JP7347582B2 - 角速度センサー、電子機器および移動体 - Google Patents

Description

本発明は、電子デバイス、電子デバイスの製造方法、電子機器および移動体に関する。

従来、例えば、シリコンＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて物理量を検出する機能素子を備えた電子デバイスとして、半導体基板あるいはガラス基板などのパッケージ基板（基体）上に、シリコン基板などから形成された機能素子を設けて、封止材によって気密封止された加速度センサーやジャイロセンサーなどが知られている。

このような電子デバイスとして、例えば、特許文献１では、封止材としての低融点ガラスを減圧雰囲気下で流動点以上に加熱して、ベース基板とリッドとを接合してパッケージを製造することが開示されている。特許文献１に記載の低融点ガラスには、ギャップ材が含まれており、このギャップ材によって、ベース基板とリッドとの間隔を一定にして、低融点ガラスを確実に存在させて接合する電子デバイスの製造方法が開示されている。

特開２０１４－３８９６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている電子デバイスの製造方法では、低融点ガラスに接合機能を有していないギャップ材を入れることにより、低融点ガラスに含まれる接合機能を有する成分の含有量が減少し、ベース基板とリッドとの接合強度が低下するおそれがあった。

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］本適用例に係る電子デバイスは、基体と、前記基体上に接合された機能素子と、接合材を介して前記基体上の接合部に接合され、前記機能素子を覆って前記基体との間に内部空間を形成している蓋体と、を備え、前記基体の前記蓋体側の面と前記蓋体の前記基体側の面とに当接された間隙部材を含んでおり、前記間隙部材の高さは、前記接合材の厚さより大きいことを特徴とする。

この構成によれば、接合材を介して、基体と蓋体とを接合する際に、間隙部材の高さにより、基体と蓋体との間隔が規定される。その結果、接合部に付与される接合材の量によらず、基体と蓋体との間に接合材を一定の高さ（量）で確実に挿入することができる。

従って、接合部に付与される接合材の量が規定量より多い場合であっても、基体と蓋体との間隔が大きくなることを抑制することができる。また、接合部に付与される接合材の量が規定量より少ない場合であっても、基体と蓋体との間隔が小さくなることを抑制することができる。その結果、基体と蓋体との間隔を一定にして確実に接合することができることから、接合強度の劣化を低減させて、信頼性の高い電子デバイスを得ることができる。

［適用例２］上記適用例に係る電子デバイスにおいて、前記間隙部材の高さは、前記機能素子の厚さと略同じであることを特徴とする。

この構成によれば、間隙部材と機能素子とを同一基板から容易に一括形成することができ、低コスト化を図ることができる。

［適用例３］上記適用例に係る電子デバイスは、前記間隙部材は、前記機能素子と同じ材料で形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、間隙部材を形成するためだけの製造工程を必要としないことで、コストアップさせずに間隙部材を得ることができる。

［適用例４］上記適用例に係る電子デバイスは、前記間隙部材は、前記機能素子を囲んで配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、接合材を介して、基体と蓋体とを接合する際に、機能素子の周囲に亘って、間隙部材の高さにより、基体と蓋体との間隔が規定される。その結果、接合部に付与される接合材の量によらず、機能素子の周囲に亘って、基体と蓋体との間に接合材を一定の高さ（量）で確実に挿入することができる。その結果、基体と蓋体とを確実に接合することができる。

［適用例５］上記適用例に係る電子デバイスにおいて、前記間隙部材は、シリコンを含んで形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、間隙部材を形成する際に、シリコン半導体デバイスの作製に用いられる加工技術の適用が可能となる。その結果、微細かつ高い精度で間隙部材を形成することができる。

［適用例６］上記適用例に係る電子デバイスにおいて、前記蓋体は、シリコンを含んで形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、蓋体を形成する際に、シリコン半導体デバイスの作製に用いられる加工技術の適用が可能となる。その結果、微細かつ高い精度で蓋体を形成することができる。

［適用例７］上記適用例に係る電子デバイスにおいて、前記間隙部材は、前記蓋体と一体になっていることを特徴とする。

この構成によれば、間隙部材と蓋体とを同一基板から容易に一括形成することができ、低コスト化を図ることができる。

［適用例８］上記適用例に係る電子デバイスにおいて、前記基体は、ガラスを含んで形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、基体と機能素子との間に絶縁性を保つ際に、基体に絶縁膜を介在させる必要が無く、容易に絶縁分離をすることができる。

［適用例９］上記適用例に係る電子デバイスは、前記接合材は、低融点ガラスを含んで形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、基体と蓋体とを接合する際に、樹脂や金属やソーダガラスなどで接合する場合と比較して低温度で接合することができる。その結果、基体と蓋体とが高温にさらされることを低減し、破損を抑制することができる。

［適用例１０］本適用例に係る電子デバイスの製造方法は、基体上に、機能素子を接合する第１接合工程と、間隙部材を形成するエッチング工程と、可撓性を有する接合材を介して、前記機能素子を覆って前記基体との間に内部空間を形成するように、前記基体の接合部に蓋体を接合する第２接合工程と、を備え、前記第２接合工程では、前記間隙部材を、前記基体の前記蓋体側の面と前記蓋体の前記基体側の面とに当接させるステップを含み、前記間隙部材の高さは、前記接合材の厚さより大きいことを特徴とする。

この方法によれば、接合材を介して、基体と蓋体とを接合する際に、間隙部材の高さにより、基体と蓋体との間隔が規定される。その結果、接合部に付与される接合材の量によらず、基体と蓋体との間に一定の高さで接合材を確実に挿入することができる。

従って、接合部に付与される接合材の量が規定量より多い場合であっても、基体と蓋体との間隔が大きくなることを抑制することができる。また、接合部に付与される接合材の量が規定量より少ない場合でも、基体と蓋体との間隔が小さくなることを抑制することができる。その結果、基体と蓋体とを確実に接合することができることから、接合強度が劣化することを低減させて、信頼性の高い電子デバイスの製造方法を提供できる。

［適用例１１］本適用例に係る電子機器は、上記に記載の電子デバイスを備えたことを特徴とする。

このような電子機器によれば、上述した電子デバイスが搭載されていることによって、信頼性の高い電子機器を得ることができる。

［適用例１２］本適用例に係る移動体は、上記に記載の電子デバイスを備えたことを特徴とする。

このような移動体によれば、上述した電子デバイスが搭載されていることによって、信頼性の高い移動体を得ることができる。

電子デバイスの一例としての加速度センサーの概略構成を模式的に示す平面図。 加速度センサーの概略構成を模式的に示し、図１のＡ－Ａ線における正断面図。 図２の間隙部材および突起部を拡大した正断面図。 本実施形態に係る加速度センサーの製造方法の概略を示すフローチャート。 加速度センサーの製造方法の工程フロー１を示す正断面図。 加速度センサーの製造方法の工程フロー２，４を示す正断面図。 加速度センサーの製造方法の工程フロー３を示す正断面図。 加速度センサーの製造方法の工程フロー５を示す正断面図。 加速度センサーの製造方法の工程フロー６を示す正断面図。 加速度センサーの製造方法の工程フロー７を示す正断面図。 変形例１に係る加速度センサーを模式的に示し、間隙部材および突起部を拡大した正断面図。 変形例２に係る間隙部材の配置を示す概略平面図。 変形例３に係る間隙部材の配置を示す概略平面図。 変形例４に係る間隙部材の配置を示す概略平面図。 変形例５に係る間隙部材の配置を示す概略平面図。 変形例６に係る間隙部材の配置を示す概略平面図。 電子デバイスを備えてい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模式的に示す斜視図。 電子デバイスを備えている電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を模式的に示す斜視図。 電子デバイスを備えている電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成を模式的に示す斜視図。 電子デバイスを備えている移動体の一例としての自動車を模式的に示す斜視図。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下で説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。また、以下では、説明の便宜上、各図において、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、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、＋Ｚ軸方向側を「上」、－Ｚ軸方向側を「下」という。

＜実施形態＞
［加速度センサー］
図１～図３を用いて、本発明の実施形態に係る電子デバイスとしての加速度センサーの構造について説明する。図１および図２は、本実施形態に係る電子デバイスの一例としての加速度センサーの概略構成を模式的に示しており、図１は、平面図、図２は、図１のＡ－Ａ線における正断面図である。

図１および図２に示すように、本実施形態に係る加速度センサー１００は、基体１０と、溝部１５と、配線２０と、外部接続端子３０と、蓋体５０と、接合材６０と、機能素子８０と、間隙部材９０と、を含んで構成されている。

また、加速度センサー１００は、溝部１６，１７と、配線２２，２４と、外部接続端子３２，３４と、貫通孔５８と、封止部材７０とを含んでいる。なお、便宜上、図１では、蓋体５０、貫通孔５８、および封止部材７０を透視して図示している。

（基体）
基体１０は、ガラス（ホウ珪酸ガラス）で形成されている。基体１０の材質は、ガラスに限定されることなく、例えば、シリコンであってもよい。図２に示すように、基体１０は、基体１０の上面（以下、第１面１１と呼ぶ）と、第１面１１と反対側の下面（第２面１２と呼ぶ）と、を有している。第１面１１には、凹部１４が設けられている。

凹部１４の＋Ｚ軸方向には、機能素子８０の可動部８６および可動電極部８７が配置され、可動部８６および可動電極部８７は、凹部１４によって基体１０に妨害されることなく、所望の方向に可動することができる。Ｚ軸方向から見た平面視において、凹部１４の形状は特に限定されないが、本実施形態では長方形である。

溝部１５は、基体１０の第１面１１に設けられており、基体１０および蓋体５０によって囲まれる内部空間５６の内側から外側に向かって延在している。溝部１５は、例えば、配線２０および外部接続端子３０の平面形状に対応した平面形状を有している。

同様に、溝部１６，１７は、基体１０の第１面１１に凹部１４の外周に沿うように設けられている。具体的に説明すると、溝部１６は、外部接続端子３２から－Ｘ軸方向に延在し、凹部１４の外周に沿って、凹部１４の＋Ｙ軸方向側、－Ｘ軸方向側を経て、－Ｙ軸方向側の最も＋Ｘ軸方向側に配置されている固定電極部８８まで設けられている。

溝部１７は、外部接続端子３４から－Ｘ軸方向に延在し、溝部１６の外側に沿って、凹部１４の＋Ｙ軸方向側、－Ｘ軸方向側を経て、－Ｙ軸方向側の最も＋Ｘ軸方向側に配置されている固定電極部８９まで設けられている。

溝部１５，１６，１７の深さ（Ｚ軸方向の大きさ）は、配線２０，２２，２４および外部接続端子３０，３２，３４の厚み（Ｚ軸方向の大きさ）よりも大きい。これにより、配線２０，２２，２４および外部接続端子３０，３２，３４が、第１面１１よりも＋Ｚ軸方向に突出することを抑制することができる。

（配線）
配線２０は、溝部１５内に設けられている。具体的には、配線２０は、溝部１５の底面を規定する基体１０の面に設けられている。配線２０は、機能素子８０と外部接続端子３０とを電気的に接続している。配線２０は、溝部１５内に設けられたコンタクト部４０を介して、機能素子８０の固定部８１に接続されている。

配線２２は、溝部１６内に設けられている。具体的には、配線２２は、溝部１６の底面を規定する基体１０の面に設けられている。配線２２は、機能素子８０と外部接続端子３２とを電気的に接続している。配線２２は、コンタクト部４２を介して、機能素子８０の固定電極部８８に接続されている。

配線２４は、溝部１７内に設けられている。具体的には、配線２４は、溝部１７の底面を規定する基体１０の面に設けられている。配線２４は、機能素子８０と外部接続端子３４とを電気的に接続している。配線２４は、コンタクト部４４を介して、機能素子８０の固定電極部８９に接続されている。

外部接続端子３０は、溝部１５内の配線２０上に設けられている。外部接続端子３０は、内部空間５６の外側に配置されており、Ｚ軸方向から見た平面視において、蓋体５０の端子孔５５と重なる位置に設けられている。端子孔５５は、外部装置（図示せず）と外部接続端子３０とを接続するために、蓋体５０をＺ軸方向に貫通させた孔である。

同様に、外部接続端子３２は、溝部１６内の配線２２上に設けられており、外部接続端子３４は、溝部１７内の配線２４上に設けられている。外部接続端子３２，３４は、内部空間５６の外側に配置されている。外部接続端子３０，３２，３４は、Ｙ軸方向に沿って並んで配置されている。

配線２０，２２，２４、および外部接続端子３０，３２，３４の材質は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、アルミニウム、金、白金、チタン、タングステン、クロムなどである。コンタクト部４０，４２，４４の材質は、例えば、金、銅、アルミニウム、白金、チタン、タングステン、クロムなどである。

配線２０，２２，２４、および外部接続端子３０，３２，３４の材質が、ＩＴＯなどの透明電極材料であると、基体１０が透明である場合に、例えば、配線２０，２２，２４上や外部接続端子３０，３２，３４上に存在する異物を、基体１０の第２面１２側から容易に確認することができる。

なお、上記では、一例として、３つの配線２０，２２，２４および３つの外部接続端子３０，３２，３４を備える加速度センサー１００について説明したが、配線および外部接続端子の数は、機能素子８０の形状や数によって適宜変更することができる。

（蓋体）
蓋体５０は、接合材６０を介して、基体１０の第１面１１上に接合され、機能素子８０を覆って基体１０との間に内部空間５６を形成している。蓋体５０は、シリコンで形成されている。

蓋体５０は、蓋体５０の上面（以下、第３面５１と呼ぶ）と、第３面５１と反対側の下面（第４面５２と呼ぶ）と、を有している。第４面５２には、凹部５７が設けられている。また、蓋体５０の凹部５７は、機能素子８０を収容する内部空間５６を規定する第５面５４を有している。内部空間５６は、例えば、窒素ガスのような不活性ガス雰囲気や減圧状態で密閉されている。

突起部５３は、蓋体５０のうち－Ｚ軸方向に突出している部分であり、蓋体５０の外周部に設けられている。

（接合材）
基体１０と蓋体５０とは、接合部６１において、接合材６０によって接合されている。
接合材６０としては、例えば、低融点ガラスが挙げられる。なお、接合材６０は、特に限定されず、例えば、鉛珪酸（ＰｂＯ－ＳｉＯ₂）塩、ホウ酸（Ｂ₂Ｏ₃）塩、リン酸（Ｐ₂Ｏ₅）塩、ゲルマン酸（ＧｅＯ₂）塩、タリウム酸（Ｔｌ₂Ｏ）塩、モリブデン酸（ＭｏＯ₃）塩、テルル酸（ＴｅＯ₂）塩、バナジウム酸（Ｖ₂Ｏ₅）塩などが挙げられる。

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、つまり、混合または積層して用いることができる。接合材６０の構成材料は、基体１０や蓋体５０の材料に応じて適宜決定すればよい。

（貫通孔）
貫通孔５８は、蓋体５０の第３面５１から第５面５４まで、蓋体５０をＺ軸方向に貫通しており、内部空間５６と連通している。貫通孔５８は、第３面５１から第５面５４に向かうにつれて、開口径が小さくなるテーパー形状になっている。

こうすることによって、後述する半田ボールを溶融する時に、半田ボールの落下を防止することができる。また、第３面５１から第５面５４に向かうにつれて、開口面積が狭くなっていく構造のため、より確実に封止することができる。

封止部材７０は、貫通孔５８内に設けられ貫通孔５８を塞いでいる。封止部材７０によって、内部空間５６は、密閉されている。封止部材７０の材質は、例えば、ＡｕＧｅ、ＡｕＳｉ、ＡｕＳｎ、ＳｎＰｂ、ＰｂＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＺｎＢｉなどの合金である。

貫通孔５８および封止部材７０が設けられていることにより、貫通孔５８を通して、内部空間５６を、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気とすることができる。また、貫通孔５８を通して、内部空間５６の真空度を調整することができる。

（機能素子）
機能素子８０は、内部空間５６に収容されており、基体１０の第１面１１に接合されている。以下では、機能素子８０が、水平方向（Ｘ軸方向）の加速度を検出する加速度センサー素子（静電容量型ＭＥＭＳ加速度センサー素子）である場合について説明する。

機能素子８０は、固定部８１，８２と、連結部８４，８５と、可動部８６と、可動電極部８７と、固定電極部８８，８９と、を含んでいる。機能素子８０の材質は、例えば、リン、ボロンなどの不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。

固定部８１，８２は、基体１０の第１面１１に接合されている。固定部８１，８２は、Ｚ軸方向から見た平面視において、凹部１４の外周縁を跨ぐように設けられている。

連結部８４，８５は、可動部８６を固定部８１，８２に連結している。連結部８４，８５は、所望のばね定数を持ち、可動部８６がＸ軸方向に変位するように構成されている。

連結部８４は、Ｙ軸方向に蛇行しながら、Ｘ軸方向に延びる形状をなす２つの梁８４ａ，８４ｂによって構成されている。同様に、連結部８５は、Ｙ軸方向に蛇行しながら、Ｘ軸方向に延びる形状をなす２つの梁８５ａ，８５ｂによって構成されている。

可動部８６は、固定部８１と固定部８２との間に設けられている。Ｚ軸方向から見た平面視において、可動部８６は、Ｘ軸方向に沿った長辺を有する長方形である。

可動部８６は、Ｘ軸方向の加速度の変化に応じて、連結部８４，８５を弾性変形させながら、＋Ｘ軸方向または－Ｘ軸方向に変位する。このような変位に伴って、可動電極部８７と固定電極部８８との間の隙間の大きさ、および可動電極部８７と固定電極部８９との間の隙間の大きさが変化する。

すなわち、このような変位に伴って、可動電極部８７と固定電極部８８との間の静電容量の大きさ、および可動電極部８７と固定電極部８９との間の静電容量の大きさが変化する。これらの静電容量の変化に基づいて、機能素子８０は、Ｘ軸方向の加速度を検出することができる。

可動電極部８７は、可動部８６に接続されており、複数設けられている。可動電極部８７は、可動部８６から＋Ｙ軸方向および－Ｙ軸方向に突出し、櫛歯状をなすようにＸ軸方向に沿って並んでいる。

固定電極部８８，８９は、一方の端部が固定端として、基体１０の第１面１１に接合され、他方の端部が自由端として、可動部８６側へ延出している。固定電極部８８は、配線２２と電気的に接続され、固定電極部８９は、配線２４と電気的に接続されている。

固定電極部８８，８９は、櫛歯状をなすようにＸ軸方向に交互にそれぞれ複数並んでいる。固定電極部８８，８９は、可動電極部８７に対して間隔を隔てて対向して設けられ、可動電極部８７の－Ｘ軸方向側に固定電極部８８が配置され、＋Ｘ軸方向側に固定電極部８９が配置されている。

固定部８１，８２、連結部８４，８５、可動部８６、および可動電極部８７は、一体で形成されている。

基体１０と機能素子８０（固定部８１，８２および固定電極部８８，８９）との接合方法は、例えば、基体１０の材質がアルカリ金属イオンを有するガラスであり、機能素子８０の材質がシリコンである場合は、陽極接合法を適用することができる。本実施形態においては、陽極接合によって基体１０と機能素子８０とが接合されている。

加速度センサー１００では、外部接続端子３０，３２を用いることにより、可動電極部８７と固定電極部８８との間の静電容量を測定することができる。さらに、加速度センサー１００では、外部接続端子３０，３４を用いることにより、可動電極部８７と固定電極部８９との間の静電容量を測定することができる。

このように加速度センサー１００では、可動電極部８７と固定電極部８８との間の静電容量、および可動電極部８７と固定電極部８９との間の静電容量を別々に測定し、それらの測定結果に基づいて、高精度に加速度を検出することができる。

なお、上記では、機能素子８０が、Ｘ軸方向の加速度を検出する加速度センサー素子である場合について説明したが、機能素子８０は、Ｙ軸方向の加速度を検出する加速度センサー素子であってもよいし、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度を検出する加速度センサー素子であってもよい。

また、機能素子８０は、加速度センサー素子に限定されず、例えば、角速度を検出するジャイロセンサー素子や、圧力を検出する圧力センサー素子であってもよい。また、加速度センサー１００には、このような機能素子８０が複数搭載されていてもよいし、異なる機能を有する素子が組み合わされていてもよい。

（間隙部材）
次に、間隙部材９０について、図２、図３を用いて説明する。図３は、図２の間隙部材および突起部を拡大した正断面図である。図２および図３に示すように、本実施形態の間隙部材９０は、Ｚ軸方向から見た平面視において、基体１０の第１面１１の機能素子８０の外側に、機能素子８０を挟んで対向する位置に配置されており、基体１０の第１面１１と蓋体５０の第４面５２とに当接して設けられている。

間隙部材９０のＺ軸方向の長さ（以下、高さという）ｈ１は、接合材６０の高さ、つまり、基体１０と蓋体５０との間隔ｈ２より高くなっている（ｈ１＞ｈ２）。突起部５３の高さｈ３は、間隙部材９０の高さｈ１より低くなっている（ｈ１＞ｈ３）。接合材６０の高さｈ２と突起部５３の高さｈ３とを合わせると、間隙部材９０の高さｈ１に一致している（ｈ１＝ｈ２＋ｈ３）。

接合材６０の高さ（基体１０と蓋体５０との間隔）ｈ２は、基体１０と蓋体５０との接合強度の観点から決定される。本実施形態では、接合材６０の高さ（基体１０と蓋体５０との間隔）ｈ２は、１０μｍ程度である。

同様に、突起部５３の高さｈ３は、機能素子８０の厚みを考慮して決定される。間隙部材９０の高さｈ１は、接合材６０の高さ（基体１０と蓋体５０との間隔）ｈ２と、突起部５３の高さｈ３とによって、決定される。

このとき、間隙部材９０の高さｈ１は、機能素子８０の厚さと同じであってもよい。一例として、接合材６０の高さ（基体１０と蓋体５０との間隔）ｈ２が１０μｍ、突起部５３の高さｈ３が２０μｍの場合には、間隙部材９０の高さｈ１は３０μｍとなる。

また、間隙部材９０のＹ軸方向の長さ（以下、幅という）Ｗ１は、５０μｍ程度であり、接合材６０の幅Ｗ２は２００μｍ程度であり、突起部５３の幅Ｗ３は２００μｍ程度であることが望ましい。

間隙部材９０の幅Ｗ１、接合材６０の幅Ｗ２、および突起部５３の幅Ｗ３が大きすぎると機能素子８０に接触してしまい、検出精度が低下するおそれがある。一方、間隙部材９０の幅Ｗ１、接合材６０の幅Ｗ２、および突起部５３の幅Ｗ３が小さすぎると、接合材６０の高さ（基体１０と蓋体５０との間隔）ｈ２を規定することが難しい。

間隙部材９０の材質は、例えば、ガラス（ホウ珪酸ガラス）、シリコンなどを挙げることができる。間隙部材９０は、機能素子８０と同じ材料で形成されていてもよく、例えば、リン、ボロンなど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で構成されていてもよい。

［加速度センサーの製造方法］
次に、本実施形態に係る電子デバイスとしての加速度センサー１００の製造方法について、図４～図１０を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る加速度センサーの製造方法の概略を示すフローチャートである。図５～図１０は、加速度センサーの製造方法を示す工程フロー図（各工程における加速度センサーを模式的に示す正断面図）であり、図５は、工程フロー１を示し、図６は、工程フロー２，４を示し、図７は、工程フロー３を示し、図８は、工程フロー５を示し、図９は、工程フロー６を示し、図１０は、工程フロー７を示している。なお、図５～図１０の各図における断面位置は、図２と同様である。

図４に示すように、加速度センサー１００の製造方法は、準備工程として、基体準備工程（ステップＳ１０１）と、シリコン基板準備工程（ステップＳ１０２）と、蓋体準備工程（ステップＳ１０３）とを含んでいる。

また、加速度センサー１００の製造方法は、第１接合工程（ステップＳ１０４）と、エッチング工程（ステップＳ１０５）と、第２接合工程（ステップＳ１０６）と、を含んでいる。さらに、加速度センサー１００の製造方法は、封止工程（ステップＳ１０７）を含んでいてもよい。

（１）基体準備工程（ステップＳ１０１）
図５に示すように、基体１０を準備する。基体１０の第１面１１に、凹部１４および溝部１５，１６，１７を形成する（図１参照）。凹部１４および溝部１５，１６，１７は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により形成される。基体１０は、例えば、アルカリ金属イオンを有する、例えば、ホウ珪酸ガラス製で形成されている。

溝部１５，１６，１７内に、それぞれ配線２０，２２，２４を形成する。次に、基体１０の第１面１１側の配線２０上に、配線２０と電気的に接続されるように、外部接続端子３０およびコンタクト部４０を形成する。

同様に、配線２２上に、配線２２と電気的に接続されるように、外部接続端子３２およびコンタクト部４２を形成する（図１参照）。また、配線２４上に、配線２４と電気的に接続されるように、外部接続端子３４およびコンタクト部４４を形成する（図１参照）。

配線２０，２２，２４は、例えば、導電層（図示せず）を、スパッタ法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって成膜した後、該導電層を、パターニングすることにより形成される。パターニングは、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって行われる。

別の方法としては、フォトレジストでパターニング後に導電膜を成膜し、フォトレジストと同時に不要な膜を剥離することで配線を形成するリフトオフ法で行うこともできる。
外部接続端子３０，３２，３４およびコンタクト部４０，４２，４４は、例えば、配線２０，２２，２４と同じ方法で形成される。

以上の工程により、凹部１４、配線２０，２２，２４、外部接続端子３０，３２，３４、およびコンタクト部４０，４２，４４などが設けられた基体１０を準備する。

（２）シリコン基板準備工程（ステップＳ１０２）
図６に示すように、機能素子８０を形成する元基板としてのシリコン基板８を基体１０上に載置して準備する。

（３）蓋体準備工程（ステップＳ１０３）
図７に示すように、蓋体５０を準備する。蓋体５０の材質は、例えば、シリコン、ガラスなどを適用することができる。基体１０と蓋体５０との間に内部空間５６を形成する凹部５７や、第３面５１から第５面５４に貫通する貫通孔５８を形成する。凹部５７や貫通孔５８の形成には、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を適用することができる。

（４）第１接合工程（ステップＳ１０４）
また、図６に示すように、シリコン基板準備工程（ステップＳ１０２）で準備したシリコン基板８を陽極接合によって基体１０に接合する。陽極接合の条件としては、例えば、３００℃程度の加熱を行いながら、８００Ｖから１ｋＶ程度の直流電圧を印加することが好ましい。
なお、陽極接合における加熱温度は、２５０℃から５００℃程度の範囲を適用することができる。よって、基体１０とシリコン基板８の接する部分の領域とが接合される。

基体１０とシリコン基板８（機能素子８０）とを陽極接合することにより、接合強度を高め、安定した接合を行うことができる。これにより、シリコン基板８に対してエッチングなどを行うことが可能となる。

（５）エッチング工程（ステップＳ１０５）
図８に示すように、第１接合工程（ステップＳ１０４）において基体１０に陽極接合されたシリコン基板８にパターニングして、機能素子８０（図１および図２参照）、間隙部材９０（図１および図２参照）を形成する。

パターニングは、フォトリソグラフィー技術およびドライエッチングもしくはウエットエッチングを用いることができる。好適には、誘電結合プラズマ（ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ））技術を使ったドライエッチング法を用いる。なお、パターニング前にシリコン基板８を所望の厚さに薄くしてもよい。

（６）第２接合工程（ステップＳ１０６）
図９に示すように、蓋体準備工程（ステップＳ１０３）で準備した蓋体５０の突起部５３の下面に接合材６０としての低融点ガラスをスクリーン印刷法を用いて塗布し、蓋体５０を基体１０に接合する。

具体的には、蓋体５０は、エッチング工程（ステップＳ１０５）で形成された機能素子８０を内部空間５６内に収納し、間隙部材９０の一方の端を、基体１０の蓋体５０側の面に当接させ、間隙部材９０の他方の端を、蓋体５０の基体１０側の面とに当接させる。このとき、間隙部材９０の高さは、接合材６０の厚さより大きいことが好ましい。

その後、低融点ガラスを介して基体１０と蓋体５０とを重ねて熱処理を行う。これにより、低融点ガラスを介して、基体１０と蓋体５０とを接合強度を高め、安定した接合を行うことができる。これにより、蓋体５０による気密封止を確実に行うことができる。

（７）封止工程（ステップＳ１０７）
図１０に示すように、貫通孔５８によって、内部空間５６の雰囲気を調整し、貫通孔５８を封止部材７０で塞ぐことによって内部空間５６を密封する。このとき、例えば、貫通孔５８を通して、内部空間５６を不活性ガス（窒素ガス）雰囲気にしてもよいし、減圧状態にしてもよい。

例えば、機能素子８０が加速度センサー素子である場合、内部空間５６は、減圧状態であることが望ましい。これにより、加速度センサー素子の振動現象が空気粘性によって減衰することを抑制できる。

具体的には、貫通孔５８内に球状の半田ボール（図示せず）を配置し、半田ボールをレーザー光の照射によって溶融させることによって、封止部材７０が形成される。

なお、貫通孔５８を設けなくても、第２接合工程（ステップＳ１０６）を減圧した雰囲気で実施することにより、内部空間５６は減圧状態にできる。これにより、工程の簡略化を図ることができる。
以上の工程により、加速度センサー１００を製造することができる。

なお、前述の実施形態では、第１接合工程（ステップＳ１０４）の陽極接合を用いる方法で説明したが、本発明に係る電子デバイスの製造方法は、複数回の陽極接合を行う製造方法に適用可能であり、２回を超える（３回以上）の陽極接合を行う場合についても適用することができる。

また、上述では第１接合工程で陽極接合を用いる方法で説明したが、他の接着物質を用いない接合方法で実施する場合でも、本発明は適用できる。具体的には、低温プラズマ活性化接合などの接合面の平坦度や清浄度が必要な直接接合技術に対しても適用することができる。

以上のことから、本実施形態に係る加速度センサー１００によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）基体１０の蓋体５０側の面１１と蓋体５０の基体１０側の第４面５２とに当接された間隙部材９０を含んでいるので、接合材６０（低融点ガラス）を介して、基体１０と蓋体５０とを接合する際に、間隙部材９０の高さにより、基体１０と蓋体５０との間隔ｈ２が規定される。
その結果、接合部６１に付与される接合材６０の量によらず、基体１０と蓋体５０との間に接合材６０を一定の高さ（量）で確実に挿入することができる。つまり、接合部６１に付与される接合材６０の量が規定量より多い場合であっても、基体１０と蓋体５０との間隔ｈ２が大きくなることを抑制することができる。
また、接合部６１に付与される接合材６０の量が規定量より少ない場合でも、基体１０と蓋体５０との間隔ｈ２が小さくなることを抑制することができる。その結果、基体１０と蓋体５０との間隔ｈ２を一定にして確実に接合することができることから、接合強度が劣化することを低減させて信頼性の高い加速度センサー１００を得ることができる。

（２）間隙部材９０と機能素子８０とが同じ材料で形成されているので、間隙部材９０を形成するためだけの製造工程を必要としないことで、コストアップさせずに間隙部材９０を得ることができる。

（３）間隙部材９０と機能素子８０とがシリコンで形成されているので、間隙部材９０と機能素子８０とを同一基板から容易に一括形成することができ、低コスト化を図ることができる。

（４）間隙部材９０が機能素子８０を囲んで配置されているので、低融点ガラスを介して、基体１０と蓋体５０とを接合する際に、間隙部材９０の高さｈ１により、機能素子８０の周囲に亘って、基体１０と蓋体５０との間隔ｈ２が規定される。
その結果、接合部６１に付与される接合材６０の量によらず、機能素子８０の周囲に亘って、基体１０と蓋体５０との間に接合材６０を一定の高さ（量）で確実に挿入することができる。その結果、基体１０と蓋体５０とを確実に接合することができる。

（５）間隙部材９０はシリコンを含んで形成されているので、間隙部材９０を形成する際に、シリコン半導体デバイスの作製に用いられる加工技術の適用が可能となる。その結果、微細かつ高い精度で間隙部材９０を形成することができる。

（６）蓋体５０はシリコンを含んで形成されているので、蓋体５０を形成する際に、シリコン半導体デバイスの作製に用いられる加工技術の適用が可能となる。その結果、微細かつ高い精度で蓋体５０を形成することができる。

（７）基体１０はガラスを含んで形成されているので、基体１０と機能素子８０との間に絶縁性を保つ際に、基体１０に絶縁膜を介在させる必要が無く、容易に絶縁分離をすることができる。

（８）基体１０と蓋体５０とを接合する際に、低融点ガラスで接合するので、低温度で接合することができる。その結果、基体１０と蓋体５０とが高温にさらされることを低減し、破損を抑制することができる。

（変形例１）
図１１は、変形例１に係る加速度センサーを模式的に示し、間隙部材および突起部を拡大した正断面図である。上記実施形態では、図２のように、加速度センサー１００は、基体１０の蓋体５０側の面と蓋体５０の基体１０側の面とに当接された間隙部材９０を含んでいる構成であるものとして説明したが、この構成に限定するものではない。
以下、変形例１に係る加速度センサー２００について説明する。なお、実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。

間隙部材２９０は、蓋体２５０と一体に形成されており、材質は、例えば、ガラス（ホウ珪酸ガラス）、シリコンである。

本変形例に係る加速度センサー２００の製造方法では、実施形態で説明したエッチング工程（ステップＳ１０５）では、間隙部材９０を形成せず、蓋体準備工程（ステップＳ１０３）において、間隙部材２９０を形成する。形成には、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を適用することができる。

以上述べたように、本変形例に係る加速度センサー２００によれば、実施形態での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。

間隙部材２９０は、蓋体２５０と一体になっていることによって、間隙部材２９０と蓋体２５０とを同一基板から容易に一括形成することができ、低コスト化を図ることができる。

また、上記の実施形態において、機能素子８０を挟んで対向するように間隙部材９０が２辺に配置されることに限定されない。図１２～図１６は、変形例に係る間隙部材９０の配置を示す概略平面図である。

（変形例２）
図１２に示すように、上記の加速度センサーにおいて、間隙部材９０は、機能素子８０の少なくとも１つの角部に沿って、設けられていてもよい。図１２では、間隙部材９０は、機能素子８０の４つの角部の各部に配置されている。

（変形例３）
図１３に示すように、上記の加速度センサーにおいて、間隙部材９０は、機能素子８０の対角線上の対向する位置に設けられていてもよい。図１３においては、間隙部材９０が、機能素子８０の＋Ｘ軸方向、かつ＋Ｙ軸方向の角部と、機能素子の－Ｘ軸方向、かつ－Ｙ軸方向の角部に設けられている例を示している。

（変形例４）
図１４に示すように、上記の加速度センサーにおいて、間隙部材９０は、機能素子８０の周囲に沿って設けられていてもよい。

（変形例５）
図１５に示すように、上記の加速度センサーにおいて、間隙部材９０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って、機能素子８０の外側に設けられていてもよい。

（変形例６）
図１６に示すように、上記の加速度センサーおいて、間隙部材９０は、Ｘ軸方向に沿って、機能素子８０を挟み込む位置に設けられていてもよい。

［電子機器］
次に、上記の電子デバイスを備えている電子機器について説明する。図１７は、電子デバイスを備えてい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模式的に示す斜視図である。

図１７に示すように、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１１０１を有する表示ユニット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、上記で説明した電子デバイス（例えば、加速度センサー１００）が内蔵されている。

図１８は、上記の電子デバイスを備えている電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を模式的に示す斜視図である。図１８に示すように、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１２０１が配置されている。このような携帯電話機１２００には、電子デバイス（例えば、加速度センサー１００）が内蔵されている。

図１９は、上記の電子デバイス（例えば、加速度センサー１００）を備えている電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１９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、デジタルスチールカメラ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（図中手前側）には、表示部１３１０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（図中奥側）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１３１０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、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。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、電子デバイスが内蔵されている。

このような電子機器は、上述した電子デバイスを備えていることから、上記実施形態で説明した効果が反映され、小型化が図られ信頼性に優れている。

なお、上記の電子デバイスを備えている電子機器としては、これら以外に、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、ビデオテープレコーダー、各種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、フライトシミュレーターなどが挙げられる。

いずれの場合にも、これらの電子機器は、上記の電子デバイスを備えていることから、上記実施形態で説明した効果が反映され、信頼性に優れている。

［移動体］
次に、上記の電子デバイスを備えている移動体について説明する。図２０は移動体の一例としての自動車を模式的に示す斜視図である。自動車１５００には、上記の電子デバイスが搭載されている。

例えば、図２０に示すように、移動体としての自動車１５００には、電子デバイス（例えば、加速度センサー１００）を内蔵して、タイヤ１５０３などを制御する電子制御ユニット１５０２が車体１５０１に搭載されている。これによれば、自動車１５００は、上記の電子デバイスを備えていることから、上記実施形態で説明した効果が反映され、信頼性に優れている。

なお、上記の電子デバイスは、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、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などの電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に広く適用できる。

上記の電子デバイスは、上記自動車１５００に限らず、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、人工衛星などを含む移動体の姿勢検出センサーなどとして好適に用いることができ、いずれの場合にも、上記実施形態で説明した効果が反映され、信頼性に優れた移動体を提供することができる。

なお、上述した電子デバイスは、加速度センサー１００に限定されるものではなく、機能素子が角速度検出機能を備えている角速度センサー、機能素子が圧力検出機能を備えている圧力センサー、機能素子が重量検出機能を備えている重量センサーや、これらのセンサー（加速度センサーを含む）が複合した複合センサーなどであってもよい。
また、電子デバイスは、機能素子が振動片である振動子、発振器、周波数フィルターなどであってもよい。

８…シリコン基板、１０…基体、１１…第１面、１２…第２面、１４…凹部、１５，１６，１７…溝部、２０，２２，２４…配線、３０，３２，３４…外部接続端子、４０，４２，４４…コンタクト部、５０…蓋体、５１…第３面、５２…第４面、５３…突起部、５４…第５面、５５…端子孔、５６…内部空間、５７…凹部、５８…貫通孔、６０…接合材、６１…接合部、７０…封止部材、８０…機能素子、８１…固定部、８２…固定部、８４…連結部、８４ａ…梁、８５…連結部、８５ａ…梁、８６…可動部、８７…可動電極部、８８…固定電極部、８９…固定電極部、９０…間隙部材、１００…電子デバイスとしての加速度センサー、２００…加速度センサー、２５０…蓋体、２９０…間隙部材、１１００…電子機器としてのパーソナルコンピューター、１１０１…表示部、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１２００…電子機器としての携帯電話機、１２０１…表示部、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１３００…電子機器としての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、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…移動体としての自動車、１５０１…車体、１５０２…電子制御ユニット、１５０３…タイヤ。

Claims (10)

1. 互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、
   前記Ｚ軸に直交し、互いに表裏の関係にある第１面及び第２面を含み、静電容量の変化
   に基づき角速度を検出する機能を備えた機能素子が一体化された基体と、
   前記Ｚ軸に直交し、互いに表裏の関係にある第３面及び第４面を含み、前記一体化され
   た基体の前記機能素子側の面との間に設けられる内部空間に前記機能素子を収納するよう
   に、前記第４面が接合材を介して前記一体化された基体に接合されている蓋体と、
   前記蓋体と前記一体化された基体との間に配置されている間隙部材と、
   前記蓋体に設けられ、封止部材により塞がれた貫通孔と、
   を含み、
   前記機能素子は、真空状態に密封されており、
   前記間隙部材の前記Ｚ軸方向の高さは、前記接合材の前記Ｚ軸方向の厚さより大きく、
   前記間隙部材と前記接合材は離間して設けられ、
   前記間隙部材は、Ｚ軸方向からの平面視で前記機能素子を囲む周状に配置され、前記基
   体と物理的に接触していることを特徴とする角速度センサー。
2. 請求項１において、
   前記間隙部材は、前記蓋体と一体化されていることを特徴とする角速度センサー。
3. 請求項１または２において、
   前記一体化された基体の前記第１面上に前記機能素子と接続されている配線が設けられ
   、
   前記Ｚ軸方向からの平面視で、前記接合材と交差していることを特徴とする角速度セン
   サー。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記間隙部材の材料は、シリコンを含むことを特徴とする角速度センサー。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項において、
   前記間隙部材は、前記蓋体から前記基体へ向かって延出しており、
   前記蓋体は、前記間隙部材と離間して第１突起部を備え、
   前記接合材は、前記第１突起部と前記基体の間に設けられていることを特徴とする角速
   度センサー。
6. 請求項５において、
   前記間隙部材が前記蓋体から延出する長さをｈ１、
   前記接合材の厚みをｈ２、
   前記第１突起部が前記蓋体から延出する長さをｈ３、としたとき、
   ｈ１＝ｈ２＋ｈ３
   が成り立つことを特徴とする角速度センサー。
7. 請求項５または６において、
   前記Ｚ軸方向からの平面視で、前記第１突起部の幅は、５０ｕｍ以上２００ｕｍ以下で
   あることを特徴とする角速度センサー。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項において、
   前記Ｚ軸方向からの平面視で、前記間隙部材の幅は、５０ｕｍ以上２００ｕｍ以下であ
   ることを特徴とする角速度センサー。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の角速度センサーを含むことを特徴とする電子機
   器。
10. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の角速度センサーを含むことを特徴とする移動体
    。

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