JP2018201184A - Mems element, electronic apparatus, and movable body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、MEMS素子、MEMS素子を備えた電子機器および移動体に関する。 The present invention relates to a MEMS element, an electronic device including the MEMS element, and a moving body.
従来、シリコン基板上にMEMS技術を用いて作動素子を形成したMEMS振動子が知られている。例えば、下記の特許文献1には、作動素子を形成したシリコン基板(素子基板)の作動素子の作動空間(内部空間)を、同じくシリコン基板で形成され、外部接続用の貫通孔電極(TSV:Through Silicon Via)が設けられた蓋基板を接合して真空封止(減圧封止)し、個片化することでMEMS振動子を製造する方法が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a MEMS vibrator in which an operating element is formed on a silicon substrate using a MEMS technique is known. For example, in
しかしながら、特許文献1に記載のMEMS振動子では、作動空間を真空封止するために、貫通孔電極が設けられた蓋基板の接合面を凹凸の無い均一な面に加工する高度な加工方法が必要となるという課題があった。
また、素子基板と蓋基板とを一括して真空雰囲気(減圧雰囲気)で封止するためには、技術難度が高く、装置が大掛かりとなり、製造コストが高くなるという課題もあった。
However, in the MEMS vibrator described in
Further, in order to collectively seal the element substrate and the lid substrate in a vacuum atmosphere (reduced pressure atmosphere), there is a problem that the technical difficulty is high, the apparatus becomes large, and the manufacturing cost increases.
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、以下の適用例又は形態として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following application examples or forms.
[適用例1]本適用例に係るMEMS素子は、素子と、前記素子を駆動するための素子電極と、を有する素子基板と、前記素子基板を支持する支持基板と、を有し、前記素子基板に配設され前記素子電極に接続する電極パッドを備え、前記素子基板と前記電極パッドとの間に素子調整層が配設され、前記素子調整層には、平面視で前記電極パッドと重なる位置に、第1の貫通孔が配設され、前記素子基板には、平面視で前記電極パッドと重なる位置に、第1の貫通孔と連通する第2の貫通孔が配設され、前記支持基板には、平面視で前記電極パッドと重なる位置に、第2の貫通孔と連通する第3の貫通孔が配設され、前記第1の貫通孔の開口幅は、前記第2の貫通孔の開口幅よりも小さく、前記第1の貫通孔、前記第2の貫通孔および前記第3の貫通孔には、前記電極パッドと導通する配線電極が配設されていることを特徴とする。 Application Example 1 A MEMS element according to this application example includes an element substrate having an element, an element electrode for driving the element, and a support substrate that supports the element substrate. An electrode pad disposed on the substrate and connected to the element electrode is provided, and an element adjustment layer is disposed between the element substrate and the electrode pad. The element adjustment layer overlaps the electrode pad in plan view. A first through hole is disposed at a position, and a second through hole communicating with the first through hole is disposed at a position overlapping the electrode pad in plan view on the element substrate, and the support The substrate is provided with a third through hole communicating with the second through hole at a position overlapping the electrode pad in plan view, and the opening width of the first through hole is the second through hole. Smaller than the opening width of the first through hole, the second through hole, and the first through hole. The through-hole, wherein the wiring electrode is electrically connected to the electrode pads are disposed.
本適用例によれば、電極パッドと重なる位置に第1の貫通孔、第2の貫通孔および第3の貫通孔が配設され、第1の貫通孔、第2の貫通孔および第3の貫通孔に、電極パッドと導通する配線電極が配設されているため、素子基板の素子が形成された側と反対側の面で、容易に素子電極と電気的に接続することができる。そのため、高度な加工方法を必要とせずに信頼性に優れたMEMS素子を得ることができる。また、第1の貫通孔の開口幅は、第2の貫通孔の開口幅よりも小さいので、電極パッドを支持する素子調整層の面積を大きくすることができ、電極パッドの強度を向上させることができる。 According to this application example, the first through hole, the second through hole, and the third through hole are disposed at a position overlapping the electrode pad, and the first through hole, the second through hole, and the third through hole are disposed. Since the wiring electrode that is electrically connected to the electrode pad is disposed in the through hole, it can be easily electrically connected to the element electrode on the surface of the element substrate opposite to the element formed side. Therefore, a highly reliable MEMS element can be obtained without requiring an advanced processing method. In addition, since the opening width of the first through hole is smaller than the opening width of the second through hole, the area of the element adjustment layer that supports the electrode pad can be increased, and the strength of the electrode pad can be improved. Can do.
[適用例2]上記適用例に記載のMEMS素子において、平面視で前記第2の貫通孔と重なる位置に配設される前記素子調整層は、断面視で前記第2の貫通孔まで延設されていることが好ましい。 Application Example 2 In the MEMS element according to the application example described above, the element adjustment layer disposed at a position overlapping the second through hole in a plan view extends to the second through hole in a cross sectional view. It is preferable that
本適用例によれば、第1の貫通孔を構成する素子調整層が第2の貫通孔まで延設されているので、電極パッドを支持する素子調整層の厚みが厚くなり、電極パッドの強度をより向上させることができる。 According to this application example, since the element adjustment layer constituting the first through hole extends to the second through hole, the thickness of the element adjustment layer supporting the electrode pad is increased, and the strength of the electrode pad is increased. Can be further improved.
[適用例3]上記適用例に記載のMEMS素子において、前記第1の貫通孔が複数あり、当該第1の貫通孔は隔壁により互いに離間されていることが好ましい。 Application Example 3 In the MEMS element according to the application example described above, it is preferable that there are a plurality of the first through holes, and the first through holes are separated from each other by a partition wall.
本適用例によれば、複数の第1の貫通孔が素子調整層で構成される隔壁で互いに離間されているため、隔壁により電極パッドの強度を向上させつつ、複数の第1の貫通孔において電極パッドと配線電極との導通を図ることができ、信頼性に優れたMEMS素子を得ることができる。 According to this application example, since the plurality of first through holes are separated from each other by the partition configured by the element adjustment layer, the strength of the electrode pad is improved by the partition, and the plurality of first through holes are Conductivity between the electrode pad and the wiring electrode can be achieved, and a highly reliable MEMS element can be obtained.
[適用例4]上記適用例に記載のMEMS素子において、3つ以上の前記隔壁が1点で交差する構造を有することが好ましい。 Application Example 4 In the MEMS element according to the application example described above, it is preferable that three or more of the partition walls have a structure that intersects at one point.
本適用例によれば、3つ以上の隔壁が1点で交差する構造を有しているため、電極パッドを支持する素子調整層で構成される隔壁の強度を向上させ、電極パッドの強度をより向上させることができる。 According to this application example, since three or more barrier ribs have a structure intersecting at one point, the strength of the barrier ribs composed of the element adjustment layer that supports the electrode pads is improved, and the strength of the electrode pads is increased. It can be improved further.
[適用例5]本適用例に係るMEMS素子は、素子と、前記素子を駆動するための素子電極と、を有する素子基板と、前記素子基板を支持する支持基板と、を有し、前記素子基板に配設され前記素子電極に接続する電極パッドを備え、前記素子基板と前記電極パッドとの間に素子調整層が配設され、前記素子調整層には、平面視で前記電極パッドと重なる位置に、第1の貫通孔が配設され、前記素子基板には、平面視で前記電極パッドと重なる位置に、第1の貫通孔と連通する第2の貫通孔が配設され、前記支持基板には、平面視で前記電極パッドと重なる位置に、第2の貫通孔と連通する第3の貫通孔が配設され、前記第1の貫通孔および前記第2の貫通孔の開口幅は、前記第3の貫通孔の開口幅よりも小さく、前記第1の貫通孔、前記第2の貫通孔および前記第3の貫通孔には、前記電極パッドと導通する配線電極が配設されていることを特徴とする。 Application Example 5 A MEMS element according to this application example includes an element substrate having an element, an element electrode for driving the element, and a support substrate that supports the element substrate. An electrode pad disposed on the substrate and connected to the element electrode is provided, and an element adjustment layer is disposed between the element substrate and the electrode pad. The element adjustment layer overlaps the electrode pad in plan view. A first through hole is disposed at a position, and a second through hole communicating with the first through hole is disposed at a position overlapping the electrode pad in plan view on the element substrate, and the support The substrate is provided with a third through hole communicating with the second through hole at a position overlapping the electrode pad in plan view, and the opening width of the first through hole and the second through hole is as follows. , Smaller than the opening width of the third through hole, the first through hole, the first The through-hole and the third through hole of, wherein the wiring electrode is electrically connected to the electrode pads are disposed.
本適用例によれば、電極パッドと重なる位置に第1の貫通孔、第2の貫通孔および第3の貫通孔が配設され、第1の貫通孔、第2の貫通孔および第3の貫通孔に、電極パッドと導通する配線電極が配設されているため、素子基板の素子が形成された側と反対側の面で、容易に素子電極と導通することができる。そのため、高度な加工方法を必要とせずに信頼性に優れたMEMS素子を得ることができる。また、第1の貫通孔および第2の貫通孔の開口幅は、第3の貫通孔の開口幅よりも小さいので、電極パッドを支持する素子調整層および第2の貫通孔を構成する素子基板の面積を大きくすることができ、電極パッドを支持する強度を向上させ、電極パッドの強度を向上させることができる。 According to this application example, the first through hole, the second through hole, and the third through hole are disposed at a position overlapping the electrode pad, and the first through hole, the second through hole, and the third through hole are disposed. Since the wiring electrode that is electrically connected to the electrode pad is disposed in the through hole, the element electrode can be easily electrically connected to the surface of the element substrate opposite to the side where the element is formed. Therefore, a highly reliable MEMS element can be obtained without requiring an advanced processing method. In addition, since the opening widths of the first through hole and the second through hole are smaller than the opening width of the third through hole, the element adjustment layer that supports the electrode pad and the element substrate that constitutes the second through hole , The strength of supporting the electrode pad can be improved, and the strength of the electrode pad can be improved.
[適用例6]上記適用例に記載のMEMS素子において、前記素子調整層と前記素子基板とは、各々、平面視で重なる部分を有する前記第1の貫通孔と前記第2の貫通孔とを有することが好ましい。 Application Example 6 In the MEMS element according to the application example described above, the element adjustment layer and the element substrate each include the first through hole and the second through hole having overlapping portions in plan view. It is preferable to have.
本適用例によれば、素子調整層により構成される第1の貫通孔と素子基板により構成される第2の貫通孔とが、平面視で重なる部分を有しているため、電極パッドの支持強度を向上させつつ、電極パッドと配線電極との導通を図ることができ、信頼性に優れたMEMS素子を得ることができる。 According to this application example, the first through hole formed by the element adjustment layer and the second through hole formed by the element substrate have a portion that overlaps in a plan view. While improving the strength, electrical connection between the electrode pad and the wiring electrode can be achieved, and a highly reliable MEMS element can be obtained.
[適用例7]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載のMEMS素子を備えている。 Application Example 7 An electronic apparatus according to this application example includes the MEMS element described in the application example.
本適用例によれば、電子機器に信頼性に優れたMEMS素子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。 According to this application example, a highly efficient electronic device can be provided by utilizing a highly reliable MEMS element in the electronic device.
[適用例8]本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載のMEMS素子を備えている。 Application Example 8 A moving object according to this application example includes the MEMS element described in the application example.
本適用例によれば、移動体に信頼性に優れたMEMS素子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。 According to this application example, a high-performance moving body can be provided by utilizing a highly reliable MEMS element for the moving body.
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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. The following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention. In the following drawings, the scale may be different from the actual scale for easy understanding.
(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および図2C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り、図2Bは、図2AのQ1部の拡大図であり、図2Cは、図2AのQ2部の拡大図である。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。
(First embodiment)
[MEMS element]
First, the
FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of the
本実施形態に係る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を気密封止するための蓋部5と、素子20が形成されたSOI(Silicon on Insulator)基板10と、を含み構成されている。
蓋部5は、単結晶シリコン等で構成され、SOI基板10側に開口するキャビティー7を有している。蓋部5のキャビティー7が設けられた側の面がSOI基板10の素子20が形成されている側の面に接合されている。
As shown in FIGS. 1, 2A, 2B, and 2C, the
The
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およびBOX層12は支持基板に、表面シリコン層13は素子基板に相当する。
The
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面に電極を引き出す配線電極56,58と、配線電極56,58を形成するための第2の貫通孔52および第3の貫通孔54と、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とにより構成される内部空間を気密封止するための第1の封止孔60および第2の封止孔62と、が配設されている。
The
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側の面には、素子20の所定の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。
The
Further, on the surface of the
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。なお、電極パッド50と重なる位置に複数の第1の貫通孔51が配設されている。
The
圧電駆動部40は、ポリシリコン膜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。
ポリシリコン膜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、例えば、アモルファスシリコンで構成されても良い。本実施形態において、ポリシリコン膜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、ポリシリコン膜41と素子20との間に素子調整層30があることによって、ポリシリコン膜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。
The
The
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。
The
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に導通されている。また、複数の配線は電極パッド50と導通されており、2つの電極パッド50間に配線電極56,58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。
The plurality of
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)又は銅(Cu)等で構成されている。
As a material constituting them, for example, the
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。
When a voltage is applied between the
電極パッド50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1つずつ配設されている。素子調整層30には、平面視で電極パッド50と重なる位置に、第1の貫通孔51が配設され、素子基板となる表面シリコン層13には、平面視で電極パッド50と重なる位置に、第1の貫通孔51と連通する第2の貫通孔52が配設され、支持基板となるシリコン層11およびBOX層12には、平面視で電極パッド50と重なる位置に、第2の貫通孔52と連通する第3の貫通孔54が配設されている。
なお、第1の貫通孔51の開口幅W3は、第2の貫通孔52の開口幅W4より小さい、そのため、電極パッド50を支持する素子調整層30の面積を大きくすることができるので、電極パッド50の強度を向上させることができる。
As shown in FIG. 1, one
The opening width W3 of the first through
また、電極パッド50は、平面視で、第2の貫通孔52と重なる位置では、第1の貫通孔51、第2の貫通孔52および第3の貫通孔54に配設された配線電極56,58と、配線46を介して電気的に接続されるよう配設され、第2の貫通孔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、ポリシリコン膜41および配線46を介して配設されている。そのため、電極パッド50と配線電極56,58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、SOI基板10の素子20が形成されている側とは反対側の面に引き出すことができる。なお、配線電極56,58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、配線電極56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(配線電極56)にメッキ層(配線電極58)が積層されている。
In addition, the
第1の封止孔60および第2の封止孔62は、平面視で、蓋部5のキャビティー7の領域で、基部21の振動部22が設けられている側と対向する側に配設されている。第1の封止孔60は、表面シリコン層13の、第2の封止孔62と重なる位置に配設されている。また、第2の封止孔62は、第1の封止孔60に連通し、シリコン層11およびBOX層12に配設されている。
The
第1の封止孔60は、開口幅W1が第2の封止孔62の開口幅W2より小さく、第2の封止孔62と重なる位置に複数配設されている。そのため、第2の封止孔62の開口幅W2が第1の封止孔60の開口幅W1より大きいため、第2の封止孔62側から第1の封止孔60を塞ぐ封止膜となる配線電極56が第1の封止孔60に到達し易くなり、封止が容易となる。また、第1の封止孔60内には、スパッタ層からなる配線電極56、つまり、配線電極56と同じ金属層が配設され、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とにより構成される内部空間を気密封止している。
第2の封止孔62内には、スパッタ層からなる配線電極56が配設され、配線電極56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。なお、本実施形態において、2つの第1の封止孔60を配設しているが、これに限定されることはなく、1つ以上であれば良い。
A plurality of first sealing holes 60 are disposed at positions where the
In the
以上述べたように、本実施形態に係るMEMS素子1によれば、電極パッド50と重なる位置に第1の貫通孔51、第2の貫通孔52および第3の貫通孔54が配設され、第1の貫通孔51、第2の貫通孔52および第3の貫通孔54に、電極パッドと導通する配線電極56,58が配設されているため、素子基板としての表面シリコン層13の素子20が形成された側と反対側の面で、容易に第1の電極42および第2の電極44と電気的に接続することができる。そのため、高度な加工方法を必要とせずに信頼性に優れたMEMS素子1を得ることができる。また、第1の貫通孔51の開口幅W3は、第2の貫通孔52の開口幅W4よりも小さいので、電極パッド50を支持する素子調整層30の面積を大きくすることができ、電極パッド50の強度を向上させることができる。
As described above, according to the
[製造方法]
次に、本実施形態に係るMEMS素子1の製造工程について、図3A〜図3Rを参照して説明する。
図3A〜図3R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。
[Production method]
Next, the manufacturing process of the
3A to 3R are schematic cross-sectional views corresponding to the position of the P1-P1 line in FIG. 1 showing the manufacturing process of the
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良い。
First, as a preparation process, a
第1の工程において、図3A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、素子調整層30に第1の貫通孔51を設けるためのトレンチ51bおよび第1の封止孔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が形成されても良い。それにより、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。
In the first step, as shown in FIG. 3A, a trench is formed in the
トレンチ13b、トレンチ51bおよび第1の封止孔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3A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、第1の貫通孔51を設けるトレンチ51bおよび第1の封止孔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、トレンチ51bおよび第1の封止孔60を形成しても構わない。
The
第2の工程において、図3Bに示すように、表面シリコン層13の上面、トレンチ13b、トレンチ51bおよび第1の封止孔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、トレンチ51bおよび第1の封止孔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、0.3μm〜1.2μm程度であり、所望の温度特性により調整しても良い。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。
In the second step, as shown in FIG. 3B, an
次に、表面シリコン層13のトレンチ13b、トレンチ51bおよび第1の封止孔60を埋めるシリコン酸化膜を、CVD(化学蒸着)法によって形成する。その際に、トレンチ13b、トレンチ51bおよび第1の封止孔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、トレンチ51bおよび第1の封止孔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。
Next, a silicon oxide film filling the
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、素子調整層30は、平坦性の程度により熱酸化膜のみで形成しても良い。又は、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良いし、更には、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良い。
Therefore, the thermal oxide film formed by thermally oxidizing the
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の貫通孔51、第1の封止孔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に達するトレンチを形成する。その後、図3Cに示すように、素子調整層30の上面とトレンチの側壁を覆うポリシリコン膜41をCVD法により形成する。
In the third step, a resist is applied on the
第4の工程において、ポリシリコン膜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ポリシリコン膜41をエッチングする。それにより、図3Dに示すように、振動部22を含む素子20の所定の領域や第1の貫通孔51となる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ポリシリコン膜41が形成される。
In the fourth step, a resist is applied on the
ポリシリコン膜41は、素子20との間で素子調整層30を覆っており、ポリシリコン膜41の厚さは、例えば、0.2μm程度である。CVD法によるポリシリコン膜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を保護する強固なポリシリコン膜41の壁を、小さい厚さで形成することができる。
The
第5の工程において、図3Eに示すように、素子20の所定の領域に形成されたポリシリコン膜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、ポリシリコン膜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。
In the fifth step, as shown in FIG. 3E, the
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3F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)又は銅(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。
In the sixth step, a
第7の工程において、図3G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、図3Gに示すように、表面シリコン層13に達するトレンチ13b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。
In the seventh step, as shown in FIG. 3G, a
第8の工程において、図3H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13b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。
In the eighth step, as shown in FIG. 3H, a resist 16 is applied on the
第9の工程において、図3I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。
In the ninth step, as shown in FIG. 3I, after the resist 16 is removed, the silicon around the vibrating
第10の工程において、図3Jに示すように、振動部22、圧電駆動部40、電極パッド50、第1の封止孔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。
In the tenth step, as shown in FIG. 3J, the
第11の工程において、図3Kに示すように、SOI基板10のシリコン層11に第3の貫通孔54と第2の封止孔62を形成する。第3の貫通孔54および第2の封止孔62の形成は、エッチング用のマスク層36を形成した後、フォトリソグラフィー法によってSOI基板10のシリコン層11をエッチングして行う。マスク層36としては、レジスト膜を用いるが、シリコン層11の表面を熱酸化することによるシリコン酸化膜でも良い。
In the eleventh step, as shown in FIG. 3K, a third through
第12の工程において、図3Lに示すように、SOI基板10のBOX層12をエッチングし、支持基板を構成するBOX層12にも第3の貫通孔54を形成する。その後、トレンチ51bおよび第1の封止孔60内の素子調整層30をエッチングし、電極パッド50と重なる位置に配置された素子調整層30に第1の貫通孔51を形成する。
In the twelfth step, as shown in FIG. 3L, the
第13の工程において、図3Mに示すように、フイルムレジスト18をマスク層36上に貼り、フォトリソグラフィー法によって第3の貫通孔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2の貫通孔52を形成する。その後、第1の貫通孔51内のポリシリコン膜41を反応性イオンエッチング(RIE)等の異方性ドライエッチングにより除去する。
In the thirteenth step, as shown in FIG. 3M, a film resist 18 is pasted on the
第14の工程において、図3Nに示すように、フイルムレジスト18を除去した後、CVD法によりシリコン層11上のマスク層36の表面と、第1の貫通孔51、第2の貫通孔52、第3の貫通孔54、第1の封止孔60および第2の封止孔62内の側壁と、にシリコン酸化膜32を成膜する。
In the fourteenth step, as shown in FIG. 3N, after removing the film resist 18, the surface of the
第15の工程において、図3Oに示すように、第1の貫通孔51、第2の貫通孔52、第3の貫通孔54、第1の封止孔60および第2の封止孔62内の側壁を除く、マスク層36、素子調整層30、配線46およびポリシリコン膜41の表面のシリコン酸化膜32を、反応性イオンエッチング(RIE)等の異方性ドライエッチングにより除去する。
In the fifteenth step, as shown in FIG. 3O, inside the first through
第16の工程において、図3P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の封止孔60に露出したポリシリコン膜41をエッチングし、第1の封止孔60上のポリシリコン膜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。
In the sixteenth step, as shown in FIG. 3P, the
本工程により、素子20が形成されている側とは反対側の面に第1の電極42および第2の電極44と接続する配線電極56を形成することができる。また、本工程では、配線電極56が第1の封止孔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の貫通孔51、第2の貫通孔52および第3の貫通孔54に配線電極56を形成する工程と、配線電極56で第1の封止孔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。
By this step, the
第17の工程において、図3Qに示すように、配線電極56の表面にメッキ法等で配線電極56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の貫通孔51、第2の貫通孔52、第3の貫通孔54および第2の封止孔62を完全に塞ぐことにより、導通性や機械的強度が向上し信頼性が向上する。なお、配線電極56はスパッタ層であり、配線電極58はメッキ層と言える。
In the seventeenth step, as shown in FIG. 3Q, a metal layer equivalent to the metal layer used for the
第18の工程において、図3R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、電極パッド50の強度が向上し信頼性に優れたMEMS素子1が完成する。
In the eighteenth step, as shown in FIG. 3R, the strength of the
[変形例]
次に、第1実施形態に係るMEMS素子1の変形例について、図4Aおよび図4Bを参照して説明する。
図4Aは、第1実施形態に係るMEMS素子1の変形例1の構成を示す図1のR1における概略平面図であり、図4Bは、第1実施形態に係るMEMS素子1の変形例2の構成を示す図1のR1における概略平面図である。
[Modification]
Next, a modification of the
4A is a schematic plan view of R1 in FIG. 1 showing the configuration of the first modification of the
第1実施形態に係るMEMS素子1の変形例1および変形例2では、図4Aおよび図4Bに示すように、第1実施形態における第1の貫通孔51の形状が異なる。
変形例1における第1の貫通孔51aaは、図4Aに示すように、形状が矩形であり、長手方向がそれぞれ交差するように配設されている。
また、変形例2における第1の貫通孔51abは、図4Bに示すように、3つの矩形がそれぞれの長手方向の一点で連結するように配設されている。
以上の構成とすることで、第1実施形態と同様に、電極パッド50の強度を向上させつつ、電極パッド50と配線電極56,58との導通を図ることができ、信頼性に優れたMEMS素子1を得ることができる。
In
As shown in FIG. 4A, the first through-hole 51aa in the first modification has a rectangular shape and is arranged so that the longitudinal directions intersect each other.
Further, as shown in FIG. 4B, the first through hole 51ab in the second modification is arranged so that three rectangles are connected at one point in the longitudinal direction.
By adopting the above configuration, as in the first embodiment, the strength of the
(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5Aおよび図5Bを参照して説明する。
図5Aは、第2実施形態に係るMEMS素子1aの構成を示す図1のR1における概略平面図であり、図5Bは、図5AのP2−P2線におけ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。
(Second Embodiment)
[MEMS element]
Next, a
FIG. 5A is a schematic plan view of R1 in FIG. 1 showing the configuration of the
第2実施形態に係るMEMS素子1aは、第1実施形態に係るMEMS素子1の第1の貫通孔51と比較し、第1の貫通孔51acの形状と構成が異なる。
本実施形態のMEMS素子1aの第1の貫通孔51acは、図5Aに示すように、平面視で電極パッド50および第2の貫通孔52と重なる位置に配設され、素子調整層30で構成された隔壁38により、四角形や八角形の孔形状である。つまり、3つの隔壁38が1点で交差する構造によって四角形の孔形状や八角形の孔形状を構成し、隔壁38で互いに離間されている。
The
As shown in FIG. 5A, the first through hole 51ac of the
また、第1の貫通孔51acは、素子調整層30に第1の貫通孔51acを形成するために設けられたトレンチ51bに埋め込まれた素子調整層30である隔壁38で構成されており、図5Bに示すように、第2の貫通孔52まで延設されている。従って、電極パッド50を支持する素子調整層30の厚みが厚くなり、電極パッド50の強度が向上する。なお、本実施形態では、3つの隔壁38が1点で交差する構造によって、第1の貫通孔51acを構成していたが、これに限定される必要はなく、3つ以上の隔壁38が1点で交差する構造で、第1の貫通孔51acを構成しても構わない。3つ以上の隔壁38を1点で交差させることで、電極パッド50の支持強度が増し、電極パッド50の強度をより向上させることができる。
Further, the first through hole 51ac is constituted by a
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1の貫通孔51acを構成する素子調整層30が第2の貫通孔52まで延設されているので、電極パッド50を支持する素子調整層30の厚みが厚くなり、電極パッド50の強度をより向上させることができる。
As described above, according to the
また、複数の第1の貫通孔51acが素子調整層30で構成される隔壁38で互いに離間されているため、隔壁38により電極パッド50の強度を向上させつつ、複数の第1の貫通孔51acにおいて電極パッド50と配線電極56,58との導通を図ることができ、信頼性に優れたMEMS素子1aを得ることができる。
Further, since the plurality of first through holes 51ac are separated from each other by the
また、3つ以上の隔壁38が1点で交差する構造を有しているため、電極パッド50を支持する素子調整層30で構成される隔壁38の強度を向上させ、電極パッド50の強度をより向上させることができる。
Further, since the three or
[製造方法]
次に、第2実施形態に係るMEMS素子1aの製造工程について、図6A〜図6Hを参照して説明する。
図6A〜図6Hは、第2実施形態に係るMEMS素子1a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。なお、第2実施形態における製造工程は、前述した第1実施形態における製造工程の第1の工程から第11の工程(図3Aから図3K)まで同一なので、第11の工程(図3K)に相当する工程以降について、説明する。
[Production method]
Next, the manufacturing process of the
6A to 6H are schematic cross-sectional views corresponding to the position of the line P1-P1 in FIG. 1 showing the manufacturing process of the
第11の工程は、図6Aに示すように、SOI基板10のシリコン層11をマスク層36をマスクとしてエッチングすることにより、第3の貫通孔54と第2の封止孔62を形成する。
In the eleventh step, as shown in FIG. 6A, the third through
第12の工程は、図6Bに示すように、第3の貫通孔54と第2の封止孔62内のSOI基板10のBOX層12をエッチングし、その後、露出したトレンチ51bおよび第1の封止孔60内の素子調整層30の一部をエッチングする。
In the twelfth step, as shown in FIG. 6B, the
第13の工程は、図6Cに示すように、フイルムレジスト18をマスク層36上に貼り、フォトリソグラフィー法によって第3の貫通孔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2の貫通孔52を形成する。
In the thirteenth step, as shown in FIG. 6C, the film resist 18 is pasted on the
第14の工程は、図6Dに示すように、フイルムレジスト18を除去した後、第2の貫通孔52および第1の封止孔60内の素子調整層30をエッチングし、第2の貫通孔52内のポリシリコン膜41が露出するまで、素子調整層30をエッチングする。
In the fourteenth step, as shown in FIG. 6D, after removing the film resist 18, the second through
第15の工程は、図6Eに示すように、フイルムレジスト18をマスク層36上に貼り、フォトリソグラフィー法によって第2の封止孔62を開口するパターンを形成し、第1の封止孔60内の素子調整層30をエッチングし、第1の封止孔60内のポリシリコン膜41を露出する。
In the fifteenth step, as shown in FIG. 6E, the film resist 18 is pasted on the
第16の工程は、図6Fに示すように、CVD法によりシリコン層11上のマスク層36の表面と、第1の貫通孔51ac、第2の貫通孔52、第3の貫通孔54、第1の封止孔60および第2の封止孔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の貫通孔51ac、第2の貫通孔52、第3の貫通孔54、第1の封止孔60および第2の封止孔62内の側壁を除く、マスク層36、素子調整層30、配線46およびポリシリコン膜41の表面のシリコン酸化膜32を、反応性イオンエッチング(RIE)等の異方性ドライエッチングにより除去する。その後、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の封止孔60に露出したポリシリコン膜41をエッチングし、第1の封止孔60上のポリシリコン膜41に貫通孔を作成する。
In the sixteenth step, as shown in FIG. 6F, the surface of the
第17の工程は、図6Gに示すように、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、連続処理にて配線電極56をスパッタし、第1の封止孔60を塞ぐ、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。
In the seventeenth step, as shown in FIG. 6G, the internal space formed by the
第18の工程において、図6Hに示すように、配線電極56の表面にメッキ法等で配線電極58を作成する。その後、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、電極パッド50の強度が向上し信頼性に優れたMEMS素子1aが完成する。
In the eighteenth step, as shown in FIG. 6H, the
(第3実施形態)
[MEMS素子]
次に、本発明の第3実施形態に係るMEMS素子1bについて、図7Aおよび図7Bを参照して説明する。
図7Aは、第3実施形態に係るMEMS素子1bの構成を示す図1のR1における概略平面図であり、図7Bは、図7AのP3−P3線におけ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。
(Third embodiment)
[MEMS element]
Next, a
7A is a schematic plan view of R1 in FIG. 1 showing the configuration of the
第3実施形態に係るMEMS素子1bは、第1実施形態に係るMEMS素子1の第1の貫通孔51および第2の貫通孔52と比較し、第1の貫通孔51adと第2の貫通孔52bの形状と構成が異なる。
本実施形態のMEMS素子1bの第1の貫通孔51adおよび第2の貫通孔52bは、図7Aに示すように、平面視で電極パッド50および第3の貫通孔54と重なる位置に配設され、第1の貫通孔51adおよび第2の貫通孔52bの開口幅W3,W4は、第3の貫通孔54の開口幅W5より小さい。また、図7Bに示すように、第1の貫通孔51adは、素子調整層30に配設され、第2の貫通孔52bは、表面シリコン層13に配設されており、第1の貫通孔51adの開口幅W3が第2の貫通孔52bの開口幅W4より大きい。
The
As shown in FIG. 7A, the first through hole 51ad and the second through
以上述べたように、本実施形態に係るMEMS素子1bによれば、第1の貫通孔51adおよび第2の貫通孔52bの開口幅W3,W4は、第3の貫通孔54の開口幅W5よりも小さいので、電極パッド50を支持する素子調整層30および第2の貫通孔52bを構成する表面シリコン層13の面積を大きくすることができ、電極パッド50を支持する強度を向上させ、電極パッド50の強度を向上させることができる。
As described above, according to the
また、素子調整層30により構成される第1の貫通孔51adと表面シリコン層13により構成される第2の貫通孔52bとが、平面視で重なる部分を有しているため、電極パッド50の支持強度を向上させつつ、電極パッド50と配線電極56,58との導通を図ることができ、信頼性に優れたMEMS素子1bを得ることができる。
In addition, since the first through hole 51ad formed by the
[製造方法]
次に、第3実施形態に係るMEMS素子1bの製造工程について、図8A〜図8Fを参照して説明する。
図8A〜図8Fは、第3実施形態に係るMEMS素子1b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。なお、第3実施形態における製造工程は、前述した第1実施形態における製造工程の第1の工程から第11の工程(図3Aから図3K)まで同一なので、第11の工程(図3K)に相当する工程以降について、説明する。
[Production method]
Next, the manufacturing process of the
8A to 8F are schematic cross-sectional views corresponding to the position of the P1-P1 line in FIG. 1 showing the manufacturing process of the
第11の工程は、図8Aに示すように、SOI基板10のシリコン層11をマスク層36をマスクとしてエッチングすることにより、第3の貫通孔54と第2の封止孔62を形成する。
In the eleventh step, as shown in FIG. 8A, the third through
第12の工程は、図8Bに示すように、第3の貫通孔54と第2の封止孔62内のSOI基板10のBOX層12をエッチングし、その後、露出したトレンチ51bおよび第1の封止孔60内の素子調整層30をエッチングする。素子調整層30をオーバーエッチングすることで、第2の貫通孔52bの中央に位置する表面シリコン層13とポリシリコン膜41との素子調整層30がエッチングされ、第2の貫通孔52bの中央に位置する表面シリコン層13が脱落し、第2の貫通孔52bおよび第1の貫通孔51adが形成される。
In the twelfth step, as shown in FIG. 8B, the
第13の工程は、図8Cに示すように、CVD法によりシリコン層11上のマスク層36の表面と、第1の貫通孔51adおよび第1の封止孔60内のポリシリコン膜41の表面と、第1の貫通孔51ad、第2の貫通孔52b、第3の貫通孔54、第1の封止孔60および第2の封止孔62内の側壁と、にシリコン酸化膜32を成膜する。
In the thirteenth step, as shown in FIG. 8C, the surface of the
第14の工程は、図8Dに示すように、第1の貫通孔51ad、第2の貫通孔52b、第3の貫通孔54、第1の封止孔60および第2の封止孔62内の側壁を除く、マスク層36およびポリシリコン膜41の表面のシリコン酸化膜32を、反応性イオンエッチング(RIE)等の異方性ドライエッチングにより除去する。
As shown in FIG. 8D, the fourteenth step is performed in the first through hole 51ad, the second through
第15の工程は、図8E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の貫通孔51adおよび第1の封止孔60に露出したポリシリコン膜41をエッチングし、第1の貫通孔51adおよび第1の封止孔60上のポリシリコン膜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、連続処理にて配線電極56をスパッタし、第1の封止孔60を塞ぐ、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。また、第1の貫通孔51adにおけるポリシリコン膜41の貫通孔において、配線電極56と配線46とが電気的に接続される。
In the fifteenth step, as shown in FIG. 8E, the
第16の工程において、図8Fに示すように、配線電極56の表面にメッキ法等で配線電極58を作成する。その後、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、電極パッド50の強度が向上し信頼性に優れたMEMS素子1bが完成する。
In the sixteenth step, as shown in FIG. 8F, a
[電子機器]
次に、本発明の一実施形態に係るMEMS素子1,1a,1bを適用した電子機器について、図9、図10および図11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。
[Electronics]
Next, electronic devices to which the
図9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(又はノート型)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。
FIG. 9 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer as an electronic apparatus including the
図10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。
FIG. 10 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a mobile phone (including a PHS (Personal Handyhone System) and a smartphone) as an electronic device including the
図11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。
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。
FIG. 11 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a digital still camera as an electronic apparatus including the
A
When the photographer confirms the subject image displayed on the
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。
As described above, a high-performance electronic device can be provided by utilizing the
なお、本発明の一実施形態に係るMEMS素子1,1a,1bは、図9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10の携帯電話機1200、図11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。
The
[移動体]
次に、本発明の一実施形態に係るMEMS素子1,1a,1bを適用した移動体について、図12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12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。
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。
[Moving object]
Next, a moving body to which the
FIG. 12 is a perspective view schematically showing an
The
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。
As described above, by using the
以上、本発明のMEMS素子1,1a,1b、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良い。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせても良い。
Although the
また、上述の実施形態では、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、矩形形状のSOI基板10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。
In the above-described embodiment, the example has been described in which the
また、上述ではMEMS素子の一例として、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,1b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MEMS素子としては、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素子であってもよい。また、MEMS素子は、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。
In the above description, the
1,1a,1b…MEMS素子、5…蓋部、7,8…キャビティー、10…SOI基板、11…シリコン層、12…BOX層、13…表面シリコン層、13a…溝、13b…トレンチ、13c…スリット、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…シリコン酸化膜、36…マスク層、38…隔壁、40…圧電駆動部、41…ポリシリコン膜、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、51…第1の貫通孔、51b…トレンチ、52…第2の貫通孔、54…第3の貫通孔、56,58…配線電極、60…第1の封止孔、62…第2の封止孔、1000…ディスプレイ、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、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1300…デジタルスチールカメラ、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、1312…ビデオ信号出力端子、1314…入出力端子、1330…テレビモニター、1340…パーソナルコンピューター、1400…自動車、1410…電子制御ユニット、W1,W2,W3,W4,W5…開口幅。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記素子基板を支持する支持基板と、を有し、
前記素子基板に配設され前記素子電極に接続する電極パッドを備え、
前記素子基板と前記電極パッドとの間に素子調整層が配設され、
前記素子調整層には、平面視で前記電極パッドと重なる位置に、第1の貫通孔が配設され、
前記素子基板には、平面視で前記電極パッドと重なる位置に、第1の貫通孔と連通する第2の貫通孔が配設され、
前記支持基板には、平面視で前記電極パッドと重なる位置に、第2の貫通孔と連通する第3の貫通孔が配設され、
前記第1の貫通孔の開口幅は、前記第2の貫通孔の開口幅よりも小さく、
前記第1の貫通孔、前記第2の貫通孔および前記第3の貫通孔には、前記電極パッドと導通する配線電極が配設されていることを特徴とするMEMS素子。 An element substrate having an element and an element electrode for driving the element;
A support substrate for supporting the element substrate,
An electrode pad disposed on the element substrate and connected to the element electrode;
An element adjustment layer is disposed between the element substrate and the electrode pad,
The element adjustment layer is provided with a first through hole at a position overlapping the electrode pad in plan view,
The element substrate is provided with a second through hole communicating with the first through hole at a position overlapping the electrode pad in plan view.
The support substrate is provided with a third through hole communicating with the second through hole at a position overlapping the electrode pad in plan view.
The opening width of the first through hole is smaller than the opening width of the second through hole,
A wiring element that is electrically connected to the electrode pad is disposed in the first through hole, the second through hole, and the third through hole.
前記素子基板を支持する支持基板と、を有し、
前記素子基板に配設され前記素子電極に接続する電極パッドを備え、
前記素子基板と前記電極パッドとの間に素子調整層が配設され、
前記素子調整層には、平面視で前記電極パッドと重なる位置に、第1の貫通孔が配設され、
前記素子基板には、平面視で前記電極パッドと重なる位置に、第1の貫通孔と連通する第2の貫通孔が配設され、
前記支持基板には、平面視で前記電極パッドと重なる位置に、第2の貫通孔と連通する第3の貫通孔が配設され、
前記第1の貫通孔および前記第2の貫通孔の開口幅は、前記第3の貫通孔の開口幅よりも小さく、
前記第1の貫通孔、前記第2の貫通孔および前記第3の貫通孔には、前記電極パッドと導通する配線電極が配設されていることを特徴とするMEMS素子。 An element substrate having an element and an element electrode for driving the element;
A support substrate for supporting the element substrate,
An electrode pad disposed on the element substrate and connected to the element electrode;
An element adjustment layer is disposed between the element substrate and the electrode pad,
The element adjustment layer is provided with a first through hole at a position overlapping the electrode pad in plan view,
The element substrate is provided with a second through hole communicating with the first through hole at a position overlapping the electrode pad in plan view.
The support substrate is provided with a third through hole communicating with the second through hole at a position overlapping the electrode pad in plan view.
The opening width of the first through hole and the second through hole is smaller than the opening width of the third through hole,
A wiring element that is electrically connected to the electrode pad is disposed in the first through hole, the second through hole, and the third through hole.
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JP2015160293A (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | セイコーエプソン株式会社 | Wafer level sealing structure and manufacturing method of mems element |
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