JP2000180181A

JP2000180181A - マイクロ振動体構造物及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000180181A
Application number: JP10359163A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Matsuoka; 俊幸松岡; Takuya Mizuno; 卓也水野; Kenji Mizoguchi; 賢治溝口; Takio Kojima; 多喜男小島; Takafumi Oshima; 崇文大島
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】素子大きさに影響することなく真空度を維持
し、マイクロ振動体のエアダンピングを防止できるマイ
クロ振動体構造体及びその製造方法を提供する。【解決手段】シリコンウェハ４の一面側より上記質量
体１１と上記各駆動電極１２、１３及び上記リング部２
の一部を形成する部分形成工程と、一方の上記基板３１
を該シリコンウェハ４の該一面に接合する接合工程と、
該シリコンウェハ４の他面側にエッチングを用いて上記
質量体１１と上記各駆動電極１２、１３及び上記リング
部２を形成する全形成工程と、該シリコンウェハの他面
側に上記他方の基板３２を減圧雰囲気下又は真空雰囲気
下で接合及び密封する接合密封工程とを備える製造方法
を用いてマイクロ振動体構造体を製造することにより、
マイクロ振動体のエアダンピングを防止することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ振動体構
造物及びその製造方法に関する。更に詳しく言えば、本
発明はエアダンピングの影響を受けにくいマイクロ振動
体構造物及びその製造方法に関する。また、本マイクロ
振動体構造物は加速度センサやジャイロセンサ等に用い
られる。

【０００２】

【従来の技術】シリコンマイクロマシニング技術を利用
したマイクロ振動体構造物があるが、これは大気圧下で
は周囲の空気によって緩衝されてマイクロ振動体の振動
が減衰するエアダンピングの影響を受け易い。このエア
ダンピングの影響を受けにくくするには、減圧下で動作
させることが有効である。

【０００３】このように真空下で動作させるには、マイ
クロ振動体構造物内の気密性を高めたうえに減圧を行う
必要がある。この例として特開平１０−１５３４２９号
公報や、特開平１０−１５３６１７号公報を挙げること
ができる。このうち、特開平１０−１５３４２９号公報
では、機能部および封止弁を有する支持基板と貫通孔を
有する封止基板とを接合し、前記支持基板と封止基板と
により形成されたキャビティに前記機能部および封止弁
を収容し、前記貫通孔がキャビティの内側から前記封止
弁により封止させ、前記キャビティを密閉させている。
また、特開平１０−１５３６１７号公報では、機能部の
形成された支持基板と、ガス抜き用の貫通孔を有し、前
記支持基板に接合されて前記機能部を蓋被するキャビテ
ィを形成する蓋被基板と、封止弁を有し、前記蓋被基板
に接合されて該蓋被基板の前記貫通孔を前記封止弁によ
り封止する封止基板とからなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
では、密閉するための封止弁を新たにマイクロ振動体構
造物に設けているため、素子が大きくなりがちとなる。
本発明は、このような問題点を解決するものであり、素
子の大きさに影響することなく素子の密閉性を保つこと
によって真空度を維持し、マイクロ振動体のエアダンピ
ングを起きることを防止し、マイクロ振動体を保護する
ことができるマイクロ振動体構造物及びその製造方法を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本第１発明のマイクロ振
動体構造物は、質量体１１及び少なくとも一対の駆動電
極１２、１３とを具備するマイクロ振動体１と、該マイ
クロ振動体１を密封する為のリング部２と、該リング部
２に接合される第１基板３及び第２基板４とを備え、該
マイクロ振動体１及び該リング部２はシリコンウェハ６
のエッチングによって一体形成され、該リング部２は該
シリコンウェハ６の異方性エッチング及び／又はドライ
エッチングにより形成されており、該リング部２と該第
１基板３及び該第２基板４によって形成される空間は減
圧雰囲気下又は真空雰囲気下であることを特徴とする。

【０００６】本第２発明のマイクロ振動体構造物は、質
量体１１及び少なくとも一対の駆動電極１２、１３とを
具備するマイクロ振動体１と、該マイクロ振動体１を密
封する為のリング部２と、該リング部２に接合される第
１基板３及び第２基板４と、該第１基板３及び該第２基
板４の少なくとも一方に具備する排気孔５１及び排気溝
５２とを備え、該マイクロ振動体１及び該リング部２は
シリコンウェハ６のエッチングによって一体形成され、
該リング部２は該シリコンウェハ６の異方性エッチング
及び／又はドライエッチングにより形成されており、該
リング部２と該第１基板３及び該第２基板４によって形
成される空間は減圧雰囲気下又は真空雰囲気下であるこ
とを特徴とする。

【０００７】本第３発明のマイクロ振動体構造物は、質
量体１１及び少なくとも一対の駆動電極１２、１３とを
具備するマイクロ振動体１と、該マイクロ振動体１を密
封する為のリング部２と、該リング部２に接合される第
１基板３及び第２基板４とを備え、該マイクロ振動体１
及び該リング部２はＳＯＩウェハ７の活性層７１に形成
後、該ＳＯＩウェハ７の絶縁層７２１及び支持層７２２
を除去することによって一体形成されており、該リング
部２と該第１基板３及び該第２基板４によって形成され
る空間は減圧雰囲気下又は真空雰囲気下であることを特
徴とする。

【０００８】本第４発明のマイクロ振動体構造物は、質
量体１１及び少なくとも一対の駆動電極１２、１３とを
具備するマイクロ振動体１と、該マイクロ振動体１を密
封する為のリング部２と、該リング部２に接合される第
１基板３及び第２基板４と、該第１基板３及び該第２基
板４の少なくとも一方に具備する排気孔５１及び排気溝
５２とを備え、該マイクロ振動体１及び該リング部２は
ＳＯＩウェハ７の活性層７１に形成後、該ＳＯＩウェハ
７の絶縁層７２１及び支持層７２２を除去することによ
って一体形成されており、該リング部２と該第１基板３
及び該第２基板４によって形成される空間は減圧雰囲気
下又は真空雰囲気下であることを特徴とする。

【０００９】本第５発明のマイクロ振動体構造物の製造
方法は、質量体１１及び少なくとも一対の駆動電極１
２、１３とを具備するマイクロ振動体１と、該マイクロ
振動体１を密封する為のリング部２と、該リング部２に
接合される第１基板３及び第２基板４と、を備えるマイ
クロ振動体構造物の製造方法において、シリコンウェハ
６の一面側より上記質量体１１と上記各駆動電極１２、
１３及び上記リング部２の一部を形成する部分形成工程
と、上記第１基板３を該シリコンウェハ６の該一面に接
合する接合工程と、該シリコンウェハ６の他面側より異
方性エッチング及び／又はドライエッチングを用いて上
記質量体１１と上記各駆動電極１２、１３及び上記リン
グ部２を形成する全形成工程と、該シリコンウェハ６の
他面側に上記第２基板４を減圧雰囲気下又は真空雰囲気
下で接合及び密封する接合密封工程とを、順次行うこと
を特徴とする。

【００１０】本第６発明のマイクロ振動体構造物の製造
方法は、質量体１１及び少なくとも一対の駆動電極１
２、１３とを具備するマイクロ振動体１と、該マイクロ
振動体１を密封する為のリング部２と、該リング部２接
合される第１基板３及び第２基板４と、を備えるマイク
ロ振動体構造物の製造方法において、該リング部２と該
第１基板３及び該第２基板４によって形成される空間側
に向かって径が小さくなるテーパ形状の排気孔５１を上
記第１基板３及び上記第２基板４の少なくとも一方に設
ける排気孔形成工程と、シリコンウェハ６の一面側より
上記質量体１１と上記各駆動電極１２、１３及び上記リ
ング部２の一部を形成する部分形成工程と、上記第１基
板３を該シリコンウェハ６の該一面に接合する第１接合
工程と、該シリコンウェハ６の他面側より異方性エッチ
ング及び／又はドライエッチングを用いて上記質量体１
１と上記各駆動電極１２、１３及び上記リング部２を形
成する全形成工程と、該シリコンウェハ６の他面側に上
記第２基板４を接合する第２接合工程と、減圧雰囲気下
又は真空雰囲気下で該排気孔５１を閉塞する封止工程と
を、順次行うことを特徴とする。

【００１１】本第７発明のマイクロ振動体構造物の製造
方法は、質量体１１及び少なくとも一対の駆動電極１
２、１３とを具備するマイクロ振動体１と、該マイクロ
振動体１を密封する為のリング部２と、該リング部２に
接合される第１基板３及び第２基板４と、を備えるマイ
クロ振動体構造物の製造方法において、ＳＯＩウェハ７
の活性層７１に上記質量体１１と上記各駆動電極１２、
１３及び上記リング部２の一部を形成する部分形成工程
と、上記第１基板３を該ＳＯＩウェハ７の該一面に接合
する接合工程と、該ＳＯＩウェハ７の支持層７２２及び
絶縁層７２１を除去して上記質量体１１と上記各駆動電
極１２、１３及び上記リング部２を形成する除去形成工
程と、該ＳＯＩウェハ７の他面側に上記第２基板４を減
圧雰囲気下又は真空雰囲気下で接合及び密封する接合密
封工程とを、順次行うことを特徴とする。

【００１２】本第８発明のマイクロ振動体構造物の製造
方法は、質量体１１及び少なくとも一対の駆動電極１
２、１３とを具備するマイクロ振動体１と、該マイクロ
振動体１を密封する為のリング部２と、該リング部２に
接合される第１基板３及び第２基板４と、を備えるマイ
クロ振動体構造物の製造方法において、該リング部２と
該第１基板３及び該第２基板４によって形成される空間
側に向かって径が小さくなるテーパ形状の排気孔５１を
上記第１基板３及び上記第２基板４の少なくとも一方に
設ける排気孔形成工程と、ＳＯＩウェハ７の活性層７１
に上記質量体１１と上記各駆動電極１２、１３及び上記
リング部２の一部を形成する部分形成工程と、上記第１
基板３を該ＳＯＩウェハ７の該一面に接合する第１接合
工程と、該ＳＯＩウェハ７の支持層７２２及び絶縁層７
２１を除去して上記質量体１１と上記各駆動電極１２、
１３及び上記リング部２を形成する除去形成工程と、該
ＳＯＩウェハ７の他面側に上記第２基板４を接合する第
２接合工程と、減圧雰囲気下又は真空雰囲気下で該排気
孔５１を閉塞する封止工程とを、順次行うことを特徴と
する。

【００１３】上記「質量体」の形状は、容易に振動する
ことができれば任意に選択することができ、例えば、多
角形板状（四角形状、五角形状等を挙げることができ
る）や円盤形状等を挙げることができる。また、上記
「第１基板」及び上記「第２基板」の材質についても、
微細加工ができる絶縁材料であれば任意に選択すること
ができ、パイレックスガラス等を例として挙げることが
できる。

【００１４】上記「異方性エッチング」は、結晶方位に
よってエッチング速度が異なるエッチングである。この
例としてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（以
下、ＴＭＡＨとする。）や水酸化カリウム（以下、ＫＯ
Ｈとする。）を用いたエッチングを挙げることができ
る。上記「ＳＯＩ（Silicon on Insulatorともいう）ウ
ェハ」は、絶縁体上にシリコン結晶を形成したものであ
り、絶縁体からなる絶縁層と、シリコン結晶からなる活
性層を備える。この絶縁体の材質は容易に除去すること
ができれば任意に選択することができ、例として表面に
酸化シリコン膜を形成したシリコンを挙げることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１〜１９に示すように、
本発明のマイクロ振動体構造物及びその製造方法を実施
例によって詳細に説明する。〔実施例１〕本実施例１は、第１発明に対応するシリコ
ンウェハを用いるマイクロ振動体構造物Ａと、第５発明
に対応するマイクロ振動体構造物Ａの製造方法である。

【００１６】（１）マイクロ振動体構造物Ａの作製以下に、本発明のマイクロ振動体構造物Ａの製造方法に
ついて説明する。基板形成工程始めに、図２に示すような第１基板３を作製した。ま
ず、基板材（パイレックスガラス製、厚さ；０．５ｍ
ｍ）に、駆動電極１２、１３等を外部に接続するための
端子孔５４（構造物外側径；０．７ｍｍ、構造物内側
径；０．３ｍｍ）を、サンドブラスト加工により形成し
た。続いて、上記基板材に、バッファードフッ酸によっ
て四角形の凹溝３１（深さ；３μｍ）を形成し、第１基
板３とした。また、第２基板４Ａ（パイレックスガラス
製、厚さ；０．５ｍｍ）も用意した。

【００１７】部分形成工程図３に示すように、マイクロ振動体１及びリング部２と
なる加工ウェハ６’を作製した。まず、図３（ａ）に示
すように、Ｐ型シリコンウェハ６（厚み；４００μｍ）
の裏面に窒化珪素膜を１０００Åの厚みで形成した後、
反応性イオンエッチング（以下、ＲＩＥとする）を用い
て接合面となるパターンを形成した。その後、図３
（ｂ）に示すように、シリコンウェハ６の表裏面を酸化
させた。次いで、図３（ｃ）に示すように、表面側の酸
化膜上に質量体１１と各駆動電極１２、１３及びリング
部２の形状をＲＩＥを用いて形成した後、酸化膜をマス
クとしてマイクロ振動体の厚さ（５０μｍ）までＲＩＥ
によるエッチングを行った。その後、図３（ｄ）に示す
ように、ウェハ６の酸化膜をバッファードフッ酸で除去
した後、再度、シリコンウェハの全面を酸化し、更に、
窒化珪素膜をリン酸で除去して、図３（ｅ）に示すよう
な加工ウェハ６’とした。

【００１８】接合工程図４に示すように、加工ウェハ６’のリング部２となる
表面と第１基板３とを陽極接合によって接合した。尚、
加工ウェハ６’の接合表面は酸化膜が被覆されている
が、その厚みを３０００Å以下としたことによって、接
合強度に影響及ぼすことなく接合することができた。

【００１９】全形成工程図５に示すように、加工ウェハ６’を加工してマイクロ
振動体１及びリング部２を形成した。つまり、図５
（ａ）に示すように、加工ウェハ６’の裏面からパター
ン部分が露出する手前約２０μｍまでＴＭＡＨで加工ウ
ェハ６’のエッチングをおこなった。このとき、エッチ
ングを行った部分の断面形状は台形形状（側面は斜面
状）となる。次いで、図５（ｂ）に示すように、パター
ン面が露出するまでＲＩＥによりエッチングを行い、マ
イクロ振動体１及びリング部２を形成した。その後、酸
化被膜をバッファードフッ酸により除去した。除去後の
リング部２の第２基板４Ａとの接合面は、酸化被膜によ
って保護されていたため、初期の鏡面状態を保ってい
る。

【００２０】接合密封工程図６に示すように、リング部２の天部と第２基板４Ａを
真空槽（真空度；１×１０^-3ｔｏｒｒ以下）内で陽極接
合した。これによって、マイクロ振動体１はリング部
２、第１基板３及び第２基板４Ａ内に真空封止される。
この後、端子孔５４をクロム及び金で蒸着して駆動電極
端子１２１、１３１への導通をとった。

【００２１】（２）マイクロ振動体構造物Ａの構成以上の製造方法で作製したマイクロ振動体構造物Ａを図
１に示す。このマイクロ振動体構造物Ａの大きさは、縦
が１０ｍｍ、横が１２ｍｍ、厚さが１．４ｍｍである。
このマイクロ振動体構造物Ａはマイクロ振動体１、リン
グ部２、第１基板３、第２基板４Ａとを備える。

【００２２】マイクロ振動体１は静電駆動型であり、質
量体１１と、駆動電極１２、１３と、弾性体１４とを備
える。また、質量体１１は図１に示すようにリング部２
より延出する４本の弾性体１４によって支持されてい
る。また、質量体１１には、櫛歯形状の駆動電極１２が
設けられており、対となる櫛歯状の駆動電極１３間に電
圧を印加することにより、図１に示すＸ−Ｘ’方向に振
動する。

【００２３】（３）マイクロ振動体構造物Ａの評価本製造方法によって製造したマイクロ振動体構造物Ａの
共振待性を図７に示す。図７に示すように、印加電圧
０．５Ｖp-pで振動振幅１０μｍが得られ、機械的Ｑ値
は約２００００であった。一方、マイクロ振動体１の真
空封止を行わず、大気雰囲気下で駆動した場合は、共振
は確認できなかった。以上より、マイクロ振動体を真空
封止することにより、エアダンピングの影響を低減でき
ることが碓認できた。

【００２４】また、リング部２と、第１基板３並びに第
２基板４Ａとの接合面は、加工した後でもシリコンウェ
ハ６の初期の鏡面状態を保っている為、接合強度が強
く、更に、排気用の孔を設けていないため、高い気密性
でマイクロ振動体１を真空封止でき、エアダンピングの
影響を防ぐことができる。

【００２５】〔実施例２〕本実施例２は、第２発明に対
応するシリコンウェハを用いるマイクロ振動体構造物Ｂ
と、第６発明に対応するマイクロ振動体構造物Ｂの製造
方法である。（１）マイクロ振動体構造物Ｂの作製以下に、本発明のマイクロ振動体構造物Ｂの製造方法に
ついて説明する。

【００２６】基板形成工程始めに、図２に示すように、基板材（パイレックスガラ
ス製、厚さ；０．５ｍｍ）に、駆動電極１２、１３等を
外部に接続するための端子孔５４（構造物外側径；０．
７ｍｍ、構造物内側径；０．３ｍｍ）をサンドブラスト
加工により形成し、第１基板３とした。また、図９に示
すように基板材（パイレックスガラス製、厚さ；０．５
ｍｍ）にテーパ形伏の排気孔５１（構造物外側径；０．
７ｍｍ、構造物内側径；０．３ｍｍ）と、一端が排気孔
５１と接続される排気溝５２（深さ；３μｍ、長さ；
１．５ｍｍ）を形成し、第２基板４Ｂとした。

【００２７】部分形成工程次に、実施例１の部分形成工程と同様に、マイクロ振
動体１及びリング部２となる加工ウェハ６’を作製し
た。つまり、図３（ａ）に示すように、Ｐ型シリコンウ
ェハ６（厚み；４００μｍ）の裏面に窒化珪素膜を１０
００Åの厚みで形成し、ＲＩＥでパターンを形成した。
その後、図３（ｂ）に示すように、シリコンウェハ６の
表裏面を酸化させた。次いで、図３（ｃ）に示すよう
に、質量体１１と各駆動電極１２、１３及びリング部２
の形状をＲＩＥを用いて形成した。その後、シリコンウ
ェハ６の全面を酸化膜で被膜しなおした後、窒化珪素膜
をリン酸で除去し、図３（ｅ）に示すような加工ウェハ
６’とした。

【００２８】第１接合工程図４に示すように、加工ウェハ６’のリング部２となる
表面と第１基板３とを陽極接合によって接合した。尚、
加工ウェハ６’の接合表面は酸化膜が被覆されている
が、その厚みを３０００Å以下としたことによって、接
合強度に影響を及ぼすことなく接合することができた。

【００２９】全形成工程次に、実施例１の全形成工程と同様にマイクロ振動体
１及びリング部２を形成した。つまり、図５（ａ）に示
すように、加工ウェハ６’の裏面からパターン部分が露
出する手前約２０μｍまでＴＭＡＨで加工ウェハ６’の
エッチングをおこなった。次いで、ＲＩＥによるエッチ
ングを行い、図５（ｂ）に示すように、酸化被膜をバッ
ファードフッ酸により除去してマイクロ振動体及びリン
グ部を形成した。

【００３０】第２接合工程リング部２の天部と第２基板４Ｂを陽極接合した。この
後、端子孔５４をクロム及び金で蒸着して駆動電極端子
１２１、１３１への導通をとった。

【００３１】封止工程真空度が１×１０^-3ｔｏｒｒ以下の蒸着装置内で、排気
孔５１、排気溝５２からマイクロ振動体構造物内のガス
を排気した。続いて、排気孔５１をクロム及び金で蒸着
することで塞ぎ、図１０に示すようにマイクロ振動体１
をリング部２、第１基板３及び第２基板４Ｂ内に真空封
止した。

【００３２】（２）マイクロ振動体構造物Ｂの構成以上の製造方法で作製したマイクロ振動体構造物Ｂを図
８に示す。このマイクロ振動体構造物Ｂの大きさは、縦
が１０ｍｍ、横が１２ｍｍ、厚さが１．４ｍｍである。
このマイクロ振動体構造物Ｂはマイクロ振動体１、リン
グ部２、第１基板３、及び第２基板４Ｂとを備える。ま
た、第２基板４Ｂにはマイクロ振動体構造物Ｂ内のガス
を排気するための排気孔５１が設けられ、蒸着したクロ
ム及び金によって塞がれている。

【００３３】本製造方法によって製造したマイクロ振動
体構造物Ｂにおいても、図７と同様の共振特性を示し、
マイクロ振動体１が動作することを碓認できた。また、
リング部２と、第１基板３並びに第２基板４Ｂとの接合
面は、加工した後でもシリコンウェハ６の初期の鏡面状
態を保っている為、接合強度が強く、更に、排気孔５１
を第２基板４Ｂに設けることによって、マイクロ振動体
構造物Ｂの体積が大きくすることなくマイクロ振動体１
を真空封止でき、エアダンピングの影響を防ぐことがで
きる。

【００３４】〔実施例３〕本実施例３は、第３発明に対
応するシリコンウェハを用いるマイクロ振動体構造物Ｃ
と、第７発明に対応するマイクロ振動体構造物Ｃの製造
方法である。（１）マイクロ振動体構造物Ｃの作製以下に、本発明のマイクロ振動体構造物Ｃの製造方法に
ついて説明する。

【００３５】基板形成工程始めに、基板材（パイレックスガラス製、厚さ；０．５
ｍｍ）に、端子孔５４（構造物外側径；０．７ｍｍ、構
造物内側径；０．３ｍｍ）を、サンドブラスト加工によ
り形成した。また、バッファードフッ酸によって四角形
の凹溝３１（深さ；３μｍ）を形成し、第１基板３とし
た。更に、図１２に示すように、基板材（パイレックス
ガラス製、厚さ；０．５ｍｍ）に、バッファードフッ酸
を用いて四角形の凹溝４１（深さ；３μｍ）を形成し、
第２基板４Ｃとした。

【００３６】部分形成工程図１３に示すように、マイクロ振動体１及びリング部２
となる加工ウェハ７’を作製した。加工ウェハ７’の作
製には、ＳＯＩウェハ７を用いた。このＳＯＩウェハ７
は、活性層７１であるシリコン結晶（厚さ；５０μｍ）
と、中間層７２１の酸化シリコン膜（厚さ；１μｍ）
と、支持層７２２のシリコン（厚さ；４２５μｍ）とを
備える三層構造であり、中間層７２１が絶縁層となる。
このようなＳＯＩウェハ７の表面に酸化膜を形成した
後、図１３（ａ）に示すように、活性層７１の上層側の
酸化膜に駆動電極端子１３１、１３２をエッチング時に
保護するための端子保護部を形成した。次いで、図１３
（ｂ）に示すように、質量体１１及び駆動電極１２及び
リング部２の形状をＲＩＥを用いて形成した。続いて、
図１３（ｃ）に示すように酸化膜をマスクとして中間層
７２１までＲＩＥによるエッチングを行った。その後、
図１３（ｄ）に示すように、酸化膜をエッチングによっ
て除去し、加工ウェハ７’とした。

【００３７】接合工程図１４に示すように、加工ウェハ７’のリング部２とな
る表面と第１基板３Ｃとを陽極接合によって接合した。

【００３８】除去形成工程図１５に示すように、加工ウェハ７’の支持層７２２及
び中間層７２１をそれぞれエッチングによって除去し
た。

【００３９】接合密封工程図１６に示すように、リング部２の天部と第２基板４Ｃ
を真空槽（真空度；１×１０^-3ｔｏｒｒ以下）内で陽極
接合して、マイクロ振動体１を真空封止した。この後、
端子孔５４をクロム及び金で蒸着して駆動電極端子１２
１、１３１の導通をとった。

【００４０】（２）マイクロ振動体構造物Ｃの構成以上の製造方法で作製したマイクロ振動体構造物Ｃを図
１１に示す。このマイクロ振動体構造物Ｃの大きさは、
縦が１０ｍｍ、横が１２ｍｍ、厚さが１．０５ｍｍであ
る。このマイクロ振動体構造物Ｃはマイクロ振動体１、
リング部２、第１基板３、第２基板４Ｃとを備える。

【００４１】本製造方法によって製造したマイクロ振動
体構造物Ｃにおいても、図７と同様の共振特性を示し、
マイクロ振動体１が動作することを碓認できた。また、
排気用の孔を設けていないため、高い気密性でマイクロ
振動体１を真空封止できる他、ＳＯＩウェハ７を用いる
ことによって、マイクロ振動体１及びリング部２の厚さ
を均一にすることができるし、第１基板３並びに第２基
板４Ｃとの接合強度が強いために気密性を高くすること
ができる。

【００４２】〔実施例４〕本実施例４は、第４発明に対
応するシリコンウェハを用いるマイクロ振動体構造物Ｄ
と、第８発明に対応するマイクロ振動体構造物Ｄの製造
方法である。（１）マイクロ振動体構造物Ｄの作製以下に、本発明のマイクロ振動体構造物Ｄの製造方法に
ついて説明する。

【００４３】基板形成工程始めに、基板材（パイレックスガラス製、厚さ；０．５
ｍｍ）に、駆動電極１２、１３等を外部に接続するため
の端子孔５４（構造物外側径；０．７ｍｍ、構造物内側
径；０．３ｍｍ）をサンドブラスト加工により形成し
た。続いて、上記基板材に、バッファードフッ酸によっ
て四角形の凹溝３１（深さ３μｍ）を形成し、第１基板
材３とした。また、図１８に示すように、基板材（パイ
レックスガラス製、厚さ；０．５ｍｍ）にテーパ形伏の
排気孔５１（構造物外側径；０．７ｍｍ、構造物内側
径；０．３ｍｍ）と、一端が排気孔５１と接続される排
気溝５２（深さ；３μｍ、長さ；１．５ｍｍ）と、四角
形の凹溝４１（深さ３μｍ）とを形成し、第２基板４Ｄ
とした。

【００４４】部分形成工程次に、実施例３の部分形成工程と同様に、図１３に示
すように、マイクロ振動体１及びリング部２となる加工
ウェハ７’を作製した。つまり、ＳＯＩウェハ７の表面
に酸化膜を形成した後、図１３（ａ）に示すように、活
性層７１の上層酸化膜に駆動電極端子１３１、１３２を
エッチング時に保護するための端子保護部を形成した。
次いで、図１３（ｂ）に示すように、質量体１１及び駆
動電極１２及びリング部２の形状をＲＩＥを用いて形成
した。続いて、図１３（ｃ）に示すように酸化膜をマス
クとして中間層７２１までＲＩＥによるエッチングを行
った。その後、図１３（ｄ）に示すように、酸化膜をエ
ッチングによって除去し、加工ウェハ７’とした。

【００４５】第１接合工程図１４に示すように、加工ウェハ７’のリング部２とな
る表面と第１基板３Ｄとを陽極接合によって接合した。

【００４６】除去形成工程図１５に示すように、加工ウェハ７’の支持層７２２及
び中間層７２１をそれぞれエッチングによって除去し
た。

【００４７】第２接合工程リング部２の天部と第２基板４Ｄを陽極接合した。この
後、端子孔５４をクロム及び金で蒸着して駆動電極端子
１２１、１３１への導通をとった。

【００４８】封止工程真空度が１×１０^-3ｔｏｒｒ以下の蒸着装置内で、排気
孔５１、排気溝５２からマイクロ振動体構造物Ｄ内のガ
スを排気した。続いて、排気孔５１をクロム及び金で蒸
着することで塞ぎ、図１９に示すようにマイクロ振動体
１をリング部２、第１基板３及び第２基板４Ｄ内に真空
封止した。

【００４９】（２）マイクロ振動体構造物Ｄの構成以上の製造方法で作製したマイクロ振動体構造物Ｄを図
１７に示す。このマイクロ振動体構造物Ｄの大きさは、
縦が１０ｍｍ、横が１２ｍｍ、厚さが１．０５ｍｍであ
る。このマイクロ振動体構造物Ｄはマイクロ振動体１、
リング部２、第１基板３、第２基板４Ｄとを備える。ま
た、第２基板４Ｄにはマイクロ振動体構造物Ｄ内のガス
を排気するための排気孔５１が設けられ、蒸着したクロ
ム及び金によって塞がれている。

【００５０】本製造方法によって製造したマイクロ振動
体構造物Ｄにおいても、図７と同様の共振特性を示し、
マイクロ振動体１が動作することを碓認できた。また、
排気孔５１を第２基板４Ｄに設けることによって、マイ
クロ振動体構造物Ｄの体積が大きくすることなくマイク
ロ振動体１を真空封止でき、エアダンピングの影響を防
ぐことができる。更に、ＳＯＩウェハ７を用いることに
よって、マイクロ振動体１及びリング部２の厚さを均一
にすることができるし、第１基板３並びに第２基板４Ｄ
との接合強度が強いために気密性を高くすることができ
る。

【００５１】尚、本発明においては、上記実施例に限ら
ず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した
実施例とすることができる。即ち、実施例１及び２にお
いて、リング部２と、第１基板３並びに第２基板４Ａ、
４Ｂとの接合部分は間に酸化膜を介在しているが、より
接合強度を増加させる為にこの酸化膜を剥離してから接
合することができる。また、実施例２及び４において排
気孔５１及び排気溝５２を第２基板４側に設けたが、第
１基板３側に設けることができるし、両方に設けること
もできる。

【００５２】更に、実施例３及び４の部分形成工程に
おいて、加工ウェハ７’の作製をＬＯＣＯＳ（選択酸化
法）によって行うことができる。この場合、加工ウェハ
７’のマイクロ振動体１及び駆動電極部１２、１３の表
面及び側面に酸化膜を形成することになる。また、第１
基板３及び第２基板４との上記端子保護部を除く接合面
は、酸化されないようにする必要がある。更に、実施例
２及び４の封止工程において、排気孔５１の塞穴に用
いる蒸着材料はクロム及び金に限らず、銀、白金及びア
ルミニウム等の一般の蒸着材料を用いることができる。

【００５３】

【発明の効果】本第１発明のマイクロ振動体構造物、及
び本第５発明のマイクロ振動体構造物の製造方法によれ
ば、基板との接合強度が強く、排気用の孔を設けていな
いために、高い気密性でマイクロ振動体を真空封止で
き、エアダンピングの影響を防ぐことができる。また、
排気用の部材を設けていないのでマイクロ振動体構造物
の体積が大きくせずに済む。

【００５４】本第２発明のマイクロ振動体構造物、及び
本第６発明のマイクロ振動体構造物の製造方法によれ
ば、基板との接合強度が強く、排気孔を基板に設けるこ
とによって、マイクロ振動体構造物の体積が大きくする
ことなくマイクロ振動体を真空封止でき、エアダンピン
グの影響を防ぐことができる。また、上記排気孔をテー
パ形状とすることによって、蒸着による閉塞性を高め、
高い気密性でマイクロ振動体を真空封止することができ
る。更に、マイクロ振動体構造物内の真空度を調整する
ことができる。

【００５５】本第３発明のマイクロ振動体構造物、及び
本第７発明のマイクロ振動体構造物の製造方法によれ
ば、第１及び５発明の効果に加えて、ＳＯＩウェハを用
いることによって、マイクロ振動体及びリング部の厚さ
を均一にすることができる。

【００５６】本第４発明のマイクロ振動体構造物、及び
本第８発明のマイクロ振動体構造物の製造方法によれ
ば、第２及び８発明の効果に加えて、ＳＯＩウェハを用
いることによって、マイクロ振動体及びリング部の厚さ
を均一にすることができる。

【００５７】また、上記各発明のマイクロ振動体構造物
及びその製造方法によれば、マイクロ振動体を真空封止
することで、耐衝撃性が高く、塵等の付着を防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１におけるマイクロ振動体構造物Ａの構
成を説明するための分解斜視図である。

【図２】マイクロ振動体構造物の基板形成工程を説明す
るための模式図である。

【図３】マイクロ振動体構造物の部分形成工程を説明す
るための模式図である。

【図４】マイクロ振動体構造物の接合工程を説明するた
めの模式図である。

【図５】マイクロ振動体構造物の全形成工程を説明する
ための模式図である。

【図６】マイクロ振動体構造物の接合密封工程を説明す
るための模式図である。

【図７】実施例１のマイクロ振動体構造物Ａにおけるマ
イクロ振動体の周波数との共振特性を示すグラフであ
る。

【図８】実施例２におけるマイクロ振動体構造物Ｂの構
成を説明するための分解斜視図である。

【図９】マイクロ振動体構造物の基板形成工程を説明す
るための模式図である。

【図１０】マイクロ振動体構造物の封止工程を説明する
ための模式図である。

【図１１】実施例３におけるマイクロ振動体構造物Ｃの
構成を説明するための分解斜視図である。

【図１２】マイクロ振動体構造物の基板形成工程を説明
するための模式図である。

【図１３】マイクロ振動体構造物の部分形成工程を説明
するための模式図である。

【図１４】マイクロ振動体構造物の接合工程を説明する
ための模式図である。

【図１５】マイクロ振動体構造物の除去工程を説明する
ための模式図である。

【図１６】マイクロ振動体構造物の接合密封工程を説明
するための模式図である。

【図１７】実施例４におけるマイクロ振動体構造物Ｄの
構成を説明するための分解斜視図である。

【図１８】マイクロ振動体構造物の基板形成工程を説明
するための模式図である。

【図１９】マイクロ振動体構造物の封止工程を説明する
ための模式図である。

【符号の説明】

１；マイクロ振動体、１１；質量体、１２、１３；駆動
電極、１２１、１３１；駆動電極端子、１４；弾性体、
２；リング部、３；第１基板、４；第２基板、３１、４
１；凹溝、５１；排気孔、５２；排気溝、５４；端子
孔、６；シリコンウェハ、７；ＳＯＩウェハ、７１、７
１’；活性層、７２１、７２１’；中間層、７２２、７
２２’；支持層、６’、７’；加工ウェハ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者溝口賢治名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内 (72)発明者小島多喜男名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内 (72)発明者大島崇文名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内Ｆターム(参考） 2F105 BB13 BB15 CC04 CD03 CD05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量体１１及び少なくとも一対の駆動電
極１２、１３とを具備するマイクロ振動体１と、該マイ
クロ振動体１を密封する為のリング部２と、該リング部
２に接合される第１基板３及び第２基板４とを備え、該マイクロ振動体１及び該リング部２はシリコンウェハ
６のエッチングによって一体形成され、該リング部２は
該シリコンウェハ６の異方性エッチング及び／又はドラ
イエッチングにより形成されており、該リング部２と該
第１基板３及び該第２基板４によって形成される空間は
減圧雰囲気下又は真空雰囲気下であることを特徴とする
マイクロ振動体構造物。
【請求項２】質量体１１及び少なくとも一対の駆動電
極１２、１３とを具備するマイクロ振動体１と、該マイ
クロ振動体１を密封する為のリング部２と、該リング部
２に接合される第１基板３及び第２基板４と、該第１基
板３及び該第２基板４の少なくとも一方に具備する排気
孔５１及び排気溝５２とを備え、該マイクロ振動体１及び該リング部２はシリコンウェハ
６のエッチングによって一体形成され、該リング部２は
該シリコンウェハ６の異方性エッチング及び／又はドラ
イエッチングにより形成されており、該リング部２と該
第１基板３及び該第２基板４によって形成される空間は
減圧雰囲気下又は真空雰囲気下であることを特徴とする
マイクロ振動体構造物。
【請求項３】質量体１１及び少なくとも一対の駆動電
極１２、１３とを具備するマイクロ振動体１と、該マイ
クロ振動体１を密封する為のリング部２と、該リング部
２に接合される第１基板３及び第２基板４とを備え、該マイクロ振動体１及び該リング部２はＳＯＩウェハ７
の活性層７１に形成後、該ＳＯＩウェハ７の絶縁層７２
１及び支持層７２２を除去することによって一体形成さ
れており、該リング部２と該第１基板３及び該第２基板
４によって形成される空間は減圧雰囲気下又は真空雰囲
気下であることを特徴とするマイクロ振動体構造物。
【請求項４】質量体１１及び少なくとも一対の駆動電
極１２、１３とを具備するマイクロ振動体１と、該マイ
クロ振動体１を密封する為のリング部２と、該リング部
２に接合される第１基板３及び第２基板４と、該第１基
板３及び該第２基板４の少なくとも一方に具備する排気
孔５１及び排気溝５２とを備え、該マイクロ振動体１及び該リング部２はＳＯＩウェハ７
の活性層７１に形成後、該ＳＯＩウェハ７の絶縁層７２
１及び支持層７２２を除去することによって一体形成さ
れており、該リング部２と該第１基板３及び該第２基板
４によって形成される空間は減圧雰囲気下又は真空雰囲
気下であることを特徴とするマイクロ振動体構造物。
【請求項５】質量体１１及び少なくとも一対の駆動電
極１２、１３とを具備するマイクロ振動体１と、該マイ
クロ振動体１を密封する為のリング部２と、該リング部
２に接合される第１基板３及び第２基板４と、を備える
マイクロ振動体構造物の製造方法において、シリコンウェハ６の一面側より上記質量体１１と上記各
駆動電極１２、１３及び上記リング部２の一部を形成す
る部分形成工程と、上記第１基板３を該シリコンウェハ
６の該一面に接合する接合工程と、該シリコンウェハ６
の他面側より異方性エッチング及び／又はドライエッチ
ングを用いて上記質量体１１と上記各駆動電極１２、１
３及び上記リング部２を形成する全形成工程と、該シリ
コンウェハ６の他面側に上記第２基板４を減圧雰囲気下
又は真空雰囲気下で接合及び密封する接合密封工程と
を、順次行うことを特徴とするマイクロ振動体構造物の
製造方法。
【請求項６】質量体１１及び少なくとも一対の駆動電
極１２、１３とを具備するマイクロ振動体１と、該マイ
クロ振動体１を密封する為のリング部２と、該リング部
２接合される第１基板３及び第２基板４と、を備えるマ
イクロ振動体構造物の製造方法において、該リング部２と該第１基板３及び該第２基板４によって
形成される空間側に向かって径が小さくなるテーパ形状
の排気孔５１を上記第１基板３及び上記第２基板４の少
なくとも一方に設ける排気孔形成工程と、シリコンウェ
ハ６の一面側より上記質量体１１と上記各駆動電極１
２、１３及び上記リング部２の一部を形成する部分形成
工程と、上記第１基板３を該シリコンウェハ６の該一面
に接合する第１接合工程と、該シリコンウェハ６の他面
側より異方性エッチング及び／又はドライエッチングを
用いて上記質量体１１と上記各駆動電極１２、１３及び
上記リング部２を形成する全形成工程と、該シリコンウ
ェハ６の他面側に上記第２基板４を接合する第２接合工
程と、減圧雰囲気下又は真空雰囲気下で該排気孔５１を
閉塞する封止工程とを、順次行うことを特徴とするマイ
クロ振動体構造物の製造方法。
【請求項７】質量体１１及び少なくとも一対の駆動電
極１２、１３とを具備するマイクロ振動体１と、該マイ
クロ振動体１を密封する為のリング部２と、該リング部
２に接合される第１基板３及び第２基板４と、を備える
マイクロ振動体構造物の製造方法において、ＳＯＩウェハ７の活性層７１に上記質量体１１と上記各
駆動電極１２、１３及び上記リング部２の一部を形成す
る部分形成工程と、上記第１基板３を該ＳＯＩウェハ７
の該一面に接合する接合工程と、該ＳＯＩウェハ７の支
持層７２２及び絶縁層７２１を除去して上記質量体１１
と上記各駆動電極１２、１３及び上記リング部２を形成
する除去形成工程と、該ＳＯＩウェハ７の他面側に上記
第２基板４を減圧雰囲気下又は真空雰囲気下で接合及び
密封する接合密封工程とを、順次行うことを特徴とする
マイクロ振動体構造物の製造方法。
【請求項８】質量体１１及び少なくとも一対の駆動電
極１２、１３とを具備するマイクロ振動体１と、該マイ
クロ振動体１を密封する為のリング部２と、該リング部
２に接合される第１基板３及び第２基板４と、を備える
マイクロ振動体構造物の製造方法において、該リング部２と該第１基板３及び該第２基板４によって
形成される空間側に向かって径が小さくなるテーパ形状
の排気孔５１を上記第１基板３及び上記第２基板４の少
なくとも一方に設ける排気孔形成工程と、ＳＯＩウェハ
７の活性層７１に上記質量体１１と上記各駆動電極１
２、１３及び上記リング部２の一部を形成する部分形成
工程と、上記第１基板３を該ＳＯＩウェハ７の該一面に
接合する第１接合工程と、該ＳＯＩウェハ７の支持層７
２２及び絶縁層７２１を除去して上記質量体１１と上記
各駆動電極１２、１３及び上記リング部２を形成する除
去形成工程と、該ＳＯＩウェハ７の他面側に上記第２基
板４を接合する第２接合工程と、減圧雰囲気下又は真空
雰囲気下で該排気孔５１を閉塞する封止工程とを、順次
行うことを特徴とするマイクロ振動体構造物の製造方
法。