JP4816299B2 - 弾性表面波角速度センサ - Google Patents
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Description
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態の角速度センサ1を示したものであり、図1(a)は、角速度センサ1の斜視図であり、図1(b)は、図1(a)におけるA−A断面図である。
上記実施形態において、圧電膜5の表面に直接、摂動錘6、励振用IDT7〜10、反射器11、12および検出用IDT13〜16を形成する構造としているが、必要に応じて、図5の断面図に示すように、圧電膜5の表面に層間絶縁膜20を成膜し、この層間絶縁膜20の表面に摂動錘6、励振用IDT7〜10、反射器11、12および検出用IDT13〜16を形成するようにしても良い。特に、AlNによって圧電膜5を形成する場合には、層間絶縁膜20を形成すると好ましい。これは、励振用IDT7〜10に対して電圧を印加し、励振用IDT7〜10と下部電極4の間に電界が掛けられたときに励振用IDT7〜10から下部電極4に向けてリーク電流が流れる可能性があるためである。
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態の角速度センサ1は、第1実施形態に対してさらに電荷の中和効果を高められる構造としたものであり、角速度センサ1の基本構造に関しては第1実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
上記第2実施形態において、圧電膜5の表面に直接、上部電極30や摂動錘6、励振用IDT7〜10、反射器11、12および検出用IDT13〜16を形成する構造としているが、第1実施形態の変形例で示したように、必要に応じて、図9の角速度センサ1の断面図に示すように、圧電膜5の表面に層間絶縁膜20を成膜し、この層間絶縁膜20の表面に上部電極30や摂動錘6、励振用IDT7〜10、反射器11、12および検出用IDT13〜16を形成するようにしても良い。このようにすれば、上部電極30の材料摂動錘6や励振用IDT7〜10等の材料との組み合わせにより圧電膜5が侵食され得るが、そのような侵食を防止することも可能となる。
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態の角速度センサ1も、第2実施形態と同様に上部電極30を配置し、かつ、下部電極4と上部電極30との電位差を無くすようにしたものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
上記第3実施形態に関しても、第1実施形態の変形例で示したように、必要に応じて、図13の角速度センサ1の断面図に示すように、圧電膜5の表面に層間絶縁膜20を成膜し、この層間絶縁膜20の表面に上部電極30や摂動錘6、励振用IDT7〜10、反射器11、12および検出用IDT13〜16を形成するようにしても良い。この場合、層間絶縁膜20にもコンタクトホール20aを形成することで、上部電極30と下部電極4との電気的な接続を図ることが可能となる。
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態の角速度センサ1は、圧電膜5のうち電荷の発生により問題となる部分を除去して開口部としたものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
上記各実施形態では、下部電極4を摂動錘6と対向する位置以外の場所、具体的には駆動電極となる励振用IDT7〜10と対向する位置にも備えることで、より摂動錘6の上下振動の振幅が大きくなるようにしたが、少なくとも摂動錘6と対向する位置に形成されていれば、上記効果を得ることができる。
3…シリコン酸化膜、4…下部電極、5…圧電膜、6…摂動錘、6a…上部錘、
7〜10…励振用IDT、7a〜10a…櫛歯部、7b〜10b…連結部、
11、12…反射器、13〜16…検出用IDT、13a〜16a…各櫛歯部、
13b〜16b…各連結部、20…層間絶縁膜、30…上部電極。
Claims (10)
- 半導体基板(2)と、
前記半導体基板(2)の上に形成された下部電極(4)と、
前記下部電極(4)を覆うように形成された圧電膜(5)と、
前記圧電膜(5)の上において、駆動電圧が印加されることで前記圧電膜(5)に対して弾性表面波を発生させる駆動電極(7〜10)と、
前記圧電膜(5)の上において、前記駆動電極(7〜10)の両側を挟み込むように配置され、前記駆動電極(7〜10)に対して前記駆動電圧を印加したときに発生させられる前記弾性表面波を定在波とする反射器(11、12)と、
前記圧電膜(5)の上において、前記下部電極(4)と対向する位置に形成され、前記定在波により前記半導体基板(2)の垂直方向に振動させられる複数の摂動錘(6)と、
前記圧電膜(5)の上に形成され、前記摂動錘(6)に対して角速度が印加されたときに発生するコリオリ力に基づく弾性波を検出する検出器(13〜16)とを備え、
前記圧電膜(5)と前記複数の摂動錘(6)の間において、前記複数の摂動錘(6)の形成領域を覆うように配置された上部電極(30)を備えていることを特徴とする弾性表面波角速度センサ。 - 前記圧電膜(5)にはコンタクトホール(5a)が形成されており、前記下部電極(4)と前記上部電極(30)とが前記コンタクトホール(5a)を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波角速度センサ。
- 前記圧電膜(5)に形成された前記コンタクトホール(5a)は、前記複数の摂動錘(6)が形成された位置と対応した位置に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の弾性表面波角速度センサ。
- 半導体基板(2)と、
前記半導体基板(2)の上に形成され、部分的に開口部が形成された圧電膜(5)と、
前記圧電膜(5)の上において、駆動電圧が印加されることで前記圧電膜(5)に対して弾性表面波を発生させる駆動電極(7〜10)と、
前記圧電膜(5)の上において、前記駆動電極(7〜10)の両側を挟み込むように配置され、前記駆動電極(7〜10)に対して前記駆動電圧を印加したときに発生させられる前記弾性表面波を定在波とする反射器(11、12)と、
前記半導体基板(2)の上において、前記圧電膜(5)の開口部内に配置され、前記定在波により前記半導体基板(2)の垂直方向に振動させられる複数の摂動錘(6)と、
前記圧電膜(5)の上に形成され、前記摂動錘(6)に対して角速度が印加されたときに発生するコリオリ力に基づく弾性波を検出する検出器(13〜16)と、を備えていることを特徴とする弾性表面波角速度センサ。 - 前記半導体基板(2)と前記圧電膜(5)の間には、前記半導体基板(2)の表面に形成された絶縁膜(3)および該絶縁膜の表面に形成された下部電極(4)が備えられていることを特徴とする請求項4に記載の弾性表面波角速度センサ。
- 半導体基板(2)と、
前記半導体基板(2)の上に形成された下部電極(4)と、
前記下部電極(4)を覆うように形成された圧電膜(5)と、
前記圧電膜(5)の上において、駆動電圧が印加されることで前記圧電膜(5)に対して弾性表面波を発生させる駆動電極(7〜10)と、
前記圧電膜(5)の上において、前記駆動電極(7〜10)の両側を挟み込むように配置され、前記駆動電極(7〜10)に対して前記駆動電圧を印加したときに発生させられる前記弾性表面波を定在波とする反射器(11、12)と、
前記圧電膜(5)の上において、前記下部電極(4)と対向する位置に形成され、前記定在波により前記半導体基板(2)の垂直方向に振動させられる複数の摂動錘(6)と、
前記圧電膜(5)の上に形成され、前記摂動錘(6)に対して角速度が印加されたときに発生するコリオリ力に基づく弾性波を検出する検出器(13〜16)とを備えた弾性表面波角速度センサの製造方法であって、
前記半導体基板(2)を用意する工程と、
前記半導体基板(2)の上において、前記摂動錘(6)の形成予定位置と対応する位置に下部電極(4)を形成する工程と、
前記下部電極(4)を覆うように圧電膜(5)を形成する工程と、
前記圧電膜(5)の上に、前記摂動錘(6)、前記駆動電極(7〜10)、前記反射器(11、12)および前記検出器(13〜16)を形成する工程と、を含み、
前記圧電膜(5)と前記複数の摂動錘(6)の間において、前記複数の摂動錘(6)の形成領域を覆うように上部電極(30)を配置する工程を含んでいることを特徴とする弾性表面波角速度センサの製造方法。 - 前記圧電膜(5)にコンタクトホール(5a)を形成する工程を含み、
前記上部電極(30)を形成する工程では、前記コンタクトホール(5a)を通じて前記上部電極(30)を前記下部電極(4)に電気的に接続させることを特徴とする請求項6に記載の弾性表面波角速度センサの製造方法。 - 前記コンタクトホール(5a)を形成する工程では、前記コンタクトホール(5a)を前記複数の摂動錘(6)が形成された位置と対応した位置に形成することを特徴とする請求項7に記載の弾性表面波角速度センサの製造方法。
- 半導体基板(2)と、
前記半導体基板(2)の上に形成され、部分的に開口部が形成された圧電膜(5)と、
前記圧電膜(5)の上において、駆動電圧が印加されることで前記圧電膜(5)に対して弾性表面波を発生させる駆動電極(7〜10)と、
前記圧電膜(5)の上において、前記駆動電極(7〜10)の両側を挟み込むように配置され、前記駆動電極(7〜10)に対して前記駆動電圧を印加したときに発生させられる前記弾性表面波を定在波とする反射器(11、12)と、
前記半導体基板(2)の上において、前記圧電膜(5)の開口部内に配置され、前記定在波により前記半導体基板(2)の垂直方向に振動させられる複数の摂動錘(6)と、
前記圧電膜(5)の上に形成され、前記摂動錘(6)に対して角速度が印加されたときに発生するコリオリ力に基づく弾性波を検出する検出器(13〜16)と、を備えている弾性表面波角速度センサの製造方法であって、
前記半導体基板(2)を用意する工程と、
前記半導体基板(2)の上に圧電膜(5)を形成する工程と、
前記圧電膜(5)のうち、前記摂動錘(6)の形成予定位置を開口させる工程と、
前記圧電膜(5)の上に前記駆動電極(7〜10)、前記反射器(11、12)および前記検出器(13〜16)を形成すると共に、前記圧電膜(5)の開口部内に前記摂動錘(6)を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする弾性表面波角速度センサの製造方法。 - 前記半導体基板(2)の表面に絶縁膜(3)を形成する工程と、
前記絶縁膜の表面に下部電極(4)を形成する工程とを含み、
前記圧電膜(5)を形成する工程では、前記下部電極(4)の上に前記圧電膜(5)を形成し、
さらに、前記圧電膜(5)の表面および該圧電膜(5)の開口部から露出した前記下部電極(4)の表面に絶縁膜(20)を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする請求項9に記載の弾性表面波角速度センサの製造方法。
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