CN104995484A - 角速度传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

用薄膜形成技术形成构成隔膜部(12)的1层以上的振动板层(21,22)。设根据角速度传感器(10)的构造体的尺寸及材料的弹性参数计算的共振振动模式的共振频率为f千赫，设重锤部(14)的质量为M毫克，设隔膜部(12)的周长为r米，设压电体层(32)上产生的应力为σ_p帕斯卡，设膜厚为t_p米，设由包括下部电极和振动板层(21,22)的多层构成的振动板部分的从重锤部(14)一侧开始数第n层上产生的应力为σ_n帕斯卡，设膜厚为t_n米时，(n是自然数)，用T_eff＝r(σ_pt_p+Σσ_nt_n)/M表示的T_eff满足{(-0.36f²+210)/33}≤T_eff≤{(0.44f²+210)/33}。

Description

角速度传感器及其制造方法

技术领域

本发明涉及角速度传感器及其制造方法，尤其涉及具有重锤(重物)支承于压电隔膜(piezoelectric diaphragm)的构造的振动陀螺仪式的角速度传感器及其制造技术。

背景技术

使用了硅(Si)的微细加工技术的MEMS(Micro ElectroMechanical System：微机电系统)振动陀螺仪传感器，具有小型、低功耗等的特征，因此以移动领域等为中心被期待各种各样的用途。一般的MEMS振动陀螺仪传感器，采取成为重锤的部分支承于振动弹簧的构造，通过驱动力使重锤振动，检测在从外部施加了角速度时产生的哥氏力来进行角速度检测(参照专利文献1、2)。

例如，专利文献1中提出的角速度传感器，具有重锤支承于压电隔膜的构造，成为在垂直(z共振驱动)方向及水平(x共振驱动)方向上共振振动驱动重锤并检测角速度的构造。并且，专利文献2中提出的角速度传感器，通过使重锤(重锤体)沿着规定的循环轨道循环运动，从而检测3轴(x轴、y轴、z轴)的角速度。该构造具有小型且能够检测3轴全部的绕轴的角速度的优点。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－160095号公报

专利文献2：日本专利第4012232号说明书

发明内容

发明要解决的课题

在具有如专利文献1、2中提出的那样构造的角速度传感器的制作中，以往一般使用SOI(Silicon On Insulator：绝缘体上硅)基板。SOI基板具有在比较厚的硅基板(处理层；handle layer)上隔着SiO₂层层压有较薄的硅层(器件层；device layer)的多层构造，器件层的部分最终成为隔膜的振动板。隔膜的厚度根据器件的设计是各种各样的，根据设计而选择适当的器件层的厚度。

但是，SOI晶片是通过将2张硅(Si)基板贴合并对硅基板进行研磨来调整器件层的厚度这一复杂的工艺制作的，因此与通常的Si晶片相比，有成本大幅提高、器件成本增加的问题。并且，在想要保证角速度传感器的共振频率并且使器件进一步小型化时，需要在使隔膜直径的尺寸减小的同时使隔膜的厚度变薄。

但是，在使用了SOI晶片的工艺中，因为研磨技术的问题，均匀地使器件层厚度变薄是困难的。由于研磨精度的限度，一般而言器件层厚度存在±0.5微米(μm)左右的偏差，因此在器件层的厚度为5微米μm)以下时，膜厚偏差增加到±10％以上。隔膜的厚度大大影响共振频率，因此在膜厚偏差达到±10％以上时，角速度传感器的实际的共振频率相对于设计上的共振频率的偏移(误差)超过容许范围，实用的量产不能实现。也就是说，若是使用了以往的SOI晶片的工艺，角速度传感器的小型化是有限度的。另一方面，伴随着近来的移动设备等的小型化、薄型化，希望角速度传感器的器件进一步小型化。

本发明是鉴于这样的情况而做出的，解决上述的课题，目的在于，提供与以往的角速度传感器相比能够以低成本制作并能够进一步小型化的角速度传感器及其制造方法。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，提供以下的发明方式。

(第1方式)：第1方式的角速度传感器，具备：具有挠性的隔膜部，具有层压构造，该层压构造是层压了图案配置有驱动电极部和检测电极部的上部电极、压电体层、下部电极及1层以上的振动板层而成的；台座部，支承隔膜部的外周；以及重锤部，与隔膜部的中心部接合，通过经由驱动电极部对压电体层施加电场而利用压电体的逆压电效应使重锤部振动，通过压电效应由检测电极部检测基于哥氏力而在重锤部产生的移位，所述角速度传感器中，振动板层是通过薄膜形成技术而成膜的，在设根据角速度传感器的构造体的尺寸和构成构造体的材料的弹性参数计算的共振振动模式的共振频率为f(单位是千赫[kHz])，设重锤部的质量为M(单位是毫克[mg])，设隔膜部的周长为r(单位是米[m])，设压电体层上产生的应力为σ_p(单位是帕斯卡[Pa])，设压电体层的膜厚为t_p(单位是米[m])，设由包括下部电极和1层以上的振动板层的多层构成的振动板部分的从重锤部一侧开始数第n层上产生的应力为σ_n(单位是帕斯卡[Pa])，设第n层的膜厚为t_n(单位是米[m])时(n是自然数)，用

[数式1]

$T_{eff}=\frac{r({\mathrm{\σ}}_p{t}_p+\underset{n}{\Σ}{\mathrm{\σ}}_n{t}_n)}{M}$

表示的T_eff满足

[数式2]

$\frac{-0.36f^2+210}{33}\≤T_{eff}\≤\frac{0.44f^2+210}{33}$

根据第1方式，作为隔膜部的振动板发挥作用的层通过薄膜形成技术而成膜。作为对由成膜的各层的残留应力的影响引起的共振频率从设计值的偏移(偏移量)进行评价的指标，导入以[数式1]定义的T_eff。

T_eff相对于用重锤部的质量M除由具有多层构造的隔膜部的应力引起的拉伸的能量而得到的值，与由隔膜部的应力引起的共振频率的偏移量有关联。根据基于实验的知识，通过以T_eff收敛于满足[数式2]的关系的范围的方式决定各层的应力和膜厚，能够使共振频率从设计值f的偏移收敛于±20％的容许范围内。

根据第1方式，能够不使用SOI基板而使用通常的硅基板等来制作，因此与以往的角速度传感器相比，能够以低成本制作。并且，能够通过薄膜形成技术高精度地成膜出膜厚偏差少的薄膜，因此与以往的结构相比能够实现进一步的薄膜化、器件的小型化。

(第2方式)：在第1方式所述的角速度传感器中，

所述角速度传感器能够采用满足

[数式3]

$\frac{-0.28f^2+210}{33}\≤T_{eff}\≤\frac{0.32f^2+210}{33}$

的结构。

通过以T_eff收敛于满足[数式3]的关系的范围的方式决定各层的应力和膜厚，能够使共振频率的从设计值f的偏移收敛于±15％的容许范围内。

(第3方式)：在第1方式所述的角速度传感器中，

所述角速度传感器能够采用满足

[数式4]

$\frac{-0.19f^2+210}{33}\≤T_{eff}\≤\frac{0.21f^2+210}{33}$

的结构。

以T_eff收敛于满足[数式4]的关系的范围的方式决定各层的应力和膜厚，由此能够使共振频率的从设计值f的偏移收敛于±10％的容许范围内。

(第4方式)：在第1方式至第3方式的任一方式所述的角速度传感器中，能够采用如下结构：振动板层的膜厚为5微米(μm)以下。

振动板部分的合计膜厚越薄，越能够使隔膜小型化。

(第5方式)：在第1方式至第4方式的任一方式所述的角速度传感器中，能够采用如下结构：具有共振频率f的振动模式是重锤部在膜厚方向上平移运动的振动方式。

(第6方式)：在第1方式至第5方式的任一方式所述的角速度传感器中，能够采用如下结构：振动板层是通过气相成膜而形成的膜。

气相成膜法适于形成5μm以下的薄膜，因此在实现在使用SOI基板的以往的结构中制作困难的5μm以下的薄膜化方面，本发明的方式尤其有益。根据本发明方式，能够使振动板部分的合计膜厚比5μm更薄，能够实现使振动板部分的合计膜厚为4μm以下的方式，还能够实现使振动板部分的合计膜厚为3μm以下的方式。并且，气相成膜法在能够高精度地成膜出期望的膜厚的点上是有益的。为此，能够大幅降低器件动作相对于设计的误差。

(第7方式)：在第1方式至第6方式的任一方式所述的角速度传感器中，能够采用如下结构：压电体层是用溅射法成膜的薄膜。

用溅射法形成压电体膜并薄膜化的话，微细加工是容易的。

并且，通过使用以溅射法为代表的气相成长法、溶胶-凝胶法等的直接成膜法，能够得到具有想要的压电性能的压电体薄膜。通过在基板上直接成膜出压电体的薄膜，并用干式蚀刻或湿式蚀刻等半导体工艺进行加工，能够使器件的制作工艺简单。

(第8方式)：在第1方式至第7方式的任一方式所述的角速度传感器中，能够采用如下结构：压电体层是由下述式(P)表示的1种或2种以上的钙钛矿型氧化物(perovskite-type oxides)。

通式ABO₃    (P)

式中，A：是A位点(site)的元素，是包含Pb的至少1种元素。

B：是B位点的元素，是从由Ti、Zr、V、Nb、Ta、Sb、Cr、Mo、W、Mn、Sc、Co、Cu、In、Sn、Ga、Zn、Cd、Fe及Ni构成的群中选出的至少1种元素。

O：氧元素。

A位点元素和B位点元素和氧元素的摩尔比为1：1：3是标准的，但它们的摩尔比也可以在能够取得钙钛矿构造的范围内从基准摩尔比偏移。

该压电体具有良好的压电特性，对于进行驱动及检测的角速度传感器而言是较为理想的。

(第9方式)：在第1方式至第7方式的任一方式所述的角速度传感器中，能够采用如下结构：压电体层是由下述式(PX)表示的1种或2种以上的钙钛矿型氧化物。

A_a(Zr_x，Ti_y，M_b－x－y)_bO_c···(PX)

式中，A：是A位点的元素，是包含Pb的至少1种元素。

M是从由V、Nb、Ta及Sb构成的群中选出的至少1种元素。

0＜x＜b，0＜y＜b，0≤b－x－y。

a：b：c＝1：1：3是标准的，但它们的摩尔比也可以在能够取得钙钛矿构造的范围内从基准摩尔比偏移。

该压电体具有良好的压电特性，对于进行驱动及检测的角速度传感器而言是较为理想的。

(第10方式)：在第1方式至第9方式的任一方式所述的角速度传感器中，能够采用如下结构：振动板层是被成膜在硅基板之上而得到的，重锤部和台座部是由通过对形成有振动板层的硅基板的一部分进行除去加工而残存的硅基板的残部构成的。

根据第9方式，能够使用比SOI基板更廉价的硅基板制造角速度传感器。

(第11方式)：在第1方式至第10方式的任一方式所述的角速度传感器中，能够采用如下结构：隔膜部具有俯视为圆或椭圆的外周形状，重锤部被配置在与隔膜部共用中心轴的圆或椭圆的同心位置。

(第12方式)：第12方式的角速度传感器的制造方法，所述角速度传感器具备：具有挠性的隔膜部，具有层压构造，该层压构造是层压了图案配置有驱动电极部和检测电极部的上部电极、压电体层、下部电极及1层以上的振动板层而成的；台座部，支承隔膜部的外周；以及重锤部，与隔膜部的中心部接合，通过经由驱动电极部对压电体层施加电场而利用压电体的逆压电效应使重锤部振动，通过压电效应由检测电极部检测基于哥氏力而在重锤部产生的移位，所述角速度传感器的制造方法，使用薄膜形成技术形成1层以上的振动板层，在设根据角速度传感器的构造体的尺寸和构成构造体的材料的弹性参数计算的共振振动模式的共振频率为f(单位是千赫[kHz])，设重锤部的质量为M(单位是毫克[mg])，设隔膜部的周长为r(单位是米[m])，设压电体层上产生的应力为σ_p(单位是帕斯卡[Pa])，设压电体层的膜厚为t_p(单位是米[m])，设由包括下部电极和1层以上的振动板层的多层构成的振动板部分的从重锤部一侧开始数第n层上产生的应力为σ_n(单位是帕斯卡[Pa])，设第n层的膜厚为t_n(单位是米[m])时(n是自然数)，调节σ_p、σ_n、t_n及t_p，以使得用

[数式5]

$T_{eff}=\frac{r({\mathrm{\σ}}_p{t}_p+\underset{n}{\Σ}{\mathrm{\σ}}_n{t}_n)}{M}$

表示的T_eff满足

[数式6]

$\frac{-0.36f^2+210}{33}\≤T_{eff}\≤\frac{0.44f^2+210}{33}$

根据第12方式，能够使共振频率从设计值f的偏移收敛于±20％的容许范围内。并且，根据第12方式，与以往的角速度传感器相比，能够以低成本制作。并且，与以往的结构相比能够实现进一步的薄膜化、器件的小型化。

在第12方式中，能够适当组合第2方式～第11方式的特定事项。

发明的效果

根据本发明，与使用SOI基板制作的以往的角速度传感器相比能够以低成本制作。并且，根据本发明，能够实现角速度传感器的进一步的小型化，成为从设计上的共振频率的偏移收敛于容许范围内的传感器。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的角速度传感器的结构的俯视图。

图2是沿着图1的2－2线的剖视图。

图3是表示Z方向(垂直方向)的共振振动驱动时的样子的示意图。

图4是表示X方向(水平方向)的共振振动驱动时的样子的示意图。

图5A是本实施方式的角速度传感器的制造方法的说明图。

图5B是本实施方式的角速度传感器的制造方法的说明图。

图5C是本实施方式的角速度传感器的制造方法的说明图。

图5D是本实施方式的角速度传感器的制造方法的说明图。

图5E是本实施方式的角速度传感器的制造方法的说明图。

图6A是使用了SOI基板的角速度传感器的制造工艺的说明图。

图6B是使用了SOI基板的角速度传感器的制造工艺的说明图。

图6C是使用了SOI基板的角速度传感器的制造工艺的说明图。

图6D是使用了SOI基板的角速度传感器的制造工艺的说明图。

图7是例示层压构造体的各个参数的示意图。

图8A是第1事例的参数的定义的说明图。

图8B是第1事例的参数的定义的说明图。

图8C是第1事例的参数的定义的说明图。

图9A是第2事例的参数的定义的说明图。

图9B是第2事例的参数的定义的说明图。

图9C是第2事例的参数的定义的说明图。

图9D是第2事例的参数的定义的说明图。

图10是表示试作的实验例的角速度传感器的构造的俯视图。

图11是沿着图10的11－11线的剖视图。

图12是将实验例的条件和结果汇总后的图表。

图13是记录了各实验例的共振频率的设计值和实际的共振频率的值的偏移量的图表。

图14是根据实验例1～11的结果将T_eff与共振频率的平方差(Δf²)的关系制图的图表。

具体实施方式

下面，按照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。

＜角速度传感器的构造例＞

图1是表示本发明的实施方式的角速度传感器的结构的俯视图，图2是沿着图1的2－2线的剖视图。

该角速度传感器10包括：隔膜部12，具有俯视为圆形的外周形状；重锤部14，支承于隔膜部12的中心部；及台座部16，支承隔膜部12的外周。隔膜部12具有从接合有重锤部14一侧(图2中为下面侧)朝向膜厚方向的从重锤部14离开的方向(图2的上方向)按振动板层20、下部电极30、压电体层32、上部电极34的顺序层压而成的层压构造(多层构造)。该隔膜部12具有挠性，其外周部的整周固定于台座部16。

振动板层20由使用薄膜形成技术成膜的1层以上的薄膜构成。在本例中，例示了在第1振动板层21之上重叠第2振动板层22并成膜的2层构造的振动板层20(参照图2)，振动板层20的构造不限于该例子。既能够仅用1层构成振动板层20，也可以由2层以上的多层的层压构造(多层薄膜)构成振动板层20。

并且，不仅振动板层20(21，22)，关于构成隔膜部12的其他的层(30，32，34)也使用薄膜形成技术而成膜。薄膜形成技术包括：物理的气相成膜法(PVD：physical vapor deposition)、化学的气相成膜法(CVD：chemical vapor deposition)、液相成膜法(镀、涂布、溶胶-凝胶法、旋转涂胶法等)、热氧化法。关于各个层，选择适当的成膜法。

另外，为了便于说明，图2以外的附图所示的各层的膜厚及它们的比率适当变更而描绘，不一定反映实际的膜厚及比率。并且，在本说明书中，在表现层压构造时，称为“在A之上层压B”时的“上”，将沿膜的厚度方向离开A的方向表现为“上”。在水平地保持A的状态下在A的上面重叠B而构成的情况下，与将重力方向设为下方向的上下的方向一致。但是，也能够使A的姿势倾斜或上下反转。为此，对于依赖于基板及膜的姿势的层压构造的垒积方向不一定与以重力的方向为基准的上下方向一致的情况，为了没有混乱地表现层压构造的上下关系，以成为某一基准的部件(例如A)的面为基准，将沿厚度方向从其表面离开的方向表现为“上”。并且，“在A之上层压B”这一表现，不限于与A接触地将B直接层压在A上的情况，也可能有在A与B之间夹有其他的一层或多层，并隔着一层或多层而在A上层叠B的情况。

在图2的例子中，在构成台座部16和重锤部14的基板(硅基板)之上，按第1振动板层21、第2振动板层22、下部电极30、压电体层32、上部电极34的顺序进行成膜。

在压电体层32之上形成的上部电极34被图案形成为作为驱动用的电极发挥作用的驱动电极部35A～35D和作为检测用的电极发挥作用的检测电极部36A～36D(参照图1)。以各电极部(35A～35D，36A～36D)单个分离的方式进行图案配置，以使得驱动电极部35A～35D和检测电极部36A～36D分别作为独立的电极发挥作用。

在本实施方式中，为以在具有俯视为圆形的外周形状的隔膜部12的圆的中心通过的中心轴C_L为对称轴的旋转对称的电极图案。重锤部14被配置在与隔膜部12共用中心轴C_L的同心位置。

关于图1所示的驱动电极部35A～35D和检测电极部36A～36D的图案配置，例示在绕中心轴C_L旋转90度时重叠的4次对称的图案，但上部电极34的图案配置方式不限定于图1的例子，能够是各种各样的配置方式。并且，也能够将驱动电极部35A～35D和检测电极部36A～36D对调。

通过在驱动电极部35A～35D与下部电极30之间夹有压电体层32的部分，构成驱动用的压电元件部。通过对驱动用的压电元件部的电极间施加驱动电压(通过对压电体层32施加电场)，通过压电体的逆压电效应，能够使隔膜部12和重锤部14振动。包括驱动电极部35A～35D的驱动用的压电元件部通过与没有图示的驱动用电力的供给源(驱动电路)连接，由此作为使重锤部14振动的激振单元发挥作用。

并且，通过在检测电极部36与下部电极30之间夹有压电体层32的部分，构成检测用的压电元件部。在对正在振动的重锤部14施加角速度时，哥氏力发挥作用，重锤部14的振动产生移位。通过压电体的压电效应检测基于该哥氏力而在重锤部14产生的移位，从检测电极部36得到电信号(检测信号)。包括检测电极部36A～36D的检测用的压电元件部，与没有图示的检测信号的処理电路(检测电路)连接，由此作为检测重锤部14的移位的移位检测单元发挥作用。

另外，下面，为了便于说明，导入以隔膜部12的圆的中心为原点、以图1的左右方向为X轴方向、以与X轴方向正交的图1的纵向为Y轴方向、以图1的纸面垂直方向为Z轴方向的正交XYZ轴。图2所示的中心轴C_L是与Z轴平行的轴。

图3是表示Z方向的共振振动驱动时的样子的示意图，图4是表示X方向的共振振动驱动时的样子的示意图。另外，在图3、图4中，省略台座部16的图示，仅表示隔膜部12和重锤部14。

如图3所示，在沿与隔膜部12的面垂直的方向(Z方向)共振驱动重锤部14时，具有挠性的隔膜部12在Z方向上移位，因此根据该移位，从检测电极部36A～36D得到检测信号。

并且，如图4所示，在沿X方向(水平方向)共振驱动重锤部14时，根据与其振动方向对应的隔膜部12的移位，从各检测电极部36A～36D得到相应的检测信号。通过以驱动振动的检测信号为基础使自激振荡电路动作，能够保持共振振动状态。并且，在重锤部14由于哥氏力的作用而沿与共振驱动方向不同的方向振动时，得到与其移位对应的检测信号，因此能够从检测信号检测角速度。

另外，关于角速度的检测原理，如专利文献1、2记载那样，关于隔膜部12的驱动方法，能够应用专利文献1记载的方法、专利文献2记载的方法。

＜角速度传感器的制造方法的例子＞

图5A～图5E是本实施方式的角速度传感器的制造方法的说明图。

(步骤1)首先，准备硅(Si)基板110(参照图5A)。这里使用的Si基板110不是SOI基板，使用比SOI基板廉价的通常的硅晶片。

(步骤2)接着，在该Si基板110的单侧面，通过气相成膜等的薄膜形成技术，形成1层以上的振动板层120(“振动板层成膜工序”)。在图5B中，例示了从距Si基板110近一侧形成第1振动板层121，并在第1振动板层121之上重叠形成第2振动板层122的2层构造的振动板层，但振动板层120既可以是1层，也可以用2层以上更多层的层压构造来构成。

(步骤3)接着，在振动板层120之上形成下部电极130(“下部电极形成工序”)。

(步骤4)接着，在下部电极130之上形成压电体层132(“压电体层成膜工序”)。在图5C中，对成膜了下部电极130和压电体层132的样子进行图示的压电体层132，通过例如溅射法成膜。

(步骤5)接着，在压电体层132之上形成上部电极134。作为上部电极134，图案形成出驱动电极部135和检测电极部156(参照图5D，“上部电极形成工序”)。

(步骤6)然后，通过从背面侧对Si基板110进行深度蚀刻(deep-etching)，对Si基板110的一部分进行除去加工，用其残部形成重锤部114和台座部116(图5E，“基板加工工序”)。通过该基板加工工序，重锤部114的周围作为圆环上的槽而被除去，该除去了的部分成为作为隔膜部112的驱动部及检测部发挥作用的区域。

＜使用了SOI基板的角速度传感器的制造工艺的说明＞

为了比较，对于使用了SOI基板的角速度传感器的制造工艺进行说明。图6A～图6D是使用了SOI基板的角速度传感器的制造工艺的说明图。

如图6A所示，SOI基板600是在作为处理层602的硅基板与表面的硅层(称为“器件层”。)604之间插入有SiO₂层606的多层构造的基板。器件层604是最终作为隔膜部的振动板发挥作用的层，其膜厚通过研磨来调整。

使用这样的SOI基板600，并如图6B所示，在SOI基板600的器件层604之上形成下部电极630，并在下部电极630之上成膜出压电体层632。

然后，如图6C所示，在压电体层632之上图案形成出作为上部电极634的驱动电极部635和检测电极部636。

接着，如图6D所示，通过对处理层602进行深度蚀刻，对处理层602的一部分进行除去加工，通过其残部形成重锤部614和台座部616。在通过深度蚀刻而除去的部分(符号612)残留的器件层604发挥振动板的作用。

如在图6A～图6D说明的工艺，通过研磨来调整器件层604的膜厚，因此由于研磨技术的制约，膜厚的进一步薄型化、均匀化是困难的，器件的小型化有限度。并且，SOI基板与通常的Si基板相比是高价的。

就这一点而言，根据用图5A～图5E说明的制造工艺，使用廉价的Si基板，通过用薄膜形成技术成膜的薄膜来形成振动板层，因此能够以低成本制作，能够得到膜厚偏差较少的薄膜的振动板层，能够实现进一步的器件的小型化。

能够适当设计隔膜部的厚度，但能够将振动板层的膜厚构成为5微米以下。并且，能够将由包括1层以上的振动板层和下部电极的多层构成的振动板部分的合计膜厚构成为5微米以下。

＜关于在利用薄膜形成技术上的技术课题＞

如图1～图4所例示的振动陀螺仪方式的角速度传感器10中的重锤部14的驱动及角速度的检测利用共振振动，因此共振频率的设计非常重要。为此，一般而言，根据构造体的尺寸和构成构造体的材料的弹性参数，使用有限元法(FEM；finite element method)等的模拟方法，计算陀螺仪驱动、检测的任一种中使用的共振振动模式的共振频率，并基于此进行器件设计。

但是，在通过用薄膜形成技术成膜的薄膜构成的隔膜部存在着残留应力，因此该残留应力对器件的共振频率造成影响，会产生共振频率未成为设计值那样这一问题。即，在实际制作出的器件中，共振频率由于构造体的残留应力而未成为设计值那样。尤其是，在如隔膜部12那样的多层薄膜作为振动板而使用的情况下，构成振动板部分的各个层中存在的残留应力影响共振频率，存在作为器件未得到按设计那样的灵敏度的问题。

＜面向课题解决的原因的调查和应对＞

关于膜的残留应力和设计上的共振频率的偏移的关系，进行了如下研究。

在图1～图4所例示的振动陀螺仪的构造中，在设支承于隔膜部的重锤部的最大动能为K，设隔膜部的最大弹性势能为U，设隔膜部的张力的最大势能为N时，在共振状态，

[数式7]U+N＝K       式(1)

成立。这里，设最大移位量为x，设共振频率为f，设弹簧常数为k，设重锤部的质量为m，设重锤部的速度为v，设对隔膜部施加的张力为T时，为

[数式8]

$K=\frac{1}{2}{\mathrm{mv}}^2=\frac{1}{2}m\×4x^2{\mathrm{\π}}^2{f}^2$ ···式(2)

[数式9]

$U=\frac{1}{2}{\mathrm{kx}}^2$ ···式(3)

隔膜部移位了x时的张力的反力F，在x与T微小的区域中，

用

[数式10]

F＝αTx···式(4)

表示。Α是比例常数。此时，张力的势能N为，

[数式11]

$N=\underset{x}{\∫}Fdx=\frac{1}{2}{\mathrm{\αTx}}^2$ ···式(5)

                                              。将式(2)、式(3)、式(5)代入式(1)并整理后，成为

[数式12]

$f^2=\frac{1}{4{\mathrm{\π}}^2}(\frac{k}{m}+\frac{\mathrm{\α}T}{m})$ ···式(6)

式(6)的右边的第一项是张力不起作用的情况下的共振频率，是使用有限元法(FEM)等算出的设计值。构成振动板层的膜的残留应力等为原因而对隔膜部施加张力时，由于式(6)中的右边的第二项的影响，共振频率从设计值偏移。

该式(6)中的T/m相对于后述的T_eff。

在本发明中，导入用下面的式(7)定义的T_eff这一指标。

[数式13]

$T_{eff}=\frac{r({\mathrm{\σ}}_p{t}_p+\underset{n}{\Σ}{\mathrm{\σ}}_n{t}_n)}{M}$ ···式(7)

在式(7)中，设重锤部的质量为M(单位是毫克[mg])，设隔膜部的周长为r(单位是米[m])，设压电体层上产生的应力为σ_p(单位是帕斯卡[Pa])，设压电体层的膜厚为t_p(单位是米[m])，设用包括下部电极和1层以上的振动板层的多层构成的振动板部分的从重锤部一侧数第n层上产生的应力为σ_n(单位是帕斯卡[Pa])，设该第n层的膜厚为t_n(单位是米[m])(n是自然数)。

另外，用式(7)表示的T_eff的定义的振动板部分，包括下部电极(共通电极)。

为了参考，在图7中表示对式(7)中所示的各个参数进行例示的示意图。在图7所示的构造体中，表示振动板层由第1振动板层121、第2振动板层122、第3振动板层123这3层构造(n＝1,2,3)构成的例子。图7中的第3振动板层123与图2中说明的下部电极130对应。

在图7的构造体的情况下，通过第1振动板层121、第2振动板层122、第3振动板层123构成振动板部分150。也就是说，将振动板层(121，122)和下部电极130的层压体作为“振动板部分”处理。在图7中，图示为第1振动板层121中的拉伸方向的残留应力为σ₁，第2振动板层122中的压缩方向的残留应力为σ₂，第3振动板层123中的拉伸方向的残留应力为σ₃，压电体层132中的拉伸方向的残留应力为σ_p，图中的箭头表示各层上产生的应力的方向和大小。

接着，在下面叙述实务中的T_eff的计算方法。

在式(7)中定义的各层的应力σ_n、σ_p不明的情况下较多，但关于振动板层、压电体层的复合膜(层压构造)中的平均应力σ_ave、复合膜的合计膜厚t_total，分别有如下的关系。

[数式14]

${\mathrm{\σ}}_p{t}_p+\underset{n}{\Σ}{\mathrm{\σ}}_n{t}_n={\mathrm{\σ}}_{ave}{t}_{total}$ ···式(8)

[数式15]

$t_{total}=t_p+\underset{n}{\Σ}{t}_n$ ···式(9)

因此，通过使用如下所示的式(10)、(11)计算σ_ave，简单地求出T_eff。

[数式16]

${\mathrm{\σ}}_{ave}=\frac{E_s{t_s}^2}{6(1-\mathrm{\ν})t_{total}{R}^{\′}}$ ···式(10)

[数式17]

$R^{\′}=\frac{1}{(\frac{1}{R_2}-\frac{1}{R_1})}$ ···式(11)

这里，R₁、R₂、E_s、t_s的各个参数的定义基于图8A～图8C、图9A～图9D。

图8A～图8C、图9A～图9D是各个参数的定义的说明图。图8A～图8C是第1事例的R₁、R₂的定义的说明图，图9A～图9D是第2事例的R₁、R₂的定义的说明图。这里，为了使说明简单，对振动板部分由2层构造构成的情况进行例示，但振动板部分由更多层的层构造构成的情况下也是同样的。

<第1事例>

图8A～图8C所示的第1事例，例如是使用单晶硅晶片作为基板210的情况。如图8A所示，设基板210的板厚为t_s。在该基板210上，如图8B所示，第1振动板层221、第2振动板层222、压电体层230以此顺序成膜。

第1振动板层221的膜厚为t₁，第2振动板层222的膜厚为t₂，压电体层230的膜厚为t_P。第2振动板层222是与下部电极对应的层。图8B中未表示，但在压电体层230之上，形成图案配置后的上部电极。

然后，如图8C所示，从基板210的背面侧通过深度蚀刻对基板210的一部分进行除去加工，通过其残部形成重锤部214和台座部216。通过该除去加工除去了硅层后的部分发挥隔膜部212的驱动部和检测部的作用。

在这样的制造工艺中，设成膜出第1振动板层221前的初始状态(图8A)下的基板210的曲率半径为R₁，设包括压电体层230的各层(221，222，230)成膜后的深度蚀刻前的状态(图8B)下的层压构造体的曲率半径为R₂。

在单晶硅晶片的情况下，在初始状态(图8A)下，残留应力不存在，所以曲率半径R1无穷大，也就是说，为1/R₁＝0，成为式(11)的R’＝R₂。

式(10)中的E_s是基板210的杨氏模量。ν是泊松比。

<第2事例>

图9A～图9D所示的第2事例，是具有最终未构成为振动板的膜层的情况。如图9A所示，使用成为基础的基材250，对于该基材250，如图9B所示，在基材250的单侧面或两面，附加最终未成为振动板的膜层251、252(图9B)。在图9B中，示出了在基材250的下面和上面设置有膜层251、252的例子，但也可以是仅在任一方的面(单侧面)上形成膜层的方式。

在具有最终未构成为振动板的膜层251、252的情况下，设在这些膜层251、252和基材250的层压体260的状态下测定的曲率半径为R₁。并且，设基材250的厚度t_s0、设膜层251的膜厚t_s1及膜层252的膜厚t_s2的合计的厚度为t_s(t_s＝t_s0+t_s1+t_s2)。也就是说，图9B的层压体260作为与图8A的基板210相当的部件来把握。该情况下的E_s表示层压体260的作为整体的杨氏模量。

在该层压体260的膜层252之上，如图9C所示，第1振动板层221、第2振动板层222、压电体层230以此顺序成膜。图9C中并未表示，但在压电体层230之上，形成图案配置后的上部电极。

然后，如图9D所示，从层压体260的背面侧(膜层251侧)通过深度蚀刻对层压体260的一部分进行除去加工，用其残部形成重锤部264和台座部266。通过该除去加工，膜层251、252和基材250被除去后的部分发挥隔膜部262的驱动部和检测部的作用。如图9D所示，膜层251、252最终未成为隔膜部262的振动板。

在这样的制造工艺中，设成膜出第1振动板层221前的初始状态(图9B)下的基体(层压体260)的曲率半径为R₁，设包括压电体层230的各层(221，222，230)成膜后的深度蚀刻前的状态(图9C)下的层压构造体的曲率半径为R₂。

如用图8A～图8C、图9A～图9D说明那样，对于曲率半径R₁进行定义时的“基板”，在具有最终未成为振动板的膜层的情况下，意味着完全附加了其膜层的状态的基体(层压构造体)。并且，曲率半径R₁、R₂，用在形成振动板层一侧的面为凹状态定义为取正(正)的值、用凸状态定义取负(负)的值。

使用用图8A～图8C，图9A～图9D说明的参数，能够计算复合膜的平均应力σ_ave。

＜关于课题的解决手段＞

在本实施方式中，在具有挠性的隔膜部支承有重锤部的构造的角速度传感器中，采用具备在硅基板上通过气相成膜等的薄膜形成技术进行1层以上的成膜的振动板层的构造。并且，根据后述的实验的结果可以看出，式(6)的右边第二项的成分与T_eff大致成比例关系。并且，能够看出，通过以T_eff收敛于满足特定的条件([数式2]的式)这样的范围的方式设置各层的应力、膜厚，能够使共振频率从设计值的偏移量收敛于容许范围(±20％)以内。

＜实施例＞

图10是表示试作的实验例的角速度传感器的构造的俯视图，图11是沿着图10中的11－11线的剖视图。图10、图11分别与用图1、图2说明的构造相同，关于以下叙述的各实验例的器件的尺寸的定义，如图10、图11所示，设隔膜部12的外径(椭圆的情况下为长径)为φ_d，设重锤部14的外径(椭圆的情况下为长径)为φ_m，设重锤部14的厚度为h。另外，在俯视为圆形的隔膜部的情况下，周长r通过π×φ_d来表示。

在厚度h(单位是微米[μm])的Si基板上，用各种气相成膜法成膜出振动板层1、2、3。“振动板层1”相当于第1振动板层(图2的符号21，图5E的符号121)，“振动板层2”相当于第2振动板层(图2的符号22，图5E的符号122)，“振动板层3”相当于下部电极(图2的符号30，图5E的符号130，第3振动板层)(参照图2、图5E)。

然后，使用高频(Rf；radio frequency)溅射装置成膜出压电体(锆钛酸铅、PZT)膜。成膜气体使用97.5％Ar和2.5％O₂，作为目标材料，使用Pb_1.3((Zr_0.52Ti_0.48)_0.88Nb_0.12)O₃的组成的材料。成膜压力为2.2mTorr(约0.293Pa)，成膜温度为450℃。得到的PZT膜，是按原子组成比添加了12％的Nb的Nb掺杂PZT薄膜。

这样形成了压电体层后，通过剥离法(lift-off method)图案形成基于Au/Ti的层构造的上部电极，最后从Si基板的背面对处理层(硅基板层)进行深层反应离子蚀刻(Deep RIE)，由此制作如图10、图11那样的结构的角速度传感器。

另外，在表现膜的层压构造时，通过“A/B/C”这一标记来表示从上层朝向下层以A材料层、B材料层、C材料层的顺序层压的结构。也就是说，记载在“/”前的材料构成上层，记载在“/”后的材料构成下层来进行标记。

在PZT成膜后的阶段测定基板整体的曲率半径(R₂)，根据该值计算将振动板层(振动板部分)和压电体层合在一起而成的复合膜的平均应力σ_ave。

改变器件尺寸、材料、膜厚等的条件进行各种各样的实验，将每个实验例的振动板材料、膜厚汇总在图12的表中。在实验例中应用的各种振动板层的成膜法如下面所述。

·DLC(Diamond Like Carbon)：离子电镀法

·热氧化SiO₂：热氧化法

·TEOS-SiO₂：TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)-CVD法

·Ti：溅射法

·TiW：溅射法

·Poly-Si：LP(Low Pressure)-CVD法

·Ir：溅射法

并且，对于上述各实验例，根据器件构造体的尺寸和构成构造体的材料的弹性参数并使用有限元法，计算陀螺仪的驱动、检测的任一种所使用的共振振动模式的共振频率(设计值)，将该设计值和通过实际的驱动实验得到的共振频率的值的偏移量记录于图13的表。另外，这里所说的“设计值”，是相当于式(6)的右边的第一项的值。

在图13中，设Z方向共振驱动的共振频率的设计值为“fz”，设X方向共振驱动的共振频率的设计值为“fx”，设从实验结果得到的Z方向共振频率和X方向共振频率分别为“fz’”、“fx’”。共振频率从设计值的偏移量如图13那样，用平方差评价。即，研究了Z方向共振频率的平方差Δfz²＝fz’²－fz²、X方向共振频率的平方差Δfx²＝fx’²－fx²。

根据实验例1～11的结果，对T_eff与共振频率的平方差(Δf²)的关系进行制图后为图14。在图14中，用黑圆表示的制图点表示Δfz²，空心菱形表示的制图点表示Δfx²。

根据图14所示的结果可知，Δf²与T_eff有比例关系，并且重锤部在垂直方向(Z方向，即，“膜厚方向”)上平移振动的振动模式(称为Z共振)的共振频率的平方差Δfz²容易受T_eff的影响。即，如果使Z共振的共振频率偏移收敛于容许范围内，则器件性能的相对于设计的偏移收敛于容许范围内。

这里，若是振动板的应力非常强的器件，表现材料的非线形性，因此共振偏移量从式(6)偏离(偏移量变得更大)。因此，通过最小二乗法对应力小的区域即实验例3、实验例4、实验例8、实验例9、实验例10中的Δfz²与T_eff的关系进行近似，发现了

[数式18]

Δf_z ²＝33T_eff-210···式(12)

的关系。

为了使实际的器件的共振频率fz’的偏移相对于设计共振频率fz收敛于20％以内，只要满足

[数式19]

0.8f_z≤f_z′≤1.2f_z

即

$0.64f_z^2\&le;{f_z}^{\&prime;2}\&le;1.44f_z^2$ ···式(13)

即可。

并且，式(14)的关系存在，因此有

[数式20]

${f_z}^{\&prime;2}=f_z^2+{\mathrm{\&Delta;f}}^2$ ···式(14)

将式(12)、式(13)、式(14)合起来进行整理时，适当的T_eff的范围，成为

[数式21]

$\frac{-0.36f^2+210}{33}\&le;T_{eff}\&le;\frac{0.44f^2+210}{33}$ ···式(15)

通过以满足式(15)的方式调节σ_p、σ_n、t_n及t_p来进行各层的成膜，从而能够使共振频率从设计值的偏移抑制在容许范围内(这里为20％以内的共振频率偏移)。

在角速度传感器(陀螺仪传感器)的情况下，如果是相对于设计值为20％以内的共振频率偏移，通常是容许的。较为理想的是，抑制为相对于设计值为15％以内的共振频率偏移为好。更为理想的是，抑制为相对于设计值为10％以内的共振频率偏移为好。

同样地，用于使实际的器件的共振频率fz’的偏移相对于设计共振频率fz收敛于15％以内的T_eff的范围，成为

[数式22]

$\frac{-0.28f^2+210}{33}\&le;T_{eff}\&le;\frac{0.32f^2+210}{33}$ ···式(16)

以满足式(16)的方式调节σ_p、σ_n、t_n及t_p来进行各层的成膜，由此能够使共振频率从设计值的偏移抑制于容许范围内(这里为15％以内的共振频率偏移)。

同样地，用于使实际的器件的共振频率fz’的偏移相对于设计共振频率fz收敛于10％以内的T_eff的范围，成为

[数式23]

$\frac{-0.19f^2+210}{33}\&le;T_{eff}\&le;\frac{0.21f^2+210}{33}$ ···式(17)

以满足式(17)的方式调节σ_p、σ_n、t_n及t_p来进行各层的成膜，由此能够使共振频率从设计值的偏移抑制于容许范围内(这里为10％以内的共振频率偏移)。

另外，在使用SOI基板的情况下，使隔膜直径φ_d小型化为1000微米μm)以下是非常困难的，但根据本发明的应用，如实验例8～10所示，能够使隔膜直径φ_d小到800μm(实验例8)、700μm(实验例9，10)。

在器件的小型化以及共振频率从设计值的偏移量抑制这一方面，实验例8～10是尤为理想的方式。

＜应用例＞

例如，在使用SOI晶片作为基板的情况下，成为振动板的主要部分的器件层(Si活性层)在原理上是无应力的，但当在其上成膜的压电体膜的残留应力较大的情况下，共振频率的值相比于设计值偏移，可能发生不满足作为器件的设计值的情况。

在压电体薄膜为PZT膜的情况下，一般具有拉伸方向的残留应力。在该情况下，作为构成振动板的层而插入应力控制层，如果从式(7)计算的T_eff收敛于由式(15)、式(16)或式(17)确定的范围内，则能够使共振频率的偏移量抑制为容许范围内。

作为一例，作为应力控制层，考虑将具有压缩应力的热氧化SiO₂以规定的膜厚形成在器件层(Si活性层)的表面上，并使T_eff收敛于范围内。

通过将具有压缩应力的膜与具有拉伸应力的膜适当组合来形成层压构造，由此能够控制复合膜的应力。

＜关于压电材料＞

作为适于本实施方式的压电体，列举出包含以下述式表示的1种或2种以上的钙钛矿型氧化物(P)的压电体。

通式ABO₃···(P)

(式中，A：是A位点的元素，是包含Pb的至少1种元素。

B：是B位点的元素，是从由Ti、Zr、V、Nb、Ta、Sb、Cr、Mo、W、Mn、Sc、Co、Cu、In、Sn、Ga、Zn、Cd、Fe及Ni构成的群中选择的至少1种元素。

O：氧元素。

A位点元素和B位点元素和氧元素的摩尔比为1：1：3是标准的，但它们的摩尔比也可以在能够取得钙钛矿构造的范围内从基准摩尔比偏移。)

作为通过上述通式表示的钙钛矿型氧化物，列举出钛酸铅、锆钛酸铅(PZT)、锆酸铅、钛酸铅镧、锆钛酸铅镧、镁铌锆钛酸铅、镍铌锆钛酸铅、锌铌锆钛酸铅等的含铅化合物及它们的混晶系、钛酸钡、钛酸锶钡、钛酸铋钠、钛酸铋钾、铌酸钠、铌酸钾、铌酸锂、铁酸铋等的不含铅化合物及它们的混晶系。

并且，较为理想的是，本实施方式的压电体膜包含以下述式表示的1种或2种以上的钙钛矿型氧化物(PX)。

通式A_a(Zr_x，Ti_y，M_b－x－y)_bO_c     (PX)

(式中，A：是A位点的元素，是包含Pb的至少1种元素。

M是从由V、Nb、Ta及Sb构成的群中选择的至少1种元素。0＜x＜b，0＜y＜b，0≤b－x－y。

a：b：c＝1：1：3是标准的，但它们的摩尔比也可以在能够取得钙钛矿构造的范围内从基准摩尔比偏移。)

钙钛矿型氧化物(PX)，是真性PZT或者PZT的B位点的一部分用M来置换的物质。若是添加了具有比被置换离子的价数高的价数的各种施主离子的PZT，则与真性PZT相比压电性能等的特性提高，这是众所周知的。较为理想的是，M是与4价的Zr、Ti相比价数更大的1种或2种以上的施主离子。作为该施主离子，列举出V⁵⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺、Sb⁵⁺、Mo⁶⁺及W⁶⁺等。

b－x－y如果在能够取得钙钛矿构造的范围内，则不特别限制。例如，在M为Nb的情况下，Nb/(Zr+Ti+Nb)摩尔比为0.05以上0.25以下是较为理想的，为0.06以上0.20以下是更为理想的。

由用上述的通式(P)及(PX)表示的钙钛矿型氧化物构成的压电体膜，具有较高的压电应变常数(d31常数)，因此具有该压电体膜的压电元件，成为移位特性、检测特性优的压电元件。

并且，具有由通式(P)及(PX)表示的钙钛矿型氧化物构成的压电体膜的压电元件，具有线性优秀的电压―移位特性。这些压电材料，是表示在实施本发明方面表现出良好的促动器特性、传感器特性的材料。另外，由通式(PX)表示的钙钛矿型氧化物，与用通式(P)表示的相比，压电常数更高。

作为本实施方式的压电体层32的一个具体例，例如能够使用按原子组成百分率掺杂了12％Nb的钛酸铅(PZT)薄膜。通过用溅射法等对掺杂了12％Nb的PZT成膜，由此能够稳定地制作具有压电常数d31＝250pm/V这一较高的压电特性的薄膜。较为理想的是，用气相成长法、溶胶-凝胶法等在基板上直接成膜出压电薄膜的结构。尤为理想的是，作为本实施方式的压电体层，是1μm以上10μm以下的厚度的薄膜。

＜关于成膜方法＞

作为压电体的成膜方法，较为理想的是气相成长法。例如，除了溅射法以外，能够应用离子电镀法、MOCVD法(有机金属气相成长法)、PLD法(脉冲激光沉积法)等各种方法。并且，也考虑使用气相成长法以外的方法(例如，溶胶-凝胶法等)。

通过用溅射法在基板上直接成膜出PZT薄膜，并使压电体薄膜化，能够使制作工艺变得简单。并且，这样成膜出的压电体薄膜，通过蚀刻等，微细加工是容易的，能够图案形成我期望的形状。由此，能够大幅提高成品率，并且能够应对器件的进一步小型化。

在本发明的实施时，基板的材料、电极材料、压电材料、膜厚、成膜条件等，能够根据目的适当选择。

＜变形例＞

在图1中，对俯视为圆形的隔膜部进行了说明，但不限于圆形，也可以是设为俯视为椭圆形的隔膜部或俯视为多边形的隔膜部的结构。

本发明并不限定于以上说明的实施方式，在本发明的技术的思想内通过具有本领域的通常的知识的人能够进行多种变形。

符号说明

10…角速度传感器，

12…隔膜部，

14…重锤部，

16…台座部，

20…振动板层，

21…第1振动板层，

22…第2振动板层，

30…下部电极，

32…压电体层，

34…上部电极，

35A～35D…驱动电极部，

36A～36D…检测电极部，

110…硅(Si)基板，

112…隔膜部，

114…重锤部，

116…台座部，

120…振动板层，

121…第1振动板层，

122…第2振动板层，

123…第3振动板层，

130…下部电极，

132…压电体层，

134…上部电极，

135…驱动电极部，

136…检测电极部，

150…振动板部分

Claims (12)

1.一种角速度传感器，具备：

具有挠性的隔膜部，该隔膜部具有层压构造，该层压构造是层压了图案配置有驱动电极部和检测电极部的上部电极、压电体层、下部电极及1层以上的振动板层而成的；

台座部，支承上述隔膜部的外周；以及

重锤部，与上述隔膜部的中心部接合，

通过经由上述驱动电极部对上述压电体层施加电场而利用压电体的逆压电效应使上述重锤部振动，通过压电效应由上述检测电极部检测基于哥氏力而在上述重锤部产生的移位，

所述角速度传感器的特征在于，

上述振动板层是通过薄膜形成技术而成膜的，

在设根据上述角速度传感器的构造体的尺寸及构成上述构造体的材料的弹性参数计算的共振振动模式的共振频率为f千赫，设上述重锤部的质量为M毫克，设上述隔膜部的周长为r米，设上述压电体层上产生的应力为σ_p帕斯卡，设上述压电体层的膜厚为t_p米，设由包括上述下部电极和上述1层以上的振动板层的多层构成的振动板部分的从上述重锤部一侧开始数第n层上产生的应力为σ_n帕斯卡，设上述第n层的膜厚为t_n米时，若设n为自然数，则以

[数式1]

$T_{eff}=\frac{r({\mathrm{\&sigma;}}_p{t}_p+\underset{n}{\&Sigma;}{\mathrm{\&sigma;}}_n{t}_n)}{M}$

表示的T_eff满足

[数式2]

$\frac{-0.36f^2+210}{33}\&le;T_{eff}\&le;\frac{0.44f^2+210}{33}.$

2.如权利要求1所述的角速度传感器，

所述角速度传感器满足

[数式3]

$\frac{-0.28f^2+210}{33}\&le;T_{eff}\&le;\frac{0.32f^2+210}{33}.$

3.如权利要求1所述的角速度传感器，

所述角速度传感器满足

[数式4]

$\frac{-0.19f^2+210}{33}\&le;T_{eff}\&le;\frac{0.21f^2+210}{33}.$

4.如权利要求1至3的任一项所述的角速度传感器，

上述振动板层的膜厚是5微米以下。

5.如权利要求1至4的任一项所述的角速度传感器，

具有上述共振频率f的振动模式，是上述重锤部沿膜厚方向进行平移运动的振动方式。

6.如权利要求1至5的任一项所述的角速度传感器，

上述振动板层是通过气相成膜而形成的膜。

7.如权利要求1至6的任一项所述的角速度传感器，

上述压电体层是用溅射法成膜的薄膜。

8.如权利要求1至7的任一项所述的角速度传感器，

上述压电体层是由下述式(P)表示的1种或2种以上的钙钛矿型氧化物，

通式ABO₃   (P)

式中，A：是A位点的元素，是包含Pb的至少1种元素，

B：是B位点的元素，是从由Ti、Zr、V、Nb、Ta、Sb、Cr、Mo、W、Mn、Sc、Co、Cu、In、Sn、Ga、Zn、Cd、Fe及Ni构成的群中选出的至少1种元素，

O：是氧元素，

A位点元素和B位点元素和氧元素的摩尔比为1：1：3是标准的，但它们的摩尔比也可以在能够取得钙钛矿构造的范围内从基准摩尔比偏移。

9.如权利要求1至7的任一项所述的角速度传感器，

上述压电体层是由下述式(PX)表示的1种或2种以上的钙钛矿型氧化物，

A_a(Zr_x，Ti_y，M_b－x－y)_bO_c   (PX)

式中，A：是A位点的元素，是包含Pb的至少1种元素，

M是从由V、Nb、Ta及Sb构成的群中选出的至少1种元素，0＜x＜b，0＜y＜b，0≤b－x－y，

a：b：c＝1：1：3是标准的，但它们的摩尔比也可以在能够取得钙钛矿构造的范围内从基准摩尔比偏移。

10.如权利要求1至9的任一项所述的角速度传感器，

上述振动板层是被成膜在硅基板之上而得到的，

上述重锤部和上述台座部，是由通过对形成有上述振动板层的上述硅基板的一部分进行除去加工而残存的上述硅基板的残部构成的。

11.如权利要求1至9的任一项所述的角速度传感器，

上述隔膜部具有俯视为圆或椭圆的外周形状，

上述重锤部被配置在与上述隔膜部共用中心轴的上述圆或上述椭圆的同心位置。

12.一种角速度传感器的制造方法，

所述角速度传感器具备：具有挠性的隔膜部，该隔膜部具有层压构造，该层压构造是层压了图案配置有驱动电极部和检测电极部的上部电极、压电体层、下部电极及1层以上的振动板层而成的；

台座部，支承上述隔膜部的外周；以及

重锤部，与上述隔膜部的中心部接合，

通过经由上述驱动电极部对上述压电体层施加电场而利用压电体的逆压电效应使上述重锤部振动，通过压电效应由上述检测电极部检测基于哥氏力而在上述重锤部产生的移位，

所述角速度传感器的制造方法的特征在于，

使用薄膜形成技术来形成上述1层以上的上述振动板层，

在设根据上述角速度传感器的构造体的尺寸及构成上述构造体的材料的弹性参数计算的共振振动模式的共振频率为f千赫，设上述重锤部的质量为M毫克，设上述隔膜部的周长为r米，设上述压电体层上产生的应力为σ_p帕斯卡，设上述压电体层的膜厚为t_p米，设由包括上述下部电极和上述1层以上的振动板层的多层构成的振动板部分的从上述重锤部一侧开始数第n层上产生的应力为σ_n帕斯卡，设上述第n层的膜厚为t_n米时，若设n为自然数，调节σ_p、σ_n、t_n及t_p，以使得用

[数式5]

$T_{eff}=\frac{r({\mathrm{\&sigma;}}_p{t}_p+\underset{n}{\&Sigma;}{\mathrm{\&sigma;}}_n{t}_n)}{M}$

表示的T_eff，满足

[数式6]

$\frac{-0.36f^2+210}{33}\&le;T_{eff}\&le;\frac{0.44f^2+210}{33}.$