振動片、ジャイロセンサー、電子機器、振動片の製造方法
【課題】シリコンのエッチング異方性に起因する振動特性の劣化が抑制されたシリコンからなる振動片、その振動片を用いたジャイロセンサー、それらを備えた電子機器、および振動片の製造方法を提供する。
【解決手段】基部２１、および基部２１から延伸する振動腕２２を備え、振動腕２２の第１の面１ａに開口部を有する有底の溝２が形成され、溝２は、第１の面１ａにおいて開口部の中心を通って且つ振動腕２２の延伸方向に沿った仮想の線Ｐ２が、溝２が形成される前の振動腕２２の重心を通って且つ振動腕２２の延伸方向に沿う仮想の線Ｐ１に対して並行するいずれかの方向にずれた位置に配置されて設けられた振動片２０の製造方法であって、シリコンウェハーの第１の面１ａに塗布されたフォトレジスト膜に、同一のフォトマスクを用いて基部２１および振動腕２２の外形形状と溝２の開口部形状とを同時に露光する工程を含んでいる。
【解決手段】基部２１、および基部２１から延伸する振動腕２２を備え、振動腕２２の第１の面１ａに開口部を有する有底の溝２が形成され、溝２は、第１の面１ａにおいて開口部の中心を通って且つ振動腕２２の延伸方向に沿った仮想の線Ｐ２が、溝２が形成される前の振動腕２２の重心を通って且つ振動腕２２の延伸方向に沿う仮想の線Ｐ１に対して並行するいずれかの方向にずれた位置に配置されて設けられた振動片２０の製造方法であって、シリコンウェハーの第１の面１ａに塗布されたフォトレジスト膜に、同一のフォトマスクを用いて基部２１および振動腕２２の外形形状と溝２の開口部形状とを同時に露光する工程を含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動片、その振動片を用いたジャイロセンサー、およびそれらを用いた電子機器、あるいは振動片の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、時計や家電製品、各種情報通信機器やＯＡ機器等の民生・産業用電子機器には、それらの電子回路のクロック源として、水晶振動子などの圧電振動子や、水晶振動片などの圧電振動片とＩＣチップとを同一パッケージ内に封止した発振器やリアルタイムクロックモジュール等の圧電デバイスが広く使用されている。また、船舶、航空機、自動車等の姿勢制御や航行制御、あるいはデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の手振れ検出・補正制御等における回転角速度センサーとして、圧電振動片をセンサー素子（振動ジャイロ素子）として利用した圧電デバイスとしてのジャイロセンサーが広く利用され、３次元立体マウス等の回転方向センサーにも応用されている。このようなジャイロセンサーは、例えば特許文献１または特許文献２に記載されたものが知られている。
【０００３】
これらの圧電デバイスは、それを搭載する電子機器の小型化・薄型化に伴い、より一層の小型化・薄型化が要求されている。また、クリスタルインピーダンス値（以下、ＣＩ値と記す）を低減して高品質で安定性に優れた圧電デバイスが要求されている。ＣＩ値を低減するために、例えば、特許文献３に記載された溝つきの振動部（振動腕）を有する音叉型の圧電振動片が紹介されている。特許文献３に記載の圧電振動片は、例えば水晶からなる基部、および基部から延伸された一対の振動部を有し、各振動部に、振動部の延伸方向に延びる溝がそれぞれ形成されている。各振動部に設けられた溝によって振動部の剛性が小さくなって振動が促進されるとともに、溝の側面および底面に励振電極を設けることによって電界効率を向上させることによりＣＩ値の抑制が図れる構造となっている。
【０００４】
音叉型の振動片を振動ジャイロ素子として利用する場合には、通常、一対の振動部（振動腕）のうちの一方に励振用電極（駆動電極）を設けて駆動部として利用し、他方の振動部に検出用電極を設けて検出部として利用する。このような構成の振動ジャイロ素子の励振用電極に励振信号を印加して振動部の延伸方向と垂直な面内方向に励振振動させているときに、振動部の延伸方向を軸とした軸周りの回転運動が加わると、その回転運動が、励振振動方向と直交する方向（面外方向）のコリオリの力を発生させ、基部を介して他方の振動部に面外方向の振動を発生させる。この他方の振動部（検出部）の面外振動を検出用電極により電気検出済みの信号に変換して検知することにより、振動ジャイロ素子に印加された回転角速度を検出することができる。
【０００５】
水晶のような圧電単結晶材料以外に、振動片に用いる単結晶材料としてシリコンが挙げられる。シリコンもエッチング異方性を有しているので、第１の面にエッチングマスクを形成して第１の面から反対側の第２の面にエッチングして得られるシリコン体の断面形状は方形状とはならずに、第１の面側の幅よりも第２の面側の幅の方が大きい形状になるとともに非対称な断面形状となる。ただし、シリコンをエッチングして得られるエッチング面は、水晶などに比して、結晶面に沿って極めて正確な角度を持った平滑な断面となることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−５５４７９号公報
【特許文献２】特開平１０−１７０２７２号公報
【特許文献３】特開２００４−２００９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ドライエッチングは製造装置が高額であり、製造装置が安価なウェットエッチングが望まれている。ここで、シリコン基板をウェットエッチングした振動腕や溝の断面形状がその結晶配向によってエッチング方向に沿った中心線に対して非対称になることが多い。このように振動部が非対称な断面形状となることにより、上記した振動部の面内振動や面外振動が所望の方向になされず、振動特性が劣化したり、振動片をジャイロ素子にもちいた場合に回転角速度がゼロの状態にも関わらず振動部が検出方向（面外方向）に振動してしまったりして、振動ジャイロ素子の回転角速度の検出精度を劣化させるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
〔適用例１〕本適用例にかかる振動片の製造方法は、基部と、前記基部から延伸し、且つ、第１の面、該第１の面の反対側にある第２の面、および前記第１の面と前記第２の面とを連結する一対の側面を有し、前記第１の面に溝が設けられた振動部と、を備えた振動片の製造方法であって、シリコン基板の前記第１の面にフォトレジスト膜を形成する工程と、同一のフォトマスクを用いて、前記フォトレジスト膜に前記基部および前記振動部の外形形状と、前記振動部の形成領域内に前記溝の開口部の形状と、を露光する工程と、前記露光する工程の後で前記フォトレジスト膜を現像する工程と、前記現像する工程でパターニングされた前記フォトレジスト膜をマスクにしてウェットエッチング法により前記外形形状および前記溝をエッチングする工程と、を含み、前記エッチングする工程の後において、前記延伸の方向に平面視で直交する方向の前記振動部の幅は、前記第１の面側よりも前記第２の面側の方が大きく、且つ、前記溝の前記開口部は、平面視で前記側面の一方の側にずれて形成されることを特徴とする。
【００１０】
上記構成において、シリコン材料の第１の面にエッチングマスクを形成して、その第１の面側から第２の面に向けてウェットエッチングすることにより形成されるエッチングマスクに基づいたシリコン体の断面形状は、シリコンのエッチング異方性により方形形状とはならずに、第１の面側の幅よりも第２の面側の幅が大きい形状、例えば台形形状を呈することが知られている。また、シリコンのエッチングはシリコンの結晶面に沿ってなされることから、シリコン各部の結晶面の差異によってエッチング量に差が生じることが知られている。具体的には、シリコン体の断面の形状が、その断面の第１の面から第２の面への方向に沿う仮想の中心線に対して非対称となることが知られている。
シリコン材料をウェットエッチング加工することにより振動片を形成した場合に、上記したシリコンのエッチング異方性により振動部の断面が非対称な形状になると、振動部の振動方向が所望の方向と交差する方向にずれて振動片の温度特性などの振動特性が劣化する虞がある。このようなシリコンのエッチング異方性に起因する振動部の振動方向のずれを、振動部に設ける溝の位置を調整することにより補正できることを発明者は見出した。
上記振動片の製造方法によれば、振動片の振動部と溝とを同一のフォトマスクを用いて同時に露光し、その露光パターンに基づくエッチングマスクを用いてエッチングを行うことによって振動部の外形と溝とを同時に形成するので、高性能な設備の増設や製造工程の増大をさせることなく、振動部の外形と、それに対する溝とを所望の位置関係に位置精度よく形成することができる。
したがって、シリコン材料のエッチング異方性に起因する振動特性や温度特性の劣化が抑えられた、小型で、安定した振動特性を備えた振動片を製造することができる。
【００１１】
〔適用例２〕上記適用例にかかる振動片の製造方法において、前記溝は、前記第１の面において前記開口部の中心を通り前記延伸の方向に沿った仮想の線が、前記溝が形成される前の前記振動部の重心を通り前記延伸の方向に沿った仮想の線に対してずれていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、溝の位置を中心からずらして振動部の重心の位置を溝形成前からずらすことにより、所望振動以外の不要振動モードを大幅に抑制することができる。
【００１３】
〔適用例３〕上記適用例にかかる振動片振動片の製造方法において、前記エッチングする工程の後で、前記第２の面からエッチングする工程を有することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、シリコンのエッチング異方性によりエッチング深さの深い位置で顕著に発生するエッチング残り（ヒレ）の少なくとも一部を裏面エッチングすることによって取り除くことができるので、振動部の断面形状の非対称さが改善されて振動特性のより安定した振動片を提供することができる。
【００１５】
〔適用例４〕上記適用例にかかる振動片の製造方法において、前記エッチングする工程は、前記第１の面および前記第２の面の両面から同時にエッチングすることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、シリコンウェハーの第１の面および第２の面の両面から同時にエッチングをおこなうので、エッチング異方性に起因してエッチング深さの深い位置で顕著に発生するエッチング残りが起こり難くなり、振動部の断面形状の対称性が良好となって振動特性を安定化させることができる。
【００１７】
〔適用例５〕本適用例にかかる振動片は、基部と、前記基部から延伸し、且つ、第１の面、該第１の面の反対側にある第２の面、および前記第１の面と前記第２の面とに連結する一対の側面を有した振動部と、を備え、前記基部および前記振動部はシリコン材料が用いられ、前記振動部の前記第１の面には溝が設けられ、前記溝は、開口部が平面視で前記側面の一方側にずれて設けられ、前記延伸の方向に平面視で直交する方向の前記振動部の幅は、前記第１の面側よりも、前記第２の面側の方が大きいことを特徴とする。
【００１８】
本適用例の振動片において、振動腕の延伸方向と直交する断面の第１の面側の幅よりも、第１の面とは反対側の第２の面側の幅の方が大きい形状は、上記適用例の振動片の製造方法で説明したシリコン材料のエッチング異方性に起因するものであり、上述したとおり、シリコンの結晶面に沿ってエッチングがなされることにより、エッチング断面の形状は、その断面の第１の面から第２の面への方向に沿う仮想の中心線に対して非対称になり、これによって、振動部の振動方向が所望の方向と交差する方向にずれて振動片の温度特性などの振動特性が劣化する虞がある。
本適用例によれば、振動部の第１の面に開口部を有する溝であって、第１の面において開口部の中心を通って且つ振動部の延伸方向に沿った仮想の線が、溝が形成される前の振動部の重心を通って且つ振動部の延伸方向に沿う仮想の線に対して並行するいずれかの方向にずれた位置に設けられた溝を備えている。発明者は、シリコンのエッチング異方性によって断面形状の第１の面側の幅よりも第２の面側の幅の方が大きくて、且つ、非対称な形状となる振動部を有する振動片において、その断面形状が非対称となる度合いに応じて溝の位置を調整して設けることにより、振動部の振動方向を所望の方向に補正することができることを見出した。
なお、本適用例の振動片は、上記適用例の振動片の製造方法のように、振動部の外形と溝を同じフォトマスクを用いて同時に露光する工程を含む製造方法により形成することにより、高性能な設備の増設や製造工程の増大をさせることなく、振動部の外形と、それに対する溝とを所望の位置関係に位置精度よく形成することができる。
したがって、シリコン材料のエッチング異方性に起因する振動特性や温度特性の劣化が抑えられ、安定した振動特性を備えた振動片を提供することができる。
【００１９】
〔適用例６〕上記適用例にかかる振動片において、前記溝の深さは、前記振動部の前記第１の面から前記第２の面までの厚みの半分よりも深いことを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、溝を深く形成することにより、所望振動以外の不要振動モードを大きく抑圧することができる。
【００２１】
〔適用例７〕上記適用例にかかる振動片において、前記振動部の少なくとも前記第１の面に励振手段が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
例えば、励振手段として、振動部上に設けた下部電極と、下部電極上に設けた酸化亜鉛（ＺｎＯ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電体と、圧電体上に設けた上部電極の少なくとも３層を備えた圧電体素子を用いれば、圧電性を有さないシリコン材料を用いた振動腕を効率よく振動させることができる。
この構成によれば、各振動部に設けられた溝によって振動部の剛性が小さくなって振動が促進される効果とともに、溝の側面および底面に励振電極を設けることによって電界効率が向上する効果が相乗的にはたらくことによりＣＩ値がより低減された振動片を提供することができる。
【００２３】
〔適用例８〕本適用例にかかるジャイロセンサーは、上記適用例に記載の振動片を備えたことを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、シリコン材料のエッチング異方性により断面形状が非対称となることによって発生し得る駆動振動と検出振動との機械結合が抑制された振動片を備えているので、回転角速度の検出精度が高いジャイロセンサーを提供することができる。
【００２５】
〔適用例９〕本適用例にかかる電子機器は、上記適用例に記載の振動片を備えたことを特徴とする。
【００２６】
上記構成の電子機器は、上記適用例の振動片、または、ジャイロセンサー、即ち、振動部に該振動部の外形と同時に露光およびエッチングして形成された溝を有する振動片、または、それを用いたジャイロセンサーを備えているので、高性能で安定した特性を備える。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】振動片の一実施形態の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、溝の開口部を有する振動部の第１の面側（上側）から俯瞰した平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図２】振動片の製造方法を示すフローチャート。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、振動片の振動部の製造過程を模式的に示す正断面図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、振動片の振動部の製造過程を模式的に示す正断面図。
【図５】振動片の製造方法の変形例を示すフローチャート。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、振動片の製造方法の変形例における振動部の製造過程を模式的に示す正断面図。
【図７】振動片の変形例２を模式的に示す斜視図。
【図８】上記変形例２の振動片を備えたジャイロセンサーを示す模式図であり、（ａ）は、振動片の第１の面側（上側）から俯瞰した平面図、（ｂ）は、正断面図。
【図９】上記実施形態および変形例の振動片、または、ジャイロセンサーを搭載した電子機器の例を示す模式図であり、（ａ）は、デジタルビデオカメラの斜視図、（ｂ）は、携帯電話機の斜視図、（ｃ）は、情報携帯端末（ＰＤＡ）の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
〔振動片〕
図１は、振動片の一実施形態の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、溝の開口部を有する振動部の第１の面側（上側）から俯瞰した平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００３０】
図１に示すように、振動片２０は、シリコンを基材（主要部分を構成する材料）として形成されている。
振動片２０の外形は、フォトリソグラフィー技術を用いてウェットエッチングすることにより形成されている。なお、振動片２０は、１枚のシリコンウェハーから複数個取りすることが可能である。
【００３１】
図１（ａ）に示すように、本実施形態の振動片２０は、基部２１と、基部２１の一端（本実施形態ではＹ軸側の端部）からＹ軸に沿って互いに並行させて延伸する一対の振動部としての振動腕２２，２３と、を備えた所謂音叉型の振動片となっている。
各振動腕２２，２３には、有底の溝２，３が夫々設けられている。
【００３２】
図１（ｂ）に示すように、各振動腕２２，２３は、振動腕２２，２３の延伸方向と直交する断面の形状において、第１の面１ａ側の幅よりも第２の面１ｂ側の幅の方が大きくなっている。本実施形態では、振動腕２２，２３の断面形状は台形状を呈している。このように、振動腕２２，２３の断面形状が方形状とはならずに台形状となっているのは、シリコン材料が、ウェットエッチングに対するエッチング異方性を有していることに起因する。具体的には、シリコン材料の第１の面１ａに振動腕２２，２３の外形の原形となるエッチングマスクを形成して、その第１の面１ａ側から第２の面１ｂに向けてウェットエッチングすることにより形成されるエッチングマスクに基づいた振動腕２２，２３のシリコン体の断面形状は、シリコンのエッチング異方性により方形形状とはならずに、図１（ｂ）に示すように第１の面１ａ側の幅よりも第２の面１ｂ側の幅が大きい台形形状となる。
さらに、シリコンのエッチングはシリコンの結晶面に沿ってなされることから、シリコン各部の結晶面の差異によってエッチング量に差が生じることが知られている。これにより、振動腕２２，２３の台形の断面形状は、振動腕２２，２３に溝２，３が形成される前の振動腕２２，２３の重心を通って且つその断面の第１の面１ａから第２の面１ｂへの方向に沿う仮想の中心線Ｐ１´に対して非対称となる。
【００３３】
振動腕２２の溝２は、振動腕２２の第１の面１ａに開口部を有する。溝２は、振動腕２２の第１の面１ａにおいて開口部の中心を通って且つ振動腕２２の延伸方向に沿った仮想の線Ｐ２が、溝２が形成される前の振動腕２２の重心を通って且つ振動腕２２の延伸方向に沿う仮想の線Ｐ１に対して並行するいずれかの方向（本実施形態では＋Ｘ方向）に所定量ずれた位置に配置されて設けられている。溝２の開口部は、線Ｐ１で振動腕２２を幅方向に分割したときに図中右側のエリアに形成されている。
これと同様に、他方の振動腕２３の溝３も、振動腕２３の第１の面１ａに開口部を有し、振動腕２３の第１の面１ａにおいて開口部の中心を通って且つ振動腕２３の延伸方向に沿った仮想の線（不図示）が、溝３が形成される前の振動腕２３の重心を通って且つ振動腕２３の延伸方向に沿う仮想の線（不図示）に対して並行する方向に所定量ずれた位置に配置されて設けられている。なお、図１（ｂ）においては、振動腕２２において上記仮想の線Ｐ１と交わって且つ第１の面１ａから第２の面１ｂへの方向に沿う垂線としての仮想の線Ｐ１´、および、上記仮想の線Ｐ２と交わって且つ第１の面１ａから第２の面１ｂへの方向に沿う垂線としての仮想の線Ｐ２´を夫々図示している。溝３の開口部は、溝３が形成される前の振動腕２３の重心を通って且つ振動腕２３の延伸方向に沿う仮想の線により振動腕２３を幅方向に分割したときに図中右側のエリアに形成されている。
以上説明した溝２，３の開口部は、Ｚ方向から平面視で見たときに、第１の面１ａの両側にある側面の一方の側にずれて形成されているとも言える。
本願発明者は、シリコンウェハーのエッチング異方性に起因する振動腕の振動の劣化を抑制する手段として、振動部に設ける溝の位置を調整することが有効であることを見出した。即ち、振動部の断面形状が非対称となったその程度に応じて、溝の開口部を有する振動部の第１の面において、溝の開口部の中心を通って且つ振動部の延伸方向に沿った仮想の線が、溝が形成される前の振動部の重心を通って且つ振動部の延伸方向に沿う仮想の線に対して並行するいずれかの方向に所定量ずれた位置に配置して溝を設けることにより、振動部の断面形状が非対称であることに起因する検出精度や温度特性の劣化を抑制し得ることを発明者は見出した。
【００３４】
また、各振動腕２２，２３において、溝２，３の深さは、各振動腕２２，２３の第１の面１ａ，１ａから、反対側の第２の面１ｂ，１ｂまでの厚みの半分よりも深くなっている。この、溝２，３が各振動腕２２，２３の厚みの半分よりも深い形状は、後述する振動片２０の製造方法に起因する。即ち、振動腕２２，２３の外形と各々の溝２，３とを同時に露光してから、シリコンウェハーの厚み方向に貫通させる振動腕２２，２３の外形と、溝２，３とを同時にエッチングするために、溝２，３の底面が各振動腕２２，２３の肉厚の深い位置まで達するものである。このように溝２，３を深く形成することで、振動腕２２，２３の所望の振動方向（例えば、Ｘ軸方向）以外の不要な振動成分（例えば、Ｚ方向）を大幅に抑圧することができる。
【００３５】
振動片２０の各振動腕２２，２３の第１の面１ａには、図示はしないが励振手段と、振動片２０をジャイロ素子として用いる場合は検出手段とが形成されている。この場合の励振手段または検出手段は、例えば、振動腕２２，２３上に下部電極を形成し、下部電極上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電体層を形成し、圧電体層の上に上部電極を形成した圧電体素子が用いられる。
【００３６】
〔振動片の製造方法〕
次に、上記実施形態の振動片２０の製造方法について説明する。
図２は、振動片の製造方法を示すフローチャートである。また、図３（ａ）〜（ｃ）、および、図４（ａ）〜（ｄ）は、振動片の振動部の製造過程を模式的に示す正断面図である。
通常、振動片の製造方法では、シリコンウェハーに複数個の振動片を平面視で並べて形成し、その後、ダイシングすることにより個片の振動片を一括して複数個得る方法をとる。図３および図４は、シリコンウェハーにおいて一つの振動片の振動腕が形成される一部分を示した正断面図となっている。
【００３７】
本実施形態の振動片２０の製造方法では、まず、図３（ａ）に示すように、振動片２０を複数個形成することが可能な面積を有するシリコンウェハー１（図中ではその一部分のみを図示している）の第１の面１ａおよび第２の面１ｂにスパッタや蒸着、あるいはめっきなどにより金属耐食膜１２０ａ，１２０ｂを形成する（図２のステップＳ１）。金属耐食膜１２０ａ，１２０ｂには、後述するシリコンウェハーをエッチングする工程で使用するエッチング液に対する耐食性を有するものが利用され、例えば、下地層にクロム（Ｃｒ）、上層に金（Ａｕ）の積層膜を用いることができる。
さらに、金属耐食膜１２０ａ，１２０ｂ上に、スピンコート法などによりフォトレジスト膜１３１ａ，１３１ｂを形成する（図２のステップＳ２）。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、第１の面１ａのフォトレジスト膜１３１ａ側のみ、振動片２０の基部２１や振動腕２２，２３の外形および溝（図１を参照）の陽画または陰画パターンが描かれたフォトマスク１５０を用いて露光する外形・溝パターン露光を行う。本実施形態では、振動片２０の陽画パターンが描かれた所謂ポジ型用のフォトマスク１５０を用いて、ポジ型のフォトレジスト膜１３１ａを露光する例を示している。即ち、フォトマスク１５０には振動腕２２の外形および溝２の露光パターン１５２と、振動腕２３の外形および溝３の露光パターン１５３と、基部２１の外形の露光パターン（不図示）が描かれていて、これらの露光パターンが図中下向き矢印で示す露光光を遮断し、それ以外の部分を透過した露光光がフォトレジスト膜１３１ａに達して露光される（図２のステップＳ３）。
【００３９】
次に、図３（ｃ）に示すように、露光されたフォトレジスト膜１３１ａを現像して現像パターン１３２，１３３を得る（図２のステップＳ４）。
次に、現像して得られた現像パターン１３２，１３３をマスクにして金属耐食膜１２０ａのエッチングを行なって（図２のステップＳ５）から、フォトレジスト膜１３１ａの現像パターン１３２，１３３およびフォトレジスト膜１３１ｂを剥離（図２のステップＳ６）して、図４（ａ）に示すように、第２の面１ｂ側に金属耐食膜１２０ｂを露出させると共に、第１の面１ａ側に金属耐食膜１２０ａのエッチングマスク１２２ａ，１２３ａを得る。
【００４０】
次に、金属耐食膜１２０ｂおよび金属耐食膜１２０ａのエッチングマスク１２２ａ，１２３ａが形成されたシリコンウェハー１を、例えばアルカリ系溶液やアンモニウム水酸化溶液を含む単結晶シリコン用のエッチング液に浸漬してウェットエッチングすることにより、金属耐食膜１２０ｂおよびエッチングマスク１２２ａ，１２３ａに覆われていない部分のシリコンを溶解して、振動片２０の外形形状（振動腕２２，２３および基部２１）および溝２，３を形成する外形・溝エッチングを行う（図２のステップＳ７）。これにより、図４（ｂ）に示すように、振動片２０の外形を成す振動腕２２，２３および基部２１（不図示）と同時に、各振動腕２２，２３の第１の面１ａに開口部を有する溝２，３が形成される。
なお、振動腕２２，２３の外形と夫々の溝２，３をシリコンのエッチングにより同時に形成する過程で、シリコンウェハー１の溝２，３を形成する部分は、振動腕２２，２３や基部２１の外形を形成する部分に比してエッチング液と接触する面積が小さいため、エッチング時間が長くなるほど外形部分に比してエッチング速度が遅くなるので、振動腕２２，２３などの外形が形成される前に溝２，３部分のシリコンが完全に除去されて貫通することはない。ただし、振動腕２２，２３などの外形と溝２，３とを同時にエッチングして形成することから、各溝２，３の深さは比較的深く形成され、具体的には、振動腕２２，２３の第１の面１ａから第２の面１ｂまでの厚みの半分よりも深く形成される。
【００４１】
図４（ｂ）に示すように、振動腕２２，２３の断面形状は、基材のシリコンが有するエッチング異方性により結晶の方向によって、第１の面１ａ側の幅よりも第２の面１ｂ側の幅の方が大きい台形状を呈している。シリコンのエッチング異方性により、各振動腕２２，２３の側面は、シリコンの結晶面に沿った極めて正確な角度を有する平滑面となる。
また、上記したように、シリコンの結晶面に沿ってエッチングされることからシリコン各部の結晶面の差異によってエッチング量に差が生じることにより、振動腕２２，２３の台形の断面形状は、振動腕２２，２３に溝２，３が形成される前の振動腕２２，２３の重心を通って且つその断面の第１の面１ａから第２の面１ｂへの方向に沿う仮想の中心線Ｐ１´に対して非対称となる。このように断面形状が非対称となると、振動腕２２，２３が本来望む方向の振動とは異なる振動をして漏れ振動を発生し、所望の振動特性が得られずに温度特性が劣化したり、駆動振動（励振振動）する方向がずれることによって、回転角速度がゼロの状態にも関わらず振動腕２２，２３が検出方向（面外方向）に振動してしまい回転角速度の検出精度を劣化させたりする不具合が発生する虞がある。
このような振動腕２２，２３の非対称な断面形状に起因する不具合を抑制するために、本実施形態の振動片２０では、各振動腕２２，２３に設ける溝２，３の位置が調整されている。即ち、上記したように、各振動腕２２，２３の溝２，３は、振動腕２２，２３の第１の面１ａに開口部の中心を通って且つ振動腕２２，２３の延伸方向に沿った仮想の線（図１（ａ）のＰ２）が、各溝２，３が形成される前の振動腕２２，２３夫々の重心を通って且つ振動腕２２，２３の延伸方向に沿う仮想の線（Ｐ１）に対して並行する方向に所定量ずれた位置に配置されて設けられている。ここで、「所定量ずれた位置」の所定量とは、シリコンウェハーの結晶軸を明確にしてウェットエッチングによる振動片２０の外形形成を行うことで予測することが可能な各振動腕２２，２３の断面形状に対して、漏れ振動を抑制可能な溝２，３の位置として予め設定することが可能な量（位置）のことを言う。
本実施形態では、振動腕２２，２３の外形と溝２，３とを、同一フォトマスク１５０により同時に露光して形成しているので、エッチング上がりの各振動腕２２，２３と溝２，３との位置を再現性よく調整して形成することが可能になっている。
【００４２】
振動腕２２，２３などの外形および溝２，３のエッチングを行った後には、シリコンウェハーを混酸液などに浸漬することによって、金属耐食膜１２０ｂおよび金属耐食膜のエッチングマスク１２２ａ，１２３ａを剥離する（図２のステップＳ８）。
その後、図示はしないが、振動腕２２，２３に励振手段となる励振電極や、ジャイロ素子として用いる場合は検出手段となる検出電極を形成する電極形成を行なう（図２のステップＳ９）。
以上、述べた工程を経て、振動片２０の一連の製造工程は終了する。
なお、シリコンウェハー１に縦横並んで多数形成された振動片２０は、ダイシングなどの方法により個片化して提供することができる。
【００４３】
上記実施形態によれば、振動片２０の振動部として振動腕と溝とを同一のフォトマスク１５０を用いて同時に露光するので、位置精度の高いアライナーなどの高性能な設備の増設や、製造工程の増大をさせることなく、振動腕２２，２３の外形と、それに対する溝２，３とを所望の位置関係にて精度よく位置調整して形成することができる。したがって、シリコンウェハーのエッチング異方性に起因する振動特性や温度特性の劣化を効果的に抑えることができ、安定した振動特性を備えた振動片を低コストにて提供することができる。
また、上記実施形態の製造方法によれば、振動片の小型化にも比較的容易に対応することができる。
【００４４】
上記実施形態で説明した振動片２０、およびその製造方法は、以下の変形例として実施することも可能である。
【００４５】
以下、振動片の製造方法の変形例について図面を参照して説明する。
（変形例１）
図５は、振動片の製造方法の変形例を示すフローチャートである。また、図６（ａ）〜（ｄ）は、振動片の製造方法の変形例における振動部の製造過程を模式的に示す正断面図である。なお、上記実施形態との共通部分については同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる構成を中心に説明する。
【００４６】
図５に示す本変形例の振動片の製造方法において、ステップＳ１１からステップＳ１６のフォトレジスト剥離までのエッチングマスク形成は、上記実施形態における図２のステップＳ１〜Ｓ６と全く同じ構成により実施することができる。即ち、ステップＳ１１の金属耐食膜形成からステップＳ１６のフォトレジスト剥離までのプロセスを経て、図６（ａ）に示すように、シリコンウェハー１´の第２の面１ｂ側に金属耐食膜１２０ｂが形成され、第１の面１ａ側に金属耐食膜のエッチングマスク１２２ａ，１２３ａが形成される。
ただし、本変形例の振動片の製造方法では、後述するように、振動片の外形および溝を形成するエッチング工程の後で、シリコンウェハーの第２の面１ｂ側全面をハーフエッチングする工程を有するので、製造する振動片の厚みよりもハーフエッチングする分だけ厚い厚みを有するシリコンウェハー１´を用いる。
【００４７】
次に、金属耐食膜１２０ｂおよび金属耐食膜のエッチングマスク１２２ａ，１２３ａが形成されたシリコンウェハー１´を単結晶シリコン用のエッチング液に浸漬してエッチングを行い、図６（ｂ）に示すように、振動腕２２´，２３´などの振動片の外形と溝２０２，２０３とを同時に形成する（図５のステップＳ１７）。ただし、振動片の外形のうち、シリコンウェハー１´の第１の面１ａから第２の面１ｂまでの厚みは、上記したように後工程でさらにハーフエッチングされて薄くなる。
【００４８】
次に、金属耐食膜１２０ｂおよび金属耐食膜のエッチングマスク１２２ａ，１２３ａのうち、第２の面１ｂの金属耐食膜（裏面エッチングマスク）１２０ｂのみを剥離する（図５のステップＳ１８）。ここで、必要があれば、第１の面１ａ側に露出するシリコン面をエッチングマスク材で覆おう処理を施す。この第１の面１ａ側をエッチングマスク材で覆う工程を行う場合は、ステップＳ１８で、金属耐食膜１２０ｂとともに金属耐食膜のエッチングマスク１２２ａ，１２３ａを同時に剥離してもよい。
【００４９】
次に、図６（ｃ）に示すように、振動腕２２´，２３´の第２の面１ｂ全面を所定量エッチングする裏面エッチングを行い（図５のステップＳ１９）、次に、エッチングマスク１２２ａ，１２３ａを剥離する表面エッチングマスク剥離を行って（図５のステップＳ２０）図６（ｄ）に示すように、本変形例の製造方法による振動片２２０の溝２０２，２０３を含む外形が完成する。
次に、図５のステップＳ２１に示すメタライジングマスク形成を行った後、そのメタライジングマスクをマスクにして電極膜を積層させて各種の電極を形成し（図５のステップＳ２２）、一連の振動片２２０の製造工程が終了する。
【００５０】
上記変形例の振動片の製造方法によれば、外形・溝エッチング工程（図５のステップＳ１７）でシリコンウェハー１´をエッチングした時に、シリコンのエッチング異方性によりエッチング深さの深い位置、即ち、第２の面１ｂ側に発生するエッチング残り（ヒレ）の少なくとも一部を、裏面エッチング工程（図５のステップＳ１９）でハーフエッチングすることにより取り除くことができる。従って、振動腕２２´，２３´と溝２０２，２０３とを同時に露光してパターニングすることにより、溝２０２，２０３の位置を精度よく調整してシリコンのエッチング異方性に起因する振動特性の劣化を軽減する効果とともに、振動腕２２´，２３´の断面形状が左右非対称となる度合いが小さくなることから、安定した振動特性が保持された検出感度の高い振動片２２０を提供することができる。
【００５１】
（変形例２）
次に、本発明の振動片を角速度センサー素子（振動ジャイロ素子）として利用する振動片の変形例について図面を参照しながら説明する。
図７は、角速度センサー用の振動片の変形例を模式的に示す斜視図である。なお、本変形例の振動片の構成のうち、振動部としての振動腕３２２，３２３の断面形状、および振動腕３２２，３２３に設けた溝３０２，３０３の形状は上記実施形態の振動片２０の振動腕２２，２３と同様な形状であるため、詳細な説明を省略する。
図７に示すように、本変形例の振動片３２０は、上記第１の実施形態の振動片２０と同様に、基部３２１と、基部３２１の一端から互いに並行させて延伸する一対の振動腕３２２，３２３と、を備えた所謂音叉型の形状を呈している。
【００５２】
振動腕３２２，３２３には、各振動腕３２２，３２３に対して同じ位置関係にて配置された溝３０２，３０３が設けられている。このうち一方の振動腕３３２における溝３０２の配置について詳細に説明する。
溝３０２は、振動腕３２２の第１の面３０１ａに開口部を有する。溝３０２は、振動腕３２２の第１の面３０１ａにおいて開口部の中心を通って且つ振動腕３２２の延伸方向に沿った仮想の線Ｐ２が、溝３０２が形成される前の振動腕３２２の重心を通って、且つ、振動腕３２２の延伸方向に沿う仮想の線Ｐ１に対して並行するいずれかの方向（本変形例では＋Ｘ方向）に所定量ずれた位置に設けられている。溝３０２の開口部は、前記の線Ｐ１で振動腕３２２を幅方向に分割したときに図中右側のエリアに形成されている。
なお、本変形例において、溝３０２，３０３は、各振動腕３２２，３２３の基部３２１から所定の距離を空けた位置から先端側に向けて形成されている。
【００５３】
各振動腕３２２，３２３の第１の面３０１ａには、励振手段および検出手段が設けられている。
詳述すると、振動腕３２２の溝３０２よりも基部３２１側において、第１の面３０１ａの両側面寄りの領域には一対の励振手段３１２ａ，３１３ａが並行させて配設され、励振手段３１２ａ，３１３ａの間には検出手段３１４ａが設けられている。
同様に、振動腕３２３の溝３０３よりも基部３２１側において、第１の面３０１ａの両側面寄りの領域には一対の励振手段３１２ｂ，３１３ｂが並行させて配設され、励振手段３１２ｂ，３１３ｂの間には検出手段３１４ｂが設けられている。
上述したとおり、各励振手段３１２ａ，３１２ｂ，３１３ａ，３１３ｂ、および、検出手段３１４ａ，３１４ｂには、例えば、振動腕３２２，３２３の第１の面３０１ａに下部電極（図示せず）を形成し、下部電極上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体層（図示せず）を形成し、圧電体層の上に上部電極（図示せず）を形成した圧電体素子を用いることができる。
励振手段３１２ａ，３１２ｂ，３１３ａ，３１３ｂに電気信号（駆動電圧）±Ｖを印加することにより、一対の振動腕３２２，３２３が励振されて第１の面３０１ａの面内方向（±Ｘ方向）に機械的に振動することができる。
また、検出手段３１４ａ，３１４ｂは、各振動腕３２２，３２３の機械的振動を電気検出済み信号に変換することができる。
【００５４】
上記構成の音叉型の振動片３２０は、音叉型ジャイロメーターの原理により、励振手段３１２ａ，３１２ｂ，３１３ａ，３１３ｂに励振用の電気信号±Ｖを印加して振動腕３２２，３２３が±Ｘ方向に振動しているときに、振動片３２０にＹ軸周りの角速度ωが印加されると、コリオリの力により振動腕３２２，３２３は±Ｚ方向に振動する。このＺ軸方向の機械的振動により検出手段３１４ａ，３１４ｂに発生する電荷を検出回路（図示せず）で処理することにより角速度信号出力を得ることができる。
【００５５】
以上、述べた構成の振動片３２０によれば、振動部としての振動腕３２２，３２３に、上記実施形態の振動片２０の溝２，３と同様な構成の溝３０２，３０３が設けていることにより、振動部としての振動腕の断面形状が非対称であることに起因する不要な振動成分を相殺して、検出精度や温度特性の劣化を抑制することができる。
【００５６】
上記実施形態および変形例では、本発明の振動片の具体例として音叉型の振動片について説明したが、振動片の形状はこれに限定されない。例えば、基部の一端、および、他端の各々から振動部が延びた構成の水晶振動片や、基部の一端から三つ以上の振動部が延びた構成の振動片としてもよい。
【００５７】
基部の一端および他端から振動部が延びた構成の振動片の一例として、基部の一端と、その一端の反対側の他端の各々から二つの振動部が延びた構成の、外形がＨ型の振動片を角速度センサー素子（振動ジャイロ素子）として利用する実施例について説明する。
外形がＨ型の振動片は、基部一端から互いに並行に延びる一対の振動部としての駆動用振動腕と、それとは反対側に延びる一対の振動部としての検出用振動腕とを有する。このうち一対の駆動用振動腕の主面には、駆動用振動腕の長手方向に溝が形成されている。溝は、各駆動用振動腕の第１の面に開口部を有する。また、溝は、駆動用振動腕の第１の面において開口部の中心を通って、且つ、駆動用振動腕の延伸方向に沿った仮想の線が、溝が形成される前の駆動用振動腕の重心を通って、且つ、駆動用振動腕の延伸方向に沿う仮想の線に対して並行するいずれかの方向に所定量ずれた位置に配置されて設けられている。
駆動用振動腕の両主面（第１の面と第１の面の反対側の第２の面）、および、一方の主面の溝の側面と底面と、駆動用振動腕の側面には、ある瞬間において互いに極性が異なる駆動電極が設けられて、振動片を振動させる駆動電極を構成している。
【００５８】
前記駆動電極に所定の交流電圧を印加すると、上記変形例と同様に駆動用振動腕の両主面と平行な方向に交互に電界が生じ、駆動用振動腕が電界の方向と同じ方向に屈曲振動する。
この状態で、振動片が振動方向に対して同一面内に直交する方向に沿った軸を中心に回転すると、その回転角速度ωに対して、その振動方向に対して面外方向に直交する向きに働くコリオリ力により、駆動用振動腕はコリオリ力の働く方向に応力を受けてその応力の働く方向に振動する。この振動が検出用振動腕をその共振振動数で振動させ、これを電気信号として検出用電極により検出して、振動片に印加された回転角速度およびその回転方向等を求める。
このような構成のＨ型の振動片（振動ジャイロ素子）は、一対の駆動用振動腕で駆動するため励振効率が向上してＣｌ値を抑えることができるとともに、駆動用振動腕と検出用振動腕とが基部の反対側の端部からそれぞれ延出されているため、駆動電極と検出電極の分離がし易く、また、検出用の電極を大きくとれるので、検出感度を向上させることができる。
【００５９】
次に、基部の一端から三つ以上の振動部が延出された構成の振動片の一例として、三脚タイプの振動片を角速度センサー素子（振動ジャイロ素子）として利用する例について説明する。
三脚タイプの振動片は、基部と、基部の一端から互いに並行させて延出された三つの振動腕を有している。例えば、基部から並行させて延びた三つの振動腕のうち、両端の二つの振動腕を駆動用の振動腕として利用し、二つの駆動用の振動腕の間に挟まれて延びる振動腕を検出用の振動腕として用いる。
二つの駆動用の振動腕のそれぞれには、振動腕の延伸方向に沿って細長く形成された溝が設けられている。溝は、駆動用の各振動腕の第１の面に開口部を有し、各振動腕の第１の面において開口部の中心を通って且つ各振動腕の延伸方向に沿った仮想の線が、溝が形成される前の各振動腕の重心を通って、且つ、振動腕の延伸方向に沿う仮想の線に対して平行するいずれかの方向に所定量ずれた位置に配置されて設けられている。
【００６０】
三つの振動腕のうち、駆動用の二つの振動腕には励振用電極が設けられ、これらの振動腕が駆動用の振動腕（振動部）として利用される。
また、三つの振動腕の真ん中に配置された振動腕には検出用電極が形成され、この振動腕は検出用の振動腕（振動部）として利用される。励振用電極に電気信号±Ｖが加えられることにより、駆動用の振動腕が励振されて第１の面の面内方向に機械的に振動させ、また、検出用電極は、検出用の振動腕の機械的振動を電気検出済み信号に変換することができる。
【００６１】
なお、三つの振動腕の使い方はこれに限らず、二つの駆動用の振動腕と一つの検出用の振動腕となるように電極を形成すればよい。例えば、隣接する二つの振動腕を駆動用の振動腕とし、この他の振動腕を検出用の振動腕として利用できるように電極を形成すれば、駆動用の振動腕が近接することによって駆動振動のＱ値が大きくなることにより駆動振動のＣｌ値が低減され、それに伴って消費電流の抑制を図ることができる。
【００６２】
以上、説明した外形がＨ型の振動片や三脚タイプの振動片の構成においても、振動腕（駆動用振動腕）に、上記実施形態および変形例の振動片２０，３２０の溝２，３，３０２，３０３と同様な構成の溝を設けることにより、振動部としての振動腕の断面形状が非対称であることに起因する不要な振動成分を相殺して、検出精度や温度特性の劣化を抑制し高感度で安定した検出精度を有する振動片（振動ジャイロ素子）を提供することができる。
【００６３】
（第２の実施形態）
〔ジャイロセンサー〕
次に、本発明の振動片を搭載したジャイロセンサーについて、図面を参照しながら説明する。
図８は、上記変形例２の振動片３２０を備えたジャイロセンサーを示す模式図であり、（ａ）は、振動片３２０の第１の面３０１ａ側（上側）から俯瞰した平面図、（ｂ）は、正断面図である。
なお、図８（ａ）では、リッド（蓋体）を便宜上省略してある。また、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００６４】
図８に示すように、ジャイロセンサー１００は、上記変形例２の振動片３２０と、振動片３２０の駆動回路および検出回路を少なくとも有する半導体回路素子としてのＩＣチップ４０と、振動片３２０およびＩＣチップ４０とを収容するパッケージ６０とを備えている。
【００６５】
パッケージ６０は、平板状の第１層基板６１と、開口部の大きさが異なる矩形環状の第２層基板６２、第３層基板６３、および第４層基板６４とがこの順に積層されている。第２層基板６２から第４層基板６４まで上方にいくにしたがって開口部の大きさが大きくなっていることから、パッケージ６０の内部には段差を有する凹部が形成されている。なお、パッケージ６０を構成する第１層基板６１〜第４層基板６４には、セラミックグリーンシートを成形したものが広く利用され、例えば焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
【００６６】
パッケージ６０の凹部の凹底面となる第１層基板６１の上面にはＩＣチップ４０が図示しないダイアタッチ材により接着・固定されている。
ＩＣチップ４０には、能動面４０ａ側にトランジスターやメモリー素子などの半導体素子を含んで構成される集積回路（図示せず）が形成されている。この集積回路には、振動片３２０を駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときに振動片３２０に生じる検出振動を検出する検出回路とが備えられている。また、ＩＣチップ４０の能動面４０ａ側には、集積回路から引き出され集積回路と外部との電気的な接続を図る複数の電極パッド４５が設けられている。
ＩＣチップ４０の各電極パッド４５は、パッケージ６０の凹部の第２層基板６２により形成された段部に設けられた対応するＩＣ接続端子６５とボンディングワイヤー９５を介して電気的に接続されている。なお、ＩＣチップ４０とパッケージ６０との電気的な接続は、本実施形態のワイヤーボンディングを用いた方法に限らず、例えば、電極パッド４５に半田などのバンプを設けてＩＣ接続端子に直接接合するフェースダウン接合などの他の接合方法を用いることができる。
【００６７】
パッケージ６０の凹部の第３層基板６３により形成された段部には振動片３２０が接合されるマウント電極６６が設けられている。
振動片３２０は、基部３２１に設けられた外部接続端子（図示せず）を、パッケージ６０の対応するマウント電極６６に位置合わせした状態で導電性接着材などの接合部材９７を介してマウント電極６６に接合されている。これにより、振動片３２０は、パッケージ６０の凹部において、ＩＣチップ４０の上方に隙間を介して片持ち支持される。
なお、パッケージ６０に設けられるＩＣ接続端子６５やマウント電極６６などの電極、端子、およびそれらを接続する配線は、例えば、タングステン（Ｗ）などのメタライズ層に、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜が用いられる。
【００６８】
ジャイロセンサー１００は、ＩＣチップ４０および振動片３２０がパッケージ６０の内部に上記のように配置され収納された状態で、リッド７０がシームリングや低融点ガラスなどの接合部材６９を介してパッケージ６０の上面に接合される。リッド７０には、コバールなどの金属、ガラス、セラミックなどが用いられている。
これにより、パッケージ６０の内部は、気密に封止される。なお、パッケージ６０の内部は、振動片３２０の振動が阻害されないように、真空状態（真空度が高い状態）、または、不活性ガス雰囲気に保持されていることが好ましい。
【００６９】
上記のように構成されたジャイロセンサー１００は、上記変形例に記載の振動片３２０を備えているので、シリコンウェハーのエッチング異方性に起因する駆動振動と検出振動の機械結合が抑制され、安定した回転角速度の検出を行うことができる。このことから、ジャイロセンサー１００は、撮像機器の手ぶれ補正や、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星信号を用いた移動体ナビゲーションシステムにおける車両などの姿勢検出、姿勢制御などに好適に用いられる。
【００７０】
なお、本実施形態では、振動片３２０およびそれを制御するＩＣチップ４０を一組備えたジャイロセンサー１００について説明したが、複数組の振動片およびＩＣチップを搭載することにより、例えば複数軸方向の回転角速度の検出が可能な高性能なジャイロセンサーを提供することができる。
【００７１】
（第３の実施形態）
〔電子機器〕
上記実施形態および変形例に記載の振動片を搭載した電子機器は、上記したようにコストの上昇を抑えながら振動特性の安定化が図られた振動片を備えているので、高性能化および低コスト化を図ることが可能である。
例えば、図９（ａ）は、デジタルビデオカメラへの適用例を示す。デジタルビデオカメラ２４０は、受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、および表示ユニット１００１を備えている。このようなデジタルビデオカメラ２４０に、例えば、上記変形例２の振動片３２０を備えたジャイロセンサー１００を搭載することにより、所謂手ぶれ補正機能を搭載することができる。
また、図９（ｂ）は、電子機器としての携帯電話機、図９（ｃ）は、情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）への適用例をそれぞれ示すものである。
まず、図９（ｂ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットと１００２を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、表示ユニット１００２に表示される画面がスクロールされる。
また、図９（ｃ）に示すＰＤＡ４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、並びに表示ユニット１００３を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が表示ユニット１００３に表示される。
このような携帯電話機３０００やＰＤＡ４０００に、上記実施形態および変形例の振動片や、それを備えたジャイロセンサー１００を搭載することにより、様々な機能を付与することができる。例えば、図９（ｂ）の携帯電話機３０００に、図示しないカメラ機能を付与した場合に、携帯電話機３０００に搭載された振動片やジャイロセンサー１００により手ぶれ補正を行うことができる。また、図９（ｂ）の携帯電話機３０００や、図９（ｃ）のＰＤＡ４０００にＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）として広く知られる汎地球測位システムを具備した場合に、上記実施形態および変形例の振動片や、それを備えたジャイロセンサー１００を搭載することにより、ＧＰＳにおいて、携帯電話機３０００やＰＤＡ４０００の位置や姿勢を認識させることができる。
【００７２】
なお、図９に示す電子機器に限らず、本発明の振動片、および、それを備えたジャイロセンサー１００を適用可能な電子機器として、モバイルコンピューター、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ゲーム機などが挙げられる。
【００７３】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００７４】
例えば、上記実施形態および変形例では、振動片の形状が音叉型である例や、外形がＨ型、あるいは三脚タイプの振動片を説明したが、これに限らない。例えば、基部から一つの振動部（振動腕）が延伸されたビーム型の振動片や、振動部を４つ以上備えた振動片、あるいは、一つの基部に対して梁などを介して複数対の振動部が備えられた振動片（例えば、所謂ダブルＴ型の振動片）などであっても、本発明の振動部の外形と溝とを同時露光して形成する製造方法によれば、上述した実施形態および変形例に記載したものと同様な効果を得ることができる。
【００７５】
また、上記実施形態および変形例では、一対の振動腕、例えば上記実施形態の振動片２０の一対の振動腕２２，２３の両方共に溝２，３を設けたが、片側の振動腕にのみ溝を設ける構成としても、上記したようなシリコンのエッチング異方性に起因する振動漏れの抑制を図ることができる。これと同様に、３つ以上の振動腕を備えた振動片において、少なくとも一部の振動腕にのみ溝を設ける構成とすることもできる。
【００７６】
また、上記変形例では、振動片を角速度センサー素子（振動ジャイロ素子）として利用した例について説明したが、これに限定するものではなく、例えば、加速度に反応する加速度感知素子、圧力に反応する圧力感知素子、重さに反応する重量感知素子などでもよい。
また、本発明の振動片は、振動ジャイロ素子などのセンサー素子に限らず、例えば、発振器などに用いられる共振子であってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１，１´…シリコンウェハー、１ａ…第１の面、１ｂ…第２の面、２，３，２０２，２０３…溝、２０，２２０，３２０…振動片、２１，３２１…基部、２２，２３…振動部としての振動腕、４０…ＩＣチップ、４０ａ…能動面、４５…電極パッド、６０…パッケージ、６１…第１層基板、６２…第２層基板、６３…第３層基板、６４…第４層基板、６５…ＩＣ接続端子、６６…マウント電極、６９，９７…接合部材、７０…リッド、９５…ボンディングワイヤー、１００…ジャイロセンサー、１２０ａ，１２０ｂ…金属耐食膜、１２２ａ，１２２ｂ…エッチングマスク、１３１ａ，１３１ｂ…フォトレジスト膜、１３２，１３３…現像パターン、１５０…フォトマスク、１５２，１５３…露光パターン、２４０…電子機器としてのデジタルビデオカメラ、２４１…受像部、２４２…操作部、２４３…音声入力部、１００１〜１００３…表示ユニット、３０００…電子機器としての携帯電話機、３００１…複数の操作ボタン、３００２…スクロールボタン、４０００…電子機器としてのＰＤＡ、４００１…複数の操作ボタン、４００２…電源スイッチ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動片、その振動片を用いたジャイロセンサー、およびそれらを用いた電子機器、あるいは振動片の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、時計や家電製品、各種情報通信機器やＯＡ機器等の民生・産業用電子機器には、それらの電子回路のクロック源として、水晶振動子などの圧電振動子や、水晶振動片などの圧電振動片とＩＣチップとを同一パッケージ内に封止した発振器やリアルタイムクロックモジュール等の圧電デバイスが広く使用されている。また、船舶、航空機、自動車等の姿勢制御や航行制御、あるいはデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の手振れ検出・補正制御等における回転角速度センサーとして、圧電振動片をセンサー素子（振動ジャイロ素子）として利用した圧電デバイスとしてのジャイロセンサーが広く利用され、３次元立体マウス等の回転方向センサーにも応用されている。このようなジャイロセンサーは、例えば特許文献１または特許文献２に記載されたものが知られている。
【０００３】
これらの圧電デバイスは、それを搭載する電子機器の小型化・薄型化に伴い、より一層の小型化・薄型化が要求されている。また、クリスタルインピーダンス値（以下、ＣＩ値と記す）を低減して高品質で安定性に優れた圧電デバイスが要求されている。ＣＩ値を低減するために、例えば、特許文献３に記載された溝つきの振動部（振動腕）を有する音叉型の圧電振動片が紹介されている。特許文献３に記載の圧電振動片は、例えば水晶からなる基部、および基部から延伸された一対の振動部を有し、各振動部に、振動部の延伸方向に延びる溝がそれぞれ形成されている。各振動部に設けられた溝によって振動部の剛性が小さくなって振動が促進されるとともに、溝の側面および底面に励振電極を設けることによって電界効率を向上させることによりＣＩ値の抑制が図れる構造となっている。
【０００４】
音叉型の振動片を振動ジャイロ素子として利用する場合には、通常、一対の振動部（振動腕）のうちの一方に励振用電極（駆動電極）を設けて駆動部として利用し、他方の振動部に検出用電極を設けて検出部として利用する。このような構成の振動ジャイロ素子の励振用電極に励振信号を印加して振動部の延伸方向と垂直な面内方向に励振振動させているときに、振動部の延伸方向を軸とした軸周りの回転運動が加わると、その回転運動が、励振振動方向と直交する方向（面外方向）のコリオリの力を発生させ、基部を介して他方の振動部に面外方向の振動を発生させる。この他方の振動部（検出部）の面外振動を検出用電極により電気検出済みの信号に変換して検知することにより、振動ジャイロ素子に印加された回転角速度を検出することができる。
【０００５】
水晶のような圧電単結晶材料以外に、振動片に用いる単結晶材料としてシリコンが挙げられる。シリコンもエッチング異方性を有しているので、第１の面にエッチングマスクを形成して第１の面から反対側の第２の面にエッチングして得られるシリコン体の断面形状は方形状とはならずに、第１の面側の幅よりも第２の面側の幅の方が大きい形状になるとともに非対称な断面形状となる。ただし、シリコンをエッチングして得られるエッチング面は、水晶などに比して、結晶面に沿って極めて正確な角度を持った平滑な断面となることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−５５４７９号公報
【特許文献２】特開平１０−１７０２７２号公報
【特許文献３】特開２００４−２００９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ドライエッチングは製造装置が高額であり、製造装置が安価なウェットエッチングが望まれている。ここで、シリコン基板をウェットエッチングした振動腕や溝の断面形状がその結晶配向によってエッチング方向に沿った中心線に対して非対称になることが多い。このように振動部が非対称な断面形状となることにより、上記した振動部の面内振動や面外振動が所望の方向になされず、振動特性が劣化したり、振動片をジャイロ素子にもちいた場合に回転角速度がゼロの状態にも関わらず振動部が検出方向（面外方向）に振動してしまったりして、振動ジャイロ素子の回転角速度の検出精度を劣化させるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
〔適用例１〕本適用例にかかる振動片の製造方法は、基部と、前記基部から延伸し、且つ、第１の面、該第１の面の反対側にある第２の面、および前記第１の面と前記第２の面とを連結する一対の側面を有し、前記第１の面に溝が設けられた振動部と、を備えた振動片の製造方法であって、シリコン基板の前記第１の面にフォトレジスト膜を形成する工程と、同一のフォトマスクを用いて、前記フォトレジスト膜に前記基部および前記振動部の外形形状と、前記振動部の形成領域内に前記溝の開口部の形状と、を露光する工程と、前記露光する工程の後で前記フォトレジスト膜を現像する工程と、前記現像する工程でパターニングされた前記フォトレジスト膜をマスクにしてウェットエッチング法により前記外形形状および前記溝をエッチングする工程と、を含み、前記エッチングする工程の後において、前記延伸の方向に平面視で直交する方向の前記振動部の幅は、前記第１の面側よりも前記第２の面側の方が大きく、且つ、前記溝の前記開口部は、平面視で前記側面の一方の側にずれて形成されることを特徴とする。
【００１０】
上記構成において、シリコン材料の第１の面にエッチングマスクを形成して、その第１の面側から第２の面に向けてウェットエッチングすることにより形成されるエッチングマスクに基づいたシリコン体の断面形状は、シリコンのエッチング異方性により方形形状とはならずに、第１の面側の幅よりも第２の面側の幅が大きい形状、例えば台形形状を呈することが知られている。また、シリコンのエッチングはシリコンの結晶面に沿ってなされることから、シリコン各部の結晶面の差異によってエッチング量に差が生じることが知られている。具体的には、シリコン体の断面の形状が、その断面の第１の面から第２の面への方向に沿う仮想の中心線に対して非対称となることが知られている。
シリコン材料をウェットエッチング加工することにより振動片を形成した場合に、上記したシリコンのエッチング異方性により振動部の断面が非対称な形状になると、振動部の振動方向が所望の方向と交差する方向にずれて振動片の温度特性などの振動特性が劣化する虞がある。このようなシリコンのエッチング異方性に起因する振動部の振動方向のずれを、振動部に設ける溝の位置を調整することにより補正できることを発明者は見出した。
上記振動片の製造方法によれば、振動片の振動部と溝とを同一のフォトマスクを用いて同時に露光し、その露光パターンに基づくエッチングマスクを用いてエッチングを行うことによって振動部の外形と溝とを同時に形成するので、高性能な設備の増設や製造工程の増大をさせることなく、振動部の外形と、それに対する溝とを所望の位置関係に位置精度よく形成することができる。
したがって、シリコン材料のエッチング異方性に起因する振動特性や温度特性の劣化が抑えられた、小型で、安定した振動特性を備えた振動片を製造することができる。
【００１１】
〔適用例２〕上記適用例にかかる振動片の製造方法において、前記溝は、前記第１の面において前記開口部の中心を通り前記延伸の方向に沿った仮想の線が、前記溝が形成される前の前記振動部の重心を通り前記延伸の方向に沿った仮想の線に対してずれていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、溝の位置を中心からずらして振動部の重心の位置を溝形成前からずらすことにより、所望振動以外の不要振動モードを大幅に抑制することができる。
【００１３】
〔適用例３〕上記適用例にかかる振動片振動片の製造方法において、前記エッチングする工程の後で、前記第２の面からエッチングする工程を有することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、シリコンのエッチング異方性によりエッチング深さの深い位置で顕著に発生するエッチング残り（ヒレ）の少なくとも一部を裏面エッチングすることによって取り除くことができるので、振動部の断面形状の非対称さが改善されて振動特性のより安定した振動片を提供することができる。
【００１５】
〔適用例４〕上記適用例にかかる振動片の製造方法において、前記エッチングする工程は、前記第１の面および前記第２の面の両面から同時にエッチングすることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、シリコンウェハーの第１の面および第２の面の両面から同時にエッチングをおこなうので、エッチング異方性に起因してエッチング深さの深い位置で顕著に発生するエッチング残りが起こり難くなり、振動部の断面形状の対称性が良好となって振動特性を安定化させることができる。
【００１７】
〔適用例５〕本適用例にかかる振動片は、基部と、前記基部から延伸し、且つ、第１の面、該第１の面の反対側にある第２の面、および前記第１の面と前記第２の面とに連結する一対の側面を有した振動部と、を備え、前記基部および前記振動部はシリコン材料が用いられ、前記振動部の前記第１の面には溝が設けられ、前記溝は、開口部が平面視で前記側面の一方側にずれて設けられ、前記延伸の方向に平面視で直交する方向の前記振動部の幅は、前記第１の面側よりも、前記第２の面側の方が大きいことを特徴とする。
【００１８】
本適用例の振動片において、振動腕の延伸方向と直交する断面の第１の面側の幅よりも、第１の面とは反対側の第２の面側の幅の方が大きい形状は、上記適用例の振動片の製造方法で説明したシリコン材料のエッチング異方性に起因するものであり、上述したとおり、シリコンの結晶面に沿ってエッチングがなされることにより、エッチング断面の形状は、その断面の第１の面から第２の面への方向に沿う仮想の中心線に対して非対称になり、これによって、振動部の振動方向が所望の方向と交差する方向にずれて振動片の温度特性などの振動特性が劣化する虞がある。
本適用例によれば、振動部の第１の面に開口部を有する溝であって、第１の面において開口部の中心を通って且つ振動部の延伸方向に沿った仮想の線が、溝が形成される前の振動部の重心を通って且つ振動部の延伸方向に沿う仮想の線に対して並行するいずれかの方向にずれた位置に設けられた溝を備えている。発明者は、シリコンのエッチング異方性によって断面形状の第１の面側の幅よりも第２の面側の幅の方が大きくて、且つ、非対称な形状となる振動部を有する振動片において、その断面形状が非対称となる度合いに応じて溝の位置を調整して設けることにより、振動部の振動方向を所望の方向に補正することができることを見出した。
なお、本適用例の振動片は、上記適用例の振動片の製造方法のように、振動部の外形と溝を同じフォトマスクを用いて同時に露光する工程を含む製造方法により形成することにより、高性能な設備の増設や製造工程の増大をさせることなく、振動部の外形と、それに対する溝とを所望の位置関係に位置精度よく形成することができる。
したがって、シリコン材料のエッチング異方性に起因する振動特性や温度特性の劣化が抑えられ、安定した振動特性を備えた振動片を提供することができる。
【００１９】
〔適用例６〕上記適用例にかかる振動片において、前記溝の深さは、前記振動部の前記第１の面から前記第２の面までの厚みの半分よりも深いことを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、溝を深く形成することにより、所望振動以外の不要振動モードを大きく抑圧することができる。
【００２１】
〔適用例７〕上記適用例にかかる振動片において、前記振動部の少なくとも前記第１の面に励振手段が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
例えば、励振手段として、振動部上に設けた下部電極と、下部電極上に設けた酸化亜鉛（ＺｎＯ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電体と、圧電体上に設けた上部電極の少なくとも３層を備えた圧電体素子を用いれば、圧電性を有さないシリコン材料を用いた振動腕を効率よく振動させることができる。
この構成によれば、各振動部に設けられた溝によって振動部の剛性が小さくなって振動が促進される効果とともに、溝の側面および底面に励振電極を設けることによって電界効率が向上する効果が相乗的にはたらくことによりＣＩ値がより低減された振動片を提供することができる。
【００２３】
〔適用例８〕本適用例にかかるジャイロセンサーは、上記適用例に記載の振動片を備えたことを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、シリコン材料のエッチング異方性により断面形状が非対称となることによって発生し得る駆動振動と検出振動との機械結合が抑制された振動片を備えているので、回転角速度の検出精度が高いジャイロセンサーを提供することができる。
【００２５】
〔適用例９〕本適用例にかかる電子機器は、上記適用例に記載の振動片を備えたことを特徴とする。
【００２６】
上記構成の電子機器は、上記適用例の振動片、または、ジャイロセンサー、即ち、振動部に該振動部の外形と同時に露光およびエッチングして形成された溝を有する振動片、または、それを用いたジャイロセンサーを備えているので、高性能で安定した特性を備える。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】振動片の一実施形態の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、溝の開口部を有する振動部の第１の面側（上側）から俯瞰した平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図２】振動片の製造方法を示すフローチャート。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、振動片の振動部の製造過程を模式的に示す正断面図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、振動片の振動部の製造過程を模式的に示す正断面図。
【図５】振動片の製造方法の変形例を示すフローチャート。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、振動片の製造方法の変形例における振動部の製造過程を模式的に示す正断面図。
【図７】振動片の変形例２を模式的に示す斜視図。
【図８】上記変形例２の振動片を備えたジャイロセンサーを示す模式図であり、（ａ）は、振動片の第１の面側（上側）から俯瞰した平面図、（ｂ）は、正断面図。
【図９】上記実施形態および変形例の振動片、または、ジャイロセンサーを搭載した電子機器の例を示す模式図であり、（ａ）は、デジタルビデオカメラの斜視図、（ｂ）は、携帯電話機の斜視図、（ｃ）は、情報携帯端末（ＰＤＡ）の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
〔振動片〕
図１は、振動片の一実施形態の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、溝の開口部を有する振動部の第１の面側（上側）から俯瞰した平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００３０】
図１に示すように、振動片２０は、シリコンを基材（主要部分を構成する材料）として形成されている。
振動片２０の外形は、フォトリソグラフィー技術を用いてウェットエッチングすることにより形成されている。なお、振動片２０は、１枚のシリコンウェハーから複数個取りすることが可能である。
【００３１】
図１（ａ）に示すように、本実施形態の振動片２０は、基部２１と、基部２１の一端（本実施形態ではＹ軸側の端部）からＹ軸に沿って互いに並行させて延伸する一対の振動部としての振動腕２２，２３と、を備えた所謂音叉型の振動片となっている。
各振動腕２２，２３には、有底の溝２，３が夫々設けられている。
【００３２】
図１（ｂ）に示すように、各振動腕２２，２３は、振動腕２２，２３の延伸方向と直交する断面の形状において、第１の面１ａ側の幅よりも第２の面１ｂ側の幅の方が大きくなっている。本実施形態では、振動腕２２，２３の断面形状は台形状を呈している。このように、振動腕２２，２３の断面形状が方形状とはならずに台形状となっているのは、シリコン材料が、ウェットエッチングに対するエッチング異方性を有していることに起因する。具体的には、シリコン材料の第１の面１ａに振動腕２２，２３の外形の原形となるエッチングマスクを形成して、その第１の面１ａ側から第２の面１ｂに向けてウェットエッチングすることにより形成されるエッチングマスクに基づいた振動腕２２，２３のシリコン体の断面形状は、シリコンのエッチング異方性により方形形状とはならずに、図１（ｂ）に示すように第１の面１ａ側の幅よりも第２の面１ｂ側の幅が大きい台形形状となる。
さらに、シリコンのエッチングはシリコンの結晶面に沿ってなされることから、シリコン各部の結晶面の差異によってエッチング量に差が生じることが知られている。これにより、振動腕２２，２３の台形の断面形状は、振動腕２２，２３に溝２，３が形成される前の振動腕２２，２３の重心を通って且つその断面の第１の面１ａから第２の面１ｂへの方向に沿う仮想の中心線Ｐ１´に対して非対称となる。
【００３３】
振動腕２２の溝２は、振動腕２２の第１の面１ａに開口部を有する。溝２は、振動腕２２の第１の面１ａにおいて開口部の中心を通って且つ振動腕２２の延伸方向に沿った仮想の線Ｐ２が、溝２が形成される前の振動腕２２の重心を通って且つ振動腕２２の延伸方向に沿う仮想の線Ｐ１に対して並行するいずれかの方向（本実施形態では＋Ｘ方向）に所定量ずれた位置に配置されて設けられている。溝２の開口部は、線Ｐ１で振動腕２２を幅方向に分割したときに図中右側のエリアに形成されている。
これと同様に、他方の振動腕２３の溝３も、振動腕２３の第１の面１ａに開口部を有し、振動腕２３の第１の面１ａにおいて開口部の中心を通って且つ振動腕２３の延伸方向に沿った仮想の線（不図示）が、溝３が形成される前の振動腕２３の重心を通って且つ振動腕２３の延伸方向に沿う仮想の線（不図示）に対して並行する方向に所定量ずれた位置に配置されて設けられている。なお、図１（ｂ）においては、振動腕２２において上記仮想の線Ｐ１と交わって且つ第１の面１ａから第２の面１ｂへの方向に沿う垂線としての仮想の線Ｐ１´、および、上記仮想の線Ｐ２と交わって且つ第１の面１ａから第２の面１ｂへの方向に沿う垂線としての仮想の線Ｐ２´を夫々図示している。溝３の開口部は、溝３が形成される前の振動腕２３の重心を通って且つ振動腕２３の延伸方向に沿う仮想の線により振動腕２３を幅方向に分割したときに図中右側のエリアに形成されている。
以上説明した溝２，３の開口部は、Ｚ方向から平面視で見たときに、第１の面１ａの両側にある側面の一方の側にずれて形成されているとも言える。
本願発明者は、シリコンウェハーのエッチング異方性に起因する振動腕の振動の劣化を抑制する手段として、振動部に設ける溝の位置を調整することが有効であることを見出した。即ち、振動部の断面形状が非対称となったその程度に応じて、溝の開口部を有する振動部の第１の面において、溝の開口部の中心を通って且つ振動部の延伸方向に沿った仮想の線が、溝が形成される前の振動部の重心を通って且つ振動部の延伸方向に沿う仮想の線に対して並行するいずれかの方向に所定量ずれた位置に配置して溝を設けることにより、振動部の断面形状が非対称であることに起因する検出精度や温度特性の劣化を抑制し得ることを発明者は見出した。
【００３４】
また、各振動腕２２，２３において、溝２，３の深さは、各振動腕２２，２３の第１の面１ａ，１ａから、反対側の第２の面１ｂ，１ｂまでの厚みの半分よりも深くなっている。この、溝２，３が各振動腕２２，２３の厚みの半分よりも深い形状は、後述する振動片２０の製造方法に起因する。即ち、振動腕２２，２３の外形と各々の溝２，３とを同時に露光してから、シリコンウェハーの厚み方向に貫通させる振動腕２２，２３の外形と、溝２，３とを同時にエッチングするために、溝２，３の底面が各振動腕２２，２３の肉厚の深い位置まで達するものである。このように溝２，３を深く形成することで、振動腕２２，２３の所望の振動方向（例えば、Ｘ軸方向）以外の不要な振動成分（例えば、Ｚ方向）を大幅に抑圧することができる。
【００３５】
振動片２０の各振動腕２２，２３の第１の面１ａには、図示はしないが励振手段と、振動片２０をジャイロ素子として用いる場合は検出手段とが形成されている。この場合の励振手段または検出手段は、例えば、振動腕２２，２３上に下部電極を形成し、下部電極上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電体層を形成し、圧電体層の上に上部電極を形成した圧電体素子が用いられる。
【００３６】
〔振動片の製造方法〕
次に、上記実施形態の振動片２０の製造方法について説明する。
図２は、振動片の製造方法を示すフローチャートである。また、図３（ａ）〜（ｃ）、および、図４（ａ）〜（ｄ）は、振動片の振動部の製造過程を模式的に示す正断面図である。
通常、振動片の製造方法では、シリコンウェハーに複数個の振動片を平面視で並べて形成し、その後、ダイシングすることにより個片の振動片を一括して複数個得る方法をとる。図３および図４は、シリコンウェハーにおいて一つの振動片の振動腕が形成される一部分を示した正断面図となっている。
【００３７】
本実施形態の振動片２０の製造方法では、まず、図３（ａ）に示すように、振動片２０を複数個形成することが可能な面積を有するシリコンウェハー１（図中ではその一部分のみを図示している）の第１の面１ａおよび第２の面１ｂにスパッタや蒸着、あるいはめっきなどにより金属耐食膜１２０ａ，１２０ｂを形成する（図２のステップＳ１）。金属耐食膜１２０ａ，１２０ｂには、後述するシリコンウェハーをエッチングする工程で使用するエッチング液に対する耐食性を有するものが利用され、例えば、下地層にクロム（Ｃｒ）、上層に金（Ａｕ）の積層膜を用いることができる。
さらに、金属耐食膜１２０ａ，１２０ｂ上に、スピンコート法などによりフォトレジスト膜１３１ａ，１３１ｂを形成する（図２のステップＳ２）。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、第１の面１ａのフォトレジスト膜１３１ａ側のみ、振動片２０の基部２１や振動腕２２，２３の外形および溝（図１を参照）の陽画または陰画パターンが描かれたフォトマスク１５０を用いて露光する外形・溝パターン露光を行う。本実施形態では、振動片２０の陽画パターンが描かれた所謂ポジ型用のフォトマスク１５０を用いて、ポジ型のフォトレジスト膜１３１ａを露光する例を示している。即ち、フォトマスク１５０には振動腕２２の外形および溝２の露光パターン１５２と、振動腕２３の外形および溝３の露光パターン１５３と、基部２１の外形の露光パターン（不図示）が描かれていて、これらの露光パターンが図中下向き矢印で示す露光光を遮断し、それ以外の部分を透過した露光光がフォトレジスト膜１３１ａに達して露光される（図２のステップＳ３）。
【００３９】
次に、図３（ｃ）に示すように、露光されたフォトレジスト膜１３１ａを現像して現像パターン１３２，１３３を得る（図２のステップＳ４）。
次に、現像して得られた現像パターン１３２，１３３をマスクにして金属耐食膜１２０ａのエッチングを行なって（図２のステップＳ５）から、フォトレジスト膜１３１ａの現像パターン１３２，１３３およびフォトレジスト膜１３１ｂを剥離（図２のステップＳ６）して、図４（ａ）に示すように、第２の面１ｂ側に金属耐食膜１２０ｂを露出させると共に、第１の面１ａ側に金属耐食膜１２０ａのエッチングマスク１２２ａ，１２３ａを得る。
【００４０】
次に、金属耐食膜１２０ｂおよび金属耐食膜１２０ａのエッチングマスク１２２ａ，１２３ａが形成されたシリコンウェハー１を、例えばアルカリ系溶液やアンモニウム水酸化溶液を含む単結晶シリコン用のエッチング液に浸漬してウェットエッチングすることにより、金属耐食膜１２０ｂおよびエッチングマスク１２２ａ，１２３ａに覆われていない部分のシリコンを溶解して、振動片２０の外形形状（振動腕２２，２３および基部２１）および溝２，３を形成する外形・溝エッチングを行う（図２のステップＳ７）。これにより、図４（ｂ）に示すように、振動片２０の外形を成す振動腕２２，２３および基部２１（不図示）と同時に、各振動腕２２，２３の第１の面１ａに開口部を有する溝２，３が形成される。
なお、振動腕２２，２３の外形と夫々の溝２，３をシリコンのエッチングにより同時に形成する過程で、シリコンウェハー１の溝２，３を形成する部分は、振動腕２２，２３や基部２１の外形を形成する部分に比してエッチング液と接触する面積が小さいため、エッチング時間が長くなるほど外形部分に比してエッチング速度が遅くなるので、振動腕２２，２３などの外形が形成される前に溝２，３部分のシリコンが完全に除去されて貫通することはない。ただし、振動腕２２，２３などの外形と溝２，３とを同時にエッチングして形成することから、各溝２，３の深さは比較的深く形成され、具体的には、振動腕２２，２３の第１の面１ａから第２の面１ｂまでの厚みの半分よりも深く形成される。
【００４１】
図４（ｂ）に示すように、振動腕２２，２３の断面形状は、基材のシリコンが有するエッチング異方性により結晶の方向によって、第１の面１ａ側の幅よりも第２の面１ｂ側の幅の方が大きい台形状を呈している。シリコンのエッチング異方性により、各振動腕２２，２３の側面は、シリコンの結晶面に沿った極めて正確な角度を有する平滑面となる。
また、上記したように、シリコンの結晶面に沿ってエッチングされることからシリコン各部の結晶面の差異によってエッチング量に差が生じることにより、振動腕２２，２３の台形の断面形状は、振動腕２２，２３に溝２，３が形成される前の振動腕２２，２３の重心を通って且つその断面の第１の面１ａから第２の面１ｂへの方向に沿う仮想の中心線Ｐ１´に対して非対称となる。このように断面形状が非対称となると、振動腕２２，２３が本来望む方向の振動とは異なる振動をして漏れ振動を発生し、所望の振動特性が得られずに温度特性が劣化したり、駆動振動（励振振動）する方向がずれることによって、回転角速度がゼロの状態にも関わらず振動腕２２，２３が検出方向（面外方向）に振動してしまい回転角速度の検出精度を劣化させたりする不具合が発生する虞がある。
このような振動腕２２，２３の非対称な断面形状に起因する不具合を抑制するために、本実施形態の振動片２０では、各振動腕２２，２３に設ける溝２，３の位置が調整されている。即ち、上記したように、各振動腕２２，２３の溝２，３は、振動腕２２，２３の第１の面１ａに開口部の中心を通って且つ振動腕２２，２３の延伸方向に沿った仮想の線（図１（ａ）のＰ２）が、各溝２，３が形成される前の振動腕２２，２３夫々の重心を通って且つ振動腕２２，２３の延伸方向に沿う仮想の線（Ｐ１）に対して並行する方向に所定量ずれた位置に配置されて設けられている。ここで、「所定量ずれた位置」の所定量とは、シリコンウェハーの結晶軸を明確にしてウェットエッチングによる振動片２０の外形形成を行うことで予測することが可能な各振動腕２２，２３の断面形状に対して、漏れ振動を抑制可能な溝２，３の位置として予め設定することが可能な量（位置）のことを言う。
本実施形態では、振動腕２２，２３の外形と溝２，３とを、同一フォトマスク１５０により同時に露光して形成しているので、エッチング上がりの各振動腕２２，２３と溝２，３との位置を再現性よく調整して形成することが可能になっている。
【００４２】
振動腕２２，２３などの外形および溝２，３のエッチングを行った後には、シリコンウェハーを混酸液などに浸漬することによって、金属耐食膜１２０ｂおよび金属耐食膜のエッチングマスク１２２ａ，１２３ａを剥離する（図２のステップＳ８）。
その後、図示はしないが、振動腕２２，２３に励振手段となる励振電極や、ジャイロ素子として用いる場合は検出手段となる検出電極を形成する電極形成を行なう（図２のステップＳ９）。
以上、述べた工程を経て、振動片２０の一連の製造工程は終了する。
なお、シリコンウェハー１に縦横並んで多数形成された振動片２０は、ダイシングなどの方法により個片化して提供することができる。
【００４３】
上記実施形態によれば、振動片２０の振動部として振動腕と溝とを同一のフォトマスク１５０を用いて同時に露光するので、位置精度の高いアライナーなどの高性能な設備の増設や、製造工程の増大をさせることなく、振動腕２２，２３の外形と、それに対する溝２，３とを所望の位置関係にて精度よく位置調整して形成することができる。したがって、シリコンウェハーのエッチング異方性に起因する振動特性や温度特性の劣化を効果的に抑えることができ、安定した振動特性を備えた振動片を低コストにて提供することができる。
また、上記実施形態の製造方法によれば、振動片の小型化にも比較的容易に対応することができる。
【００４４】
上記実施形態で説明した振動片２０、およびその製造方法は、以下の変形例として実施することも可能である。
【００４５】
以下、振動片の製造方法の変形例について図面を参照して説明する。
（変形例１）
図５は、振動片の製造方法の変形例を示すフローチャートである。また、図６（ａ）〜（ｄ）は、振動片の製造方法の変形例における振動部の製造過程を模式的に示す正断面図である。なお、上記実施形態との共通部分については同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる構成を中心に説明する。
【００４６】
図５に示す本変形例の振動片の製造方法において、ステップＳ１１からステップＳ１６のフォトレジスト剥離までのエッチングマスク形成は、上記実施形態における図２のステップＳ１〜Ｓ６と全く同じ構成により実施することができる。即ち、ステップＳ１１の金属耐食膜形成からステップＳ１６のフォトレジスト剥離までのプロセスを経て、図６（ａ）に示すように、シリコンウェハー１´の第２の面１ｂ側に金属耐食膜１２０ｂが形成され、第１の面１ａ側に金属耐食膜のエッチングマスク１２２ａ，１２３ａが形成される。
ただし、本変形例の振動片の製造方法では、後述するように、振動片の外形および溝を形成するエッチング工程の後で、シリコンウェハーの第２の面１ｂ側全面をハーフエッチングする工程を有するので、製造する振動片の厚みよりもハーフエッチングする分だけ厚い厚みを有するシリコンウェハー１´を用いる。
【００４７】
次に、金属耐食膜１２０ｂおよび金属耐食膜のエッチングマスク１２２ａ，１２３ａが形成されたシリコンウェハー１´を単結晶シリコン用のエッチング液に浸漬してエッチングを行い、図６（ｂ）に示すように、振動腕２２´，２３´などの振動片の外形と溝２０２，２０３とを同時に形成する（図５のステップＳ１７）。ただし、振動片の外形のうち、シリコンウェハー１´の第１の面１ａから第２の面１ｂまでの厚みは、上記したように後工程でさらにハーフエッチングされて薄くなる。
【００４８】
次に、金属耐食膜１２０ｂおよび金属耐食膜のエッチングマスク１２２ａ，１２３ａのうち、第２の面１ｂの金属耐食膜（裏面エッチングマスク）１２０ｂのみを剥離する（図５のステップＳ１８）。ここで、必要があれば、第１の面１ａ側に露出するシリコン面をエッチングマスク材で覆おう処理を施す。この第１の面１ａ側をエッチングマスク材で覆う工程を行う場合は、ステップＳ１８で、金属耐食膜１２０ｂとともに金属耐食膜のエッチングマスク１２２ａ，１２３ａを同時に剥離してもよい。
【００４９】
次に、図６（ｃ）に示すように、振動腕２２´，２３´の第２の面１ｂ全面を所定量エッチングする裏面エッチングを行い（図５のステップＳ１９）、次に、エッチングマスク１２２ａ，１２３ａを剥離する表面エッチングマスク剥離を行って（図５のステップＳ２０）図６（ｄ）に示すように、本変形例の製造方法による振動片２２０の溝２０２，２０３を含む外形が完成する。
次に、図５のステップＳ２１に示すメタライジングマスク形成を行った後、そのメタライジングマスクをマスクにして電極膜を積層させて各種の電極を形成し（図５のステップＳ２２）、一連の振動片２２０の製造工程が終了する。
【００５０】
上記変形例の振動片の製造方法によれば、外形・溝エッチング工程（図５のステップＳ１７）でシリコンウェハー１´をエッチングした時に、シリコンのエッチング異方性によりエッチング深さの深い位置、即ち、第２の面１ｂ側に発生するエッチング残り（ヒレ）の少なくとも一部を、裏面エッチング工程（図５のステップＳ１９）でハーフエッチングすることにより取り除くことができる。従って、振動腕２２´，２３´と溝２０２，２０３とを同時に露光してパターニングすることにより、溝２０２，２０３の位置を精度よく調整してシリコンのエッチング異方性に起因する振動特性の劣化を軽減する効果とともに、振動腕２２´，２３´の断面形状が左右非対称となる度合いが小さくなることから、安定した振動特性が保持された検出感度の高い振動片２２０を提供することができる。
【００５１】
（変形例２）
次に、本発明の振動片を角速度センサー素子（振動ジャイロ素子）として利用する振動片の変形例について図面を参照しながら説明する。
図７は、角速度センサー用の振動片の変形例を模式的に示す斜視図である。なお、本変形例の振動片の構成のうち、振動部としての振動腕３２２，３２３の断面形状、および振動腕３２２，３２３に設けた溝３０２，３０３の形状は上記実施形態の振動片２０の振動腕２２，２３と同様な形状であるため、詳細な説明を省略する。
図７に示すように、本変形例の振動片３２０は、上記第１の実施形態の振動片２０と同様に、基部３２１と、基部３２１の一端から互いに並行させて延伸する一対の振動腕３２２，３２３と、を備えた所謂音叉型の形状を呈している。
【００５２】
振動腕３２２，３２３には、各振動腕３２２，３２３に対して同じ位置関係にて配置された溝３０２，３０３が設けられている。このうち一方の振動腕３３２における溝３０２の配置について詳細に説明する。
溝３０２は、振動腕３２２の第１の面３０１ａに開口部を有する。溝３０２は、振動腕３２２の第１の面３０１ａにおいて開口部の中心を通って且つ振動腕３２２の延伸方向に沿った仮想の線Ｐ２が、溝３０２が形成される前の振動腕３２２の重心を通って、且つ、振動腕３２２の延伸方向に沿う仮想の線Ｐ１に対して並行するいずれかの方向（本変形例では＋Ｘ方向）に所定量ずれた位置に設けられている。溝３０２の開口部は、前記の線Ｐ１で振動腕３２２を幅方向に分割したときに図中右側のエリアに形成されている。
なお、本変形例において、溝３０２，３０３は、各振動腕３２２，３２３の基部３２１から所定の距離を空けた位置から先端側に向けて形成されている。
【００５３】
各振動腕３２２，３２３の第１の面３０１ａには、励振手段および検出手段が設けられている。
詳述すると、振動腕３２２の溝３０２よりも基部３２１側において、第１の面３０１ａの両側面寄りの領域には一対の励振手段３１２ａ，３１３ａが並行させて配設され、励振手段３１２ａ，３１３ａの間には検出手段３１４ａが設けられている。
同様に、振動腕３２３の溝３０３よりも基部３２１側において、第１の面３０１ａの両側面寄りの領域には一対の励振手段３１２ｂ，３１３ｂが並行させて配設され、励振手段３１２ｂ，３１３ｂの間には検出手段３１４ｂが設けられている。
上述したとおり、各励振手段３１２ａ，３１２ｂ，３１３ａ，３１３ｂ、および、検出手段３１４ａ，３１４ｂには、例えば、振動腕３２２，３２３の第１の面３０１ａに下部電極（図示せず）を形成し、下部電極上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体層（図示せず）を形成し、圧電体層の上に上部電極（図示せず）を形成した圧電体素子を用いることができる。
励振手段３１２ａ，３１２ｂ，３１３ａ，３１３ｂに電気信号（駆動電圧）±Ｖを印加することにより、一対の振動腕３２２，３２３が励振されて第１の面３０１ａの面内方向（±Ｘ方向）に機械的に振動することができる。
また、検出手段３１４ａ，３１４ｂは、各振動腕３２２，３２３の機械的振動を電気検出済み信号に変換することができる。
【００５４】
上記構成の音叉型の振動片３２０は、音叉型ジャイロメーターの原理により、励振手段３１２ａ，３１２ｂ，３１３ａ，３１３ｂに励振用の電気信号±Ｖを印加して振動腕３２２，３２３が±Ｘ方向に振動しているときに、振動片３２０にＹ軸周りの角速度ωが印加されると、コリオリの力により振動腕３２２，３２３は±Ｚ方向に振動する。このＺ軸方向の機械的振動により検出手段３１４ａ，３１４ｂに発生する電荷を検出回路（図示せず）で処理することにより角速度信号出力を得ることができる。
【００５５】
以上、述べた構成の振動片３２０によれば、振動部としての振動腕３２２，３２３に、上記実施形態の振動片２０の溝２，３と同様な構成の溝３０２，３０３が設けていることにより、振動部としての振動腕の断面形状が非対称であることに起因する不要な振動成分を相殺して、検出精度や温度特性の劣化を抑制することができる。
【００５６】
上記実施形態および変形例では、本発明の振動片の具体例として音叉型の振動片について説明したが、振動片の形状はこれに限定されない。例えば、基部の一端、および、他端の各々から振動部が延びた構成の水晶振動片や、基部の一端から三つ以上の振動部が延びた構成の振動片としてもよい。
【００５７】
基部の一端および他端から振動部が延びた構成の振動片の一例として、基部の一端と、その一端の反対側の他端の各々から二つの振動部が延びた構成の、外形がＨ型の振動片を角速度センサー素子（振動ジャイロ素子）として利用する実施例について説明する。
外形がＨ型の振動片は、基部一端から互いに並行に延びる一対の振動部としての駆動用振動腕と、それとは反対側に延びる一対の振動部としての検出用振動腕とを有する。このうち一対の駆動用振動腕の主面には、駆動用振動腕の長手方向に溝が形成されている。溝は、各駆動用振動腕の第１の面に開口部を有する。また、溝は、駆動用振動腕の第１の面において開口部の中心を通って、且つ、駆動用振動腕の延伸方向に沿った仮想の線が、溝が形成される前の駆動用振動腕の重心を通って、且つ、駆動用振動腕の延伸方向に沿う仮想の線に対して並行するいずれかの方向に所定量ずれた位置に配置されて設けられている。
駆動用振動腕の両主面（第１の面と第１の面の反対側の第２の面）、および、一方の主面の溝の側面と底面と、駆動用振動腕の側面には、ある瞬間において互いに極性が異なる駆動電極が設けられて、振動片を振動させる駆動電極を構成している。
【００５８】
前記駆動電極に所定の交流電圧を印加すると、上記変形例と同様に駆動用振動腕の両主面と平行な方向に交互に電界が生じ、駆動用振動腕が電界の方向と同じ方向に屈曲振動する。
この状態で、振動片が振動方向に対して同一面内に直交する方向に沿った軸を中心に回転すると、その回転角速度ωに対して、その振動方向に対して面外方向に直交する向きに働くコリオリ力により、駆動用振動腕はコリオリ力の働く方向に応力を受けてその応力の働く方向に振動する。この振動が検出用振動腕をその共振振動数で振動させ、これを電気信号として検出用電極により検出して、振動片に印加された回転角速度およびその回転方向等を求める。
このような構成のＨ型の振動片（振動ジャイロ素子）は、一対の駆動用振動腕で駆動するため励振効率が向上してＣｌ値を抑えることができるとともに、駆動用振動腕と検出用振動腕とが基部の反対側の端部からそれぞれ延出されているため、駆動電極と検出電極の分離がし易く、また、検出用の電極を大きくとれるので、検出感度を向上させることができる。
【００５９】
次に、基部の一端から三つ以上の振動部が延出された構成の振動片の一例として、三脚タイプの振動片を角速度センサー素子（振動ジャイロ素子）として利用する例について説明する。
三脚タイプの振動片は、基部と、基部の一端から互いに並行させて延出された三つの振動腕を有している。例えば、基部から並行させて延びた三つの振動腕のうち、両端の二つの振動腕を駆動用の振動腕として利用し、二つの駆動用の振動腕の間に挟まれて延びる振動腕を検出用の振動腕として用いる。
二つの駆動用の振動腕のそれぞれには、振動腕の延伸方向に沿って細長く形成された溝が設けられている。溝は、駆動用の各振動腕の第１の面に開口部を有し、各振動腕の第１の面において開口部の中心を通って且つ各振動腕の延伸方向に沿った仮想の線が、溝が形成される前の各振動腕の重心を通って、且つ、振動腕の延伸方向に沿う仮想の線に対して平行するいずれかの方向に所定量ずれた位置に配置されて設けられている。
【００６０】
三つの振動腕のうち、駆動用の二つの振動腕には励振用電極が設けられ、これらの振動腕が駆動用の振動腕（振動部）として利用される。
また、三つの振動腕の真ん中に配置された振動腕には検出用電極が形成され、この振動腕は検出用の振動腕（振動部）として利用される。励振用電極に電気信号±Ｖが加えられることにより、駆動用の振動腕が励振されて第１の面の面内方向に機械的に振動させ、また、検出用電極は、検出用の振動腕の機械的振動を電気検出済み信号に変換することができる。
【００６１】
なお、三つの振動腕の使い方はこれに限らず、二つの駆動用の振動腕と一つの検出用の振動腕となるように電極を形成すればよい。例えば、隣接する二つの振動腕を駆動用の振動腕とし、この他の振動腕を検出用の振動腕として利用できるように電極を形成すれば、駆動用の振動腕が近接することによって駆動振動のＱ値が大きくなることにより駆動振動のＣｌ値が低減され、それに伴って消費電流の抑制を図ることができる。
【００６２】
以上、説明した外形がＨ型の振動片や三脚タイプの振動片の構成においても、振動腕（駆動用振動腕）に、上記実施形態および変形例の振動片２０，３２０の溝２，３，３０２，３０３と同様な構成の溝を設けることにより、振動部としての振動腕の断面形状が非対称であることに起因する不要な振動成分を相殺して、検出精度や温度特性の劣化を抑制し高感度で安定した検出精度を有する振動片（振動ジャイロ素子）を提供することができる。
【００６３】
（第２の実施形態）
〔ジャイロセンサー〕
次に、本発明の振動片を搭載したジャイロセンサーについて、図面を参照しながら説明する。
図８は、上記変形例２の振動片３２０を備えたジャイロセンサーを示す模式図であり、（ａ）は、振動片３２０の第１の面３０１ａ側（上側）から俯瞰した平面図、（ｂ）は、正断面図である。
なお、図８（ａ）では、リッド（蓋体）を便宜上省略してある。また、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００６４】
図８に示すように、ジャイロセンサー１００は、上記変形例２の振動片３２０と、振動片３２０の駆動回路および検出回路を少なくとも有する半導体回路素子としてのＩＣチップ４０と、振動片３２０およびＩＣチップ４０とを収容するパッケージ６０とを備えている。
【００６５】
パッケージ６０は、平板状の第１層基板６１と、開口部の大きさが異なる矩形環状の第２層基板６２、第３層基板６３、および第４層基板６４とがこの順に積層されている。第２層基板６２から第４層基板６４まで上方にいくにしたがって開口部の大きさが大きくなっていることから、パッケージ６０の内部には段差を有する凹部が形成されている。なお、パッケージ６０を構成する第１層基板６１〜第４層基板６４には、セラミックグリーンシートを成形したものが広く利用され、例えば焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
【００６６】
パッケージ６０の凹部の凹底面となる第１層基板６１の上面にはＩＣチップ４０が図示しないダイアタッチ材により接着・固定されている。
ＩＣチップ４０には、能動面４０ａ側にトランジスターやメモリー素子などの半導体素子を含んで構成される集積回路（図示せず）が形成されている。この集積回路には、振動片３２０を駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときに振動片３２０に生じる検出振動を検出する検出回路とが備えられている。また、ＩＣチップ４０の能動面４０ａ側には、集積回路から引き出され集積回路と外部との電気的な接続を図る複数の電極パッド４５が設けられている。
ＩＣチップ４０の各電極パッド４５は、パッケージ６０の凹部の第２層基板６２により形成された段部に設けられた対応するＩＣ接続端子６５とボンディングワイヤー９５を介して電気的に接続されている。なお、ＩＣチップ４０とパッケージ６０との電気的な接続は、本実施形態のワイヤーボンディングを用いた方法に限らず、例えば、電極パッド４５に半田などのバンプを設けてＩＣ接続端子に直接接合するフェースダウン接合などの他の接合方法を用いることができる。
【００６７】
パッケージ６０の凹部の第３層基板６３により形成された段部には振動片３２０が接合されるマウント電極６６が設けられている。
振動片３２０は、基部３２１に設けられた外部接続端子（図示せず）を、パッケージ６０の対応するマウント電極６６に位置合わせした状態で導電性接着材などの接合部材９７を介してマウント電極６６に接合されている。これにより、振動片３２０は、パッケージ６０の凹部において、ＩＣチップ４０の上方に隙間を介して片持ち支持される。
なお、パッケージ６０に設けられるＩＣ接続端子６５やマウント電極６６などの電極、端子、およびそれらを接続する配線は、例えば、タングステン（Ｗ）などのメタライズ層に、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜が用いられる。
【００６８】
ジャイロセンサー１００は、ＩＣチップ４０および振動片３２０がパッケージ６０の内部に上記のように配置され収納された状態で、リッド７０がシームリングや低融点ガラスなどの接合部材６９を介してパッケージ６０の上面に接合される。リッド７０には、コバールなどの金属、ガラス、セラミックなどが用いられている。
これにより、パッケージ６０の内部は、気密に封止される。なお、パッケージ６０の内部は、振動片３２０の振動が阻害されないように、真空状態（真空度が高い状態）、または、不活性ガス雰囲気に保持されていることが好ましい。
【００６９】
上記のように構成されたジャイロセンサー１００は、上記変形例に記載の振動片３２０を備えているので、シリコンウェハーのエッチング異方性に起因する駆動振動と検出振動の機械結合が抑制され、安定した回転角速度の検出を行うことができる。このことから、ジャイロセンサー１００は、撮像機器の手ぶれ補正や、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星信号を用いた移動体ナビゲーションシステムにおける車両などの姿勢検出、姿勢制御などに好適に用いられる。
【００７０】
なお、本実施形態では、振動片３２０およびそれを制御するＩＣチップ４０を一組備えたジャイロセンサー１００について説明したが、複数組の振動片およびＩＣチップを搭載することにより、例えば複数軸方向の回転角速度の検出が可能な高性能なジャイロセンサーを提供することができる。
【００７１】
（第３の実施形態）
〔電子機器〕
上記実施形態および変形例に記載の振動片を搭載した電子機器は、上記したようにコストの上昇を抑えながら振動特性の安定化が図られた振動片を備えているので、高性能化および低コスト化を図ることが可能である。
例えば、図９（ａ）は、デジタルビデオカメラへの適用例を示す。デジタルビデオカメラ２４０は、受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、および表示ユニット１００１を備えている。このようなデジタルビデオカメラ２４０に、例えば、上記変形例２の振動片３２０を備えたジャイロセンサー１００を搭載することにより、所謂手ぶれ補正機能を搭載することができる。
また、図９（ｂ）は、電子機器としての携帯電話機、図９（ｃ）は、情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）への適用例をそれぞれ示すものである。
まず、図９（ｂ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットと１００２を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、表示ユニット１００２に表示される画面がスクロールされる。
また、図９（ｃ）に示すＰＤＡ４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、並びに表示ユニット１００３を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が表示ユニット１００３に表示される。
このような携帯電話機３０００やＰＤＡ４０００に、上記実施形態および変形例の振動片や、それを備えたジャイロセンサー１００を搭載することにより、様々な機能を付与することができる。例えば、図９（ｂ）の携帯電話機３０００に、図示しないカメラ機能を付与した場合に、携帯電話機３０００に搭載された振動片やジャイロセンサー１００により手ぶれ補正を行うことができる。また、図９（ｂ）の携帯電話機３０００や、図９（ｃ）のＰＤＡ４０００にＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）として広く知られる汎地球測位システムを具備した場合に、上記実施形態および変形例の振動片や、それを備えたジャイロセンサー１００を搭載することにより、ＧＰＳにおいて、携帯電話機３０００やＰＤＡ４０００の位置や姿勢を認識させることができる。
【００７２】
なお、図９に示す電子機器に限らず、本発明の振動片、および、それを備えたジャイロセンサー１００を適用可能な電子機器として、モバイルコンピューター、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ゲーム機などが挙げられる。
【００７３】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００７４】
例えば、上記実施形態および変形例では、振動片の形状が音叉型である例や、外形がＨ型、あるいは三脚タイプの振動片を説明したが、これに限らない。例えば、基部から一つの振動部（振動腕）が延伸されたビーム型の振動片や、振動部を４つ以上備えた振動片、あるいは、一つの基部に対して梁などを介して複数対の振動部が備えられた振動片（例えば、所謂ダブルＴ型の振動片）などであっても、本発明の振動部の外形と溝とを同時露光して形成する製造方法によれば、上述した実施形態および変形例に記載したものと同様な効果を得ることができる。
【００７５】
また、上記実施形態および変形例では、一対の振動腕、例えば上記実施形態の振動片２０の一対の振動腕２２，２３の両方共に溝２，３を設けたが、片側の振動腕にのみ溝を設ける構成としても、上記したようなシリコンのエッチング異方性に起因する振動漏れの抑制を図ることができる。これと同様に、３つ以上の振動腕を備えた振動片において、少なくとも一部の振動腕にのみ溝を設ける構成とすることもできる。
【００７６】
また、上記変形例では、振動片を角速度センサー素子（振動ジャイロ素子）として利用した例について説明したが、これに限定するものではなく、例えば、加速度に反応する加速度感知素子、圧力に反応する圧力感知素子、重さに反応する重量感知素子などでもよい。
また、本発明の振動片は、振動ジャイロ素子などのセンサー素子に限らず、例えば、発振器などに用いられる共振子であってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１，１´…シリコンウェハー、１ａ…第１の面、１ｂ…第２の面、２，３，２０２，２０３…溝、２０，２２０，３２０…振動片、２１，３２１…基部、２２，２３…振動部としての振動腕、４０…ＩＣチップ、４０ａ…能動面、４５…電極パッド、６０…パッケージ、６１…第１層基板、６２…第２層基板、６３…第３層基板、６４…第４層基板、６５…ＩＣ接続端子、６６…マウント電極、６９，９７…接合部材、７０…リッド、９５…ボンディングワイヤー、１００…ジャイロセンサー、１２０ａ，１２０ｂ…金属耐食膜、１２２ａ，１２２ｂ…エッチングマスク、１３１ａ，１３１ｂ…フォトレジスト膜、１３２，１３３…現像パターン、１５０…フォトマスク、１５２，１５３…露光パターン、２４０…電子機器としてのデジタルビデオカメラ、２４１…受像部、２４２…操作部、２４３…音声入力部、１００１〜１００３…表示ユニット、３０００…電子機器としての携帯電話機、３００１…複数の操作ボタン、３００２…スクロールボタン、４０００…電子機器としてのＰＤＡ、４００１…複数の操作ボタン、４００２…電源スイッチ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から延伸し、且つ、第１の面、該第１の面の反対側にある第２の面、および前記第１の面と前記第２の面とを連結する一対の側面を有し、前記第１の面に溝が設けられた振動部と、を備えた振動片の製造方法であって、
シリコン基板の前記第１の面にフォトレジスト膜を形成する工程と、
同一のフォトマスクを用いて、前記フォトレジスト膜に前記基部および前記振動部の外形形状と、前記振動部の形成領域内に前記溝の開口部の形状と、を露光する工程と、
前記露光する工程の後で前記フォトレジスト膜を現像する工程と、
前記現像する工程でパターニングされた前記フォトレジスト膜をマスクにしてウェットエッチング法により前記外形形状および前記溝をエッチングする工程と、を含み、
前記エッチングする工程の後において、前記延伸の方向に平面視で直交する方向の前記振動部の幅は、前記第１の面側よりも前記第２の面側の方が大きく、且つ、前記溝の前記開口部は、平面視で前記側面の一方の側にずれて形成されることを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片の製造方法において、
前記溝は、前記第１の面において前記開口部の中心を通り前記延伸の方向に沿った仮想の線が、前記溝が形成される前の前記振動部の重心を通り前記延伸の方向に沿った仮想の線に対してずれていることを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の振動片の製造方法において、
前記エッチングする工程の後で、前記第２の面からエッチングする工程を有することを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動片の製造方法において、
前記エッチングする工程は、前記第１の面および前記第２の面の両面から同時にエッチングすることを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項５】
基部と、
前記基部から延伸し、且つ、第１の面、該第１の面の反対側にある第２の面、および前記第１の面と前記第２の面とに連結する一対の側面を有した振動部と、を備え、
前記基部および前記振動部はシリコン材料が用いられ、
前記振動部の前記第１の面には溝が設けられ、
前記溝は、開口部が平面視で前記側面の一方側にずれて設けられ、
前記延伸の方向に平面視で直交する方向の前記振動部の幅は、前記第１の面側よりも、前記第２の面側の方が大きいことを特徴とする振動片。
【請求項６】
請求項５に記載の振動片において、
前記溝の深さは、前記振動部の前記第１の面から前記第２の面までの厚みの半分よりも深いことを特徴とする振動片。
【請求項７】
請求項５または６に記載の振動片において、
前記振動部の少なくとも前記第１の面に励振手段が設けられていることを特徴とする振動片。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の振動片を備えたジャイロセンサー。
【請求項９】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の振動片を備えた電子機器。
【請求項１】
基部と、
前記基部から延伸し、且つ、第１の面、該第１の面の反対側にある第２の面、および前記第１の面と前記第２の面とを連結する一対の側面を有し、前記第１の面に溝が設けられた振動部と、を備えた振動片の製造方法であって、
シリコン基板の前記第１の面にフォトレジスト膜を形成する工程と、
同一のフォトマスクを用いて、前記フォトレジスト膜に前記基部および前記振動部の外形形状と、前記振動部の形成領域内に前記溝の開口部の形状と、を露光する工程と、
前記露光する工程の後で前記フォトレジスト膜を現像する工程と、
前記現像する工程でパターニングされた前記フォトレジスト膜をマスクにしてウェットエッチング法により前記外形形状および前記溝をエッチングする工程と、を含み、
前記エッチングする工程の後において、前記延伸の方向に平面視で直交する方向の前記振動部の幅は、前記第１の面側よりも前記第２の面側の方が大きく、且つ、前記溝の前記開口部は、平面視で前記側面の一方の側にずれて形成されることを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片の製造方法において、
前記溝は、前記第１の面において前記開口部の中心を通り前記延伸の方向に沿った仮想の線が、前記溝が形成される前の前記振動部の重心を通り前記延伸の方向に沿った仮想の線に対してずれていることを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の振動片の製造方法において、
前記エッチングする工程の後で、前記第２の面からエッチングする工程を有することを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動片の製造方法において、
前記エッチングする工程は、前記第１の面および前記第２の面の両面から同時にエッチングすることを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項５】
基部と、
前記基部から延伸し、且つ、第１の面、該第１の面の反対側にある第２の面、および前記第１の面と前記第２の面とに連結する一対の側面を有した振動部と、を備え、
前記基部および前記振動部はシリコン材料が用いられ、
前記振動部の前記第１の面には溝が設けられ、
前記溝は、開口部が平面視で前記側面の一方側にずれて設けられ、
前記延伸の方向に平面視で直交する方向の前記振動部の幅は、前記第１の面側よりも、前記第２の面側の方が大きいことを特徴とする振動片。
【請求項６】
請求項５に記載の振動片において、
前記溝の深さは、前記振動部の前記第１の面から前記第２の面までの厚みの半分よりも深いことを特徴とする振動片。
【請求項７】
請求項５または６に記載の振動片において、
前記振動部の少なくとも前記第１の面に励振手段が設けられていることを特徴とする振動片。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の振動片を備えたジャイロセンサー。
【請求項９】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の振動片を備えた電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５０７２（Ｐ２０１３−５０７２Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１９０４（Ｐ２０１１−１３１９０４）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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