JP6836180B2 - Mems素子、電子機器および移動体 - Google Patents
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Description
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (7)
- 素子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、
前記素子基板に配置される素子電極と、
前記素子基板に配置され、前記素子電極に接続する電極パッドと、
前記素子基板と前記電極パッドとの間に配置される素子調整層と、
前記素子調整層の、平面視で前記電極パッドと重なる位置に配置される第1の貫通孔と、
前記素子基板の、平面視で前記電極パッドと重なる位置に配置され、前記第1の貫通孔と連通する第2の貫通孔と、
前記支持基板の、平面視で前記電極パッドと重なる位置に配置され、前記第2の貫通孔と連通する第3の貫通孔と、
前記第1の貫通孔、前記第2の貫通孔および前記第3の貫通孔に配置され、前記電極パッドと導通する配線電極と、を有し、
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い、MEMS素子。 - 前記第1の貫通孔を複数有し、
複数の前記第1の貫通孔を離間させる隔壁を有する請求項1に記載のMEMS素子。 - 3つ以上の前記隔壁が1点で交差する請求項2に記載のMEMS素子。
- 素子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、
前記素子基板に配置される素子電極と、
前記素子基板に配置され前記素子電極に接続する電極パッドと、
前記素子基板と前記電極パッドとの間に配置される素子調整層と、
前記素子調整層の、平面視で前記電極パッドと重なる位置に配置される第1の貫通孔と、
前記素子基板の、平面視で前記電極パッドと重なる位置に配置され、前記第1の貫通孔と連通する第2の貫通孔と、
前記支持基板の、平面視で前記電極パッドと重なる位置に配置され、前記第2の貫通孔と連通する第3の貫通孔と、
前記第1の貫通孔、前記第2の貫通孔および前記第3の貫通孔に配置され、前記電極パッドと導通する配線電極と、を有し、
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い、MEMS素子。 - 前記第1の貫通孔と前記第2の貫通孔とは、平面視で重なる部分を有する、請求項4に記載のMEMS素子。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のMEMS素子を備える電子機器。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のMEMS素子を備える移動体。
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