JP2016176895A - センサー、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】低融点ガラスを用いた基体と蓋体との接合の接合不良や、接合後の剥がれを低減することができるセンサーを提供すること、また、かかるセンサーを備える電子機器および移動体を提供すること。
【解決手段】本発明のセンサーは、ベース基板１２と、低融点ガラス７を介してベース基板１２に接合され、ベース基板１２との間に内部空間を形成している蓋部材１３と、低融点ガラス７と蓋部材１３との間に設けられ、シリコン原子および酸素原子を含む化合物で構成されている中間層６と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、センサー、電子機器および移動体に関する。

近年、例えば、角速度、加速度等の物理量を検出するセンサーとして、シリコンＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて製造されたものが開発されている。このようなセンサーにおいて、市場からのさらなる高精度化・小型化の要請により、シリコンＭＥＭＳ技術とウエハレベルパッケージ技術とを組み合わせた技術の開発が進められている。

かかる技術では、通常、ＭＥＭＳ構造体を貼り付けた基体にキャップ基板を貼り合わせてキャビティを形成する。かかる技術において、基体としてガラス基板、ＭＥＭＳ構造体としてシリコン基板を用いた場合、これらの接合プロセスとして陽極接合法や、低融点ガラスを用いた接合方法を用いることができる。このうち、低融点ガラスを用いた接合方法は、陽極接合法を用いる場合に比べて、熱履歴を低温化することができ、その結果、例えばパッケージ内の素子の特性低下を低減することができるという利点がある。

しかし、従来では、蓋体と低融点ガラスとの接合強度が低く、その結果、接合不良や、接合後の剥がれが生じやすいという問題があった。

特開２０１３−１０２０３６号公報

本発明の目的は、低融点ガラスを用いた基体と蓋体との接合の接合不良や、接合後の剥がれを低減することができるセンサーを提供すること、また、かかるセンサーを備える電子機器および移動体を提供することにある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本発明のセンサーは、基体と、
低融点ガラスを介して前記基体に接合され、前記基体との間に内部空間を形成している蓋体と、
前記低融点ガラスと前記蓋体との間に設けられ、シリコン原子および酸素原子を含む化合物で構成されている中間層と、
を備えることを特徴とする。

このようなセンサーによれば、例えば蓋体がシリコンを含んで構成されている場合、中間層に含まれるシリコン原子が、蓋体に含まれるシリコン原子と結合してネットワークを形成するとともに、中間層に含まれる酸素原子が、低融点ガラスに含まれる酸素原子と結合してネットワークを形成することができる。そのため、中間層を介して低融点ガラスと蓋体とを強固に接合することができる。これにより、基体と蓋体との接合不良や、接合後の剥がれを低減することができる。

［適用例２］
本発明のセンサーでは、前記基体がガラスで構成されていることが好ましい。

これにより、低融点ガラスと基体とを強固に接合することができる。また、基体を介して内部空間を視認して検査等を行うことができる。

［適用例３］
本発明のセンサーでは、前記低融点ガラスがシリコン原子を含むことが好ましい。
これにより、低融点ガラスと中間層との接合強度を高めることができる。

［適用例４］
本発明のセンサーでは、前記中間層がシリコン酸化膜であることが好ましい。
これにより、中間層を比較的簡単に形成することができる。

［適用例５］
本発明のセンサーでは、前記蓋体がシリコンで構成され、前記シリコン酸化膜が熱酸化膜であることが好ましい。

これにより、中間層と蓋体との接合強度を極めて強固にすることができる。また、ＣＶＤ法やスパッタリング法を用いた場合のように層中に不要ガスを取り込むことがないため、中間層と低融点ガラスとの接合強度が優れるとともに、低融点ガラスによる封止時に中間層から不要なガスが内部空間に入り込むことがなく、内部空間の真空度の低下を低減することができる。

［適用例６］
本発明のセンサーでは、前記基体に配置され、前記内部空間に収納されている可動体を備えることが好ましい。

これにより、センサーを実現することができる。また、可動体は、基体および蓋体の熱履歴による残留応力の影響により特性が低下しやすいが、本発明では、低融点ガラスを用いて基体と蓋体とを接合するため、基体および蓋体の熱履歴が低温化されており、可動体の特性低下を低減することができる。

［適用例７］
本発明の電子機器は、本発明のセンサーを備えていることを特徴とする。

このような電子機器によれば、基体と蓋体との接合不良や接合後の剥がれを低減したセンサーを備えるため、優れた信頼性を発揮することができる。

［適用例８］
本発明の移動体は、本発明のセンサーを備えていることを特徴とする。

このような移動体によれば、基体と蓋体との接合不良や接合後の剥がれを低減したセンサーを備えるため、優れた信頼性を発揮することができる。

本発明の実施形態に係るセンサーを示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図１中のＢ−Ｂ線断面図である。 図１に示すセンサーの動作を説明するための模式的な図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 図１に示すセンサーの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示すセンサーの製造方法を説明するための断面図である。 図６（ｂ）に示す工程における蓋体および中間層の形成等を説明するための断面図である。 本発明の電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の電子機器の一例である携帯電話機の構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の電子機器の一例であるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。

以下、本発明のセンサー、電子機器および移動体を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．センサー
まず、本発明のセンサーについて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るセンサーを示す平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図である。図４は、図１に示すセンサーの動作を説明するための模式的な図であって、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は断面図である。

なお、各図では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸であるＸ軸（第３軸）、Ｙ軸（第２軸）およびＺ軸（第１軸）を矢印で図示しており、その矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」としている。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。また、以下では、説明の便宜上、図２および図３中の上側（＋Ｚ軸方向側）を「上」、下側（−Ｚ軸方向側）を「下」という。

図１に示す物理量センサー１０（センサー）は、Ｙ軸まわりの角速度を検出するジャイロセンサーである。この物理量センサー１０は、図２および図３に示すように、ジャイロ素子である物理量センサー素子１と、物理量センサー素子１を収納しているパッケージ１１と、を有している。

（パッケージ）
パッケージ１１は、物理量センサー素子１を支持しているベース基板１２（基体）と、中間層６および低融点ガラス７を介してベース基板１２に接合されている蓋部材１３（蓋体）と、を有し、ベース基板１２と蓋部材１３との間に、物理量センサー素子１を収納している内部空間が形成されている。

ベース基板１２および蓋部材１３は、それぞれ、板状をなし、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面であるＸＹ平面（基準面）に沿って配置されている。また、ベース基板１２の上面（すなわち、物理量センサー素子１が設けられている側の面）には、物理量センサー素子１の振動部分（後述する振動構造体２ａ、２ｂの固定部２２を除く部分）がベース基板１２に接触するのを防止する機能を有する凹部１２１が設けられている。これにより、物理量センサー素子１の駆動を許容しつつ、ベース基板１２が物理量センサー素子１を支持することができる。また、蓋部材１３の下面（すなわち、ベース基板１２に接合される側の面）には、物理量センサー素子１を非接触で覆うように形成されている凹部１３１が設けられている。これにより、物理量センサー素子１の駆動を許容しつつ、ベース基板１２と蓋部材１３の間に、物理量センサー素子１を収納する空間を形成することができる。

また、蓋部材１３には、厚さ方向に貫通する封止孔１３２が形成されており、その封止孔１３２は、封止材１４により塞がれている。これにより、後述する低融点ガラス７を用いた接合時に生じた不要ガスを内部空間から封止孔１３２を通じて排出した後に内部空間を封止することができる。

なお、図示では、ベース基板１２および蓋部材１３は、それぞれ、１部材で構成されているが、２以上の部材を接合して構成されていてもよい。例えば、枠状の部材と板状の部材とを貼り合わせることにより、ベース基板１２または蓋部材１３が構成されていてもよい。

また、ベース基板１２の構成材料としては、特に限定されないが、絶縁性を有する材料を用いることが好ましく、具体的には、石英材料、サファイヤ材料、高抵抗なシリコン材料、ガラス材料を用いるのが好ましく、特に、ガラス材料を用いるのが好ましい。これにより、ベース基板１２が絶縁性を有するため、ベース基板１２の絶縁処理が不要または簡単化され、その結果、製造工程を簡単化することができる。また、ベース基板１２を介してパッケージ１１の内部空間を視認して検査等を行うことができる。

一方、蓋部材１３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、前述したベース基板１２と同様の材料を用いることができるが、シリコン材料を用いることが好ましい。これにより、フォトリソグラフィー法およびエッチング法等を用いて簡単かつ高精度に蓋部材１３を形成することができる。

このようなベース基板１２と蓋部材１３とは、中間層６および低融点ガラス７を介して接合されている。ここで、中間層６および低融点ガラス７は、ベース基板１２と蓋部材１３との間において、蓋部材１３側からベース基板１２側へ、中間層６、低融点ガラス７の順に配置されている。そして、中間層６および低融点ガラス７が互いに接合されているとともに、中間層６が蓋部材１３の接合面、低融点ガラス７がベース基板１２の接合面に接合されている。

中間層６は、低融点ガラス７と蓋部材１３との間に設けられている。そして、中間層６は、シリコン原子および酸素原子を含む化合物で構成されている。かかる化合物としては、シリコン原子および酸素原子を含む化合物であればいかなるものであってもよいが、例えば、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物等が挙げられる。

このように、中間層６がシリコン原子および酸素原子を含む化合物で構成されていることにより、蓋部材１３がシリコンを含んで構成されている場合、中間層６に含まれるシリコン原子が、蓋部材１３に含まれるシリコン原子と結合してネットワークを形成するとともに、中間層６に含まれる酸素原子が、低融点ガラスに含まれる酸素原子と結合してネットワークを形成することができる。そのため、中間層６を介して低融点ガラス７と蓋部材１３とを強固に接合することができる。これにより、ベース基板１２と蓋部材１３との接合不良や、接合後の剥がれを低減することができる。

また、ベース基板１２がガラスで構成されている場合、低融点ガラス７とベース基板１２とを強固に接合することができる。

また、中間層６は、シリコン酸化膜であることが好ましい。これにより、熱酸化法や、ＣＶＤ法、スパッタリング法等の成膜法等により、シリコン原子および酸素原子を含む化合物で構成された中間層６を比較的簡単に形成することができる。

特に、蓋部材１３がシリコンで構成されている場合、中間層６を構成するシリコン酸化膜が熱酸化膜であることが好ましい。これにより、中間層６と蓋部材１３との接合強度を極めて強固にすることができる。また、ＣＶＤ法やスパッタリング法を用いた場合のように層中にプラズマガス等の不要ガスを取り込むことがないため、中間層６と低融点ガラス７との接合強度が優れるとともに、低融点ガラス７による封止時に中間層６から脱ガスがパッケージ１１の内部空間に入り込むことがなく、パッケージ１１の内部空間の真空度の低下を低減することができる。

また、低融点ガラス７としては、特に限定されず、例えば、鉛けい酸（ＰｂＯ−ＳｉＯ_２）塩、ほう酸（Ｂ_２Ｏ_３）塩、りん酸（Ｐ_２Ｏ_５）塩、ゲルマン酸（ＧｅＯ_２）塩、タリウム酸（Ｔｌ_２Ｏ）塩、モリブデン酸（ＭｏＯ_３）塩、テルル酸（ＴｅＯ_２）塩、バナジウム酸（Ｖ_２Ｏ_５）塩等が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて（混合または積層して）用いることができる。また、低融点ガラス７の構成材料は、ベース基板１２や蓋部材１３の材料等に応じて適宜決定すればよい。

特に、低融点ガラス７は、シリコン原子を含むことが好ましい。これにより、低融点ガラス７と中間層６との接合強度を高めることができる。また、ベース基板１２がシリコン原子を含む場合、低融点ガラス７とベース基板１２との接合強度を高めることもできる。

（物理量センサー素子）
物理量センサー素子１は、２つの振動構造体２ａ、２ｂと、これら２つの振動構造体２ａ、２ｂ間を連結する連結構造体２ｃと、振動構造体２ａ、２ｂを駆動振動させる２つの駆動用固定電極部３と、振動構造体２ａ、２ｂの検出振動を検出する４つの検出用固定電極部４と、振動構造体２ａ、２ｂの駆動状態を検出する２つの駆動モニター用電極５と、を有している。ここで、振動構造体２ａ、２ｂおよび連結構造体２ｃは、それぞれ、基体であるベース基板１２に配置されている「可動体」を構成している。このような振動構造体２ａ、２ｂ等を有することで、センサーを実現することができる。また、振動構造体２ａ、２ｂ等を含む物理量センサー素子１は、前述したベース基板１２および蓋部材１３の熱履歴による残留応力の影響により特性が低下しやすいが、前述したように、低融点ガラス７を用いてベース基板１２と蓋部材１３とを接合するため、ベース基板１２および蓋部材１３の熱履歴が低温化されており、物理量センサー素子１の特性低下を低減することができる。

以下、物理量センサー素子１の各部について順次説明する。
−振動構造体−
振動構造体２ａ、２ｂは、Ｘ軸方向に並んで配置されている。振動構造体２ａ、２ｂは、図１にて左右対称に配置されている以外は、互いに同様に構成されており、それぞれ、検出部２１と、パッケージ１１のベース基板１２に固定された４つの固定部２２と、検出部２１と４つの固定部２２とを接続している４つの梁部２３と、駆動部２４と、検出部２１と駆動部２４とを接続している４つの梁部２５と、を有している。

この振動構造体２ａ、２ｂは、連結構造体２ｃと一体で形成されている。また、振動構造体２ａ、２ｂの構成材料としては、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープされることにより導電性が付与されたシリコンを用いることができる。また、振動構造体２ａ、２ｂは、１つの基板（例えばシリコン基板）を加工（例えばエッチング加工）することにより、連結構造体２ｃとともに一括して形成される。

［検出部（第１、２支持部）］
振動構造体２ａ、２ｂのそれぞれの検出部２１は、フレーム部２１１と、フレーム部２１１に設けられている検出用可動電極部２１２と、を有している。

フレーム部２１１は、Ｚ軸方向（基準面の法線に沿った方向）から見た平面視（以下、単に「平面視」という）において、周方向での一部が欠損した枠状をなしている。具体的には、フレーム部２１１は、互いに平行となるようにＸ軸方向に沿って延びている１対の第１部分と、Ｙ軸方向に延びていて１対の第１部分の一端部同士を接続している第２部分と、１対の第１部分の他端部のそれぞれから互いに突き合うようにＹ軸方向に延びていている１対の第３部分と、で構成されている。

検出用可動電極部２１２は、前述したフレーム部２１１の各第１部分からＹ軸方向に沿って延出している複数の電極指で構成されている。なお、この電極指の数は、図示のものに限定されず、任意である。

［第１、２固定部］
振動構造体２ａ、２ｂのそれぞれの４つの固定部２２は、前述したパッケージ１１のベース基板１２の凹部１２１の外側にてベース基板１２の上面に接合・固定されている。かかる接合方法としては、ベース基板１２および固定部２２の構成材料によっても異なり、特に限定されないが、例えば、直接接合、陽極接合等の固体接合法等を用いることができる。

４つの固定部２２は、平面視において、それぞれ、検出部２１の外側で互いに離間して配置されている。本実施形態では、４つの固定部２２は、平面視において、検出部２１のフレーム部２１１の各角部（第１部分と第２部分および第３部分との各接続部）に対応した位置に配置されている。

［第３、４梁部］
振動構造体２ａ、２ｂのそれぞれの４つの梁部２３は、平面視において、検出部２１のフレーム部２１１の各角部に対応しており、それぞれ、対応する検出部２１と固定部２２とを連結している。

各梁部２３は、平面視において、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に沿って延びている蛇行形状をなしている。これにより、小型化を図りつつ、各梁部２３の長さを長くすることができる。また、各梁部２３の長さを長くすることにより、各梁部２３の曲げ変形を伴う検出部２１のＸ軸方向の変位を容易なものとすることができる。

なお、各梁部２３は、前述したように蛇行形状をなしていなくてもよく、例えば、平面視においてＹ軸方向に沿って延びている形状であってもよい。

［駆動部（第１、２質量部）］
振動構造体２ａ、２ｂのそれぞれの駆動部２４は、前述した検出部２１のフレーム部２１１の内側に配置されている。駆動部２４は、前述したパッケージ１１のベース基板１２の上面を基準面として、当該基準面に沿った板状をなしている。本実施形態では、駆動部２４は、平面視において、フレーム部２１１の形状に沿った略四角形をなす外形を有している。

また、駆動部２４には、Ｙ軸方向に沿って延びている梁部２９が設けられている。各梁部２９の両端は、対応する駆動部２４に固定されている。ここで、駆動部２４は、梁部２９が配置されている隙間部２４１を有している。

［第１、２梁部］
振動構造体２ａ、２ｂのそれぞれの４つの梁部２５は、フレーム部２１１の各角部および駆動部２４の各角部に対応しており、それぞれ、対応する検出部２１と駆動部２４とを連結している。

各梁部２５は、Ｘ軸方向に往復しながらＹ軸方向に延びている蛇行形状をなしている。これにより、小型化を図りつつ、各梁部２５の長さを長くすることができる。また、各梁部２５の長さを長くすることにより、各梁部２５の曲げ変形を伴う駆動部２４のＺ軸方向の変位を容易なものとすることができる。

−連結構造体−
連結構造体２ｃは、２つの振動構造体２ａ、２ｂ間に配置されている。この連結構造体２ｃは、２つの固定部２６と、２つの固定部２６間を接続している支持梁部２７と、支持梁部２７に支持されているとともに振動構造体２ａ、２ｂの梁部２９同士を連結している連結部２８と、を有している。

２つの固定部２６は、Ｙ軸方向に並んで配置されている。そして、この２つの固定部２６間を接続している支持梁部２７は、Ｙ軸方向に沿って延在している。また、連結部２８は、Ｘ軸方向に沿って延在しており、一端部が一方の梁部２９の途中に接続され、他端部が他方の梁部２９の途中に接続されている。また、平面視で、連結部２８と支持梁部２７とが交差しており、連結部２８の途中部分が支持梁部２７の途中部分に接続している。
なお、連結構造体２ｃは、省略することができる。

−駆動用固定電極−
２つの駆動用固定電極部３は、それぞれ、前述したパッケージ１１のベース基板１２に形成された凹部１２１の底面に固定されている。この各駆動用固定電極部３は、対応する駆動部２４に対して間隔を隔てて対向して配置されている。ここで、各駆動用固定電極部３は、平面視において、対応する駆動部２４に重なる位置に配置されている。本実施形態では、各駆動用固定電極部３は、平面視において、対応する駆動部２４の外周に沿った略環状をなしている。

このような駆動用固定電極部３は、配線３１を介して、ベース基板１２の上面の凹部１２１の外側に設けられた端子３２に電気的に接続されている。

駆動用固定電極部３、配線３１および端子３２の構成材料としては、それぞれ、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等の透明電極材料、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料、シリコン（Ｓｉ）等の半導体材料を用いることができる。

また、駆動用固定電極部３、配線３１および端子３２は、前述したような材料をスパッタリング法、蒸着法等の気相成膜法を用いて成膜した膜を、フォトリソグラフィー法およびエッチング法等を用いてパターニングすることによって一括して形成される。なお、ベース基板１２がシリコンのような半導体材料で構成されている場合には、駆動用固定電極部３、配線３１および端子３２とベース基板１２との間に、絶縁層を設けることが好ましい。かかる絶縁層の構成材料としては、例えば、ＳｉＯ_２（酸化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミ）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等を用いることができる。

−検出用固定電極−
４つの検出用固定電極部４は、それぞれ、前述したパッケージ１１のベース基板１２の凹部１２１の外側にてベース基板１２の上面に接合・固定されている。この４つの検出用固定電極部４は、振動構造体２ａの検出振動を検出する２つの検出用固定電極部４（第１検出電極）と、振動構造体２ｂの検出振動を検出する２つの検出用固定電極部４（第２検出電極）と、で構成されている。振動構造体２ａの検出振動を検出する２つの検出用固定電極部４は、振動構造体２ａを挟むようにして、Ｙ軸方向に並んで配置されている。同様に、振動構造体２ｂの検出振動を検出する２つの検出用固定電極部４は、振動構造体２ｂを挟むようにして、Ｙ軸方向に並んで配置されている。

このような４つの検出用固定電極部４は、１つの基板（例えばシリコン基板）を加工（例えばエッチング加工）することにより、２つの振動構造体２ａ、２ｂおよび連結構造体２ｃとともに、一括して形成される。

各検出用固定電極部４は、Ｘ軸方向に沿って交互に並んで配置されている複数の電極指４１および複数の電極指４２と、複数の電極指４２の振動構造体２ａ、２ｂとは反対側の端部同士を接続している接続部４３と、で構成されている。

各電極指４１、４２は、Ｙ軸方向に沿って延びている。そして、各電極指４１は、前述した検出用可動電極部２１２の電極指の一方の側面に対向しており、一方、各電極指４２は、検出用可動電極部２１２の電極指の他方の側面に対向している。このように各電極指４１、４２が配置されていることにより、検出部２１がＸ軸方向に変位したとき、電極指４１と検出用可動電極部２１２の電極指との間の静電容量、および、電極指４２と検出用可動電極部２１２の電極指との間の静電容量は、一方の静電容量が増加し、他方の静電容量が減少する。

接続部４３は、複数の電極指４２間の導通を確保する機能を有する。これにより、各電極指４２と後述する配線４４との電気的接続の信頼性を高めることができる。

このような検出用固定電極部４は、配線４４を介して、ベース基板１２の上面の凹部１２１の外側に設けられた端子４５に電気的に接続されている。配線４４および端子４５の構成材料および形成方法としては、前述した駆動用固定電極部３、配線３１および端子３２と同様のものを用いることができる。

−駆動モニター用電極−
２つの駆動モニター用電極５は、それぞれ、前述したパッケージ１１のベース基板１２に形成された凹部１２１の底面に接合・固定されている。この各駆動モニター用電極５は、対応する駆動部２４に対して間隔を隔てて対向して配置されている。ここで、各駆動モニター用電極５は、平面視において、対応する駆動部２４に重なる位置に配置されている。本実施形態では、各駆動モニター用電極５は、平面視において、前述した環状をなす駆動用固定電極部３の内側に配置されていて、対応する駆動部２４の中央部に重なっている。

このような駆動モニター用電極５は、配線５１を介して、ベース基板１２の上面の凹部１２１の外側に設けられた端子５２に電気的に接続されている。

駆動モニター用電極５、配線５１および端子５２の構成材料および形成方法としては、前述した駆動用固定電極部３、配線３１および端子３２と同様のものを用いることができる。
以上のようにして構成された物理量センサー１０は、以下のようにして動作する。

互いに対向している駆動用固定電極部３と駆動部２４との間に周期的に変化する電圧（例えば交番電圧）を駆動電圧として印加する。すると、駆動用固定電極部３と駆動部２４との間に周期的に強度が変化する静電引力が生じ、これにより、梁部２５の弾性変形を伴って、駆動部２４がＺ軸方向に振動する。

このとき、振動構造体２ａの駆動用固定電極部３と駆動部２４との間に印加する電圧と、振動構造体２ｂの駆動用固定電極部３と駆動部２４との間に印加する電圧との位相を互いに１８０°ずらす。これにより、振動構造体２ａの駆動部２４と振動構造体２ｂの駆動部２４とが逆相で振動する。すなわち、図４（ｂ）に示すように、一方の駆動部２４が＋Ｚ軸方向となる方向α１に変位するとともに、他方の駆動部２４が−Ｚ軸方向となる方向α２に変位する状態と、当該一方の駆動部２４が方向α２に変位するとともに、当該他方の駆動部２４が方向α１に変位する状態と、を交互に繰り返す。これにより、振動漏れを低減することができる。なお、図４（ｂ）では、図中左側の駆動部２４が方向α１に変位し、右側の駆動部２４が方向α２に変位している場合を図示している。

また、このとき、Ｙ軸方向に沿った軸線ａまわりに支持梁部２７が捩れ変形しながら、連結部２８が傾斜する。これにより、連結部２８の両端に接続された２つの駆動部２４の振幅が等しくなるように各駆動部２４を振動させることができる。その際、一方の駆動部２４の梁部２９がＹ軸方向に沿った軸線ａ１まわりに捩れ変形するとともに、他方の駆動部２４の梁部２９がＹ軸方向に沿った軸線ａ２まわりに捩れ変形する。ここで、連結部２８の一端部が一方の駆動部２４（第１質量部）の内側の部分に接続され、連結部２８の他端部が他方の駆動部２４（第２質量部）の内側の部分に接続されている。したがって、前述したような梁部２９の捩れ変形と相まって、各駆動部２４がＸＹ平面に対して平行な状態を維持することができる。

このように、平面視で一方の駆動部２４に重なる位置に設けられている駆動用固定電極部３と、平面視で他方の駆動部２４に重なる位置に設けられている駆動用固定電極部３とを用いて、各駆動部２４を基準面の法線に沿った方向に駆動振動させることができる。

また、このとき、駆動モニター用電極５と駆動部２４との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づき、必要に応じて、駆動電圧を制御する。これにより、駆動部２４の振動が所望の振動となるように制御することができる。なお、各駆動用固定電極部３を用いて、各駆動部２４の基準面の法線に沿った方向の振動を検出することも可能である。

このように駆動部２４を振動させた状態で、Ｙ軸まわりの角速度が物理量センサー１０に加わると、駆動部２４にＸ軸方向のコリオリ力が生じ、そのコリオリ力の作用により、検出部２１がＸ軸方向に振動する。すなわち、図４（ａ）に示すように、一方の検出部２１が＋Ｘ軸方向となる方向β１に変位するとともに、他方の検出部２１が−Ｘ軸方向となる方向β２に変位する状態と、当該一方の検出部２１が方向β２に変位するとともに、当該他方の検出部２１が方向β１に変位する状態と、を交互に繰り返す。これにより、検出用固定電極部４の電極指４１、４２と検出用可動電極部２１２の電極指との間の静電容量が変化する。したがって、かかる静電容量に基づいて、物理量センサー１０に加わった角速度を検出することができる。

このとき、電極指４１と検出用可動電極部２１２の電極指との間の隙間ｇ１、および、電極指４２と検出用可動電極部２１２の電極指との間の隙間ｇ２のうちの一方の隙間が大きくなり、他方の隙間が小さくなる。したがって、電極指４１と検出用可動電極部２１２の電極指との間の静電容量、および、電極指４２と検出用可動電極部２１２の電極指との間の静電容量は、一方の静電容量が増加するとき、他方の静電容量が減少する。したがって、これらの静電容量を差動増幅することにより、高出力な検出信号を得ることができる。その結果、高精度に角速度を検出することができる。

以上説明したような物理量センサー１０によれば、蓋部材１３がシリコンを含んで構成されている場合、中間層６に含まれるシリコン原子が、蓋部材１３に含まれるシリコン原子と結合してネットワークを形成するとともに、中間層６に含まれる酸素原子が、低融点ガラス７に含まれる酸素原子と結合してネットワークを形成することができる。そのため、中間層６を介して低融点ガラス７と蓋部材１３とを強固に接合することができる。更に、ベース基板１２にガラス基板を用いると、低融点ガラス７に含まれるシリコン原子および酸素原子が、ガラス基板に含まれるシリコン原子および酸素原子とネットワークを形成することができる。即ち、蓋部材１３、中間層６、低融点ガラス７、ベース基板１２のうち、隣り合う構成部材には少なくとも１種以上の共通の原子が存在するため、各々の境界において原子間のネットワークを構成することができる。これにより、ベース基板１２と蓋部材１３との接合不良や、接合後の剥がれを低減することができる。

（センサーの製造方法）
以下、本発明のセンサーの製造方法について物理量センサー１０の製造する場合を例に説明する。なお、以下では、ベース基板１２がガラス、蓋部材１３、振動構造体２ａ、２ｂ、連結構造体２ｃおよび検出用固定電極部４がシリコンで構成されている場合を例に説明する。

図５および図６は、図１に示すセンサーの製造方法を説明するための断面図である。図７は、図６（ｂ）に示す工程における蓋体および中間層の形成等を説明するための断面図である。

物理量センサー１０の製造方法は、［Ａ］ベース基板１２を形成する工程と、［Ｂ］駆動用固定電極部３および駆動モニター用電極５を形成する工程と、［Ｃ］振動構造体２ａ、２ｂ、連結構造体２ｃおよび検出用固定電極部４を形成する工程と、［Ｄ］ベース基板１２と蓋部材１３とを接合する工程と、［Ｅ］蓋部材１３の封止孔１３２を封止材１４により塞ぐ工程と、を有する。以下、各工程を順次説明する。

［Ａ］ベース基板１２を形成する工程
まず、図５（ａ）に示すように、ベース基板１２を形成するためのガラス基板である基板１２０を用意する。そして、基板１２０に対してエッチングを行って、図５（ｂ）に示すように、凹部１２１を有するベース基板１２を形成する。なお、このとき、凹部１２１の形成と一括して、配線３１、４４、５１を配置するための溝を形成することができる。

より具体的に説明すると、本工程［Ａ］は、基板１２０上にマスクを形成するマスク形成工程と、マスクを用いたエッチングにより基板１２０に凹部１２１を形成する凹部形成工程と、マスクを除去するマスク除去工程と、を有する。

マスクは、凹部１２１の平面視形状に沿った開口を有する。マスクの形成は、例えば、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の成膜法を用いて行う。マスクの構成材料としては、凹部形成工程においてエッチングマスクとして機能することができればよく、すなわち、凹部形成工程のエッチング液に対する耐性を有すればよく、例えば、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属が挙げられる。

凹部形成工程のエッチングは、基板１２０がガラスで構成されているため、エッチング液として例えばＢＨＦ（バッファードフッ酸）を用いる。
以上ようにして凹部１２１を有するベース基板１２を形成する。

［Ｂ］駆動用固定電極部３および駆動モニター用電極５を形成する工程
次に、図５（ｃ）に示すように、ベース基板１２上に、駆動用固定電極部３および駆動モニター用電極５を形成する。このとき、図示しないが、配線３１、４４、５１も一括形成される。

駆動用固定電極部３および駆動モニター用電極５等の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の成膜法を用いることができる。

［Ｃ］振動構造体２ａ、２ｂ等を形成する工程
次に、図５（ｄ）に示すように、ベース基板１２に、振動構造体２ａ、２ｂ、連結構造体２ｃおよび検出用固定電極部４を形成するためのシリコン基板である基板２０を接合する。かかる接合は、陽極接合により行うことができる。

その後、図５（ｅ）に示すように、基板２０のベース基板１２とは反対側の面を研削機により研削する。これにより、薄肉化された基板２０Ａが得られる。

そして、その基板２０Ａをエッチングすることにより、図６（ａ）に示すように、振動構造体２ａ、２ｂ、連結構造体２ｃおよび検出用固定電極部４を形成する。かかるエッチングは、特に限定されないが、例えば、ボッシュプロセス法を用いることができ、これにより、板面に垂直な側面を有する振動構造体２ａ、２ｂ、連結構造体２ｃおよび検出用固定電極部４を簡単かつ高精度に形成することができる。

［Ｄ］ベース基板１２と蓋部材１３とを接合する工程
次に、図６（ｂ）に示すように、ベース基板１２に、中間層６および低融点ガラス７を介して、シリコンで構成された蓋部材１３を接合する。

具体的に説明すると、まず、図７（ａ）に示すように、蓋部材１３を形成する。蓋部材１３は、ウエットエッチングまたはドライエッチングによりシリコン基板に凹部１３１および封止孔１３２を形成することにより得ることができる。

そして、図７（ｂ）に示すように、蓋部材１３の接合面に、中間層６を形成する。ここで、シリコンで構成された蓋部材１３の接合面を熱酸化することにより中間層６を形成することが好ましい。これにより、蓋部材１３に対して強固に接合した中間層６を形成することができる。なお、中間層６の形成は、ＣＶＤ法、スパッタリング法等の成膜法を用いることもできる。

その後、図７（ｃ）に示すように、中間層６上に低融点ガラス７を形成する。このとき、例えば、スクリーン印刷法や転写法を用いることができる。

このようにして、蓋部材１３上に中間層６および低融点ガラス７がこの順で積層した構造体を、ベース基板１２上に載置し、その状態で熱処理を行う。これにより、低融点ガラス７を介してベース基板１２と蓋部材１３とを接合することができる。

［Ｅ］蓋部材１３の封止孔１３２を封止材１４により塞ぐ工程
次に、図６（ｃ）に示すように、封止孔１３２を封止材１４により塞ぐ。これにより、ベース基板１２の凹部１２１および蓋部材１３の凹部１３１により形成された空間が封止される。封止材１４は、例えば、ＡｕＧｅ等で構成された半田ボールを封止孔１３２に載置し、その半田ボールをＹＡＧレーザー、ＣＯ_２レーザー等のレーザーで溶融させることにより形成される。また、このような封止を減圧下で行うことにより、上記空間を真空封止することができる。
以上のようにして物理量センサー１０を製造することができる。

２．電子機器
次いで、物理量センサー素子１を用いた電子機器について、図８〜図１０に基づき、詳細に説明する。

図８は、本発明の電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図である。

この図において、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１１０８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。このようなパーソナルコンピューター１１００には、ジャイロセンサーとして機能する物理量センサー１０が内蔵されている。

図９は、本発明の電子機器の一例である携帯電話機の構成を模式的に示す斜視図である。

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。このような携帯電話機１２００には、ジャイロセンサーとして機能する物理量センサー１０が内蔵されている。

図１０は、本発明の電子機器の一例であるディジタルスチルカメラの構成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、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）など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。

ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０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など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１３０８に転送・格納される。

また、このディジタルスチルカメラ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、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター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１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター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。

このようなディジタルスチルカメラ１３００には、ジャイロセンサーとして機能する物理量センサー１０が内蔵されている。

なお、本発明の物理量センサー素子を備える電子機器は、図８の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９の携帯電話機、図１０のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計、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）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、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、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に適用することができる。

３．移動体
次いで、物理量センサー素子１を用いた移動体について、図１１に基づき、詳細に説明する。
図１１は、本発明の移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。

自動車１５００には、ジャイロセンサーとして機能する物理量センサー１０が内蔵されており、物理量センサー１０によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。物理量センサー素子１の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプターで利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、物理量センサー素子１が組み込まれる。

以上、本発明のセンサー、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、前述した実施形態の物理量センサー素子は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではなく、基体の凹部の側面を跨る配線を必要とする各種素子に適用可能である。

１‥‥物理量センサー素子
２ａ‥‥振動構造体
２ｂ‥‥振動構造体
２ｃ‥‥連結構造体
３‥‥駆動用固定電極部
４‥‥検出用固定電極部
５‥‥駆動モニター用電極
６‥‥中間層
７‥‥低融点ガラス
１０‥‥物理量センサー
１１‥‥パッケージ
１２‥‥ベース基板
１３‥‥蓋部材
１４‥‥封止材
２０‥‥基板
２０Ａ‥‥基板
２１‥‥検出部
２２‥‥固定部
２３‥‥梁部
２４‥‥駆動部
２５‥‥梁部
２６‥‥固定部
２７‥‥支持梁部
２８‥‥連結部
２９‥‥梁部
３１‥‥配線
３２‥‥端子
４１‥‥電極指
４２‥‥電極指
４３‥‥接続部
４４‥‥配線
４５‥‥端子
５１‥‥配線
５２‥‥端子
１２０‥‥基板
１２１‥‥凹部
１３１‥‥凹部
１３２‥‥封止孔
２１１‥‥フレーム部
２１２‥‥検出用可動電極部
２４１‥‥隙間部
１１００‥‥パーソナルコンピューター
１１０２‥‥キーボード
１１０４‥‥本体部
１１０６‥‥表示ユニット
１１０８‥‥表示部
１２００‥‥携帯電話機
１２０２‥‥操作ボタン
１２０４‥‥受話口
１２０６‥‥送話口
１２０８‥‥表示部
１３００‥‥ディジタルスチルカメラ
１３０２‥‥ケース
１３０４‥‥受光ユニット
１３０６‥‥シャッターボタン
１３０８‥‥メモリー
１３１０‥‥表示部
１３１２‥‥ビデオ信号出力端子
１３１４‥‥入出力端子
１４３０‥‥テレビモニター
１４４０‥‥パーソナルコンピューター
１５００‥‥自動車
１５０１‥‥車体
１５０２‥‥車体姿勢制御装置
１５０３‥‥車輪
ａ‥‥軸線
ａ１‥‥軸線
ａ２‥‥軸線
ｇ１‥‥隙間
ｇ２‥‥隙間
α１‥‥方向
α２‥‥方向
β１‥‥方向
β２‥‥方向

Claims (8)

1. 基体と、
   低融点ガラスを介して前記基体に接合され、前記基体との間に内部空間を形成している蓋体と、
   前記低融点ガラスと前記蓋体との間に設けられ、シリコン原子および酸素原子を含む化合物で構成されている中間層と、
   を備えることを特徴とするセンサー。
2. 前記基体がガラスで構成されている請求項１に記載のセンサー。
3. 前記低融点ガラスがシリコン原子を含む請求項１または２に記載のセンサー。
4. 前記中間層がシリコン酸化膜である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセンサー。
5. 前記蓋体がシリコンで構成され、前記シリコン酸化膜が熱酸化膜である請求項４に記載のセンサー。
6. 前記基体に配置され、前記内部空間に収納されている可動体を備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載のセンサー。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のセンサーを備えていることを特徴とする電子機器。
8. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のセンサーを備えていることを特徴とする移動体。

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