JP2003302222A - 薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造方法 - Google Patents
薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造方法Info
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- JP2003302222A JP2003302222A JP2002107616A JP2002107616A JP2003302222A JP 2003302222 A JP2003302222 A JP 2003302222A JP 2002107616 A JP2002107616 A JP 2002107616A JP 2002107616 A JP2002107616 A JP 2002107616A JP 2003302222 A JP2003302222 A JP 2003302222A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生産性の高い薄膜微小機械式共振子ジャイロ
の製造方法を提供することを目的とするものである。 【解決手段】 薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造方
法において、ウエハ１の主面２の上に形成した複数の薄
膜微小機械式共振子ジャイロの圧電薄膜５，６，７，８
を一括で分極することにより生産性を著しく高めること
ができる。
の製造方法を提供することを目的とするものである。 【解決手段】 薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造方
法において、ウエハ１の主面２の上に形成した複数の薄
膜微小機械式共振子ジャイロの圧電薄膜５，６，７，８
を一括で分極することにより生産性を著しく高めること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は航空機、自動車、ロ
ボット、船舶、車両等の姿勢制御やナビゲーションある
いはカメラやビデオカメラ等の手ぶれ防止に用いられる
薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造方法に関するもの
である。
ボット、船舶、車両等の姿勢制御やナビゲーションある
いはカメラやビデオカメラ等の手ぶれ防止に用いられる
薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、薄膜微小機械式共振子ジャイロ
は、小型で優れた性能を有していることから航空機、自
動車、ロボット、船舶、車両等の姿勢制御やナビゲーシ
ョンあるいはカメラやビデオカメラ等の幅広い各種電子
機器に利用され、今後益々拡大していくものと予測され
る。
は、小型で優れた性能を有していることから航空機、自
動車、ロボット、船舶、車両等の姿勢制御やナビゲーシ
ョンあるいはカメラやビデオカメラ等の幅広い各種電子
機器に利用され、今後益々拡大していくものと予測され
る。
【０００３】薄膜微小機械式共振子ジャイロは非圧電材
料からなるウエハ上に下部電極、圧電薄膜、上部電極を
積層した構造で構成される。
料からなるウエハ上に下部電極、圧電薄膜、上部電極を
積層した構造で構成される。
【０００４】以下、従来の薄膜微小機械式共振子ジャイ
ロについて図を用いて説明する。
ロについて図を用いて説明する。
【０００５】図７（ａ）〜（ｈ）は従来の薄膜微小機械
式共振子ジャイロの製造プロセスを示す工程図である。
式共振子ジャイロの製造プロセスを示す工程図である。
【０００６】図７（ａ）に示すように薄膜微小機械式共
振子ジャイロはシリコンウエハ１の主面２の上に金属の
材料をスパッタや蒸着により成膜して下部電極３を形成
し、図７（ｂ）に示すようにこの下部電極３の上にチタ
ン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の材料をスパッタ等によ
り成膜して圧電薄膜４を形成し、図７（ｃ）に示すよう
にフォトリソグラフィ技術を用いて圧電薄膜４をエッチ
ングによりパターンニングされた第１、第２、第３、第
４の圧電薄膜５，６，７，８を形成する。
振子ジャイロはシリコンウエハ１の主面２の上に金属の
材料をスパッタや蒸着により成膜して下部電極３を形成
し、図７（ｂ）に示すようにこの下部電極３の上にチタ
ン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の材料をスパッタ等によ
り成膜して圧電薄膜４を形成し、図７（ｃ）に示すよう
にフォトリソグラフィ技術を用いて圧電薄膜４をエッチ
ングによりパターンニングされた第１、第２、第３、第
４の圧電薄膜５，６，７，８を形成する。
【０００７】次に図７（ｄ）に示すようにポリイミド、
変性アクリレート、エポキシのいずれかの材料をパター
ンニングされた第１、第２、第３、第４の圧電薄膜５，
６，７，８の上および下部電極３の上に塗布し、フォト
リソグラフィ技術を用いて下部電極３の表出部（図示せ
ず）上および第１、第２、第３、第４の圧電薄膜５，
６，７，８の上の一部の絶縁膜９を除去して下部電極３
の表出部および上部電極形成部分を設け、熱硬化により
絶縁膜９を形成する。
変性アクリレート、エポキシのいずれかの材料をパター
ンニングされた第１、第２、第３、第４の圧電薄膜５，
６，７，８の上および下部電極３の上に塗布し、フォト
リソグラフィ技術を用いて下部電極３の表出部（図示せ
ず）上および第１、第２、第３、第４の圧電薄膜５，
６，７，８の上の一部の絶縁膜９を除去して下部電極３
の表出部および上部電極形成部分を設け、熱硬化により
絶縁膜９を形成する。
【０００８】次に図７（ｅ）に示すように絶縁膜９の上
と下部電極３の表出部上および第１、第２、第３、第４
の圧電薄膜５，６，７，８の上に金属の材料をスパッタ
や蒸着により金属層１０を形成し、図７（ｆ）に示すよ
うにフォトリソグラフィ技術を用いてエッチングにより
第１、第２、第３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上
にそれぞれパターンニングされた第１、第２、第３、第
４の上部電極１１，１２，１３，１４が形成され、さら
に引き出し配線１５，１６と引き出し電極（図示せず）
が形成される。
と下部電極３の表出部上および第１、第２、第３、第４
の圧電薄膜５，６，７，８の上に金属の材料をスパッタ
や蒸着により金属層１０を形成し、図７（ｆ）に示すよ
うにフォトリソグラフィ技術を用いてエッチングにより
第１、第２、第３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上
にそれぞれパターンニングされた第１、第２、第３、第
４の上部電極１１，１２，１３，１４が形成され、さら
に引き出し配線１５，１６と引き出し電極（図示せず）
が形成される。
【０００９】次に図７（ｇ）に示すようにフォトリソグ
ラフィを用いてエッチングにより音叉形状の薄膜機械式
共振ジャイロの外形周辺に沿って、絶縁膜９から下部電
極３さらにシリコンウエハの裏面に達する溝を形成して
個片にする。そして図７（ｈ）に示すように下部電極３
の表出部と第１、第２、第３、第４の上部電極１１，１
２，１３，１４に電圧を印加して第１、第２、第３、第
４の圧電薄膜５，６，７，８が分極される。
ラフィを用いてエッチングにより音叉形状の薄膜機械式
共振ジャイロの外形周辺に沿って、絶縁膜９から下部電
極３さらにシリコンウエハの裏面に達する溝を形成して
個片にする。そして図７（ｈ）に示すように下部電極３
の表出部と第１、第２、第３、第４の上部電極１１，１
２，１３，１４に電圧を印加して第１、第２、第３、第
４の圧電薄膜５，６，７，８が分極される。
【００１０】従来の薄膜微小機械式共振子ジャイロの製
造方法は、非圧電材料からなるシリコンウエハ１の主面
２の上に第一の金属、圧電薄膜、第二の金属などの材料
を順次積層およびパターン処理することにより形成した
ものであるが、通常、複数の薄膜微小機械式共振子ジャ
イロを同時に形成するためには、シリコンウエハ１の主
面２の上に複数の薄膜微小機械式共振子ジャイロを一括
で形成してドライエッチングなどを用いて互いに分離し
て個片とし、個片毎に圧電薄膜の分極を行い製造してい
る。
造方法は、非圧電材料からなるシリコンウエハ１の主面
２の上に第一の金属、圧電薄膜、第二の金属などの材料
を順次積層およびパターン処理することにより形成した
ものであるが、通常、複数の薄膜微小機械式共振子ジャ
イロを同時に形成するためには、シリコンウエハ１の主
面２の上に複数の薄膜微小機械式共振子ジャイロを一括
で形成してドライエッチングなどを用いて互いに分離し
て個片とし、個片毎に圧電薄膜の分極を行い製造してい
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記薄膜微小機械式共
振子ジャイロの製造方法によれば、シリコンウエハ１の
主面２の上に薄膜微小機械式共振子ジャイロを一括して
形成してドライエッチングなどを用いて互いに分離して
個片とし、個々の薄膜微小機械式共振子ジャイロの圧電
薄膜に対して分極を行っているため、生産性が悪いとい
う問題があった。
振子ジャイロの製造方法によれば、シリコンウエハ１の
主面２の上に薄膜微小機械式共振子ジャイロを一括して
形成してドライエッチングなどを用いて互いに分離して
個片とし、個々の薄膜微小機械式共振子ジャイロの圧電
薄膜に対して分極を行っているため、生産性が悪いとい
う問題があった。
【００１２】そこで本発明は、生産性の高い薄膜微小機
械式共振子ジャイロの製造方法を提供することを目的と
する。
械式共振子ジャイロの製造方法を提供することを目的と
する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載の発明は、非圧電材料から
なるウエハの主面上に形成する複数の音叉を少なくとも
覆うように下部電極を形成する工程と、この下部電極上
に圧電薄膜を形成する工程と、この圧電薄膜をパターン
ニングにより複数の圧電薄膜に形成する工程と、上記下
部電極上および複数の圧電薄膜上にパターンニングによ
り所定部分の絶縁膜を除去する工程と、上記複数の圧電
薄膜上および絶縁膜上に金属層を形成する工程と、この
金属層をパターンニングにより複数の上部電極と引き出
し配線および引き出し電極を形成する工程と、上記複数
の圧電薄膜を一括分極する工程と、上記複数の音叉を互
いに分離して個片にする工程からなる薄膜微小機械式共
振子ジャイロの製造方法であり、ウエハの主面上に形成
した複数の薄膜微小機械式共振子ジャイロの圧電薄膜を
一括で分極することができるため生産性を著しく高める
ことができる。
め、本発明の請求項１に記載の発明は、非圧電材料から
なるウエハの主面上に形成する複数の音叉を少なくとも
覆うように下部電極を形成する工程と、この下部電極上
に圧電薄膜を形成する工程と、この圧電薄膜をパターン
ニングにより複数の圧電薄膜に形成する工程と、上記下
部電極上および複数の圧電薄膜上にパターンニングによ
り所定部分の絶縁膜を除去する工程と、上記複数の圧電
薄膜上および絶縁膜上に金属層を形成する工程と、この
金属層をパターンニングにより複数の上部電極と引き出
し配線および引き出し電極を形成する工程と、上記複数
の圧電薄膜を一括分極する工程と、上記複数の音叉を互
いに分離して個片にする工程からなる薄膜微小機械式共
振子ジャイロの製造方法であり、ウエハの主面上に形成
した複数の薄膜微小機械式共振子ジャイロの圧電薄膜を
一括で分極することができるため生産性を著しく高める
ことができる。
【００１４】請求項２に記載の発明は、ウエハの主面上
に形成された下部電極と、複数の上部電極を覆い電気的
に接続する導電性シートに電圧を印加して一括分極する
請求項１に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造
方法であり、ウエハの主面上に形成した複数の薄膜微小
機械式共振子ジャイロの圧電薄膜を一括で分極すること
ができるため生産性を著しく高めることができる。
に形成された下部電極と、複数の上部電極を覆い電気的
に接続する導電性シートに電圧を印加して一括分極する
請求項１に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造
方法であり、ウエハの主面上に形成した複数の薄膜微小
機械式共振子ジャイロの圧電薄膜を一括で分極すること
ができるため生産性を著しく高めることができる。
【００１５】請求項３に記載の発明は、第III族または
第Ｖ族のいずれか一方の元素を添加してなる非圧電材料
のウエハと複数の上部電極を覆い電気的に接続する導電
性シートに電圧を印加して一括分極する請求項１に記載
の薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造方法であり、ウ
エハの主面上に形成した複数の薄膜微小機械式共振子ジ
ャイロの圧電薄膜を一括で分極することができるため生
産性を著しく高めることができる。
第Ｖ族のいずれか一方の元素を添加してなる非圧電材料
のウエハと複数の上部電極を覆い電気的に接続する導電
性シートに電圧を印加して一括分極する請求項１に記載
の薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造方法であり、ウ
エハの主面上に形成した複数の薄膜微小機械式共振子ジ
ャイロの圧電薄膜を一括で分極することができるため生
産性を著しく高めることができる。
【００１６】請求項４に記載の発明は、ウエハの主面上
に形成した複数の下部電極を覆い電気的に接続する第一
の導電性シートと、複数の上部電極を覆い電気的に接続
する第二の導電性シートに電圧を印加して一括分極する
請求項１に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造
方法であり、ウエハの主面上に形成した複数の薄膜微小
機械式共振子ジャイロの圧電薄膜を一括して分極するこ
とができるため生産性を著しく高めることができる。
に形成した複数の下部電極を覆い電気的に接続する第一
の導電性シートと、複数の上部電極を覆い電気的に接続
する第二の導電性シートに電圧を印加して一括分極する
請求項１に記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造
方法であり、ウエハの主面上に形成した複数の薄膜微小
機械式共振子ジャイロの圧電薄膜を一括して分極するこ
とができるため生産性を著しく高めることができる。
【００１７】請求項５に記載の発明は、２つの音叉のア
ームが対向して凹と凸を噛み合わせて対を構成しウエハ
上に配置した請求項１に記載の薄膜微小機械式共振子ジ
ャイロの製造方法であり、１ウエハ当たりの薄膜微小機
械式共振子ジャイロの取れ数を増加でき、生産性を高め
ることができる。
ームが対向して凹と凸を噛み合わせて対を構成しウエハ
上に配置した請求項１に記載の薄膜微小機械式共振子ジ
ャイロの製造方法であり、１ウエハ当たりの薄膜微小機
械式共振子ジャイロの取れ数を増加でき、生産性を高め
ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施の形態１における薄膜微小機械式共振子ジャイロに
ついて図を用いて説明する。
実施の形態１における薄膜微小機械式共振子ジャイロに
ついて図を用いて説明する。
【００１９】図１は本発明の実施の形態１における薄膜
微小機械式共振子ジャイロの構造を示す斜視図、図２は
シリコンウエハ上での薄膜微小機械式共振子ジャイロの
配置図、図３（ａ）〜（ｊ）は図２のＢ−Ｂ断面におけ
る製造プロセスを示す工程図である。
微小機械式共振子ジャイロの構造を示す斜視図、図２は
シリコンウエハ上での薄膜微小機械式共振子ジャイロの
配置図、図３（ａ）〜（ｊ）は図２のＢ−Ｂ断面におけ
る製造プロセスを示す工程図である。
【００２０】図１において、２０は非圧電材料のシリコ
ンからなる音叉、２１，２２はこの音叉２０のアーム、
３はこのアーム２１，２２の主面上に形成された下部電
極、５，６，７，８，２４，２５は下部電極３の上に形
成された圧電薄膜、９は下部電極３の上に形成された絶
縁膜、１１，１２，１３，１４，２６，２７は圧電薄膜
上に形成された上部電極、１５，１６，２８，２９，３
０，３１はこの上部電極１１，１２，１３，１４，２
６，２７からの引き出し配線、３２，３３，３４，３５
はこの引き出し配線と接続した引き出し電極、３６は下
部電極３の表出部であり、これらで薄膜微小機械式共振
子ジャイロを構成している。
ンからなる音叉、２１，２２はこの音叉２０のアーム、
３はこのアーム２１，２２の主面上に形成された下部電
極、５，６，７，８，２４，２５は下部電極３の上に形
成された圧電薄膜、９は下部電極３の上に形成された絶
縁膜、１１，１２，１３，１４，２６，２７は圧電薄膜
上に形成された上部電極、１５，１６，２８，２９，３
０，３１はこの上部電極１１，１２，１３，１４，２
６，２７からの引き出し配線、３２，３３，３４，３５
はこの引き出し配線と接続した引き出し電極、３６は下
部電極３の表出部であり、これらで薄膜微小機械式共振
子ジャイロを構成している。
【００２１】次に上記薄膜微小機械式共振子ジャイロの
製造プロセスについて図３（ａ）〜（ｊ）を用いて説明
する。
製造プロセスについて図３（ａ）〜（ｊ）を用いて説明
する。
【００２２】図３（ａ）に示すように厚み５００μｍ程
度のシリコンウエハ１の主面２の上に白金とチタンまた
はイリジウムとチタン等の材料をスパッタや蒸着により
２０００Å程度成膜して下部電極３を形成し、図３
（ｂ）に示すように下部電極３の上にチタン酸ジルコン
酸鉛（ＰＺＴ）等の材料をスパッタにより２〜３μｍ程
度成膜して圧電薄膜４を形成し、図３（ｃ）に示すよう
にフォトリソグラフィ技術を用いて圧電薄膜４の上に第
一のレジスト膜（図示せず）を形成し、ドライエッチン
グまたはウエットエッチングによりパターンニングされ
た第１、第２、第３、第４の圧電薄膜５，６，７，８を
形成して第一のレジスト膜を除去する。
度のシリコンウエハ１の主面２の上に白金とチタンまた
はイリジウムとチタン等の材料をスパッタや蒸着により
２０００Å程度成膜して下部電極３を形成し、図３
（ｂ）に示すように下部電極３の上にチタン酸ジルコン
酸鉛（ＰＺＴ）等の材料をスパッタにより２〜３μｍ程
度成膜して圧電薄膜４を形成し、図３（ｃ）に示すよう
にフォトリソグラフィ技術を用いて圧電薄膜４の上に第
一のレジスト膜（図示せず）を形成し、ドライエッチン
グまたはウエットエッチングによりパターンニングされ
た第１、第２、第３、第４の圧電薄膜５，６，７，８を
形成して第一のレジスト膜を除去する。
【００２３】次に図３（ｄ）に示すようにポリイミド、
変性アクリレート、エポキシのいずれかの絶縁材料をス
ピンコート法によりパターンニングされた第１、第２、
第３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上および下部電
極３の上に絶縁膜９を塗布し、図３（ｅ）に示すように
フォトリソグラフィ技術を用いて絶縁膜９の上に第二の
レジスト膜（図示せず）を形成し、ドライエッチングに
より下部電極３の表出部３６の上および第１、第２、第
３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上の所定部分の絶
縁膜９を除去して下部電極３の表出部３６および上部電
極形成部分を設け、第二のレジスト膜を除去し熱硬化を
行い膜厚０．５〜５μｍ程度の絶縁膜９を形成する。
変性アクリレート、エポキシのいずれかの絶縁材料をス
ピンコート法によりパターンニングされた第１、第２、
第３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上および下部電
極３の上に絶縁膜９を塗布し、図３（ｅ）に示すように
フォトリソグラフィ技術を用いて絶縁膜９の上に第二の
レジスト膜（図示せず）を形成し、ドライエッチングに
より下部電極３の表出部３６の上および第１、第２、第
３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上の所定部分の絶
縁膜９を除去して下部電極３の表出部３６および上部電
極形成部分を設け、第二のレジスト膜を除去し熱硬化を
行い膜厚０．５〜５μｍ程度の絶縁膜９を形成する。
【００２４】次に図３（ｆ）に示すように絶縁膜９の上
と下部電極３の表出部３６の上および第１、第２、第
３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上に金、チタンな
どの材料をスパッタや蒸着により膜厚２０００Å程度の
金属層１０を形成し、図３（ｇ）に示すようにフォトリ
ソグラフィ技術を用いて金属層１０の上に第三のレジス
ト膜を形成し、ウエットエッチングによりパターンニン
グされた第１、第２、第３、第４の上部電極１１，１
２，１３，１４と引き出し配線１５，１６および引き出
し電極（図示せず）が形成される。
と下部電極３の表出部３６の上および第１、第２、第
３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上に金、チタンな
どの材料をスパッタや蒸着により膜厚２０００Å程度の
金属層１０を形成し、図３（ｇ）に示すようにフォトリ
ソグラフィ技術を用いて金属層１０の上に第三のレジス
ト膜を形成し、ウエットエッチングによりパターンニン
グされた第１、第２、第３、第４の上部電極１１，１
２，１３，１４と引き出し配線１５，１６および引き出
し電極（図示せず）が形成される。
【００２５】次に分極について説明する。
【００２６】図２はシリコンウエハ１の主面２の上に形
成された薄膜機械式共振ジャイロの配置図である。
成された薄膜機械式共振ジャイロの配置図である。
【００２７】図２に示すように２つの音叉のアームが対
向して凹と凸を噛み合わせて対を構成しシリコンウエハ
１の主面２の上に配置し、下部電極３の表出部３６の形
成と同時に下部電極３の表出部３７をシリコンウエハ１
の主面２の上の周辺の一部に形成し、複数の薄膜微小機
械式共振子ジャイロの下部電極３と電気的に接続される
下部電極３の表出部３７と、シリコンウエハ１の主面２
の上の複数の上部電極を覆い電気的に接続する導電性シ
ート３８，３９，４０に電圧を印加して一括分極を行
い、第１、第２、第３、第４の圧電薄膜５，６，７，８
を分極する。
向して凹と凸を噛み合わせて対を構成しシリコンウエハ
１の主面２の上に配置し、下部電極３の表出部３６の形
成と同時に下部電極３の表出部３７をシリコンウエハ１
の主面２の上の周辺の一部に形成し、複数の薄膜微小機
械式共振子ジャイロの下部電極３と電気的に接続される
下部電極３の表出部３７と、シリコンウエハ１の主面２
の上の複数の上部電極を覆い電気的に接続する導電性シ
ート３８，３９，４０に電圧を印加して一括分極を行
い、第１、第２、第３、第４の圧電薄膜５，６，７，８
を分極する。
【００２８】次に図３（ｈ）に示すようにフォトリソグ
ラフィを用いてドライエッチングにより音叉形状の薄膜
械式共振子ジャイロの外形周辺に沿って絶縁膜９から下
部電極３さらにシリコンウエハ１の深さ３００μｍ程度
に達する溝１７，１８を形成し、シリコンウエハ１の主
面２の上に保護テープ（図示せず）を張り合わせ、図３
（ｉ）に示すように裏面１９を溝１７，１８に達するま
で研削し個片にする。
ラフィを用いてドライエッチングにより音叉形状の薄膜
械式共振子ジャイロの外形周辺に沿って絶縁膜９から下
部電極３さらにシリコンウエハ１の深さ３００μｍ程度
に達する溝１７，１８を形成し、シリコンウエハ１の主
面２の上に保護テープ（図示せず）を張り合わせ、図３
（ｉ）に示すように裏面１９を溝１７，１８に達するま
で研削し個片にする。
【００２９】以上のようにシリコンウエハ１の主面２の
上に形成した複数の薄膜微小機械式共振子ジャイロにお
いて、２つの音叉のアームが対向して凹と凸を噛み合わ
せて対を構成して配置したことにより１ウエハ当たりの
取れ数を増やすことができ、生産性を高めることができ
る。
上に形成した複数の薄膜微小機械式共振子ジャイロにお
いて、２つの音叉のアームが対向して凹と凸を噛み合わ
せて対を構成して配置したことにより１ウエハ当たりの
取れ数を増やすことができ、生産性を高めることができ
る。
【００３０】また、複数の薄膜微小機械式共振子ジャイ
ロの下部電極３と電気的に接続される下部電極３の表出
部３７と、シリコンウエハ１の主面２の上の複数の上部
電極を覆い電気的に接続する導電性シート３８，３９，
４０に電圧を印加して一括で分極することができ、生産
性を著しく高めることができる。
ロの下部電極３と電気的に接続される下部電極３の表出
部３７と、シリコンウエハ１の主面２の上の複数の上部
電極を覆い電気的に接続する導電性シート３８，３９，
４０に電圧を印加して一括で分極することができ、生産
性を著しく高めることができる。
【００３１】（実施の形態２）図１において、実施の形
態１と異なる点は、プラズマエッチングよりシリコンウ
エハ１の主面上の自然酸化膜を除去し、第III族または
第Ｖ族の元素を添加し電気的に導体のシリコンウエハと
したところにある。
態１と異なる点は、プラズマエッチングよりシリコンウ
エハ１の主面上の自然酸化膜を除去し、第III族または
第Ｖ族の元素を添加し電気的に導体のシリコンウエハと
したところにある。
【００３２】また、この構成の薄膜機械式共振ジャイロ
の製造プロセスについて図４（ａ）〜（ｊ）を用いて説
明する。
の製造プロセスについて図４（ａ）〜（ｊ）を用いて説
明する。
【００３３】図４（ａ）に示すように厚み５００μｍ程
度のシリコンウエハ１の主面２の上の自然酸化膜（図示
せず）をプラズマエッチングにより除去し、第III族ま
たは第Ｖ族の元素を添加したシリコンウエハ４５の主面
４６の上に白金とチタンまたはイリジウムとチタン等の
材料をスパッタや蒸着により２０００Å程度成膜して下
部電極３を形成し、図４（ｂ）に示すように下部電極３
の上にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の材料をスパ
ッタにより２〜３μｍ程度成膜して圧電薄膜４を形成
し、図４（ｃ）に示すようにフォトリソグラフィ技術を
用いて圧電薄膜４の上に第一のレジスト膜（図示せず）
を形成し、ドライエッチングまたはウエットエッチング
によりパターンニングされた第１、第２、第３、第４の
圧電薄膜５，６，７，８を形成して第一のレジスト膜を
除去する。
度のシリコンウエハ１の主面２の上の自然酸化膜（図示
せず）をプラズマエッチングにより除去し、第III族ま
たは第Ｖ族の元素を添加したシリコンウエハ４５の主面
４６の上に白金とチタンまたはイリジウムとチタン等の
材料をスパッタや蒸着により２０００Å程度成膜して下
部電極３を形成し、図４（ｂ）に示すように下部電極３
の上にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の材料をスパ
ッタにより２〜３μｍ程度成膜して圧電薄膜４を形成
し、図４（ｃ）に示すようにフォトリソグラフィ技術を
用いて圧電薄膜４の上に第一のレジスト膜（図示せず）
を形成し、ドライエッチングまたはウエットエッチング
によりパターンニングされた第１、第２、第３、第４の
圧電薄膜５，６，７，８を形成して第一のレジスト膜を
除去する。
【００３４】次に図４（ｄ）に示すようにポリイミド、
変性アクリレート、エポキシのいずれかの絶縁材料をス
ピンコート法によりパターンニングされた第１、第２、
第３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上および下部電
極３の上に絶縁膜９を塗布し、図４（ｅ）に示すように
フォトリソグラフィ技術を用いて絶縁膜９の上に第二の
レジスト膜（図示せず）を形成し、ドライエッチングに
より下部電極３の表出部３６の上および第１、第２、第
３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上の所定部分の絶
縁膜９を除去して下部電極３の表出部３６および上部電
極形成部分を設け、第二のレジスト膜を除去し熱硬化を
行い膜厚０．５〜５μｍ程度の絶縁膜９を形成する。
変性アクリレート、エポキシのいずれかの絶縁材料をス
ピンコート法によりパターンニングされた第１、第２、
第３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上および下部電
極３の上に絶縁膜９を塗布し、図４（ｅ）に示すように
フォトリソグラフィ技術を用いて絶縁膜９の上に第二の
レジスト膜（図示せず）を形成し、ドライエッチングに
より下部電極３の表出部３６の上および第１、第２、第
３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上の所定部分の絶
縁膜９を除去して下部電極３の表出部３６および上部電
極形成部分を設け、第二のレジスト膜を除去し熱硬化を
行い膜厚０．５〜５μｍ程度の絶縁膜９を形成する。
【００３５】次に図４（ｆ）に示すように絶縁膜９の上
と下部電極３の表出部３６の上および第１、第２、第
３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上に金、チタンな
どの材料をスパッタや蒸着により膜厚２０００Å程度の
金属層１０を形成し、図４（ｇ）に示すようにフォトリ
ソグラフィ技術を用いて金属層１０の上に第三のレジス
ト膜を形成し、ウエットエッチングによりパターンニン
グされた第１、第２、第３、第４の上部電極１１，１
２，１３，１４と引き出し配線１５，１６および引き出
し電極（図示せず）が形成される。
と下部電極３の表出部３６の上および第１、第２、第
３、第４の圧電薄膜５，６，７，８の上に金、チタンな
どの材料をスパッタや蒸着により膜厚２０００Å程度の
金属層１０を形成し、図４（ｇ）に示すようにフォトリ
ソグラフィ技術を用いて金属層１０の上に第三のレジス
ト膜を形成し、ウエットエッチングによりパターンニン
グされた第１、第２、第３、第４の上部電極１１，１
２，１３，１４と引き出し配線１５，１６および引き出
し電極（図示せず）が形成される。
【００３６】次に図４（ｈ）に示すようにフォトリソグ
ラフィを用いてドライエッチングにより音叉形状の薄膜
械式共振子ジャイロの外形周辺に沿って絶縁膜９から下
部電極３さらにシリコンウエハ４５の深さ３００μｍ程
度に達する溝１７，１８を形成する。
ラフィを用いてドライエッチングにより音叉形状の薄膜
械式共振子ジャイロの外形周辺に沿って絶縁膜９から下
部電極３さらにシリコンウエハ４５の深さ３００μｍ程
度に達する溝１７，１８を形成する。
【００３７】次に分極について説明する。
【００３８】図２に示すように複数の上部電極を覆い電
気的に接続する導電性シート３８，３９，４０とシリコ
ンウエハ４５に電圧を印加して一括分極を行い、図４
（ｉ）に示すように第１、第２、第３、第４の圧電薄膜
５，６，７，８を分極する。
気的に接続する導電性シート３８，３９，４０とシリコ
ンウエハ４５に電圧を印加して一括分極を行い、図４
（ｉ）に示すように第１、第２、第３、第４の圧電薄膜
５，６，７，８を分極する。
【００３９】次に図４（ｊ）に示すようにシリコンウエ
ハ４５の主面４６の上に保護テープ（図示せず）を張り
合わせ、シリコンウエハ４５の裏面４７を溝１７，１８
に達するまで研削し個片にする。
ハ４５の主面４６の上に保護テープ（図示せず）を張り
合わせ、シリコンウエハ４５の裏面４７を溝１７，１８
に達するまで研削し個片にする。
【００４０】以上のようにプラズマエッチングよりシリ
コンウエハ表面の自然酸化膜を除去し、第III族または
第Ｖ族の元素を添加し電気的に導体としたシリコンウエ
ハ４５とシリコンウエハ４５の主面４６の上の複数の上
部電極を覆い電気的に接続する導電性シート３８，３
９，４０に電圧を印加して一括で分極することができ、
生産性を著しく高めることができる。
コンウエハ表面の自然酸化膜を除去し、第III族または
第Ｖ族の元素を添加し電気的に導体としたシリコンウエ
ハ４５とシリコンウエハ４５の主面４６の上の複数の上
部電極を覆い電気的に接続する導電性シート３８，３
９，４０に電圧を印加して一括で分極することができ、
生産性を著しく高めることができる。
【００４１】（実施の形態３）図１において、実施の形
態１と同様である。
態１と同様である。
【００４２】また、この構成の薄膜機械式共振ジャイロ
の製造プロセスについて図５（ａ）〜（ｊ）を用いて説
明する。
の製造プロセスについて図５（ａ）〜（ｊ）を用いて説
明する。
【００４３】図５（ａ）〜（ｆ）に示す工程は実施の形
態１と同様であり省略する。
態１と同様であり省略する。
【００４４】図５（ｇ）に示すようにフォトリソグラフ
ィ技術を用いて金属層１０の上に第三のレジスト膜を形
成し、ウエットエッチングにより第１、第２、第３、第
４の圧電薄膜５，６，７，８の上にそれぞれパターンニ
ングされた第１、第２、第３、第４の上部電極１１，１
２，１３，１４と引き出し配線１５，１６および引き出
し電極が形成される。
ィ技術を用いて金属層１０の上に第三のレジスト膜を形
成し、ウエットエッチングにより第１、第２、第３、第
４の圧電薄膜５，６，７，８の上にそれぞれパターンニ
ングされた第１、第２、第３、第４の上部電極１１，１
２，１３，１４と引き出し配線１５，１６および引き出
し電極が形成される。
【００４５】次に図５（ｈ）に示すようにフォトリソグ
ラフィを用いてドライエッチングにより音叉形状の薄膜
械式共振子ジャイロの外形周辺に沿って絶縁膜９から下
部電極３さらにシリコンウエハ１の深さ３００μｍ程度
に達する溝１７，１８を形成する。
ラフィを用いてドライエッチングにより音叉形状の薄膜
械式共振子ジャイロの外形周辺に沿って絶縁膜９から下
部電極３さらにシリコンウエハ１の深さ３００μｍ程度
に達する溝１７，１８を形成する。
【００４６】次に分極について説明する。
【００４７】図６はシリコンウエハ１の主面２の上に形
成された薄膜機械式共振ジャイロの配置図である。
成された薄膜機械式共振ジャイロの配置図である。
【００４８】図６に示すようにシリコンウエハ１の主面
２の上の複数の上部電極を覆い電気的に接続する第一の
導電性シート３８，３９，４０と、複数の下部電極３と
電気的に接続される第一の下部電極３の表出部３６を覆
い電気的に接続する第二の導電性シート４１，４２，４
３，４４に電圧を印加して一括分極を行い、図５（ｉ）
に示すように第１、第２、第３、第４の圧電薄膜５，
６，７，８を分極する。
２の上の複数の上部電極を覆い電気的に接続する第一の
導電性シート３８，３９，４０と、複数の下部電極３と
電気的に接続される第一の下部電極３の表出部３６を覆
い電気的に接続する第二の導電性シート４１，４２，４
３，４４に電圧を印加して一括分極を行い、図５（ｉ）
に示すように第１、第２、第３、第４の圧電薄膜５，
６，７，８を分極する。
【００４９】次に図５（ｊ）に示すようにシリコンウエ
ハ１の主面２の上に保護テープ（図示せず）を張り合わ
せ、シリコンウエハ１の裏面１９を溝１７，１８に達す
るまで研削し個片にする。
ハ１の主面２の上に保護テープ（図示せず）を張り合わ
せ、シリコンウエハ１の裏面１９を溝１７，１８に達す
るまで研削し個片にする。
【００５０】以上のようにシリコンウエハ１の主面２の
上に形成した複数の薄膜微小機械式共振子ジャイロの圧
電薄膜を第一の導電性シート３８，３９，４０と第二の
導電性シート４１，４２，４３，４４に電圧を印加して
一括で分極することができ生産性を高めることができ
る。
上に形成した複数の薄膜微小機械式共振子ジャイロの圧
電薄膜を第一の導電性シート３８，３９，４０と第二の
導電性シート４１，４２，４３，４４に電圧を印加して
一括で分極することができ生産性を高めることができ
る。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
非圧電材料からなるウエハの主面上に形成する複数の音
叉を少なくとも覆うように下部電極を形成する工程と、
この下部電極上に圧電薄膜を形成する工程と、この圧電
薄膜をパターンニングして複数の圧電薄膜に形成する工
程と、上記下部電極上および複数の圧電薄膜上に絶縁膜
を除去する工程と、上記複数の圧電薄膜上にパターンニ
ングして所定部分の絶縁膜を形成する工程と、上記複数
の圧電薄膜上および絶縁膜上に金属層を形成する工程
と、この金属層をパターンニングして複数の上部電極と
引き出し配線および引き出し電極を形成する工程と、上
記複数の圧電薄膜を一括分極する工程と、上記複数の音
叉を互いに分離して個片にする工程からなる薄膜微小機
械式共振子ジャイロの製造方法であり、ウエハの主面上
に形成した複数の薄膜微小機械式共振子ジャイロの圧電
薄膜を一括で分極することができ生産性を著しく高める
ことができる。
非圧電材料からなるウエハの主面上に形成する複数の音
叉を少なくとも覆うように下部電極を形成する工程と、
この下部電極上に圧電薄膜を形成する工程と、この圧電
薄膜をパターンニングして複数の圧電薄膜に形成する工
程と、上記下部電極上および複数の圧電薄膜上に絶縁膜
を除去する工程と、上記複数の圧電薄膜上にパターンニ
ングして所定部分の絶縁膜を形成する工程と、上記複数
の圧電薄膜上および絶縁膜上に金属層を形成する工程
と、この金属層をパターンニングして複数の上部電極と
引き出し配線および引き出し電極を形成する工程と、上
記複数の圧電薄膜を一括分極する工程と、上記複数の音
叉を互いに分離して個片にする工程からなる薄膜微小機
械式共振子ジャイロの製造方法であり、ウエハの主面上
に形成した複数の薄膜微小機械式共振子ジャイロの圧電
薄膜を一括で分極することができ生産性を著しく高める
ことができる。
【図１】本発明の実施の形態１における薄膜微小機械式
共振子ジャイロの斜視図
共振子ジャイロの斜視図
【図２】本発明の実施の形態１におけるシリコンウエハ
上の薄膜微小機械式共振子ジャイロの配置図
上の薄膜微小機械式共振子ジャイロの配置図
【図３】本発明の実施の形態１における薄膜微小機械式
共振子ジャイロの製造プロセスを示す工程図
共振子ジャイロの製造プロセスを示す工程図
【図４】本発明の実施の形態２における薄膜微小機械式
共振子ジャイロの製造プロセスを示す工程図
共振子ジャイロの製造プロセスを示す工程図
【図５】本発明の実施の形態３における薄膜微小機械式
共振子ジャイロの製造プロセスを示す工程図
共振子ジャイロの製造プロセスを示す工程図
【図６】本発明の実施の形態３におけるシリコンウエハ
上の薄膜微小機械式共振子ジャイロの配置図
上の薄膜微小機械式共振子ジャイロの配置図
【図７】従来の薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造プ
ロセスを示す工程図
ロセスを示す工程図
１ シリコンウエハ
２ シリコンウエハの主面
３ 下部電極
４ 圧電薄膜
５ 第１の圧電薄膜
６ 第２の圧電薄膜
７ 第３の圧電薄膜
８ 第４の圧電薄膜
９ 絶縁膜
１０ 金属層
１１ 第１の上部電極
１２ 第２の上部電極
１３ 第３の上部電極
１４ 第４の上部電極
１５ 引き出し配線
１６ 引き出し配線
１７ 溝
１８ 溝
１９ シリコンウエハの裏面
２０ 音叉
２１ 音叉のアーム（凸部）
２２ 音叉のアーム（凸部）
２３ 音叉のアーム（凹部）
２４ 第５の圧電薄膜
２５ 第６の圧電薄膜
２６ 第５の上部電極
２７ 第６の上部電極
２８ 引き出し配線
２９ 引き出し配線
３０ 引き出し配線
３１ 引き出し配線
３２ 引き出し電極
３３ 引き出し電極
３４ 引き出し電極
３５ 引き出し電極
３６ 下部電極の表出部
３７ 下部電極の表出部
３８ 第１の導電性シート
３９ 第１の導電性シート
４０ 第１の導電性シート
４１ 第２の導電性シート
４２ 第２の導電性シート
４３ 第２の導電性シート
４４ 第２の導電性シート
４５ 第III族または第Ｖ族を添加したシリコンウエハ
４６ 自然酸化膜を除去したシリコンウエハの主面
４７ シリコンウエハの裏面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中谷 将也
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 野村 幸治
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Ｆターム(参考） 2F105 AA02 AA03 AA06 AA08 BB15
CC01 CD02 CD06
Claims (5)
- 【請求項１】 非圧電材料からなるウエハの主面上に形
成する複数の音叉を少なくとも覆うように下部電極を形
成する工程と、この下部電極上に圧電薄膜を形成する工
程と、この圧電薄膜をパターンニングして複数の圧電薄
膜に形成する工程と、上記下部電極上および複数の圧電
薄膜上に絶縁膜を形成する工程と、上記複数の圧電薄膜
上にパターンニングして所定部分の絶縁膜を除去する工
程と、上記複数の圧電薄膜上および絶縁膜上に金属層を
形成する工程と、この金属層をパターンニングして複数
の上部電極と引き出し配線および引き出し電極を形成す
る工程と、上記複数の圧電薄膜を一括分極する工程と、
上記複数の音叉を互いに分離して個片にする工程からな
る薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造方法。 - 【請求項２】 ウエハの主面上に形成された下部電極
と、複数の上部電極を覆い電気的に接続する導電性シー
トに電圧を印加して一括分極する請求項１に記載の薄膜
微小機械式共振子ジャイロの製造方法。 - 【請求項３】 第III族または第Ｖ族のいずれか一方の
元素を添加してなる非圧電材料のウエハと、複数の上部
電極を覆い電気的に接続する導電性シートに電圧を印加
して一括分極する請求項１に記載の薄膜微小機械式共振
子ジャイロの製造方法。 - 【請求項４】 ウエハの主面上に形成した複数の下部電
極を覆い電気的に接続する第一の導電性シートと、複数
の上部電極を覆い電気的に接続する第二の導電性シート
に電圧を印加して一括分極する請求項１に記載の薄膜微
小機械式共振子ジャイロの製造方法。 - 【請求項５】 ２つの音叉のアームが対向して凹と凸を
噛み合わせて対を構成しウエハ上に配置した請求項１に
記載の薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造方法。
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| JP2002107616A JP3861735B2 (ja) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | 薄膜微小機械式共振子ジャイロの製造方法 |
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|---|---|
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| CN102009945A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-04-13 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种微机械石英音叉陀螺敏感结构加工方法 |
-
2002
- 2002-04-10 JP JP2002107616A patent/JP3861735B2/ja not_active Expired - Fee Related
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