專利名稱：：角速度檢測裝置和角速度檢測裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及具備包括壓電體膜的振子的角速度檢測裝置和角速度檢測裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
：具有MEMS(MicroElectroMechanicalSystems微機(jī)電系統(tǒng))結(jié)構(gòu)，并具備包括壓電體膜的梁型振子的角速度檢測裝置及其制造方法是公知的。在專利文獻(xiàn)1中，公開了具備由硅形成的基板、具有振子的陀螺傳感器元件、和IC基板的角速度檢測裝置。振子的一部分由基板的一部分被蝕刻的硅形成。振子具備依次疊層的下部電極、壓電體膜和上部電極。IC基板具備與上部電極和下部電極連接的、控制振子的IC電路。在該角速度檢測裝置中，當(dāng)對通過來自IC基板的驅(qū)動信號而在規(guī)定的方向上振動的振子施加角速度時，柯氏力作用于振子?；谟稍摽率狭σ鸬恼駝雍陀沈?qū)動信號引起的振動，振動信號從振子的壓電體膜通過上部電極輸出。在該振動信號被輸入到控制電路后，變換為基于角速度的輸出信號，由此檢測出角速度。專利文獻(xiàn)1日本特開2005-227110號公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容但是，在上述角速度檢測裝置中，振子與具有控制振子的IC電路的IC基板由不同部件構(gòu)成。因此，存在如下問題難以使角速度檢測裝置的厚度為1mm以下，角速度檢測裝置的小型化較為困難。鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供能夠小型化的角速度檢測裝置和角速度檢測裝置的制造方法。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，提供角速度檢測裝置，該角速度檢測裝置具備半導(dǎo)體基板、形成于半導(dǎo)體基板上的振子、和形成于半導(dǎo)體基板上的控制振子的控制電路。根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式，提供具備振子的角速度檢測裝置的制造方法，上述振子具有多個梁型電極，所提供的角速度檢測裝置的制造方法包括在半導(dǎo)體基板上層疊下部保護(hù)膜、下部電極、壓電體膜、上部電極膜和掩模件的步驟；將掩模件圖案化的步驟；和同時蝕刻振子的下部保護(hù)膜、下部電極、壓電體膜和上部電極膜的步驟。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可提供能夠小型化的角速度檢測裝置及角速度檢測裝置的制造方法。圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的角速度檢測裝置的全體結(jié)構(gòu)圖。圖2是沿圖1的II-II方向的截面圖。圖3是圖1所示的振子的立體圖。4圖4是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法的工序截面圖。(之一)圖5是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法的工序截面圖。(之二)圖6是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法的工序截面圖。(之三)圖7是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法的工序截面圖。(之四)圖8是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的角速度檢測裝置的全體結(jié)構(gòu)圖。圖9是示意性表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的振子結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖10是沿圖9所示的振子的X-X方向截面圖。圖11是沿圖9所示的振子的XI-XI方向的截面圖。圖12是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖13是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的壓電體膜的蝕刻量的振子截面圖。圖14是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的壓電體膜的蝕刻量的圖表。圖15是記載材料的蝕刻速率的表。圖16是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法的工序截面圖(之一)。圖17是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法的工序截面圖(之二)。圖18是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法的工序截面圖(之三)。圖19是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法的工序截面圖(之四)。圖20是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法的工序截面圖(之五)。圖21是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法的工序截面圖(之六)。圖22是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法的工序截面圖(之七)。圖23是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法的其他例子的工序截面圖(之一)。圖24是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法的其他例子的工序截面圖(之二)。具體實(shí)施例方式接著，參照附圖，對本發(fā)明的第一至第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。在以下的附圖的記載中，對于相同或類似的部分標(biāo)注相同或類似的符號。但是，附圖為示意圖，應(yīng)該注意厚度和平面尺寸的關(guān)系、各層的厚度比例等與現(xiàn)實(shí)的情況不同。所以，具體的厚度、尺寸應(yīng)該參照以下的說明而判斷。另外，當(dāng)然在附圖相互之間也存在相互的尺寸關(guān)系、比例不同的部分。另外，以下所示的第一至第三實(shí)施方式是舉例表示用于將本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的裝置、方法，本發(fā)明的技術(shù)思想、構(gòu)成部件的材質(zhì)、形狀、構(gòu)造、配置等并不限定于下述內(nèi)容。該發(fā)明的技術(shù)思想在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，能夠增加各種變更。(第一實(shí)施方式)如圖1所示，本發(fā)明的第一實(shí)施方式的角速度檢測裝置(陀螺傳感器)1具備半導(dǎo)體基板2、形成于半導(dǎo)體基板2上的振子3、和形成于半導(dǎo)體基板2上的控制振子3的控制電路4。振子3和控制電路4通過由鋁(Al)等形成的多條配線6連接。如圖2所示，控制電路4由保護(hù)膜5保護(hù)。圖2是沿圖1的II-II方向的截面圖。保護(hù)膜5為氧化硅(SiO2)膜，以覆蓋半導(dǎo)體基板2和控制電路4的上表面的方式形成。此夕卜，振子3的下部保護(hù)膜11和保護(hù)膜5連續(xù)地形成。圖3為振子3的立體圖。在下文中，以圖3的箭頭所示的XYZ表示XYZ方向。半導(dǎo)體基板2為具有約300μm厚度的硅(Si)基板。半導(dǎo)體基板2的厚度只要具有在安裝時等能夠保持的程度的厚度即可，能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?。在俯視時，半導(dǎo)體基板2在X方向上具有約4.Omm的長度，在Y方向上具有約4.5mm的長度。與振子3的下方對應(yīng)的半導(dǎo)體基板2的一部分，以約50μm的深度被蝕刻。由此，在半導(dǎo)體基板2與振子3的下表面之間，形成有約50μm的間隔tg的空洞7。此外，空洞7的間隔tg的厚度只要是當(dāng)振動時振子3不受到其與半導(dǎo)體基板2之間所產(chǎn)生的氣壓變化等的影響的程度即可，并沒有特別的限定。振子3被構(gòu)成為在XZ方向上能夠振動的梁型。振子3被形成于半導(dǎo)體基板2上。振子3具有約2μm約6μm的Z方向的厚度t和約5μm約6μm的X方向的寬度。振子3的厚度t根據(jù)Z方向的所期望的共振頻率f進(jìn)行適當(dāng)改變。為了提高輸出靈敏度，優(yōu)選厚度t與振子3的寬度為相同長度，使得截面形狀成為正方形。如圖2所示，振子3具備下部保護(hù)膜11、下部電極12、壓電體膜13、上部電極14、和上部保護(hù)膜15。下部保護(hù)膜11用于保護(hù)下部電極12的下表面，并且用于調(diào)整共振頻率f。下部保護(hù)膜11形成于下部電極12的下表面。在下部保護(hù)膜11的下表面與半導(dǎo)體基板2之間，形成有具有規(guī)定的間隔tg(例如50μm)的空洞7。此外，對間隔tg的大小沒有特別的限定，與振子3的Z方向的振幅相配合能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?。下部保護(hù)膜11為具有約1μm約4ym的厚度tl的SiO2膜?；谝韵滤镜谋?，設(shè)定下部保護(hù)膜11的厚度tl，由此對振子3的共振頻率f進(jìn)行粗略的調(diào)整。下部保護(hù)膜11與共振頻率f的具體關(guān)系如表1所示。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>下部電極12由具有約200nm的厚度的鉬(Pt)形成，并且以覆蓋壓電體膜13的下表面的方式形成。下部電極12通過通孔8內(nèi)的配線6連接至驅(qū)動電路31。壓電體膜31基于振子3的繞Y軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的角速度使電壓變化。壓電體膜13為具有約1μm的厚度的鋯鈦酸鉛(PZT)膜，以覆蓋下部電極12的上表面的方式形成。上部電極14由具有約200nm厚度的氧化銥(IrO2)/銥(Ir)的疊層膜形成。上部電極14以在Y方向上延伸的方式在壓電體膜13的上表面形成。上部電極14具備驅(qū)動電極21和一對檢測電極22、23。驅(qū)動電極21通過配線6連接至驅(qū)動電路31。從控制電路4向驅(qū)動電極21輸入用于使振子3在Z方向上振動的驅(qū)動信號SM。檢測電極22、23形成于夾著驅(qū)動電極21而相對的位置。檢測電極22、23通過配線6連接至檢測電路32。檢測電極22、23向控制電路4輸出振動信號Svi、Sv2，該振動信號Svi、Sv2包括基于振子3繞Y軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時所產(chǎn)生的角速度的壓電體膜13的電壓變化。上部保護(hù)膜15保護(hù)下部電極12、壓電體膜13和上部電極14。上部保護(hù)膜15以覆蓋下部電極12的側(cè)面、壓電體膜13的上表面和側(cè)面以及上部電極14的上表面的方式形成。上部保護(hù)膜15為具有約0.5μπι約Ι.Ομπι的厚度t2的SiO2膜。通過調(diào)整上部保護(hù)膜15的厚度t2而微調(diào)整共振頻率f?？刂齐娐?控制振子3?？刂齐娐?在半導(dǎo)體基板2上與振子3整體地(monolithic)形成。控制電路4具有驅(qū)動電路31、檢測電路32、和檢波電路33。驅(qū)動電路31向驅(qū)動電極21輸入驅(qū)動信號SM，使振子3以規(guī)定的共振頻率f在Z方向上振動。另外，驅(qū)動電路31向檢波電路33輸出同步信號Ss。檢測電路32檢測從振子3的檢測電極22、23輸出的基于振子3的振動的振動信號SV1、SV2中基于振子3的角速度的檢測信號Sd并向檢波電路33輸出。檢波電路33對從檢測電路32輸入的檢測信號Sd進(jìn)行檢波。另外，檢波電路33基于從驅(qū)動電路31輸入的同步信號Ss，使已被檢波的信號同步，輸出基于作用于振子3的角速度的輸出信號S。。驅(qū)動電路31、檢測電路32和檢波電路33由在半導(dǎo)體基板2上整體地形成的晶體管等構(gòu)成。接著，進(jìn)行上述的角速度檢測裝置1的動作說明。首先，從驅(qū)動電路31向驅(qū)動電極21輸入約5V的驅(qū)動信號SM。由此，振子3在Z方向上振動。由于振子3的振動，正負(fù)逆轉(zhuǎn)后的振動信號SV1、SV2分別從檢測電極22和檢測電極23向檢測電路32輸出。在此，當(dāng)振子3由于外力繞Y軸旋轉(zhuǎn)時，包括壓電體膜13的振子3在X方向上也振動。由此，在沿X方向振動的壓電體膜13產(chǎn)生基于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的角速度的電壓變化。其結(jié)果是，在從檢測電極22、23輸出的振動信號SV1、SV2中包含基于角速度的電壓的變化。在檢測電路32，取得正負(fù)逆轉(zhuǎn)后的振動信號Svi和振動信號Sv2的差，將檢測信號Sd向檢波電路33輸出，其中該檢測信號Sd是已將基于由驅(qū)動信號Sm導(dǎo)致的振子3在Z方向上的振動的信號除去后的信號。在檢波電路33，使驅(qū)動電路31的信號與角速度信號同步，對檢測信號Sd進(jìn)行檢波。其結(jié)果是，基于作用于振子3的角速度的輸出信號Stj被輸出，從而檢測出角速度。接著，針對上述的角速度檢測裝置1的制造方法進(jìn)行說明。圖4圖7是角速度檢測裝置的各制造工序的截面圖。此外，關(guān)于圖6，與其他圖不同，為形成有配線6的部位的截面圖。首先，如圖4所示，根據(jù)公知的半導(dǎo)體制造技術(shù)，將包括驅(qū)動電路31、檢測電路32和檢波電路33的控制電路4形成于半導(dǎo)體基板2上。其后，以覆蓋半導(dǎo)體基板2和控制電路4的方式，將用于形成保護(hù)膜5和下部保護(hù)膜11的由SiO2形成的絕緣膜51利用CVD法等形成。接著，利用濺射法形成用于形成下部電極12的Pt膜52。其后，在Pt膜52上利用溶膠_凝膠(Sol-Gel)法形成用于形成壓電體膜13的PZT膜53。進(jìn)而，利用濺射法在PZT膜53上形成用于形成上部電極14的IrO2膜54。接著，如圖5所示，在形成抗蝕劑膜(省略圖示)之后，通過氯氣(Cl2)等的鹵素類氣體與Ar氣體將Ir02/Ir膜54干蝕刻而形成上部電極14。此后，在形成新的抗蝕劑膜(省略圖示)之后，通過氟類氣體和Ar氣體將PZT膜53干蝕刻而形成壓電體膜13。接著，通過Cl2氣體等的鹵素類氣體與Ar氣體將Pt膜52干蝕刻而形成下部電極12。接著，通過CVD法將由SiO2膜形成的絕緣膜形成于上表面。此后，如圖6所示，通過用光刻技術(shù)法和基于3&等的氟類氣體的干蝕刻，將絕緣膜圖案化形成上部保護(hù)膜15。接著，形成將各電極2123與控制電路4連接的配線6。接著，如圖7所示，通過SF6等的氟類氣體將絕緣膜51干蝕刻，使得覆蓋下部保護(hù)膜11和控制電路4的保護(hù)膜5圖案化。此后，通過SF6等的氟類氣體對由硅形成的半導(dǎo)體基板2的一部分進(jìn)行各向同性干蝕刻，由此在振子3之下形成空洞7。在此，通過采用干蝕亥IJ，與濕蝕刻的情況不同，壓電體膜13的側(cè)面的露出被抑制。由此，壓電體膜13的蝕刻被抑制。由此，角速度檢測裝置1完成。在上述這樣的第一實(shí)施方式的角速度檢測裝置1中，在形成有振子3的半導(dǎo)體基板2上整體地形成控制電路4，因此能夠使角速度檢測裝置1的厚度減小。另外，能夠縮小俯視時的角速度檢測裝置1的縱橫尺寸。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)角速度檢測裝置1的小型化。具體而言，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠搭載于便攜式電話等的Imm以下的厚度。另外，通過將振子3與控制電路4整體地形成于半導(dǎo)體基板2上，能夠省略在使振子與控制電路在不同部件形成時所必需的用于相互連接的焊接、對位等的工序。另外，在僅使振子為一個部件時，必然需要用于保持的保持部，振子自身大型化，但是通過使振子3與控制電路4整體地形成，能夠不形成保持部等而容易地進(jìn)行保持。由此，能夠抑制振子3的破損。另外，通過干蝕刻將絕緣膜51和半導(dǎo)體基板2圖案化，在振子3之下形成空洞7，因此能夠抑制壓電體膜13的側(cè)面露出的情況。由此，能夠抑制壓電體膜13被蝕刻的情況，并且也能夠抑制使用中的壓電體膜13的物理性破損。另外，通過將振子3的上表面和下表面利用下部保護(hù)膜11和上部保護(hù)膜15覆蓋，能夠容易地通過下部保護(hù)膜11的厚度tl和上部保護(hù)膜15的厚度t2將振子3的共振頻率f設(shè)定為所期望的頻率。此外，構(gòu)成角速度檢測裝置1的材料能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?。具體而言，也可以用SiO2以外的絕緣膜(多晶硅、SiN等)構(gòu)成保護(hù)膜。另外，半導(dǎo)體基板2也可以適用由硅以外的半導(dǎo)體形成的基板。另外，在上述內(nèi)容中舉例了通過驅(qū)動電路31使振子3在Z方向上振動的例子，但也可以通過驅(qū)動電路31使振子3在X方向上振動。(第二實(shí)施方式)接著，針對將本發(fā)明應(yīng)用于2軸的角速度檢測裝置的第二實(shí)施方式，參照附圖進(jìn)行說明。圖8是第二實(shí)施方式的角速度檢測裝置的全體結(jié)構(gòu)圖。此外，對于與第一實(shí)施方式同樣的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的符號而省略說明。令圖8中所示的XY為XY方向，令垂直于紙面向上方向?yàn)閆方向。如圖8所示，第二實(shí)施方式的角速度檢測裝置IA具備；半導(dǎo)體基板2、第一振子3A、第二振子3B、第一控制電路4A、和第二控制電路4B。第一振子3A以在X方向上延伸的方式形成于半導(dǎo)體基板2上。第二振子3B以在Y方向上延伸的方式形成于半導(dǎo)體基板2上。即，第一振子3A和第二振子3B以在相互正交的方向上延伸的方式形成。由此，第一振子3A和第二振子3B分別檢測正交方向的角速度。具體而言，振子3A檢測繞X軸的角速度，振子3B檢測繞Y軸的角速度。振子3A、3B為與第一實(shí)施方式的振子3相同的結(jié)構(gòu)。第一控制電路4A控制第一振子3A檢測繞X軸的角速度。第二控制電路4B控制第二振子3B檢測繞Y軸的角速度?？刂齐娐?A、4B整體地形成于半導(dǎo)體基板2上?？刂齐娐?A、4B為與第一實(shí)施方式的控制電路4相同的結(jié)構(gòu)。如上所述在如圖8所示的角速度檢測裝置IA中，通過具備2個振子3A、3B，能夠檢測出以不同的2個方向?yàn)樾D(zhuǎn)軸的角速度。通過利用光刻技術(shù)、干蝕刻等的高精度的半導(dǎo)體制造技術(shù)將振子3A、3B形成于半導(dǎo)體基板2上，由此能夠提高振子3A、3B的對位的精度。另外，由于能夠同時形成2個振子3A、3B，因此能夠容易地制造2軸的角速度檢測裝置1A。并且，由于能夠容易地同時形成2個控制電路4A、4B，因此能夠容易地制造2軸的角速度檢測裝置1A。在以上的說明中，以具備2個振子的角速度檢測裝置為例，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于具備3個以上振子的角速度檢測裝置。(第三實(shí)施方式)如第一和第二實(shí)施方式所示，通過在半導(dǎo)體基板2上以薄膜形成壓電材料，能夠提高壓電材料的加工精度。但是，隨著振子3的小型化、薄膜化的進(jìn)步，振子3的形狀的對稱性對角速度檢測裝置1的性能造成影響。例如，在通過柯氏力所產(chǎn)生的振動的方向(檢測方向)上振子的形狀為非對稱時，在角速度施加前，在檢測方向上發(fā)生振動。該振動稱為“不當(dāng)振動”。即，由于實(shí)現(xiàn)小型化，振子的輸出變得微小，特別是由于因檢測方向的振子的非對稱性而產(chǎn)生的不當(dāng)振動，而不能夠正確地檢測出柯氏力引起的微小的變化。如以下所說明，第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置能夠抑制振子的形狀的非對稱性導(dǎo)致的不當(dāng)振動。本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置如圖9、圖10所示，具備振子3，該振子3具有在同一方向上延伸的第一梁型電極141、第二梁型電極142和第三梁型電極143。圖10為沿著圖9的X-X方向的截面圖。如圖9圖10所示的振子3的制造方法包括在半導(dǎo)體基板2上對下部保護(hù)膜11、下部電極12、壓電體膜13、上部電極膜和掩模件以該順序進(jìn)行疊層的步驟；按照下述電極圖案將掩模件圖案化的步驟，上述電極圖案為通過干蝕刻將第一梁型電極141與第二梁型電極142的間隔dl2、第一梁型電極141與第三梁型電極143的間隔dl3設(shè)定為壓電體膜13在膜厚方向上未完全被蝕刻的間隔；通過以被圖案化的掩模件為掩模的1次干蝕刻，將振子3的外側(cè)的上部電極膜、壓電體膜13、下部電極12和下部保護(hù)膜11、第一梁型電極141與第二梁型電極142之間以及第一梁型電極141與第三梁型電極143之間的上部電極膜同時進(jìn)行蝕刻的步驟。通過將上部電極膜按照電源圖案進(jìn)行干蝕刻，形成包括第一梁型電極141、第二梁型電極142和第三梁型電極143的電極區(qū)域14A。電極區(qū)域14A包括夾著第一梁型電極141從第二梁型電極142的外側(cè)至第三梁型電極143的外側(cè)的區(qū)域。在此，以與第一梁型電極141面對的一側(cè)為第二梁型電極142和第三梁型電極143的內(nèi)側(cè)，以與該內(nèi)側(cè)相對的一側(cè)為外側(cè)。通過將電極區(qū)域14A的外側(cè)的下部保護(hù)膜11、下部電極12、壓電體膜13和上部電極膜用1次干蝕刻連續(xù)地蝕刻，從而使下部保護(hù)膜11、下部電極12和壓電體膜13的端面與第二梁型電極142和第三梁型電極143的外側(cè)的端面一致地形成。另外，通過干蝕刻將間隔dl2和間隔dl3設(shè)定為壓電體膜13在膜厚方向上未完全被蝕刻的間隔，所以在第一梁型電極141與第二梁型電極142之間，以及在第一梁型電極141與第三梁型電極143之間，僅上部電極膜完全被蝕刻，壓電體膜13殘留。關(guān)于通過干蝕刻壓電體膜13在膜厚方向上未完全被蝕刻的間隔的詳細(xì)內(nèi)容在后文敘述。通過1次干蝕刻形成第一梁型電極141、第二梁型電極142和第三梁型電極143，因此不會產(chǎn)生使用多個蝕刻用掩模形成電極區(qū)域14A時的掩模圖案的對位的錯位。于是，不產(chǎn)生振子3的形狀的非對稱性，能夠按照設(shè)計(jì)將第二梁型電極142的寬度W2與第三梁型電極143的寬度W3形成為相同，并且將間隔dl2與間隔dl3形成為相同。圖11表示沿圖9的XI-XI方向的截面。如圖11所示，關(guān)于本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的振子3，下部保護(hù)膜11的下方的半導(dǎo)體基板2被除去，形成有空洞7。艮口，振子3為第一梁型電極141、第二梁型電極142和第三梁型電極143各自的一端被支承的懸臂梁的振子。空洞7的高度，即下部保護(hù)膜11的下表面與半導(dǎo)體基板2的上表面的距離例如為50μm左右。如圖9圖11所示的角速度檢測裝置為使振子3的驅(qū)動用電極以規(guī)定的頻率在一定的方向(驅(qū)動方向)上振動(驅(qū)動振動)，檢測用電極檢測出由于通過施加角速度而產(chǎn)生的柯氏力而在與驅(qū)動振動垂直的方向(檢測方向)上在驅(qū)動用電極所產(chǎn)生的振動，從而計(jì)算出角速度。例如，在作為驅(qū)動用電極使第一梁型電極141在縱方向上振動的狀態(tài)下，通過作為檢測用電極的第二梁型電極142和第三梁型電極143檢測出由于柯氏力而在第一梁型電極141所產(chǎn)生的橫方向的變動。或者，在作為驅(qū)動用電極使第二梁型電極142和第三梁型電極143在橫方向上振動的狀態(tài)下，通過作為檢測用電極的第一梁型電極141檢測出由于柯氏力而在第二梁型電極142和第三梁型電極143所產(chǎn)生的在縱方向上的變動。具體而言，壓電體膜13根據(jù)施加于驅(qū)動用電極的電壓而變動，驅(qū)動用電極在驅(qū)動方向上振動。然后，在由于柯氏力在驅(qū)動用電極發(fā)生檢測方向的變動時，該變動通過壓電體膜轉(zhuǎn)換為電壓，檢測用電極將轉(zhuǎn)換后的電壓作為檢測信號輸出。圖12表示的角速度檢測裝置的電路圖的例子為使第一梁型電極141在縱方向上(第一梁型電極141的疊層方向)振動，并通過第二梁型電極142和第三梁型電極143檢測出由于柯氏力引起的第一梁型電極141的橫方向上(相對于疊層方向垂直的方向)的變動。如圖12所示的控制電路4使振子3的驅(qū)動用電極(第一梁型電極141)以規(guī)定的驅(qū)動振動頻率振動，由檢測用電極(第二梁型電極142和第三梁型電極143)將由于柯氏力而在驅(qū)動用電極產(chǎn)生的變動作為電壓取得。控制電路4具備驅(qū)動電路31、檢測電路32和檢波電路33ο驅(qū)動電路31為使第一梁型電極141在縱方向上振動的電路。具體而言，從驅(qū)動電路31向第一梁型電極141發(fā)送使第一梁型電極141在縱方向上振動的驅(qū)動信號。檢測電路32為檢測第一梁型電極141的變動的電路。具體而言，根據(jù)第一梁型電極141的振動接受由第二梁型電極142和第三梁型電極143以電壓形式生成的檢測振動信號。檢波電路33以從驅(qū)動電路31發(fā)送的驅(qū)動振動頻率對從檢測電路32發(fā)送的檢測振動信號進(jìn)行同步檢波，輸出角速度信號。角速度信號從輸出端子OUT輸出到控制電路4的外部。在半導(dǎo)體基板2上形成振子3和控制電路4并進(jìn)行單芯片化，從而實(shí)現(xiàn)角速度檢測裝置的小型化和薄膜化。以下，針對通過干蝕刻將第一梁型電極141與第二梁型電極142的間隔dl2、以及第一梁型電極141與第三梁型電極143的間隔dl3設(shè)定為壓電體膜13在膜厚方向上未完全被蝕刻的間隔的方法的例子，參照圖13和圖14進(jìn)行說明。如圖13所示的蝕刻量dE是，在使掩模件16的間隔成為電極間隔d的情況下，將掩模件16作為掩模干蝕刻上部電極14之后，通過干蝕刻對壓電體膜13進(jìn)行蝕刻的量。在此，壓電體膜13是膜厚Wp為400nm的鋯鈦酸鉛(PZT)。圖14是橫軸為電極間隔d、縱軸為蝕刻量dE的坐標(biāo)圖。如圖14所示，電極間隔d越擴(kuò)大則壓電體膜13的蝕刻量dE越變大。另一方面，電極間隔d越變窄則壓電體膜13的蝕刻量dE越縮小，在壓電體膜13的膜厚方向中途蝕刻停止。如圖14所示，電極間隔d為8ym以上時，蝕刻量dE為400nm以上，壓電體膜13從上表面到底面在膜厚方向上完全被蝕刻。因此，考慮壓電體膜13的膜厚、材料等設(shè)定電極間隔d，使得通過干蝕刻將第一梁型電極141、第二梁型電極142和第三梁型電極143的各電極間分離，并且使壓電體膜13以在各電極間作為壓電元件起作用的程度的膜厚而殘留。例如壓電體膜13為膜厚400nm的PZT膜時，間隔dl2和間隔dl3優(yōu)選為0.30.5μm左右，進(jìn)一步優(yōu)選為0.4μm。接著，針對掩模件16進(jìn)行說明。掩模件16優(yōu)選為相對于PZT膜等的壓電體膜13，蝕刻的選擇比比光致抗蝕劑膜更高的材料。具體而言，能夠采用氧化銦錫(ITO)膜、氧化鋁(Al2O3)膜等。由于氧化鋁的成膜速率低，因此更加優(yōu)選ΙΤ0。圖15表示ΙΤ0、ΡΖΤ和氧化硅(SiO2)的干蝕刻的蝕刻速率。干蝕刻條件為使用氟類和氬(Ar)氣的情況。以下，用圖16圖24，對本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法進(jìn)行說明。此外，以下所述的角速度檢測裝置的制造方法為一例，當(dāng)然包括該變形例，能夠以除此之外的多種制造方法實(shí)現(xiàn)。(4)首先，在例如硅基板等的半導(dǎo)體基板2上，將下部保護(hù)膜11、下部電極12、壓電體膜13、上部電極膜140和掩模件16以該順序疊層，得到如圖16所示的結(jié)構(gòu)截面。下部保護(hù)膜11能夠采用例如SiO2膜。下部電極12能夠采用通過濺射法等形成的膜厚200nm左右的鉬(Pt)等。壓電體膜13能夠采用膜厚1μm左右的PZT膜。PZT膜通過溶膠-凝膠法等形成。上部電極膜140能夠采用利用濺射法等形成的膜厚200nm左右的氧化銥(IrO2)/銥(Ir)的疊層膜等。掩模件16能夠采用ITO等。(π)接著，將光致抗蝕劑膜17涂布在掩模件16上，如圖17所示，利用光刻技術(shù)將光致抗蝕劑膜17圖案化為所期望的電源圖案。例如，如圖9所示的寬Wl的第一梁型電極141、寬W2的第二梁型電極142和寬W3的第三梁型電極143，以間隔dl2和間隔dl3形成的電源圖案。此時，間隔dl2和間隔dl3通過干蝕刻被設(shè)定為壓電體膜13在膜厚方向上未完全被蝕刻的間隔。()、)接著，將光致抗蝕劑膜17作為掩模，通過干蝕刻將掩模件16選擇性地除去。例如當(dāng)掩模件16采用ITO膜時，使用氟類和Ar氣體，對掩模件16進(jìn)行蝕刻。此后除去光致抗蝕劑膜17，得到如圖18所示的結(jié)構(gòu)截面。(二)將掩模件16作為掩模，對第二梁型電極142和第三梁型電極143的外側(cè)、即電極區(qū)域14A的外側(cè)的上部電極膜140、壓電體膜13、下部電極12和下部保護(hù)膜11進(jìn)行蝕亥IJ。同時，對第一梁型電極141和第二梁型電極142之間的上部電極膜140，以及第一梁型電極141和第三梁型電極143之間的上部電極膜140進(jìn)行蝕刻。其結(jié)果是，如圖19所示，上部電極膜140分離為第一梁型電極141、第二梁型電極142和第三梁型電極143。當(dāng)上部電極膜140采用Ir02/Ir的疊層膜時，上部電極膜140利用氯氣(Cl2)等的鹵素類氣體和Ar氣體被蝕刻。壓電體膜13采用PZT膜時，壓電體膜13利用氟類氣體和Ar氣體被蝕刻。此時，間隔dl2和間隔dl3比壓電體膜13完全被蝕刻的間隔窄，所以在第一梁型電極141與第二梁型電極142之間，以及第一梁型電極141與第三梁型電極143之間殘留壓電體膜13。下部電極12采用Pt膜時，下部電極12利用鹵素類氣體和Ar氣體被蝕刻。下部保護(hù)膜11采用SiO2膜時，下部保護(hù)膜11利用氟類氣體被蝕刻。(*)用濺射法等將上部保護(hù)膜15形成在振子3的整個面。上部保護(hù)膜15能夠采用SiO2膜等。此時，如圖20所示，在第一梁型電極141與第二梁型電極142之間，以及第一梁型電極141與第三梁型電極143之間埋入有上部保護(hù)膜15，在第一梁型電極141、第二梁型電極142和第三梁型電極143的側(cè)面形成有上部保護(hù)膜15。另外，在壓電體膜13和下部電極12的側(cè)面也形成有上部保護(hù)膜15。(-)將半導(dǎo)體基板2的背面利用濕蝕刻選擇性地進(jìn)行蝕刻，如圖21所示，在振子3之下形成空洞7。此時，在壓電體膜13的側(cè)面形成有上部保護(hù)膜15，因此基于濕蝕刻的壓電體膜13的蝕刻被抑制。(卜)將上部保護(hù)膜15整個面回蝕(etchback)，如圖22所示，使掩模件16的上表面露出。同時使半導(dǎo)體基板2的上表面也露出。對于將半導(dǎo)體基板2的背面選擇性地蝕刻而形成空洞7的方法的其他例子在以下進(jìn)行說明。(4)得到如圖20所示的結(jié)構(gòu)截面后，將上部保護(hù)膜15整個面回蝕，如圖23所示，使掩模件16的上表面和半導(dǎo)體基板2的上表面露出。(π)如圖24所示，將半導(dǎo)體基板2的一部分用氟類氣體進(jìn)行各向同性干蝕刻，由此在振子3之下形成空洞7。在用上述制造方法的例子制造的角速度檢測裝置中，是在第一梁型電極141、第二梁型電極142和第三梁型電極143的上部配置有掩模件16的結(jié)構(gòu)。除去掩模件16，也可以為如圖9圖11所示的構(gòu)造。如以上所說明的那樣，用本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法，通過干蝕刻將間隔dl2和間隔dl3設(shè)定為壓電體膜13在膜厚方向上未完全被蝕刻的間隔，由此以1次干蝕刻形成第一梁型電極141、第二梁型電極142和第三梁型電極143。另一方面，將構(gòu)成振子3的各膜分別進(jìn)行蝕刻時，預(yù)先準(zhǔn)備各層的蝕刻用的掩模圖案，進(jìn)行掩模圖案的對位，同時形成第一梁型電極141、第二梁型電極142和第三梁型電極143。例如在振子3的厚度為100μm以上這樣的元件尺寸的較大角速度檢測裝置的情況下，振子的形狀即使有0.1μm程度的微小的非對稱性，角速度的檢測精度也不會出現(xiàn)問題。但是，振子3的厚度為10μm左右的角速度檢測裝置的情況下，振子3的輸出較微小，由于掩模圖案的對位錯位等引起的振子3的形狀的0.1μm左右的微小的非對稱性而導(dǎo)致不當(dāng)振動發(fā)生，角速度的檢測精度降低。例如能夠考慮到以下情況，如圖9所示的振子3，使第一梁型電極141在縱方向上(驅(qū)動方向)振動，由第二梁型電極142和第三梁型電極143檢測出因柯氏力而導(dǎo)致第一梁型電極141的橫方向上(檢測方向)的變動。在此，下部保護(hù)膜11、下部電極12、壓電體膜13和上部電極14通過各自不同的蝕刻用掩模形成時，必須進(jìn)行各掩模圖案的對位。此時，由于掩模圖案的對位發(fā)生錯位，第二梁型電極142的端面與下部保護(hù)膜11的端面的橫方向的距離為0.9μm，且第三梁型電極143的端面與下部保護(hù)膜11的端面的橫方向的距離為1.0μm時，在因柯氏力產(chǎn)生的振動的方向上(檢測方向)，在施加角速度前發(fā)生不當(dāng)振動。另外，從第一梁型電極141的中心到下部保護(hù)膜11的端面的距離，在下部保護(hù)膜11的左右端面具有0.1μm左右的不同時，發(fā)生不當(dāng)振動。S卩，振子3的形狀存在0.1μm左右的微小的非對稱性時，發(fā)生不當(dāng)振動，不能夠正確地檢測出柯氏力所引起的微小的變化。但是，如利用圖16圖24在上文所說明的那樣，在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的角速度檢測裝置的制造方法中，在振子3的電極區(qū)域14A的形成中進(jìn)行1次利用光刻技術(shù)形成圖案，不會發(fā)生使用多個蝕刻用掩模時那樣的掩模圖案的對位錯位。因此，不產(chǎn)生振子3的形狀的非對稱性，能夠按照設(shè)計(jì)將第二梁型電極142的寬度W2與第三梁型電極143的寬度W3形成為相同，且將間隔dl2與間隔dl3形成為相同。S卩，振子3對稱地形成，能夠抑制振子3的形狀的非對稱性導(dǎo)致的不當(dāng)振動。其結(jié)果是，能夠正確地檢測出柯氏力引起的微小的變化，從而高精度地檢測出角速度。(其他實(shí)施方式)如上述那樣，本發(fā)明通過第一至第三實(shí)施方式已記載，構(gòu)成該公開的一部分的論述和附圖不應(yīng)該理解為對本發(fā)明的限定。根據(jù)該公開內(nèi)容，從業(yè)者能夠明確各種替代實(shí)施方式、實(shí)施例和運(yùn)用技術(shù)。在已敘述的第一至第三實(shí)施方式的說明中，表示了振子3為懸臂梁結(jié)構(gòu)的振子的情況，但也可以為驅(qū)動用電極和檢測用電極在中央被支承的雙懸臂梁構(gòu)造的振子。另外，雖然表示了電極數(shù)為3的例子，但是當(dāng)然電極數(shù)不僅限定于3。像這樣，本發(fā)明當(dāng)然包括在此未記述的多種的實(shí)施方式等。因此，本發(fā)明的技術(shù)范圍僅根據(jù)上述的說明由恰當(dāng)?shù)臋?quán)利要求的范圍的發(fā)明特定事項(xiàng)而確定。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的角速度檢測裝置和角速度檢測裝置的制造方法，能夠利用于包括制造角速度檢測裝置的制造業(yè)的電子機(jī)器產(chǎn)業(yè)。權(quán)利要求一種角速度檢測裝置，其特征在于，包括半導(dǎo)體基板；形成在所述半導(dǎo)體基板上的振子；和形成在所述半導(dǎo)體基板上的、控制所述振子的控制電路。2.如權(quán)利要求1所述的角速度檢測裝置，其特征在于所述振子在其內(nèi)部包括壓電體膜。3.如權(quán)利要求1所述的角速度檢測裝置，其特征在于所述振子為梁型。4.如權(quán)利要求1所述的角速度檢測裝置，其特征在于在所述振子上形成有驅(qū)動電極和檢測電極。5.如權(quán)利要求4所述的角速度檢測裝置，其特征在于所述檢測電極與所述驅(qū)動電極隔開規(guī)定的間隔而形成。6.如權(quán)利要求5所述的角速度檢測裝置，其特征在于所述規(guī)定的間隔為0.3至0.5ym。7.如權(quán)利要求1所述的角速度檢測裝置，其特征在于所述控制電路包括驅(qū)動電路，向所述驅(qū)動電極輸出使所述振子在規(guī)定的方向上振動的信號；檢測電路，從由所述檢測電極輸出的基于所述振子的角速度的信號檢測出檢測信號；和檢波電路，對所述檢測信號進(jìn)行檢波并輸出輸出信號。8.如權(quán)利要求2所述的角速度檢測裝置，其特征在于所述振子的壓電體膜的側(cè)面被由絕緣體形成的保護(hù)膜覆蓋。9.如權(quán)利要求8所述的角速度檢測裝置，其特征在于所述振子的上表面或下表面被由絕緣體形成的保護(hù)膜覆蓋。10.如權(quán)利要求9所述的角速度檢測裝置，其特征在于所述控制電路被由絕緣膜形成的保護(hù)膜覆蓋，覆蓋所述振子的保護(hù)膜的至少一部分，與覆蓋所述控制電路的保護(hù)膜連續(xù)形成。11.一種角速度檢測裝置的制造方法，所述角速度檢測裝置具備具有多個梁型電極的振子，所述制造方法的特征在于，包括在半導(dǎo)體基板上，對下部保護(hù)膜、下部電極、壓電體膜、上部電極膜和掩模件進(jìn)行疊層的步驟；將所述掩模件圖案化的步驟；和對所述振子的所述下部保護(hù)膜、所述下部電極、所述壓電體膜和所述上部電極膜同時進(jìn)行蝕刻的步驟。12.如權(quán)利要求11所述的角速度檢測裝置的制造方法，其特征在于所述多個梁型電極的間隔為0.3至0.5ym。13.如權(quán)利要求11所述的角速度檢測裝置的制造方法，其特征在于所述壓電體膜為鋯鈦酸鉛(PZT)膜。14.如權(quán)利要求11所述的角速度檢測裝置的制造方法，其特征在于所述掩模件為氧化銦錫(IT0)膜。15.如權(quán)利要求11所述的角速度檢測裝置的制造方法，其特征在于還包括除去所述多個梁型電極的下方的所述半導(dǎo)體基板的一部分的步驟。16.如權(quán)利要求11所述的角速度檢測裝置的制造方法，其特征在于還包括在所述壓電體膜的側(cè)面形成保護(hù)膜的步驟。全文摘要本發(fā)明提供角速度檢測裝置和角速度檢測裝置的制造方法，上述角速度檢測裝置具備半導(dǎo)體基板(2)、形成于半導(dǎo)體基板(2)上的振子(3)、形成于半導(dǎo)體基板(2)上的控制振子(3)的控制電路(4)。文檔編號G01C19/56GK101809408SQ20088010865公開日2010年8月18日申請日期2008年9月25日優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日發(fā)明者紙西大祐,藤森敬和,高岡將樹申請人:羅姆股份有限公司