JP4736420B2 - 微小電気機械デバイス - Google Patents
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Description
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、微小電気機械要素と集積回路との両方の高性能化が可能な微小電気機械デバイスを提供することにある。
請求項2の発明は、微小電気機械要素と集積回路とが1つの素子形成基板に形成された微小電気機械デバイスであって、素子形成基板が、第1の半導体基板と、第1の半導体基板の厚み方向の一表面側に設けられ少なくとも一部が第1の半導体基板よりも抵抗率の大きな第2の半導体基板とを有した多層基板であり、集積回路が第2の半導体基板において第1の半導体基板よりも抵抗率の大きな部分に形成されてなり、微小電気機械要素は、第1の半導体基板と第2の半導体基板とに亙って形成され、第2の半導体基板は、微小電気機械要素が形成される部分の抵抗率が第1の半導体基板の抵抗率と等しく設定されてなることを特徴とする。
この発明によれば、微小電気機械要素を抵抗率の比較的小さな第1の半導体基板に形成し、集積回路を抵抗率の比較的大きな第2の半導体基板に形成することにより、微小電気機械要素と集積回路との両方の高性能化が可能になり、デバイス全体としての高性能化を図ることが可能となる。また、この発明によれば、微小電気機械要素は、第1の半導体基板と第2の半導体基板とに亙って形成され、第2の半導体基板は、微小電気機械要素が形成される部分の抵抗率が第1の半導体基板の抵抗率と等しく設定されているので、第2の半導体基板の抵抗率が面内で一様である場合に比べて、微小電気機械要素の高性能化が可能となり、請求項1の発明に比べて、微小電気機械要素のより一層の高性能化が可能となる。
本実施形態では、微小電気機械要素(MEMS)としてのジャイロセンサと、ジャイロセンサと協働する集積回路とを備えたジャイロセンサ装置を例示する。
本実施形態のジャイロセンサ装置の基本構成は実施形態1と略同じであって、図4に示すように、素子形成基板1を構成する多層基板が、シリコン基板1Aとシリコン基板1Bとの間にシリコン酸化膜からなる絶縁層1Cを有している点などが相違する。要するに、本実施形態では、素子形成基板1としてシリコン基板上のシリコン酸化膜上にシリコン層が形成されたSOI基板を用いることが可能となる。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態のジャイロセンサ装置の基本構成は実施形態1と略同じであって、図7に示すように、素子形成基板1におけるシリコン基板1Aを用いてジャイロセンサが形成されるとともに、シリコン基板1Aにおいて各パッド28.38が形成された表面とは反対側にシリコン基板1Bが形成され、シリコン基板1Bにおけるシリコン基板1A側に集積回路3が形成されている点などが相違する。ここにおいて、集積回路3は、シリコン基板1Bに形成した配線39およびシリコン基板1Aの厚み方向に貫設した貫通配線37を介してパッド38と電気的に接続されている。また、本実施形態では、シリコン基板1Bが実施形態1における支持基板2を兼ねており、シリコン基板1Bにおけるシリコン基板1A側の表面に凹所29および固定駆動電極25を形成してある。他の構成は実施形態1と同様である。
本参考例のジャイロセンサ装置の基本構成は実施形態1と略同じであって、図8に示すように、集積回路3が、素子形成基板1の厚み方向においてジャイロセンサと重なっている点や、ジャイロセンサの可動部が、シリコン基板1Bとシリコン基板1Aの周部(ここでは、ジャイロセンサのフレーム10)と支持基板2とで囲まれた密閉空間内に位置している点などが相違する。また、本参考例では、集積回路3がシリコン基板1Bにおけるシリコン基板1A側に形成されており、シリコン基板1Bにおけるシリコン基板1Aとは反対側に形成された各パッド28がシリコン基板1Bに貫設された貫通配線27を介してジャイロセンサと電気的に接続され、各パッド38がシリコン基板1Bに貫設された貫通配線37およびシリコン基板1Bにおけるシリコン基板1Aとの対向面に沿って形成された金属配線39を介して集積回路3と電気的に接続されている。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本参考例のジャイロセンサ装置の基本構成は参考例1と略同じであって、図9に示すように、集積回路3の形成領域が参考例1に比べて広く、支持基板2におけるシリコン基板1Aとは反対側に各パッド28,38を形成し、支持基板2に各貫通配線27,37を形成している点が相違する。なお、参考例1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
1A シリコン基板
1B シリコン基板
2 支持基板
3 集積回路
11 駆動質量体
12 検出質量体
13 駆動ばね
15 検出ばね
16 連結片
18 切抜孔
23 固定櫛歯片
24 可動櫛歯片
25 固定駆動電極
Claims (6)
- 微小電気機械要素と集積回路とが1つの素子形成基板に形成された微小電気機械デバイスであって、素子形成基板が、第1の半導体基板と、第1の半導体基板の厚み方向の一表面側に設けられ少なくとも一部が第1の半導体基板よりも抵抗率の大きな第2の半導体基板とを有した多層基板であり、集積回路が第2の半導体基板において第1の半導体基板よりも抵抗率の大きな部分に形成されてなり、微小電気機械要素は、第1の半導体基板と第2の半導体基板とに亙って形成され、第2の半導体基板は、微小電気機械要素が形成される部分の抵抗率が集積回路が形成される部分の抵抗率よりも小さく設定されてなることを特徴とする微小電気機械デバイス。
- 微小電気機械要素と集積回路とが1つの素子形成基板に形成された微小電気機械デバイスであって、素子形成基板が、第1の半導体基板と、第1の半導体基板の厚み方向の一表面側に設けられ少なくとも一部が第1の半導体基板よりも抵抗率の大きな第2の半導体基板とを有した多層基板であり、集積回路が第2の半導体基板において第1の半導体基板よりも抵抗率の大きな部分に形成されてなり、微小電気機械要素は、第1の半導体基板と第2の半導体基板とに亙って形成され、第2の半導体基板は、微小電気機械要素が形成される部分の抵抗率が第1の半導体基板の抵抗率と等しく設定されてなることを特徴とする微小電気機械デバイス。
- 前記微小電気機械要素は、バルクマイクロマシンニングにより形成されてなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の微小電気機械デバイス。
- 微小電気機械要素と集積回路とが1つの素子形成基板に形成された微小電気機械デバイスであって、素子形成基板が、第1の半導体基板と、第1の半導体基板の厚み方向の一表面側に設けられ少なくとも一部が第1の半導体基板よりも抵抗率の大きな第2の半導体基板とを有した多層基板であり、微小電気機械要素が少なくとも第1の半導体基板に形成されるとともに、集積回路が第2の半導体基板において第1の半導体基板よりも抵抗率の大きな部分に形成されてなり、素子形成基板は、第1の半導体基板と第2の半導体基板との間に絶縁層が介在してなり、第1の半導体基板が第1のシリコン基板からなるとともに第2の半導体基板が第2のシリコン基板からなり、第1の半導体基板の他表面側に陽極接合により固着されたガラス基板からなる支持基板を備え、第1の半導体基板および支持基板には陽極接合時の電圧を印加するための陽極接合用電極がそれぞれ形成されており、第2の半導体基板には、前記陽極接合時に第1の半導体基板の陽極接合用電極と電気的に接続される電位安定用電極が形成されてなることを特徴とする微小電気機械デバイス
- 前記微小電気機械要素における可動部が前記第1の半導体基板のみにより形成されてなることを特徴とする請求項4記載の微小電気機械デバイス。
- 前記微小電気機械要素は、前記素子形成基板における前記第1の半導体基板を用いて形成され、前記第1の半導体基板にパッドが形成されてなることを特徴とする請求項4または請求項5記載の微小電気機械デバイス。
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