角速度检测器、利用角速度检测器的角速度检测方法及制造角速度检测器的方法

摘要

本发明涉及角速度检测器，通过利用环形薄膜振动器来精心设置电极，其能够获得角速度的高检测灵敏度并同时检测两个轴向的角速度。检测器包括：振动器(1101)，其以距离第一衬底(1100)的恒定间距浮置并且通过支承在形成在第一衬底(1123)上的支承部件(1105)、(1106)上的支承弹性元件(外弹簧(1102)和内弹簧(1103))来设置；激励装置(磁体(1124)和驱动电极(1108))，其用于沿恒定振动方向激励振动器(1101)；及位移检测装置(检测电极(1109)，电极(1120))，其用于检测当来自外部的角速度作用于通过激励装置沿激励方向保持振动的振动器(1101)时振动器(1101)关于角速度沿垂直于激励方向的方向的位移，所述振动器(1101)或包括所述振动器(1101)的角速度检测单元通过电磁驱动激励。

说明书

技术领域

本发明涉及能够以高检测灵敏度同时检测沿两个轴向的角速度的角速度检测器、利用该角速度检测器检测角速度的方法、以及制造该角速度检测器的方法。

背景技术

图81A-81B所示的结构作为现有技术振动陀螺传感器(vibration gyrosensor)的一个示例被公开。图81A是透视图，图81B是示意性平面图。如图81A-81B所示，振动器(vibrator)1设置在基板(base plate)或衬底10上。振动器1从其两侧被支承到梁(beam)8且通过固定器(anchor)13安装到衬底10。梳齿电极9A和9B安装到振动器1。梳齿驱动器电极2以与梳齿电极9B有一间隔地固定安装到衬底10。此外，梳齿监控器(monitor)电极3以与梳齿电极9A有一间隔地固定安装到衬底10。驱动器电极2是用于激励振动器1相对于衬底10振动的电极。在此振动陀螺传感器中，振动器1被应用到驱动器电极2的激励AC电压所激励而振动。梳齿可动电极11A和11B安装在振动器1的中心周围。梳齿固定电极12A和12B以与11A和11B有一间隔地固定安装到衬底10(例如参见JP-A-11-183178和JP-A-2000-292174)。

在上述振动陀螺传感器中，振动器1被驱动器电极2激励从而沿所示的X方向振动且绕Z轴转动。沿垂直于转动的轴的方向且垂直于振动方向的Y方向产生科里奥利力(Coriolis force)。可动电极11A、11B和固定电极12A、12B形成一组，作为用于以与可动电极11A、11B与固定电极12A、12B之间的电容变化对应的方式检测科里奥利力的电极。

下面的结构公开为电磁驱动的角速度检测器的一个示例。该结构配备有硅的盘形振动块。该盘形振动块通过4个矩形支承弹簧在四个角的固定器部分处连接到下面的玻璃衬底。该支承弹簧还充当从作为公共可动电极的该盘形振动块延伸的电极引出引线(extraction lead)。静电致动器的可动梳齿电极安装在该盘形振动块的外周边上四个直径上相对的位置。两个固定的梳齿电极与所述四个电极相对地固定安装到玻璃衬底。AC电压应用在所述相对的固定梳齿电极之间，使可动电极往复振动。在中央盘形振动块中诱发旋转振动。用于检测通过间隙(间距)的与盘形振动块的电容的下电极分开为四个部分且安装到玻璃衬底(例如，参见Takayuki Fujita，Kenta Hatano，TakuyaMizuno，Ichisuke Maenaka和Muneo Maeda所撰写的“Fundamental Researcheson Rotational Vibration Gyroscope”，发表于Transactions of the Institute ofElectrical Engineers of Japan，E，Vol.119，Aug/Sept，1999)。

上述角速度检测器中，在检测角速度的情况下，存在与振动器相对地安装的检测电极通过外部大震荡而与振动器接触的危险。因此，绝缘突起安装到振动器，作为应对手段来防止当振动器被接触时对振动器的损害。

另一电磁驱动角速度检测器具有由薄硅膜构成的两个矩形振动器。振动器通过弹簧连接。每个连接的振动器的四个角经支柱(pillar)通过另外四个弹簧支承到玻璃衬底。电极分别设置在振动器上，从而电磁地驱动它们。与电极连接的引出引线安装到被支承于所述支柱的弹簧上。对检测电极(counter detection electrode)安装在通过间隔与振动器相对的位置从而检测电容。

待解决的一个问题是，在利用梳齿电极的电容检测陀螺仪的情况下，因为对梳齿电极的操作的限制而不能有大的位移(displacement)。因此，对检测灵敏度的改进产生限制。不能为了设置高的检测灵敏度而将振动的振动幅度设置得较大。此外，在利用梳齿电极检测电容时，由于结构原因，仅一个轴向上的角速度能被检测。结果，难以检测两个或更多轴向上的角速度。另外，利用沿Z轴方向的驱动振幅检测分别绕X和Y轴的角速度时，振动器与相对振动器安装的检测电极之间的间隙需要设置得大于所述驱动振幅，因此存在检测灵敏度恶化的担忧。

发明内容

根据本发明的角速度检测器包括：基板或衬底；固定地安装到所述衬底的表面的支承部分；弹性支承体，它们各自的一端与所述支承部分连接；至少一个振动器，支承到所述弹性支承体各自的另一端同时以某一间隔悬于所述衬底的所述表面之上，该振动器能相对于所述衬底位移；激励装置，用于激励所述振动器沿某一振动方向振动；以及位移检测装置，当角速度从外面作用，同时所述振动器通过所述激励装置沿所述振动方向振动时，该位移检测装置检测振动器响应于所述角速度沿与所述振动方向垂直的方向的位移。所述检测器主要特征在于所述振动器或者包括所述振动器的角速度检测部分被电磁驱动从而振动。

用所述角速度检测器实现一种利用根据本发明的角速度检测器检测角速度的方法，所述角速度检测器包括：衬底；固定地安装到所述衬底的表面的支承部分；弹性支承体，它们各自的一端与所述支承部分连接；至少一个振动器，被支承到所述弹性支承体各自的另一端且以某一间隔悬于所述衬底的所述表面之上，该振动器能相对于所述衬底位移；激励装置，用于激励所述振动器沿某一振动方向振动；以及位移检测装置，当角速度从外面作用，同时所述振动器通过所述激励装置沿所述振动方向振动时，该位移检测装置检测振动器响应于所述角速度沿与所述振动方向垂直的方向的位移。所述方法主要特征在于所述振动器或者包括所述振动器的角速度检测部分被电磁驱动从而振动。当角速度从外面作用在所述振动的振动器上时，所述位移检测装置检测振动器响应于所述角速度在与所述振动方向垂直的方向上的位移。这样，确定角速度。

根据本发明制造角速度检测器的第一方法包括步骤：经绝缘体层在第一衬底之上形成硅层；经绝缘体膜在所述硅层之上形成用于驱动至少一个振动器振动的驱动器电极以及用于检测所述振动器的位移的检测电极；通过使用硅层形成由环形薄膜制成的振动器、其各自的一端与所述振动器的外侧连接的多个外弹性支承体、所述外弹性支承体的另一端与其连接并被支承的外支承部分、其各自的一端连接到所述振动器的内侧的多个内弹性支承体、以及所述内弹性支承体的另一端与其连接并被支承的内支承部分；去除所述绝缘体层，使得所述外弹性支承体各自的一端和所述内弹性支承体各自的一端分别被所述外支承部分和所述内支承部分支承，且使得所述外弹性支承体、所述振动器、以及所述内弹性支承体悬于所述第一衬底之上；在第二衬底上在与设置在所述振动器之上的所述驱动器电极和检测电极相对的位置中形成电极；将所述第一和第二衬底键合在一起，使得所述电极设置在与所述驱动器电极和检测电极相对的位置中；以及在所述第一或第二衬底上设置充当激励装置的磁体。

实施根据本发明的制造角速度检测器的第二方法，该角速度检测器包括：固定地安装到所述衬底的表面的支承部分；弹性支承体，它们各自的一端与所述支承部分连接；至少一个振动器，支承到所述弹性支承体各自的另一端且以某一距离悬于所述衬底的所述表面之上，该振动器能相对于所述衬底位移；激励装置，用于激励所述振动器沿某一振动方向振动；位移检测装置，当角速度从外面作用，同时所述振动器通过所述激励装置沿所述振动方向振动时，该位移检测装置检测振动器响应于所述角速度沿与所述振动方向垂直的方向的位移；以及用于电磁驱动所述振动器振动的电极，该电极用于在所述弹性支承体以及所述振动器的部分中产生电磁力。该方法始于从设置在相隔一空间的相对侧的电极形成位移检测装置。在所述振动器中形成凹陷部分之后，振动器的电极形成在所述凹陷部分中。

根据本发明制造角速度检测器的第三方法包括步骤：经绝缘体膜在第一衬底之上形成用于激励振动器振动的驱动器电极以及用于检测振动器的位移的检测电极；利用所述第一衬底形成框、所述振动器、以及弹性支承体，所述弹性支承体将所述振动器悬置在所述框之上；在第二衬底上在分别与设置在振动器上的所述驱动器电极和所述检测电极相对的位置中形成电极；将所述框与所述第二衬底键合在一起，使得所述电极分别设置在所述驱动器电极和所述检测电极上相对位置中；将第三衬底键合到所述框，所述第三衬底在与所述振动器相对的位置中设置有凹陷部分；以及在所述第二和第三衬底的至少一个上设置充当激励装置的磁体。

在根据本发明的角速度检测器中，驱动振幅可以设置得大，因为利用磁体电磁驱动所述振动器。因此，存在这样的优点，即与施加角速度时产生的科里奥利力对应的位移可以设置得大。此外，位移检测装置的电极之间的位移可以通过在X-Y平面上产生驱动振动而被窄化。因此，存在这样的优点，即，可以提供其中电容变化较大的高灵敏度角速度检测器。另外，分别充当电磁驱动引线(互连)和位移检测装置的驱动器电极和检测电极可以通过例如从四个弹性支承体制造弹性支承体且以90°间隔布置它们而形成在弹性支承体上。此外，存在另一优点，通过设置振动器上的驱动器电极以及与检测电极相对的两对电极，可以利用单个振动器同时检测沿两个轴向的角速度。

在利用本发明的角速度检测器检测角速度的方法中，归因于利用磁体的电磁驱动，驱动振幅可以设置得大。因此，存在这样的优点，即与施加角速度时产生的科里奥利力对应的位移可以设置得大。此外，位移检测装置的电极之间的位移可以通过在X-Y平面上产生驱动振动而被窄化。因此，存在这样的优点，即，通过增大电容变化而允许高灵敏度角速度检测。另外，充当电磁驱动引线(互连)的驱动器电极和充当位移装置的检测电极可以例如通过从四个弹性支承体制造弹性支承体且以90°间隔布置这些支承体而形成在弹性支承体上。存在另一优点，即通过分别设置与位于振动器上的驱动器电极和检测电极相对的两对电极，可以利用单个振动器同时检测沿两个轴向的角速度。

在根据本发明制造角速度检测器的第一方法中，多个外弹性支承体和内弹性支承体利用形成在绝缘体层上的硅层与振动器同时形成。因此，振动器可以通过弹性支承体悬于第一衬底之上。此外，磁体作为激励装置安装在第一或第二衬底上，从而可制成角速度检测器，其中通过利用磁体电磁驱动振动器而驱动振幅能设置得大。因此，本发明的该制造方法制造的角速度检测器具有这样的优点，即与施加角速度时产生的科里奥利力对应的位移可以设置得大。此外，可以在X-Y平面上产生驱动振动。位移检测装置的电极之间的间隔能通过在制造期间调节第一和第二衬底之间的间隔而被窄化。存在这样的优点，即，可以提供其中电容变化较大的高灵敏度角速度检测器。另外，充当电磁驱动引线(互连)的驱动器电极和充当位移检测装置的检测电极可以例如通过从四个外弹性支承体和四个内弹性支承体制造弹性支承体且以90°间隔布置它们而形成在弹性支承体上。存在这样的优点，即通过在第二衬底侧设置两对电极，可以利用单个振动器制造允许同时检测沿两个轴向的角速度的结构。

在根据本发明的制造角速度检测器的第二方法中，从在相隔一空间的相对侧的电极制造位移检测装置。在振动器中形成凹陷部分之后，形成在振动器上的电极在凹陷部分中制造。因此，当振动器振动时，形成位移检测装置的电极可以以不彼此接触的方式制造。存在这样的优点，即能提供确保振动器的位移检测的角速度检测器。

在根据本发明的制造角速度检测器的第三方法中，利用第一衬底通过弹性支承体悬置的振动器形成在所述框上且然后第三衬底接合到所述框，该第三衬底在与所述振动器相对的位置中设置有凹陷部分。因此，该振动器可以被防止接触或粘附到第三衬底。因此，振动器的位移可以设置得大。这可以增强检测灵敏度。存在这样的优点，即能够提供能可靠地检测振动器的位移的角速度检测器。

附图说明

图1A-1B是示出了与本发明的角速度检测器相关的一个实施例(实施例1)的图；图1A是示意性结构平面图，图1B是沿图1A的线A-A′截取的示意性剖视图；

图2是平面图，示出了弹性支承体的形状的一个示例；

图3是示意性结构平面图，示出借助本发明的角速度检测器实施的检测角速度的方法；

图4A-4C是示意性剖视图，示出根据本发明与制造角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例2)；

图5A-5C是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例2)；

图6是示意性平面图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例2)；

图7是示意性平面图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例2)；

图8A-8B是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例2)；

图9是示意性平面图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例2)；

图10是示意性平面图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例2)；

图11A-11C是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例2)；

图12是示意性平面图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例2)；

图13A-13C是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例2)；

图14是示意性平面图，示出弹性支承体的形状的一个实施例(实施例3)；

图15是示意性平面图，示出弹性支承体的形状的一个实施例(实施例3)；

图16是示意性平面图，示出弹性支承体的形状的一个实施例(实施例3)；

图17A-17C是示意性剖视图，示出本发明的与角速度检测器相关的另一实施例(实施例4)；

图18A-18C是示意性剖视图，示出本发明的与角速度检测器相关的另一实施例(实施例4)；

图19是示意性剖视图，示出本发明的与角速度检测器相关的另一实施例(实施例4)；

图20是示意性结构平面图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例5)；

图21是示意性剖视图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例5)；

图22是平面图，示出弹性支承体的形状的一个示例(实施例5)；

图23A-23C是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例6)；

图24A-24C是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例6)；

图25是示意性结构平面图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例6)；

图26是示意性结构平面图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例6)；

图27A-27B是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例6)；

图28是示意性结构平面图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例6)；

图29A-29C是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例6)；

图30是示意性结构平面图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例6)；

图31A-31B是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个示例(实施例6)；

图32是主要部分的平面布局图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个示例(实施例7)；

图33是沿图32的线A-A′截取的剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例7)；

图34是沿图32的线B-B′截取的剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例7)；

图35是沿图32的线C-C′截取的剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例7)；

图36是主要部分的放大视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例7)；

图37是框图，示出本发明的与用角速度检测器实施的检测方法相关的一个实施例(实施例7)；

图38A-38C是示出本发明的角速度检测器的一定制造顺序(实施例8)的图，且是示意性结构剖视图，示出与图32的线A-A′上的横截面在相同位置的横截面；

图39A-39C是示出本发明的角速度检测器的一定制造顺序(实施例8)的图，且是示意性结构剖视图，示出与图32的线A-A′上的横截面在相同位置的横截面；

图40A-40B是示出本发明的角速度检测器的一定制造顺序(实施例8)的图，且是示意性结构剖视图，示出与图32的线A-A′上的横截面在相同位置的横截面；

图41是示出本发明的角速度检测器的一定制造顺序(实施例8)的图，且是图39A的平面布局图；

图42是示出本发明的角速度检测器的一定制造顺序(实施例8)的图，且是图39B的平面布局图；

图43是示出本发明的角速度检测器的一定制造顺序(实施例8)的图，且是图39C的平面布局图；

图44是示出本发明的角速度检测器的一定制造顺序(实施例8)的图，且是图40A的平面布局图；

图45是示出本发明的角速度检测器的一定制造顺序(实施例8)的图，且是图40B的平面布局图；

图46A-46C是示出本发明的角速度检测器的一定制造顺序(实施例8)的图，且是示意性结构剖视图，示出与图32的线A-A′上的横截面在相同位置的横截面；

图47是示出本发明的角速度检测器的一定制造顺序(实施例8)的图，且是图46B的平面布局图；

图48是示出本发明的角速度检测器的一定制造顺序(实施例8)的图，且是图46C的平面布局图；

图49A-49B是示出本发明的角速度检测器的一定制造顺序(实施例8)的图，且是示意性结构剖视图，示出与图32的线A-A′上的横截面在相同位置的横截面；

图50是示出本发明的角速度检测器的一定制造顺序(实施例8)的图，且是图49A的平面布局图；

图51是示意性结构平面图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例9)；

图52是示意性剖视图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例9)；

图53A-53B是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例10)；

图54A-54B是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例10)；

图55A-55B是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例10)；

图56是示意性结构平面图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例10)；

图57A-57C是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例10)；

图58是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例10)；

图59是示意性剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例10)；

图60是主要部分的平面布局图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例11)；

图61是沿图60的线A-A′截取的剖视图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例11)；

图62是沿图60的线B-B′截取的剖视图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例11)；

图63是主要部分的放大视图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例11)；

图64是主要部分的平面布局图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例11)；

图65是沿图64的线A-A′截取的剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例12)；

图66是沿图64的线B-B′截取的剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例12)；

图67是沿图64的线C-C′截取的剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例12)；

图68是示意性结构剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例13)；

图69是示意性结构剖视图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例13)；

图70是示意性结构剖视图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例14)；

图71是示意性结构剖视图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例14)；

图72是示意性结构剖视图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例14)；

图73是示意性结构剖视图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例14)；

图74A-74B是示意性结构剖视图，示出本发明的与角速度检测器相关的一个实施例(实施例14)；

图75A-75B是示意性结构剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例15)；

图76A-76B是示意性结构剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例15)；

图77A-77B是示意性结构剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例15)；

图78A-78B是示意性结构剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例15)；

图79A-79E是示意性结构剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例16)；

图80A-80B是示意性结构剖视图，示出与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例(实施例16)；

图81A-81B分别是透视图和示意性剖视图，示出现有技术的角速度检测器。

具体实施方式

本发明的目的(即获得高检测灵敏度且使得能够同时检测沿两个角方向的角速度)通过利用磁体来电磁驱动角速度检测器的一个或更多振动器且产生X-Y平面上的驱动振动而实现。因此，利用大的电容变化获得高灵敏度。该角速度检测器通过设计电磁驱动器电极(引线)且通过利用一个或更多振动器可同时检测沿两个轴向的角速度。另外，实现了一种利用角速度检测器检测角速度的方法。此外，实现了一种制造所述角速度检测器的方法。

实施例1

参照图1A和1B描述与本发明的角速度检测器相关的一个实施例。图1A和1B示出本发明的角速度检测器的基本结构。图1A是从图1B所示的电极观察时第一衬底的示意性平面图。图1B是沿图1A的线A-A′截取的示意性剖视图。注意，图1A-1B不总是相同比例绘制。

如图1A-1B所示，本发明的角速度检测器1001配备有振动器1101。振动器1101由例如环形薄膜制成。图中，四个外弹簧1102(即外弹簧1102-1、1102-2、1102-3和1102-4)设置为振动器1101外部的多个弹性支承体。图中，四个内弹簧1103(即内弹簧1103-1、1103-2、1103-3和1103-4)设置为振动器1101内部的多个弹性支承体。

外弹簧1102-1的一端与振动器1101连接，同时另一端连接到支承部分1105-1且被其支承。支承部分1105-1经绝缘体层(未示出)固定地安装到第一衬底1100。与外弹簧1102-1类似，其它外弹簧1102-2、1102-3和1102-4在它们各自的一端连接到振动器1101，而它们各自的另一端连接到支承部分1105-2、1105-3和1105-4且被其支承。支承部分1105-2、1105-3和1105-4经绝缘体层1122固定地安装到第一衬底1100。

内弹簧1103-1的一端与振动器1101连接，同时另一端连接到支承部分1106-1且被其支承。此外，支承部分1106-1经绝缘体层(未示出)固定地安装到第一衬底1100。与内弹簧1103-1类似，其它内弹簧1103-2、1103-3和1103-4在它们各自的一端与振动器1101连接且在它们各自的另一端连接到支承部分1106-2、1106-3和1106-4且被其支承。支承部分1106-2、1106-3和1106-4经绝缘体层1122固定地安装到第一衬底1100。

以此方式，外弹簧1102-1、1102-2、1102-3和1102-4分别被支承部分1105-1、1105-2、1105-3和1105-4所支承。内弹簧1103-1、1103-2、1103-3和1103-4分别被支承部分1106-1、1106-2、1106-3和1106-4所支承。振动器1101，外弹簧1102-1、1102-2、1102-3和1102-4，以及内弹簧1103-1、1103-2、1103-3和1103-4完全悬于第一衬底1100上方。

振动器1101设置有多个通孔(through-hole)1104从而减轻空气阻尼。通孔1104减少与安装在振动器1101上的第二衬底1200之间的狭窄间隙的挤压效应(squeezing effect)。将稍后描述第二衬底1200。

用于电磁驱动所述振动器的驱动器电极1108-1在内弹簧1103-2之上、在振动器1101之上、以及在外弹簧1102-2之上连续延伸，从而以从外弹簧1102-2、振动器1101和内弹簧1103-2间隔开的关系即经绝缘体膜1107连接内支承部分1106-2和外支承部分1105-2。

下面参照图2进一步详细描述驱动器电极1108-1的一个示例性布置。

如图2所示，内弹簧1103-2的一端连接到内支承部分1106-2。内弹簧1103-2的另一端连接到振动器1101内部。外弹簧1102-2的一端连接到振动器1101外部，同时外弹簧1102-2的另一端连接到外支承部分1105-2。内支承部分1106-2、内弹簧1103-2、外弹簧1102-2和外支承部分1105-2基本布置在内弹簧1102-2与外弹簧1103-2之间的直线中，使得振动器1101夹在内和外部件之间。内支承部分1106-2、内弹簧1103-2、振动器1101、外弹簧1102-2、以及外支承部分1105-2的顶表面几乎彼此平齐地形成。通过使内支承部分1106-2、内弹簧1103-2、振动器1101、外弹簧1102-2、以及外支承部分1105-2的顶表面这样几乎平齐，在它们上形成的绝缘体膜1107和驱动器电极1108-1能形成在没有台阶的平面上。因此，易于形成绝缘体膜1107和驱动器电极1108-1。

绝缘体膜1107形成在内支承部分1106-2、内弹簧1103-2、振动器1101、外弹簧1102-2、以及外支承部分1105-2的顶表面上。通过绝缘体膜1107绝缘的驱动器电极1108-1形成在内支承部分1106-2上方、内弹簧1103-2上方、振动器1101上方、外弹簧1102-2上方、以及外支承部分1105-2上方。因此，驱动器电极1108-1从内支承部分1106-2上方延伸到外支承部分1105-2上方，同时与内支承部分1106-2、内弹簧1103-2、振动器1101、外弹簧1102-2、以及外支承部分1105-2电绝缘(不与其直接连接)。

当在平面中观察时，内弹簧1103-2和外弹簧1102-2的每个形状为类似如所示的矩形脉冲波形。优选地，每个弹簧的弯曲部分被圆化。在被圆化的地方，弹簧的耐用性得到改善。此外，形成在每个弹簧上的驱动器电极1108-1的弯曲部分优选地因为与所述弹簧相同的原因被圆化。

另一方面，如上述图1A-1B所示，驱动器电极1108-2以与上述相同的方式设置在外支承部分1105-4上方、外弹簧1102-4上方、内弹簧1103-4上方、内支承部分1106-4上方、以及振动器1101上方，使得外支承部分1105-2、外弹簧1102-2、内弹簧1103-2和内支承部分1106-2相对于经过振动器1101的中心的中心轴对称。

此外，为了检测当振动器被电磁驱动从而工作时产生的感应电动势(induced electromotive force)，在本实施例中，检测电极1109-1形成在外弹簧1102-1之上、内弹簧1103-1之上、以及振动器1101之上，使得外和内弹簧连接。替代地，检测电极1109-2可形成在外弹簧1102-3之上、内弹簧1103-3之上、以及振动器1101之上，从而连接外和内弹簧。再替代地，检测器1109-1和1109-2可形成在所述两处上。

此外，在本实施例中，用于电磁驱动所述振动器的驱动器电极1108-1设置在外弹簧1102-2上方和内弹簧1103-2上方。另外，用于电磁驱动所述振动器的驱动器电极1108-2设置在外弹簧1102-4上方和内弹簧1103-4上方，注意，外弹簧1102-2、内弹簧1103-2、外弹簧1102-4、以及内弹簧1103-4相对于振动器1101的中心轴对称。替代地，用于电磁驱动所述振动器的驱动器电极1108-1可设置在外弹簧1102-1和内弹簧1103-1上方。用于电磁驱动所述振动器的驱动器电极1108-2可设置在外弹簧1102-3和内弹簧1103-3上方，注意，外弹簧1102-1、内弹簧1103-1、外弹簧1102-3、以及内弹簧1103-3相对于振动器1101的中心轴对称。再替代地，检测电极1109-1可以作为用于检测当振动器被电磁驱动从而工作时所产生的感应电动势的电极设置在外弹簧1102-2上方和内弹簧1103-2上方。检测电极1109-2可设置在外弹簧1102-4上方和内弹簧1103-4上方。

驱动器电极1108-2以及检测电极1109-1和1109-2在结构上可以与已经键合图2描述的驱动器电极1108-1相同。

用于检测电容变化的电极1201-1、1201-2、1201-3和1201-4设置在第二基板1200上，在振动器1101上方通过一间隔与振动器1101相对。电极1201-1、1201-2、1201-3和1201-4例如扇形地成形。电极1201-1和1201-3相对于振动器1101的中心轴对称地布置。此外，电极1201-2和1201-4相对于振动器1101的中心轴对称地设置。电极1201-1、1201-2、1201-3和1201-4设置为在振动器1101之上分别与驱动器电极1109-1、检测电极1108-1、驱动器电极1109-2和检测电极1108-2相对。

用于电磁驱动振动器的磁体1124安装在第一衬底1100下面。磁场定位在与第一衬底1100垂直的方向上。如稍后详细描述的，磁体1124可安装在第二衬底1200上。另外，磁体可安装在第一衬底1100的底面以及还在第二衬底1200的顶表面上。此外，薄磁体可用作磁体1124且埋在第一衬底1100中。类似地，磁体可埋在第二衬底1200中。另外，磁体1124可安装在通过第一衬底1100或者通过电极1201和第二衬底1200与振动器1101相对的位置中。

在角速度检测器1001中，振动器1101的驱动幅度可以设置得大，因为振动器是利用磁体1124电磁驱动的。因此，与角速度的应用产生的科里奥利力相应的位移可以设置得大。此外，第二衬底1200与振动器1101之间的间隙可以通过在作为振动器1101的主面的X-Y平面上产生驱动振动而被窄化。所述主面是环形平板的形式。因此，位移检测装置的电极之间的间隔，即电极1201-1与检测电极1109-1之间的间隔以及电极1201-3与检测电极1109-2之间的间隔可以被窄化。结果，可以提供产生大的电容变化的高灵敏度的角速度检测器。此外，通过以90°间隔布置四个弹簧能实现电磁驱动互连。通过在第二衬底1200一侧设置两对电极1201-1和1201-3、1201-2和12014，利用单个振动器1101可以同时检测沿两个轴向的位移。

下面参照图3描述利用已经键合图1A-1B描述的本发明的角速度检测器检测角速度的方法。

具有某一周期的电流从外弹簧上方流动，然后越过振动器1101，从外弹簧1102-2侧朝向内弹簧1103-2通过驱动器电极1108-1，驱动器电极1108-1安装在内弹簧1103-2之上。例如，假定电流I₁在某时刻从外弹簧1102-2朝向内弹簧1103-2流动。此时，使相位偏移180°的电流I₂流过驱动器电极1108-2，注意，驱动器电极1108-1和1108-2相对于振动器1101的中心轴对称。在此情况下，电流I₂从外弹簧1102-4侧朝向内弹簧1103-4流动。

因为电流I₁和I₂具有周期性，流动的方向可以在另一时刻反转。如果电流I₁和I₂流过驱动器电极1108-1和1108-2，从设置在第一衬底1100下的磁体1124产生的磁场产生洛伦兹力F_L。洛伦兹力F_L由公式(1)给出且在与驱动器电极1108-1和1108-2垂直的方向上诱发。

F_L＝IBL...(1)

其中I是流经驱动器电极的电流，B是磁通密度，L是每个驱动器电极的长度。

洛伦兹力F_L以与所施加的电流I₁和I₂的周期相同的周期施加到振动器1101。在外弹簧1102-2和内弹簧1103-2被连接到的外支承部分1105-2和内支承部分1106-2是固定点的情况下，重复振幅运动(amplitude motion)。在与另一外弹簧1102-4和内弹簧1103-4连接的外支承部分1105-4和内支承部分1106-4是固定点的情况下，振幅运动以180°的相移(phase shift)重复。由于该运动，给振动器1101一具有某一振幅的旋转振动(rotary vibration)R。旋转振动的轴在振动器的结构的中心。此时，如果从外面沿X轴向给一角速度Ω，则沿垂直于振动方向的方向产生科里奥利力F_C。科里奥利力F_C由公式(2)给出。

F_C＝2mvΩ...(2)

其中m是振动器的质量，v是沿振动器被驱动的方向的振动速度，Ω是从外面施加的角速度。

为了将通过科里奥利力F_C产生的位移设置得大，需要将质量m、驱动角频率ωX、以及驱动位移Xm(ωX和Xm是与驱动振动速度v相应的参数)设置得大。在电磁驱动的情况下，可以采用大的位移，因为任何梳齿电极不是必需的，所述梳齿电极对现有技术中的静电驱动是必需的。如果产生绕Y轴的科里奥利力F_C，则振动器1101绕Y轴振动。此时，安装在第二衬底1200侧的电极1201-2与振动器1101之间的电容以及电极1201-4与振动器1101之间的电容变化。一方面，振动器1101沿接近第二衬底1200侧的电极1201-2或1201-4的方向倾斜。另一方面，振动器1101沿从第二衬底1200侧的电极1201-4或1201-2离开的方向倾斜。通过检测电容之间的差来计算所施加的角速度。

此处重要的是，第二衬底1200侧的电极1201-2和1201-4彼此相对且相对于振动器1101的中心轴对称地布置。当施加角速度时，电极1201-2与振动器1101之间的电容以及电极1201-4与振动器之间的电容在所产生的变化的量上不同。然而，当施加移动加速度(translational acceleration)时，电容的所产生的变化没有差别，因此如果取它们的差，不会产生任何电容差。结果，获得能够去除施加角速度时产生的加速度分量的结构。

在前面的描述中，绕X轴施加角速度。当绕Y轴应用角速度时，发生类似的情形。此时，检测电极1201-1与振动器1101之间以及电极1201-3与振动器1101之间产生的电容变化。

因此，在上述角速度检测器1101的结构中，能利用单个振动器1101同时检测沿两个轴向的角速度。

当产生洛伦兹力F_L时，跨检测电极1109-1产生感应电动势，检测电极1109-1设置在振动器1101之上且在外弹簧1102-1之上以及内弹簧1103-1之上延伸从而连接它们。类似地，跨设置在振动器1101之上的检测电极1109-2产生感应电动势，检测电极1109-2设置在外弹簧1102-3和内弹簧1103-3之上从而连接它们。这些感应电动势以与洛伦兹力F_L相同的周期产生。当读取电容变化时，在第二衬底(未示出)侧载波叠加在电极1201与振动器1101之间。电容变化产生的电流被放大，由此获得实际信号。载波通过同步检波被去除。相关于驱动波，通过检测具有感应电动势的周期成分的波，能够取出与角速度对应的AC信号。

在本发明的角速度检测器1001中，第二衬底1200与振动器1101之间的间隔可以通过在作为振动器1101的主面的环形平坦X-Y平面上产生驱动振动而被窄化。因此，位移检测装置的电极之间的间隔，即电极1201-1与检测电极1109-1之间的间隔以及电极1201-3与检测电极1109-2之间的间隔能被窄化。结果，能提供产生大的电容变化的高灵敏度角速度检测器。

实施例2

下面参照图4A至13C的示意性剖视图和示意性平面图描述与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例，图4A至13C示出制造顺序。此处，作为示例，描述制造上述实施例1的角速度检测器的方法。

如图4A所示，使用具有夹在上硅层1150-1与下硅层1150-2之间的绝缘体层1122的SOI(绝缘体上硅)衬底1150。绝缘体层1122由例如硅氧化物(SiO₂)膜制成。此处，下硅层1150-2对应于上述实施例1的第一衬底1100。该硅层被描述为第一衬底1100。振动器和弹性支承体(例如弹簧)由此SOI衬底1150制造。掩模层1160形成在下硅层1150-2的表面上。该掩模层可由例如绝缘体膜诸如抗蚀剂或硅氧化物的膜制成。

首先，如图4B所示，掩模层1160由抗蚀剂膜制成时，抗蚀剂膜通过普通曝光技术被曝光且然后被显影从而在掩模层1160上形成对准标记(alignment mark)和标记图案1162。对准标记用于与第二衬底(未示出)对准。标记图案成为切划线(dicing line)。掩模层1160是无机膜诸如硅氧化物膜时，用于与第二衬底(未示出)对准的对准标记和成为切划线的掩模图案1162利用普通抗蚀剂的蚀刻掩模通过蚀刻技术形成。然后，利用掩模层1160作为蚀刻掩模，用于与第二衬底(未示出)的对准的对准标记和成为切划线的标记1152形成在第一衬底1100上。这些在对准期间以及在第一衬底1100和包括硅衬底(稍后描述)的第二衬底(未示出)的阳极键合(anodic bonding)期间当第一衬底1100被切割时用作标记。

然后，如图4C所示，上硅层1150-1侧SOI衬底1150的整个表面被蚀刻，使得上硅层1150-1具有所需的膜厚度。此蚀刻方法可以通过湿法蚀刻利用氢氧化四甲基铵(TMAH)或氢氧化钾(KOH)或者通过化学或物理干法蚀刻进行。如果上硅层1150-1的所需膜厚度预先已知，可以制备具有期望膜厚度的上硅层1150-1的SOI衬底。

然后，如图5A所示，通过用普通光刻技术和蚀刻技术处理上硅层1150-1形成阳极键合框(anodic bonding frame)1153。此蚀刻方法可以通过利用氢氧化四甲基铵(TMAH)或氢氧化钾(KOH)的湿法蚀刻或者通过化学或物理干法蚀刻进行。此蚀刻确定振动器的膜厚度。

然后，如图5B和6所示，绝缘体膜1107形成在上硅层1150-1上，然后绝缘体膜1107利用光刻或蚀刻技术被构图，从而在振动器的预计区域的部分之上、在弹簧的预计区域之上、以及在支承部分的预计区域之上形成绝缘体膜1107-1。另外，形成成为用于振动器的终止部(stopper)的绝缘体膜1107-2。定位绝缘体膜1107-2使得它不交迭在后续工艺步骤中在振动器中形成孔的位置。任何膜可以用于绝缘体膜1107，只要它能维持电极与下硅层1150-2之间的绝缘。例如，绝缘体膜可以由硅氧化物(SiO₂)或者硅氮化物(SiN)制成。由于绝缘体膜1107-2形成在振动器的预计区域之上，所以当振动器和第二衬底侧的电极彼此接触时可维持绝缘。图5B是沿图6的线B-B′截取的剖视图。注意，图5B和6不总是按相同比例绘制。

然后，如图5C和7所示，用于洛伦兹力的施加的驱动器电极(互连)1108-1、1108-2和用于感应电动势的检测的检测电极(互连)1109-1、1109-2(图5C中未示出)形成在绝缘体膜1107-1(图7未示出)上。互连材料通过电子束蒸镀形成。在本实施例中，互连的构图可以通过顶离(lift-off)方法进行。替代地，通过光刻技术形成掩模之后，该构图可以利用掩模通过湿法蚀刻或者通过干法蚀刻进行。另外，在本实施例中，金、铂和铬的三层金属材料用作互连材料。也可使用金、铂和钛的三层金属材料。此外，还可以使用诸如金-铬、金-铂和金-钛的两层金属材料。代替钛，钛氮化物和钛的叠层材料可被使用。另外，铜可以代替铬或钛被使用。溅镀方法或CVD工艺能被用作形成方法。图5C是沿图7的线C-C′截取的剖视图。注意，图5C和7不总是按相同比例绘制。

然后，如图8A和9所示，通过普通光刻技术构建用于振动器、弹簧、以及用于阳极键合的框的掩模。采用该掩模利用蚀刻技术，形成振动器1101、用于支承振动器1101的外周边部分的外弹簧1102-1、1102-2、1102-3和1102-4、用于支持支承所述外周边部分的外弹簧1102-1、1102-2、1102-3和1102-4的支承部分1105-1、1105-2、1105-3和1105-4、用于支承振动器1101的内部分的内弹簧1103-1、1103-2、1103-3和1103-4、以及用于支承内弹簧1103-1、1103-2、1103-3和1103-4的支承部分1106-1、1106-2、1106-3和1106-4。还形成用于阳极键合的框1153。例如，反应离子蚀刻可用作前述蚀刻。用于形成振动器1101的蚀刻步骤期间，多个通孔1104优选形成在振动器1101中。振动器1101的表面内分为小区域时，如果通孔1104在每个区域内以一致密度分布，则通孔1104可以随机布置。通孔还可以以相同间隔布置。在图9的平面图中，绝缘体膜1107被省略。图8A是沿图9的线D-D′截取的剖视图。注意，图8A和9不总是按相同比例绘制。

结果，形成支承部分1105-2、外弹簧1102-2、振动器1101、内弹簧1103-2、以及支承部分1106-2，同时在其上经绝缘体膜1107承载驱动器电极1108-1。形成支承部分1105-4、外弹簧1102-4、振动器1101、内弹簧1103-4、以及支承部分1106-4，同时在其上经绝缘体膜1107承载驱动器电极1108-2。此外，形成支承部分1105-1、外弹簧1102-1、振动器1101、内弹簧1103-1、以及支承部分1106-1，同时在其上经绝缘体膜1107承载检测电极1109-1。形成支承部分1105-3、外弹簧1102-3、振动器1101、内弹簧1103-3、以及支承部分1106-3，同时在其上经绝缘体膜1107承载检测电极1109-2。

最后，如图8B和10所示，绝缘体层1122被蚀刻掉。此时，绝缘体层1122的分别在支承部分1105-1、1105-2、1105-3和1105-4之下、在支承部分1106-1、1106-2、1106-3和1106-4之下、以及在框1153之下的部分留下未蚀刻且与第一衬底1100连接。其余部分变成中空结构。结果，振动器1101，支承振动器1101的外弹簧1102-1、1102-2、1102-3和1102-4，以及内弹簧1103-1、1103-2、1103-3和1103-4被悬置。图8B是沿图10的线E-E′截取的剖视图。注意，图8B和10不总是按相同比例绘制。

下面描述制造第二衬底的方法。

如图11A所示，电极(互连)材料层1207通过电子束蒸镀形成在第二衬底1200上。例如，玻璃衬底可用作第二衬底1200。金、铂和铬的三层金属材料可用作所述电极材料。此外，金、铂和钛的三层金属材料也能被使用。另外，两层金属材料诸如金-铬、金-铂、铂-铬、金-钛或者铂-钛也可被使用。代替钛，钛氮化物和钛的层叠材料可被使用。另外，铜可以代替铬或钛被使用。溅镀方法或者CVD工艺可用作形成方法。

然后，如图11B所示，接触部分1208通过电解镀方法形成在电极材料层1207的表面上。例如，接触部分1208通过镀金形成。在阳极键合之后这产生与第一衬底上的电极(见上述图9(k))的接触。因此，该接触部分形成在阳极键合后与形成在第一衬底上的电极的接触部分相对的位置中。本实施例中，使用电解镀方法。然而，该接触部分还可以通过无电镀方法形成。

然后，如图11C和12的电极布局图所示，通过光刻技术形成用于形成电极的掩模之后，电极材料层1207利用该掩模通过蚀刻技术被构图，从而在第二衬底1200侧形成电极1201-1、1201-2、1201-3和1201-4以及引出电极1201-5。即，电极1201-2和1201-4设置在从电极1201-1和1201-3旋转90°的位置。平面图中的双点虚线表示设置振动器1101的位置。图11C是沿图12的线F-F′截取的剖视图。注意，图11C和12不总是按相同比例绘制。

接着参照图13A-13C描述组装第一和第二衬底的方法。

然后，如图13A所示，由玻璃衬底构成的第二衬底1200和由硅制成的框1153通过阳极键合方法键合在一起。此时，接触部分1208与驱动器电极1108-1、1108-2的焊盘部分接触且与检测电极1109-1、1109-2(见上述图10)的焊盘部分接触。驱动器电极1108-1和1108-2形成在支承部分1105-2、1105-4和支承部分1106-2、1106-4上且用来产生洛伦兹力。检测电极1109-1和1109-2形成在支承部分1105-1、1105-3上以及在支承部分1106-1、1106-3上，且用来检测当振动器被电磁驱动从而工作时产生的感应电动势。

然后，如图13B所示，第一衬底1100和第二衬底1200的箭头所示的部分例如被切割成为单独的芯片。

最后，如图13C所示，磁体1124形成在第一衬底1100下面。金属线1211例如利用引出电极1120-5通过线键合被引出。这样，制成用于角速度检测器1001的芯片。

在制造本发明的角速度检测器的方法中，外弹簧1102-1至1102-4和内弹簧1103-1至1103-4利用形成在绝缘体层1122上的上硅层1201-1与振动器1101同时形成。因此，可以形成振动器使得它被弹簧支承。此外，安装磁体作为激励装置。结果，制成角速度检测器，其中驱动振幅可以通过利用磁体电磁驱动所述振动器而设置得大。因此，本发明的该制造方法制造的角速度检测器具有这样的优点，即与施加角速度时产生的科里奥利力对应的位移可以设置得大。另外，通过产生X-Y平面上的驱动振动以及在上硅层的形成期间调节形成框1153的上硅层1150-1的厚度，位移检测装置的电极之间的间隔可被窄化。存在这样的优点，即可以提供产生大的电容变化的高灵敏度角速度检测器。成为电磁驱动互连的驱动器电极1108-1、1108-2和检测电极1109-1、1109-2可通过以90度间隔布置四个外弹簧1102-1至1102-4和内弹簧1103-1至1103-4来形成。存在这样的优点，即可以制造一结构，该结构通过在第二衬底1200侧设置两对电极1201-1至1201-4而允许利用单个振动器1101同时检测沿两个轴向的角速度。

实施例3

相关于上述实施例1和2中描述的内和外弹簧的形状，接着参照图14-16描述另一结构。作为它们之中的代表，此处示出外弹簧1102和内弹簧1103。然而，上述外弹簧1102-1和内弹簧1103-1、外弹簧1102-2和内弹簧1103-2、外弹簧1102-3和内弹簧1103-3、以及外弹簧1102-4和内弹簧1103-4也可采用类似结构。

如图14所示，当在平面上观察时内弹簧1103和外弹簧1102波状地成形。折叠的数目可以是一或更多。优选地，每个弹簧的弯曲部分被如图所示地圆化。圆化改善弹簧的耐用性。此外，形成在每个弹簧上的驱动器电极(未示出)的弯曲部分优选地由于与弹簧相同的原因被圆化。

如图15所示，当在平面上观察时内弹簧1103和外弹簧1102的每个具有多个半弓形部分1103R和1102R。半弓形部分1103R的相邻末端交替地通过连接器部分1103C连续连接。半弓形部分1102R的相邻末端交替地通过连接器部分1102C连续连接。振动器1101侧的半弓形部分1103R-1和1102R-1各自的一端经连接器部分1103C-1和1102C-1与振动器1101连接。支承部分1105侧的半弓形部分1102R-1的一端经连接器部分1102C-2与支承部分1105连接。支承部分1106侧的半弓形部分1103R-2的一端经连接器部分1103C-2与支承部分1106连接。优选地，每个弹簧的弯曲部分如图所示地被圆化。圆化改善了弹簧的耐用性。另外，形成在每个弹簧上的驱动器电极(未示出)的弯曲部分优选地因为与弹簧相同的原因被圆化。可以例如顺着振动器1101的外部或内部表面半弓形地形成所述半弓形部分。

如图16所示，内弹簧1103和外弹簧1102可形成在平面上观察时的类似折线。折的数目可以是一或更多。此时，内弹簧1103优选与振动器1101内侧的弓形垂直(正交)地设置。外弹簧1102优选与振动器1101外部的弓形垂直(正交)地设置，原因如下。形成在内弹簧1103和外弹簧1102上的电极能获得振动器1101的大位移。优选地，每个弹簧的弯曲部分如图所示地被圆化。圆化改善了弹簧的耐用性。形成在每个弹簧上的驱动器电极(未示出)的弯曲部分因为与所述弹簧相似的原因而优选被圆化。

在键合图2和14-16已经描述的结构中，通过增大弹簧的总长度可以增大弹簧的位移的宽度。因此，振动器1101可以具有大的位移。预期检测角速度的精度将被提高。

实施例4

在上述实施例1中，磁体1124设置在包括硅的第一衬底1100之下，即从第一衬底1100观察时在第二衬底1200的相反侧在第一衬底1100的下侧，如上述图1A和1B所示。如图17A所示，磁体1124可以设置在包括玻璃衬底的第二衬底1200之上，即，在第二衬底1200的顶表面上，当从第二衬底1200观察时朝向背离第一衬底1100。

此外，如图17B所示，磁体1124可设置在包括玻璃衬底的第二衬底1200的上部分中，即，从第二衬底1200观察时在第一衬底1100的相反侧埋设在第二衬底1200的顶表面中。

此外，如图17C所示，磁体1124可设置在包括玻璃衬底的第一衬底1100下面，即，从第一衬底1100观察时在第二衬底1200的相反侧埋设在第一衬底1100的下表面中。

另外，如图18A所示，磁体1124可设置在包括玻璃衬底的第二衬底1200之上，即，从第二衬底1200观察时在第一衬底1100的相反侧在第二衬底1200的顶表面上。另外，磁体可以设置在包括玻璃衬底的第一衬底1100之下，即，从第一衬底1100观察时在第二衬底1200的相反侧在第一衬底1100的下侧。

如图18B所示，磁体1124可以设置在包括玻璃衬底的第二衬底1200的上部分中，即，从第二衬底1200观察时在第一衬底1100的相反侧埋设在第二衬底1200的顶表面中。磁体可以设置在包括玻璃衬底的第一衬底1100的下部分中，即，从第一衬底1100观察时在第二衬底1200的相反侧埋设在第一衬底1100的下表面中。

如图18C和19所示，通过薄化磁体1124本身可以获得类似的结果，磁体1124是前述各种结构的任一种。即，已经键合图18A-18C和19描述的磁体1124可以被薄化使用。

任意上述结构中，磁体需要设置在与振动器1101相对的位置。

实施例5

通过参照图20的平面图和沿图20的线A-A′截取的图21的剖视图描述与本发明的角速度检测器相关的第二实施例。图20是从图21所示的电极观察时第一衬底的示意性平面图。图21是沿图20的线A-A′截取的示意性剖视图。如果驱动器电极被检测电极代替，则图21变得类似于沿图20的线B-B′截取的示意性剖视图。图21的剖视图仅示意性示出该结构且未按照与图20的平面图一样的比例绘制。

如图20和21所示，本发明的角速度检测器1003配备有振动器1301。振动器1301由例如环形薄膜制成。四个弹簧1302(在所示示例中，外弹簧1302-1、1302-2、1302-3和1302-4)作为多个弹性支承体设置在振动器1301的外侧。四个弹簧1303(在所示示例中，内弹簧1303-1、1303-2、1303-3和1303-4)作为多个弹性支承体设置在振动器1301的内侧。

外弹簧1302-1的一端与振动器1301连接，同时另一端连接到支承部分1305-1且被其支承。支承部分1305-1经绝缘体层(未示出)固定地安装到第一衬底1300。类似于外弹簧1302-1，其它外弹簧1302-2、1302-3和1302-4在它们各自的一端与振动器1301连接并且在它们各自的另一端连接到支承部分1305-2、1305-3和1305-4且被支承。支承部分1305-2、1305-3和1305-4经绝缘体层1322固定地安装到第一衬底1300。

内弹簧1303-1的一端与振动器1301连接，而另一端连接到支承部分1306-1且被其支承。支承部分1306-1经绝缘体层(未示出)固定地安装到第一衬底1300。类似于内弹簧1303-1，其它内弹簧1303-2、1303-3和1303-4在它们各自的一端与振动器1301连接并且在它们各自的另一端连接且被支承到支承部分1306-2、1306-3和1306-4。支承部分1306-2、1306-3和1306-4经绝缘体层1322固定地安装到第一衬底1300。

这样，外弹簧1302-1、1302-2、1302-3和1302-4分别被支承部分1305-1、1305-2、1305-3和1305-4支承。内弹簧1303-1、1303-2、1303-3和1303-4分别被支承部分1306-1、1306-2、1306-3和1306-4支承。振动器1301，外弹簧1302-1、1302-2、1302-3、1302-4，以及内弹簧1303-1、1303-2、1303-3、1303-4完全悬于第一衬底1300之上。

振动器1301设置有多个通孔1304从而减轻空气阻尼。通孔1304减少与安装在振动器1301上方的第二衬底1400的电极1420-1至1420-4(部分未示出)之间的狭窄间隙的挤压效应。将稍后描述第二衬底1400。

在本发明的角速度检测器1003中，外弹簧1302-1、1302-2、1302-3和1302-4的其上形成电极的表面以及内弹簧1303-1、1303-2、1303-3和1303-4的其上形成电极的表面从振动器1301的顶表面朝第一衬底1300地低。振动器1301的其中形成电极的部分是形成在振动器1301的顶表面部分中的凹陷部分(dug portion)1311-1、1311-2、1311-3和1311-4。

用于电磁驱动振动器的驱动器电极1308-1从内弹簧1303-2之上通过振动器1301中的凹陷部分1311-2连续延伸到外弹簧1302-2之上，从而以与外弹簧1303-2、振动器1301、以及内弹簧1303-2间隔开的关系即经绝缘体膜1307连接内支承部分1306-2和外支承部分1305-2。

下面参考图22进一步详细地描述驱动器电极1308-1的设置的一个示例。

如图22所示，内弹簧1303-2的一端连接到内支承部分1306-2，而内弹簧1303-2的另一端连接到振动器1301的内侧。外弹簧1302-2的一端连接到振动器1301的外侧，而外弹簧1302-2的另一端连接到外支承部分1305-2。内支承部分1306-2、内弹簧1303-2、外弹簧1302-2、以及外支承部分1305-2基本布置在内弹簧1302-2和外弹簧1303-2之间的线中，使得振动器1301位于它们中间。此外，内支承部分1306-2的顶表面、内弹簧1303-2的顶表面、形成在振动器1301中的凹陷部分1311-2的底表面、外弹簧1302-2的顶表面、以及外支承部分1305-2的顶表面以基本相同的高度形成。通过使内支承部分1306-2的顶表面、内弹簧1303-2的顶表面、形成在振动器1301中的凹陷部分1311-2的底表面、外弹簧1302-2的顶表面、以及外支承部分1305-2的顶表面基本以此方式在相同高度，形成在它们上的绝缘体膜1307和驱动器电极1308-1可形成在没有台阶的平坦平面上。结果，易于形成绝缘体膜1307和驱动器电极1308-1。绝缘体膜1307还形成在振动器1301上。形成在振动器1301中的孔1304在图中被省略。

绝缘体膜1307形成在内支承部分1306-2的顶表面上、内弹簧1303-2的顶表面上、在振动器1301中形成的凹陷部分1311-2的底表面上、外弹簧1302-2的顶表面上、以及外支承部分1305-2的顶表面上。通过绝缘体膜1307电隔离的驱动器电极1308-1形成在内支承部分1306-2的顶表面上、内弹簧1303-2的顶表面上、在振动器1301中形成的凹陷部分1311-2的底表面上、外弹簧1302-2的顶表面上、以及外支承部分1305-2的顶表面上。因此，驱动器电极1308-1从内支承部分1306-2之上延伸到外支承部分1305-2之上，同时与内支承部分1306-2、内弹簧1303-2、振动器1301、外弹簧1302-2、以及外支承部分1305-2电隔离(不直接与它们接触)。

当在平面中观察时，内弹簧1303-2和外弹簧1302-2的每个成形为类似矩形脉冲波形。优选地，每个弹簧的弯曲部分如图所示地被圆化。在被圆化的地方，弹簧的耐用性得到改善。此外，形成在每个弹簧上的驱动器电极1308-1的弯曲部分因为与所述弹簧相同的原因优选被圆化。内弹簧1303-2和外弹簧1302-2不限于键合图22描述的形状。可以采用各种弹簧形式，只要它们将振动器1301支承在浮置状态。

同时，如图20和21所示，驱动器电极1308-2以与上述相同的方式相对于外支承部分1305-2、外弹簧1302-2、内弹簧1303-2、以及内支承部分1306-2关于穿过振动器1301的的中心的中心轴对称地延伸在外支承部分1305-4上方、在外弹簧1302-4上方、在内弹簧1303-4上方、在内支承部分1306-4上方、以及在振动器1301上方。

此外，在本实施例中，为了检测当振动器被电磁驱动从而工作时产生的感应电动势，检测电极1309-1形成在外弹簧1302-1之上和内弹簧1303-1之上从而在振动器1301之上将它们连接。供选地，检测电极1309-2可形成在振动器1301之上、外弹簧1302-3之上、以及内弹簧1303-3之上，从而连接它们。再供选地，检测电极1309-1和1309-2可形成在所述两处上。

此外，在本实施例中，用于电磁驱动所述振动器的驱动器电极1308-1设置在外弹簧1302-2和内弹簧1303-2上方。用于电磁驱动所述振动器的驱动器电极1308-2设置在外弹簧1302-4和内弹簧1303-4上方，外弹簧1302-4和内弹簧1303-4与外弹簧1302-2和内弹簧1303-2相对于振动器1301的中心轴对称。用于电磁驱动所述振动器的驱动器电极1308-1设置在外弹簧1302-1和内弹簧1303-1上方。用于电磁驱动所述振动器的驱动器电极1308-2设置在外弹簧1302-3和内弹簧1303-3上方，外弹簧1302-3和内弹簧1303-3与外弹簧1302-1和内弹簧1303-1相对于振动器1301的中心轴对称。此外，检测电极1309-1可以作为用于检测当振动器被电磁驱动从而工作时所产生的感应电动势的电极设置在外弹簧1302-2和内弹簧1303-2上方。检测电极1309-2可设置在外弹簧1302-4和内弹簧1303-4上方。

驱动器电极1308-2以及检测电极1309-1和1309-2可以在结构上制得类似于已经键合图22描述的驱动器电极1308-1。

电极1420-1、1420-2、1420-3和1420-4设置在第二衬底1400上来检测电容变化且在振动器1301上方通过一间隔与振动器1301相对地定位。电极1420-1、1420-2、1420-3和1420-4例如扇形地成形。电极1420-1和1420-3相对于振动器1301的中心轴对称地设置。此外，电极1420-2和1420-4相对于振动器1301的中心轴对称地设置。电极1420-1、1420-2、1420-3和1420-4与振动器1301之上的驱动器电极1308-1、检测电极1309-1、驱动器电极1308-2和检测电极1309-2相对地布置。第二衬底1400接合到经绝缘体膜1322形成在第一衬底1300之上的框1321。

用于电磁驱动所述振动器的磁体1324安装在第一衬底1300之下。磁场垂直于第一衬底1300地布置。如稍后详细描述的，磁体1324可安装在第二衬底1400之上。磁体还可以安装在第一衬底1300的下表面和第二衬底1400的上表面两者上。薄磁体可以用作磁体1324且埋设在第一衬底1300中。类似的，磁体可以埋设在第二衬底1400中。此外，磁体1324可设置在经第一衬底1300与振动器1301相对的位置中，或者在经电极1420和第二衬底1400与振动器1301相对的位置中。

在上述角速度检测器1003中，因为利用磁体1324电磁驱动振动器，所以振动器1301被驱动的振幅可以设置得大。因此，与应用角速度时产生的科里奥利力对应的位移可以增大。此外，第二衬底1400与振动器1301之间的间隔可以通过在作为环形平坦形式的振动器1301的主面的X-Y平面上产生驱动振动而被窄化。因此，位移检测装置的电极之间的间隔，即电极1420-1与检测电极1309-1之间的间隔以及电极1420-3与检测电极1309-2之间的间隔可被窄化。可以提供产生大的电容变化的高灵敏度角速度检测器。此外，通过以90°间隔布置四个弹簧能提供电磁驱动互连。通过在第二衬底1400侧设置两对电极1420-1和1420-3、以及1420-2和1420-4，可以利用单个振动器1301同时检测沿两个轴向的位移。

通过上述在设置电极的区域设置有凹陷部分的角速度检测器检测角速度的方法类似于已经键合图3描述的角速度检测方法。

因此，在本发明的角速度检测器1003中，第二衬底1400与振动器1301之间的间隔可以通过在作为环形平坦形式的振动器1301的主面的X-Y平面上产生驱动振动而被窄化。因此，位移检测装置的电极之间的间隔，即电极1420-1与检测电极1309-1之间的间隔以及电极1420-3与检测电极1309-2之间的间隔可被窄化。可以提供产生大的电容变化的高灵敏度角速度检测器。

以与已经键合图3描述的实施例相同的方式，用于产生洛伦兹力的驱动器电极1308-1、以180°对称布置的驱动器电极1308-2、以及用于取出感应电动势的检测电极1309-1、1309-2等可以通过外部大的冲击而与安装在振动器1301顶上的电极(对电极)1420接触。因为需要提供数mA的电流到驱动器电极1308-1和1308-2中，如果过多的电流入电极1420中用于检测电容变化，则存在与该电极连接的小电容检测放大器被损坏的可能。因此，在本发明中，凹陷部分1311-1至1311-4形成在振动器1301的电极互连部分中。驱动器电极1308-1、1308-2和检测电极1309-1、1309-2的厚度和绝缘体层1307的厚度的总和设置得不大于凹陷部分1311-1至1311-4的深度。如果振动器1301通过大的冲击而与电极1420接触，则驱动器电极1308-1、1308-2和检测电极1309-1、1309-2被防止与它接触。制造弹簧1302-1、1302-2、1302-3、1302-4、1303-1、1303-2、1303-3和1303-4使得从第一衬底1300侧观察时，形成在弹簧1302-2和1303-2上的驱动器电极1308-1、形成在弹簧1302-4和1303-4上的驱动器电极1308-2、形成在弹簧1302-1和1303-1上的检测电极1309-1、以及形成在弹簧1302-3和1303-3上的检测电极1309-2在高度上低于振动器1301的顶表面(与第二衬底1400对着的表面)。因此，就弹簧1302-1、1302-2、1302-3、1302-4、1303-1、1303-2、1303-3和1303-4而论，驱动器电极1308-1、1308-2和检测电极1309-1、1309-2被防止接触电极1420。

实施例6

接着参照示出制造顺序的图23A-28的示意性剖视图和示意性平面图描述与制造本发明的角速度检测器的方法相关的第二实施例，这里作为一个示例描述制造上述实施例1的结构的角速度检测器的方法。

如图23A所示，使用具有夹在上硅层1350-1与下硅层1350-2之间的绝缘体层1322的SOI(绝缘体上硅)衬底1350。绝缘体层1322由例如硅氧化物(SiO₂)膜制成。此处，下硅层1350-2对应于上述实施例1的第一衬底1300。下文中该硅层被描述为第一衬底1300。振动器和弹性支承体(例如弹簧)由此SOI衬底1350制成。用于与第二衬底(未示出)的对准的对准标记和成为切划线的标记(未示出)以未示出的方式通过普通光刻技术和蚀刻技术形成。当第一衬底1300和包括硅衬底(稍后描述)的第二衬底(未示出)阳极键合时以及当第一衬底1300被切割时这些标记充当对准期间的标记。

然后，如图23B所示，上硅层1350-1侧SOI衬底1350的整个表面被蚀刻，使得上硅层1350-1具有所需的膜厚度。此蚀刻方法可以通过利用氢氧化四甲基铵(TMAH)或氢氧化钾(KOH)的湿法蚀刻或者通过化学或物理干法蚀刻进行。如果上硅层1350-1的所需膜厚度预先已知，则可以制备具有期望膜厚度的上硅层1150-1的SOI衬底。

然后，如图23C所示，通过利用普通光刻技术和蚀刻技术处理上硅层1350-1形成阳极键合框1353。此蚀刻方法可以通过利用氢氧化四甲基铵(TMAH)或氢氧化钾(KOH)的湿法蚀刻或者通过化学或物理干法蚀刻进行。此蚀刻确定振动器的膜厚度。

然后，如图24A和25所示，凹陷部分1311-1、1311-2、1311-3和1311-4形成在上硅层1350-1中从而在将制造振动器的区域中设置电极。此时，以与凹陷部分1311-1、1311-2、1311-3和1311-4的底表面相同的高度形成其中将要形成外和内弹簧的区域。即，至少其上形成振动器的电极的表面、其上形成内弹簧上的电极的表面、以及其上形成外弹簧上的电极的表面制得从振动器的顶表面朝向第一衬底1300地低。确定所述深度为使得当电极经绝缘膜形成在电极形成表面上时，电极的顶表面不从振动器的顶表面凸出。图24A是沿图25的线B-B′截取的剖视图。注意，图24A和25不总是按相同比例绘制。

然后，如图24B所示，在上硅层1350-1上形成绝缘体膜1307之后，绝缘体膜1307利用光刻技术和蚀刻技术被构图。绝缘体膜1307-1形成在其上将制造振动器的区域部分上、其上将形成弹簧的区域上、以及其上将形成支承部分的区域上。将成为用于振动器的终止部的绝缘体膜1307-2被形成。定位绝缘体膜1307-2使得它不交迭在后续工艺步骤中将在振动器中形成孔的位置。任何膜可以用作绝缘体膜1307，只要它能保持电极与上硅层1350-1之间的绝缘。例如，绝缘体膜可以由硅氧化物(SiO₂)或硅氮化物(SiN)制成。因为绝缘体膜1307-2也形成在振动器的预计区域上，当振动器和第二衬底侧的电极彼此接触时能保持绝缘。

然后，如图24C和26所示，用于洛伦兹力的施加的驱动器电极(互连)1308-1、1308-2和用于感应电动势的检测的检测电极(互连)1309-1、1309-2(图24C中未示出)形成在绝缘体膜1307-1(图26未示出)上。互连材料通过电子束蒸镀形成。在本实施例中，互连的构图可以通过顶离(lift-off)方法进行。供选地，通过光刻技术形成掩模之后，构图可以利用该掩模通过湿法蚀刻或者通过干法蚀刻进行。另外，在本实施例中，金、铂和铬的三层金属材料用作互连材料。也可使用金、铂和钛的三层金属材料。此外，还可以使用诸如金-铬、金-铂和金-钛的两层金属材料。代替钛，钛氮化物和钛的叠层材料可被使用。另外，铜可以代替铬或钛被使用。溅镀方法或CVD工艺能被用作形成方法。图24C是沿图26的线C-C′截取的剖视图。注意，图24C和26不总是按相同比例绘制。

然后，如图27A和28所示，通过普通光刻技术构建用于振动器、弹簧、以及用于阳极键合的框的掩模。采用该掩模利用蚀刻技术，形成振动器1301、用于支承振动器1301的外周边部分的外弹簧1302-1、1302-2、1302-3和1302-4、用于支持支承所述外周边部分的外弹簧1302-1、1302-2、1302-3和1302-4的支承部分1305-1、1305-2、1305-3和1305-4、用于支承振动器1301的内部分的内弹簧1303-1、1303-2、1303-3和1303-4、以及用于支承内弹簧1303-1、1303-2、1303-3和1303-4的支承部分1306-1、1306-2、1306-3和1306-4。还形成用于阳极键合的框1353。例如，反应离子蚀刻可用作前述蚀刻。用于形成振动器1301的蚀刻步骤期间，多个通孔1304优选形成在振动器1301中。振动器1301的内表面分为小区域时，如果通孔1304在每个区域内以一致密度分布，则通孔1304可以随机布置。通孔还可以以相同间隔布置。在图28的平面图中，绝缘体膜1307被省略。图27A是沿图27A-27B的线D-D′截取的剖视图。注意，图27A和28不总是按相同比例绘制。

结果，形成支承部分1305-2、外弹簧1302-2、振动器1301、内弹簧1303-2、以及支承部分1306-2，同时在其上经绝缘体膜1307承载驱动器电极1308-1。形成支承部分1305-4、外弹簧1302-4、振动器1301、内弹簧1303-4、以及支承部分1306-4，同时在其上经绝缘体膜1307承载驱动器电极1308-2。此外，形成支承部分1305-1、外弹簧1302-1、振动器1301、内弹簧1303-1、以及支承部分1306-1，同时在其上经绝缘体膜1307承载检测电极1309-1。形成支承部分1305-3、外弹簧1302-3、振动器1301、内弹簧1303-3、以及支承部分1306-3，同时在其上经绝缘体膜1307承载检测电极1309-2。

最后，如图27B和28所示，绝缘体层1322被蚀刻掉。此时，绝缘体层1322的分别在支承部分1305-1、1305-2、1305-3和1305-4之下和在支承部分1306-1、1306-2、1306-3和1306-4之下的那些部分，以及绝缘体层1322的在框1353之下的部分留下未蚀刻且与第一衬底1300连接。其余部分变成中空结构。结果，振动器1301，支承振动器1301的外弹簧1302-1、1302-2、1302-3和1302-4，以及内弹簧1303-1、1303-2、1303-3和1303-4被悬置。图27B是与上述图27A相同的位置截取的剖视图。

下面描述制造第二衬底的方法。

如图29A所示，电极(互连)材料层1407通过电子束蒸镀形成在第二衬底1400上。例如，玻璃衬底可用作第二衬底1400。金、铂和铬的三层金属材料能用作所述电极材料。此外，金、铂和钛的三层金属材料也能被使用。另外，两层金属材料诸如金-铬、金-铂、铂-铬、金-钛或者铂-钛也可被使用。代替钛，钛氮化物和钛的层叠材料可被使用。另外，铜可以代替铬或钛被使用。溅镀方法或者CVD工艺可用作形成方法。

然后，如图29B所示，接触部分1408通过无电镀方法形成在电极材料层1407的表面上。例如，接触部分1408通过镀金形成。在阳极键合之后这产生与第一衬底(未示出)上的电极的接触。因此，该接触部分形成在阳极键合后与形成在第一衬底上的电极的接触部分相对的位置中。本实施例中，使用无电镀方法。然而，该接触部分还可以通过电解镀方法形成。

然后，如图29C和30的电极布局图所示，通过光刻技术形成用于形成电极的掩模之后，电极材料层1407(见上述图29)利用该掩模通过蚀刻技术被构图，从而在第二衬底1400侧形成电极1420-1、1420-2、1420-3和1420-4以及引出电极1420-5。即，电极1420-2和1420-4设置在从电极1420-1和1420-3旋转90°的位置。平面图中的双点虚线表示设置振动器1301的位置。图29C是沿图30的线F-F′截取的剖视图。注意，图29C和30不总是按相同比例绘制。

接着参照图31A-31B描述组装第一和第二衬底的方法。

然后，如图31A所示，由玻璃衬底构成的第二衬底1400和由硅制成的框1353通过阳极键合方法键合在一起。此时，接触部分1408与驱动器电极1308-1和1108-2的焊盘部分以及检测电极1309-1和1309-2(见上述图28)的焊盘部分接触。驱动器电极1308-1和1308-2形成在支承部分1305-2、1305-4和支承部分1306-2、1306-4上且用来产生洛伦兹力。检测电极1309-1和1309-2形成在支承部分1305-1、1305-3上以及在支承部分1306-1、1306-3上，且用来检测当振动器被电磁驱动时产生的感应电动势。

然后，第一衬底1300和第二衬底1400以未示出的方式通过切片而被切成单独的芯片。最后，如图31B所示，磁体1324形成在第一衬底1300下面。引出电极1420-5例如以未示出方式通过线键合被引出。金属线被键合到此部分从而制造用于角速度检测器1003的芯片。

在本发明的制造角速度检测器的方法中，外弹簧1302-1至1302-4和内弹簧1303-1至1303-4利用形成在绝缘体层1322上的上硅层1350-1与振动器1301同时形成。因此，可以形成振动器使得它被弹簧支承。此外，安装磁体作为激励装置。结果，制成角速度检测器，其中驱动振幅可以通过利用磁体电磁驱动所述振动器而设置得大。因此，本发明的该制造方法制造的角速度检测器具有这样的优点，即与施加角速度时产生的科里奥利力对应的位移可以设置得大。另外，通过产生X-Y平面上的驱动振动以及在形成期间调节形成框1353的上硅层1350-1的厚度，位移检测装置的电极之间的间隔可被窄化。存在这样的优点，即可以提供产生大的电容变化的高灵敏度角速度检测器。成为电磁驱动互连的驱动器电极1308-1、1308-2和检测电极1309-1、1309-2可通过以90度间隔布置四个外弹簧1302-1至1302-4和内弹簧1303-1至1303-4来形成。存在这样的优点，即可以通过在第二衬底1400侧设置两对电极1420-1至1420-4可以制造利用单个振动器1301允许同时检测沿两个轴向的角速度的结构。

在本发明的制造角速度检测器的方法中，在振动器1301中形成凹陷部分1311-1、1311-2、1311-3和1311-4之后，形成在振动器1301上的驱动器电极1308-1、1308-2和检测电极1309-1、1309-2形成在凹陷部分1311-1、1311-2、1311-3和1311-4中。因此，电极形成为使得当振动器1301振动时，驱动器电极1308-1、1308-2和检测电极1309-1、1309-2被防止接触电极1420-1、1420-2、1420-3和1420-4。有这样的优点，即，可以提供确保振动器1301的位移的检测的角速度检测器1003。此外，可以制造产生上述第二实施例中所述的优点的角速度检测器1003。

实施例7

参照主要部分的平面布局图32、沿图32的线A-A′截取的剖视图33、沿图32的线B-B′截取的剖视图34、沿图32的线C-C′截取的剖视图35、以及主要部分的放大视图36描述与本发明的角速度检测器相关的一个实施例。剖视图33-35示意性示出构造且未按照与平面布局图32相同的比例绘制。

如图32-36所示，角速度检测器2001配备有彼此平行的第一振动器2101-1和第二振动器2101-2。第一振动器2101-1和第二振动器2101-2的每个包括矩形薄膜。作为一示例，薄膜由硅层制成。第一和第二振动器2101-1和2101-2的相对角部分通过弹性支承体2102-5和2102-6连接。第一振动器2101-1的在第二振动器2101-2的相反侧的角部分通过弹性支承体2102-1和2102-2的各自一端被支承。弹性支承体2102-1和2102-2的另一端分别被支承且被固定到支承部分2103-1和2103-2。第二振动器2101-2的在第一振动器2101-1的相反侧的角部分通过弹性支承体2102-3和2102-4的各自一端所支承。弹性支承体2102-3和2102-4的另一端分别被支承且被固定到支承部分2103-3和2103-4。例如，弹性支承体2102-1至2102-6的每个由片簧(leafspring)制成且包括例如硅层。当观察平面布局时，每个弹性支承体成形为例如方括号形状、字母U或矩形波。支承部分2103-1、2103-2、2103-3和2103-4经绝缘体2131固定地安装到第一衬底2100。因此，第一振动器2101-1和第二振动器2101-2通过弹性支承体2102-1、2102-2、2102-3和2102-4被支承且完全悬于第一衬底2100之上。

用于电磁驱动第一振动器2101-1的电极2106-1经绝缘体膜2105-1形成为导电互连，从支承部分2103-1之上、弹性支承体2102-1之上、第一振动器2101-1的端面之上、以及弹性支承体2102-2之上延伸到达支承部分2103-2之上。类似地，成为用于检测第二振动器2101-2被如前所述地电磁驱动时产生的感应电动势的监控器电极的电极2106-2经绝缘体膜2105-2形成为导电互连，从支承部分2103-3之上、弹性支承体2102-3之上、第二振动器2101-2的端面之上、以及弹性支承体2102-4之上延伸到达支承部分2103-4之上。此外，为了将第一振动器2101-1和第二振动器2101-2用作检测角速度的电极，导电焊盘2106-3形成在支承部分2103-3之上且例如经由硅制成的弹性支承体2102-3连接到第二振动器2101-2。导电焊盘2106-3通过绝缘体膜2105-2与形成在支承部分2103-3上的电极2106-2电隔离。

电极焊盘2107-1、2107-2、2107-3和2107-4与电极2106-1和2106-2的每个的相对末端连续地形成，且在电极2106-1和2106-2的每个的相对末端处分别位于支承部分2103-1、2103-2、2103-3和2103-4之上。

阳极键合框2121以及等势互连(equipotential interconnect)2122和2123示出为被形成。当第一衬底2100和第二衬底2200阳极键合到一起时使用所述框。

第一和第二振动器2101-1和2101-2的每个设置有多个通孔(未示出)从而减轻空气阻尼。通孔减小与安装在第一和第二振动器2101-1和2101-2之上的第二衬底2200的窄间隙的挤压效应。因此，通孔优选形成为均匀分布从而获得第一和第二振动器2101-1和2101-2之间的平衡。

上述结构形成在第一衬底2100上。

下面描述第二衬底2200。第二衬底2200由例如玻璃衬底制成。

用于检测电容变化的电极形成在第二衬底2200上。检测电极2201-1和2201-2形成在第二衬底2200对着第一衬底2100的表面上且分别在对着第一和第二振动器2101-1和2101-2的位置中。检测电极2202-1、2202-2、2202-3、2202-4、2202-5和2202-6形成在第二衬底2200的对着第一衬底2100的表面上且在对着弹性支承体2102-1、2102-2、2102-3、2102-4、2102-5和2102-6的位置中。

检测电极2201-1、2201-2和检测电极2202-1、2202-3、2202-5形成在第二衬底2200上。引出电极2211-1、2211-2、2212-1、2212-3、2212-5，引出电极2217-1、2217-3和引出电极2216也形成在第二衬底上。当第一衬底2100和第二衬底2200键合在一起时，这些引出电极从第二衬底2200上的对着电极焊盘2107-1、2107-3和导电焊盘2106-3的位置引出到形成在第一衬底2100侧的等势互连2122。

此外，检测电极2202-2、2202-4、2202-6，引出电极2212-2、2212-4、2212-6，以及引出电极2217-2、2217-4形成在第二衬底2200上。当第一衬底2100和第二衬底2200键合在一起时，这些引出电极从第二衬底2200上对着电极焊盘2107-2和2107-4的位置引出到形成在第一衬底2100侧的等势互连2123。

阳极键合框2121设置有凹陷2121-1从而防止当第一衬底2100和第二衬底2200彼此相对设置且键合在一起时，阳极键合框2121接触引出电极2211-1、2211-2、2212-1至2212-6、2216、2217-1至2217-4。凹陷2121-1以与引出电极对应的方式形成。引出电极例如2216和2217-3彼此接近地形成的地方，两个引线电极2216和2217-3设置在一个凹陷中。凹陷2121-1能在完全去除阳极键合框2121或在部分去除形成引出电极的位置之后形成。附图示出所述框已经被完全去除时的情形。

柱电极(pillar electrode)2218-1、2218-2、2218-3、2218-4和2218-5形成在引出电极2217-1、2217-2、2217-3和2217-4的在电极焊盘2107-1、2107-2、2107-3和2107-4侧的端部以及在引出电极2216的在导电焊盘2106-3侧的端部。柱电极2218-1、2218-2、2218-3、2218-4和2218-5利用通过镀金形成。对于每个电极焊盘或导电焊盘，柱电极2218-1、2218-2、2218-3、2218-4和2218-5的每个可以是单个或多个。

上述结构形成在第二衬底2200上。

关于第一衬底2100和第二衬底2200，阳极键合框2121与第二衬底2200例如通过阳极键合法被阳极键合在一起。此时，由硅制成的等势互连2122和2123也阳极键合到第二衬底2200。

然而，阳极键合之后，例如通过切割使阳极键合框2121从等势互连2122和2123切断，从而使与等势互连2122和2123共同连接的引出电极2211-1、2211-2、2212-1至2212-6、2216、以及2217-1至2217-4彼此完全电独立。

磁体2124设置在第一衬底2100的底面上，面向背离其上形成振动器的面。本实施例的电容检测型传感器的角速度传感器由磁体2124电磁驱动。因此，磁体2124还可安装在第二衬底2200侧(稍后描述)。另外，在此情况下，可以获得与磁体安装在第一衬底2100的下侧时获得的操作类似的操作。

下面描述本发明的角速度检测器2001的运行原理。

在角速度检测器2001中，具有一定周期的电流流经电极2106-1。例如，假定电流I₁在某一时刻从电极焊盘2107-1朝向电极焊盘2107-2流经电极2106-1。此时，使相位偏移180°的电流I₂流经电极2106-2。因为电流I₁和I₂具有周期性，所以流动的方向在另一时刻会反转。如果电流流经电极2106-1，则设置在第一衬底2100之下的磁体2124产生的磁场建立沿X方向的洛伦兹力F_L。

洛伦兹力F_L由下面的公式给出且在与所述互连垂直的方向上诱发。

FL＝IBL...(1)

其中I是流经充当驱动器电极的电极2106-1的电流，B是磁通密度，L是电极2106-1的长度。

洛伦兹力F_L以与所施加的电流I1和I2的周期相同的周期施加到第一和第二振动器2101-1和2101-2。第一振动器部分2101-1以连接到弹性支承体2102-1和2102-2的支承部分2103-1和2103-2给出的固定点重复振幅运动。另一即第二振动器2101-2以连接到弹性支承体2102-3和2102-4的支承部分2103-3和2103-4给出的固定点重复具有180°相移的振幅运动。此时，如果从外部绕Y轴给出角速度Ω，则科里奥利力F_C产生在与振动方向垂直的方向上。科里奥利力F_C由公式(2)给出。

FC＝2mvΩ...(2)

其中m是振动器的质量，v是在振动器被驱动所沿的方向上的振动速度，Ω是从外部施加的角速度。

为了将科里奥利力F_C产生的位移设置得大，需要将质量m、驱动角频率ωX、以及驱动位移Xm(ωX和Xm是与驱动振动速度v对应的参数)设置得大。在电磁驱动的情况下，可以采用大的位移，因为现有技术中静电驱动所需的任何梳齿电极不是必需的。如果产生了科里奥利力F_C，则第一和第二振动器2101-1和2101-2沿Z轴向振动。此时，安装在第二衬底2200侧的检测电极2201-1与第一振动器2101-1之间的电容以及检测电极2201-2与第二振动器2101-2之间的电容变化。一方面，振动器在接近第二衬底2200的方向上倾斜。另一方面，振动器在离开它的方向上倾斜。通过检测电容之间的差计算所施加的角速度。

此处重要的是，当施加角速度Ω时，检测电极2201-1和第一振动器2101-1之间产生的电容的变化的量不同于检测电极2201-2和第二振动器2101-2之间产生的电容的变化的量。然而，当施加移动加速度时，所产生的电容变化不会不同，因此如果取它们的差，不会产生任何电容差别。因此，获得了能去除施加角速度时产生的加速度分量的结构。

当产生洛伦兹力F_L时，跨形成在第二振动器2101-2上的电极2106-2产生感应电动势。感应电动势以与洛伦兹力F_L的周期相同的周期产生。当读取电容变化时，载波叠加在检测电极2201-1和第一振动器2101-1之间以及检测电极2201-2和第二振动器2101-2之间。电容变化产生的电流被放大，由此获得实际信号。载波通过同步检波(synchronous detection)被去除。相关于驱动波，与角速度对应的AC信号可以通过检测具有感应电动势的周期分量的波而被取出。

参照图37的框图描述通过上述角速度检测器检测角速度的方法。在与图37相关的描述中，对角速度检测器的部件赋予与参照图32-36描述的附图标记相同的附图标记。

如图37所示，载波信号以180°的相位差施加到第二衬底2200侧的检测电极2201-1和2201-2。载波频率应设置为是第一衬底2101-1和第二衬底2101-2的自然频率(natural frequency)的5-100倍的频率。当从外部施加角速度时，在两个振动器或者第一振动器2101-1和第二振动器2101-2产生的电容器的电容之间产生差ΔC。该差作为电流I被取得。电流I与所述电容器的电容之间的差ΔC成比例且与载波频率和载波电压的乘积成比例。该信号通过初始阶段放大器(AMP)110被放大。然后，为了去除载波信号，该信号被加入到通过放大与载波信号具有相同的频率的信号而获得的信号及通过同步检波器120被同步检波。比第一振动器2101-1和第二振动器2101-2的自然频率高的频率的噪声通过低通滤波器130被去除。信号通过中间放大器140被再次放大。然后，为了分别去除第一和第二振动器2101-1和2101-2的自然频率，信号从用于取出感应电动势的电极2106-2提取。该信号被添加到具有90°相位变化的放大信号。该信号被输入到该放大信号。用同步检波器150再次进行同步检波。用低通滤波器160取出仅角速度分量。因为电容差与角速度成比例，如果获得了差分检测(differential detection)，其是角速度。

上述角速度检测方法可类似地应用于配备有单个振动器的角速度检测器(例如，如上述第一实施例中描述的配备有盘形振动器的角速度检测器)以及应用于配备有单个矩形振动器(稍后描述)的角速度检测器。

实施例8

接着参照图38A-50描述与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例。图38A-40B、46A-46C、以及49A-49B中，示出与图32的线A-A′上的剖面在相同位置的剖面。图41-45、47、48和50示出平面布局图。剖视图示出平面布局图的线A-A′上的横截面。剖视图和平面布局图不总是按照相同比例绘制。

图38A示出与图1A-1B的线A-A′上的横截面在相同位置处的横截面。如图38A所示，使用SOI(绝缘体上硅)衬底2140。该衬底具有经绝缘体2131形成在第一衬底2100之上的硅层2141。绝缘体2131由硅氧化物(SiO₂)层制成。掩模2151形成在第一衬底2100的后表面上。

然后，如图38B所示，利用蚀刻掩模通过对掩模2151进行蚀刻在第一衬底2100的后表面侧形成对准标记和切划线2127。在第一衬底2100和第二衬底的阳极键合期间(稍后描述)进行对准时以及当从第一和第二衬底被提取时这些充当标记。

然后，如图38C所示，衬底的表面被蚀刻，直到硅层2141达到所需膜厚。蚀刻方法利用包括氢氧化四甲基铵(TMAH)或氢氧化钾(KOH)的水溶液的蚀刻剂通过湿法蚀刻工艺实现。供选地，可以进行化学干法蚀刻或者物理干法蚀刻。如果预先已知所需膜厚，则可以制备这样的SOI衬底。

然后，如图39A和41的平面布局图所示，硅层2141被蚀刻从而形成阳极键合框2121，使得其包围其中将形成振动器、支承部分、弹性支承体等的区域。此时，利用硅层2141，等势互连2122和2123距离阳极键合框2121以所需间隔形成在阳极键合框2121外，使得框2121被夹在中间。然后，阳极键合框2121内其中将形成振动器、支承部分、弹性支承体等的区域的硅层2141被蚀刻到所需厚度。在这些蚀刻步骤中抗蚀剂掩模能用作掩模。蚀刻可以利用包括氢氧化四甲基铵(TMAH)或氢氧化钾(KOH)的水溶液的蚀刻剂通过湿法蚀刻实施或者通过化学或物理干法蚀刻实施。该蚀刻确定稍后形成的振动器和弹性支承体的膜厚。

然后，如图39B和42的平面布局图所示，绝缘体膜2105-1和2105-2形成在硅层2141上、在第一和第二振动器(稍后形成)的部分上、以及在弹性支承体和支承部分上。绝缘体膜2105-1和2105-2由例如硅氧化物(SiO₂)、硅氮化物(SiN)、或者其叠层膜制成。任何膜可以用作绝缘体膜，只要它能维持下面的硅层2141和形成在绝缘体膜2105-1和2105-2上的电极之间的绝缘。绝缘体膜2105-1和2105-2还可通过顶离(lift-off)方法形成。供选地，在整个表面之上形成绝缘体膜之后，绝缘体膜可以通过光刻技术和蚀刻技术被加工成两个绝缘体膜。

然后，如图39C和43的平面布局图所示，成为用于洛伦兹力的施加的导电互连的电极2106-1和成为用于检测感应电动势的导电互连的电极2106-2分别形成在绝缘体膜2105-1上和绝缘体膜2105-2上。另外，导电焊盘2106-3形成在给出用于硅层2141上的弹性支承体的电极取出位置的区域中。同时，电极焊盘2107-1至2107-4形成在电极2106-1和2106-2的两端处的位置中支承部分(稍后形成)上。金、铂和铬的三层金属材料用作电极材料。金、铂和钛的三层金属材料也可被使用。此外，两层金属材料例如金-铬、铂-铬、金-钛、以及铂-钛也可被使用。代替钛，钛氮化物和钛的层叠材料可被使用。另外，铜可以代替上述铬或钛使用。电极材料可以例如通过电子束蒸镀形成。另外，在本实施例中，电极通过顶离方法形成。电极还可以通过形成金属材料层然后通过湿法蚀刻或者干法蚀刻处理该金属材料层来形成。除了电子束蒸镀之外，溅镀方法或CVD工艺也可被用来形成金属材料膜。

然后，如图40A和44的平面布局图所示，利用光刻技术和蚀刻技术(例如反应离子蚀刻)处理硅层2141，从而形成第一振动器部分2101-1、第二振动器2101-2、弹性支承体2102-1至2102-6、以及支承部分2103-1至2103-4。完成阳极键合框2121、等势互连2122、2123等。形成第一振动器部分2101-1、第二振动器2101-2、弹性支承体2102-1至2102-6、以及支承部分2103-1至2103-4。已经键合图32-36描述了阳极键合框2121、等势互连2122、2123等所在的位置。

然后，如图40B和45的平面布局图所示，例如通过蚀刻去除绝缘体2131，位于支承部分2103-1至2103-4、阳极键合框2121、以及等势互连2122、2123下面的部分除外。结果，形成第一振动器部分2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承体2102-1至2102-6。支承部分2103-1至2103-4经绝缘体2131固定到第一衬底2100。

然后，描述制造第二衬底2200的方法。

如图46A所示，准备由玻璃衬底制成的第二衬底2200。然后，例如通过电子束蒸镀，互连电极层2220形成在第二衬底2200上。金、铂和铬的三层金属材料可用作互连电极层2220。供选地，金、铂和钛的三层金属材料可被使用。供选地，两层金属材料例如金-铬、铂-铬、金-钛、或铂-钛的组合可被使用。代替钛，钛氮化物和钛的叠层材料也可被使用。另外，铜可以代替铬或钛使用。另外，形成方法不限于电子束蒸镀。还可采用溅镀方法和CVD工艺。

然后，如图46B和47的平面布局图所示，柱电极2218-1、2218-2、2218-3、2218-4和2218-5通过无电镀方法形成在互连电极层2220的表面上。柱电极2218-1、2218-2、2218-3、2218-4和2218-5用于将形成在已经键合图45描述的第一衬底2100侧的电极焊盘2107-1至2107-4和导电焊盘2106-3与通过后面工艺步骤形成的引出电极(extraction electrode)连接。对于每一个电极焊盘或导电焊盘，柱电极2218-1、2218-2、2218-3、2218-4和2218-5中的每个可以是单个或多个。对于每一个电极焊盘或导电焊盘当柱电极2218-1、2218-2、2218-3、2218-4和2218-5的每一个以多个形成时，柱电极2218-1、2218-2、2218-3、2218-4和2218-5在阳极键合期间像弹簧一样弯曲且可以以合适的张力与电极焊盘2107-1至2107-4和导电焊盘2106-3连接。为了将引出电极和电极焊盘与导电焊盘连接，可利用诸如弹簧接触或金凸出(goldbumping)的连接方法。在利用柱电极2218-1、2218-2、2218-3、2218-4和2218-5的本方法的情况下，防止了过多的应力施加到第二衬底。另外，制造方法非常易于实施。在本实施例中，无电镀方法被用来形成柱电极2218-1、2218-2、2218-3、2218-4和2218-5。它们还可以通过电解镀方法形成。

然后，如图46C和48的平面布局图所示，当第二衬底2200和第一衬底2100彼此相对设置且通过蚀刻互连电极层2220而键合时，检测电极2201-1和2201-2形成在与第一振动器2101-1和第二振动器2101-2(见上述图45)相对的位置中。同时，与检测电极2201-1、2201-2和检测电极2202-1、2202-3和2202-5连续地形成且被引出朝向等势互连2122(见上述图13A-13C)的引出电极2211-1、2211-2、2212-1、2212-3和2212-5被形成。另外，从与电极焊盘2107-1、2107-3和导电焊盘2106-3相对的位置引出朝向等势互连2122的引出电极2217-1、2217-3和2216被形成。另外，与检测电极2202-2、2202-4和2202-6连续地形成且被引出朝向等势互连2123(见上述图45)的引出电极2212-2、2212-4和2212-6。另外，从与电极焊盘2107-2和2107-4相对的位置引出朝向等势互连2123的引出电极2217-2和2217-4被形成。

接着描述组装第一衬底2100和第二衬底2200的方法。

如图49A和50的平面布局图所示，第二衬底2200和阳极键合框2121通过阳极键合方法键合到一起。此时，柱电极2218-1、2218-2、2218-3、2218-4和2218-5与形成在用于产生洛伦兹力的电极2106-1的两端的电极焊盘2107-1和2107-2、在用于检测当振动器分别被电磁驱动来工作时产生的感应电动势的电极2106-2的两端形成的电极焊盘2107-3和2107-4、以及导电焊盘2106-3连接。另外，引出电极2211-1、2211-2、2212-1、2212-3、2212-5、2217-1、2217-3和2216与等势互连2122连接。引出电极2212-2、2212-4、2212-6、2217-2和2217-4与等势互连2123连接。因此，在阳极键合期间，第一和第二振动器2101-1、2101-2，弹性支承体2102-1至2102-6，以及检测电极2201-1、2201-2和2202-1至2202-6成为等势。这防止第一和第二振动器2101-1和2101-2粘到检测电极2201-1和2201-2。

然后，第一衬底2100和第二衬底2200通过切片(dicing)而被切成所需尺寸从而制造单个芯片。切割可以例如沿着阳极键合框2121的外表面进行。因此，切片期间，连接到等势互连2122的引出电极2211-1、2211-2、2212-1、2212-3、2212-5、2217-1、2217-3和2216通过等势互连2122被切割成单独的个体。另外，切片期间，连接到等势互连2123的引出电极2212-2、2212-4、2212-6、2217-2和2217-4通过等势互连2123被切割成单独的个体。

然后，如图49B所示。磁体2124设置在第一衬底2100之下。然后，导线(未示出)从引出电极2211-1、2211-2、2212-1、2212-2、2212-3、2212-4和2212-5引出，从而制成用于角速度检测器的芯片。

在制造角速度检测器2001的方法中的阳极键合中，通过引出电极使振动器和检测电极等势。因此，在能稳定地进行阳极键合而没有增大振动器和检测电极之间的静电吸引的区域中以所施加的电压进行阳极键合。结果，能稳定地进行阳极键合而不产生振动器到第二衬底的有缺陷的粘附。因此，通过窄化每个振动器和每个检测电极之间的间隙可以增强传感器灵敏度。

如前所述，通过根据本发明的制造角速度检测器的方法，制造本发明的角速度检测器。

特别地，本发明的角速度检测器2001配备有：第一衬底2100；形成在第一衬底2100的表面上的支承部分2103-1至2103-4；在其各自一端与支承部分2103-1至2103-4连接的弹性支承体2102-1至2102-6；支承到弹性支承体2102-1至2106-6的另一端同时以距第一衬底2100的表面一定间隔悬置的第一和第二振动器2101-1和2101-2，所述第一和第二振动器2101-1和2101-2能相对于第一衬底2100位移；用于检测第一和第二振动器2101-1和2101-2的位移且距第一和第二振动器2101-1和2101-2以间隔安装在相对侧的检测电极2201-1和2201-2；以及与第一衬底2100相对地定位且其上具有检测电极2201-1和2201-2的第二衬底2200。主要部件包括引出电极2217-1至2217-4，其用于当第一衬底2100和第二衬底2200键合在一起时与从检测电极2201-1和2201-2引出的引出电极2211-1和2211-2一起使第一和第二振动器2101-1、2101-2和检测电极2201-1、2201-2等势。引出电极2217-1至2217-4从弹性支承体2102-1至2102-4的电极焊盘2107-1至2107-4以及从第一和第二振动器2101-1和2101-2引出。

实施例9

下面参照平面图51和沿图51的线A-A截取的剖视图52描述本发明的与角速度检测器相关的一个实施例。在此实施例中，示出其中电极埋设在具有两个振动器的角速度检测器中的结构的示例。注意，图52的剖视图示意性示出该结构。图52未按照与图51相同的比例绘制。

如图51和52所示，角速度检测器2003配备有彼此平行的第一振动器2301-1和第二振动器2301-2。第一和第二振动器2301-1和2301-2中的每个包括矩形薄膜。作为一个示例，该薄膜由硅层制成。第一和第二振动器2301-1和2301-2的相对角部分通过弹性支承体2302-5和2302-6连接。第一振动器2301-1的在第二振动器2301-2的相反侧的角部分通过弹性支承体2302-1和2302-2各自的一端被支承。弹性支承体2302-1和2302-2的另一端分别被支承且被固定到支承部分2303-1和2303-2。第二振动器2301-2的在第一振动器2301-1的相反侧的角部分通过弹性支承体2302-3和2302-4各自的一端被支承。弹性支承体2302-3和2302-4的另一端分别被支承且被固定到支承体2303-3和2303-4。例如，弹性支承体2302-1至2302-6的每一个由片簧制成且包括例如硅层。每个弹性支承体成形为例如类似字母U形。支承部分2303-1、2303-2、2303-3和2303-4经绝缘体2122固定地安装到第一衬底2300。因此，第一振动器2301-1和第二振动器2301-2仅被弹性支承体2302-1、2302-2、2302-3和2302-4支承且完全悬于第一衬底2300之上。

在本发明的角速度检测器2003中，弹性支承体2302-1至2302-4的其上形成电极的表面制得从第一振动器2301-1和第二振动器2301-2的顶表面朝向第一衬底2300地低。第一振动器2301-1和第二振动器2301-2的其中形成电极的部分包括凹陷部分2311-1和2311-2，其形成到第一振动器2301-1和第二振动器2301-2的顶表面的部分之中。

用于电磁驱动第一振动器2301-1的电极2308-1经绝缘体膜2307设置在形成于第一振动器2301-1中的凹陷部分2311-1中，且从支承部分2303-1经弹性支承体2302-1、经第一振动器2301-1中的凹陷部分2311-1、及经弹性支承体2302-2延伸到支承部分2303-2。类似地，用于电磁驱动第二振动器2301-2的电极2308-2经绝缘体膜2307设置在第二振动器2301-2中的凹陷部分2311-2中且从支承部分2303-3经弹性支承体2302-3、经第二振动器2301-2中的凹陷部分2311-2、以及经弹性支承体2302-4延伸到支承部分2303-4。

第一和第二振动器2301-1和2301-2中的每个设置有多个通孔2304从而减轻空气阻尼。通孔2304减少与安装在第一和第二振动器2301-1和2301-2上的第二衬底2400之间的狭窄间隙的挤压效应。因此，通孔优选均匀地分布从而获得第一和第二振动器2301-1和2301-2之间的平衡。接着描述第二衬底2400。

第二衬底2400通过框2321形成在第一衬底2300之上。第二衬底2400由例如玻璃衬底制成。对电极2420-1和2420-2形成在第二衬底2400的对着第一衬底2300的表面上且在与第一振动器2301-1和第二振动器2301-2相对的位置中。

下面描述利用角速度检测器2003检测角速度的原理。检测角速度的原理是，当第一和第二振动器2301-1和2301-2通过洛伦兹力沿X方向被振动且从外面施加角速度时，检测第一振动器2301-1和相对的对电极2420-1之间的电容的变化以及第二振动器2301-2和相对的对电极2420-2之间的电容的变化。此时，第一和第二振动器2301-1和2301-2沿Z方向移动，涉及科里奥利力。对电极2420-1和2420-2设置在由玻璃衬底制成的第二衬底2400之下。对电极2420-1和2420-2通过将形成在硅面上的框2421和由玻璃衬底制成的第二衬底2400阳极键合在一起而安装。响应于安装在第一衬底2300之下的磁体2324产生的磁场，沿与通过提供电流经过电极2308-1和2308-2而导致的一定频率的电流的施加的方向垂直的方向产生洛伦兹力。相关于磁场，安装磁体2324使得磁体的N或S极面向Z轴向。在本实施例中，磁体安装在第一衬底2300之下。如果磁体安装在第二衬底2400之上，得到类似结果。

当产生洛伦兹力时，跨过设置在第二振动器2301-2之上的每个电极产生感应电动势。感应电动势具有与洛伦兹力相同的周期。当读取电容变化时，载波叠加到在第二衬底2400侧的对电极2420-1和第一振动器2301-1之间以及第二衬底侧的对电极2420-2和第二振动器2301-2之间。电容变化产生的电流被放大，由此获得实际信号。载波通过同步检波被去除。关于驱动波，通过检测具有感应电动势的周期分量的波可以获得与角速度对应的AC信号。

问题在于，存在这样的可能性，即通过来自外界的大的冲击，用于产生洛伦兹力的电极2308-1和2308-2与以相对关系安装在第一和第二振动器2301-1和2301-2上面的对电极2420-1和2420-2接触。因为需要提供数mA的电流到电极2308-1和2308-2中，如果过多电流流进用于检测电容变化的对电极2420中，有可能与该电极连接的小电容检测放大器被损坏。因此，在本发明中，凹陷部分2311-1和2311-2形成在第一和第二振动器2301-1和2301-2的电极连接部分中。电极2308-1、2308-2的厚度和绝缘体层2307的厚度的总和设置得不大于凹陷部分2311-1和2311-2的深度。如果第一和第二振动器2301-1和2301-2由于大的冲击而将接触对电极2420-1和2420-2，则该结构防止电极2308-1和2308-2接触对电极2420-1和2420-2。此外，因为弹性支承体2302-1至2302-4形成为使得从第一衬底2300侧观察时，形成在弹性支承体2302-1至2302-4上的电极2308-1和2308-2的高度低于第一和第二振动器2301-1和2301-2的高度，所以同样就弹性支承体2302-1至2302-4来说，电极2308-1和2308-2被防止接触对电极2420-1和2420-2。

实施例10

参照示意性结构剖视图和平面图53A-59描述与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例。

如图53A所示，使用具有夹在上硅层2350-1和下硅层2350-2之间的绝缘体层2322的SOI(绝缘体上硅)衬底2350。绝缘体层2322由例如氧化硅(SiO₂)膜制成。此处，下硅层2350-2对应于上述实施例1的第一衬底2300。该硅层下文描述为第一衬底2300。振动器和弹性支承体(例如弹簧)由该SOI衬底2350制成。用于与第二衬底(未示出)的对准的对准标记和成为切划线的标记(未示出)通过普通光刻技术和蚀刻技术形成。在第一衬底2300和稍后描述的包括硅衬底的第二衬底(未示出)的阳极键合期间当第一衬底2300被切割时这些充当对准期间的指示。

然后，SOI衬底2350在上硅层2350-1侧的整个表面被蚀刻，使得上硅层2350-1具有所需的膜厚。该蚀刻方法可以通过利用氢氧化四甲基铵(TMAH)或氢氧化钾(KOH)的湿法蚀刻或者通过化学或物理干法蚀刻进行。如果上硅层2350-1的所需膜厚度预先已知，则可以制备具有期望膜厚度的上硅层2350-1的SOI衬底。

然后，如图53B所示，通过用普通光刻技术和蚀刻技术处理上硅层2350-1形成阳极键合框2321。此蚀刻方法可以通过利用氢氧化四甲基铵(TMAH)或氢氧化钾(KOH)的湿法蚀刻或者通过化学或物理干法蚀刻进行。此蚀刻确定振动器的膜厚度。

如图54A所示，凹陷部分2311-1和2311-2形成在上硅层2350-1中。同时，成为弹性支承体(例如弹簧)和支承部分的部分以与凹陷部分2311-1和2311-2相同的方式被蚀刻。

然后，如图54B所示，绝缘体膜2307形成在上硅层2350-1上且然后绝缘体膜2307利用光刻或蚀刻技术被图案化从而在振动器的预计区域的部分之上、在弹簧的预计区域之上、以及在支承部分的预计区域之上形成绝缘体膜2307-1。另外，成为用于振动器的终止部的绝缘体膜2307-2被形成。绝缘体膜2307还可以形成在凹陷部分2311-1和2311-2的侧壁上。任何膜可以用作绝缘体膜2307，只要它能维持电极和下硅层2350-2之间的绝缘。例如，绝缘体膜可由硅氧化物(SiO₂)或硅氮化物(SiN)制成。因为绝缘体膜2307-2也形成在振动器的预计区域之上，当振动器和第二衬底侧的电极彼此接触时，可以保持绝缘。

然后，电极(互连)2308-1和2308-2形成在绝缘体膜2307-1上。互连材料通过电子束蒸镀形成。在本实施例中，互连的图案化可以通过顶离方法形成。供选地，通过光刻技术形成掩模之后，图案化可以利用该掩模通过湿法蚀刻或者干法蚀刻进行。另外，在本实施例中，金、铂和铬的三层金属材料用作互连材料。也可使用金、铂和钛的三层金属材料。此外，还可以使用诸如金-铬、金-铂和金-钛的两层金属材料。代替钛，钛氮化物和钛的叠层材料可被使用。另外，铜可以代替铬或钛被使用。溅镀方法或CVD工艺能被用作形成方法。

然后，如图55A和56所示，通过普通光刻技术制造用于形成振动器、弹簧、以及阳极键合的框的掩模。采用该掩模利用蚀刻技术，形成振动器2301-1、2301-2、支承振动器2301-1、2301-2的弹簧2302-1、2302-2、2302-3、1102-4、用于连接振动器2301-1、2301-2的弹簧2302-5、2302-6、以及用于分别支承弹簧2302-1、2302-2、2302-3、2302-4的支承部分2303-1、2303-2、2303-3、2303-4。还形成用于阳极键合的框2321。例如，反应离子蚀刻可用作所述蚀刻。用于形成振动器2301的蚀刻步骤期间，多个通孔2304优选形成在振动器2301-1和2301-2中。振动器2301-1和2301-2的内表面内分为小区域时，如果通孔2304在每个区域内以一致密度分布，则通孔2304可以随机布置。通孔还可以以相同间隔布置。虽然图55A时沿图56的线D-D′截取的剖视图，但是图55A和56未总是按照相同比例绘制。

最后，如图55B所示，绝缘体层2322被蚀刻掉。此时，绝缘体层2322的分别在支承部分2303-1、2303-2、2303-3、2303-4之下和在框2321之下的部分留下未蚀刻且与第一衬底2300连接。其余部分变成中空结构。结果，振动器2301-1、2301-2，弹簧2302-1、2302-2、2302-3、2302-4、2303-5和2303-6(见上述图56)被悬置。

下面描述制造第二衬底的方法。

如图57A所示，电极(互连)材料层2407通过电子束蒸镀形成在第二衬底2400上。例如，玻璃衬底可用作第二衬底2400。金、铂和铬的三层金属材料能用作所述电极材料。此外，金、铂和钛的三层金属材料也能被使用。另外，两层金属材料诸如金-铬、金-铂、铂-铬、金-钛或者铂-钛也可被使用。代替钛，钛氮化物和钛的层叠材料可被使用。另外，铜可以代替铬或钛被使用。溅镀方法或者CVD工艺可用作形成方法。

然后，如图57B所示，接触部分2408通过无电镀方法形成在电极材料层2407的表面上。例如，此接触部分2408通过镀金形成。这使得在阳极键合之后与第一衬底上的电极的接触(见上述图55B)。因此，该接触部分形成在阳极键合后与形成在第一衬底上的电极的接触部分相对的位置中。本实施例中，使用无电镀方法。然而，该接触部分还可以通过电解镀方法形成。

然后，如图57C所示，通过光刻技术形成用于形成电极的掩模(未示出)之后，电极材料层2407利用该掩模通过蚀刻技术被构图，从而形成第二衬底2400侧的对电极2420-1、2420-2以及引出电极2420-3、2420-4。

接着描述组装第一和第二衬底的方法。

然后，如图58所示，由玻璃衬底构成的第二衬底2400和由硅制成的框2321通过阳极键合方法键合在一起。此时，使接触部分2408与分别形成在支承部分2303-1、2303-2和支承部分2303-3、2303-4上的用来产生洛伦兹力的电极2308-1和2308-2的焊盘部分接触。

然后，第一衬底2300和第二衬底2400通过切片以未示出的方式被切割成单独的芯片。最后，如图59所示，磁体2324形成在第一衬底2300下面。引出电极2420-3和2420-4以未示出的方式通过线键合(wire bonding)被引出，从而制成用于角速度检测器2003的芯片。

在本发明的制造角速度检测器的方法中，在振动器2301-1和2301-2中形成凹陷部分2311-1和2311-2之后，形成在振动器2301-1和2301-2中的电极2308-1和2308-2形成在凹陷部分2311-1和2311-2中。因此，可以这样形成电极2308-1和2308-2，使得当振动器2301-1和2301-2振动时，电极2308-1和2308-2被防止接触形成位移检测装置的对电极2420-1和2420-2。存在这样的优点，即可以提供确保振动器2301-1和2301-2的位移的检测的角速度检测器2003。此外，可以制造角速度检测器2003，其产生如第一实施例中所述的那些优点。

实施例11

然后，作为本发明的与角速度检测器相关的一个实施例，参照主要部分的平面布局图60、沿图60的线A-A′截取的剖视图61、沿图60的线B-B′截取的剖视图62、以及主要部分的放大视图63描述具有一个振动器的角速度检测器。注意，剖视图61-62仅示意性示出结构，它们未按照与平面布局图60相同的比例绘制。

如图60-63所示，角速度检测器3001配备有振动器3101。振动器3101包括矩形薄膜。作为一个示例，薄膜由硅层制成。振动器3101的角部分通过弹性支承体3102-1、3102-2、3102-3和3102-4各自的一端被支承。弹性支承体3102-1、3102-2、3102-3和3102-4的另一端分别被支承且被固定到支承部分3103-1、3103-2、3103-3和3103-4。例如，弹性支承体3102-1至3102-4的每个由片簧制成且包括例如硅层。在平面中观察时，每个弹性支承体成形为类似方括号形、字母U或矩形波。支承体3103-1、3103-2、3103-3和3103-4经绝缘体3131固定地安装到第一衬底3100。因此，振动器3101通过弹性支承体3102-1、3102-2、3102-2和3102-4被支承且完全悬于第一衬底3100之上。

用于电磁驱动振动器3101的电极3106-1经绝缘体膜3105-1形成为导电互连，从支承部分3103-1之上、弹性支承体3102-1之上、振动器3101的端侧之上、以及弹性支承体3102-2之上延伸，且到达支承部分3103-2之上。类似地，成为用于检测当振动器3101被电磁驱动从而工作时产生的感应电动势的监控器电极的电极3106-2经绝缘体膜3105-2形成为导电互连，从支承部分3103-3之上、弹性支承体3102-3之上、振动器3101的端侧之上、以及弹性支承体3102-4之上延伸，到达支承部分3103-4之上。此外，为了将振动器3101用作用于检测角速度的电极，导电焊盘3106-3形成在例如支承部分3103-3之上且通过由硅制成的弹性支承体3102-3连接到振动器3101。导电焊盘3106-3通过绝缘体膜3105-2与形成在支承部分3103-3上的电极3106-2电隔离。

在电极3106-1和3106-2的每个的两端处电极焊盘3107-1、3107-2、3107-3和3107-4分别与电极3106-1和3106-2的每个的两端连续地形成且在支承部分3103-1、3103-2、3103-3和3103-4之上。

示出了形成阳极键合框3121以及等势互连3122和3123。当第一衬底3100和第二衬底3200阳极键合到一起时，使用所述框和互连。

振动器3101设置有多个通孔(未示出)从而减轻空气阻尼。通孔减小与安装在振动器3101之上的第二衬底3200的狭窄间隙的挤压效应。因此，通孔优选均匀地分布从而获得与振动器3101的平衡。

上述结构形成在第一衬底3100上。

接着描述第二衬底3200。第二衬底3200由例如玻璃衬底制成。

用于检测电容变化的电极形成在第二衬底3200上。检测电极3201形成在第二衬底3200的与第一衬底3100相对的表面上且在与振动器3101相对的位置中。检测电极3202-1、3202-2、3202-3和3202-4形成在第二衬底3200的与第一衬底3100相对的表面上且在与弹性支承体3102-1、3102-2、3102-3和3102-4相对的位置中。

形成在第二衬底3200上的是检测电极3201、检测电极3202-1、3202-3、和引出电极3211、3212-1、3212-3、引出电极3217-1、3217-3、以及引出电极3216。当第一衬底3100和第二衬底3200键合在一起时，引出电极3211、3212-1、3212-3、3217-1、3217-3和3216从第二衬底3200上对着电极焊盘3107-1、3107-3、和导电焊盘3106-3的位置朝向形成在第一衬底3100侧的等势互连3122引出。

还形成在第二衬底3200上的是检测电极3202-2、3202-4、引出电极3212-2、3212-4、以及引出电极3217-2、3217-4。当第一衬底3100和第二衬底3200键合到一起时，引出电极3212-2、3212-4、引出电极3217-2、3217-4从第二衬底3200上对着电极焊盘3107-2和3107-4的位置朝向形成在第一衬底3100侧的等势互连3123引出。

阳极键合框3121设置有凹进部3121-1，从而防止当第一衬底3100和第二衬底3200彼此相对地设置且键合在一起时阳极键合框3121接触引出电极3211-1、3212-1至3212-4、3216、以及3217-1至3217-4。凹进部3121-1以与引出电极对应的方式形成。当两个引出电极例如3216和3217-3彼此接近地设置时，两个引出电极3216和3217-3设置在一个凹进部中。完全去除阳极键合框3121之后或者部分去除形成引出电极的位置之后形成凹进部3121-1。图示出了完全去除所述框的情形。

柱电极3218-1、3218-2、3218-3、3218-4和3218-5分别形成在引出电极3217-1、3217-2、3217-3和3217-4的在电极焊盘3107-1、3107-2、3107-3和3107-4侧的端部及引出电极3216的在导电焊盘3106-3侧的端部。柱电极3218-1、3218-2、3218-3、3218-4和3218-5通过例如镀金形成。对于每一个电极焊盘或导电焊盘，柱电极3218-1、3218-2、3218-3、3218-4和3218-5的每个可以是单个或者多个。

当第一衬底3100和第二衬底3200键合在一起时，阳极键合框3121和第二衬底3200通过阳极键合方法被阳极键合在一起。此时，硅制成的等势互连3122和3123也被阳极键合到第二衬底3200。

阳极键合之后，阳极键合框3121例如通过切片从等势互连3122和3123切断。使得共同连接到等势互连3122和3123的引出电极3211、3212-1至3212-4、3216、以及3217-1至3217-4完全电独立。

磁体3124设置在第一衬底3100的下侧，面向背离形成振动器的侧。本实施例的电容检测型传感器的角速度传感器通过磁体3124被电磁驱动。磁体3124还能安装在第二衬底3200侧(稍后描述)。另外，在此情况下，得到与磁体安装在第一衬底3100的下表面侧时得到的操作类似的操作。

接着描述制造角速度检测器3001的方法。该制造方法与上述实施例8中描述的制造角速度检测器的方法基本相同。与实施例8中描述的制造角速度检测器的方法不同的工艺步骤在于，仅制造一个振动器且不形成用于将振动器连接在一起的任何结构部分。其它工艺步骤类似于实施例8中描述的制造角速度检测器的方法的那些工艺步骤。

实施例12

参照主要部分的平面布局图64、沿图64的A-A′线截取的剖视图65、沿图64的B-B′线截取的剖视图66、沿图64的C-C′线截取的剖视图67、以及上述图36描述本发明的作为实施例12的与角速度检测器相关的一个实施例。注意，剖视图65-68仅示意性示出所述结构，且未按照与平面布局图64相同的比例绘制。

如图64-67和图36所示，本实施例的角速度检测器2005类似于实施例7(见上述图32-36)中已经描述的角速度检测器2001，除了凹陷部分2130形成在第一衬底2100上对着第一振动器2101-1和第二振动器2101-2的区域中。即，第一振动器2101-1、第二振动器2101-2、弹性支承体2102-1至2102-6、支承部分2103-1至2103-6、绝缘体膜2105-1至2105-2、电极2106-1至2106-2、导电焊盘2106-3、电极焊盘2107-1至2107-4、阳极键合框2121、凹进部2121-1、以及等势互连2122和2123形成在第一衬底2100上。检测电极2201-1至2201-2、检测电极2202-1至2202-6、引出电极2211-1、2211-2、引出电极2212-1至2212-6、引出电极2216、引出电极2217-1至2217-4、以及柱电极2218-1至2218-5形成在第二衬底2200上。磁体2124设置在第一衬底2100的的下侧上面对背离其上形成振动器的侧。本实施例的电容检测型传感器的角速度传感器通过磁体2124被电磁驱动。因此，磁体2124还可安装在第二衬底2200侧(稍后描述)。另外，在此情况下，获得与磁体安装在第一衬底2100的下侧时获得的操作类似的操作。

本实施例的角速度检测器2005通过来自外部的冲击沿Z轴向位移，因为第一振动器2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承体2102-1至2102-6悬于第一衬底2100之上。当使用SOI衬底或者振动器和弹性支承体由薄膜制成时，会易于发生粘附，因为从第一振动器2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承体2102-1至2102-6到第一衬底2100的间隙狭窄，通常0.3至5μm。在本实施例的角速度检测器2005中，凹陷部分2130形成在第一衬底2100的与第一振动器2101-1和第二振动器2101-2相对的区域中，从而当第一振动器2101-1和第二振动器2101-2振动时，防止到第一衬底2100的粘附。尤其是，在SOI衬底中，第一振动器2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承体2102-1至2102-6的背表面和第一衬底2100的表面是镜面(mirror-surface)。因此，一旦发生粘附，由于在表面的静电力而不易于进行剥离。结果，运行期间导致大障碍的问题能被解决。因此，利用磁体通过电磁驱动振动器，驱动振幅可以设置得大。这使得能够增大与施加角速度时产生的科里奥利力对应的位移。通过产生X-Y平面上的驱动振动，第一衬底2100和第二衬底2200之间的间隔和第一振动器2101-1和第二振动器2101-2之间的间隔可以被窄化。因此，可以提供产生大的电容变化的高灵敏度角速度检测器。如果施加沿Z方向的冲击，通过在可动部件正下方形成凹陷部分2100-1可以获得稳定的操作而不产生粘附(sticking)。

实施例10中描述的其中第一衬底设置有凹陷部分的结构可类似地应用于上述各种实施例中描述的角速度检测器。

实施例13

参照示意性结构剖视图68描述作为实施例13的与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例。作为一个示例，这里描述一个例子，该例子中实施例应用于制造上述实施例8中描述的具有两个振动器的结构的角速度检测器的方法。

在键合图38A-50已经描述的制造方法中，另一绝缘体2131例如通过蚀刻被去除，除了绝缘体2131的位于支承部分2103-1至2103-4、阳极键合框2121、以及等势互连2122、2123之下的部分以外，如图40B和45的平面布局图所示。结果，第一振动器2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承体2102-1至2102-6被形成。支承部分2103-1至2103-4经绝缘体2131固定到第一衬底2100。然后，如图68的示意性结构剖视图所示，进行蚀刻从而从第一衬底2100的背侧在第一衬底2100的与第一振动器2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承体(未示出)相对的区域中形成凹陷部分2130。这里，凹陷部分2130形成为通孔。在绝缘体2131的蚀刻之前，可以形成凹陷部分2130。然后，以与图8中已经描述的相同方式，进行一些工艺步骤。即，制造第二衬底。第一和第二衬底键合在一起。磁体粘附到第一衬底的背侧从而覆盖所述凹陷部分。

在本实施例的制造角速度检测器的方法中，凹陷部分2130形成在第一衬底2100上与第一振动器2101-1和第二振动器2101-2相对的区域中。因此，当第一振动器2101-1和第二振动器2101-2振动时，到第一衬底2100的粘附被防止。从而，利用磁体通过电磁驱动的驱动振幅可以设置得大。因此，能增大与施加角速度时产生的与科里奥利力对应的位移。此外，第一衬底2100和第二衬底2200之间的间隔以及第一振动器2101-1和第二振动器2101-2之间的间隔通过在X-Y平面上产生驱动振动而能被窄化。能提供产生大的电容变化的高灵敏度角速度检测器。另外，通过在可动部分的正下方形成凹陷部分2100-1，可以获得稳定的运行而不会在存在沿Z方向的冲击时导致粘附。

此外，如图69所示，凹陷部分2175可以预先形成在另一衬底2170(例如硅衬底)中，衬底2170可粘附到形成包括第一振动器2101-1和第二振动器2101-2的硅衬底的第一衬底2100。在此情况下，硅衬底能代替SOI衬底用作形成硅结构的第一衬底2100。此配置也产生前述优点。玻璃衬底也可以用作另一衬底2170。

如实施例11中所述的在第一衬底中形成凹陷部分的方法可类似地应用于上述实施例中描述的制造角速度检测器的方法。

实施例14

参照示意性结构剖视图70描述作为实施例14的本发明的与角速度检测器相关的第一实施例。这里，作为一个示例，描述一个例子，其中该实施例应用于实施例12描述的有两个振动器的结构的角速度检测器。

如图70所示，角速度检测器2006基于实施例12的结构的角速度检测器2005，且特征在于被不同的、第三衬底2150支持的磁体2124嵌在第一衬底2100的凹陷部分2130之下(第一衬底2100的背侧)，第一衬底2100和第三衬底2150键合在一起(例如阳极键合在一起)，留下磁体2124之上凹陷部分2130的空间。在该情况下，设定所使用的磁体2124的尺寸为能置于凹陷部分2130中。因此，将磁体2124的尺寸设定为能合适地嵌在凹陷部分2130中或者小于凹陷部分2130。

磁体2124制得薄于凹陷部分2130的深度。磁体2124形成在第一衬底2100的背侧凹陷部分2130内。因此，凹陷部分2130之上的空间存在于磁体2124的上表面侧(振动器侧)。结果，这确保了防止第一振动器部分2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承部分(未示出)接触或粘附到磁体2124。

接着参照图71的示意性结构剖视图描述作为实施例14的本发明的与角速度检测器相关的第二实施例。

如图71所示，第二实施例的角速度检测器2007是基于实施例12的配置的角速度检测器2005，且特征在于磁体2124置于第一衬底2100的凹陷部分2130之下(第一衬底2100的背侧)。比凹陷部分2130大的凹陷部分2140形成在第一衬底2100中，使得凹陷部分2130被留下。磁体2124置于且固定到凹陷部分2140中。因此，从第一衬底2100的背面观察时，凹陷部分2140和2130形成如阶梯。磁体2124的尺寸设定为大于凹陷部分2130且能够嵌在凹陷部分2140中。因此，将磁体2124的尺寸设定得大于凹陷部分2130且能合适地嵌在凹陷部分2140中或者小于凹陷部分2140。因此，存在这样的优点，即如果磁体2124设置在凹陷部分2140中，则确保凹陷部分2130的空间留在磁体2124之上。因此，确保了第一振动器部分2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承部分(未示出)被防止接触或粘附到磁体2124。

磁体2124可以以未示出的方式固定到第三衬底。在此情况下，将磁体2124本身固定地安装到第一衬底2100不是必需的。仅需要将磁体2124置于凹陷部分2140内且第一衬底2100和第三衬底键合在一起(例如阳极键合在一起)。

接着参照示意性结构剖视图72描述作为实施例14的本发明的与角速度检测器相关的第三实施例。

如图72所示，角速度检测器2008是基于实施例12的配置的角速度检测器2005，其特征在于形成在另外的第三衬底2150上的磁体2124置于第一衬底2100的凹陷部分2130之下(第一衬底2100的背侧)且在于第一衬底2100和第三衬底2150键合在一起(例如阳极键合在一起)，留下磁体2124之上凹陷部分2130中的空间。磁体2124形成在形成于第三衬底2150中的凹陷部分2152中使得磁体2124的上部从第三衬底2150的表面突出。磁体的尺寸设定为能置于凹陷部分2130中。因此，将磁体2124的尺寸设定为能合适地嵌在凹陷部分2130中或者小于凹陷部分2130。

选择磁体2124的厚度使得凹陷部分2130之上的空间存在于上表面侧(振动器侧)且如上所述地设置。因此，确保了第一振动器部分2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承部分(未示出)被防止接触或粘附到磁体2124。

在上述结构的角速度检测器2008中，磁体2124的厚度可以制得比第一实施例的配置的磁体厚某一量，所述量与形成在第三衬底2150中的凹陷部分2152的深度对应，因此，强磁力可以施加到电容检测部分。结果，改进了检测精度。

接着参照示意性结构剖视图73描述作为实施例14的本发明的与角速度检测器相关的第四实施例。

如图73所示，角速度检测器2009是基于实施例12的配置的角速度检测器2005，其特征在于被另一第三衬底2150保持的磁体2124嵌在第一衬底2100的凹陷部分2130之下(第一衬底2100的背侧)且在于第一衬底2100和第三衬底2150键合在一起(例如阳极键合在一起)，从而留下磁体2124之上凹陷部分2130的空间。在此情况下，所使用的磁体2124的尺寸设定为能嵌入凹陷部分2130中。因此，将磁体2124的尺寸设定为能合适地嵌在凹陷部分2130中或者小于凹陷部分2130。另一方面，还在第二衬底2200中形成凹陷部分2230。磁体2224埋设在凹陷部分2230中。

上述配置的角速度检测器2009如此配置使得磁体2224甚至埋设在第二衬底2200中。因此，增强了与磁体2224的形成对应的量的磁力可施加到电容检测部分。因此，能改进检测精度。

其中磁体2224埋设在第二衬底2200中的结构还可以应用到第二和第三实施例的配置，以及应用到第一实施例，如已经在第四实施例中描述的。

在上述各种实施例中，在使用第三衬底的情况下，硅衬底或玻璃衬底可以用作第三衬底。磁体可稳固地安装在凹陷部分中时，不必将第三衬底键合到第一衬底。其上形成磁体的第三衬底可以从磁体剥离。

在第一、第二和第四实施例的角速度检测器中，磁体仅设置在衬底内。因此，每个角速度检测器的厚度可以减小与磁体对应的量。即，存在角速度检测器可以被薄化的优点。

此外，在第一至第四实施例的角速度检测器中，磁体设置在衬底内。因此，包括振动器或者多个振动器的结构电磁驱动部分与磁体之间的距离减小。存在这样的优点，即可以获得足够的磁通密度且能驱动振动器。因为确保了(振动器侧)凹陷部分的空间固定在磁体之上，所以振动器和电极被防止接触或粘附到磁体上。结果，获得了能提供可靠的角速度检测器这样的优点。

实施例14描述的磁体设置在衬底内的结构可类似地应用于实施例1-11描述的角速度检测器。

实施例15

参照示出制造顺序的剖视图74A-74B描述作为实施例15的与制造本发明的角速度检测器的方法相关的第一实施例。这里，作为示例，描述了这样的例子，所述例子中本实施例应用于如实施例12所描述的具有两个振动器的配置的角速度检测器。

如图74A所示，如已经在实施例13中描述的，穿过第一衬底2100延伸的凹陷部分2130形成在与第一衬底2100上第一振动器2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承体(未示出)相对的位置中。凹陷部分2130可以例如通过蚀刻、喷砂(sandblasting)、或者其它类似技术形成。凹陷部分2130的处理可在用于形成振动器等的去除绝缘体的步骤之前进行。

然后，如图74B所示，由第三衬底2150支持的磁体2124嵌在凹陷部分2130中。第一衬底2100和第三衬底2150键合在一起(例如阳极键合在一起)。此时，凹陷部分2130中的空间留在磁体2124之上。因此，比凹陷部分2130的深度薄的磁体用作磁体2124。此外，尺寸设定得能嵌在凹陷部分2130中的磁体用作磁体2124。即，尺寸设定得能合适地嵌在凹陷部分2130中或者小于凹陷部分2130的磁体用作磁体2124。

根据上述制造方法，凹陷部分2130之上的空间处于磁体2124之上(在振动器2101侧)。因此，确保了第一振动器部分2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承体(未示出)被防止接触或粘附到磁体2124上。

接着参照示出制造顺序的剖视图75A-75B描述作为实施例15的与制造本发明的角速度检测器的方法相关的第二实施例。

如图75A所示，在上述第一实施例中，凹陷部分2130形成在与第一衬底2100上第一振动器2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承体(未示出)相对的位置中。然后，比凹陷部分2130大的凹陷部分2140形成在第一衬底2100中，使得凹陷部分2130的上部留下。因此，从第一衬底2100的背侧观察时，凹陷部分2130和2140形成如阶梯。凹陷部分2140和2130可以例如通过蚀刻、喷砂、或者其它类似技术形成。凹陷部分2130和2140的处理还可以在用于形成振动器等的去除绝缘体的步骤之前进行。

然后，如图75B所示，磁体2124嵌在且固定在凹陷部分2140内。大于凹陷部分2130且尺寸设定得能嵌在凹陷部分2140中的磁体用作磁体2124。因此，磁体2124大于凹陷部分2130且尺寸设定得能合适地嵌在凹陷部分2140中或者小于凹陷部分2140。因此，存在这样的优点，即如果磁体2124设置在凹陷部分2140中，则确保了凹陷部分2130中的空间留在磁体2124之上。因此，第一振动器部分2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承体(未示出)确信地被防止粘附到磁体2124。以与上述第一实施例相同的方式，固定到第三衬底的磁体可以用作磁体2124，第三衬底可以键合到第一衬底2100。供选地，将磁体2124稳固地安装到第一衬底2100的凹陷部分2140之后，第三衬底可以从磁体2124剥离。

接着参照示出制造顺序的剖视图76A-76B和77A-77B描述作为实施例15的与制造本发明的角速度检测器的方法相关的第三实施例。

如图76A所示，延伸穿过第一衬底2100的凹陷部分2130形成在与第一衬底2100上第一振动器2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承体(未示出)相对的位置中，如实施例13所描述的那样。凹陷部分2130可以例如通过蚀刻、喷砂、或者其它类似技术形成。凹陷部分2130的处理可以在用于形成振动器等的去除绝缘体的步骤之前进行。

然后，如图76B所示，凹陷部分2152也在第三衬底2150中形成。此时，形成凹陷部分2152使得当第三衬底2150键合到第一衬底2100时，第三衬底2150中的凹陷部分2152与形成在第一衬底2100中的凹陷部分2130相适合。凹陷部分2152可以例如通过蚀刻或喷砂形成。

然后，如图77A所示，磁体2124稳固地安装到第三衬底2150的凹陷部分2152中。

然后，如图77B所示，形成在第三衬底2150上的磁体2124被嵌在第一衬底2100的凹陷部分2130之下(第一衬底2100的背侧)。第一衬底2100和第三衬底2150键合在一起(例如阳极键合在一起)。此时，凹陷部分2130中的空间留在磁体2124之上。因此，具有比凹陷部分2130的深度和凹陷部分2152的深度的总和小的厚度的磁体被选择作为磁体2124。设定磁体2124的尺寸从而能合适地嵌在凹陷部分2130中或者小于凹陷部分2130。

在上述制造方法中，凹陷部分2130的上部空间处于磁体2124的上侧(在振动器侧)，因此确保了第一振动器部分2101-1、第二振动器2101-2、以及弹性支承体(未示出)被防止接触或粘附到磁体2124。

因为磁体2124的厚度可以增大一与形成在第三衬底2150中的凹陷部分2152的深度对应的量，所以强磁力可以施加到电容检测部分。因此，可以改进检测精度。

接着参照示意性结构剖视图78A-78B描述作为实施例15的与制造本发明的角速度检测器的方法相关的第四实施例。

第四实施例的制造方法中磁体安装在第二衬底2200中。其中磁体安装在第一衬底中的制造方法可以取决于上述制造方法。这里，仅描述磁体形成在第二衬底中的制造方法。

如图78A所示，用于形成磁体将埋设在其中的凹陷部分2230的抗蚀剂图案2240形成在第二衬底2200的其上形成互连的表面的相反侧的表面上的与第一振动器2101-1、第二振动器2101-2(见图78B)、以及弹性支承体(未示出)对应的位置中。然后，第二衬底2200利用抗蚀剂图案2240作为掩模被蚀刻，形成凹陷部分2230。蚀刻方法可以通过利用氢氟酸(HF)或氢氧化钾(KOH)的溶液的湿法蚀刻或者通过化学或物理干法蚀刻进行。蚀刻深度等于或大于磁体的厚度，如果蚀刻深度大于磁体的厚度。

然后，进行用于形成第二衬底2200的上述工艺。组装第一和第二衬底之后，磁体2224固定地安装在第二衬底2200的凹陷部分2230中，如图78B所示。磁体2224的此安装可以在将磁体2124安装在第一衬底2100侧的步骤之后或者之前进行。

在制造上述结构的角速度检测器的方法中，通过还在第二衬底2200中埋设磁体2224，增大了与磁体2224的形成相对应的量的磁力可施加到电容检测部分，因此提高了检测精度。

其中磁体2224埋设在第二衬底2200中的配置可以应用到第二和第三实施例，以及应用到如第四实施例所述的第一实施例的应用。

在其中磁体埋设在凹陷部分中的制造方法的实施例中，在使用第三衬底的情况下，硅衬底或玻璃衬底能用作第三衬底。可以将磁体固定地安装在凹陷部分内时，将第三衬底键合到第一衬底不是必需的。其上形成磁体的第三衬底可以从所述磁体剥离。

在第一、第二、以及第四实施例的制造角速度检测器的方法中，磁体仅设置在衬底内。因此，角速度检测器的厚度能减小与磁体对应的量。即，存在角速度检测器能被薄化的优点。

另外，在上述第一至第四实施例的制造角速度检测器的方法中，磁体设置在衬底内，因此包括振动器的结构的电磁驱动部分与磁体之间的距离减小。因此，出现能获得足够的磁通密度的优点，由此能驱动振动器。另外，振动器和电极能被防止接触或粘附到磁体侧，因为凹陷部分中的空间被确保在磁体之上(在振动器侧)。因此，可以具有能提供可靠的角速度检测器这样的优点。另外，磁体可埋设在衬底内，而通过与在第一衬底中形成凹陷部分的工艺步骤共享此步骤而不增加工艺步骤的数量。因此，能减小角速度检测器的厚度。

实施例16

接着参照示意性结构剖视图79A-79E描述与制造本发明的角速度检测器的方法相关的实施例16的一个示例。

接着参照图79A-79E描述与制造本发明的角速度检测器的方法相关的一个实施例。

如图79A所示，硅衬底用作第一衬底2500。

然后，如图79B所示，除了形成用于第一衬底2500的框的区域之外的表面区域利用例如抗蚀剂掩模(未示出)通过蚀刻工艺被蚀刻直到获得所需膜厚。蚀刻方法利用包括氢氧化四甲基铵(TMAH)或氢氧化钾(KOH)的水溶液的蚀刻剂通过湿法蚀刻工艺进行。供选地，可以进行化学或物理干蚀刻。如果预先已知所需膜厚，则可以准备这样的衬底。

然后，第一衬底2500被蚀刻从而形成围绕稍后将形成振动器、支承部分、弹性支承体等的区域的阳极键合框2521。此时，等势互连(未示出)利用第一衬底2500以距阳极键合框2521的所需间隔形成在阳极键合框2521之外，使得框2521夹在它们之间。然后，阳极键合框2521内振动器、支承部分、弹性支承体等的区域中的第一衬底2500被蚀刻到所需厚度。上述蚀刻步骤的每个中，所使用的掩模可以是抗蚀剂掩模。蚀刻可以通过利用包括氢氧化四甲基铵(TMAH)或氢氧化钾(KOH)的水溶液的蚀刻剂的湿法蚀刻或者通过化学或物理干法蚀刻进行。该蚀刻确定稍后形成的振动器和弹性支承体的膜厚。此工艺步骤类似于键合图39A在实施例8中描述的步骤，且其中硅层用作第一衬底2500。

然后，如图79C所示，绝缘体膜2505-1和2505-2在第一衬底2500上形成在第一和第二振动器(稍后形成)的部分之上、在弹性支承体之上、以及在支承部分之上。绝缘体膜2505-1和2505-2由例如硅氧化物(SiO2)、硅氮化物(SiN)、或者其叠层膜制成。任何绝缘体膜可以用作绝缘体膜2505-1和2505-2，只要它们能保持形成在每个绝缘体膜上的电极的每个与下面的第一衬底2500之间的绝缘。绝缘体膜2505-1和2505-2可以通过顶离方法形成。供选地，绝缘体膜可以形成在整个表面之上，然后绝缘体膜可以通过光刻技术和蚀刻技术被加工从而形成上述绝缘体膜。该工艺步骤类似于键合图39B在实施例8中已经描述的步骤，除了第一衬底2500由硅层制成。

然后，如图79D所示，成为用于施加洛伦兹力的导电互连的电极2506-1形成在绝缘体膜2505-1之上。成为用于检测感应电动势的导电互连的电极2106-2形成在绝缘体膜2505-2之上。导电焊盘2506-3形成在第一衬底2500之上给出引出弹性支承体的电极的位置的区域中。同时，电极焊盘(未示出)在形成电极2506-1和2506-2的相对端部的位置中形成在支承部分(稍后形成)上。金、铂和铬的三层金属材料用作电极材料。金、铂和钛的三层金属材料也可以被使用。此外，诸如金-铬、铂-铬、金-钛、以及铂-钛的两层金属材料也可以被使用。代替钛，钛氮化物和钛的叠层材料可以被使用。另外，铜可以代替铬或钛使用。电极材料可以例如通过电子束蒸镀形成。另外，在本实施例中，电极通过顶离方法形成。电极还可以通过形成金属材料层且然后用湿法蚀刻或干法蚀刻处理该金属材料层来形成。除了电子束蒸镀之外，溅镀方法或CVD工艺也可以用来形成金属材料膜。

然后，如图79E所示，第一衬底2500利用光刻技术和蚀刻技术(例如反应离子蚀刻)被处理从而形成第一振动器部分2501-1、第二振动器2501-2、弹性支承体(未示出)、以及支承部分2503-1至2503-2。完成阳极键合框2521和等势互连(未示出)等。形成第一振动器部分2501-1、第二振动器2501-2、以及弹性支承体(未示出)。设置阳极键合框2521、等势互连(未示出)等的位置已经在实施例7和8中进行了描述。结果，通过弹性支承体(未示出)悬置的第一振动器部分2501-1和第二振动器2501-2形成在阳极键合框2521上。各种元件通过诸如上述弹性支承体和引出电极(图中未示出)的支承部件支承到阳极键合框2521。

然后，制备第三衬底。参照示意性结构剖视图80A-80B描述制造第三衬底的方法。

如图80A所示，硅衬底用作第三衬底2700。然后利用例如抗蚀剂掩模(未示出)通过蚀刻步骤在第三衬底2700中形成凹陷部分2710。凹陷部分2710在例如与第一振动器2501-1和第二振动器2501-2相对的位置中形成在第三衬底2700上，从而当第三衬底2700在后面的工艺步骤中键合到其上具有振动器的框，如果第一振动器2501-1、第二振动器2501-2、弹性支承体(未示出)被振动，防止用于悬置振动器等的第一振动器2501-1、第二振动器2501-2、弹性支承体(未示出)等(见上述图79E)接触第三衬底2700。反应离子蚀刻可以用作所述蚀刻方法。供选地，利用含有氢氧化四甲基铵(TMAH)或氢氧化钾(KOH)的水溶液的湿法蚀刻可被使用，或者其它化学或物理干法蚀刻可被使用。凹陷部分2710可以由孔形成或者延伸穿过第三衬底2700。当凹陷部分2710是孔的形式，即不延伸穿过衬底时，需要确定凹陷部分2710的深度，使得第三衬底2700键合到其上具有振动器等的框之后，第一振动器部分2501-1、第二振动器2501-2、弹性支承体(未示出)等(见上述图79E)被防止接触第三衬底2700的凹陷部分2710的底部，如果第一振动器部分2501-1、第二振动器2501-2、以及弹性支承体(未示出)被振动的话。

如图80B所示，第三衬底2700键合到阳极键合框2521，同时形成在第三衬底2700中的凹陷部分2710置于框2521侧。

硅衬底用作第三衬底2700。氧化物膜可以形成在第三衬底2700的表面上。在此情况下，当形成凹陷部分2710时，硅衬底与氧化物膜一起被蚀刻，从而形成本实施例的凹陷部分2710。当衬底被键合时，阳极键合框2521键合到形成在第三衬底2700的表面上的氧化物膜的表面。这样，氧化物膜可夹在硅衬底的部分之间。

然后，以未示出的方式制造第二衬底。第二衬底可以通过与实施例8中已经描述的制造第二衬底的方法类似的制造方法来制造。然后，第一衬底2500和第二衬底键合在一起，这样进行组装步骤。以此方式，制成角速度检测器。

上述制造角速度检测器的方法可以产生与通过实施例8中已经描述的制造角速度的方法得到的优点类似的优点。

实施例15中描述的其中磁体设置在衬底内的制造方法可以类似地应用到各种实施例中已经描述的制造角速度检测器的方法。

也可以在制造上述实施例描述的具有利用环形薄膜的振动器的角速度检测器的方法中以及在制造具有一个或更多矩形振动器的角速度检测器的方法中利用其中凹陷部分形成在衬底中的结构以及其中磁体设置在凹陷部分中的结构。

工业实用性

本发明的角速度检测器、利用该角速度检测器检测角速度的方法、以及制造该角速度检测器的方法可以应用于角速度检测器安装在小尺寸装置例如占用空间小的移动装置上的应用。另外，它们还可以应用于加速度传感器和压力传感器。