JP2018195687A - 封止構造、電子デバイス、電子機器、および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】内部空間（キャビティー）の気密封止を、高封止信頼性を確保しつつ容易に行うことが可能な封止構造を提供する。【解決手段】基板としてのＳＯＩ基板１０と、ＳＯＩ基板を貫通する貫通孔と、を備え、貫通孔は、第２の孔部６２、および第２の孔部に連通し、第２の孔部の第２の開口幅Ｗ２よりも狭い第１の開口幅Ｗ１を有する第１の孔部６０を含み、第１の孔部と第２の孔部との連通部が、第２の孔部側に配設された封止膜としての第１の配線電極５６によって封止されている封止構造。【選択図】図２Ｃ

Description

本発明は、封止構造、封止構造を備えた電子デバイス、電子機器、および移動体に関する。

従来、小型・薄型の電子デバイスの実現が望まれ、例えばシリコンＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いた機能素子を収納した電子デバイスが開発されている。

このような電子デバイスとして、例えば特許文献１には、基板の上方に配置された機能素子が収容された空洞部（内部空間）を隔成する被覆構造体を有し、該被覆構造体の第１被覆層に備えられ、それぞれが空洞部に連通している第１貫通孔および第１貫通孔よりも大きい第２貫通孔が、第１被覆層の上方に配置された第２被覆層によって塞がれる封止構造を有する電子デバイス（電子装置）が記載されている。

また、例えば特許文献２には、基板上に搭載された可動体（機能素子）と、該可動体を空洞の内部に配置するように覆う蓋と、を備え、空洞の内部と外部とを通じるように蓋に設けられた貫通孔を封止膜で埋めることによって封止する封止構造を有するＭＥＭＳデバイスが記載されている。

特開２０１３−４５８９３号公報 特開２００７−２１００８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような、第１貫通孔および第２貫通孔を第１被覆層の上方に配置された第２被覆層によって塞ぐ封止構造では、第１貫通孔および第２貫通孔の開口表面のみに第２被覆層が配置されるため、第１貫通孔および第２貫通孔の開口部分に配設される第２被覆層を十分厚くしないと所望の封止効果を得ることができない虞があった。また、特許文献２に記載されているような、蓋に設けられた貫通孔を封止膜で埋める封止構造では、貫通孔の全体に封止膜が配置されているため、蓋と封止膜との線膨張係数の違いによる応力解放が十分にできず、封止の信頼性が損なわれてしまう虞があった。

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］本適用例に係る封止構造は、基板と、前記基板を貫通する貫通孔と、を備え、前記貫通孔は、第２の孔部、および前記第２の孔部に連通し、前記第２の孔部の第２の開口幅よりも狭い第１の開口幅を有する第１の孔部を含み、前記第１の孔部と前記第２の孔部との連通部が、前記第２の孔部側に配設された封止膜によって封止されていることを特徴とする。

本適用例によれば、第２の孔部と、該第２の孔部の第２の開口幅よりも狭い第１の開口幅を有する第１の孔部との連通部が、第２の孔部側に配設された封止膜によって封止される。このように、第２の孔部側に配設された封止膜によって開口幅の狭い第１の孔部を塞ぐため、幅の狭い第１の開口幅である第１の孔部の中途まで封止膜が到達して容易に封止膜を形成することができる。換言すれば、第１の孔部の一部にまで封止膜が充填されて封止が行われることから、容易に所望の封止効果を得ることができる。また、第１の孔部に封止膜の充填されない部分が存在することから、基板と封止膜との線膨張係数の違いによって生じる応力が解放され易くなり、封止信頼性の低下を抑制することができる。

［適用例２］上記適用例に記載の封止構造において、前記封止膜は、第１の層、および第２の層を含んでいることが好ましい。

本適用例によれば、第１の層の成膜条件と第２の層の成膜条件とを変えることができる。換言すれば、第１の層および第２の層を、例えば真空蒸着法やスパッタ法等で成膜する場合、温度条件や成膜環境（真空度など）の違いによってそれぞれの成膜層の結晶粒界の成長などが異なる。したがって、第１の層および第２の層を含む成膜層を設けることにより、第１の層を第１の孔部側に配設した場合に、第１の孔部に影響されて第１の層に生じる虞のある封止膜の欠陥が、第２の層では成膜層の結晶粒界の成長の違いなどによってキャンセルされて生じなくなる。このように、封止膜を第１の層および第２の層を含む少なくとも二層とすることにより、容易に封止膜の欠陥の出現を抑制することが可能となり、封止信頼性をより高めることができる。

［適用例３］上記適用例に記載の封止構造において、前記第１の孔部の内面と、前記第１の層との間には、第１の下地層が配設されていることが好ましい。

本適用例によれば、第１の孔部の内面と第１の層との間に配設されている第１の下地層により、第１の孔部の内面と第１の層との密着性を高めることができ、封止の信頼性を向上させることができる。

［適用例４］上記適用例に記載の封止構造において、前記第１の層と、前記第２の層との間には、第２の下地層が配設されていることが好ましい。

本適用例によれば、第１の層と第２の層との間に配設されている第２の下地層により、第１の層と第２の層との密着性を高めるとともに、第１の孔部に影響されて第１の層もしくは第２の層に生じる虞のある封止膜の欠陥を生じ難くすることができる。

［適用例５］上記適用例に記載の封止構造において、前記第１の孔部は、深さと前記第１の開口幅とのアスペクト比が、１以上且つ１００以下の範囲内にあることが好ましい。

本適用例によれば、第１の孔部の深さの寸法は、所望される封止構造の厚さなどから、２μｍから１０μｍが好適である。また、第１の開口幅の寸法は、第１の孔部を加工可能な寸法が０．１μｍ以上であり、且つ第１の開口幅の寸法が２μｍを超えると封止膜の封止信頼性が低下する虞がある。これらから、第１の孔部の深さと第１の開口幅との比を、１以上且つ１００以下とすることにより、封止の信頼性を損ねることのない封止構造を得ることができる。

［適用例６］上記適用例に記載の封止構造において、前記第１の孔部は、前記深さと前記第１の開口幅とのアスペクト比が、２．５以上且つ１００以下の範囲内にあることが好ましい。

本適用例によれば、さらに好ましくは第１の孔部の深さを５μｍから１０μｍとし、アスペクト比が、２．５以上且つ１００以下となるようにすることにより、基板の剛性をより高めることができ、封止の信頼性に加えて、構造体の剛性も得ることができる封止構造とすることができる。

［適用例７］上記適用例に記載の封止構造において、前記第１の孔部は、平面視で、前記第２の孔部の中央部に位置し、前記第２の開口幅の１／１０の幅を有する配置領域内に配設されていることが好ましい。

本適用例によれば、第２の孔部の内側における封止膜の成膜において、第２の孔部の壁面の影響を受け難い部分である、平面視における第２の孔部の中央部に位置し、第２の開口幅の１／１０の幅を有する配置領域内に第１の孔部が配設されている。これにより、第１の孔部を塞ぐ封止膜の形成の際に、第２の孔部の壁面の影響を受け難くなり、第２の孔部の中央部の封止膜は、周縁部と比して厚みが厚く堅固となることから、封止膜を安定的に構成することができる。

［適用例８］上記適用例に記載の封止構造において、前記封止膜と前記第１の孔部の前記内面との間に、孔幅調整層が配設されていることが好ましい。

本適用例によれば、貫通孔の開口幅としての第１の開口幅を狭くすることが必要な第１の孔部を、比較的広い開口幅で形成した後、孔幅調整層を設けることにより所望の開口幅（第１の開口幅）とすることができる。このように、容易に第１の孔部を、所望される狭幅の開口幅とすることができる。

［適用例９］上記適用例に記載の封止構造において、前記基板は、支持基板と、前記支持基板に酸化膜を介して積層された素子基板とを有し、前記第２の孔部は、前記支持基板および前記酸化膜を貫通し、前記第１の孔部は、前記素子基板を貫通し、前記連通部は、前記素子基板の前記支持基板側の面である裏面部を含み構成されていることが好ましい。

本適用例によれば、支持基板および酸化膜を貫通する第２の孔部と、素子基板を貫通する第１の孔部との連通部が、素子基板の支持基板側の面である裏面部を含むことから、第１の孔部を塞ぐ封止膜の配設される表面積を大きくすることができ、封止膜の接合強度を高めることができることから、封止信頼性を向上させることができる。

［適用例１０］上記適用例に記載の封止構造において、前記素子基板は、前記裏面部と対向する表面に素子調整層を有し、前記第１の孔部は、前記素子基板および前記素子調整層を貫通していることが好ましい。

本適用例によれば、素子基板の表面にあって、第１の孔部が貫通する素子調整層を設けることにより、素子基板に係る共振周波数の温度特性を考慮した加工を容易に行うことが可能となる。

［適用例１１］本適用例に係る電子デバイスは、基板と、前記基板に搭載された機能素子と、前記基板に接続され、前記基板との間に前記機能素子を内封可能な内部空間を構成する蓋体と、を含み、上記適用例のいずれか一例に記載の封止構造を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、基板と、該基板に接続された蓋体とによって構成された内部空間に機能素子が格納され、その収納空間の封止を容易に且つ確実に行うことができる封止構造を適用することにより、信頼性を高めた電子デバイスを得ることができる。

［適用例１２］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、機能素子を格納する収納空間の封止を容易に且つ確実に行うことができる封止構造を適用することによって信頼性を高めた電子デバイスを備えていることから、高い信頼性を長期に亘って維持することが可能な電子機器を得ることができる。

［適用例１３］本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、機能素子を格納する収納空間の封止を容易に且つ確実に行うことができる封止構造を適用することによって信頼性を高めた電子デバイスを備えていることから、高い信頼性を長期に亘って維持することが可能な移動体を得ることができる。

第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子の構成を示す概略平面図。 図１のＰ１−Ｐ１線における概略断面図。 図２ＡのＱ１部を示す拡大図。 図２ＡのＱ２部を示す拡大図。 貫通孔を構成する第１の孔部と第２の孔部との平面配置例を示す拡大図。 第２の孔部の底部に形成される「成膜層の厚さ」と、「第２の開口幅／第２の孔部の深さ」との相関を示すグラフ。 封止膜に生じる虞のある膜欠陥を説明するための図であり、図２Ｂに相当する拡大図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 第２実施形態に係るＭＥＭＳ素子の構成を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図。 本発明のＭＥＭＳ素子を備える電子機器としてのモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。 本発明のＭＥＭＳ素子を備える電子機器としての携帯電話機の構成を示す斜視図。 本発明のＭＥＭＳ素子を備える電子機器としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図。 本発明のＭＥＭＳ素子を備える移動体としての自動車の構成を示す斜視図。

以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。

（第１実施形態）
［ＭＥＭＳ素子］
先ず、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子１について、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄを参照して説明する。図１は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子１の構成を示す概略平面図であり、図２Ａは、図１に示すＰ１−Ｐ１線における概略断面図である。図２Ｂは、図２ＡのＱ１部を示す拡大図である。図２Ｃは、図２ＡのＱ２部を示す拡大図である。図２Ｄは、貫通孔を構成する第１の孔部と第２の孔部との平面配置例を示す拡大図。なお、図１において、ＭＥＭＳ素子１の内部の構成を説明する便宜上、蓋部５を取り外した状態を図示している。また、図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃにおいて、断面の背景を示す線は省略されている。

本実施形態に係る電子デバイスの一例としてのＭＥＭＳ素子１は、図１、図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃに示すように、素子２０を気密封止し、内封可能な蓋体としての蓋部５と、素子２０が形成された基板としてのＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１０と、を含み構成されている。

蓋体としての蓋部５は、単結晶シリコン等で構成され、ＳＯＩ基板１０側に開口する凹状のキャビティー７を有している。蓋部５は、キャビティー７が設けられた側の面をＳＯＩ基板１０の素子２０が形成されている側の面に当接させ、ＳＯＩ基板１０に接合されている。

基板としてのＳＯＩ基板１０は、シリコン層１１と、ＢＯＸ（Buried Oxide）層１２と、表面シリコン層１３とが、この順で積層された基板である。例えば、シリコン層１１および表面シリコン層１３は、単結晶シリコンで構成され、ＢＯＸ層１２は、酸化ケイ素層（ＳｉＯ₂等）で構成される。なお、本実施形態において、シリコン層１１は支持基板に相当し、ＢＯＸ層１２は酸化膜に相当し、表面シリコン層１３は素子基板に相当する。

基板としてのＳＯＩ基板１０には、表面シリコン層１３のシリコンで構成された素子２０と、表面シリコン層１３上に形成された電極パッド５０と、素子２０を駆動するための素子電極と電極パッド５０とを接続する複数の配線４６（図２Ａ参照、図１では図示せず）と、電極パッド５０と接続し素子２０が形成されている側とは反対側の外面１１ｒに電極を引き出す第１の配線電極５６および第２の配線電極５７や配線電極５８と、第１の配線電極５６および第２の配線電極５７や配線電極５８を形成するための第１の配線用貫通孔５２および第２の配線用貫通孔５４と、蓋部５のキャビティー７およびＳＯＩ基板１０に形成されたキャビティー８により構成される内部空間を気密封止するための貫通孔と、が配設されている。

なお、本実施形態において、ＳＯＩ基板１０と、蓋部５と、蓋部５のキャビティー７およびＳＯＩ基板１０に形成されたキャビティー８により構成される内部空間を気密封止するための貫通孔を構成する第２の孔部６２および第２の孔部６２に連通する第１の孔部６０と、第２の孔部６２側に配設されて第１の孔部６０と第２の孔部６２との連通部を塞ぐ封止膜の第１の層としての第１の配線電極５６と、を少なくとも含む構成が、本発明に係る封止構造の一例に相当する。

素子２０は、ＢＯＸ層１２によって支持された基部２１と、ＢＯＸ層１２が除去された領域上において、溝１３ａによって基部２１以外の周囲のシリコンから分離された振動部２２と、を有している。本実施形態で例示する素子２０は、３つの振動部２２を有している。振動部２２に対向する位置におけるシリコン層１１およびＢＯＸ層１２には、内部空間を構成するキャビティー８が設けられている。また、素子２０の蓋部５側の面である表面シリコン層１３の上面１３ｆには、素子２０の所定の領域や内部空間を気密封止するための貫通孔の外周領域に配設されたシリコン酸化膜である素子調整層３０と、素子調整層３０の少なくとも一部を覆う圧電駆動部４０と、が設けられている。

素子調整層３０は、振動部２２の共振周波数の温度特性を補正するために設けられている。シリコンは、温度が高くなるにつれて低下する共振周波数を有しており、一方、シリコン酸化膜は、温度が高くなるにつれて上昇する共振周波数を有している。従って、シリコンの素子２０上にシリコン酸化膜である素子調整層３０を配設することにより、素子２０の振動部２２と素子調整層３０とで構成される複合体の共振周波数の温度特性をフラットに近付けることができる。

圧電駆動部４０は、第１の保護膜４１と、第１の電極４２と、圧電体層４３と、第２の電極４４と、を含んでいる。なお、本実施形態において、第１の電極４２および第２の電極４４は素子電極に相当する。

第１の保護膜４１は、不純物がドープされていないポリシリコンで構成されているが、アモルファスシリコンで構成されてもよい。また、第１の保護膜４１は、ポリシリコンとアモルファスシリコンの積層膜であってもよい。本実施形態において、第１の保護膜４１は、素子２０上に配設されている素子調整層３０を覆うように設けられている。このように、第１の保護膜４１と素子２０との間に素子調整層３０があることによって、第１の保護膜４１が、圧電駆動部４０の周囲のシリコン酸化膜のエッチングから素子調整層３０を保護することができる。

第１の電極４２および第２の電極４４は、圧電体層４３を挟むように配設されている。本実施形態に示す例においては、３つの振動部２２に対応して、３組の第１の電極４２、圧電体層４３および第２の電極４４が配設されている。

複数の配線４６は、隣り合う振動部２２を逆相で振動させるように、第１の電極４２および第２の電極４４に電気的に接続されている。また、複数の配線４６は、電極パッド５０と電気的に接続されており、２つの電極パッド５０間に第１の配線電極５６や配線電極５８を介して外部から電圧を印加することにより、隣り合う振動部２２を逆相で振動させることができる。

なお、これらを構成する材料としては、例えば、圧電体層４３は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等で構成され、第１の電極４２および第２の電極４４は、窒化チタン（ＴｉＮ）等で構成され、複数の配線４６および電極パッド５０は、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）等で構成されている。

２つの電極パッド５０を介して、第１の電極４２と第２の電極４４との間に電圧が印加されると、それによって圧電体層４３が伸縮して振動部２２が振動する。その振動は固有の共振周波数において大きく励起されて、インピーダンスが最小となる。その結果、このＭＥＭＳ素子１を発振回路に接続することで、主に振動部２２の共振周波数によって決定される発振周波数で発振する。

第１の配線用貫通孔５２は、図１に示すように、平面視で、蓋部５のキャビティー７の領域で、素子２０の両側に一つずつ配設され、表面シリコン層１３の電極パッド５０と重なる位置に配設されている。また、第２の配線用貫通孔５４は、第１の配線用貫通孔５２に連通し、シリコン層１１およびＢＯＸ層１２に配設されている。

電極パッド５０は、平面視で、第１の配線用貫通孔５２と重なる位置では、第１の配線用貫通孔５２および第２の配線用貫通孔５４に配設された第１の配線電極５６（第２の配線電極５７）や配線電極５８と、配線４６を介して電気的に接続されるよう配設されている。また、電極パッド５０は、第１の配線用貫通孔５２と重ならない位置では、表面シリコン層１３上に素子調整層３０、第１の保護膜４１および配線４６を介して配設されている。このような構成により、電極パッド５０と第１の配線電極５６（第２の配線電極５７）や配線電極５８とが電気的に接続され、第１の電極４２および第２の電極４４を、シリコン層１１の素子２０が形成されている側とは反対側の外面１１ｒに引き出すことができる。なお、第１の配線電極５６（第２の配線電極５７）や配線電極５８を構成する材料としては、チタニウム（Ｔｉ）やタングステン（Ｗ）や銅（Ｃｕ）等で構成されており、第１の配線電極５６および第２の配線電極５７はスパッタ法により成膜したスパッタ層で、配線電極５８はメッキ法により形成されたメッキ層であり、スパッタ層（第２の配線電極５７）にメッキ層（配線電極５８）が積層されている。

蓋部５のキャビティー７とＳＯＩ基板１０のキャビティー８とにより構成される内部空間を気密封止するための封止孔として機能する貫通孔は、支持基板としてのシリコン層１１および酸化膜としてのＢＯＸ層１２を貫通する第２の孔部６２と、素子基板としての表面シリコン層１３を貫通して第２の孔部６２に連通する第１の孔部６０と、を含み構成されている。以下、図２Ｃ、および図２Ｄも併せて参照しながら貫通孔、および貫通孔の封止構造の詳細について説明する。

貫通孔は、平面視で、蓋部５のキャビティー７の領域で、基部２１に対して振動部２２が設けられている側と反対側に配設されている。貫通孔を構成する第２の孔部６２は、表面シリコン層１３に設けられている第１の孔部６０と重なる位置に配設されている。また、貫通孔を構成する第１の孔部６０は、第２の孔部６２に連通するようにシリコン層１１およびＢＯＸ層１２に配設されている。

第２の孔部６２は、シリコン層１１の外面１１ｒからシリコン層１１およびＢＯＸ層１２を貫通している。第２の孔部６２によって外面１１ｒ側と反対側に開口する開口部には、第１の孔部６０と第２の孔部６２との連通部に含まれる表面シリコン層１３の裏面部１３ｒが対向している。第１の孔部６０は、平面視で、短手方向の第１の開口幅Ｗ１と長手方向の開口長Ｌとを有する略矩形のスリット状の開口形状をなし、表面シリコン層１３の内部空間側（キャビティー７側）と第２の孔部６２とが連通されるように貫通している。

このように、支持基板としてのシリコン層１１および酸化膜としてのＢＯＸ層１２を貫通する第２の孔部６２と、素子基板としての表面シリコン層１３を貫通する第１の孔部６０との連通部が、表面シリコン層１３のシリコン層１１側の面である裏面部１３ｒを含むことから、第１の孔部６０を塞ぐ封止膜である後述の第１の配線電極５６の配設される表面積を大きくすることができる。これにより、封止膜（第１の配線電極５６）の接合強度を高めることができることから、封止信頼性を向上させることができる。

第１の孔部６０は、図２Ｄに示すように、第１の開口幅Ｗ１が第２の孔部６２の第２の開口幅（内径）Ｗ２より小さく、第２の孔部６２と平面視で重なる位置に配設されている。本実施形態では、二つのスリット状の第１の孔部６０が、長手方向が対向するように並行して設けられている。なお、本実施形態において、二つの第１の孔部６０を配設した例を示しているが、これに限定されることはなく、第１の孔部６０は、一つ以上であればよい。

また、第１の孔部６０は、図２Ｄに示すように、平面視で、第２の孔部６２の中央部に位置し、第２の開口幅Ｗ２の１／１０の幅（内径）Ｗ３を有する配置領域Ｒ内に配設されていることが好ましい。ここで、第２の孔部６２の中央部に位置する配置領域Ｒは、第２の孔部６２の中心Ｇを含み、中心Ｇを中心として第２の孔部６２と概ね同心円をなす領域である。第２の孔部６２のように、孔径と孔幅のアスペクト比の大きい孔部の孔底に成膜される成膜層（本形態では、封止膜に相当し、例えば第１の配線電極５６）の厚みは、孔部の開口周囲の表面に成膜される成膜層の厚みに対し、１／２から１／１０程度になるとされている。図３は、第２の孔部６２の底部（連通部としての裏面部１３ｒ）に形成される「成膜層の厚さ」と、「第２の開口幅Ｗ２／第２の孔部の深さ」との相関を示すグラフであり、図３に示されているように、例えば、第２の孔部６２の形成されるシリコン層１１の板厚と開口幅との比率が４０％のとき、孔底に成膜される成膜層の厚みと、孔部の開口周囲の表面に成膜される成膜層の厚みとが１／１０（１０％）程度となることが分かる。なお、第２の孔部６２は、シリコン層１１とＢＯＸ層１２とを貫通して形成される。したがって、第２の孔部６２の深さは、孔底に成膜される成膜層の厚みと、孔部の開口周囲の表面に成膜される成膜層の厚みとの合計となるが、シリコン層１１の厚みがＢＯＸ層１２の厚みに比べ大きい為（本例では１００倍以上）、開口幅との比率の計算にはシリコン層１１の厚み（板厚）のみを用いた。

第２の孔部６２の内側に後述する封止膜（第１の配線電極５６や第２の配線電極５７）をスパッタ法などによって形成する場合、第２の孔部６２の内側に向かって飛翔する金属材料の粒子は、第２の孔部６２の壁面の影響により、第２の孔部６２の中央部に付着し易く、壁面に近い部分には付着し難くい。これにより、封止膜は、第２の孔部６２の中央部が厚くなる。したがって、第１の孔部６０を、平面視における第２の孔部６２の中央部に位置し、第２の開口幅Ｗ２の１／１０の幅（内径）Ｗ３を有する配置領域Ｒ内に第１の孔部６０を配置することにより、第１の孔部６０を塞ぐ封止膜の厚みを周縁部と比して厚くさせ、封止膜を堅固とすることができることから、封止性を高めた封止膜を安定的に構成することができる。なお、周縁部とは、本例では配置領域Ｒの外側の部分である。また、本形態の説明で参照している図面において、封止膜は、図面の煩雑さを避けるため、中央部の膜厚と周縁部の膜厚との差の記載を省略している。

また、図２Ｃに示すように、第１の孔部６０は、貫通する表面シリコン層１３の厚さ寸法である深さｔと、第１の開口幅Ｗ１とのアスペクト比が、１以上且つ１００以下の範囲内となるように構成されることが好ましい。

第１の孔部６０の深さｔの寸法は、所望される封止構造の厚さや機能素子の性能維持などから、２μｍから１０μｍが好適とされている。また、第１の孔部６０の形成においては、第１の孔部６０の第１の開口幅Ｗ１の寸法が０．０２μｍ以上であることが好ましい。但し、第１の開口幅の寸法Ｗ１が２μｍを超えると、孔のサイズが大き過ぎて封止部を構成する封止膜の形成（成膜）に係る安定性が低下し、封止信頼性が低下する虞がある。換言すれば、第１の開口幅Ｗ１の寸法を、０．０２μｍ以上２μｍ以下の寸法として第１の孔部６０を形成することにより、第１の孔部６０を塞ぐ封止膜（第１の配線電極５６や第２の配線電極５７）を安定的に配設することができる。これらから、上述のように、深さｔと第１の開口幅Ｗ１とのアスペクト比を、１以上且つ１００以下とすることにより、所望の厚みを確保しつつ、且つ封止の信頼性を損ねることのない封止構造を得ることができる。

なお、第１の孔部６０は、貫通する表面シリコン層１３の厚さ寸法である深さｔと、第１の開口幅Ｗ１とのアスペクト比を、２．５以上且つ１００以下の範囲内として構成することが、更に好適である。

このように、第１の開口幅Ｗ１は変えずに、更に高い剛性を得ることができる表面シリコン層１３の厚さ、即ち第１の孔部６０の深さｔを５μｍから１０μｍとし、深さｔと第１の開口幅Ｗ１とのアスペクト比を、２．５以上１００以下とすることにより、封止の信頼性を確保するとともに、封止構造の剛性をより高めることができる。

なお、上述した第１の孔部６０の第１の開口幅Ｗ１は、スリット状の第１の孔部６０の短手方向の幅（幅寸法）を示しているが、対向する長辺と長辺とが平行でない場合や長辺が直線でない場合などでは、対向する長辺と長辺との間の距離が最も小さな位置の幅寸法を示す。また、第１の孔部６０がスリット状でなく、例えば円形の場合の開口幅は、円の直径、もしくは真円でない場合の開口幅は、内周縁間の距離が最も小さな位置の寸法を示すこととしてもよい。

図２Ａおよび図２Ｃに示すように、第１の孔部６０の内面、第２の孔部６２の内面、および表面シリコン層１３の裏面部１３ｒには、孔幅調整層としてのシリコン酸化膜３２が設けられている。また、シリコン酸化膜３２の内面（表面）には、第１の下地層５６ｕが配設されている。第１の孔部６０は、封止膜（第１の配線電極５６や第２の配線電極５７）をスパッタ法などによって形成する場合の成膜を容易にするために、第１の開口幅Ｗ１を狭くすることが必要となるが、狭い開口幅の貫通孔を形成することは難しい。しかしながら、孔幅調整層としてのシリコン酸化膜３２を設けることにより、第１の孔部６０を比較的広い開口幅で形成した後、シリコン酸化膜３２を配設することによって開口幅を狭め、所望の開口幅（第１の開口幅Ｗ１）とすることができる。このように、シリコン酸化膜３２を配設することによって、容易に第１の孔部６０の第１の開口幅Ｗ１を、所望される狭幅の開口幅とすることができる。

表面シリコン層１３の裏面部１３ｒの表面、および第１の孔部６０の内側に配置された下地層５６ｕの表面には、第１の層としてスパッタ層からなる第１の配線電極５６が配設され、さらに第１の配線電極５６に第２の層としてスパッタ層からなる第２の配線電極５７が積層された封止膜が配設されている。そして、第１の配線電極５６と、第１の下地層５６ｕに積層された第２の配線電極５７とによって、蓋部５のキャビティー７とＳＯＩ基板１０に形成されたキャビティー８とで構成される内部空間を気密封止している。つまり、封止膜は、第１の層としての第１の配線電極５６、および第２の層としての第２の配線電極５７を含んでいる。第２の孔部６２内には、第２の配線電極５７内に積層するメッキ層からなる配線電極５８が配設されている。

表面シリコン層１３の裏面部１３ｒの表面、および第１の孔部６０の内側に封止膜として設けられる第１の配線電極５６は、表面シリコン層１３の裏面部１３ｒに一方が開口する第１の孔部６０を塞ぐように成膜される。ここで、第１の孔部６０の第１の開口幅Ｗ１は、第２の孔部６２の第２の開口幅Ｗ２より狭い幅で構成されているため、第１の配線電極５６によって第１の孔部６０の開口を容易に塞ぐ（封止する）ことができる。また、第１の配線電極５６の成膜では、第１の孔部６０の第１の開口幅Ｗ１が狭いため、成膜される金属の第１の孔部６０への侵入が阻害され、第１の配線電極５６は、第１の孔部６０の中途まで配設された埋設部５６ｐが設けられる。このように、第１の孔部６０の一部に第１の配線電極５６が充填された埋設部５６ｐが設けられることから、容易に所望の封止効果を得ることができる。さらに、第１の孔部６０に第１の配線電極５６の充填されない部分が存在することから、表面シリコン層１３と第１の配線電極５６との線膨張係数の違いによって生じる応力の解放が行なわれ易くなり、封止信頼性の低下を抑制することができる。

なお、本実施形態では、封止膜の第１の層としての第１の配線電極５６の内側に、封止膜の第２の層としての第２の配線電極５７が積層されている。このように、第１の配線電極５６と第２の配線電極５７の二つの層を設けることにより、封止の信頼性を更に高めることができる。以下、このことについて、図４を参照して詳細に説明する。なお、図４は、第１の孔部６０の存在に起因して封止膜（第１の配線電極５６）に生じる虞のある膜欠陥を説明するための図であり、図２Ｂに相当する拡大図である。

図４に示すように、前述した封止膜としての第１の配線電極５６の形成では、図４に示すように、表面シリコン層１３の裏面部１３ｒに一方が開口する第１の孔部６０を塞ぐように成膜される。しかしながら、第１の配線電極５６の成膜において、通常は容易に第１の孔部６０を塞ぐように成膜することができるが、特定の成膜条件などによっては、第１の孔部６０の存在に起因し、第１の孔部６０と重なる位置の第１の配線電極５６に、封止膜の不完全な部分としての欠陥部Ｄを生じる虞を有していた。欠陥部Ｄは、第１の配線電極５６の内部空間側から第２の孔部６２の内部空間側に連通する虞があり、この場合、欠陥部Ｄによって、キャビティー７とキャビティー８とにより構成される内部空間とのエアーリーク現象を生じてしまい、所望の気密封止を行うことができない虞があった。

このような欠陥部Ｄが、第１の孔部６０から第２の孔部６２の内部空間へ連通することを抑制するためには、第１の配線電極５６の第２の孔部６２の空間側に第２の配線電極５７を積層することが好適であり、以下に詳述する。第１の配線電極５６の内側に設けられている第２の配線電極５７は、第１の配線電極５６の成膜条件と異なる成膜条件で成膜することができる。即ち、第１の配線電極５６の成膜条件と第２の配線電極５７の成膜条件とを変えることができる。

換言すれば、成膜層としての第１の配線電極５６および第２の配線電極５７を、例えば真空蒸着法やスパッタ法などによって成膜する場合、温度条件や成膜環境（真空度など）の違いによってそれぞれの成膜層の結晶粒界の成長などが異なる。したがって、第１の配線電極５６および第２の配線電極５７を含む成膜層を設けることにより、第１の配線電極５６の層を第１の孔部６０側に配設した場合に、第１の孔部６０に影響されて第１の配線電極５６に生じる虞のある成膜の不完全な部分としての欠陥部Ｄが、第２の配線電極５７では成膜層の結晶粒界の成長の違いなどによってキャンセルされて生じなくなる。これにより、封止膜を、例えば第１の配線電極５６および第２の配線電極５７のように、少なくとも二層の積層構造とすることにより、容易に封止膜の欠陥の出現を抑制することが可能となり、封止信頼性をより高めることができる。

なお、第１の孔部６０、および第２の孔部６２の内面と第１の配線電極５６との間、本実施形態では、第１の孔部６０および第２の孔部６２の内面に設けられているシリコン酸化膜３２と第１の配線電極５６との間には、第１の下地層５６ｕが配設されている。このように第１の下地層５６ｕが配設されていることにより、第１の孔部６０、および第２の孔部６２の内面に配設されているシリコン酸化膜３２と、第１の配線電極５６との密着性を高めることができる。つまり、第１の孔部６０、および第２の孔部６２の内面と、第１の層としての第１の配線電極５６との密着性を高めることができ、封止の信頼性を向上させることができる。

また、第１の配線電極５６と成膜条件の異なる第１の下地層５６ｕを設けることにより、第１の孔部６０に影響されて第１の配線電極５６に生じる虞のある封止膜（金属層）の欠陥の出現を抑制することができ、封止膜として一層の第１の配線電極５６を設ける構成においても所望の封止効果を得ることができる。

また、第１の配線電極５６と第２の配線電極５７との間には、第２の下地層５７ｕが配設されている。このように第２の下地層５７ｕが配設されていることにより、第１の配線電極５６と第２の配線電極５７との密着性を高めることができるとともに、第１の孔部６０に影響されて第１の配線電極５６に生じる虞のある封止膜（金属層）の欠陥の第２の配線電極５７への影響を防ぐことができる。

第１の下地層５６ｕ、および第２の下地層５７ｕを構成する材料としては、チタニウム（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）などの金属、もしくはチタン‐タングステン（ＴｉＷ）などの合金で構成されている。なお、第１の下地層５６ｕ、および第２の下地層５７ｕは、スパッタ法や蒸着法などによって形成することができる。

以上述べたように、本実施形態に係る封止構造を備えたＭＥＭＳ素子１によれば、第２の孔部６２と、該第２の孔部６２の第２の開口幅Ｗ２よりも狭い第１の開口幅Ｗ１を有する第１の孔部６０との連通部において第１の孔部６０の開口が、第２の孔部６２側に配設された封止膜である第１の配線電極５６、もしくは第１の配線電極５６および第２の配線電極５７によって封止される。このように、第２の孔部６２側に配設された封止膜によって、狭い第１の開口幅Ｗ１の第１の孔部６０の開口を容易に塞ぐ（封止する）ことができる。また、封止膜としての第１の配線電極５６の成膜では、第１の開口幅Ｗ１が狭いため、成膜される金属の第１の孔部６０への侵入が阻害される。これにより、第１の配線電極５６は、第１の孔部６０の中途まで配設（図２Ｃに示す埋設部５６ｐ）され、第１の孔部６０の一部に第１の配線電極５６が充填されることから、容易に所望の封止効果を得ることができる。さらに、第１の孔部６０に第１の配線電極５６の充填されない部分が存在することから、表面シリコン層１３と第１の配線電極５６との線膨張係数の違いによって生じる応力の解放が行なわれ易くなり、封止に係る応力の影響を低減することができることから、封止信頼性の低下を抑制することができる。このように、内部空間の気密封止を容易に実現可能な封止構造を備えたＭＥＭＳ素子１を提供することができる。

また、シリコン層１１およびＢＯＸ層１２に、第１の孔部６０に連通する第２の孔部６２が配設されているので、素子２０が形成された表面シリコン層１３の機械的強度を増した状態で、内部空間を封止することができる。また、表面シリコン層１３と蓋部５とを接合後に、内部空間を気密封止することができ、高価な装置を必要とせず製造が容易となる。

また、第１の配線電極５６と同じ金属層によって、第１の孔部６０を封止しているため、第１の配線用貫通孔５２および第２の配線用貫通孔５４に第１の配線電極５６を配設する際に、同時に第１の孔部６０を塞ぎ、内部空間を気密空間、例えば真空雰囲気（減圧雰囲気）に封止することができる。

なお、本明細書における実施形態では、第１の孔部６０の封止膜として、第１の層としての第１の配線電極５６、および第２の層としての第２の配線電極５７の積層された二層の金属層による構成で説明したがこれに限らない。第１の孔部６０の封止構造としては、第１の孔部６０の封止膜として、第２の配線電極５７を設けずに、第１の層としての第１の配線電極５６（第１の下地層５６ｕを含む）のみによって第１の孔部６０を気密封止する構成とすることもできる。

また、第１の下地層５６ｕ、および第２の下地層５７ｕは、両方が設けられていなくてもよく、第１の下地層５６ｕ、および第２の下地層５７ｕの少なくとも一方が設けられていてもよい。

［製造方法］
次に、本実施形態に係る封止構造を含むＭＥＭＳ素子１の製造工程について、図５Ａ〜図５Ｒを参照して説明する。図５Ａ〜図５Ｒは、本実施形態に係るＭＥＭＳ素子１の製造工程を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図である。なお、断面の背景を示す線は省略されている。

先ず、準備工程として、シリコン層１１と、ＢＯＸ層１２と、表面シリコン層１３とが、この順で積層されたＳＯＩ基板１０とキャビティー７を有する蓋部５を用意する（図２Ａ参照）。なお、ＳＯＩ基板１０は、シリコン層１１上にＢＯＸ層１２を形成し、ＢＯＸ層１２上に表面シリコン層１３を形成して作製してもよい。

第１の工程において、図５Ａに示すように、ＳＯＩ基板１０の表面シリコン層１３に、素子２０の振動部２２となる領域を素子２０の基部２１となる領域以外の周囲のシリコンから分離するトレンチ１３ｂおよび第１の孔部６０を形成する。その際に、ＳＯＩ基板１０の表面シリコン層１３のトレンチ１３ｂによって素子２０の振動部２２から分離される領域に、スリット１３ｃが形成されてもよい。このようなスリット１３ｃを設けることにより、溝１３ａ（図１参照）の幅が広い領域において、後に行われる振動部２２の周囲のシリコンのリリースエッチングを容易にすることができる。

トレンチ１３ｂおよび第１の孔部６０の形成は、表面シリコン層１３上にレジスト１４を塗布し、フォトリソグラフィー法によってマスクパターンを形成し、レジスト１４をマスクとして表面シリコン層１３をエッチングすることにより、図５Ａに示すように、表面シリコン層１３に、素子２０の振動部２２となる領域を素子２０の基部２１となる領域以外の周囲のシリコンから分離するトレンチ１３ｂおよび第１の孔部６０を形成する。なお、ＳＯＩ基板１０の表面シリコン層１３の表面を熱酸化することにより、シリコン酸化膜を形成し、フォトリソグラフィー法によってシリコン酸化膜によるマスクを形成し、表面シリコン層１３をエッチングすることで、トレンチ１３ｂおよび第１の孔部６０を形成しても構わない。

第２の工程において、図５Ｂに示すように、表面シリコン層１３の上面、トレンチ１３ｂ内の側壁および第１の孔部６０内の側壁に、シリコン酸化膜である素子調整層３０を形成する。例えば、ＳＯＩ基板１０の表面シリコン層１３を熱酸化することにより、表面シリコン層１３の上面、トレンチ１３ｂ内の側壁および第１の孔部６０内の側壁に、熱酸化膜（シリコン酸化膜）が形成される。熱酸化膜の厚さは、例えば、０．２μｍ〜０．３μｍ程度である。この熱酸化膜は、後に行われる振動部２２の周囲のシリコンのリリースエッチングから振動部２２および圧電駆動部４０を保護する保護壁となる。

次に、表面シリコン層１３のトレンチ１３ｂおよび第１の孔部６０を埋めるシリコン酸化膜を、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学蒸着）法によって形成する。その際に、トレンチ１３ｂおよび第１の孔部６０内のシリコン酸化膜に「す」が発生しても、熱酸化膜が強固なので問題はない。また、加工によって形成された表面シリコン層１３のトレンチ１３ｂおよび第１の孔部６０がシリコン酸化膜によって埋められて表面がほぼ平坦となるため、この後のフォトリソグラフィー工程への段差による悪影響を排除することができる。

従って、表面シリコン層１３を熱酸化することにより形成された熱酸化膜と、ＣＶＤ法によって形成されたシリコン酸化膜と、が図２Ａに示す素子調整層３０となる。なお、第２の工程において、熱酸化膜を形成せずに、熱ＣＶＤ法によってシリコン酸化膜を形成してもよいし、または、熱ＣＶＤ法とプラズマＣＶＤ法との２段階のＣＶＤ法によってシリコン酸化膜を形成してもよい。

第３の工程において、素子調整層３０の上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法によって、第１の孔部６０および振動部２２を含む素子２０等の所定の領域を保護するマスクパターンを形成し、レジストをマスクとして素子調整層３０をエッチングすることにより、表面シリコン層１３に達するトレンチ１３ｄを形成する。その後、図５Ｃに示すように、素子調整層３０の上面とトレンチ１３ｄに第１の保護膜４１をＣＶＤ法により形成する。

第４の工程において、第１の保護膜４１上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法によってマスクパターンを形成し、レジストをマスクとして第１の保護膜４１をエッチングする。それにより、図５Ｄに示すように、振動部２２を含む素子２０の所定の領域に形成された素子調整層３０の側面を含む領域に第１の保護膜４１が形成される。

第１の保護膜４１は、素子２０との間で素子調整層３０を覆っており、第１の保護膜４１の厚さは、例えば、０．２μｍ程度である。ＣＶＤ法による第１の保護膜４１の埋め込み性は良好なので、後に行われる振動部２２および圧電駆動部４０の周囲のシリコン酸化膜のリリースエッチングから素子調整層３０を保護する強固な第１の保護膜４１の壁を、小さい厚さで形成することができる。

第５の工程において、図５Ｅに示すように、素子２０の所定の領域に形成された第１の保護膜４１上に第１の電極４２、圧電体層４３、および第２の電極４４を、この順でフォトリソグラフィー法により形成する。なお、第１の保護膜４１〜第２の電極４４は、圧電駆動部４０を構成する。また、第１の電極４２および第２の電極４４を形成する際は、第１の電極４２と電極パッド５０とを接続するための配線４６および第２の電極４４と電極パッド５０とを接続するための配線４６も同時に形成する。

第６の工程において、圧電駆動部４０が形成されたＳＯＩ基板１０上に、シリコン酸化膜３３をＣＶＤ法により形成する。その後、図５Ｆに示すように、電極パッド５０を形成する位置が開口したマスクパターンをフォトリソグラフィー法によって形成し、シリコン酸化膜３３をマスクとしてスパッタ法によりアルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）等を電極パッド５０を形成する位置に成膜し、電極パッド５０を形成する。

第７の工程において、図５Ｇに示すように、電極パッド５０やシリコン酸化膜３３が形成されたＳＯＩ基板１０上に、ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜３４を形成する。その後、シリコン酸化膜３４上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法によってマスクパターンを形成し、レジストをマスクとしてシリコン酸化膜３４をエッチングする。それにより、表面シリコン層１３に達するトレンチ１３ｄに対応する所定の領域が開口するシリコン酸化膜３４が形成される。

第８の工程において、図５Ｈに示すように、シリコン酸化膜３４上にレジスト１６を塗布し、フォトリソグラフィー法によってマスクパターンを形成し、レジスト１６をマスクとして、トレンチ１３ｄに対応するシリコン酸化膜３４、素子調整層３０、ＢＯＸ層１２の順でエッチングする。それにより、振動部２２、圧電駆動部４０および電極パッド５０を保護するシリコン酸化膜３４や素子調整層３０を残しつつ、振動部２２の周囲を囲むような形状で、シリコン層１１に達する深さの開口を形成する。このとき、表面シリコン層１３に相対するトレンチ１３ｄと、トレンチ１３ｄ上に形成される第１の保護膜４１は、エッチング液によるサイドエッチングから、振動部２２や圧電駆動部４０等を保護する第２の保護膜としての機能を有する。

第９の工程において、図５Ｉに示すように、レジスト１６を剥離した後に、シリコン酸化膜３４、素子調整層３０、表面シリコン層１３、ＢＯＸ層１２の開口を通して、振動部２２の周囲のシリコンをエッチングする（リリースエッチング）。その際に、シリコン層１１のシリコンの一部をエッチングして、振動部２２の下方におけるシリコン層１１にキャビティー８を形成する。第９の工程においては、ウエットエッチングが行われ、エッチング液としては、例えば、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）が用いられる。

第１０の工程において、図５Ｊに示すように、振動部２２、圧電駆動部４０、電極パッド５０、第１の孔部６０の周囲のシリコン酸化膜３４、素子調整層３０およびＢＯＸ層１２がエッチングされる（リリースエッチング）。それにより、振動部２２上に素子調整層３０が残る。第１０の工程においては、ウエットエッチングが行われ、エッチング液としては、例えば、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）が用いられる。その後、ＳＯＩ基板１０の素子２０が形成された面（表面シリコン層１３上面）に蓋部５のキャビティー７を有する面を配置し、接合する。なお、接合方法としては、接合面を活性化させて行う直接接合や低融点ガラス等の接合部材を用いた方法等がある。

第１１の工程において、図５Ｋに示すように、ＳＯＩ基板１０のシリコン層１１およびＢＯＸ層１２に第２の配線用貫通孔５４と第２の孔部６２を形成する。第２の配線用貫通孔５４および第２の孔部６２の形成は、ＳＯＩ基板１０において、シリコン層１１のＢＯＸ層１２の配置されている側と反対側の表面を熱酸化することにより、シリコン酸化膜３６を形成し、フォトリソグラフィー法によってシリコン酸化膜３６によるマスクを形成し、シリコン層１１とＢＯＸ層１２とをエッチングすることにより行う。

第１２の工程において、図５Ｌに示すように、フイルムレジスト１８をシリコン酸化膜３６上に貼り、フォトリソグラフィー法によって第２の配線用貫通孔５４を開口するパターンを形成し、表面シリコン層１３をエッチングして、第１の配線用貫通孔５２を形成する。

第１３の工程において、図５Ｍに示すように、フイルムレジスト１８を除去した後、第１の配線用貫通孔５２と第１の孔部６０に露出した素子調整層３０をエッチングする。

第１４の工程において、図５Ｎに示すように、ＣＶＤ法によりシリコン層１１のＢＯＸ層１２の配置されている側と反対側の表面と、第１の配線用貫通孔５２、第２の配線用貫通孔５４、第１の孔部６０および第２の孔部６２内の側壁と、にシリコン酸化膜３２を成膜する。その後、第１の配線用貫通孔５２および第１の孔部６０の第１の保護膜４１に成膜されたシリコン酸化膜３２を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ； Reactive Ion Etching）等の異方性ドライエッチングにより除去する。

第１５の工程において、図５Ｏに示すように、スパッタ装置等の前処理室で、真空（減圧）雰囲気において、第１の配線用貫通孔５２および第１の孔部６０に露出した第１の保護膜４１をエッチングする。これにより、第１の配線用貫通孔５２上の第１の保護膜４１が除去され、第１の配線用貫通孔５２に配線４６が露出する。また、第１の孔部６０上の第１の保護膜４１が除去され、第１の孔部６０上の第１の保護膜４１に貫通孔を作成する。その後、キャビティー７，８で構成される内部空間を前処理室と同等の圧力とし、連続処理にて第１の下地層５６ｕ（図５Ｏでは不図示：図２Ｂおよび図２Ｃ参照）となるチタニウム（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン‐タングステン（ＴｉＷ）等の金属層、および第１の配線電極５６となるチタニウム（Ｔｉ）やタングステン（Ｗ）や銅（Ｃｕ）等の金属層をスパッタする。

第１６の工程において、図５Ｐに示すように、さらにキャビティー７，８で構成される内部空間を前処理室と同等の圧力とし、第１の配線電極５６の表面に、連続処理にて第２の下地層５７ｕ（図５Ｐでは不図示：図２Ｂおよび図２Ｃ参照）となるチタニウム（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン‐タングステン（ＴｉＷ）等の金属層、および第２の配線電極５７となるチタニウム（Ｔｉ）やタングステン（Ｗ）や銅（Ｃｕ）等の金属層をスパッタする。

第１５および第１６の工程により、シリコン層１１の、素子２０が形成されている側とは反対側の外面１１ｒに第１の電極４２および第２の電極４４と接続する第１の配線電極５６および第２の配線電極５７を含む配線電極を形成することができる。また、本工程では、第１の配線電極５６および第２の配線電極５７が第１の孔部６０を塞ぐため、素子２０が形成されているキャビティー７，８で構成される内部空間を真空雰囲気（減圧雰囲気）に封止することができる。従って、第１の配線用貫通孔５２および第２の配線用貫通孔５４に第１の配線電極５６および第２の配線電極５７を形成する工程と、第１の配線電極５６および第２の配線電極５７で第１の孔部６０を塞ぎ内部空間を気密封止する工程と、を同時に行うことができる。

第１７の工程において、図５Ｑに示すように、第２の配線電極５７の表面にメッキ法等で第２の配線電極５７に用いた金属層と同等の金属層を積層し配線電極５８を作成する。第１の配線用貫通孔５２、第２の配線用貫通孔５４および第２の孔部６２を完全に塞ぐことにより、気密封止性、および導通性や機械的強度が向上し信頼性が向上する。なお、第１の配線電極５６および第２の配線電極５７はスパッタ層であり、配線電極５８はメッキ層と言える。

第１８の工程において、図５Ｒに示すように、ＳＯＩ基板１０の蓋部５が接合された面とは反対側の面を研磨装置等で平坦化加工することで、気密封止性を向上させた封止構造を備え、信頼性に優れたＭＥＭＳ素子１が完成する。

なお、上述の製造方法の説明では、第１の配線電極５６（第１の下地層５６ｕを含む）および第２の配線電極５７（第２の下地層５７ｕを含む）の二つの成膜層を設ける工程を例示して説明したが、これに限らない。成膜層は、一つであってもよく、その場合は、上述した第１６の工程は不要となり、上述の第１５の工程において成膜層として第１の配線電極５６（第１の下地層５６ｕ）を形成し、その後、上述の第１７の工程に移行すればよい。

（第２実施形態）
［ＭＥＭＳ素子］
次に、本発明の第２実施形態に係るＭＥＭＳ素子１ａについて、図６を参照して説明する。図６は、第２実施形態に係るＭＥＭＳ素子１ａの構成を示す図１のＰ１−Ｐ１線の位置に相当する概略断面図である。なお、上述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成には、同一の符号を附してあり、同様の事項については、その説明を省略する。

第２実施形態に係る電子デバイスの一例としてのＭＥＭＳ素子１ａは、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子１と比較し、第２の配線用貫通孔５４ａと第２の孔部６２ａとの構造が異なる。

本実施形態のＭＥＭＳ素子１ａは、図６に示すように、シリコン層１１とＢＯＸ層１２とに配設された第２の配線用貫通孔５４ａおよび第２の孔部６２ａがシリコン層１１およびＢＯＸ層１２の表面シリコン層１３を支持する面と対向する面に向かって広がるテーパー部を有している。本実施形態では、テーパー部がシリコン層１１とＢＯＸ層１２とに設けられているが、シリコン層１１だけでも構わない。また、シリコン層１１の途中から設けられていても構わない。

以上述べたように、本実施形態に係るＭＥＭＳ素子１ａによれば、第２の配線用貫通孔５４ａに表面シリコン層１３と対向する面に向かって広がるテーパー部を有しているので、第１の配線用貫通孔５２および電極パッド５０と接続する配線４６に第１の配線電極５６を配設し易くなる。また、第２の孔部６２ａに同様のテーパー部を有しているので、第１の孔部６０に封止膜となる第１の配線電極５６を到達させ封止し易くなる。

なお、本実施形態に係るＭＥＭＳ素子１ａにおいても、第２の配線用貫通孔５４ａと第２の孔部６２ａとに配設される封止膜として、第１の配線電極５６に加えて前述の第１実施形態と同様に、第２の配線電極５７を設ける構成とすることができる。また、第１の下地層５６ｕ、および第２の下地層５７ｕの少なくとも一方が設けられている構成とすることができる。

［電子機器］
次に、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ素子１，１ａを適用した電子機器について、図７、図８および図９を参照して説明する。なお、以下では、ＭＥＭＳ素子１を適用した構成を例示して説明する。

図７は、本実施形態に係るＭＥＭＳ素子１を備える電子機器としてのモバイル型（またはノート型）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、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、ディスプレイ１０００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、基準クロック等として機能するＭＥＭＳ素子１が内蔵されている。

図８は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ素子１を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳ（Personal Handyhone System）やスマートフォンも含む）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、ディスプレイ１０００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、基準クロック等として機能するＭＥＭＳ素子１が内蔵されている。

図９は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ素子１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。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、ディスプレイ１０００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行なう構成になっており、ディスプレイ１０００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。

デジタルスチールカメラ１３００では、撮影者がディスプレイ１０００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、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１３３０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１３４０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１３３０や、パーソナルコンピューター１３４０に出力される構成になっている。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、基準クロック等として機能するＭＥＭＳ素子１が内蔵されている。

上述したように、電子機器に、信頼性に優れたＭＥＭＳ素子１が活用されることにより、より高性能の電子機器を提供することができる。

なお、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ素子１は、図７のパーソナルコンピューター１１００（モバイル型パーソナルコンピューター）、図８の携帯電話機１２００、図９のデジタルスチールカメラ１３００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）、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、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（Point of Sale）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］
次に、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ素子１，１ａを適用した移動体について、図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の移動体の一例としての自動車１４００を概略的に示す斜視図である。なお、以下では、ＭＥＭＳ素子１を適用した構成を例示して説明する。

自動車１４００には、ＭＥＭＳ素子１が搭載されている。ＭＥＭＳ素子１は、キーレスエントリー、イモビライザー、ナビゲーションシステム、エアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ：Antilock Brake System）、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）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１４１０に広く適用できる。

上述したように、移動体に、信頼性に優れたＭＥＭＳ素子１が活用されることにより、より高性能の移動体を提供することができる。

以上、本発明のＭＥＭＳ素子１，１ａ、電子機器（１１００，１２００，１３００）、および移動体（１４００）について、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、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

また、上述の実施形態では、平面視で、矩形形状のＳＯＩ基板１０の一つの対角線の方向に沿って基部２１や振動部２２が延在するように素子２０が配設されている例で説明したが、これに限らない。他の配置例としては、平面視で、矩形形状のＳＯＩ基板１０の何れかの外縁に沿って基部２１や振動部２２が延在するように素子２０が配設されている構成などであってもよい。

また、上述では電子デバイスの一例として、基部２１や振動部２２などを含む機能素子としての素子２０を備えているＭＥＭＳ素子１，１ａを示して説明したが、これに限らない。上述の封止構造を備えた他の電子デバイスとしては、機能素子として加速度の検出機能を備えている加速度センサー素子、角速度の検出機能を備えている角速度センサー素子、圧力検出機能を備えている圧力センサー素子、重量検出機能を備えている重量センサー素子や、これらの機能素子が複合した複合センサーなどを備えているＭＥＭＳ素子（センサーデバイス）であってもよい。また、電子デバイスは、機能素子として振動素子を備えた振動子、発振器、周波数フィルターなどであってもよい。

１，１ａ…電子デバイスとしてのＭＥＭＳ素子、５…蓋体としての蓋部、７，８…キャビティー、１０…基板としてのＳＯＩ基板、１１…支持基板としてのシリコン層、１１ｒ…外面、１２…酸化膜としてのＢＯＸ層、１３…素子基板としての表面シリコン層、１３ａ…溝、１３ｂ…トレンチ、１３ｃ…スリット、１３ｆ…上面、１３ｒ…裏面部、１４，１６…レジスト、１８…フイルムレジスト、２０…素子、２１…基部、２２…振動部、３０…素子調整層、３２，３３，３４，３６…シリコン酸化膜、４０…圧電駆動部、４１…第１の保護膜、４２…第１の電極、４３…圧電体層、４４…第２の電極、４６…配線、５０…電極パッド、５２…第１の配線用貫通孔、５４，５４ａ…第２の配線用貫通孔、５６…封止膜の第１の層としての第１の配線電極、５６ｐ…埋設部、５６ｕ…第１の下地層、５７…封止膜の第２の層としての第２の配線電極、５７ｕ…第２の下地層、５８…配線電極、６０…第１の孔部、６２，６２ａ…第２の孔部、１０００…ディスプレイ、１１００…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、１４００…自動車、Ｗ１…第１の開口幅、Ｗ２…第２の開口幅、Ｗ３…幅（内径）、Ｒ…配置領域、Ｄ…欠陥部。

Claims (13)

1. 基板と、
   前記基板を貫通する貫通孔と、を備え、
   前記貫通孔は、
   第２の孔部、および前記第２の孔部に連通し、前記第２の孔部の第２の開口幅よりも狭い第１の開口幅を有する第１の孔部を含み、
   前記第１の孔部と前記第２の孔部との連通部が、前記第２の孔部側に配設された封止膜によって封止されていることを特徴とする封止構造。
2. 前記封止膜は、第１の層、および第２の層を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の封止構造。
3. 前記第１の孔部の内面と、前記第１の層との間には、第１の下地層が配設されていることを特徴とする請求項２に記載の封止構造。
4. 前記第１の層と、前記第２の層との間には、第２の下地層が配設されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の封止構造。
5. 前記第１の孔部は、深さと前記第１の開口幅とのアスペクト比が、１以上且つ１００以下の範囲内にあることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の封止構造。
6. 前記第１の孔部は、前記深さと前記第１の開口幅とのアスペクト比が、２．５以上且つ１００以下の範囲内にあることを特徴とする請求項５に記載の封止構造。
7. 前記第１の孔部は、平面視で、前記第２の孔部の中央部に位置し、前記第２の開口幅の１／１０の幅を有する配置領域内に配設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の封止構造。
8. 前記封止膜と前記第１の孔部の前記内面との間に、孔幅調整層が配設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の封止構造。
9. 前記基板は、支持基板と、前記支持基板に酸化膜を介して積層された素子基板とを有し、
   前記第２の孔部は、前記支持基板および前記酸化膜を貫通し、
   前記第１の孔部は、前記素子基板を貫通し、
   前記連通部は、前記素子基板の前記支持基板側の面である裏面部を含み構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の封止構造。
10. 前記素子基板は、前記裏面部と対向する表面に素子調整層を有し、
    前記第１の孔部は、前記素子基板および前記素子調整層を貫通していることを特徴とする請求項９に記載の封止構造。
11. 基板と、
    前記基板に搭載された機能素子と、
    前記基板に接続され、前記基板との間に前記機能素子を内封可能な内部空間を構成する蓋体と、を含み、
    請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の封止構造を備えていることを特徴とする電子デバイス。
12. 請求項１１に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
13. 請求項１１に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする移動体。

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