WO2009096086A1 - 圧電体膜を用いた振動ジャイロ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態におけるリング状振動ジャイロ100の中心的役割を果たす構造体の正面図である。図2Aは、図1に示す構造体の斜視図であり、図2Bは、図2Aの一部(W部)の拡大図である。また、図3は、図1のX-X断面図である。
図5は、本実施形態におけるもう一つのリング状振動ジャイロ200の中心的役割を果たす構造体の正面図である。また、図6は、図5のY-Y断面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ200は、第1の実施形態における圧電体膜40及び上層金属膜50を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法は一部を除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、cos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図5では、図面を見易くするため、便宜的に図1における演算回路60が省略されている。
図7は、本実施形態におけるもう一つのリング状振動ジャイロ300の中心的役割を果たす構造体の正面図である。また、図8は、図7のZ-Z断面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ300は、第1の実施形態における第1の領域の上層金属膜50の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法は一部を除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、cos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図7でも、図面を見易くするため、便宜的に図1における演算回路60が省略されている。
図10は、本実施形態におけるもう一つのリング状振動ジャイロ400の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ400は、第1の実施形態におけるモニタ電極に関わる第1の領域の上層金属膜50の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、cos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図10でも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。
図11は、本実施形態におけるもう一つのリング状振動ジャイロ500の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ500は、第1の実施形態における第1の領域の上層金属膜50の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、cos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図11でも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。
図12は、本実施形態におけるもう一つのリング状振動ジャイロ600の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ600は、第1の実施形態における第1の領域の上層金属膜50の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、cos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図12でも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。
図13Aは、本実施形態におけるもう一つのリング状振動ジャイロ700の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ700は、第1の実施形態における第1の領域の上層金属膜50の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、cos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図13Aでも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。
図13Bは、本実施形態におけるもう一つのリング状振動ジャイロ750の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ750は、第1の実施形態における第1の領域の上層金属膜50の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、cos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図13Bでも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。
図14は、本実施形態におけるもう一つのリング状振動ジャイロ800の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ800は、第1の実施形態におけるレッグ部15,・・・,15の配置及び第1の領域の上層金属膜50の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、cos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図14でも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。
図15Aは、本実施形態におけるもう一つのリング状振動ジャイロ900の中心的役割を果たす構造体の正面図である。また、図15Bは、図15AのT-T断面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ900は、第1の実施形態における第1の領域の上層金属膜50の配置及び電極パッド用固定端部17,・・・,17を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と実質的に同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成された各種パターンを除いて第1の実施形態と同じである。他方、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態とは異なり、cos3θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図15Aでは、図面を見易くするため、便宜的に演算回路が省略されている。また、説明の便宜上、図15Aには、X軸及びY軸が表記されている。加えて、本実施形態では、他の実施形態の図面内に記載される斜線及びVの文字が省略されている。
Claims (9)
- 平面を一様に備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するとともに固定端を有するレッグ部と、
前記平面上に形成されるとともに上層金属膜及び下層金属膜により圧電体膜を厚み方向に挟む複数の電極、及び固定電位電極とを備え、
前記複数の電極は、Nを2以上の自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された一群の駆動電極と、前記各々の駆動電極から時計回り又は反時計回りに(90/N)°離れた角度に配置され、かつ前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する一群の第1検出電極と、前記各々の第1検出電極から(180/N)°離れた角度に配置され、かつ前記二次振動を検出する一群の第2検出電極とを含み、
前記各々の駆動電極、前記各々の第1検出電極、及び前記各々の第2検出電極は、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域及び/又は内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域に配置されている
振動ジャイロ。 - 平面を一様に備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するとともに固定端を有するレッグ部と、
前記平面上に形成されるとともに上層金属膜及び下層金属膜により圧電体膜を厚み方向に挟む複数の電極、及び固定電位電極とを備え、
前記複数の電極は、Nを2以上の自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された一群の駆動電極と、前記各々の駆動電極から(180/N)°離れた角度に配置された一群のモニタ電極と、前記各々の駆動電極から時計回り又は反時計回りに(90/N)°離れた角度に配置され、かつ前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する一群の第1検出電極と、前記各々の第1検出電極から(180/N)°離れた角度に配置され、かつ前記二次振動を検出する一群の第2検出電極とを含み、
前記各々の駆動電極、前記各々のモニタ電極、前記各々の第1検出電極、及び前記各々の第2検出電極は、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域及び/又は内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域に配置されている
振動ジャイロ。 - 前記複数の電極は、前記各々の駆動電極から(180/N)°離れた角度を除く、{(180/N)-(45/N)}°から{(180/N)+(45/N)}°までの領域内に配置された一群のモニタ電極をさらに含み、
前記各々のモニタ電極が、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域及び/又は内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域に配置されている
請求項1に記載の振動ジャイロ。 - 前記全ての第1検出電極及び前記全ての第2検出電極が、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域又は内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域のいずれか一方のみに配置されており、
演算回路によって前記各々の第1検出電極及び前記各々の第2検出電極から出力される信号の差分を算出する
請求項1又は請求項2に記載の振動ジャイロ。 - 前記全ての第1検出電極及び前記全ての第2検出電極が、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域又は内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域の互いに異なる領域に配置されており、
演算回路又は前記第1検出電極及び前記第2検出電極から引き出される電極の接続によって前記各々の第1検出電極及び前記各々の第2検出電極から出力される信号の和を算出する
請求項1又は請求項2に記載の振動ジャイロ。 - 前記リング状振動体がシリコン基板から形成され、
正面視で実質的に前記上層金属膜、前記圧電体膜、及び前記下層金属膜のみが観察される
請求項1又は請求項2に記載の振動ジャイロ。 - 前記リング状振動体がシリコン基板から形成され、
正面視で実質的に前記上層金属膜及び前記下層金属膜のみが観察される
請求項1又は請求項2に記載の振動ジャイロ。 - シリコン基板上に、一様に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、一様に下層金属膜を形成する工程と、
前記下層金属膜上に、一様に圧電体膜を形成する工程と、
前記圧電体膜上に、一様に上層金属膜を形成する工程と、
前記上層金属膜上に第1レジスト膜をパターニングする工程と、
前記上層金属膜をドライエッチングして前記圧電体膜を露出させる工程と、
前記上層金属膜及び前記圧電体膜上に第2レジスト膜をパターニングする工程と有し、
前記第2レジスト膜、前記上層金属膜、又は前記圧電体膜をエッチングマスクとして、前記下層金属膜、前記絶縁膜、及び前記シリコン基板をドライエッチングすることにより、リング状振動体及び前記リング状振動体を柔軟に支持するとともに固定端を有するレッグ部、並びに、Nを2以上の自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された一群の駆動電極と、前記各々の駆動電極から時計回り又は反時計回りに(90/N)°離れた角度に配置され、かつ前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する一群の第1検出電極と、前記各々の第1検出電極から(180/N)°離れた角度に配置され、かつ前記二次振動を検出する一群の第2検出電極とが形成される
振動ジャイロの製造方法。 - シリコン基板上に、一様に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、一様に下層金属膜を形成する工程と、
前記下層金属膜上に、一様に圧電体膜を形成する工程と、
前記圧電体膜上に、一様に上層金属膜を形成する工程と、
前記上層金属膜上に第1レジスト膜をパターニングする工程と、
前記第1レジスト膜をエッチングマスクとして、前記上層金属膜及び前記圧電体膜をドライエッチングして前記下層金属膜を露出させる工程と、
前記上層金属膜及び前記下層金属膜上に第2レジスト膜をパターニングする工程と有し、
前記第2レジスト膜、前記上層金属膜、又は前記下層金属膜をエッチングマスクとして、前記絶縁膜及び前記シリコン基板をドライエッチングすることにより、リング状振動体及び前記リング状振動体を柔軟に支持するとともに固定端を有するレッグ部、並びに、Nを2以上の自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された一群の駆動電極と、前記各々の駆動電極から時計回り又は反時計回りに(90/N)°離れた角度に配置され、かつ前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する一群の第1検出電極と、前記各々の第1検出電極から(180/N)°離れた角度に配置され、かつ前記二次振動を検出する一群の第2検出電極とが形成される
振動ジャイロの製造方法。
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