動検出部６０、１４０におけるｘ軸振動検出部やｙ軸振動検出部を構成する検出素子として、容量式のものを例に挙げているが、他の構成のものであっても良い。例えば、駆動梁４２、１１４の側面、つまりｚ軸に対して平行な平面に下層電極と圧電膜および上層電極をスパッタなどによって積層形成し、圧電膜を用いた検出素子を構成しても良い。また、駆動梁４２、１１４を構成する半導体層１２の側面に対して斜めイオン注入などによって不純物を注入し、ｐ+型層もしくはｎ+型層を形成することでピエゾ抵抗を構成し、このピエゾ抵抗を検出素子として用いても良い。
【００９１】
さらに、不要振動検出部６０、１４０におけるｘ軸振動検出部やｙ軸振動検出部を構成する検出素子として容量式の検出素子を用いつつ、上記と異なる構成のものとしても良い。例えば、上記各実施形態では、図１５（ａ）に示したように、可動櫛歯電極６１と固定櫛歯電極６５との間の距離が変化することによって容量変化を生じるスクイズタイプの容量センサにてｘ軸振動検出部を構成している。これに対して、図１５（ｂ）に示すように、可動櫛歯電極６１が長手方向にスライドし、可動櫛歯電極６１と固定櫛歯電極６５との対向面積が変化することによって容量変化を生じるスライドタイプの容量センサにてｘ軸振動検出部を構成しても良い。勿論、ｘ軸振動検出部に限らず、ｙ軸振動検出部についても、同様にスクイズタイプに限らずスライドタイプの容量センサとすることができる。
【００９２】
また、検出梁４１、１１３に櫛歯電極を設けると共に、検出用固定部として検出梁４１、１１３に設けた櫛歯電極と対向する櫛歯電極を備えた容量センサを検出素子とし、各櫛歯電極の間に構成される容量の変化を電気信号として取り出すようにしても良い。
【００９３】
なお、上記各実施形態では、不要振動検出部６０の各振動検出部をそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に平行な直線を中心とした線対称形状で形成したが、必ずしも線対称形状にする必要はない。ただし、線対称形状にすると、対称配置された各素子それぞれから検出信号を得て、それらの差動を取ることで、不要振動成分のキャンセルが可能になるなど、より精度良い角速度検出を行うことが可能になる。
【００９４】
また、検出梁４１、１１３にも制御部５２、１３２と同様の制御部を備え、検出梁４１、１１３に不要振動が印加されたときに、その不要振動を抑制することもできる。
【００９５】
また、上記実施形態では、検出梁４１、１１３や駆動梁４２、１１４のうち支持部材４３、１１２の近傍にのみ、駆動部５１、１３１、制御部５２、１３２、振動検出部５３、１３３を備えた構造とした。これについても単なる一例を示したに過ぎず、例えば検出梁４１、１１３や駆動梁４２、１１４の全域にこれらを設けるようにしても良い。
【００９６】
さらに、上記実施形態では、駆動部５１、１３１として、圧電膜を用いて駆動振動を行わせる圧電タイプのものを用いたが、静電気力を用いて駆動振動を行わせる静電タイプのものを用いても良い。
【符号の説明】
【００９７】
１０          基板
２０、１００  固定部
３０、１２０  可動部
３１、３２    駆動兼検出用錘
４０、１１０  梁部
４１、１１３  検出梁
４２、１１４  駆動梁
５１、１３１  駆動部
５２、１３２  制御部
５３、１３３  振動検出部
６０、１４０  不要振動検出部
１２１        検出錘
１２２        駆動錘
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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