JP2019095277A - 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器、および移動体 - Google Patents

物理量センサー、物理量センサーの製造方法、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器、および移動体 Download PDF

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Abstract

【課題】クアドラチャ信号の増大を低減することができるジャイロセンサーを提供する。【解決手段】ジャイロセンサー１は、折返し部４３０を介して接続されている複数の梁部（第１部分４３０１）を含み、複数の梁部の少なくとも何れかの主面（第１主面４３１）に溝４３５が設けられ、梁部の長手方向と直交する方向に沿って、溝の互いに対向している二つの側壁４３５１，４３５２の主面における壁厚は、一方の壁厚をＴ１、他方の壁厚をＴ２としたとき、０．９≦Ｔ１／Ｔ２≦１．１を満たしている。【選択図】図４

Description

本発明は、物理量センサー、物理量センサーの製造方法、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器、および移動体に関するものである。
近年、物理量センサーの一例として、シリコンＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いたジャイロセンサー素子を用いたジャイロセンサーが開発されている。物理量センサーのなかでも角速度を検出するジャイロセンサーは、例えば、ゲーム機のモーションセンシング機能などの用途で急速に広がりつつある。
このようなジャイロセンサーとして、例えば、特許文献１に、角速度センサーを構成するセンサー素子が開示されている。このセンサー素子は、支持基板と、支持基板に固定された固定部と、固定部に対して弾性梁（支持梁）を介して支持されている振動体と、振動体に設けられた櫛歯状の可動電極と、この可動電極と間隔を介して噛み合う固定櫛歯電極とを有する。このような構成の角速度センサーでは、固定櫛歯電極に電圧が印加されると、可動電極と固定櫛歯電極との間に発生する静電力により振動体がＸ軸方向に振動（駆動振動）する。このように振動している状態の振動体にＺ軸（またはＹ軸）回りの角速度が作用すると、コリオリ力により、振動体がＹ軸（またはＺ軸）方向に振動（検出振動）する。このコリオリ力による振動体のＹ軸（またはＺ軸）方向の振動振幅の大きさに対応する電気信号を検出することで、回転の角速度を検出することができる。
このようなセンサー素子は、ドライエッチングにより製造することができ、例えば、特許文献２には、ＳＦ6（エッチング用ガス）と、Ｃ4Ｆ8（体積用ガス）の二つの系統の反応性プラズマガスを交互に切り替えて、エッチングと側壁保護膜体積の工程を繰り返す、Ｓｉの深溝エッチング技術（Deep Reactive ion Etching）、所謂、ボッシュ・プロセス（Bosch process）が記載されている。
特開２００９−１７５０７９号公報 特表平７−５０３８１５号公報
しかしながら、特許文献１に記載のセンサー素子を、特許文献２に記載されているドライエッチングにより製造しようとした場合、エッチング用ガスに密度分布が存在し、エッチング用ガスがシリコンウェーハに対して垂直に入射できず、エッチング用ガスの入射角度により加工壁が理想的な垂直からずれた角度で加工されてしまうことがあった。このように、センサー素子の断面形状、特に弾性梁（支持梁）の断面形状が、例えば理想的には矩形となるべきところ、加工誤差により理想の形状とならずに平行四辺形、もしくは台形などになってしまうことにより、振動体の駆動振動が、所望の駆動振動の方向であるＸ軸方向の振動成分だけでなく、Ｙ軸方向またはＺ軸方向の振動成分も含むこととなってしまう。これにより、不要な信号の一種であるクアドラチャ信号が増大して検出信号に影響が生じてしまい、その結果、検出精度が低下してしまうという問題があった。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］本適用例に係る物理量センサーは、折返し部を介して接続されている複数の梁部を含み、前記複数の梁部の少なくとも何れかの主面に溝が設けられ、前記梁部の長手方向と直交する方向に沿って、前記溝の互いに対向している二つの側壁の前記主面における壁厚は、一方の壁厚をＴ１、他方の壁厚をＴ２としたとき、０．９≦Ｔ１／Ｔ２≦１．１を満たしている。
本適用例に係る物理量センサーによれば、折返し部を介して接続されている複数の梁部の断面視形状が非対称な形状（例えば矩形以外の形状として平行四辺形や台形）であっても、複数の梁部の少なくとも何れかの主面に、一方の壁厚Ｔ１と他方の壁厚Ｔ２において、安定した肉厚（壁厚）となる、０．９≦Ｔ１／Ｔ２≦１．１を満たす溝が設けられていることにより、不要な信号の一種であるクアドラチャ信号の増大を、安定して低減することができる。そのため、検出精度の低下を低減することができる。
［適用例２］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記溝は、前記梁部の長手方向の中央部に設けられていることが好ましい。
本適用例によれば、溝を梁部の長手方向の中央部に設けることにより、梁部の長手方向のバランスが向上し、クアドラチャ信号をより顕著に低減することができる。
［適用例３］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記長手方向に直交する方向からの平面視で、前記側壁の前記主面側の表面は、凹形状になっていることが好ましい。
本適用例によれば、側壁の主面側の表面に設けられた凹形状でもクアドラチャ信号を低減することができる。これによって、溝の長手方向の長さを短くすることができ、梁部の強度低下を減少させることができる。
［適用例４］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記凹形状は、曲線状に構成されていることが好ましい。
本適用例によれば、側壁の主面側の表面に設けられた凹形状が曲線状に構成されていることから、梁部の長手方向の曲げ力に対する強度（剛性）を高めることができる。
［適用例５］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記Ｔ１、および前記Ｔ２は、０．０５μｍ≦Ｔ１≦０．５μｍ、０．０５μｍ≦Ｔ２≦０．５μｍを満たしていることが好ましい。
本適用例によれば、溝の形成された部分の強度（剛性）を低下させることなく、梁部を構成させることができる。
［適用例６］上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記複数の梁部は、センサー素子に設けられ、前記センサー素子は、角速度を検出可能な角速度センサー素子であることが好ましい。
本適用例によれば、クアドラチャ信号の増大を低減させた角速度センサーとすることができる。
［適用例７］本適用例に係る慣性計測ユニットは、上記適用例６に記載の物理量センサーと、加速度センサーと、前記物理量センサーおよび前記加速度センサーを制御する制御部と、を備えている。
本適用例に係る慣性計測ユニットによれば、クアドラチャ信号の増大を低減させた物理量センサー（角速度センサー）、および加速度センサーを、制御部によって制御することによって、高信頼の物理量データを出力可能な慣性計測ユニットを得ることができる。
［適用例８］本適用例に係る携帯型電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーが収容されているケースと、前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、前記ケースに収容されている表示部と、前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、を含む。
本適用例に係る携帯型電子機器によれば、処理部が、上述の物理量センサーから出力された出力データに基づいて制御を行うことから、上述した物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い携帯型電子機器を得ることができる。
［適用例９］上記適用例に記載の携帯型電子機器において、衛星測位システムを含み、
ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測することが好ましい。
本適用例によれば、衛星測位システムによってユーザーの移動距離や移動軌跡を計測することができる信頼性の高い携帯型電子機器を得ることができる。
［適用例１０］本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を備えている。
本適用例に係る電子機器によれば、制御部が、上述の物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行うことから、上述した物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器を得ることができる。
［適用例１１］本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢の制御を行う姿勢制御部と、を備えている。
本適用例に係る移動体によれば、姿勢制御部が、上述の物理量センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢の制御を行うことから、上述した物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体を得ることができる。
［適用例１２］上記適用例に記載の移動体において、エンジンシステム、ブレーキシステム、およびキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステムを含み、前記姿勢制御部は、前記検出信号に基づいて、前記システムを制御することが好ましい。
本適用例によれば、姿勢制御部が、上述の物理量センサーから出力された検出信号に基づいて、エンジンシステム、ブレーキシステム、およびキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステムの制御を行うことから、上述した物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体を得ることができる。
［適用例１３］本適用例に係る物理量センサーの製造方法は、折返し部を介して接続されている複数の梁部を含み、前記複数の梁部の少なくとも何れかの主面に溝が設けられているセンサー素子が、ウェーハに複数配置された物理量センサーの製造方法であって、前記ウェーハの面内に配置されている前記センサー素子の分布に応じて、前記溝を形成する前記梁部の数、および前記溝の長手方向の長さの少なくともいずれかを決定する工程と、前記決定に基づいて、前記梁部に前記溝を形成する工程と、を含む。
本適用例に係る物理量センサーの製造方法によれば、ウェーハの面内に配置されているセンサー素子の分布に応じて、溝を形成する梁部の数、および溝の長手方向の長さの少なくともいずれかを決定し、その決定に基づいて梁部に溝を形成することから、ウェーハの面内におけるクアドラチャ信号の発生ばらつきを低減させた物理量センサーを製造することができる。
本発明の物理量センサーの実施形態に係るジャイロセンサー（角速度センサー）の概略構成を示す斜視図。 図１に示すジャイロセンサーの概略構成を示す断面図。 図１に示すジャイロセンサー素子を模式的に示す平面図。 図３に示す弾性部の一部を模式的に示す平面図。 図４に示す弾性部の一部を模式的に示す斜視断面図。 図４に示す弾性部を構成する梁部の横断面図。 弾性部を構成する梁部に設けられた溝を示す平面図。 図７に示す溝の側壁形状を示す側面図。 第１実施形態に係るジャイロセンサー（角速度センサー）の製造方法を示す工程フローチャート。 基板を用意する手順を説明するための工程図。 ジャイロ素子を形成する手順１を説明するための工程図。 ジャイロ素子を形成する手順２を説明するための工程図。 ジャイロ素子の梁部に溝を形成する手順１を説明するための工程図。 ジャイロ素子の梁部に溝を形成する手順２を説明するための工程図。 ジャイロ素子の梁部に溝を形成する手順３を説明するための工程図。 ドライエッチング方法の概要を示す構成図。 ウェーハ上に配列されたジャイロセンサーを示す平面図。 慣性計測ユニットの概略構成を示す分解斜視図。 慣性計測ユニットの慣性センサー素子の配置例を示す斜視図。 携帯型電子機器の構成を模式的に示す平面図。 携帯型電子機器の概略構成を示す機能ブロック図。 電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図。 電子機器の一例であるスマートフォン（携帯電話機）の構成を模式的に示す斜視図。 電子機器の一例であるディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。 移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図。
以下、本発明の物理量センサー、物理量センサーの製造方法、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器、および移動体を、添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
１．物理量センサー、および物理量センサーの製造方法
＜実施形態＞
先ず、物理量センサーの実施形態として、ジャイロセンサー（角速度センサー）を例示し、図１、図２、および図３を参照して説明する。図１は、本発明の物理量センサーの実施形態に係るジャイロセンサー（角速度センサー）の概略構成を示す斜視図である。図２は、図１に示すジャイロセンサーの概略構成を示す断面図である。図３は、図１に示すジャイロセンサー素子を模式的に示す平面図である。なお、図１では、基板（ベース）を概略的に図示し、また、蓋部材の図示を省略している。また、以下の説明では、互いに直交する三つの軸をＸ軸（第３軸）、Ｙ軸（第１軸）およびＺ軸（第２軸）とする。また、Ｘ軸に沿う方向を「Ｘ軸方向」とも言い、Ｙ軸方向に沿う方向を「Ｙ軸方向」とも言い、Ｚ軸に沿う方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、Ｚ軸は基板と蓋部材とが重なる厚み方向を示す軸であり、Ｘ軸はジャイロセンサー素子の駆動方向に沿った軸である。さらに、説明の便宜上、Ｚ軸方向から視たときの平面視において、蓋部材側である＋Ｚ軸方向側を「上方」もしくは＋Ｚ軸方向側の面を「上面」、これと反対側となる−Ｚ軸方向側を「下方」もしくは−Ｚ軸方向側の面を「下面」として説明することがある。また、各図では、説明の便宜上、必要に応じて各部の寸法を適宜誇張して図示しており、各部間の寸法比は実際の寸法比とは必ずしも一致しない。
［ジャイロセンサー］
図１に示すように、物理量センサーの実施形態に係るジャイロセンサー１は、Ｘ軸まわりの角速度を検知することのできる角速度センサーである。このジャイロセンサー１は、図２に示すように、センサー素子としてのジャイロセンサー素子（角速度センサー素子）４と、ジャイロセンサー素子４を収納しているパッケージ１０と、を有している。
（パッケージ）
パッケージ１０は、ジャイロセンサー素子４を支持している基板２（ベース）と、基板２に接合されている蓋部材３と、を有している。基板２と蓋部材３との間には、ジャイロセンサー素子４を収納している空間Ｓが形成されている。基板２および蓋部材３は、それぞれ、板状をなし、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面であるＸＹ平面（基準面）に沿って配置されている。
基板２には、上方（ジャイロセンサー素子４側）に開放する凹部２１が設けられている。凹部２１の中央部には、凹部２１の底面２１２から突出した突出部２２が設けられている。また、基板２の凹部２１を除く上面２３には、ジャイロセンサー素子４の一部（後述する固定部４２および固定駆動部４５，４６）が固定されている。
蓋部材３には、下方（基板２側）に開放する凹部３１が設けられている。蓋部材３は、ジャイロセンサー素子４を非接触で覆うようにして基板２上に設けられており、凹部３１を除く下面３３が基板２の上面２３に接合している。
また、キャビティーとして機能する空間Ｓは、凹部２１と凹部３１とで形成された気密空間であり、減圧状態（例えば、１×１０2〜１×１０-2Ｐａ程度）となっている。これにより、角速度の検出感度を向上させることができる。
基板２の構成材料としては、特に限定されないが、絶縁性を有する材料を用いることが好ましく、具体的には、高抵抗なシリコン材料、ガラス材料を用いるのが好ましく、例えば、アルカリ金属イオン（可動イオン）を一定量含むガラス材料（例えば、パイレックス（登録商標）ガラスのような硼珪酸ガラス）を用いるのが好ましい。これにより、ジャイロセンサー素子４がシリコンを主材料として構成されている場合、基板２とジャイロセンサー素子４とを陽極接合することができる。それ以外であっても石英基板、水晶基板、或いはＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板であっても良い。
また、蓋部材３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、前述した基板２と同様の材料を用いることができる。
このような基板２と蓋部材３との接合方法としては、特に限定されず、基板２および蓋部材３の構成材料によっても異なる。基板２と蓋部材３との接合方法としては、例えば、接着剤、ロウ材等の接合材を用いた接合法、直接接合法、陽極接合等の固体接合法等を用いることができる。
（ジャイロセンサー素子）
図３に示すように、センサー素子としてのジャイロセンサー素子（角速度センサー素子）４は、Ｙ軸方向に並んだ二つの構造体４０（４０ａ，４０ｂ）と、二つの固定検出部４９（４９ａ，４９ｂ）と、を有している。二つの構造体４０ａ，４０ｂは、図３において、＋（プラス）Ｙ軸方向および−（マイナス）Ｙ軸方向の上下対称に構成されており、互いに同様の構成を有する。
各構造体４０ａ，４０ｂは、質量部４１と、複数の固定部４２と、複数の弾性部４３と、複数の駆動部４４（可動駆動電極）と、複数の固定駆動部４５，４６（固定駆動電極）と、検出部４７１，４７２（可動検出電極）と、複数の支持梁部４８と、を有している。質量部４１は、駆動部４４と、フレーム４７３、検出部４７１，４７２および支持梁部４８を含んで一体的に形成されている。即ち、検出部４７１，４７２は質量部４１に含まれる形状となっている。
質量部４１の外形は、Ｚ軸方向から見た平面視（以下、単に「平面視」という）において、四角形の枠状をなしており、前述のように、駆動部４４、フレーム４７３、および検出部４７１，４７２を内包している。質量部４１の外形は、具体的には、互いに平行にＹ軸方向に沿って延びている一対の部分と、この一対の部分の端部同士を接続していて互いに平行にＸ軸方向に沿って延びている一対の部分と、で構成されている。
固定部４２は、一つの構造体４０に対して四つ設けられており、各固定部４２は、前述した基板２の上面２３に固定されている。また、各固定部４２は、平面視において、質量部４１の外側に配置されており、本実施形態では、質量部４１の各角部に対応した位置に配置されている。なお、図示では、構造体４０ａの−Ｙ軸側に位置する固定部４２と構造体４０ｂの＋Ｙ軸側に位置する固定部４２とを共通の固定部としている。
弾性部４３は、一つの構造体４０に対して本実施例では四つ設けられており、各弾性部４３は、平面視において、質量部４１の一部と固定部４２とを接続している。本実施形態では弾性部４３は、質量部４１におけるフレーム４７３の角部に接続されているが、これに限らず質量部４１を固定部４２に対して変位可能な位置であれば良い。図３では、Ｙ軸方向に質量部４１を変位し得るように構成されている。また、各弾性部４３は、図示では、平面視において、蛇行形状をなし、Ｘ軸方向に沿って延びる複数の梁部としての第１部分４３０１と、折返し部４３０を構成し、Ｙ軸方向に沿って延びている第２部分４３０２とを有する（図４参照）。なお、駆動部４４の形状は、所望の駆動方向（本実施形態ではＹ軸方向）に弾性変形することが可能な構成であれば図示の形状に限定されない。
駆動部４４は、一つの構造体４０に対して八つ設けられており、各駆動部４４は、質量部４１のＹ軸方向に沿って延びている部分に接続されている。具体的には、四つの駆動部４４が質量部４１の＋Ｘ側に位置し、残りの四つの駆動部４４が質量部４１の−Ｘ側に位置している。各駆動部４４は、質量部４１からＸ軸方向に延出している幹部と、該幹部からＹ軸方向に延出している複数の枝部と、を備えた櫛歯形状をなしている。
固定駆動部４５，４６は、それぞれ、一つの構造体４０に対して八つ設けられており、各固定駆動部４５，４６は、前述した基板２の上面２３に固定されている。また、各固定駆動部４５，４６は、駆動部４４に対応した櫛歯形状をなし、駆動部４４を間に挟んで設けられている。
検出部４７１，４７２は、それぞれ、平面視形状が四角形状なす板状部材であり、質量部４１の内側に配置され、支持梁部４８によって質量部４１に接続されている。検出部４７１，４７２は、それぞれ、回動軸Ｊ４まわりに回動（変位）可能となっている。
また、固定検出部４９（固定検出電極）は、基板２の凹部２１内に位置する突出部２２上に設けられている（図２参照）。この固定検出部４９は、それぞれ、平面視で四角形状をなし、検出部４７１，４７２に対向している。また、固定検出部４９は、検出部４７１，４７２と離間している。
また、上述した構成の質量部４１と、弾性部４３と、駆動部４４と、固定駆動部４５の一部と、固定駆動部４６の一部と、検出部４７１，４７２と、支持梁部４８とは、基板２の凹部２１の上方に設けられ、基板２と離間している。
上述したような構造体４０は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板を、例えば反応性プラズマガスを用いたエッチングプロセスとデポジション（堆積）プロセスとを組み合わせたボッシュ法（Bosch process）を用いることによってパターニングすることで一括形成されている。
また、固定検出部４９の構成材料としては、例えば、アルミニウム、金、白金、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等を用いることができる。
なお、図示はしないが、固定部４２と、固定駆動部４５と、固定駆動部４６と、固定検出部４９ａと、固定検出部４９ｂとは、それぞれ、図示しない配線および端子に電気的に接続されている。これら配線および端子は、例えば基板２上に設けられている。
以上、ジャイロセンサー１の構成について簡単に説明した。このような構成のジャイロセンサー１は、次のようにして角速度ωｘを検出することができる。
まず、ジャイロセンサー１が有する駆動部４４と固定駆動部４５，４６との間に駆動電圧を印加すると、固定駆動部４５，４６と駆動部４４との間に周期的に強度が変化する静電引力が生じる。これにより、各弾性部４３の弾性変形を伴って各駆動部４４がＹ軸方向に振動する。このとき、構造体４０ａが有する複数の駆動部４４と、構造体４０ｂが有する複数の駆動部４４とは、Ｙ軸方向に互いに逆位相で振動（駆動振動）する。
このように駆動部４４がＹ軸方向に振動している状態で、ジャイロセンサー１に角速度ωｘが加わると、コリオリ力が働き、検出部４７１，４７２が回動軸Ｊ４まわりに変位する。このとき、構造体４０ａが備える検出部４７１，４７２と、構造体４０ｂが備える検出部４７１，４７２とは、互いに反対方向に変位する。例えば、構造体４０ａが備える検出部４７１，４７２が、それぞれ＋Ｚ軸方向に変位したとき、構造体４０ｂが備える検出部４７１，４７２が、それぞれ−Ｚ軸方向に変位する。また、構造体４０ａが備える検出部４７１，４７２が、それぞれ−Ｚ軸方向に変位したとき、構造体４０ｂが備える検出部４７１，４７２が、それぞれ＋Ｚ軸方向に変位する。
このように検出部４７１，４７２が変位（検出振動）することにより、検出部４７１，４７２と固定検出部４９との間の距離が変化する。この距離の変化に伴って、検出部４７１，４７２と固定検出部４９との間の静電容量が変化する。そして、この静電容量の変化量に基づいて、ジャイロセンサー１に加わった角速度ωｘを検出することができる。
上述のように、駆動部４４がＹ軸方向に振動（駆動振動）するにあたり、理想的には、駆動部４４は、非駆動時の状態からＹ軸方向にほぼ平行に振動することが好ましい。しかし、加工誤差等によりジャイロセンサー素子４の形状、特に弾性部４３の形状が理想的な矩形形状にならず、そのため、弾性部４３に質量部４１を介して接続されている駆動部４４の振動は、所望の駆動振動の方向であるＹ軸方向の振動成分だけでなく、それ以外の振動方向であるＸ軸方向またはＺ軸方向の振動成分（不要振動成分）も含んでしまう、いわゆるクアドラチャ信号が増大してしまうことがある。
本実施形態では、このようなクアドラチャ信号の増大を低減できるよう、弾性部４３に特徴を持たせている。以下、図４、図５、図６、図７、および図８を参照して、弾性部４３について、詳細に説明する。
（弾性部）
図４は、図３に示す弾性部の一部を模式的に示す平面図である。図５は、図４に示す弾性部の一部を模式的に示す斜視断面図である。図６は、図４に示す弾性部を構成する梁部の横断面図である。図７は、弾性部を構成する梁部に設けられた溝を示す平面図である。図８は、図７に示す溝の側壁形状を示す側面図である。なお、図４には、図３に示す一点鎖線で囲まれた領域Ａ内にある弾性部４３を代表して図示している。
図４に示すように、弾性部４３は、平面視において、蛇行形状をなし、Ｘ軸方向（長手方向）に沿って延びる長手形状の複数の梁部としての第１部分４３０１と、Ｙ軸方向（短手方向）に沿って延びる複数の第２部分４３０２と、第１部分４３０１にＸ軸方向（長手方向）に沿って設けられている溝４３５と、を有する。第１部分４３０１は、第２部分４３０２よりも長い。また、第１部分４３０１は、概ねの境界線として、それぞれ図中に示す想像線ＱＬ１，ＱＬ２，ＱＬ３，ＱＬ４，ＱＬ５，ＱＬ６，ＱＬ７，ＱＬ８によって区切られた部分をいう。第２部分４３０２は、第１部分４３０１と隣の第１部分４３０１との二つの第１部分４３０１を接続して折り返す、所謂折返し部４３０を構成している。複数の第１部分４３０１は、第２部分４３０２を含む折返し部４３０によって折り返されて蛇行形状を成している。また、弾性部４３は、その一端が図中想像線ＱＬ７で示す質量部４１の端部に接続され、他端が図中想像線ＱＬ１で示す固定部４２の端部に接続されている。
図５および図６に示すように、弾性部４３は、Ｘ軸方向に沿った方向からの断面形状が（Ｙ軸およびＺ軸を含む平面であるＹＺ平面に平行な横断面形状が）、ほぼ平行四辺形状をなす。この弾性部４３の外周面は、一対の主面としての第１主面４３１および第２主面４３２と、一対の側面としての第１側面４３３および第２側面４３４と、を有している。
第１主面４３１および第２主面４３２は、それぞれ、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面であるＸＹ平面に沿った平坦面である。第１主面４３１が、＋Ｚ軸側の面（上面）であり、第２主面４３２が−Ｚ軸側の面（下面）である。本実施形態では、第１主面４３１および第２主面４３２は、それぞれ、蛇行形状をなし、Ｘ軸方向に沿って延びる部分と、Ｙ軸方向に沿って延びている部分とを有する。
第１側面４３３は、−Ｙ軸側の面であり、第２側面４３４は、＋Ｙ軸側の面である。本実施形態では、第１側面４３３および第２側面４３４は、それぞれ、一つの弾性部４３に対して四つ設けられている（図４参照）。また、図５および図６に示すように、第１側面４３３および第２側面４３４は、それぞれ、Ｘ軸およびＺ軸を含む平面であるＸＺ平面に対して傾斜した平坦面である。具体的には、第１側面４３３とＸＺ平面とのなす角度（傾斜角度）は、例えば加工誤差により理想形状からずれておりθ１でみたとき、０°＜θ１＜３°（または−３°＜θ１＜０°）程度である。なお、第２側面４３４についても同様に−３°＜θ１＜０°（または０°＜θ１＜３°）である。また、第１側面４３３は、その＋Ｚ軸側の辺が第１主面４３１に繋がり、−Ｚ軸側の辺が第２主面４３２に繋がっている。一方、第２側面４３４の＋Ｚ軸側の辺は、第１主面４３１に繋がり、第２側面４３４の−Ｚ軸側の辺は、第２主面４３２に繋がっている。
Ｘ軸方向（長手方向）に沿って延びる複数の梁部としての長手形状の第１部分４３０１は、上述のように配置された第１主面４３１および第２主面４３２と、一対の側面としての第１側面４３３および第２側面４３４とによって構成される。
溝４３５は、複数の第１部分４３０１の少なくとも何れかの主面（第１主面４３１もしくは第２主面４３２）に設けられる。本形態の溝４３５は、二つの第１部分４３０１の第１主面４３１に設けられている。溝４３５は、それぞれの第１部分４３０１のＺ軸方向からの平面視において、第１主面４３１の長手方向（Ｘ軸方向）の中央部に位置し、Ｘ軸方向に沿って第１主面４３１に開口する有底の凹部として設けられている。このように、溝４３５を第１部分４３０１の長手方向の第１主面４３１の中央部に設けることにより、第１部分４３０１の長手方向のバランスが向上し、クアドラチャ信号をより顕著に低減することができる。
溝４３５の第１部分４３０１のＸ軸方向（長手方向）に直交する方向（Ｙ軸方向）に沿った両側には、二つの側壁４３５１，４３５２が設けられている。側壁４３５１と側壁４３５２は、溝４３５のＹ軸方向側に位置し、互いに対向している二つの壁部である。
二つの側壁４３５１，４３５２は、図７に示すように、第１主面４３１における一方の壁厚（Ｙ軸方向の厚さ）をＴ１、他方の壁厚（Ｙ軸方向の厚さ）をＴ２としたとき、０．９≦Ｔ１／Ｔ２≦１．１を満たすように設けられることが望ましい。また、二つの側壁４３５１，４３５２は、壁厚Ｔ１を、０．０５μｍ≦Ｔ１≦０．５μｍ、壁厚Ｔ２を、０．０５μｍ≦Ｔ２≦０．５μｍを満たすように設けられることが望ましい。このように、二つの側壁４３５１，４３５２の壁厚Ｔ１，Ｔ２を構成することにより、厚さバランスを低下させることなく、安定した強度（剛性）を維持可能な側壁４３５１，４３５２とすることができる。したがって、対向している二つの側壁４３５１，４３５２を有する溝４３５を設けた第１部分４３０１（梁部）を安定的に構成させることができる。
また、二つの側壁４３５１，４３５２は、図８に示すように、Ｘ軸方向（長手方向）に直交する方向（Ｙ軸方向）からの平面視で、第１主面４３１側の表面が、凹状に凹む、所謂凹形状４３５３になっていることが好ましい。側壁４３５１，４３５２の第１主面４３１側に設けられた凹形状４３５３でも、クアドラチャ信号を低減することができることから、溝４３５のＸ軸方向（長手方向）の長さを短くすることができ、第１部分４３０１の強度低下を減少させることができる。
なお、本形態では、二つの側壁４３５１，４３５２の第１主面４３１側の凹形状４３５３が、図８に示すように、曲線状に構成されている。このように、第１主面４３１側の凹形状４３５３を、曲線状に構成することにより、第１部分４３０１のＸ軸方向（長手方向）の力（曲げ力）に対する強度（剛性）を高めることができる。
なお、側壁４３５１，４３５２の第１主面４３１側の凹形状４３５３は、上述の構成に限らず、直線状、曲線状、もしくは、直線状と曲線状とが混在した形状とすることができる。
このような構成の弾性部４３の横断面形状は、前述したように、ほぼ平行四辺形状である。そして、本実施形態では、第１主面４３１と第１側面４３３とのなす角度θ１は、９０°未満である。すなわち、角度θ１は、鋭角である。また、第２主面４３２と第２側面４３４とのなす角度θ２も、鋭角である。一方、第１主面４３１と第２側面４３４とのなす角度θ３と、第２主面４３２と第１側面４３３とのなす角度θ４とは、９０°を超える。すなわち、角度θ３、θ４は、それぞれ、鈍角である。
ここで、上述したように、ジャイロセンサー１は、基板２と、基板２に固定されている固定部４２と、「第１軸」としてのＹ軸に沿った第１方向に駆動する駆動部４４と、駆動部４４に作用するコリオリ力によりＹ軸に直交している「第２軸」としてのＺ軸に沿った第２方向に変位可能な検出部４７１，４７２と、駆動部４４と固定部４２とを接続している質量部４１と、質量部４１と固定部４２とを接続している弾性部４３と、を有する。また、弾性部４３の外周面は、「主面」としての第１主面４３１および第２主面４３２と、「側面」としての第１側面４３３および第２側面４３４と、を有する。
ジャイロセンサー素子４のうち弾性部４３は、基板２に固定された固定部４２に接続された部分であり、加工誤差により理想の形状でない、例えば、平行四辺形状や台形などとなることで、駆動振動成分以外の成分を含む振動が生じ易い。そのため、弾性部４３に上述した溝４３５を備えることは、ジャイロセンサー１においてクアドラチャ信号の増大を低減する上で特に有効である。これは弾性部４３が駆動振幅の方向を決めているからであり、弾性部４３の理想形状からのずれがクアドラチャ信号を生じさせる主要因となっているからである。つまり、本実施形態のように、弾性部４３を構成する第１部分４３０１に溝４３５を備えることにより、弾性部４３のＺ軸方向の振動成分を減少させることができ、クアドラチャ信号の抑制に効果的である。なお、溝４３５のＸ軸方向（長手方向）の長さを変えたり、溝４３５を設ける第１部分４３０１の本数を変えたり（溝４３５の数を変える）することによって、弾性部４３のＺ軸方向の振動成分をさらに減少させることができる（好ましくは０とすることができる）。
また、本実施形態では、駆動部４４の振動により変位する弾性部４３と、駆動部４４の振動と相対的に変位せずコリオリ力に応じて変位する支持梁部４８とを有するため、弾性部４３の加工による支持梁部４８への影響が少ない特徴がある。支持梁部４８は、Ｚ軸方向に変位可能とするものであればよく、例えば、捻ればね（トーションバネ）、折返し状のばね、Ｚ方向に薄い板状のばねであってもよい。
以上、説明したジャイロセンサー１によれば、折返し部４３０を介して接続されている複数の梁部（第１部分４３０１）の断面視形状が非対称な形状（例えば矩形以外の形状として平行四辺形や台形）であっても、次の式を満たす溝４３５が設けられていることにより、不要な信号の一種であるクアドラチャ信号の増大を、安定して低減することができる。具体的に溝４３５は、複数の梁部（第１部分４３０１）の少なくとも何れかの主面に、一方の壁厚Ｔ１と他方の壁厚Ｔ２において、安定した肉厚（壁厚）となる、０．９≦Ｔ１／Ｔ２≦１．１を満たすと共に、壁厚Ｔ１および壁厚ｔ２を、０．０５μｍ≦Ｔ１≦０．５μｍを満たすように溝４３５が設けられていることが望ましい。その結果、不要な信号の一種であるクアドラチャ信号の増大を、安定して低減することができる。そのため、ジャイロセンサー１の検出精度の低下を低減することができる。
［ジャイロセンサーの製造方法］
次に、本発明のジャイロセンサーの製造方法について、図９、および図１０ないし図１図１７を参照して説明する。なお、以下では、上述したジャイロセンサー１を製造する場合の一例を説明する。
図９は、第１実施形態に係るジャイロセンサー（角速度センサー）の製造方法を示す工程フローチャートである。図１０は、基板を用意する手順を説明するための工程図である。図１１は、ジャイロ素子を形成する手順１を説明するための工程図である。図１２は、ジャイロ素子を形成する手順２を説明するための工程図である。図１３は、ジャイロ素子の梁部に溝を形成する手順１を説明するための工程図である。図１４は、ジャイロ素子の梁部に溝を形成する手順２を説明するための工程図である。図１５は、ジャイロ素子の梁部に溝を形成する手順３を説明するための工程図である。図１６は、ドライエッチング方法の概要を示す構成図である。図１７は、ウェーハ上に配列されたジャイロセンサーを示す平面図である。なお、以下で説明するジャイロセンサー１の構成は、上述と同符号を付して説明する。
図９のフローチャートに示すように、ジャイロセンサー１の製造方法は、［１］基板２を用意する工程（ステップＳ１０１）と、［２］弾性部４３Ｎの梁部（第１部分４３０１）に形成する溝４３５の配置、および形状を決定する工程（ステップＳ１０２）と、［３］素子４Ｎを形成する工程（ステップＳ１０３）と、［４］該決定に基づいて弾性部４３Ｎの梁部（第１部分４３０１）に溝４３５を形成する工程（ステップＳ１０４）と、［５］基板２に蓋部材３を接合する工程（ステップＳ１０５）と、を有する。以下、各工程を順次説明する。
なお、以下では、基板２がアルカリ金属イオンを含むガラス材料で構成され、ジャイロセンサー素子４となる部材４０Ｎがシリコン材料で構成され、蓋部材３がシリコン材料で構成されている場合を例に説明する。なお、基板２および部材４０Ｎは、図１７に示すように、ウェーハＷＦの面内にジャイロセンサー素子４が、複数配置（図１７ではジャイロセンサー１ｃ，１ｍ，１ｓで示す）される構成を用いるが、以下の工程図では図示せず、複数配置されているうちの一つを例示している。
［１］基板２を用意する工程（ステップＳ１０１）
先ず、基板２を用意する工程（ステップＳ１０１）では、平板状の母材をフォトリソグラフィーおよびエッチングによりパターニングすることにより、図１０に示すように、突出部２２を有する凹部２１を備えた基板２を用意する。
［２］溝４３５の配置、および形状を決定する工程（ステップＳ１０２）
次に、弾性部４３Ｎの梁部（第１部分４３０１）に形成する溝４３５の配置、および形状を決定する工程（ステップＳ１０２）では、ウェーハＷＦ上の配置位置によって異なる梁部（第１部分４３０１）の断面視形状に起因して生じるクアドラチャ信号のばらつき（大小）を勘案して、溝４３５の配置位置（配置数）、および溝４３５の長さなどの形状を決定する。
本製造方法では、反応性プラズマガスを用いたエッチングプロセスにより部材４０Ｎを加工する。反応性プラズマガスによる部材４０Ｎの加工は、例えば、図１６に示すように、チャンバー９００内のステージ電極９１０とステージ電極９１０と対向して設けられた対向電極９２０との間をプラズマ状態として、反応ガスＧを加速させてウェーハＷＦにぶつけることでウェーハＷＦの素子４Ｎを加工することができる。この際、プラズマ分布（密度）等の影響によって、反応ガスＧがチャンバー９００の中央部から放射状に移動（加速）するため、ウェーハＷＦの外縁部に向かう程、素子４Ｎが斜めに加工されてしまう傾向となる。具体的に、ウェーハＷＦの中央部分では入射角度が矢印Ｌ１のようにウェーハＷＦに対して略垂直となるのに比し、外周部分では入射角度が矢印Ｌ２，Ｌ３のようにウェーハＷＦに対して傾斜することになる。これにより、ウェーハＷＦ内で垂直加工精度に分布が生じる。そのため、ウェーハＷＦの外縁部に位置する素子４Ｎほど、弾性部４３の傾斜が大きく加工され、内在するＺ軸方向の振動成分（クアドラチャ信号）が大きくなる傾向にある。
その結果、得られた素子４Ｎ、特に弾性部４３の梁部（第１部分４３０１）では、第１側面４３３および第２側面４３４の傾斜角のばらつきによって、クアドラチャ信号の大小が生じる。このクアドラチャ信号の大小に対応し、クアドラチャ信号を減少させるために設ける溝４３５の配置位置、および溝４３５の長さなどの形状を決定する。例えば、ウェーハＷＦの中心ｃから離れた外周部分に配置されたものでは、中心ｃに近い位置に配置されたものと比し、溝４３５を配置する梁部としての第１部分４３０１の数を多くしたり、溝４３５の長手方向の長さを長くしたりする。なお、本実施形態は、反応性プラズマガスによる加工誤差を例に挙げているが、他の方法によっても加工誤差等は生じ得る。
［３］素子４Ｎを形成する工程（ステップＳ１０３）
次に、素子４Ｎを形成する工程（ステップＳ１０３）では、前述の図３で示したような質量部４１と、複数の固定部４２と、複数の弾性部４３と、複数の駆動部４４と、複数の固定駆動部４５，４６と、検出部４７１，４７２と、複数の支持梁部４８とを有する素子４Ｎを形成する。なお、図１２以降に示す素子４Ｎは、後述する工程を経てジャイロセンサー素子４となるものであり、また、弾性部４３Ｎは、後述する工程を経て弾性部４３となるものである。また、突出部２２の上面に固定検出部４９を形成することができる。
具体的には、まず、板状の部材４０Ｎを用意し、基板２上に部材４０Ｎを例えば陽極接合法により接合する（図１１参照）。そして接合された部材４０Ｎ上にハードマスクを形成する。ハードマスクは、厚さの異なる二つのマスク（２段マスク）で構成され、第１のマスクＭ１と、第１のマスクＭ１よりも厚さの薄い第２のマスクＭ２とを含んでいる。ここで、第２のマスクＭ２は、前述のステップＳ１０２において決定された溝４３５の配置、および形状に基づいて配置される。そして、部材４０Ｎのエッチングによりパターニングすることにより、弾性部４３Ｎを含む素子４Ｎを形成する（図１２参照）。本実施形態では、部材４０Ｎのエッチングとして、反応性プラズマガスを用いたエッチングプロセスとデポジション（堆積）プロセスとを組み合わせた深掘りエッチング技術であるボッシュ法（Bosch process）を好適に用いている。なお、部材４０Ｎは、フォトリソグラフィー、およびエッチングによりパターニングする前に、例えば研磨することにより薄肉化してもよい。
［４］弾性部４３Ｎに溝を形成する工程（ステップＳ１０４）
次に、弾性部４３Ｎに溝を形成する工程（ステップＳ１０４）では、２段マスクをエッチングし、厚さが薄くなった第１のマスクＭ１’を残し、厚さの薄い第２のマスクＭ２を除去する（図１３参照）。これによって、弾性部４３Ｎに相当する部分の素子４Ｎが露出し、露出した弾性部４３Ｎに相当する部分に対してボッシュ法（Bosch process）を用いたエッチングを行なうことによって、梁部としての第１部分４３０１に溝４３５が形成される（図１４参照）。そして、第１のマスクＭ１’を除去することによって、弾性部４３を形成することができ、基板２に接合された状態のジャイロセンサー素子４を形成することができる（図１５参照）。
［５］基板２に蓋部材３を接合する工程（ステップＳ１０５）
次に、図示はしないが、基板２の上面に、凹部３１を有する蓋部材３を接合する。これにより、基板２の凹部２１と蓋部材３の凹部３１とによりジャイロセンサー素子４を収納する空間Ｓが形成され、よって、図２に示すジャイロセンサー１を得ることができる。
なお、図示しないが、ウェーハＷＦの面内（ウェーハＷＦ上）に、複数配置されているジャイロセンサー１は、基板２に蓋部材３を接合する工程（ステップＳ１０５）の後に設けられる個片化する工程において、ダイシングブレード（不図示）などを用いて個片化される。この工程において、個片化されたジャイロセンサー１を得ることができる。
また、図示はしないが、蓋部材３に空間Ｓの内外を連通する貫通孔が設けられていてもよい。蓋部材３に当該貫通孔を有する場合は、空間Ｓを形成した後に、当該貫通孔を用いて空間Ｓを真空引きした後に貫通孔を封止することで、空間Ｓを減圧（真空）状態とすることができる。
以上説明したジャイロセンサー１の製造方法によれば、ウェーハＷＦの面内に配置されているジャイロセンサー１（ジャイロセンサー素子４）の分布（ウェーハＷＦの面内における配置位置）に応じて、溝４３５を形成する梁部（第１部分４３０１）の数、および溝４３５の長手方向の長さの少なくともいずれかを決定し、その決定に基づいて４３５溝を形成することから、ウェーハＷＦの面内におけるクアドラチャ信号の発生ばらつきを低減させたジャイロセンサー１を製造することができる。
＜慣性計測ユニット＞
次に、図１８および図１９を参照して、慣性計測ユニット（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）について説明する。図１８は、慣性計測ユニットの概略構成を示す分解斜視図である。図１９は、慣性計測ユニットの慣性センサー素子の配置例を示す斜視図である。
図１８に示す慣性計測ユニット２０００（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）は、自動車や、ロボットなどの運動体（被装着装置）の姿勢や、挙動（慣性運動量）を検出する装置である。慣性計測ユニット２０００は、３軸の加速度センサーと、３軸の角速度センサーと、を備えた、いわゆる６軸モーションセンサーとして機能する。
慣性計測ユニット２０００は、平面形状が略正方形の直方体である。また、正方形の対角線方向に位置する２箇所の頂点近傍に、固定部としてのネジ穴２１１０が形成されている。この２箇所のネジ穴２１１０に２本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面に慣性計測ユニット２０００を固定することができる。なお、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンや、デジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。
慣性計測ユニット２０００は、アウターケース２１００と、接合部材２２００と、センサーモジュール２３００と、を有し、アウターケース２１００の内部に、接合部材２２００を介在させて、センサーモジュール２３００を挿入した構成となっている。また、センサーモジュール２３００は、インナーケース２３１０と、基板２３２０と、を有している。
アウターケース２１００の外形は、慣性計測ユニット２０００の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する２箇所の頂点近傍に、それぞれネジ穴２１１０が形成されている。また、アウターケース２１００は、箱状であり、その内部にセンサーモジュール２３００が収納されている。
インナーケース２３１０は、基板２３２０を支持する部材であり、アウターケース２１００の内部に収まる形状となっている。また、インナーケース２３１０には、基板２３２０との接触を防止するための凹部２３１１や後述するコネクター２３３０を露出させるための開口２３１２が形成されている。このようなインナーケース２３１０は、接合部材２２００（例えば、接着剤を含浸させたパッキン）を介してアウターケース２１００に接合されている。また、インナーケース２３１０の下面には接着剤を介して基板２３２０が接合されている。
図１９に示すように、基板２３２０の上面には、コネクター２３３０、Ｚ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｚ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサー２３５０などが実装されている。また、基板２３２０の側面には、Ｘ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｘおよびＹ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｙが実装されている。なお、角速度センサー２３４０ｚ，２３４０ｘ，２３４０ｙとしては、特に限定されず、コリオリの力を利用した前述のジャイロセンサー１を用いることができる。また、加速度センサー２３５０としては、特に限定されず、静電容量型の加速度センサーなどを用いることができる。
また、基板２３２０の下面には、制御ＩＣ２３６０が実装されている。制御ＩＣ２３６０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、Ａ／Ｄコンバーターなどを内蔵しており、慣性計測ユニット２０００の各部を制御する。記憶部には、加速度、および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、基板２３２０には、その他にも複数の電子部品が実装されている。
以上、慣性計測ユニット２０００について説明した。このような慣性計測ユニット２０００は、角速度センサー２３４０ｚ，２３４０ｘ，２３４０ｙおよび加速度センサー２３５０と、これら各センサー２３４０ｚ，２３４０ｘ，２３４０ｙ，２３５０の駆動を制御する制御ＩＣ２３６０（制御回路）と、を含んでいる。これにより、上述したジャイロセンサー１の効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測ユニット２０００が得られる。
＜携帯型電子機器＞
次に、ジャイロセンサー１を用いた携帯型電子機器について、図２０および図２１に基づき、詳細に説明する。以下、携帯型電子機器の一例として、腕時計型の活動計（アクティブトラッカー）を示して説明する。
腕時計型の活動計（アクティブトラッカー）であるリスト機器１０００は、図２０に示すように、バンド１０３２，１０３７等によってユーザーの手首等の部位（被検体）に装着され、デジタル表示の表示部１５０を備えるとともに無線通信が可能である。上述した本発明に係るジャイロセンサー１は、角速度を測定する角速度センサー１１４（図２１参照）として、加速度を計測するセンサーなどと共にリスト機器１０００に組込まれている。
リスト機器１０００は、少なくとも角速度センサー１１４（図２１参照）が収容されているケース１０３０と、ケース１０３０に収容され、角速度センサー１１４からの出力データを処理する処理部１００（図２１参照）と、ケース１０３０に収容されている表示部１５０と、ケース１０３０の開口部を塞いでいる透光性カバー１０７１と、を備えている。ケース１０３０の透光性カバー１０７１のケース１０３０の外側には、ベゼル１０７８が設けられている。ケース１０３０の側面には、複数の操作ボタン１０８０，１０８１が設けられている。以下、図２１も併せて参照しながら、さらに詳細に説明する。
加速度センサー１１３は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の加速度を検出し、検出した３軸加速度の大きさ、および向きに応じた信号（加速度信号）を出力する。また、角速度センサー１１４は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の角速度を検出し、検出した３軸角速度の大きさ、および向きに応じた信号（角速度信号）を出力する。
表示部１５０を構成する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）では、種々の検出モードに応じて、例えば、ＧＰＳセンサー１１０や地磁気センサー１１１を用いた位置情報、移動量や加速度センサー１１３、もしくは角速度センサー１１４などを用いた運動量などの運動情報、脈拍センサー１１５などを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。なお、温度センサー１１６を用いた環境温度を表示することもできる。
通信部１７０は、ユーザー端末と図示しない情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部１７０は、例えば、Bluetooth（登録商標）（BTLE：Bluetooth Low Energyを含む）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（Wireless Fidelity）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＮＦＣ（Near field communication）、ＡＮＴ＋（登録商標）等の近距離無線通信規格に対応した送受信機やＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。
処理部１００（プロセッサー）は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により構成される。処理部１００は、記憶部１４０に格納されたプログラムと、操作部１２０（例えば操作ボタン１０８０，１０８１）から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部１００による処理には、ＧＰＳセンサー１１０、地磁気センサー１１１、圧力センサー１１２、加速度センサー１１３、角速度センサー１１４、脈拍センサー１１５、温度センサー１１６、計時部１３０の各出力信号に対するデータ処理、表示部１５０に画像を表示させる表示処理、音出力部１６０に音を出力させる音出力処理、通信部１７０を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー１８０からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。
このようなリスト機器１０００では、少なくとも以下のような機能を有することができる。
１．距離：高精度のＧＰＳ機能により計測開始からの合計距離を計測する。
２．ペース：ペース距離計測値から、現在の走行ペースを表示する。
３．平均スピード：走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。
４．標高：ＧＰＳ機能により、標高を計測し表示する。
５．ストライド：ＧＰＳ電波が届かないトンネル内などでも歩幅を計測し表示する。
６．ピッチ：１分あたりの歩数を計測し表示する。
７．心拍数：脈拍センサーにより心拍数を計測し表示する。
８．勾配：山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。
９．オートラップ：事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計測を行う。
１０．運動消費カロリー：消費カロリーを表示する。
１１．歩数：運動開始からの歩数の合計を表示する。
なお、リスト機器１０００は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、および衛星測位システム、例えばＧＰＳを搭載したＧＰＳウォッチ、等に広く適用できる。
また、上述では、衛星測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて説明したが、他の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用してもよい。例えば、ＥＧＮＯＳ(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）、等の衛星測位システムのうち１又は２以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも一つにＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＥＧＮＯＳ（European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service）等の静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ：Satellite-based Augmentation System）を利用してもよい。
このような携帯型電子機器は、ジャイロセンサー１、および処理部１００を備えているので、優れた信頼性を有している。
＜電子機器＞
次に、ジャイロセンサー１を用いた電子機器について、図２２〜図２４に基づき、詳細に説明する。
先ず、図２２を参照して、電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターについて説明する。図２２は、電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０８を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、角速度センサーとして機能するジャイロセンサー１が内蔵されており、ジャイロセンサー１の検出データに基づいて制御部１１１０が、例えば姿勢制御などの制御を行なうことができる。
図２３は、電子機器の一例であるスマートフォン（携帯電話機）の構成を模式的に示す斜視図である。
この図において、スマートフォン１２００は、上述したジャイロセンサー１が組込まれている。ジャイロセンサー１によって検出された検出データ（角速度データ）は、スマートフォン１２００の制御部１２０１に送信される。制御部１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んで構成されており、受信した検出データからスマートフォン１２００の姿勢や、挙動を認識して、表示部１２０８に表示されている表示画像を変化させたり、警告音や、効果音を鳴らしたり、振動モーターを駆動して本体を振動させることができる。換言すれば、スマートフォン１２００のモーションセンシングを行い、計測された姿勢や、挙動から、表示内容を変えたり、音や、振動などを発生させたりすることができる。特に、ゲームのアプリケーションを実行する場合には、現実に近い臨場感を味わうことができる。
図２４は、電子機器の一例であるディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
この図において、ディジタルスチールカメラ１３００のケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとしても機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このディジタルスチールカメラ１３００では、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなディジタルスチールカメラ１３００には、角速度センサーとして機能するジャイロセンサー１が内蔵されており、ジャイロセンサー１の検出データに基づいて制御部１３１６が、例えば手振れ補正などの制御を行なうことができる。
このような電子機器は、ジャイロセンサー１、および制御部１１１０，１２０１，１３１６を備えているので、優れた信頼性を有している。
なお、ジャイロセンサー１を備える電子機器は、図１８のパーソナルコンピューター、図１９のスマートフォン（携帯電話機）、図２０のディジタルスチールカメラの他にも、例えば、タブレット端末、時計、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、地震計、歩数計、傾斜計、ハードディスクの振動を計測する振動計、ロボットやドローンなど飛行体の姿勢制御装置、自動車の自動運転用慣性航法に使用される制御機器等に適用することができる。
＜移動体＞
次に、ジャイロセンサー１を用いた移動体を図２５に示し、詳細に説明する。図２５は、移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。
図２５に示すように、自動車１５００にはジャイロセンサー１が内蔵されており、例えば、ジャイロセンサー１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。ジャイロセンサー１の検出信号は、車体の姿勢を制御する姿勢制御部としての車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。また、ジャイロセンサー１は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、自動運転用慣性航法の制御機器、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
また、移動体に適用されるジャイロセンサー１は、上記の例示の他にも、例えば、二足歩行ロボットや電車などの姿勢制御、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、およびドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体の姿勢制御、農業機械（農機）、もしくは建設機械（建機）などの姿勢制御、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、および二足歩行ロボットなどの制御において利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、ジャイロセンサー１、およびそれぞれの制御部（不図示）が組み込まれる。
このような移動体は、ジャイロセンサー１、および制御部（例えば、姿勢制御部としての車体姿勢制御装置１５０２）を備えているので、優れた信頼性を有している。
以上、物理量センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器、および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、前述した実施形態では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が互いに直交しているが、互いに交差していれば、これに限定されず、例えば、Ｘ軸がＹＺ平面の法線方向に対して若干傾いていてもよいし、Ｙ軸がＸＺ平面の法線方向に対して若干傾いていてもよいし、Ｚ軸がＸＹ平面の法線方向に対して若干傾いていてもよい。なお、若干とは、物理量センサー（ジャイロセンサー１）がその効果を発揮することができる範囲を意味し、具体的な傾き角度（数値）は、構成等によって異なる。
１…物理量センサーとしてのジャイロセンサー、１ｃ，１ｍ，１ｓ…ジャイロセンサー、２…基板、３…蓋部材、４…センサー素子としてのジャイロセンサー素子（角速度センサー素子）、４Ｎ…素子、１０…パッケージ、２１…凹部、２２…突出部、２３…上面、３１…凹部、３３…下面、４０，４０ａ，４０ｂ…構造体、４０Ｎ…部材、４１…質量部、４２…固定部、４３…弾性部、４４…駆動部、４５…固定駆動部、４６…固定駆動部、４８…支持梁部、４９，４９ａ，４９ｂ…固定検出部、２１２…底面、４３０…折返し部、４３１…第１主面、４３２…第２主面、４３３…第１側面、４３４…第２側面、４３５…溝、４７１…検出部、４７２…検出部、４７３…フレーム、１０００…携帯型電子機器としてのリスト機器、１１００…電子機器としてのパーソナルコンピューター、１２００…電子機器としてのスマートフォン、１３００…電子機器としてのディジタルスチールカメラ、１５００…移動体としての自動車、１５０１…車体、２０００…慣性計測ユニット、４３０１…梁部としての第１部分、４３０２…梁部としての第２部分、４３５１，４３５２…側壁、４３５３…凹形状、ＱＬ１，ＱＬ２，ＱＬ３，ＱＬ４，ＱＬ５，ＱＬ６，ＱＬ７，ＱＬ８…概ねの境界を示す想像線、ＷＦ…ウェーハ。

Claims (13)

  1. 折返し部を介して接続されている複数の梁部を含み、
    前記複数の梁部の少なくとも何れかの主面に溝が設けられ、
    前記梁部の長手方向と直交する方向に沿って、前記溝の互いに対向している二つの側壁の、前記主面における壁厚は、
    一方の壁厚をＴ１、他方の壁厚をＴ２としたとき、
    ０．９≦Ｔ１／Ｔ２≦１．１を満たしている、物理量センサー。
  2. 請求項１において、
    前記溝は、前記梁部の長手方向の中央部に設けられている、物理量センサー。
  3. 請求項１または請求項２において、
    前記長手方向に直交する方向からの平面視で、前記側壁の前記主面側の表面は、凹形状になっている、物理量センサー。
  4. 請求項３において、
    前記凹形状は、曲線状に構成されている、物理量センサー。
  5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
    前記Ｔ１、および前記Ｔ２は、
    ０．０５μｍ≦Ｔ１≦０．５μｍ
    ０．０５μｍ≦Ｔ２≦０．５μｍを満たしている、物理量センサー。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
    前記複数の梁部は、センサー素子に設けられ、
    前記センサー素子は、角速度を検出可能な角速度センサー素子である、物理量センサー。
  7. 請求項６に記載の物理量センサーと、
    加速度センサーと、
    前記物理量センサーおよび前記加速度センサーを制御する制御部と、
    を備えている、慣性計測ユニット。
  8. 請求項１ないし請求項５に記載の物理量センサーと、
    前記物理量センサーが収容されているケースと、
    前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、
    前記ケースに収容されている表示部と、
    前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
    を含む、携帯型電子機器。
  9. 請求項８において、
    衛星測位システムを含み、
    ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測する、携帯型電子機器。
  10. 請求項１ないし請求項５に記載の物理量センサーと、
    前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
    を備えている、電子機器。
  11. 請求項１ないし請求項５に記載の物理量センサーと、
    前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢の制御を行う姿勢制御部と、
    を備えている、移動体。
  12. 請求項１１において、
    エンジンシステム、ブレーキシステム、およびキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステムを含み、
    前記姿勢制御部は、前記検出信号に基づいて、前記システムを制御する、移動体。
  13. 折返し部を介して接続されている複数の梁部を含み、前記複数の梁部の少なくとも何れかの主面に溝が設けられているセンサー素子が、ウェーハに複数配置された物理量センサーの製造方法であって、
    前記ウェーハの面内に配置されている前記センサー素子の分布に応じて、前記溝を形成する前記梁部の数、および前記溝の長手方向の長さの少なくともいずれかを決定する工程と、
    前記決定に基づいて、前記梁部に前記溝を形成する工程と、
    を含む、物理量センサーの製造方法。
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