(57)【要約】【課題】可動部を面内方向に励振させるのにあたり、不要なメカノイズ成分の発生を有効に抑制できるようにする。【解決手段】平板状の可動部１１と、前記可動部１１の端縁から離間して配される支持部１２と、前記可動部１１に一端が連結され、前記支持部１２に他端が連結されて、前記支持部１２に対して前記可動部１１を面内方向へ変位可能に支持する弾性支持体１３と、を備える微小電気機械装置（ＭＥＭＳ）において、前記弾性支持体１３を基板の厚さ方向に全て抜いて形成することで、面内垂直方向における中心位置が前記可動部１１の重心位置と合致するように構成する。【選択図】図２
2010112858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の可動部と、
前記可動部の端縁から離間して配される支持部と、
前記可動部に一端が連結され、前記支持部に他端が連結されて、前記支持部に対して前記可動部を面内方向へ変位可能に支持するとともに、面内垂直方向における中心位置が前記可動部の重心位置と合致するように基板の厚さ方向に全て抜いて形成されている弾性支持体と
を備える微小電気機械装置。
【請求項２】
前記弾性支持体は、前記面内垂直方向の厚さが、前記可動部および前記支持部における前記面内垂直方向の厚さと同一に形成されている
請求項１記載の微小電気機械装置。
【請求項３】
前記可動部または前記可動部に変位可能に搭載された可動体について、前記面内垂直方向の変位を検出する検出部
を備える請求項１または２記載の微小電気機械装置。
【請求項４】
前記検出部による検出結果を用いて加速度または角速度を検出するように構成されている
請求項３記載の微小電気機械装置。
【請求項５】
平板状の可動部と、
前記可動部の端縁から離間して配される支持部と、
前記可動部に一端が連結され、前記支持部に他端が連結されて、前記支持部に対して前記可動部を面内方向へ変位可能に支持するとともに、面内垂直方向における中心位置が前記可動部の重心位置と合致するように基板の厚さ方向に全て抜いて形成されている弾性支持体と
を備える微小電気機械装置
を搭載して構成された電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小電気機械装置および当該微小電気機械装置を搭載して構成された電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板上の微細化製造技術の進展に伴い、マイクロマシンと呼ばれる微小電気機械装置（Micro Electro-Mechanical Systems、以下「ＭＥＭＳ」ともいう。）やそのＭＥＭＳを組み込んだ小型機器等が注目されている。具体的には、ＭＥＭＳ構造を利用した機能素子の一つとして、例えば角速度や加速度等を検出するセンサに用いられる静電容量検出素子が知られている。静電容量検出素子は、外部からの慣性力で変位するように支持される振動子（以下「可動部」ともいう。）と、その振動子と対向する検出電極とを備え、これらの間に生じる慣性力の大きさに応じて変化する静電容量値を検出するように構成されたものである。
【０００３】
ＭＥＭＳ構造を利用した静電容量検出型センサ素子にて角速度を検出する場合には、一般に、可動部を何らかの力で駆動して励振させる必要がある（例えば、特許文献１，２参照。）。可動部をＸＹ面内方向に励振させることで、Ｘ軸あるいはＹ軸回りの回転によりＺ軸方向のコリオリ力が発生させ、そのコリオリ力によるＺ軸方向の変位を検出電極の利用によって検出することで、Ｘ軸あるいはＹ軸回りの角速度の検出を可能にするためである。
可動部を励振させる駆動源としては、ローレンツ力を用いたもの（例えば、特許文献１参照。）や静電力を用いたもの（例えば、特許文献２参照。）等が知られている。
【０００４】
ところで、ＭＥＭＳ構造では、ＳＯＩ（Silicon on insulator）基板が用いられることが多い。ＳＯＩ基板は、支持層と活性層の間にＳｉＯ２（ＢＯＸ層）を挿入した構造の基板である。
このようなＳＯＩ基板を用いて静電容量検出型センサ素子を構成する場合に、可動部を変位可能に支持する梁（以下「弾性支持体」ともいう。）は、当該ＳＯＩ基板の活性層によって形成される（例えば、特許文献１，２参照。）。つまり、活性層によって形成された梁の弾性を利用して、振動子が変位可能に支持されるのである。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００-６５５８１号公報
【特許文献２】特開平１１-６４００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来構造では、可動部を支持する弾性支持体がＳＯＩ基板の活性層によって形成されているため、当該可動部を面内方向に励振させるのにあたり、以下のような問題が生じてしまうおそれがある。
【０００７】
例えば、上記の特許文献１に記載の発明は、ローレンツ力を駆動源に用いたものであり、可動部を駆動するための電流配線が弾性支持体上部に形成されている。これは、プロセスのコンタミネーションなどの理由で、可動部やそれを支える弾性支持体を形成してから、配線を行うためである。ただし、電流配線が弾性支持体上部に形成されていると、駆動力が当該弾性支持体の上部に作用することになる。そのため、本来動かしたい面内方向の並進運動方向と異なる垂直の軸周りの回転運動を誘発するおそれがある。このような面内垂直方向に生じる変位は、角速度を検出する際のメカノイズ成分となるため、その発生を抑制すべきである。メカノイズ成分を含んでいると、所望の駆動振動モード、駆動周波数、駆動振幅等が得られない可能性が生じるからである。ところが、活性層を弾性支持体に用いた場合には、可動部の厚さ方向の上部近傍のみまたは下部近傍のみを支持する構造となるため、メカノイズ成分の要因となる変位を有効に抑制することが困難である。
また、例えば、上記の特許文献２に記載の発明は、静電力を駆動源に用いたものであるが、ＳＯＩ基板の活性層（例えば、厚み５０μｍ程度。）で弾性支持体を形成している点では特許文献１に記載の発明と共通する。そのため、弾性支持体を厚くすることが困難なため、可動部を面内方向に励振させる際の不要なメカノイズ成分を抑制することが難しい。
つまり、ＳＯＩ基板を使用した従来のＭＥＭＳ構造では、活性層を弾性支持体に用いているため、いずれも当該弾性支持体を厚くすることが困難である。通常のＳＯＩ基板で弾性支持体に使用する活性層の厚さは、厚いもので５０μｍ程度である。したがって、上述した従来構造では、面内垂直方向（厚さ方向）に生じ得る不要なメカノイズ成分を抑制することができないという問題がある。
このことは、ＳＯＩ基板を用いた構造に特有の問題ではない。例えば、Surface−ＭＥＭＳと呼ばれる構造では、ポリシリコンやエピタキシャルシリコン等を弾性支持体に用いているが、１０μｍ程度が限界膜厚のため、ＳＯＩ基板を用いた構造と全く同様に、厚さ方向の不要なメカノイズ成分を抑制できないという問題が生じ得る。
【０００８】
そこで、本発明は、可動部を面内方向に励振させるのにあたり、不要なメカノイズ成分の発生を有効に抑制することができる微小電気機械装置および電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために案出された微小電気機械装置で、平板状の可動部と、前記可動部の端縁から離間して配される支持部と、前記可動部に一端が連結され、前記支持部に他端が連結されて、前記支持部に対して前記可動部を面内方向へ変位可能に支持するとともに、面内垂直方向における中心位置が前記可動部の重心位置と合致するように基板の厚さ方向に全て抜いて形成されている弾性支持体とを備える微小電気機械装置である。
【００１０】
上記構成の微小電気機械装置では、基板の厚さ方向に全て抜いて形成されている弾性支持体の面内垂直方向における中心位置と可動部の重心位置とが合致している。したがって、当該中心位置と当該重心位置とがずれており合致していない場合に比べて、可動部が面内方向に変位する際における当該可動部の面内垂直方向への揺れ（回動変位）、すなわち当該面内垂直方向への変位の発生が抑制されることになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来構造のように弾性支持体の面内垂直方向における中心位置と可動部の重心位置とが合致していない場合に比べて、可動部が面内方向に変位する際の回動変位の発生を抑えることできる。したがって、例えば可動部を面内方向に励振させる場合であれば、当該可動部の面内垂直方向への変位の発生を抑制して、当該可動部を面内方向のみに厳密に励振（変位）させることが実現可能になる。つまり、可動部の面内方向への安定な変位を行うことが可能となり、その結果として、例えば静電容量検出型センサ素子を構成する場合であれば、不要なメカノイズ成分の発生を有効に抑制した微小電気機械装置および電気機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づき本発明に係る微小電気機械装置および電子機器について説明する。
【００１３】
［微小電気機械装置の説明］
先ず、本発明に係る微小電気機械装置について説明する。ここでは、静電容量検出型センサ素子を構成するのに好適な微小電気機械装置（ＭＥＭＳ）を例に挙げる。
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
図１は第１の実施の形態におけるＭＥＭＳの概略構成例を示す斜視図であり、図２は第１の実施の形態におけるＭＥＭＳの要部構成例を示す三面図である。
【００１５】
図１および図２に示すように、本発明の第１の実施の形態で説明するＭＥＭＳは、第一基板１０と、第二基板２０と、を備えて構成されている。
第一基板１０は、構造体形成基板であり、例えばシリコン（Ｓｉ）基板またはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板からなる。
第二基板２０は、変位検出基板であり、例えばガラス基板またはＳｉ基板からなる。
これら第一基板１０と第二基板２０とは、陽極接合、Ｓｉ接合、金属接合等によって接合されている。または、ガラスフリット、接着剤等によって接着されていてもよい。
【００１６】
また、第一基板１０には、可動部１１と、支持部１２と、弾性支持体１３と、が形成されている。
可動部１１は、平面矩形状の平板状に形成されている。ここで、「平板状」とは、平面形状の大きさ（例えば、矩形の構成辺の大きさ。）に対して厚さ方向の大きさが十分に小さい形状をいい、面上が必ずしも平滑である必要はない。したがって、可動部１１上には、例えばコリオリ力によって変位する振動子等の可動体（ただし不図示）が配設されていてもよい。
支持部１２は、可動部１１の外周側を囲うように、当該可動部の端縁から離間して配されている。ここで、「離間」とは、空間を介しての意である。
弾性支持体１３は、支持部１２に対して可動部１１を面内方向へ変位可能に支持する。ここで、「面内方向」とは、平板状の可動部１１の厚さ方向に対して直角方向の面方向（例えば、図中矢印方向。）を指す。この面内方向への変位のために、弾性支持体１３は、可動部１１の各頂部近傍の四箇所のそれぞれに、一端が可動部１１に連結され、他端が支持部１２に連結されるように、配設されている。
このような構成の第一基板１０では、弾性支持体１３の弾性変形を利用して、可動部１１が面内方向に変位することになる。この可動部１１の面内方向への動作は、ローレンツ力、静電力、ピエゾ素子等を利用して行われる。つまり、可動部１１は、ローレンツ力、静電力、ピエゾ素子等を用いた図示せぬ駆動源により、面内方向に励振されるようになっている。
【００１７】
ところで、可動部１１を支持する弾性支持体１３は、面内垂直方向（面内方向に対して直角な厚さ方向）の厚さが、可動部１１および支持部１２における面内垂直方向の厚さと同一に形成されている。すなわち、弾性支持体１３は、第一基板１０の厚さ方向に全て抜いて形成されている。これにより、弾性支持体１３は、面内垂直方向における中心位置が、可動部１１の重心位置と合致することになる。
【００１８】
一方、第二基板２０には、可動部１１と対面する位置に、当該可動部１１または当該可動部１１に変位可能に搭載された可動体（ただし不図示）について、当該可動部１１の可動方向と垂直方向（面内垂直方向）の変位を検出する検出部２１が形成されている。この検出部２１は、静電容量変化を検出する等、公知技術を利用して検出を行うものであればよい。
【００１９】
図３は、第１の実施の形態におけるＭＥＭＳの製造手順の一具体例を示す説明図である。なお、図例は、図２中におけるＡ−Ａ′断面に相当する部分を示している。
【００２０】
上述した構成のＭＥＭＳの製造にあたっては、先ず、図３（ａ）に示すように、第一基板１０の表面に、可動部１１および弾性支持体１３を形成するためのマスクパターン１４を作成する。マスクパターン１４は、フォトレジスト膜、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜、熱酸化膜等によって作成することが考えられる。
そして、マスクパターン１４を作成したら、図３（ｂ）に示すように、当該マスクパターン１４の作成面側からエッチング処理を行って、可動部１１および弾性支持体１３を形成する。エッチング処理は、Ｄ−ＲＩＥ（Deep−Reactive Ion Etching）等の物理的ドライエッチングにより行うことが考えられる。
その後は、マスクパターン１４の除去を行う。なお、図示はしていないが、第一基板１０には、第二基板２０と接合または接着する側の面に、当該第二基板２０とのコンタクト部や配線等を形成しておく。
【００２１】
また、第二基板２０については、図３（ｃ）に示すように、その表面に、検出部２１のためのギャップ（断面凹形状部分）を形成するためのマスクパターン２２を作成する。マスクパターン２２は、フォトレジスト膜、ＳｉＯ2膜、熱酸化膜等によって作成することが考えられる。
そして、マスクパターン２２を作成したら、図３（ｄ）に示すように、当該マスクパターン２２の作成面側からエッチング処理を行って、検出部２１のためのギャップを形成する。エッチング処理は、例えばウェットエッチングにより行い、エッチング液としてテトラメチルアンモニウムハイドロキシド（ＴＭＡＨ：tetra methyl ammonium hydroxide）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いる。ただし、ウェットエッチングに限定されることはなく、化学的ドライエッチングや物理的ドライエッチング等により行っても構わない。
その後は、マスクパターン２２の除去を経て、図３（ｅ）に示すように、形成したギャップ内に、電極形成膜を成膜して検出部２１を形成する。検出部２１となる電極形成膜の成膜には、例えば電子ビーム蒸着を用いることが考えられる。ただし、スパッタ法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等を用いてもよい。また、電極形成膜には、例えば、金、白金、クロムの三層金属材料、金、白金、チタンの三層金属材料、金、クロムや白金、クロムまたは、金、チタンや白金、チタン等の二層金属材料等を用いることができる。また、チタンの代わりに、窒化チタンとチタンとの積層材料を用いてもよい。さらには、クロムやチタンの代わりに、銅を用いてもよい。
なお、第二基板２０には、第一基板１０と接合または接着する側の面に、当該第二基板２０とのコンタクト部や配線等を形成しておく。
【００２２】
その後は、図３（ｆ）に示すように、第一基板１０と第二基板２０とを、陽極接合、Ｓｉ接合、金属接合等によって接合する。または、ガラスフリット、接着剤等によって接着する。なお、図示はしていないが第一基板と第二基板の接合面で導通を取るためにコンタクト部を形成しておく。このコンタクト部は、例えば無電解めっき法や電解めっき法により金の支柱で形成する。そして、図示はしていないが、ダイシングによるチップ個片化を行う。
以上のような手順を経ることで、図１および図２に示す構成のＭＥＭＳが製造されることになる。
【００２３】
＜第２の実施の形態＞
図４は第２の実施の形態におけるＭＥＭＳの概略構成例を示す斜視図であり、図５は第２の実施の形態におけるＭＥＭＳの要部構成例を示す三面図である。
【００２４】
図４および図５に示すように、本発明の第２の実施の形態で説明するＭＥＭＳは、第一基板１０がＳＯＩ基板からなる点で、上述した第１の実施の形態の場合とは異なる。
第一基板１０を構成するＳＯＩ基板は、支持層１０ａと活性層１間にＳｉＯ２（ＢＯＸ層１０ｂ）を挿入した構造の基板である。その詳細については公知であるため、ここではその説明を省略する。
このようなＳＯＩ基板からなる第一基板１０は、絶縁層１５を介して、第二基板２０と接合または接着されている。なお、第一基板１０における励振駆動源および第二基板２０については、上述した第１の実施の形態の場合と同様である。
【００２５】
ところで、第一基板１０がＳＯＩ基板からなる場合も、当該第一基板１０には、可動部１１、支持部１２および弾性支持体１３が形成されている。そして、弾性支持体１３は、面内垂直方向の厚さが、可動部１１および支持部１２における面内垂直方向の厚さと同一に形成されている。すなわち、弾性支持体１３は、第一基板１０の厚さ方向に全て抜いて形成されており、その厚さ方向に支持層１０ａ、ＢＯＸ層１０ｂ、活性層１０ｃおよび絶縁層１５が積層されて構成されている。これにより、弾性支持体１３は、面内垂直方向における中心位置が、可動部１１の重心位置と合致することになる。
【００２６】
図６および図７は、第２の実施の形態におけるＭＥＭＳの製造手順の一具体例を示す説明図である。なお、図例は、図５中におけるＢ−Ｂ′断面に相当する部分を示している。
【００２７】
上述した構成のＭＥＭＳの製造にあたっては、先ず、図６（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板からなる第一基板１０の両面に絶縁層１５を形成する。絶縁層１５は、ＳｉＯ2膜や窒化シリコン（ＳｉＮ）膜等によって形成することが考えられる。
絶縁層１５の形成後は、続いて、図６（ｂ）に示すように、第一基板１０の活性層１０ｃの側の面に、可動部１１および弾性支持体１３を形成するためのマスクパターン１４を作成する。マスクパターン１４は、例えばフォトレジスト膜によって作成することが考えられる。
そして、マスクパターン１４を作成したら、図６（ｃ）に示すように、当該マスクパターン１４の作成面側からエッチング処理を行って、第一基板１０の活性層１０ｃに重なる絶縁層１５および当該活性層１０ｃについて、可動部１１および弾性支持体１３となる部分を形成する。このエッチング処理は、酸化膜エッチングとＤ−ＲＩＥ等の物理的ドライエッチングにより行うことが考えられる。
その後は、マスクパターン１４の除去を行う。なお、図示はしていないが、第一基板１０には、第二基板２０と接合または接着する側の面に、当該第二基板２０とのコンタクト部や配線等を形成しておく。
【００２８】
活性層１０ｃ等に対するエッチング処理の後は、図６（ｄ）に示すように、第一基板１０の活性層１０ｃの側の面に、エッチング処理した部分を塞ぐように、フォトレジスト膜１６を塗布する。
さらに、図６（ｅ）に示すように、第一基板１０の支持層１０ａの側の面に、可動部１１および弾性支持体１３を形成するためのマスクパターン１７を作成する。このマスクパターン１７も、上述したマスクパターン１４と同様に、例えばフォトレジスト膜によって作成することが考えられる。なお、このとき、上述したマスクパターン１４、すなわち第一基板１０の活性層１０ｃにおけるエッチング処理部分とのアライメントが必要になるが、これは例えば両面アライナーを用いて行えばよい。
そして、マスクパターン１７を作成したら、図６（ｆ）に示すように、当該マスクパターン１７の作成面側からエッチング処理を行って、第一基板１０の支持層１０aに重なる絶縁層１５および当該支持層１０ａについて、可動部１１および弾性支持体１３となる部分を形成する。このエッチング処理も、酸化膜エッチングとＤ−ＲＩＥ等の物理的ドライエッチングにより行うことが考えられる。
【００２９】
また、支持層１０ａに対するエッチング処理後は、続いて、図７（ａ）に示すように、マスクパターン１７および支持層１０ａの側の絶縁層１５の除去を行う。そして、第一基板１０のＢＯＸ層１０ｂについてエッチング処理を行って、可動部１１および弾性支持体１３となる部分を形成する。エッチング処理は、フッ酸（ＨＦ）によるウェットエッチングにて行うことが考えられる。
ＢＯＸ層１０ｂに対するエッチング処理後は、続いて、図７（ｂ）に示すように、第一基板１０の活性層１０ｃの側の面におけるフォトレジスト膜１６の除去を行う。
これにより、第一基板１０には、厚さ方向に支持層１０ａ、ＢＯＸ層１０ｂ、活性層１０ｃおよび絶縁層１５が積層されてなる可動部１１および弾性支持体１３が形成されることになる。
【００３０】
一方、第二基板２０については、図７（ｃ）〜（ｅ）に示すように、上述した第１の実施の形態の場合と同様の手順で、検出部２１を形成する。また、第二基板２０には、第一基板１０と接合または接着する側の面に、当該第二基板２０とのコンタクト部や配線等を形成しておく。
【００３１】
その後は、図７（ｆ）に示すように、第一基板１０と第二基板２０とを、陽極接合、Ｓｉ接合、金属接合等によって接合する。または、ガラスフリット、接着剤等によって接着する。なお、図示はしていないが第一基板と第二基板の接合面で導通を取るためにコンタクト部を形成しておく。このコンタクト部は、例えば無電解めっき法や電解めっき法により金の支柱で形成する。そして、図示はしていないが、ダイシングによるチップ個片化を行う。
以上のような手順を経ることで、図４および図５に示す構成のＭＥＭＳが製造されることになる。
【００３２】
＜第３の実施の形態＞
図８は第３の実施の形態におけるＭＥＭＳの概略構成例を示す分解斜視図であり、図９は第３の実施の形態におけるＭＥＭＳの要部構成例を示す三面図である。
【００３３】
図８および図９に示すように、本発明の第３の実施の形態で説明するＭＥＭＳは、第一基板１０および第二基板２０に加えて第三基板３０を備えて構成されている点、すなわち三枚の基板を貼り合わせてなる点で、上述した第１の実施の形態の場合とは異なる。
第三基板３０は、封止（キャップ）基板であり、第二基板２０と同様に、例えばガラス基板またはＳｉ基板からなる。そして、第二基板２０と同様に、ただし当該第二基板２０とは第一基板１０を挟んで対向する側で、当該第一基板１０に対して、陽極接合、Ｓｉ接合、金属接合等によって接合されている。または、ガラスフリット、接着剤等によって接着されていてもよい。
【００３４】
このような第三基板３０を備えて構成されている場合も、第一基板１０および第二基板２０については、上述した第１の実施の形態の場合と同様である。すなわち、第一基板１０には、可動部１１、支持部１２および弾性支持体１３が形成されている。そして、弾性支持体１３は、面内垂直方向の厚さが、可動部１１および支持部１２における面内垂直方向の厚さと同一になるように、基板の厚さ方向に全て抜いて形成されている。これにより、弾性支持体１３は、面内垂直方向における中心位置が、可動部１１の重心位置と合致することになる。
【００３５】
図１０および図１１は、第３の実施の形態におけるＭＥＭＳの製造手順の一具体例を示す説明図である。なお、図例は、図９中におけるＣ−Ｃ′断面に相当する部分を示している。
【００３６】
上述した構成のＭＥＭＳの製造にあたって、第一基板１０については、図１０（ａ）〜（ｂ）に示すように、上述した第１の実施の形態の場合と同様の手順で、可動部１１および弾性支持体１３を形成する。また、第一基板１０には、第二基板２０と接合または接着する側の面に、当該第二基板２０とのコンタクト部や配線等を形成しておく。
一方、第二基板２０については、図１０（ｃ）〜（ｅ）に示すように、上述した第１の実施の形態の場合と同様の手順で、検出部２１を形成する。また、第二基板２０には、第一基板１０と接合または接着する側の面に、当該第二基板２０とのコンタクト部や配線等を形成しておく。
【００３７】
また、第三基板３０については、第二基板２０の場合と全く同様の手順で（図１０（ｃ）〜（ｄ）参照。）、ギャップ（断面凹形状部分）を形成する。そして、ギャップを形成したら、図１１（ａ）に示すように、マスクパターン２２を除去するが、第二基板２０の場合とは異なり、検出部２１やコンタクト部や配線等の形成は行わない。
【００３８】
その後は、図１１（ｂ）に示すように、第一基板１０と第二基板２０とを、陽極接合、Ｓｉ接合、金属接合等によって接合する。または、ガラスフリット、接着剤等によって接着する。なお、図示はしていないが第一基板と第二基板の接合面で導通を取るためにコンタクト部を形成しておく。このコンタクト部は、例えば無電解めっき法や電解めっき法により金の支柱で形成する。
次いで、図１１（ｃ）に示すように、第一基板１０と第三基板３０とを、第二基板２０とは第一基板１０を挟んで対向する側で、陽極接合、Ｓｉ接合、金属接合等によって接合する。または、ガラスフリット、接着剤等によって接着する。これにより、第一基板１０における可動部１１および弾性支持体１３は、第二基板２０および第三基板３０の各ギャップによって形成される空間内に封止されることになる。
そして、最後に、図示はしていないが、ダイシングによるチップ個片化を行う。
以上のような手順を経ることで、図８および図９に示す構成のＭＥＭＳが製造されることになる。
【００３９】
＜第４の実施の形態＞
図１２は第４の実施の形態におけるＭＥＭＳの概略構成例を示す分解斜視図であり、図１３は第４の実施の形態におけるＭＥＭＳの要部構成例を示す三面図である。
【００４０】
図１２および図１３に示すように、本発明の第４の実施の形態で説明するＭＥＭＳは、上述した第２および第３の実施の形態で説明した構成を組み合わせたものである。すなわち、第一基板１０がＳＯＩ基板からなり、かつ、当該第一基板１０における可動部１１および弾性支持体１３が第二基板２０および第三基板３０によって封止されている。
【００４１】
したがって、第４の実施の形態で説明するＭＥＭＳにおいても、第一基板１０における弾性支持体１３は、面内垂直方向の厚さが、可動部１１および支持部１２における面内垂直方向の厚さと同一に形成されている。すなわち、弾性支持体１３は、第一基板１０の厚さ方向に全て抜いて形成されており、その厚さ方向に支持層１０ａ、ＢＯＸ層１０ｂ、活性層１０ｃおよび絶縁層１５が積層されて構成されている。これにより、弾性支持体１３は、面内垂直方向における中心位置が、可動部１１の重心位置と合致することになる。
【００４２】
図１４、図１５および図１６は、第４の実施の形態におけるＭＥＭＳの製造手順の一具体例を示す説明図である。なお、図例は、図１３中におけるＤ−Ｄ′断面に相当する部分を示している。
【００４３】
上述した構成のＭＥＭＳの製造にあたって、第一基板１０については、図１４（ａ）〜（ｆ）および図１５（ａ）〜（ｂ）に示すように、上述した第２の実施の形態の場合と同様の手順で、厚さ方向に支持層１０ａ、ＢＯＸ層１０ｂ、活性層１０ｃおよび絶縁層１５が積層されてなる可動部１１および弾性支持体１３を形成する。また、第一基板１０には、第二基板２０と接合または接着する側の面に、当該第二基板２０とのコンタクト部や配線等を形成しておく。
一方、第二基板２０については、図１５（ｃ）〜（ｅ）に示すように、上述した第１の実施の形態の場合と同様の手順で、検出部２１を形成する。また、第二基板２０には、第一基板１０と接合または接着する側の面に、当該第二基板２０とのコンタクト部や配線等を形成しておく。
さらに、第三基板３０については、図１６（ａ）に示すように、上述した第３の実施の形態の場合と同様の手順で、ギャップ（断面凹形状部分）を形成する。ただし、第二基板２０の場合とは異なり、検出部２１やコンタクト部や配線等の形成は行わない。
【００４４】
その後は、図１６（ｂ）に示すように、第一基板１０と第二基板２０とを、陽極接合、Ｓｉ接合、金属接合等によって接合する。または、ガラスフリット、接着剤等によって接着する。なお、図示はしていないが第一基板と第二基板の接合面で導通を取るためにコンタクト部を形成しておく。このコンタクト部は、例えば無電解めっき法や電解めっき法により金の支柱で形成する。
次いで、図１６（ｃ）に示すように、第一基板１０と第三基板３０とを、第二基板２０とは第一基板１０を挟んで対向する側で、陽極接合、Ｓｉ接合、金属接合等によって接合する。または、ガラスフリット、接着剤等によって接着する。これにより、第一基板１０における可動部１１および弾性支持体１３は、第二基板２０および第三基板３０の各ギャップによって形成される空間内に封止されることになる。
そして、最後に、図示はしていないが、ダイシングによるチップ個片化を行う。
以上のような手順を経ることで、図１２および図１３に示す構成のＭＥＭＳが製造されることになる。
【００４５】
以上のように、第１〜第４の実施の形態で説明したＭＥＭＳは、いずれも、第一基板１０において、弾性支持体１３の面内垂直方向の厚さと、可動部１１および支持部１２における面内垂直方向の厚さが、互いに同一となるように、基板の厚さ方向に全て抜いて形成されている。そして、これにより、弾性支持体１３の面内垂直方向における中心位置が、可動部１１の重心位置と合致するようになっている。
【００４６】
ここで、可動部１１と弾性支持体１３との関係について、図を示して説明する。
図１７は、第一基板における可動部と弾性支持体との関係を例示する説明図である。
【００４７】
例えば、図１７（ｂ）に示すように、弾性支持体１３′が可動部１１′の厚さ方向の上部近傍のみを支持する構造を考える。これは、既に説明した従来構造に相当するものである（例えば、特許文献１，２参照。）。
このような支持構造では、弾性支持体１３′の面内垂直方向における中心位置（以下、単に「支持重心」という。）と可動部１１′の重心位置（以下、単に「可動部重心」という。）とが合致せず、面内垂直方向において互いに異なる位置に存在することになる。
したがって、例えば励振によって可動部１１′が面内方向に変位する際に、当該可動部１１′には、支持重心と可動部重心との不一致に起因して、揺れが生じてしまうおそれがある。この揺れは、可動部１１′の面内垂直方向（すなわち、不要変位方向。）への変位、つまりメカノイズとなるものである。
【００４８】
これに対して、図１７（ａ）に示すように、支持重心と可動部重心が合致するように可動部１１および弾性支持体１３を構成すれば、支持重心と可動部重心とが不一致の場合に比べて、可動部１１が面内方向に変位する際の揺れの発生を抑制することができる。すなわち、振動子重心と支持重心が合っていることにより、変位時に可動部１１に回転変位が発生してしまうのを抑制し得るようになる。
【００４９】
つまり、第１〜第４の実施の形態で説明したＭＥＭＳは、支持重心と可動部重心が合致するように構成されているので、従来構造のように支持重心と可動部重心が合致しない場合に比べて、可動部１１が面内方向に変位する際の回動変位の発生を抑えることできる。したがって、例えば可動部１１を面内方向に励振させる場合であれば、当該可動部１１の不要変位方向への変位を抑制して、当該可動部１１を面内方向のみに厳密に励振（変位）させることが実現可能になる。そして、可動部１１の面内方向への安定な変位を行うことが可能となることから、その結果として、例えば静電容量検出型センサ素子を構成する場合であれば、不要なメカノイズ成分の発生を有効に抑制することができる。
【００５０】
しかも、第１〜第４の実施の形態で説明したＭＥＭＳでは、支持重心と可動部重心とを合致させるために、弾性支持体１３の面内垂直方向の厚さが、可動部１１および支持部１２における面内垂直方向の厚さと同一となるように形成されている。このことによっても、当該ＭＥＭＳでは、可動部１１の不要変位方向への変位の発生を有効に抑制することができる。
【００５１】
弾性支持体１３の断面２次モーメントは、下記の（１）式に示すように、厚さ方向の大きさｔの３乗に比例して大きくなる。つまり、弾性支持体１３が厚さ方向に大きくなると、これに伴って当該弾性支持体１３が撓み難くなり、その結果として可動部１１の不要変位方向への変位が抑制されることになる。
【００５２】
【数１】
2010112858.tif 000003
【００５３】
したがって、弾性支持体１３の面内垂直方向の大きさを可動部１１および支持部１２における面内垂直方向の大きさと同一とすれば、可動部１１の不要変位方向への変位を抑制して、当該可動部１１を面内方向のみに厳密に励振（変位）させる上で非常に有効となる。このことは、特に、角速度センサ等の慣性センサを構成する場合に有効である。
【００５４】
［慣性センサへの適用例の説明］
第１〜第４の実施の形態で説明したＭＥＭＳは、いずれも、第二基板２０の可動部１１と対面する位置に、当該可動部１１または当該可動部１１に変位可能に搭載された可動体（ただし不図示）について、面内垂直方向の変位を検出する検出部２１が形成されている。したがって、当該ＭＥＭＳについては、検出部２１による検出結果を用いて、加速度または角速度を検出するように構成することが考えられる。
つまり、第１〜第４の実施の形態で説明したＭＥＭＳの一具体例としては、加速度や角速度を静電容量変化で検出する慣性センサに適用することが挙げられる。
【００５５】
図１８は、慣性力を検出する慣性センサの動作原理を示す信号ブロック図である。図例のように、慣性力の検出には、各慣性センサで得られた信号を増幅するアンプ、温度補正回路、フィルタを、各１系統ずつ設けるようにする。
図１９は、慣性力検出処理の一例を示したフローチャートである。図例の慣性力検出処理では、慣性センサが「慣性力(加速度や角速度)」を検出すると、「しきい値範囲」で、検出した慣性力が予め慣性センサに設定された検出可能な慣性力か否かを判定する。この判定部において、検出した慣性力がしきい値範囲であれば「ｙｅｓ」と判定し、所定の処理を実行する。一方、判定部において、検出した慣性力がしきい値範囲でない「ｎｏ」と判定した場合は、再度、慣性センサで慣性力の検出を行う。
図２０は、慣性センサを含むＳＩＰ（System in a Package）の一具体例を示す概略構成斜視図である。図例のＳＩＰは、１つのパッケージ７１内に、本発明が適用された構成の慣性センサ１００、メモリチップ８１およびＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）チップ９１を搭載してなる。なお、ここで示したＳＩＰは一具体例に過ぎず、上記チップ以外にも如何なる半導体チップも搭載することができ、それらの半導体チップと慣性センサ１００とを組み合わせて、システムが構成されていてもよい。
【００５６】
［慣性センサを備える電子機器の説明］
次に、ＭＥＭＳの一具体例である慣性センサを備えて構成された電子機器について、具体例を挙げて説明する。以上、説明した本発明に係わるＭＥＭＳは、加速度や角速度の慣性力を検出することができるので、様々な電子機器に適用することが可能である。
【００５７】
図２１は、電子機器の一具体例であるハードディスク駆動（Hard disk drive、以下「ＨＤＤ」と略す。）の概略構成を示す説明図である。
図例のＨＤＤ装置１１０は、ベース部材１１１と、これを覆うカバー１１２と、を有している。そして、ベース部材１１１のベース基板１１３上には、磁気ディスク１１４、その駆動モータ１１５、支軸１１６を中心に回動するアクチュエータアーム１１７、その先端部にヘッドサスペンション１１８を介して形成された磁気ヘッド１１９等が設けられている。さらに、ベース基板１１３上には、慣性センサ１００が設置されている。なお、慣性センサ１００は、ベース部材１１１、カバー１１２等に設置することも可能であり、落下検出手段や衝撃検知や振動制御等に用いられる。
【００５８】
図２２は、電子機器の一具体例であるＨＤＤ装置を搭載したノート型パーソナルコンピュータの概略構成を示す説明図である。
図例では、ＨＤＤ装置を搭載したノート型パーソナルコンピュータの一例を示しており、（ａ）には表示部を開いた状態を示し、（ｂ）には表示部を閉じた状態を示している。
図例のノート型パーソナルコンピュータ１３０は、本体１３１内に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１３２、画像を表示する表示部１３３、ＨＤＤ装置１３４等を含んで構成されている。これらのうち、ＨＤＤ装置１３４は、上述した慣性センサ１００が搭載されたものを用いることにより作製されている。また、慣性センサ１００は、ノート型パーソナルコンピュータ１３０の基板（図示せず）や本体１３１や表示部１３３を構成する筐体の内側の空いている領域に取付けてもよく、落下検出手段や衝撃検知や振動制御等に用いられる。
【００５９】
図２３は、電子機器の一具体例であるＨＤＤ装置を搭載したビデオカメラ装置の概略構成を示す説明図である。
図例のビデオカメラ装置１７０は、本体１７１に、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１７２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１７３、表示部１７４、ファインダー１７５、撮影した画像を記録するＨＤＤ装置１７６等を含んで構成されている。これらのうち、ＨＤＤ装置１７６は、上述した慣性センサ１００が搭載されたものを用いることにより作製されている。また、慣性センサ１００は、ビデオカメラ装置１７０の基板（図示せず）や本体１７１を構成する筐体の内部側の空いている領域に取付けてもよく、落下検出手段や衝撃検知や振動制御等に用いられる。
【００６０】
図２４は、電子機器の一具体例であるゲーム機の概略構成を示す説明図である。
図例のゲーム機１５０は、本体１５１に、画面等を操作する第１操作ボタン群１５２、第２操作ボタン群１５３、画像を表示する表示部１５４、ＨＤＤ装置１５５等を含んで構成されている。これらのうち、ＨＤＤ装置１５５は、上述した慣性センサ１００が搭載されたものを用いることにより作製されている。また、慣性センサ１００は、ゲーム機１５０の基板（図示せず）や本体１５１を構成する筐体の内部側の空いている領域に取付けてもよく、入力インターフェースや落下検出手段や衝撃検知や動作検知等に用いられる。
【００６１】
図２５は、電子機器の一具体例である携帯端末装置の概略構成を示す説明図である。
図例では、携帯端末装置の一例として携帯電話機を示しており、（ａ）は開いた状態での正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は閉じた状態での正面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ）は上面図、（ｇ）は下面図である。
図例の携帯電話機１９０は、上側筐体１９１、下側筐体１９２、連結部（ここではヒンジ部）１９３、ディスプレイ１９４、サブディスプレイ１９５、ピクチャーライト１９６、カメラ１９７、加速度センサ１９８等を含んで構成されている。これらのうち、加速度センサ１９８は、上述した慣性センサ１００を用いることにより作製される。また、加速度センサ１９８は、携帯電話機１９０の上側筐体１９１の内部側の他の位置、下側筐体１９２の内部側の空いている領域に取付けてもよく、入力インターフェースや動作検知等に用いられる。
【００６２】
図２６は、電子機器の一具体例であるビデオカメラ装置の概略構成を示す説明図である。
図例のビデオカメラ装置５１０は、本体５１０と、その前に被写体撮影用のレンズ５１２を備える。また本体５１１の前方（レンズ側）側面に撮影時のスタート／ストップスイッチ５１３、表示部５１４と備え、本体５１１の後方にファインダー５１５を備える。また本体５１１の内部に、撮影したか画像を記録する記録装置（図示せず）、固体撮像装置等の撮像素子５１６等を有する。撮像素子５１６が搭載される基板５１７に慣性センサ１００が取り付けられており、手振れ補正等に用いられる。
【００６３】
なお、上述した実施の形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、上述した実施の形態では、ＭＥＭＳの一具体例として慣性センサを挙げたが、例えば回路内の接続の切替え等を電子素子に因らず光素子により行う光スイッチのような他装置であっても、ＭＥＭＳ構造を用いて構成されたものであれば、本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＭＥＭＳの概略構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるＭＥＭＳの要部構成例を示す三面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるＭＥＭＳの製造手順の一具体例を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるＭＥＭＳの概略構成例を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるＭＥＭＳの要部構成例を示す三面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるＭＥＭＳの製造手順の一具体例を示す説明図（その１）である。
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるＭＥＭＳの製造手順の一具体例を示す説明図（その２）である。
【図８】本発明の第３の実施の形態におけるＭＥＭＳの概略構成例を示す分解斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態におけるＭＥＭＳの要部構成例を示す三面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態におけるＭＥＭＳの製造手順の一具体例を示す説明図（その１）である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態におけるＭＥＭＳの製造手順の一具体例を示す説明図（その２）である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態におけるＭＥＭＳの概略構成例を示す分解斜視図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態におけるＭＥＭＳの要部構成例を示す三面図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態におけるＭＥＭＳの製造手順の一具体例を示す説明図（その１）である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態におけるＭＥＭＳの製造手順の一具体例を示す説明図（その２）である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態におけるＭＥＭＳの製造手順の一具体例を示す説明図（その３）である。
【図１７】ＭＥＭＳを構成する第一基板における可動部と弾性支持体との関係を例示する説明図である。
【図１８】慣性力を検出する慣性センサの動作原理を示す信号ブロック図である。
【図１９】慣性力検出処理の一例を示したフローチャートである。
【図２０】慣性センサを含むＳＩＰの一具体例を示す概略構成斜視図である。
【図２１】電子機器の一具体例であるＨＤＤ装置の概略構成を示す説明図である。
【図２２】電子機器の一具体例であるＨＤＤ装置を搭載したノート型パーソナルコンピュータの概略構成を示す説明図である。
【図２３】電子機器の一具体例であるＨＤＤ装置を搭載したビデオカメラ装置の概略構成を示す説明図である。
【図２４】電子機器の一具体例であるＨＤＤ装置を搭載したゲーム機の概略構成を示す説明図である。
【図２５】電子機器の一具体例であるカメラ付き携帯端末装置の概略構成を示す説明図である。
【図２６】電子機器の一具体例であるビデオカメラ装置の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…第一基板、１０ａ…支持層、１０ｂ…ＢＯＸ層、１０ｃ…活性層、１１…可動部、１２…支持部、１３…弾性支持体、１５…絶縁層、２０…第二基板、２１…検出部、３０…第三基板
【図１】
2010112858.tif 000004
【図２】
2010112858.tif 000005
【図３】
2010112858.tif 000006
【図４】
2010112858.tif 000007
【図５】
2010112858.tif 000008
【図６】
2010112858.tif 000009
【図７】
2010112858.tif 000010
【図８】
2010112858.tif 000011
【図９】
2010112858.tif 000012
【図１０】
2010112858.tif 000013
【図１１】
2010112858.tif 000014
【図１２】
2010112858.tif 000015
【図１３】
2010112858.tif 000016
【図１４】
2010112858.tif 000017
【図１５】
2010112858.tif 000018
【図１６】
2010112858.tif 000019
【図１７】
2010112858.tif 000020
【図１８】
2010112858.tif 000021
【図１９】
2010112858.tif 000022
【図２０】
2010112858.tif 000023
【図２１】
2010112858.tif 000024
【図２２】
2010112858.tif 000025
【図２３】
2010112858.tif 000026
【図２４】
2010112858.tif 000027
【図２５】
2010112858.tif 000028
【図２６】
2010112858.tif 000029