JP2014060330A5 - - Google Patents
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Description
＜従来の構成との比較＞
（従来方法）
図６は従来の圧電体膜（真性ＰＺＴ）のＰｒ−Ｅヒステリシス特性を示す図である。横軸は電界（単位は［ｋＶ／ｃｍ］）、縦軸は残留分極（単位は［μＣ／ｃｍ２］）を示す。図６に示すように、従来のＰＺＴ膜のＰｒ−Ｅヒステリシス特性は、原点に対して概ね対称である。
（従来方法）
図６は従来の圧電体膜（真性ＰＺＴ）のＰｒ−Ｅヒステリシス特性を示す図である。横軸は電界（単位は［ｋＶ／ｃｍ］）、縦軸は残留分極（単位は［μＣ／ｃｍ２］）を示す。図６に示すように、従来のＰＺＴ膜のＰｒ−Ｅヒステリシス特性は、原点に対して概ね対称である。
図７及び図８は、従来の圧電膜（ＰＺＴ）を用いた電子機器の製造プロセスの手順を示したフローチャートである。図７はシリコン（Ｓｉ）デバイス加工後に分極処理を実施するフロー、図８はＰＺＴ膜形成直後に分極処理を実施するフローである。
その一方、ジャイロセンサなどのセンサ用途の場合は、負極側の抗電界よりも小さい微小な電圧（例えば、１Ｖ以下又は０．５Ｖ以下といった小さい電圧）で駆動される。脱分極した際に、この微小な電圧の駆動電圧の印加では分極状態を元に戻すことはできないが、従来のＰＺＴと比較して抗電界の絶対値が非常に小さいため、１Ｖから数Ｖ程度の比較的低い電圧印加での分極処理（分極状態の回復を行う処理であり、「リフレッシュ処理」という。）が可能である。一般的なデバイス駆動用のＡＳＩＣの電源は、５Ｖ或いは３Ｖ程度であるため、デバイス駆動用のＡＳＩＣの出力電圧程度で十分に分極（分極状態の回復）処理が可能である。
（工程３）：その後、下部電極の上にＮｂドープＰＺＴ膜（圧電体膜４２）を形成する（ステップＳ２１４、「圧電体膜形成工程」）。例えば、下部電極の上に、ＮｂをドープしたＰＺＴ薄膜（符号４２）を５００℃の成膜温度にてスパッタ法により、２μｍの膜厚で形成する。
最終商品が出来上がるまでのプロセス中に、分極処理（図７のステップＳ２２０、図８のステップＳ２１５に相当する処理）は不要となっている。
このように偏り率が大きい圧電体を使用することで、最終製品になった後からも、低い電圧（例えば、５Ｖ以下）で分極処理することが可能である。本実施形態によれば、デバイスの長期間使用後にリフレッシュ処理を行い、デバイスの感度を安定させることができる。また、高温下などの厳しい環境において使用した後に脱分極した場合に、リフレッシュ処理を行い、分極状態を元に戻すことができる。
すなわち、圧電デバイス１０は、駆動用の圧電素子２０、２２を所定の駆動電圧で駆動したときに検出用の圧電素子２６から出力される検出電圧が基準値よりも低い場合にリフレッシュ電圧印加回路３６からセンサ素子部２８に電圧を印加する制御回路３８を備える。
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