JP2015087280A - 機能素子、機能素子の製造方法、センサーデバイス、電子機器、および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】素子部が基板に静電誘引されることを抑制した機能素子を提供する。
【解決手段】主面を備えた第１基材と、表裏を貫通する穴を備え、主面側に載置された第２基材と、第１基材と、第２基材と、の間に設けられ、可動体を備えた素子部と、第１基材の主面に設けられ、素子部に接続されている配線部と、を備え、主面に対して垂直方向からの平面視において、穴は配線部と重なる位置に設けられ、穴を封止する導電部材が配線部に接続され、導電部材を介して可動体と第２基材とが同電位になっていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、機能素子、機能素子の製造方法、センサーデバイス、電子機器、および移動体に関するものである。

従来から、角速度や加速度等の物理量を検出するセンサーとしての素子部が搭載された空間を封止する封止構造を備える機能素子が知られている。一般にこの様な封止構造は、パッケージ内（キャビティー）を減圧、若しくは不活性ガス等で置換された状態で封止されている。例えば、特許文献１には、基板と、接着層を介して接合されたリッドとの間に生じた空間であるキャビティーに内包される様に、素子部が設けられた構造の機能素子が開示されている。

特開２０１２−１４１１６０号公報

しかしながら、上述した機能素子は、接着層を介して基板とリッドとが接合されていることから、リッドと、素子部および素子部に接続される配線との間の電位が異なる。したがって、リッドと素子部との間の電位差から生じる静電引力によって、素子部がリッドに静電誘引される課題があった。素子部がリッドに静電誘引されることで、センサーとしての可動が妨げられ機能素子の機能を阻害される虞もあった。

本発明は、上述した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、又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係る機能素子は、主面を備えた第１基材と、表裏を貫通する穴を備え、主面側に載置された第２基材と、第１基材と、第２基材と、の間に設けられ、可動体を備えた素子部と、第１基材の主面に設けられ、素子部に接続されている配線部と、を備え、主面に対して垂直方向からの平面視において、穴は配線部と重なる位置に設けられ、穴を封止する導電部材が配線部に接続され、導電部材を介して可動体と第２基材とが同電位になっていることを特徴とする。

この様な機能素子によれば、配線部は、穴を封止する導電部材によって第２基材に接続されている。これにより、配線部が接続されている素子部は、第２基材と同電位とすることができる。したがって、素子部は、その素子部に有する可動体が第２基材に静電誘引されることを抑制することができる。よって、静電誘引による可動体の変位が減衰されることを抑制した機能素子を得ることができる。

［適用例２］
上記適用例に係る機能素子において、第１基材の主面には、溝が設けられ、配線部は溝の内部に設けられていることが好ましい。

この様な機能素子によれば、配線部が溝の内部に設けられていることで、互いに接続されている第１基材と第２基材との間に配線部による隙間が生じることを抑制することができる。

［適用例３］
上記適用例に係る機能素子において、穴と重なる配線部には、突起部が設けられていることが好ましい。

この様な機能素子によれば、導電部材が設けられる穴と重なる配線部に突起部が設けられていることで、突起部の突起に応じて、穴と配線部との間に設けられる導電部材の量を低減させることができる。穴と導電部材との間に設けられる導電部材の量を低減させることで、導電部材の膨張による飛散（いわゆる「スプラッシュ」）を抑制するとともに、配線部間の短絡や、素子部の可動障害を抑制することができる。

［適用例４］
上記適用例に係る機能素子において、第２基材はシリコンを含む部材であることが好ましい。

この様な機能素子によれば、第２基材はシリコンを含む部材で構成されるため導電性を有する。したがって、素子部は、配線部と導電部材とを介して第２基材と同電位となり、素子部に有する可動体が第２基材に静電誘引されることを抑制することができる。よって、静電誘引によって可動体の変位が減衰されることを抑制した機能素子を得ることができる。

［適用例５］
本適用例に係る機能素子の製造方法は、第１基材の主面に素子部を載置する工程と、第１基材の主面に素子部に接続される配線部を形成する工程と、表裏を貫通する穴が設けられた第２基材を主面上に載置して内部空間を形成し、内部空間に素子部を収納する工程と、を備え、第２基材を主面上に載置する工程は、主面に対して垂直方向からの平面視において穴と配線部とを重なる様に第２基材を載置し、導電部材で塞ぐとともに導電部材を配線部に接続させる封止工程を含むこと、を特徴とする。

この様な機能素子の製造方法によれば、表裏を貫通する穴を導電部材で塞ぐとともに、素子部に接続して形成された配線部に導電部材を接続させる封止工程を含む。これにより、素子部が載置された内部空間の封止と、素子部と第２基材とを導電部材で電気的に接続することを同時におこなうことができる。よって、素子部が第２基材に静電誘引されることを抑制するとともに、素子部が載置される内部空間の雰囲気を封止することができる。

［適用例６］
上記適用例に係る機能素子の製造方法において、穴を導電部材で塞ぐ前に、内部空間の雰囲気を調整することが好ましい。

この様な機能素子の製造方法によれば、内部空間の雰囲気調整をおこなった後に導電部材で穴を塞ぐことにより、雰囲気調整をおこなった状態で内部空間を封止することができる。

［適用例７］
上記適用例に係る機能素子の製造方法において、第１基板の主面には溝が設けられ、配線部を溝内に形成することが好ましい。

この様な機能素子の製造方法において、溝部に配線部を形成することから、互いに接続される第１基材と第２基材との間に配線部による隙間が生じることを抑制することができるため、第１基材と第２基材とを強固に接合することができる。

［適用例８］
本適用例に係るセンサーデバイスは、主面を備えた第１基材と、表裏を貫通する穴を備え、主面側に載置された第２基材と、第１基材と第２基材との間に設けられ、可動体を備えた素子部と、第１基材の主面に設けられ、素子部に接続されている配線部と、を備え、素子部は、可動体に設けられた可動電極と、可動電極に対向して第１基材の主面に配置された固定電極とを含み、主面に対して垂直方向からの平面視において、穴は配線部と重なる位置に設けられ、穴を封止する導電部材が配線部に接続され、導電部材を介して可動体と第２基材とが同電位になっていることを特徴とする。

この様なセンサーデバイスによれば、センサーデバイスに加えられる物理量に応じて可動する素子部が、第２基材へ静電誘引されることが抑制されているため、加速度や角速度等の物理量の計測を高精度におこなうことができる。また、この様なセンサーデバイスの素子部は、第２基材に静電誘引されることが抑制されているため、継続的に物理量の計測をおこなう。

［適用例９］
本適用例に係る電子機器は、上述したセンサーデバイスを搭載していることを特徴とする。

この様な電子機器によれば、第２基材へ可動体を有する素子部の静電誘引が抑制され、継続的に物理量の計測をおこなうことができるセンサーデバイスを搭載することから、継続して落下や傾斜を計測することができる信頼性の高い電子機器を得ることができる。

［適用例１０］
本適用例に係る移動体は、上述したセンサーデバイスを搭載していることを特徴とする。

この様な電子機器によれば、第２基材へ可動体を有する素子部の静電誘引が抑制され、継続的に物理量の計測をおこなうことができるセンサーデバイスを搭載することから、継続して落下や傾斜を計測することができる信頼性の高い電子機器を得ることができる。

第１実施形態に係る機能素子を模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る機能素子を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る機能素子の製造工程を説明する工程図。 第１実施形態に係る機能素子の製造工程を説明する工程図。 第２実施形態に係るセンサーデバイスを模式的に示す図。 変形例に係る機能素子を模式的に示す断面図。 変形例に係る機能素子を模式的に示す断面図。 変形例に係る機能素子を模式的に示す断面図。 実施例に係る電子機器としてのパーソナルコンピューターを模式的に示す図。 実施例に係る電子機器としての携帯電話機を模式的に示す図。 実施例に係る電子機器としてのデジタルスチールカメラを模式的に示す図。 実施例に係る移動体としての自動車を模式的に示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。

［第１実施形態］
第１実施形態に係る機能素子１について、図１ないし図４を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係る機能素子を模式的に示す平面図である。図２は、図１で示す線分Ａ−Ａ’において矢印の方向から見た本実施形態に係る機能素子の断面を模式的に示す図である。図３および図４は、図１で示す線分Ａ−Ａ’において矢印の方向から見た本実施形態に係る機能素子の製造工程を説明する図である。

［機能素子１の構造］
本実施形態の機能素子１は、図１および図２に示す様に、主面１０ａを有する第１基材１０と、主面１０ａに対向して配設された第２基材４０と、主面１０ａと第２基材４０との間に配設された素子部３０と、を含む。また、第１基材１０の主面１０ａには、素子部３０に接続されている配線部２０が設けられている。

（第１基材１０）
第１基材１０は、素子部３０や第２基材４０等が配設されている基材である。
第１基材１０は、板状をなし、その主面１０ａ側に空洞部１２と溝部１４とが設けられている。また、第１基材１０には、主面１０ａに対して垂直方向から平面視したときに、空洞部１２と重なる様に素子部３０が配設されている。

空洞部１２には、内底１２ａを備える。この様な空洞部１２は、後述する素子部３０を構成する可動体３５が第１基材１０に接触することを抑制する空間、換言すると、逃げ部を構成する。これにより、可動体３５の変位を許容することができる。
また、本実施形態おいて、主面１０ａに対して垂直方向から平面視したときの空洞部１２の形状は、矩形をなしているが、これに限定されるものではない。素子部３０の形状等により適宜変更しても良い。

溝部１４には、配線部２０が配設されている。主面１０ａに対して垂直方向から平面視したときの溝部１４の形状は、矩形をなしているが、これに限定されるものではない。配線部２０の形状等により適宜変更しても良い。溝部１４に配設されている配線部２０については後述する。

第１基材１０は、その材料としてガラス基板やシリコン基板等を用いることができる。本実施形態の機能素子１は、その一例としてガラス基板を用いている。第１基材１０の材料としてガラス基板を用いることで、主面１０ａに絶縁膜を設けることなく配線部２０や素子部３０を配設することができる。

（配線部２０）
配線部２０は、配線２２と電極パッド２４とを含み構成されている。
配線部２０は、第１基材１０の主面１０ａ上に設けられた溝部１４に配設されている。配線部２０は、素子部３０へ電気信号を入出力するために設けられ、配線２２の一端が素子部３０に接続され、配線２２の他端が電極パッド２４に接続されている。電極パッド２４には、機能素子１の外部と接続する配線（不図示）が接続されるものである。
配線２２は、その材料として銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはこれらを含む合金を用いることができる。また、電極パッド２４も同様に、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはこれらを含む合金を用いることができる。本実施形態の機能素子１において配線部２０は、その材料の一例として配線２２には銅（Ｃｕ）を、電極パッド２４には金（Ａｕ）を用いている。

（素子部３０）
素子部３０は、可動体３５を含み構成されているセンサー素子である。素子部３０は、例えば、固定電極（不図示）と、加速度や角速度等の物理量の変化に応じて変位する可動体３５としての可動電極（不図示）と、が設けられている。この様な素子部３０は、固定電極と可動電極とが対向して配設されている。素子部３０は、物理量の変化に応じて可動電極が変位することで、固定電極との間隔が変動し、両電極間の静電容量の変化が生じる。素子部３０は、かかる静電容量の変化を上述した配線部２０を介して機能素子１の外部に出力することができる。
素子部３０は、特に限定されるものでなく、計測対象の物理量に適した可動体３５を含み構成することができる。素子部３０は、その材料として、可動体３５の構成に応じて水晶基板やシリコン基板を用いることができる。本実施形態の素子部３０は、その材料の一例としてシリコン基板を用いている。素子部３０は、その材料としてシリコン基板を用いることで、ガラス基板を用いた第１基材１０と陽極接合法等によって強固に接合されている。

（第２基材４０）
第２基材４０は、接合面４０ａを有し、その接合面４０ａを第１基材１０の主面１０ａに対向させて配設されている。接合面４０ａと、主面１０ａとの間には、前述した素子部３０が配設されている。
第２基材４０は、その接合面４０ａ側の頂面４１ａと、第１基材１０の主面１０ａと、が接続されることで第１基材１０に接合されている。
本実施形態の第２基材４０の接合面４０ａ側には、凹形状をなした空洞部４２が設けられている。空洞部４２は、接合面４０ａに対して垂直方向からの平面視において、素子部３０を内包する様に設けられるとともに、矩形状を成している。空洞部４２は、第１基材１０に設けられた空洞部１２と対向して設けられている。機能素子１において、空洞部１２と空洞部４２とが対向して配設されることで生じる空間（内部空間）を、素子部３０が収容されるキャビティー５０として用いることができる。

第２基材４０には、調整穴４４と、封止穴４６と、が設けられている。
調整穴４４は、第１基材１０の主面１０ａに設けられている配線２２と交差する方向に延伸するとともに、第２基材４０を貫通させて設けられている。調整穴４４は、配線２２と交差する方向に延設されている長穴である。また、調整穴４４には、充填材４５が設けられている。充填材４５は、溝部１４と第２基材４０との間の隙間を埋めるために設けられている。また、充填材４５は、第１基材１０と第２基材４０とを平行に接合するために、第２基材４０の傾きを調整するために設けられている。充填材４５は、その材料として、絶縁性を有し、線膨張係数の低い材料が好ましい。本実施形態の機能素子１において充填材４５の材料は、その一例としてシリコン酸化膜を用いている。

封止穴４６は、主面１０ａに対して垂直方向からの平面視において、配線２２と重なる様に設けられるとともに、第２基材４０を貫通させて設けられている。
封止穴４６には、導電部材４７が設けられている。導電部材４７は、キャビティー５０を封止するために設けられている。また、導電部材４７は、第２基材４０と、第１基材１０の主面１０ａに設けられている配線２２と、を電気的に接続するために設けられている。
導電部材４７は、その材料として、導電性を有し、低融点の材料が好ましい。本実施形態の機能素子１において、その一例として金（Ａｕ）を含む合金を用いている。

第２基材４０は、その材料としてガラス基板やシリコン基板等を用いることができる。本実施形態の機能素子１は、その一例として調整穴４４や封止穴４６の形成が容易、かつ導電性の材料であるシリコン基板を用いている。

機能素子１は、第２基材４０と、素子部３０に接続された配線２２と、が導電部材４７によって電気的に接続されている。したがって、素子部３０は、第２基材４０と同電位とすることができる。

［機能素子１の製造方法］
本実施形態の機能素子１の製造方法は、第１基材１０を準備する工程と、素子部３０を準備する工程と、第１基材１０に素子部３０を載置する工程と、第１基材１０に形成された溝部１４に配線部２０を形成する工程と、第２基材４０を準備する工程と、を含む。また、機能素子１の製造方法は、第２基材４０を第１基材１０の主面１０ａ上に載置する工程と、調整穴４４に充填材４５を充填する工程と、キャビティー５０内の雰囲気を調整する工程と、封止穴４６を塞ぐ工程と、を含む。

［第１機材準備工程］
図３（ａ）は、第１基材準備工程によって、第１基材１０の主面１０ａに空洞部１２と、溝部１４と、が形成された状態を示している。
第１基材準備工程は、後述する工程で素子部３０が載置される主面１０ａに、空洞部１２および溝部１４を形成する工程である。
空洞部１２および溝部１４の形成は、その一例として、空洞部１２および溝部１４を形成する部分が開口したマスクパターンを主面１０ａに一時的に形成し、周知のウエットエッチング法によって第１基材１０のエッチングをおこなう。エッチングをおこなうことで、凹形状を成す空洞部１２、および溝部１４を形成することができる。なお、空洞部１２および溝部１４の形成は、ウエットエッチング法に限定されること無く、ドライエッチング法等を用いても良い。

［素子部準備工程、素子部載置工程］
図３（ｂ）は、素子部準備工程で形成された素子部３０が、素子部載置工程によって第１基材１０の主面１０ａに載置された状態を示している。

素子部準備工程は、可動体３５を含む素子部３０を形成する工程である。素子部準備工程は、周知の半導体装置製造技術を用いて可動体３５を含む素子部３０を形成（準備）する。

素子部載置工程は、主面１０ａに対して垂直方向からの平面視において、第１基材１０の主面１０ａに設けられた空洞部１２と重なる様に素子部３０を載置する工程である。
素子部３０を主面１０ａに載置する方法は、特に限定されること無く周知の移載装置等を用いることができる。
［配線部形成工程］
図３（ｃ）は、第１基材１０の溝部１４に配線部２０が形成された状態を示している。
配線部形成工程は、第１基材１０の主面１０ａに形成された溝部１４に、配線部２０を構成する配線２２および電極パッド２４を形成する工程である。

配線２２の形成は、その一例として配線２２を設ける部分が開口したマスクパターンを主面１０ａ上に一時的に形成し、周知のスパッタリング法によって配線２２を形成することができる。電極パッド２４の形成は、その一例として電極パッド２４を設ける部分が開口したマスクパターンを配線２２上（主面１０ａ上）に一時的に形成し、周知のスパッタリング法によって電極パッド２４を形成することができる。配線部形成工程において、配線部２０の形成は、スパッタリング法に限定されること無くＣＶＤ法などを用いても良い。

［第２基材準備工程］
図３（ｄ）は、第２基材準備工程によって、空洞部４２、調整穴４４、および封止穴４６が形成された状態を示している。
第２基材準備工程は、素子部３０が収容されるキャビティー５０（図３において不図示）を構成する空洞部４２と、溝部１４と第２基材４０との間の隙間を埋める充填材４５が設けられる調整穴４４と、封止穴４６と、を形成する工程である。

空洞部４２の形成は、その一例として、空洞部４２を形成する部分が開口したマスクパターンを接合面４０ａに一時的に形成し、周知のウエットエッチング法によって第２基材４０のエッチングをおこなう。エッチングをおこなうことで、凹形状を成す空洞部４２を形成することができる。なお、空洞部４２の形成は、ウエットエッチング法に限定されること無く、ドライエッチング法等を用いても良い。

調整穴４４および封止穴４６の形成は、その一例として、調整穴４４および封止穴４６を形成する部分が開口したマスクパターンを接合面４０ａの裏面４０ｂに一時的に形成し、周知のドライエッチング法によって第２基材４０のエッチングをおこなう。エッチングをおこなうことでテーパー形状を成す調整穴４４および封止穴４６を形成することができる。なお、調整穴４４および封止穴４６の形成は、ドライエッチング法に限定されること無く、ウエットエッチング法等を用いても良い。

［第２基材載置工程］
図４（ｅ）は、第２基材準備工程で形成された第２基材４０が、第２基材載置工程によって第１基材１０の主面１０ａに載置された状態を示している。

第２基材載置工程は、主面１０ａに対して垂直方向からの平面視において、第１基材１０の主面１０ａに設けられた配線２２と、第２基材４０に設けられた封止穴４６と、が重なる様に、第２基材４０を主面１０ａに載置する工程である。第２基材４０が第１基材１０の主面１０ａに載置されることで、先に載置されている素子部３０をキャビティー５０（空洞部１２および空洞部４２）に収容することができる。素子部３０を主面１０ａに載置する方法は、特に限定されること無く周知の移載装置等を用いることができる。なお、第２基材載置工程は、キャビティー５０内に素子部３０を収納する工程でもある。

また、第２基材載置工程は、主面１０ａに第２基材４０が載置された後に、第１基材１０と第２基材４０との接合をおこなう。第１基材１０と第２基材４０との接合は、その一例として周知の技術である陽極接合法を用いることができる。第１基材１０と第２基材４０との接合は、陽極接合法に限定されること無く、接着材を用いた接合方法等を用いても良い。

［充填工程］
図４（ｆ）は、第２基材準備工程で形成された調整穴４４に充填材４５が形成された状態を示している。
充填工程は、調整穴４４に充填材４５を形成することで、溝部１４、配線部２０、および第２基材４０との間の隙間を埋める工程である。かかる隙間を埋めるとともに、後述する封止穴４６を導電部材４７で塞ぐことで、キャビティー５０を封止することができる。充填工程は、調整穴４４に充填材４５を充填する方法の一例として、シリコン酸化物を含む膜を周知の技術であるＣＶＤ法によって形成することができる。調整穴４４に充填材４５を充填する方法は、ＣＶＤ法に限定されること無くＰＶＤ法等を用いても良い。
［雰囲気調整工程、封止工程］
図４（ｇ）は、雰囲気調整工程によってキャビティー５０内の雰囲気が調整された状態を示している。また、図４（ｇ）は、導電部材４７が封止穴４６に設けられることでキャビティー５０が封止された状態を示している。

本実施形態の機能素子１においてキャビティー５０内は、減圧状態や不活性ガス（例えば窒素ガス）が充填された状態で封止（密閉）されている。
例えば、素子部３０が角速度等を検出するセンサーとして設けられている場合、キャビティー５０内の雰囲気は、減圧状態であることが好ましい。また、キャビティー５０内の雰囲気は、真空状態であることがより好ましい。これにより、キャビティー５０内に残留する大気等の空気抵抗によって、素子部３０に有する可動体３５の変位（振動）が減衰することを抑制できる。
また、例えば、素子部３０が加速度等を検出するセンサーとして設けられている場合、キャビティー５０内の雰囲気は、窒素ガス等の不活性ガス（気体）に置換された状態であることが好ましい。これにより、キャビティー５０内に充填された不活性ガスの粘性がダンピング効果として感度特性に寄与することができる。

雰囲気調整工程は、キャビティー５０に収容される素子部３０（可動体３５）の構成に応じて、キャビティー５０内を減圧状態や不活性ガスを充満させた状態にする工程である。
本実施形態の機能素子１は、その一例として加速度等を計測するセンサーとして素子部３０がキャビティー５０に内包されている。したがって、雰囲気調整工程は、封止穴４６から不活性ガスを注入し、キャビティー５０内の大気と置換をおこなう。

封止工程は、前述の雰囲気調整工程によって雰囲気が調整されたキャビティー５０を封止する工程である。
封止工程は、雰囲気調整工程で調整されたキャビティー５０内の雰囲気を維持するため、雰囲気調整に用いられた封止穴４６を導電部材４７で封止する。封止工程は、導電部材４７を溶融させ封止穴４６に滴下するとともに、滴下された導電部材４７が冷却されることで封止穴４６の封止をおこなう。また、封止工程は、溶融させた導電部材４７を主面１０ａに設けられた配線２２に至らせることで、導電部材４７を介して配線２２および第２基材４０の接続をおこなう。

これにより、第２基材４０と、配線２２が接続されている素子部３０と、を電気的に接続して、同電位とすることができる。
キャビティー５０の封止は、その一例として周知の技術であるソルダ−封止法を用いることができる。キャビティー５０の封止は、ソルダ−封止法に限定されること無く、導電性の導電部材４７を用いてキャビティー５０を封止するとともに、配線２２および第２基材４０を電気的に接続することができる方法を用いても良い。
機能素子１の製造方法は、封止工程が終了することで完了する。

上述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な機能素子１によれば、第２基材４０、および素子部３０に接続されている配線部２０は、第２基材４０に設けられている封止穴４６を封止する導電部材４７によって接続されている。これにより、素子部３０は、第２基材４０と同電位とすることができる。したがって、第１基材１０と第２基材４０との間に設けられている素子部３０は、その素子部３０に有する可動体３５が第２基材４０に静電誘引されることを抑制することができる。よって、静電誘引による可動体３５の変位が減衰されることを抑制した機能素子１を得ることができる。
また、この様な機能素子の製造方法によれば、素子部３０が載置されたキャビティー５０を塞ぐ封止工程において、キャビティー５０の雰囲気を調整した後に、キャビティー５０に貫通する封止穴４６を導電部材４７で塞ぐとともに、素子部３０に接続して形成された配線部２０に導電部材４７を接続させる。これにより、素子部３０が載置されたキャビティー５０の封止と、素子部３０と第２基材４０とを電気的に接続することと、を同時におこなうことができる。よって、機能素子１の生産効率を高めるとともに、素子部３０が第２基材４０に静電誘引されることを抑制した機能素子１を得ることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態に係るセンサーデバイスについて、図５を用いて説明する。
図５は、第２実施形態に係るセンサーデバイスの概略を示すブロック図である。
センサーデバイス１００は、当該センサーデバイス１００に加えられた加速度や角速度等の物理量を計測するセンサーとして機能する。

［センサーデバイス１００の構成］
図５に示す本実施形態のセンサーデバイス１００は、第１実施形態で上述した機能素子１と、回路部２と、機能素子１および回路部２等を収容するパッケージ３と、を含み構成されている。センサーデバイス１００は、加速度を計測するセンサーとして素子部３０が設けられている場合、加速度に応じて素子部３０から出力される信号を回路部２で増幅することができる。回路部２で増幅された信号は、パッケージ内部配線（不図示）で回路部２と接続されたパッケージ外部端子（不図示）から、センサーデバイス１００に加えられた物理量に応じた電気信号として出力することができる。
また、センサーデバイス１００は、角速度を計測するセンサーとして素子部３０が設けられている場合、素子部３０に対し可動体３５を駆動させる励振信号の印加と、角速度に応じて素子部３０から出力される信号の増幅を回路部２でおこなうことができる。回路部２で増幅された電気信号は、パッケージ内部配線（不図示）で回路部２と接続されたパッケージ外部端子（不図示）からセンサーデバイス１００の外部に出力することができる。

本実施形態のセンサーデバイス１００によれば、以下の効果が得られる。
この様なセンサーデバイス１００は、当該センサーデバイス１００に加えられる物理量に応じて可動（変位）する素子部３０が、第２基材４０に静電誘引されることが抑制されているため、加速度や角速度等の物理量の計測を高精度におこなうことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

［変形例］
図６ないし図８は、変形例に係る機能素子を模式的に示す断面図であり、図１で示した線分Ａ−Ａ’における機能素子１の断面に対応する部分を示すものである。
変形例に係る機能素子１は、配線部２０の構成、第１基材１０の構成、および第２基材４０の構成が異なる。以下に機能素子１との相違点を説明し、機能素子１と同一の構成、及び製造工程については説明を一部省略する。

［変形例１］
図６は、変形例１に係る機能素子１ａの断面を模式的に示す断面図である。
変形例１に係る機能素子１ａは、主面１０ａに対して垂直方向から第１基材１０および第２基材４０を平面視した場合に、配線２２と重なる様に封止穴４６が設けられるとともに、封止穴４６と重なる突起部２６が配線２２から延設されている。
突起部２６は、配線２２から第２基材４０の接合面４０ａ（封止穴４６）に向かって延設されている。突起部２６は、電極パッド２４と同様に、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはこれらを含む合金を用いることができる。本実施形態の機能素子１ａにおいて突起部２６は、金（Ａｕ）を用いている。また、突起部２６の形成は、電極パッド２４と同様に、電極パッド２４を設ける部分が開口したマスクパターンを配線２２上（主面１０ａ上）に形成し、周知のスパッタリング法によって突起部２６を形成することができる。突起部２６の形成は、スパッタリング法に限定されること無くＣＶＤ法などを用いても良い。また、第１実施形態で上述した配線部形成工程によって、電極パッド２４と同時に形成しても良い。

この様な機能素子１は、突起部２６の頂面２６ａと、封止穴４６の端面４６ａと、の間隔が狭くなり、配線２２と第２基材４０とを電気的に接続する導電部材４７のキャビティー５０内への流入量を抑制することができる。また、キャビティー５０内への導電部材４７の流入量が抑制されるため、溶融した導電部材４７の膨張による飛散（いわゆる「スプラッシュ現象」）を抑制するとともに、配線２２間の短絡や素子部３０の短絡および素子部３０の可動障害を抑制することができる。また、高価な導電部材４７の使用量を削減することで、機能素子１ａの製造費用の低減を図ることができる。

［変形例２］
図７は、変形例２に係る機能素子１ｂの断面を模式的に示す断面図である。
変形例２に係る機能素子１ｂは、第２基材４０の接合面４０ａに導電部４８が設けられている。
導電部４８は、主面１０ａに対して垂直方向から第１基材１０および第２基材４０を平面視した場合に、封止穴４６および素子部３０と重なる様に第２基材４０の接合面４０ａに設けられている。
導電部４８は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはこれらを含む合金を用いることができる。本実施形態の機能素子１ｂにおいて導電部４８は、銅（Ｃｕ）を用いている。

導電部４８の形成は、導電部４８を設ける部分が開口したマスクパターンを第２基材４０（接合面４０ａ上）に形成し、周知のスパッタリング法によって導電部４８を形成することができる。導電部４８の形成は、スパッタリング法に限定されること無くＣＶＤ法などを用いても良い。なお、導電部４８の形成は、第１実施形態で上述した第２基材準備工程において空洞部４２および封止穴４６が形成された後に導電部４８の形成をおこなうことができる。導電部４８は、接合面４０ａから封止穴４６の内面４６ｃに延伸する様に設けることで、導電部材４７との密着性を高めることができる。

この様な機能素子１ｂは、導電部材４７を介して導電部４８と、配線２２とが接続されている素子部３０と、を電気的に接続して、同電位とすることができる。したがって、素子部３０が第２基材４０に静電誘引されることを抑制することができる。また、第２基材４０の接合面４０ａに導電部４８が設けられることで、第２基材４０の材料として安価なガラス基板を用いることがでるとともに、機能素子１ｂの製造費用の低減を図ることができる。

［変形例３］
図８は、変形例３に係る機能素子１ｃの断面を模式的に示す断面図である。
変形例３に係る機能素子１ｃは、主面１０ａに対して垂直方向から平面視した場合に、素子部３０と重なる様にスペーサー部材１６が設けられている。スペーサー部材１６は、主面１０ａに対して垂直方向から平面視した場合に、素子部３０と重なる様に設けられた空洞部１２に替えて設けられている。

スペーサー部材１６は、主面１０ａに対して垂直方向から第１基材１０および素子部３０平面視した場合に、素子部３０の外形の辺に沿って主面１０ａ上に設けられている。スペーサー部材１６は、素子部３０に有する可動体３５の可動を妨げないように、主面１０ａと素子部３０との間に空間１８を得るために設けられている。変形例３にかかるスペーサー部材１６は、主面１０ａに設けられた配線２２と交差する素子部３０の外形の辺、およびその辺の対辺に沿って設けられている。スペーサー部材１６は、素子部３０を主面１０ａに支持するとともに、素子部３０に有する可動体３５の可動を妨げないように設けられていれば、配線２２と並行する素子部３０の外径の辺、およびその辺の対辺に沿って設けられていても良い。スペーサー部材１６は、その材料の一例としてガラス基板などを用いることができる。

また、スペーサー部材１６の形成および主面１０ａへの載置は、その一例として素子部３０の辺に沿った長さのガラス基板を準備するとともに、主面１０ａに対して垂直方向から平面視した場合に素子部３０と重なる様に載置する。スペーサー部材１６としてのガラス基板の載置は、第１実施形態で上述した素子部移載工程に先立ち周知の移載装置等によっておこなうことができる。

この様な機能素子１ｃは、素子部３０の外形状や可動体３５の構造に応じてスペーサー部材１６を準備し、主面１０ａに載置することから、素子部３０の外形状や可動体３５の構造に応じた空洞部１２を有する第１基材１０の準備を必要とせず、機能素子１ｃの生産効率を高めることができる。

なお、スペーサー部材１６は、第２基材４０の接合面４０ａに設けても良い。スペーサー部材１６は、接合面４０ａに対して垂直方向から平面視した場合に、素子部３０と重なる様に接合面４０ａに設けるとともに、素子部３０を接続することで可動体３５の変位を可能とすることができる。

（実施例）
本発明の実施形態に係る機能素子１が搭載されたセンサーデバイス１００を適用した実施例について、図９から図１２を参照しながら説明する。

［電子機器］
本発明の実施形態に係るセンサーデバイス１００を適用した電子機器について、図９から図１１を参照しながら説明する。

図９は、本発明の実施形態に係るセンサーデバイス１００を備える電子機器としてのラップトップ型（またはモバイル型）のパーソナルコンピューターの構成の概略を示す斜視図である。この図において、ラップトップ型パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００８を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。この様なラップトップ型パーソナルコンピューター１１００には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測するセンサーデバイス１００が搭載されている。この様なセンサーデバイス１００は、素子部３０と、素子部３０を覆う第２基材４０と、の間が同電位とされている。素子部３０および第２基材４０が同電位とされていることで、第２基材４０に対する素子部３０（可動体３５）の静電誘引が抑制されるとともに、継続的に物理量の計測をおこなうことができる。よって、上述したセンサーデバイス１００が搭載されることで継続して落下や傾斜を計測することができることから、信頼性の高いラップトップ型パーソナルコンピューター１１００を得ることができる。

図１０は、本発明の一実施形態に係るセンサーデバイス１００を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成の概略を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。この様な携帯電話機１２００には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測するセンサーデバイス１００が搭載されている。この様なセンサーデバイス１００は、素子部３０と、素子部３０を覆う第２基材４０と、の間が同電位とされている。素子部３０および第２基材４０が同電位とされていることで、第２基材４０に対する素子部３０（可動体３５）の静電誘引が抑制されるとともに、継続的に物理量の計測をおこなうことができる。よって、上述したセンサーデバイス１００が搭載されることで継続して落下や傾斜を計測することができることから、信頼性の高い携帯電話機１２００を得ることができる。

図１１は、本発明の一実施形態に係るセンサーデバイス１００を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３０８が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示をおこなう構成になっており、表示部１３０８は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤ等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部１３０８に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３１０に転送・格納される。また、このデジタルスチールカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示される様に、ビデオ信号出力端子１３１２には液晶ディスプレイ１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３１０に格納された撮像信号が、液晶ディスプレイ１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。この様なデジタルスチールカメラ１３００には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測するセンサーデバイス１００が搭載されている。この様なセンサーデバイス１００は、素子部３０と、素子部３０を覆う第２基材４０と、の間が同電位とされている。素子部３０および第２基材４０が同電位とされていることで、第２基材４０に対する素子部３０（可動体３５）の静電誘引が抑制されるとともに、継続的に物理量の計測をおこなうことができる。よって、上述したセンサーデバイス１００が搭載されることで継続して落下や傾斜を計測することができることから、信頼性の高いデジタルスチールカメラ１３００を得ることができる。

なお、本発明の一実施形態に係るセンサーデバイス１００は、図９のラップトップ型パーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１０の携帯電話機、図１１のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。

［移動体］
図１２は、移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００は、種々の制御信号を処理するセンサーデバイス１００を備えた各種制御ユニットが搭載されている。例えば、同図に示す様に、移動体としての自動車１５００には、当該自動車１５００の加速度を検知するセンサーを内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic Control Unit）１５０８が車体１５０７に搭載されている。第２基材４０に対する素子部３０（可動体３５）の静電誘引が抑制され、継続的に物理量の計測をおこなうことができるセンサーデバイス１００が電子制御ユニット１５０８に搭載されることで、車体１５０７の姿勢に応じた適切なエンジン出力制御を高精度に実行し、燃料等の消費を抑制した効率的な移動体としての自動車１５００を得ることができる。
また、センサーデバイス１００は、他にも、車体姿勢制御ユニット、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、に広く適用できる。

１，１ａ〜１ｃ…機能素子、２…回路部、３…パッケージ、１０…第１基材、１０ａ…主面、１２…空洞部、１４…溝部、１６…スペーサー部材、１８…空間、２０…配線部、２２…配線、２４…電極パッド、２６…突起部、２６ａ…頂面、３０…素子部、３５…可動体、４０…第２基材、４０ａ…接合面、４０ｂ…裏面、４２…空洞部、４４…調整穴、４５…充填材、４６…封止穴、４６ａ…端面、４６ｃ…内面、４８…導電部、５０…キャビティー、１００…センサーデバイス、１１００…ラップトップ型パーソナルコンピューター、１２００…携帯電話機、１３００…デジタルスチールカメラ、１５００…自動車。

Claims (10)

1. 主面を備えた第１基材と、
   表裏を貫通する穴を備え、前記主面側に載置された第２基材と、
   前記第１基材と前記第２基材との間に設けられ、可動体を備えた素子部と、
   前記第１基材の前記主面に設けられ、前記素子部に接続されている配線部と、を備え、
   前記主面に対して垂直方向からの平面視において、前記穴は前記配線部と重なる位置に設けられ、前記穴を封止する導電部材が前記配線部に接続され、
   前記導電部材を介して前記可動体と前記第２基材とが同電位になっていることを特徴とする機能素子。
2. 請求項１に記載の機能素子において、
   前記第１基材の前記主面には、溝が設けられ、
   前記配線部は前記溝の内部に設けられていることを特徴とする機能素子。
3. 請求項２に記載の機能素子において、
   前記穴と重なる前記配線部には、突起部が設けられていることを特徴とする機能素子。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の機能素子において、
   前記第２基材はシリコンを含む部材であることを特徴とする機能素子。
5. 第１基材の主面に素子部を載置する工程と、
   前記第１基材の主面に素子部に接続される配線部を形成する工程と、
   表裏を貫通する穴が設けられた第２基材を前記主面上に載置して内部空間を形成し、該内部空間に前記素子部を収納する工程と、を備え、
   前記第２基材を前記主面上に載置する工程は、前記主面に対して垂直方向からの平面視において前記穴と前記配線部とを重なる様に前記第２基材を載置し、
   前記穴を導電部材で塞ぐとともに前記導電部材を前記配線部に接続させる封止工程を含むこと、を特徴とする機能素子の製造方法。
6. 請求項５に記載の機能素子の製造方法において、
   前記穴を前記導電部材で塞ぐ前に、前記内部空間の雰囲気を調整することを特徴とする機能素子の製造方法。
7. 請求項５または６に記載の機能素子の製造方法において、
   前記第１基板の主面には溝が設けられ、前記配線部を前記溝内に形成することを特徴とする機能素子の製造方法。
8. 主面を備えた第１基材と、
   表裏を貫通する穴を備え、前記主面側に載置された第２基材と、
   前記第１基材と前記第２基材との間に設けられ、可動体を備えた素子部と、
   前記第１基材の前記主面に設けられ、前記素子部に接続されている配線部と、を備え、
   前記素子部は、前記可動体に設けられた可動電極と、該可動電極に対向して前記第１基材の前記主面に配置された固定電極とを含み、
   前記主面に対して垂直方向からの平面視において、前記穴は前記配線部と重なる位置に設けられ、前記穴を封止する導電部材が前記配線部に接続され、
   前記導電部材を介して前記可動体と前記第２基材とが同電位になっていることを特徴とするセンサーデバイス。
9. 請求項８に記載したセンサーデバイスを備えることを特徴とする電子機器。
10. 請求項８に記載したセンサーデバイスを備えることを特徴とする移動体。

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