(57)【要約】【課題】  特に、ＭＥＭＳ技術を用いて、音片型振動子を簡単な構造で適切に支持できる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している。【解決手段】  支持基板１１と、支持基板１１の上面１１ａに形成された凹形状のキャビティ１３と、キャビティ１３の一方側に位置する支持基板の上面１１ａから、キャビティ１３上を渡って、キャビティ１３の他方側に位置する支持基板の上面１１ａにかけて架設される音片型振動子１２と、を有する。音片型振動子１２は、下から下部電極、圧電膜及び上側電極の順に形成された駆動部１８，１９及び検出部２０を備えている。キャビティ１３は、音片型振動子１２の下方向への変位に対する許容空間として機能する。【選択図】図１
2009264886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、前記支持基板の上面に形成された凹形状のキャビティと、前記キャビティの一方側に位置する前記支持基板の上面から、前記キャビティ上を渡って、前記キャビティの他方側に位置する前記支持基板の上面にかけて架設される音片型振動子と、を有し、
前記音片型振動子は、下から下部電極、圧電膜及び上側電極の順に形成された駆動部及び検出部を備えており、
前記キャビティは、前記音片型振動子の下方向への変位に対する許容空間として機能することを特徴とするジャイロセンサ素子。
【請求項２】
前記音片型振動子が複数本、間隔を空けて並設される請求項１記載のジャイロセンサ素子。
【請求項３】
前記音片型振動子の前記キャビティ上に位置する中央部分の幅寸法が、前記キャビティ上での前記中央部分を除く両側部分の幅寸法に比べて大きい請求項１又は２に記載のジャイロセンサ素子。
【請求項４】
前記音片型振動子は、前記圧電膜で形成されたアーム部の上下面の夫々に、前記駆動部及び前記検出部を構成する前記下部電極及び前記上部電極が並設された構造である請求項１ないし３のいずれかに記載のジャイロセンサ素子。
【請求項５】
前記音片型振動子は、シリコンで形成されたアーム部の上面に、前記駆動部及び検出部が設けられた構造である請求項１ないし３のいずれかに記載のジャイロセンサ素子。
【請求項６】
以下の工程を有することを特徴とするジャイロセンサ素子の製造方法。
支持基板の上面に凹形状のキャビティを形成する工程、
前記キャビティ内を絶縁層で埋める工程、
前記支持基板上面及び前記絶縁層の上面を平坦化処理する工程、
下から下部電極、圧電膜及び上側電極の順に形成された駆動部及び検出部を備える音片型振動子を形成し、このとき、前記音片型振動子を前記絶縁層の上面を渡って前記絶縁層の両側に位置する前記支持基板上面にまで延出して形成する工程、
前記絶縁層を除去する工程。
【請求項７】
前記音片型振動子を、前記圧電膜で形成されたアーム部と、前記アーム部の下面に形成された前記駆動部及び前記検出部を構成する各下部電極と、前記アーム部の上面に形成された前記駆動部及び前記検出部を構成する各上部電極との積層構造で形成する請求項６記載のジャイロセンサ素子の製造方法。
【請求項８】
前記下部電極を、前記絶縁層を除去する際のエッチングに対して耐エッチング性のある材質で形成する請求項７記載のジャイロセンサ素子の製造方法。
【請求項９】
前記音片型振動子を、シリコンで形成されたアーム部と、前記アーム部の上面に形成された前記駆動部及び前記検出部とで形成する請求項６記載のジャイロセンサ素子の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁層をＳｉＯ2で形成する請求項６ないし９のいずれかに記載のジャイロセンサ素子の製造方法。
【請求項１１】
前記音片型振動子を複数本、間隔を空けて並設する請求項６ないし１０のいずれかに記載のジャイロセンサ素子の製造方法。
【請求項１２】
前記音片型振動子の前記キャビティ上に位置する中央部分の幅寸法を、前記キャビティ上での前記中央部分を除く両側部分の幅寸法に比べて大きく形成する請求項６ないし１１のいずれかに記載のジャイロセンサ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム：Micro ElectroMechanical System）技術を用いて形成されたジャイロセンサ素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電体音片を使用したジャイロセンサは、バルク材を用いて機械加工により作製され、例えば、複雑な支持機構が必要となり、簡単な構造で製造できず、また小型化が困難であった。
【０００３】
下記の特許文献１に記載された発明には、ＭＥＭＳ技術を用いて形成された音叉型振動子を備えるジャイロセンサ素子が開示されている（特許文献１の［００２６］欄等）。
【０００４】
しかし特許文献１には、振動子を支持する支持機構に関する記載がなく、また音片型振動子を備えるジャイロセンサ素子については何も記載されていない。
【０００５】
また特許文献２に記載された発明にも振動子を支持する支持機構について記載されていない。
【特許文献１】特開２００７−２４８１０号公報
【特許文献２】特開平７−５５４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、ＭＥＭＳ技術を用いて、簡単な構造で形成できる音片型振動子を備えた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している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明におけるジャイロセンサ素子は、
支持基板と、前記支持基板の上面に形成された凹形状のキャビティと、前記キャビティの一方側に位置する前記支持基板の上面から、前記キャビティ上を渡って、前記キャビティの他方側に位置する前記支持基板の上面にかけて架設される音片型振動子と、を有し、
前記音片型振動子は、下から下部電極、圧電膜及び上側電極の順に形成された駆動部及び検出部を備えており、
前記キャビティは、前記音片型振動子の下方向への変位に対する許容空間として機能することを特徴とするものである。
【０００８】
これにより簡単な構造で音片型振動子を備えるジャイロセンサ素子を製造できるとともに、音片型振動子の下方向への変位を阻害することがなく、検知精度を向上させることが可能である。また本発明によれば、音片型振動子を備えるジャイロセンサ素子の小型化を促進できる。
【０００９】
本発明では、前記音片型振動子が複数本、間隔を空けて並設されることが好ましい。出力を高めることができ、より検知精度を向上させることが可能である。
【００１０】
また本発明では、前記音片型振動子の前記キャビティ上に位置する中央部分の幅寸法が、前記キャビティ上での前記中央部分を除く両側部分の幅寸法に比べて大きいことが好ましい。これにより、音片型振動子の中央部分が振れ易くなるため、音片型振動子の振動効率を上げることができ、より検知精度を向上させることが可能である。
【００１１】
また本発明では、前記音片型振動子は、前記圧電膜で形成されたアーム部の上下面の夫々に、前記駆動部及び前記検出部を構成する前記下部電極及び前記上部電極が並設された構造に出来る。
【００１２】
あるいは、前記音片型振動子は、シリコンで形成されたアーム部の上面に、前記駆動部及び検出部が設けられた構造に出来る。これにより、音片型振動子の強度を高めることが出来る。
【００１３】
また本発明におけるジャイロセンサ素子の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものである。
【００１４】
支持基板の上面に凹形状キャビティを形成する工程、
前記キャビティ内を絶縁層で埋める工程、
前記支持基板上面及び前記絶縁層の上面を平坦化処理する工程、
下から下部電極、圧電膜及び上側電極の順に形成された駆動部及び検出部を備える音片型振動子を形成し、このとき、前記音片型振動子を前記絶縁層の上面を渡って前記絶縁層の両側に位置する前記支持基板上面にまで延出して形成する工程、
前記絶縁層を除去する工程。
【００１５】
本発明では、このようにＭＥＭＳ技術を用いて、音片型振動子を備えるジャイロセンサ素子を簡単な構造で製造できるとともに、ジャイロセンサ素子の小型化を促進できる。
【００１６】
本発明では、前記音片型振動子を、前記圧電膜で形成されたアーム部と、前記アーム部の下面に形成された前記駆動部及び前記検出部を構成する各下部電極と、前記アーム部の上面に形成された前記駆動部及び前記検出部を構成する各上部電極との積層構造で形成することが出来る。このとき、前記下部電極を、前記絶縁層を除去する際のエッチングに対して耐エッチング性のある材質で形成することが好ましい。
【００１７】
また、本発明では、前記音片型振動子を、シリコンで形成されたアーム部と、前記アーム部の上面に形成された前記駆動部及び前記検出部とで形成することができる。
【００１８】
このように、シリコンで形成されたアーム部を設けることで、音片型振動子の強度を高めることが出来る。また、絶縁層を除去する際の音片型振動子に対するダメージを低減できる。
【００１９】
本発明では、前記絶縁層をＳｉＯ2で形成することが好ましい。これにより、キャビティ内を絶縁層で適切に埋めることが出来るとともに、絶縁層を選択的に除去することが可能である。
【００２０】
また本発明では、前記音片型振動子を複数本、間隔を空けて並設することが好ましい。
また本発明では、前記音片型振動子の前記キャビティ上に位置する中央部分の幅寸法を、前記キャビティ上での前記中央部分を除く両側部分の幅寸法に比べて大きく形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、音片型振動子を備えるジャイロセンサ素子を簡単な構造で製造できるとともに、音片型振動子の高さ方向への変位を阻害することがなく、検知精度を向上させることが可能である。さらにジャイロセンサ素子の小型化を促進できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本実施形態のジャイロセンサ素子の平面図、図２は図１に示すＡ−Ａ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見たジャイロセンサ素子の断面図、図３は図１に示すＢ−Ｂ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見たジャイロセンサ素子の断面図、図４は図３と異なる別の実施形態におけるジャイロセンサ素子の断面図（Ｙ−Ｚ面での断面図）、図５は、図４のジャイロセンサ素子を構成する一本の音片型振動子を拡大して示した断面図（Ｘ−Ｚ面での断面図）、である。
【００２３】
各図におけるＸ軸方向及びＹ軸方向は支持基板平面内での直交する２方向を指す。Ｚ軸方向はＸ軸方向及びＹ軸方向に対して直交する高さ方向（垂直方向）を指す。
【００２４】
図１〜図３に示すようにジャイロセンサ素子１０は、支持基板１１と、音片型振動子１２を備えて構成される。支持基板１１はシリコンやガラスで形成されるがシリコン基板により形成されることが好適である。
【００２５】
図１、図３に示すように支持基板１１の上面１１ａは平坦面であり、この上面１１ａに凹形状のキャビティ１３が形成されている。少なくともキャビティ１３はＹ軸方向の両側に支持基板１１の上面１１ａを残すようにして形成される。キャビティ１３の深さ寸法ｈ１（図３参照）は、５〜１０μｍ程度である。またキャビティ１３のＹ軸方向への長さ寸法Ｌ１（図３参照）は、５００〜１０００μｍ程度である。
【００２６】
図１，図２に示す形態では、音片型振動子１２はＸ軸方向に間隔を空けて３本並設される。音片型振動子１２の数は限定されるものでなく、例えば音片型振動子１２は１本でもよいが、複数本とすることで出力を大きくできるメリットがある。
【００２７】
図１，図３に示すように音片型振動子１２は、キャビティ１３のＹ軸方向の一方向側に位置する支持基板１１の上面１１ａから、キャビティ１３上を渡って、キャビティ１３の他方向側に位置する支持基板１１の上面１１ａにかけて架設されている。音片型振動子１２の両側端部１２ａ，１２ｂは、キャビティ１３の両側に位置する支持基板１１の上面１１ａに固定支持される。
【００２８】
図１〜図３に示すように、各音片型振動子１２は、圧電膜で形成されたアーム部１５と、アーム部１５の下面に形成された下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａと、アーム部１５の上面に形成された上部電極１８ｃ，１９ｃ，２０ｃとで構成される。圧電膜で形成されたアーム部１５は、例えばＰＺＴからなり垂直方向（Ｚ軸方向）に分極処理されている。下部電極及び上部電極は金属材料で形成される。
【００２９】
図１〜図３に示すようにアーム部１５は、キャビティ１３上を渡ってＹ軸方向に延び、両側端部が、キャビティ１３の両側の支持基板１１の上面１１ａに位置している。
【００３０】
アーム部１５の下面に形成された下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａはＹ軸方向に長く延び、各下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａはＸ軸方向に並設されている。下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａのキャビティ１３上での平面形状は、図１に示す上部電極１８ｃ，１９ｃ，２０ｃの平面形状と同じである。下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａは、音片型振動子１２の最下層であるため、下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａが、支持基板１１の上面１１ａと接している。なお下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａと支持基板１１との間の密着性を良好にすべく、下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａと支持基板１１との間に密着層が設けられていることが好適である。例えば密着層は、金属で形成され、これにより下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａとの間で金属結合（例えばＡｕ−Ａｕ結合）を構成し密着性を高めることが可能である。
【００３１】
なお、図２に示すように、アーム部１５の下面は平坦面であり、その下に形成される各下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａ間には空間が設けられているが、各下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａ間がアーム部１５を構成する圧電膜で埋められ、アーム部１５の下面と下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａの下面とが同一面となるように形成されていてもよい。
【００３２】
図１〜図３に示す形態では、下部電極１８ａ、アーム部１５、上部電極１８ｃの積層構造により第１駆動部１８が構成され、下部電極１９ａ、アーム部１５、上部電極１９ｃの積層構造により第２駆動部１９が構成され、下部電極２０ａ、アーム部１５、上部電極２０ｃの積層構造により検出部２０が構成される。図１，図２に示すように検出部２０は、第１駆動部１８と第２駆動部１９の間に設けられる。
【００３３】
支持基板１１の上面１１ａにまで引き延ばされた各下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａ及び各上部電極１８ｃ，１９ｃ，２０ｃの一端部には、夫々、面積が広く形成された電極パッド１８ｄ，１９ｄ，２０ｄ，１８ｅ，１９ｅ，２０ｅが接続されている。
【００３４】
例えば、下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａはグランド電位となっている。よって各下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａを端部の位置で共通の電極パッドに接続してもよい。
【００３５】
そして、図示しない駆動回路から互いに位相が逆の駆動信号が電極パッド１８ｅ，１９ｅに供給される。このとき、例えば、第１駆動部１８のアーム部１５の部分がＹ軸方向に縮むと、第２駆動部１９のアーム部１５の部分がＹ軸方向に延びる。これによりキャビティ１３上における各音片型振動子１２がＸ軸方向に励振する。
【００３６】
このように音片型振動子１２がＸ軸方向にて励振しているときに、Ｙ軸周りの角速度Ωがジャイロセンサ素子１０に印加されるとコリオリ力により各音片型振動子１２がＺ軸方向に振動する。このとき、音片型振動子１２の下にはキャビティ１３が設けられているので、音片型振動子１２が下方向に変位しても、その変位を阻害されることがない。すなわちキャビティ１３は音片型振動子１２の下方向への変位に対する許容空間として機能している。そして、各音片型振動子１２の変位量が各音片型振動子１２に設けられた検出部２０の上部電極２０ｃにて検出される。そして、各電極パッド２０ｅに接続される検出回路にて信号処理がされて角速度信号が出力される。
【００３７】
以上のように、図１ないし図３に示す本形態のジャイロセンサ素子１０は、上面１１ａに凹形状のキャビティ１３が形成された支持基板１１と、キャビティ１３の一方向側に位置する支持基板１１の上面１１ａから、キャビティ１３上を渡り、キャビティ１３の他方向側に位置する支持基板１１の上面１１ａにかけて架設される音片型振動子１２とを備える構造である。
【００３８】
このように、音片型振動子１２を備えたジャイロセンサ素子１０を簡単な構造で製造できる。またキャビティ１３が設けられているため、音片型振動子１２の下方向への変位が阻害されず、検知精度を向上させることができる。また本形態では、後述するようにジャイロセンサ素子１０をＭＥＭＳ技術を用いて形成でき、ジャイロセンサ素子１０の小型化を促進できる。
【００３９】
図１ないし図３に示す形態では、音片型振動子１２が複数本、Ｘ軸方向に並設されている。このとき全ての音片型振動子１２を同方向に励振させても、少なくとも１本の音片型振動子１２と残りの音片型振動子１２とを逆方向に励振させてもどちらでもよい。本形態では音片型振動子１２を複数本設けても、バルク材を用いて機械加工で形成した従来に比べて、ジャイロセンサ素子１０の小型化を促進できるとともに、ＭＥＭＳ技術により簡単且つ高精度に複数本の音片型振動子１２を並設することができる。なお、複数本の音片型振動子１２を同方向に励振させる形態では、音片型振動子１２間の間隔を非常に小さくしてもよく、ジャイロセンサ素子１０の小型化をより効果的に向上することができる。また、ＭＥＭＳ音叉型振動子よりも音片型振動子を複数本設けることにより出力を高くすることが出来る。
【００４０】
また図１に示すように、音片型振動子１２（アーム部１５）のキャビティ１３上に位置する中央部分１６のＹ軸方向への幅寸法ｔ１が、キャビティ１３上での中央部分１６を除く両側部分１７の幅寸法ｔ２に比べて大きく形成されている。
【００４１】
これにより、細く形成された両側部分１７がヒンジとして機能するとともに、中央部分１６の質量が大きくなったことで、音片型振動子１２の中央部分１６が振れ易くなる。よって、音片型振動子１２の振動効率を上げることができ、より検知精度を向上させることが可能である。
【００４２】
また音片型振動子１２の中央部分１６では下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａや上部電極１８ｃ，１９ｃ，２０ｃの幅が、両側部分１７よりも大きくなっているが、これにより、中央部分１６に対する駆動信号の伝達効率を上げることができ、音片型振動子１２の振動効率を効果的に上げることができるとともに検出信号の出力を大きくできる。
【００４３】
図４，図５に示す形態では、シリコンで形成されたアーム部２５が設けられている。このアーム部２５の形状は、例えば図１に示す圧電膜で形成されたアーム部１５と同形状である。すなわち図１と同様に、キャビティ１３上に位置するアーム部１５の中央部分の幅寸法は、両側部分の幅寸法より大きく形成されている。図４に示すようにアーム部２５は、キャビティ１３の一方向側に位置する支持基板１１の上面１１ａからキャビティ１３上を渡って、キャビティ１３の他方側に位置する支持基板１１の上面１１ａにかけて架設されている。アーム部２５の両側端部２５ｂ，２５ｃは、支持基板１１の上面１１ａに固定支持されている。
【００４４】
図４及び図５に示すように、アーム部２５の上面２５ａには、下から下部電極２１ａ，２２ａ，２３ａ、圧電膜２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ及び上部電極２１ｃ，２２ｃ，２３ｃの順に積層された第１駆動部２１、第２駆動部２２及び検出部２３が形成されている。圧電膜２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは、例えばＰＺＴからなり垂直方向（Ｚ軸方向）に分極処理されている。図４，図５では、第１駆動部２１、第２駆動部２２及び検出部２３を構成する圧電膜２１ｂ，２２ｂ，２３ｂが個別に形成されているが、図１，図２と同様に、共通の圧電膜で形成してもよい。
【００４５】
各下部電極２１ａ，２２ａ，２３ａ、及び各上部電極２１ｃ，２２ｃ，２３ｃの平面形状は、例えば図１に示す形状で形成される。また下部電極２１ａ，２２ａ，２３ａと上部電極２１ｃ，２２ｃ，２３ｃの間に挟まれる圧電膜２１ｂ，２２ｂ，２３ｂの平面形状は例えば上部電極２１ｃ，２２ｃ，２３ｃとほぼ同じ形状で形成される。
【００４６】
図４，図５に示す形態では、アーム部２５と、アーム部２５上に形成された駆動部２１，２２及び検出部２３とで音片型振動子２４が構成されている。そして図５に示す断面形状の音片型振動子２４が図１，図２のように、複数本、Ｘ軸方向に並設されている。
【００４７】
図４，図５に示す形態のジャイロセンサ素子の駆動、及び検出原理は、図１の形態と同じである。
【００４８】
図４，図５では、音片型振動子２４に、シリコンで形成されたアーム部２５を設けたことで、音片型振動子２４の強度を高めることが可能である。また、後述するようにキャビティ１３内に絶縁層を埋め、音片型振動子２４の形成後、絶縁層を除去するといった工程があるが、キャビティ１３上にシリコンで形成されたアーム部２５を設けたことで、下部電極２１ａ，２２ａ，２３ａが、直接、絶縁層を除去する際のエッチングの影響を受けにくくなり、絶縁層を除去する際の下部電極２１，２２ａ，２３ａに対するダメージを低減することが可能である。
【００４９】
図６は、図１〜図３に示すジャイロセンサ素子１０の製造方法を示す工程図である。各図は、図３と同じ切断位置における製造工程中の断面図である。
【００５０】
図６（ａ）では例えばシリコンで形成された支持基板１１の上面１１ａに凹形状のキャビティ１３をエッチング等にて形成する。
【００５１】
次に図６（ｂ）では、支持基板１１の上面１１ａからキャビティ１３内にかけて例えばＳｉＯ2から成る絶縁層（犠牲層）３５を成膜する。
【００５２】
絶縁層３５はＳｉＯ2以外であってもよい。ただし、後述の絶縁層３５の除去工程において、支持基板１１をエッチングせず、絶縁層３５のみをエッチングできるように選択性のあるエッチング剤を使用するが、このとき、絶縁層３５にＳｉＯ2を使用することで、絶縁層３５のみを適切にエッチングにて除去することが出来る。またＳｉＯ2を用いることでキャビティ１３内を適切に絶縁層３５で埋めることができる。
【００５３】
次に図６（ｃ）の工程では、絶縁層３５を例えばＣＭＰ技術を用いて削り、絶縁層３５の上面３５ｂと支持基板１１の上面１１ａとが同一面となるように平坦化処理する。
【００５４】
次に図６（ｄ）の工程では、駆動部１８，１９及び検出部２０を構成する各下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａ（図１，図２を参照）を、Ｙ軸方向に向けて絶縁層３５の上面３５ｂを渡り絶縁層３５の両側に位置する支持基板１１の上面１１ａにまで延出させるとともにＸ軸方向に間隔を空けて並設する。各下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａをスパッタやメッキ等で形成できる。
【００５５】
このとき下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａを、後述する絶縁層３５を除去する際のエッチングに対して耐エッチング性のある材質で形成することが好適である。具体的には、下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａを、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ等で形成する。これにより、特にフッ酸を用いた等方性エッチングに対する耐エッチング性を効果的に向上できる。
【００５６】
また下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａの形成により、下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａのある部分と無い部分との間に段差が生じるため、絶縁性の平坦化層４２を形成し、ＣＭＰ技術等を用いて、下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａの上面と平坦化層４２の上面を同一面にする。平坦化層４２は絶縁層３５と同じ材質で形成されることが好適である。すなわち絶縁層３５をＳｉＯ2で形成した場合、平坦化層４２もＳｉＯ2で形成することが好ましい。
【００５７】
次に図６（ｅ）の工程では、駆動部１８，１９及び検出部２０を構成する各下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａ上、及びそれ以外の全面に圧電膜４０を成膜する。圧電膜４０を例えばＰＺＴでスパッタにより成膜する。
【００５８】
次に図６（ｆ）に示す工程では、圧電膜４０の上面に、駆動部１８，１９及び検出部２０を構成する各上部電極１８ｃ，１９ｃ，２０ｃ（図１，図２を参照）を形成する。上部電極１８ｃ，１９ｃ，２０ｃの平面形状は図１に示すとおりである。上部電極１８ｃ，１９ｃ，２０ｃをスパッタやメッキ等で形成する。
【００５９】
次に図６（ｇ）の工程では、圧電膜４０を図１に示すアーム部１５の平面形状にエッチング等で加工する。このときアーム部１５を図１に示すように、キャビティ１３上での中央部分１６の幅寸法ｔ１が両側部分１７の幅寸法ｔ２よりも大きくなるように形成する。そして、圧電膜で形成されたアーム部１５を垂直方向（Ｚ軸方向）に分極処理する。
【００６０】
以上のようにして下から下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａ、アーム部１５、及び上部電極１８ｃ，１９ｃ，２０ｃの順に積層した音片型振動子１２を形成する。
【００６１】
そして図６（ｈ）の工程では、絶縁層３５を除去する。絶縁層３５を等方性エッチングにて除去することが音片型振動子１２下の絶縁層３５全体を適切に除去できて好ましい。このときのエッチングはドライエッチングでもウエットエッチングでもどちらでもよい。絶縁層３５を除去することにより、音片型振動子１２の下に、音片型振動子１２の下方向への変位を許容するキャビティ１３を形成することが出来る。またこの工程により、キャビティ１３上に位置する下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａ間に介在する平坦化層４２も適切に除去される。
【００６２】
上記したジャイロセンサ素子１０の製造方法によれば、ＭＥＭＳ技術を用いて、音片型振動子１２を備えるジャイロセンサ素子１０を簡単な構造で製造できるとともに、ジャイロセンサ素子１０の小型化を促進することができる。
【００６３】
なお図６（ｄ）の工程で平坦化層４２を設けない場合、下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａ間に圧電膜４０が介在し、最終的には、アーム部１５の下面と下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａの下面とが同一面で形成される。なお平坦化層４２を設けない場合、圧電膜４０の上面を平坦化処理し、その後、圧電膜４０上に上部電極１８ｃ，１９ｃ，２０ｃを設けることが好適である。
【００６４】
図６に示す製造方法では、図６（ｈ）に示す絶縁層３５を除去する工程で、下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａがエッチングの影響を受けるため、下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａを耐エッチング性のある材質で形成することで、絶縁層３５を除去する際の下部電極１８ａ，１９ａ，２０ａに対するダメージを軽減することが出来る。
【００６５】
図７は、図４，図５に示すジャイロセンサ素子の製造方法を示す工程図である。各図は、図４と同じ切断位置における製造工程中の断面図である。
【００６６】
まず、図６（ａ）〜図６（ｃ）までを行う。次に、図７（ａ）に示すように、支持基板１１の上面１１ａ及び絶縁層３５の上面３５ｂにシリコン基板５０を接合する。接合の方法としては常温接合を用いることができる。
【００６７】
次に図７（ｂ）に示す工程では、シリコン基板５０上に、駆動部２１，２２及び検出部２３を構成する下部電極２１ａ，２２ａ，２３ａをスパッタやメッキ等で形成する。
【００６８】
図７（ｃ）の工程では、さらに、圧電膜４５を成膜する。圧電膜４５を例えばＰＺＴでスパッタにより成膜する。
【００６９】
次に図７（ｄ）に示す工程では、圧電膜４５の上面に、駆動部１８，１９及び検出部２０を構成する各上部電極２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ（図５参照）を形成する。上部電極２１ｃ，２２ｃ，２３ｃをスパッタやメッキ等で形成する。
【００７０】
次に図７（ｅ）の工程では、圧電膜４５を図５に示すように、個々の圧電膜２１ｂ，２２ｂ，２３ｂにエッチング等で分離して形状を整える。そして、圧電膜２１ｂ，２２ｂ，２３ｂを垂直方向（Ｚ軸方向）に分極処理する。
【００７１】
さらに図７（ｆ）の工程では、シリコン基板５０を、例えばディープＲＩＥにより加工してアーム部２５の形状を整える（図４，図５も参照）。このときアーム部２５の両側端部２５ｂ，２５ｃがキャビティ１３の両側にある支持基板１１の上面１１ａに位置するようにパターニングする。
【００７２】
以上により、アーム部２５、駆動部２１，２２及び検出部２３より構成される音片型振動子２４を形成できる。
【００７３】
さらに図７（ｆ）工程では、絶縁層３５を除去する。絶縁層３５を等方性エッチングにて除去することが音片型振動子２４下の絶縁層３５全体を適切に除去できて好ましい。このときのエッチングはドライエッチングでもウエットエッチングでもどちらでもよい。絶縁層３５を除去することにより、音片型振動子２４の下に、音片型振動子２４の下方向への変位を許容するキャビティ１３を形成することが出来る。
【００７４】
図７に示すジャイロセンサ素子の製造方法によれば、ＭＥＭＳ技術を用いて、音片型振動子２４を備えるジャイロセンサ素子を簡単な構成で形成できるとともに、ジャイロセンサ素子の小型化を促進することができる。
【００７５】
しかも図７に示す製造方法では、音片型振動子２４にシリコンで形成されたアーム部２５を設けるため、音片型振動子２４の強度を高めることが出来る。また、図６の工程と異なって、絶縁層３５と下部電極とが直接接していないため、絶縁層３５を除去する際、下部電極がエッチングの影響を受けにくく、ダメージを低減できる。
【００７６】
図６及び図７に示すジャイロセンサ素子の製造方法によれば、ＭＥＭＳ技術を用いることで、音片型振動子をキャビティ上に複数本、簡単且つ高精度に並設できるし、また複数本の音片型振動子を設けても、従来のようにバルク材を用いて機械加工で音片型振動子を形成する場合に比べてジャイロセンサ素子の小型化を実現できる。
【００７７】
また上記の製造方法によれば、簡単且つ高精度に、図１のように音片型振動子のキャビティ上に位置する中央部分の幅寸法ｔ１を両側部分の幅寸法ｔ２よりも大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本実施形態のジャイロセンサ素子の平面図、
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見たジャイロセンサ素子の断面図、
【図３】図１に示すＢ−Ｂ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見たジャイロセンサ素子の断面図、
【図４】図３と異なる別の実施形態におけるジャイロセンサ素子の断面図（Ｙ−Ｚ面での断面図）、
【図５】図４のジャイロセンサ素子を構成する一本の音片型振動子を拡大して示した断面図（Ｘ−Ｚ面での断面図）、
【図６】図１〜図３に示すジャイロセンサ素子の製造方法を示す工程図、
【図７】図４，図５に示すジャイロセンサ素子の製造方法を示す工程図、
【符号の説明】
【００７９】
１０  ジャイロセンサ素子
１１  支持基板
１２、２４  音片型振動子
１３  キャビティ
１５、２５  アーム部
１６  中央部分
１７  両側部分
１８ａ、１９ａ、２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ  下部電極
１８ｃ、１９ｃ、２０ｃ、２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ  上部電極
１８、１９、２１、２２  駆動部
２０、２３  検出部
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、４０、４５  圧電膜
３５  絶縁層
５０  シリコン基板
【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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