(57)【要約】【課題】空洞部を形成する貫通孔を有しながらも、ＭＥＭＳ振動子に空洞部を密閉する封止部材を飛散させず、ＭＥＭＳ振動子の振動特性を劣化させないＭＥＭＳ素子を得る。【解決手段】基板と、前記基板の主面に形成され、固定電極を備える第１導電層と、前記固定電極と離間し、前記主面の法線方向からの平面視において前記固定電極に重なり合い、前記主面に交差する方向に駆動する可動端部と、前記主面に接続する固定端部と、を備える可動電極を備える第２導電層と、を備える共振子と、前記基板の前記主面に形成され、前記共振子を囲む壁部と、前記壁部を覆う蓋部と、を備える共振子収納部と、を備え、前記基板は、前記共振子収納部に連通する連通孔を有し、前記連通孔は封止部材により封止されているＭＥＭＳ素子。【選択図】図１
2014212411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の主面に形成され、固定電極を備える第１導電層と、前記固定電極と離間し、前記主面の法線方向からの平面視において前記固定電極に重なり合い、前記主面に交差する方向に駆動する可動端部と、前記主面に接続する固定端部と、を備える可動電極を備える第２導電層と、を備える共振子と、
前記基板の前記主面に形成され、前記共振子を囲む壁部と、前記壁部を覆う蓋部と、を備える共振子収納部と、を備え、
前記基板は、前記共振子収納部に連通する連通孔を有し、前記連通孔は封止部材により封止されている、
ことを特徴とするＭＥＭＳ素子。
【請求項２】
前記封止部材は、チタン、ジルコニウム、バナジウム、アルミニウム、タンタル、タングステン、モリブデン、コバルト、ニッケル、金、白金 のいずれか一種、もしくは二種以上を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項３】
第１基板と、
前記第１基板の一方の面に接合される第２基板と、
前記第１基板の他方の面に形成され、固定電極を備える第１導電層と、前記固定電極と離間し、前記他方の面の法線方向からの平面視において前記固定電極に重なり合い、前記他方の面に交差する方向に駆動する可動端部と、前記他方の面に接続する固定端部と、を備える可動電極を備える第２導電層と、を備える共振子と、
前記第１基板の前記他方の面に形成され、前記共振子を囲む壁部と、前記壁部を覆う蓋部と、を備える共振子収納部と、を備え、
前記第１基板は、前記一方の面から前記共振子収納部まで連通する連通孔を有している、
ことを特徴とするＭＥＭＳ素子。
【請求項４】
連通孔を有する基板を準備する基板準備工程と、
前記基板の主面上に共振子を形成する共振子形成工程と、
前記基板の主面上に前記共振子を囲む壁部を形成する壁部形成工程と、
前記壁部を覆う蓋部を形成する蓋部形成工程と、
前記壁部と前記蓋部とによって形成される共振子収容部に形成された酸化物をエッチングするリリースエッチング工程と、
減圧環境下で前記連通孔を封止する連通孔封止工程と、を含む、
ことを特徴とするＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項５】
前記連通孔封止工程は、
少なくとも１つの前記連通孔を除く他の前記連通孔を封止する第１連通孔封止工程と、
減圧環境下で、前記第１連通孔封止工程において封止されなかった前記連通孔を封止する第２連通孔封止工程と、を含む、
ことを特徴とする請求項４に記載のＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項６】
連通孔を有する第１基板を準備する第１基板準備工程と、
前記第１基板の主面上に共振子を形成する共振子形成工程と、
前記第１基板の主面上に前記共振子を囲む壁部を形成する壁部形成工程と、
前記壁部を覆う蓋部を形成する蓋部形成工程と、
前記壁部と前記蓋部とによって形成される共振子収容部に形成された酸化物をエッチングするリリースエッチング工程と、
減圧環境下で前記第１基板の前記主面の反対面に第２基板を接合する第２基板接合工程と、を含む、
ことを特徴とするＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子と、
前記ＭＥＭＳ素子を駆動する回路を含む制御回路と、を備える、
ことを特徴とする電子デバイス。
【請求項８】
請求項１から３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子、または請求項７に記載の電子デバイスを備える、
ことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１から３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子、または請求項７に記載の電子デバイス、または請求項８に記載の電子機器を備える、
ことを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ素子、ＭＥＭＳ素子の製造方法、電子デバイス、電子機器および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、精密加工技術の一つとして半導体製造方法を用いたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子の需要が拡大してきている。例えば特許文献１に示すように、基板上に形成されたＭＥＭＳ構造体（機能構造体）が空洞部内に配置された電子装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１４３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、空洞部を減圧状態で密封する方法として、貫通孔を備える第１被覆層上にＣＶＤ法、スパッタリング法などの気相成長法によって第２被覆層を形成することが開示されている。しかし、特許文献１による空洞部の密閉方法では、貫通孔を通して空洞部内部に第２被覆層の材料となるアルミニウム、タングステン、あるいはチタンなどが侵入し、ＭＥＭＳ構造体に付着し、ＭＥＭＳ構造体の性能を低下させる虞があった。
【０００５】
そこで、空洞部を形成する貫通孔を有しながらも、ＭＥＭＳ振動子に空洞部を密閉する封止部材を飛散させず、ＭＥＭＳ振動子の振動特性を劣化させないＭＥＭＳ素子を得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
〔適用例１〕本適用例のＭＥＭＳ素子は、基板と、前記基板の主面に形成され、固定電極を備える第１導電層と、前記固定電極と離間し、前記主面の法線方向からの平面視において前記固定電極に重なり合い、前記主面に交差する方向に駆動する可動端部と、前記主面に接続する固定端部と、を備える可動電極を備える第２導電層と、を備える共振子と、前記基板の前記主面に形成され、前記共振子を囲む壁部と、前記壁部を覆う蓋部と、を備える共振子収納部と、を備え、前記基板は、前記共振子収納部に連通する連通孔を有し、前記連通孔は封止部材により封止されていることを特徴とする。
【０００８】
本適用例のＭＥＭＳ素子によれば、基板に連通孔を形成し、連通孔を介して共振子収納部を形成するリリースエッチングが行われ、共振子収納部を気密封止する工程において、封止部材が共振子に飛散し、付着することを防止できる。従って、安定した振動特性を有するＭＥＭＳ素子を得ることができる。
【０００９】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記封止部材は、チタン、ジルコニウム、バナジウム、アルミニウム、タンタル、タングステン、モリブデン、コバルト、ニッケル、金、白金 のいずれか一種、もしくは二種以上を含むことを特徴とする。
【００１０】
上述の適用例によれば、チタン、ジルコニウム、バナジウム、アルミニウム、タンタル、タングステン、モリブデン、コバルト、ニッケル、金、白金などの金属は、気体を吸着する性質、いわゆるゲッター効果を備えており、連通孔の主面での開口から露出する封止部材の端面より、共振子収納部内の気体成分が吸着される。共振子収納部内に残る気体成分を吸着することで、共振子収納部の真空度を更に高め、可動電極の振動の妨げとなる気体成分を除去することができる。従って、共振子を安定して励振駆動することができ、所望の共振周波数を安定して取り出すことができるＭＥＭＳ素子を得ることができる。
【００１１】
〔適用例３〕本適用例のＭＥＭＳ素子は、第１基板と、前記第１基板の一方の面に接合される第２基板と、前記第１基板の他方の面に形成され、固定電極を備える第１導電層と、前記固定電極と離間し、前記他方の面の法線方向からの平面視において前記固定電極に重なり合い、前記他方の面に交差する方向に駆動する可動端部と、前記他方の面に接続する固定端部と、を備える可動電極を備える第２導電層と、を備える共振子と、前記第１基板の前記他方の面に形成され、前記共振子を囲む壁部と、前記壁部を覆う蓋部と、を備える共振子収納部と、を備え、前記第１基板は、前記一方の面から前記共振子収納部まで連通する連通孔を有していることを特徴とする。
【００１２】
本適用例のＭＥＭＳ素子によれば、第２基板によって第１基板を補強することができるため、第１基板を薄く形成することができる。第１基板を薄くできることで、連通孔の形成が容易になり、連通孔の形成における第１基板の破損を回避することができる。また、共振子収納部を形成するリリースエッチング工程において、エッチング液が導入される経路を短くすることができるため、短時間に確実なリリースエッチングを行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００１３】
〔適用例４〕本適用例のＭＥＭＳ素子の製造方法は、連通孔を有する基板を準備する基板準備工程と、前記基板の主面上に共振子を形成する共振子形成工程と、前記基板の主面上に前記共振子を囲む壁部を形成する壁部形成工程と、前記壁部を覆う蓋部を形成する蓋部形成工程と、前記壁部と前記蓋部とによって形成される共振子収容部に形成された酸化物をエッチングするリリースエッチング工程と、減圧環境下で前記連通孔を封止する連通孔封止工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
本適用例のＭＥＭＳ素子の製造方法によれば、基板に連通孔を形成し、連通孔を介して共振子収納部を形成するリリースエッチングが行われ、共振子収納部を気密封止する工程において、封止部材が共振子に飛散し付着することを防止できる。従って、安定した振動特性を有するＭＥＭＳ素子を得ることができる。
【００１５】
〔適用例５〕上述の適用例において、前記連通孔封止工程は、少なくとも１つの前記連通孔を除く他の前記連通孔を封止する第１連通孔封止工程と、減圧環境下で、前記第１連通孔封止工程において封止されなかった前記連通孔を封止する第２連通孔封止工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
上述の適用例によれば、先に封止される連通孔の封止方法には減圧環境下でなくても可能な方法を用いることができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００１７】
〔適用例６〕本適用例のＭＥＭＳ素子の製造方法は、連通孔を有する第１基板を準備する第１基板準備工程と、前記第１基板の主面上に共振子を形成する共振子形成工程と、前記第１基板の主面上に前記共振子を囲む壁部を形成する壁部形成工程と、前記壁部を覆う蓋部を形成する蓋部形成工程と、前記壁部と前記蓋部とによって形成される共振子収容部に形成された酸化物をエッチングするリリースエッチング工程と、減圧環境下で前記第１基板の前記主面の反対面に第２基板を接合する第２基板接合工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
本適用例のＭＥＭＳ素子の製造方法によれば、第２基板によって第１基板の強度が補強されるため、第１基板を薄くすることができる。第１基板が薄く形成できることにより、連通孔は形成しやすくなり、また、リリースエッチング工程におけるエッチング液の経路を短くすることができるため、エッチング液の導入、および排出が容易に行える。従って、リリースエッチング工程の加工時間を短くすることができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００１９】
〔適用例７〕本適用例の電子デバイスは、上述の適用例に記載のＭＥＭＳ素子と、前記ＭＥＭＳ素子を駆動する回路を含む制御回路と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
本適用例の電子デバイスによれば、安定した振動特性を有するＭＥＭＳ素子を備えることにより、所望の共振周波数を安定して取り出すことができる。
【００２１】
〔適用例８〕本適用例の電子機器は、上述の適用例に記載のＭＥＭＳ素子、または電子デバイスを備えることを特徴とする。
【００２２】
本適用例の電子機器によれば、安定した振動特性を有するＭＥＭＳ素子、または所望の共振周波数を安定して取り出すことができる電子デバイスを備え、安定した電子機器の動作を得ることができる。
【００２３】
〔適用例９〕本適用例の移動体は、上述の適用例に記載のＭＥＭＳ素子、または電子デバイス、電子機器を備えることを特徴とする。
【００２４】
本適用例の移動体によれば、安定した振動特性を有するＭＥＭＳ素子、または所望の共振周波数を安定して取り出すことができる電子デバイス、電子機器を備え、安定した動作を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ´部の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ´部の断面図。
【図２】第２実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造方法を示すフローチャート。
【図３】第２実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造方法を示す断面図。
【図４】第２実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造方法を示す断面図。
【図５】第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子の連通孔のその他の配置を示す平面図。
【図６】第３実施形態に係るＭＥＭＳ素子を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ´部の断面図、（ｃ）は（ａ）にしめすＤ−Ｄ´部の断面図。
【図７】第４実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造方法を示すフローチャート。
【図８】第４実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造方法を示す断面図。
【図９】第４実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造方法を示す断面図。
【図１０】第５実施形態に係る電子デバイスを示す、（ａ）は第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子を備える電子デバイスの断面図、（ｂ）は第３実施形態に係るＭＥＭＳ素子を備える電子デバイスの断面図。
【図１１】第６実施形態に係る電子機器としてのスマートフォンを示す外観図。
【図１２】第６実施形態に係る電子機器としてのデジタルスチルカメラを示す外観図。
【図１３】第７実施形態に係る移動体としての自動車を示す外観図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１に第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子を示し、（ａ）は後述する保護層および蓋部を除いた状態での平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ´部の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ´部断面である。図１（ｂ），（ｃ）に示すように、本実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００は、ウエハー基板１１と、ウエハー基板１１の主面１１ａに形成された第１酸化膜１２と、第１酸化膜１２上に形成された窒化膜１３と、により構成される基板１０を備えている。ウエハー基板１１は、シリコン基板であり、半導体製造装置および半導体製造方法を用いて、ＭＥＭＳ素子１００は製造される。
【００２８】
基板１０の主面１０ａ、すなわち窒化膜１３の表面１３ａ、に共振子としてのＭＥＭＳ振動子２０が形成されている。ＭＥＭＳ振動子２０は、図１（ｂ）に示す第１導電層２１に備える固定電極２１ａ（以下、下部電極２１ａという）と、第２導電層２２に備える可動電極２２ａ（以下、上部電極２２ａという）と、により構成される。第１導電層２１および第２導電層２２は、導電性のポリシリコンをフォトリソグラフィーによりパターニングすることで形成される。なお、第１導電層２１および第２導電層２２は、本実施形態ではポリシリコンを用いる例を示すが、これに限定されるものではない。
【００２９】
図１（ａ）にも示すように、第１導電層２１は、下部電極２１ａと図示しない外部配線とに接続する第１配線部２１ｂとを備えている。また、第２導電層２２は、上部電極２２ａと図示しない外部配線とに接続する第２配線部２２ｂとを備えている。また、上部電極２２ａと下部電極２１ａとの間には、上部電極２２ａが可動可能な空間としての間隙部Ｇを備え、ＭＥＭＳ振動子２０は静電振動子として構成される。すなわち下部電極２１ａと、上部電極２２ａとの間に図示しない外部回路から交流電圧を印加すると、下部電極２１ａと上部電極２２ａとの間に静電力が発生し、上部電極２２ａが振動する。
【００３０】
ＭＥＭＳ振動子２０は、基板１０の主面１０ａ上に形成された共振子収納部としての空間Ｓに収容されるように形成されている。空間Ｓは、第１導電層２１および第２導電層２２からフォトリソグラフィーによるパターニングにより形成される最下層３３と、第１配線層３１と、第２配線層３２の壁部３２ａと、により形成される空間壁部３０と、第２配線層３２の蓋部３２ｂと、により形成される。そして、蓋部３２ｂを覆うように保護膜６０が形成されている。
【００３１】
基板１０には連通孔１０ｂが形成されている。連通孔１０ｂは、図１（ｃ）に示すように、ウエハー基板１１と、ウエハー基板１１の主面１１ａ上に形成される第１酸化膜１２と窒化膜１３と、を貫くように形成されている。なお、本実施形態にかかるＭＥＭＳ素子１００では、図１（ａ）に示すように複数の連通孔１０ｂを備えているが、これに限定されず、連通孔１０ｂは少なくとも１ヵ所形成されていればよい。また、連通孔１０ｂの形成位置は、少なくとも第１導電層２１および第２導電層２２の形成領域を除く空間Ｓに連通する領域である。
【００３２】
そして、連通孔１０ｂには封止部材７０が埋め込まれている。封止部材としては、チタン、ジルコニウム、バナジウム、アルミニウム、タンタル、タングステン、モリブデン、コバルト、ニッケル、金、白金のいずれか一種、もしくは二種以上を用いることが好ましい。すなわち、チタン、ジルコニウム、バナジウム、アルミニウム、タンタル、タングステン、モリブデン、コバルト、ニッケル、金、白金などの金属は、気体を吸着する性質、いわゆるゲッター効果を備えており、連通孔１０ｂの主面１０ａでの開口１０ｃから露出する封止部材７０の端面７０ａより、空間Ｓ内部の気体成分が吸着される。従って、ＭＥＭＳ振動子２０が収納される空間Ｓに残る気体成分を吸着することで、空間Ｓの真空度を更に高め、上部電極２２ａの振動の妨げとなる気体成分を除去することができる。従って、ＭＥＭＳ振動子２０を安定して励振駆動することができ、所望の共振周波数を安定して取り出すことができるＭＥＭＳ素子１００を得ることができる。
【００３３】
また、このように基板１０に連通孔１０ｂを形成することにより、後述する連通孔封止工程において、封止部材７０がＭＥＭＳ振動子２０に付着することが無い。従って、安定した振動特性を有するＭＥＭＳ素子１００を得ることができる。
【００３４】
（第２実施形態）
第２実施形態として、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００の製造方法について説明する。図２は、第２実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００の製造フローチャートである。
【００３５】
〔基板準備工程〕
基板準備工程（Ｓ１０１）において、図３（ａ）に示すＭＥＭＳ振動子２０を形成する基板１０を準備する。基板１０はシリコンウエハーであるウエハー基板１１の主面１１ａ上に第１酸化膜１２、更に第１酸化膜１２上に窒化膜１３が成膜されている。そして、基板１０の所定の位置に、連通孔１０ｂが所定の数だけ形成されている。連通孔１０ｂの大きさは基板１０の厚み、あるいは後述するリリースエッチングにおけるエッチング液の導入速度、量によって適宜決定される。
【００３６】
〔共振子形成工程〕
基板準備工程（Ｓ１０１）によって準備にされた基板１０の主面１０ａ上に共振子としてのＭＥＭＳ振動子２０を形成する共振子形成工程（Ｓ１０２）に移行される。共振子形成工程（Ｓ１０２）では、図３（ｂ）に示すように、先ず固定電極２１ａを含む第１導電層２１となるポリシリコン層が形成され、フォトリソグラフィーによるパターニング、およびエッチングによって固定電極２１ａを備える第１導電層２１が形成される。このとき、空間壁部３０の最下層３３（図１参照）も形成される。
【００３７】
そして第１導電層２１が形成された後、下部電極２１ａ上に第４酸化膜８０が形成される。第４酸化膜８０表面には、上部電極２２ａを含む第２導電層２２となるポリシリコン層が形成され、フォトリソグラフィーによるパターニング、およびエッチングによって第４酸化膜上に上部電極２２ａが形成される。固定電極２１ａ上の第４酸化膜８０の厚さが間隙部Ｇを形成する領域となる。
【００３８】
〔壁部形成工程〕
共振子形成工程（Ｓ１０２）によってＭＥＭＳ振動子２０が形成されると、壁部形成工程（Ｓ１０３）に移行される。壁部形成工程（Ｓ１０３）は、図３（ｃ）に示すように、第４酸化膜８０の表面および上部電極２２ａを覆うように第２酸化膜４０が形成される。そして第２酸化膜４０から最下層３３が露出するように第２酸化膜開口４０ａがＭＥＭＳ振動子２０を囲むように、フォトリソグラフィーによるパターニングとエッチングによって形成される。第２酸化膜開口４０ａには第１配線層３１がフォトリソグラフィーによるパターニングとエッチングにより形成され、空間壁部３０（図１参照）を構成する。なお、本形態では第４酸化膜８０は、最下層３３の外側の領域に残存する形態となっているが、第２酸化膜４０と第４酸化膜８０とは酸化膜層として形成されるため、図１（ｂ）もしくは図１（ｃ）では、第２酸化膜４０として説明している。
【００３９】
〔蓋部形成工程〕
次に、蓋部形成工程（Ｓ１０４）に移行される。蓋部形成工程（Ｓ１０４）では、図３（ｄ）に示すように、壁部形成工程（Ｓ１０３）で形成された第２酸化膜４０および第１配線層３１を覆うように第３酸化膜５０が形成される。そして第３酸化膜５０から第１配線層３１が露出するように第３酸化膜開口５０ａがフォトリソグラフィーによるパターニングとエッチングによって形成される。第３酸化膜開口５０ａに第２配線層３２の壁部３２ａと、壁部３２ａと壁部３２ａの内側の第３酸化膜５０の表面とを覆うように蓋部３２ｂと、が形成され、第２配線層３２が構成される。
【００４０】
壁部形成工程（Ｓ１０３）によって形成された第１配線層３１と、壁部３２ａと蓋部３２ｂとを備える第２配線層３２が形成されることにより、後述するＭＥＭＳ振動子２０を収納する空間Ｓを構成する空間壁部３０が形成される。また、後述する空間Ｓを形成するためのリリースエッチングによって第３酸化膜５０および第２配線層３２の蓋部３２ｂが侵食されないよう、保護膜６０が形成される。
【００４１】
〔リリースエッチング工程〕
次に、リリースエッチング工程（Ｓ１０５）に移行される。リリースエッチング工程（Ｓ１０５）は、図４（ｅ）に示すように、基板１０の連通孔１０ｂから酸化膜を除去するエッチング液ＬE（図示、網掛け部）を空間壁部３０の中に導入し、空間壁部３０の内部に形成されている第２酸化膜４０ｂと第３酸化膜５０ｂと第４酸化膜８０ａと、を溶解し、連通孔１０ｂより排出する、いわゆるリリースエッチングを行う。
【００４２】
空間壁部３０の内部の酸化膜がエッチング液ＬEによって溶解、排出されることにより図４（ｆ）に示すように、空間壁部３０の内側に空間Ｓが形成され、空間Ｓの内部に下部電極２１ａと上部電極２２ａとの間に間隙Ｇを有するＭＥＭＳ振動子２０が配置される。
【００４３】
〔連通孔封止工程〕
次に空間Ｓを密閉するための連通孔封止工程（Ｓ１０６）に移行される。図４（ｇ）に示すように、基板１０の主面１０ａの反対面１０ｄに、連通孔１０ｂの開口を露出するようにマスキング９０が形成される。そして、図示しない真空環境となる減圧チャンバー内でスパッタリング法によって封止部材７０を連通孔１０ｂに導入し、連通孔１０ｂが封止され、空間Ｓが真空密閉される。封止部材としては、例えば、チタン、ジルコニウム、バナジウム、アルミニウム、タンタル、タングステン、モリブデン、コバルト、ニッケル、金、白金のいずれか一種、もしくは二種以上を用いることが好ましい。そして、マスキング９０が除去され、図１に示すＭＥＭＳ素子１００が得られる。
【００４４】
本形態では、連通孔１０ｂを複数備え、複数の連通孔１０ｂを一度にスパッタリング法により封止する形態を説明したが、これに限定されない。例えば、複数の連通孔１０ｂの少なくとも１つの孔を除いて封止する。そして、封止されていない残りの連通孔１０ｂを、上述の減圧チャンバー内でスパッタリング法により封止部材７０をスパッタリングすることで封止し、空間Ｓを密閉することもできる。このように連通孔１０ｂを封止することにより、先に封止される連通孔１０ｂの封止方法には減圧された真空環境下でなくても可能な方法を用いることができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００４５】
図５は、連通孔１０ｂの配置の例を示す平面図である。上述したリリースエッチング工程（Ｓ１０５）において、空間壁部３０の内部に存在する第２酸化膜４０ｂと、第３酸化膜５０ｂと、第４酸化膜８０ａ（図４（ｅ）参照）と、を連通孔１０ｂから導入されたエッチング液ＬEによって徐々に溶解する。このとき、図５（ａ）の平面図に示すように、酸化膜４０ｂ，５０ｂ，８０ａは連通孔１０ｂを中心として、いわゆる同心円状に溶解が進行する。
【００４６】
図５（ａ）に示すＭＥＭＳ素子１１０では、平面視においてＭＥＭＳ振動子２０を挟んで両側に連通孔１０ｂ1，１０ｂ2を備えている。連通孔１０ｂ1から導入されたエッチング液ＬEは、導入開始からｔ１時間経過後には領域Ｓ１１まで酸化膜を溶解し、更に導入開始からｔ２時間経過後には領域Ｓ２１まで酸化膜を溶解し、そして導入開始からｔ３時間経過後には領域Ｓ３１まで酸化膜を溶解する。同時に、連通孔１０ｂ2から導入されたエッチング液ＬEは、導入開始からｔ１時間経過後には領域Ｓ１２まで酸化膜を溶解し、更に導入開始からｔ２時間経過後には領域Ｓ２２まで酸化膜を溶解し、そして導入開始からｔ３時間経過後には領域Ｓ３２まで酸化膜を溶解する。
【００４７】
ｔ３時間を経過すると、少なくともＭＥＭＳ振動子２０の平面視領域まで酸化膜が溶解される。言い換えると、ｔ３時間のリリースエッチングによって図１に示すＭＥＭＳ振動子２０の間隙Ｇを形成する第４酸化膜８０（図３および図４参照）はエッチングされ、ＭＥＭＳ振動子２０の上部電極２２ａの振動に必要な間隙Ｇが形成される。よって、図５（ａ）に示すＭＥＭＳ素子１１０では、少なくともｔ３時間のリリースエッチングを行えばよく、リリースエッチング工程（Ｓ１０５）の工程時間を短縮することができる。
【００４８】
更に図５（ｂ）に示すＭＥＭＳ素子１２０のように、複数の連通孔１０ｂがＭＥＭＳ振動子２０を構成する第１導電層２１および第２導電層２２の平面視形状に沿って配置されることにより、リリースエッチング時間の短縮が実現できる。なお、連通孔１０ｂの数、レイアウトはこれに限定されず、ＭＥＭＳ素子１２０の大きさなどの条件によって適宜設定される。
【００４９】
上述したＭＥＭＳ素子１１０，１２０では、空間壁部３０の内側において、特に空間壁部３０の内周壁面３０ａに沿ってエッチング残りの酸化膜が一部残存する場合がある。しかし、少なくともＭＥＭＳ振動子２０の平面視領域において酸化膜が残存しなければ、ＭＥＭＳ振動子２０の動作には影響を与えないが、残存する酸化膜に含まれる気体成分が析出し空間Ｓの真空度を低下させる虞があるため、空間壁部３０の内側領域の酸化膜はエッチング除去することが好ましい。しかし、本実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００，１１０，１２０では、連通孔１０ｂの空間Ｓへの開口からは、封止部材７０の端部が露出しており、封止部材７０として、例えばチタン、ジルコニウム、バナジウム、アルミニウム、タンタル、タングステン、モリブデン、コバルト、ニッケル、金、白金のいずれか一種、もしくは二種以上を用いられていることにより、析出した気体成分を封止部材７０に吸着させる、いわゆるゲッター効果によって、空間Ｓの真空度を維持することができる。
【００５０】
（第３実施形態）
図６は第３実施形態に係るＭＥＭＳ素子２００を示す。図６（ａ）は後述する保護層および蓋部を除いた状態での平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ´部の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＤ−Ｄ´部断面図である。なお第３実施形態に係るＭＥＭＳ素子２００は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００における基板１０の構成が異なり、他の構成は同じである。従って、ＭＥＭＳ素子１００と同じ構成には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００５１】
図６（ｂ），（ｃ）に示すように、本実施形態に係るＭＥＭＳ素子２００は、ウエハー基板２１１と、ウエハー基板２１１の主面２１１ａに形成された第１酸化膜１２と、第１酸化膜１２上に形成された窒化膜１３と、により構成される第１基板２１０と、接合部材２１２によって、第１基板２１０の主面２１０ａの裏面２１０ｃに接合されている第２基板２１３を備えている。そして、第１基板２１０の主面２１０ａ、すなわち窒化膜１３の表面１３ａ、に共振子としてのＭＥＭＳ振動子２０が形成されている。
【００５２】
第２基板２１３は、第１基板２１０のウエハー基板２１１と同じシリコン基板であることが好ましいが、これに限定されず、所定の強度（剛性）を備えた材料であればよい。また、接合部材２１２は空間Ｓの気密性が保持できればよく、例えば、接着剤であっても良く、接合部材２１２を用いず、ウエハー基板２１１と第２基板２１３とを拡散接合などの方法によって接合してもよい。
【００５３】
第２基板２１３には、連通孔２１０ｂが形成されている。連通孔２１０ｂは、図６（ｃ）に示すように、ウエハー基板２１１と、ウエハー基板２１１の主面２１１ａ上に形成される第１酸化膜１２と窒化膜１３と、を貫くように形成されている。第１基板２１０の主面２１０ａ上に、空間Ｓの内部にＭＥＭＳ振動子２０が形成されており、空間Ｓを真空状態とする減圧環境において、第２基板２１３が接合部材２１２を介して、第１基板２１０の裏面２１０ｃに接合され、ＭＥＭＳ素子２００が構成される。
【００５４】
ＭＥＭＳ素子２００では、第２基板２１３によって第１基板２１０を補強することができるため、第１基板２１０のウエハー基板２１１を薄く形成することができる。ウエハー基板２１１を薄くできることで、連通孔２１０ｂの形成が容易になり、連通孔２１０ｂの形成におけるウエハー基板２１１の破損を回避することができる。また、空間Ｓを形成するリリースエッチング工程（Ｓ１０５＜図４（ｅ）参照＞）において、空間壁部３０の内部へのエッチング液ＬEが導入される経路を短くすることができるため、短時間に確実なリリースエッチングを行うことができる。
【００５５】
（第４実施形態）
第４実施形態として、第３実施形態に係るＭＥＭＳ素子２００の製造方法について説明する。図７は、第４実施形態に係るＭＥＭＳ素子２００の製造フローチャートである。なお、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００の製造方法としての第２実施形態と共通する構成には同じ符号を付し、説明は省略する。また共通する工程についても、説明を省略する。
【００５６】
〔第１基板準備工程〕
第１基板準備工程（Ｓ２０１）において、図８（ａ）に示すＭＥＭＳ振動子２０を形成する第１基板２１０を準備する。第１基板２１０はシリコンウエハーであるウエハー基板２１１の主面２１１ａ上に第１酸化膜１２、更に第１酸化膜１２上に窒化膜１３が成膜されている。そして、第１基板２１０の所定の位置に、連通孔２１０ｂが所定の数だけ形成されている。連通孔２１０ｂの大きさは第１基板２１０の厚み、あるいは後述するリリースエッチングにおけるエッチング液の導入速度、量によって適宜決定される。
【００５７】
〔共振子形成工程〕
第１基板準備工程（Ｓ２０１）によって準備された第１基板２１０の主面２１０ａ上に共振子としてのＭＥＭＳ振動子２０を形成する共振子形成工程（Ｓ２０２）に移行される。なお、本第４実施形態に係るＭＥＭＳ素子２００の製造方法での共振子形成工程（Ｓ２０２）は、第２実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００の共振子形成工程（Ｓ１０２＜図３（ｂ）参照＞）と同じ方法であるので、説明は省略する。
【００５８】
〔壁部形成工程〕
共振子形成工程（Ｓ２０２）によってＭＥＭＳ振動子２０が形成されると、壁部形成工程（Ｓ２０３）に移行される。なお、本第４実施形態に係るＭＥＭＳ素子２００の製造方法での壁部形成工程（Ｓ２０３）は、第２実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００の壁部形成工程（Ｓ１０３＜図３（ｃ）参照＞）と同じ方法であるので、説明は省略する。
【００５９】
〔蓋部形成工程〕
次に、蓋部形成工程（Ｓ２０４）に移行される。なお、本第４実施形態に係るＭＥＭＳ素子２００の製造方法での蓋部形成工程（Ｓ２０４）は、第２実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００の蓋部形成工程（Ｓ１０４＜図３（ｄ）参照＞）と同じ方法であるので、説明は省略する。
【００６０】
〔リリースエッチング工程〕
次に、リリースエッチング工程（Ｓ２０５）に移行される。リリースエッチング工程（Ｓ２０５）は、図９（ｅ）に示すように、第１基板２１０の連通孔２１０ｂから酸化膜を除去するエッチング液ＬE（図示、網掛け部）を空間壁部３０の中に導入し、空間壁部３０の内部に形成されている第２酸化膜４０ｂと第３酸化膜５０ｂと第４酸化膜８０ａと、を溶解し、連通孔２１０ｂより排出する、いわゆるリリースエッチングを行う。空間壁部３０の内部の酸化膜がエッチング液ＬEによって溶解、排出されることにより図８（ｆ）に示すように、空間壁部３０の内側に空間Ｓが形成され、空間Ｓの内部に下部電極２１ａと上部電極２２ａとの間に間隙Ｇを有するＭＥＭＳ振動子２０が配置される。
【００６１】
〔第２基板接合工程〕
次に、第２基板接合工程（Ｓ２０６）に移行される。第２基板接合工程（Ｓ２０６）では、予め準備された第２基板２１３を、接合部材２１２を介して第１基板２１０の裏面２１０ｃに接合する。接合は、減圧された真空環境において実施され、第２基板２１３が接合されることにより、空間Ｓは真空気密に保持され、ＭＥＭＳ素子２００が得られる。なお、第２基板２１３は、第１基板２１０のウエハー基板２１１と同じシリコンウエハーから形成することが好ましいが、例えばステンレス、セラミックスなどの所定の剛性を備える材料から形成されてもよい。
【００６２】
このように形成されるＭＥＭＳ素子２００では、第２基板２１３によって第１基板２１０が補強されるため、第１基板２１０のウエハー基板２１１を薄くすることができる。ウエハー基板２１１が薄く形成できることにより、連通孔２１０ｂは形成しやすくなり、また、リリースエッチング工程（Ｓ２０５）におけるエッチング液ＬEの経路を短くすることができるため、エッチング液ＬEの導入、および排出が容易に行える。従って、リリースエッチング工程（Ｓ２０５）の加工時間を短くすることができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００６３】
（第５実施形態）
図１０に第５実施形態に係る電子デバイスとしての発振器を示す。図１０（ａ）は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００と、半導体装置３００と、を１チップに構成した発振器１０００を示す断面図である。図１０（ｂ）は、第３実施形態に係るＭＥＭＳ素子２００と、半導体装置４００と、を１チップに構成した発振器１１００の形態を示す断面図である。図１０（ａ）に示す電子デバイスとしての発振器１０００は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００と、発信回路あるいは制御回路を含む電子回路が構成された半導体装置３００（以下、ＩＣ３００という）と、が一体的に形成されている。同様に、図１０（ｂ）に示す電子デバイスとしての発振器１１００は、第３実施形態に係るＭＥＭＳ素子２００と、発信回路あるいは制御回路を含む電子回路が構成された半導体装置４００（以下、ＩＣ４００という）と、が一体的に形成されている。
【００６４】
ＭＥＭＳ素子１００，２００は、半導体製造装置を用い、半導体製造方法によって製造することができる微細装置であることから、ＩＣ３００をＭＥＭＳ素子１００と同一のウエハー基板１１に容易に形成することができる。同様に、ＩＣ４００をＭＥＭＳ素子２００と同一の第１基板２１０のウエハー基板２１１に容易に形成することができる。ＩＣ３００，４００は、ＭＥＭＳ素子１００，２００を駆動する発信回路、およびＭＥＭＳ素子１００，２００の周波数変動に対する駆動あるは外部への出力信号の制御を行う制御回路、などを備えている。このように、ＩＣ３００，４００を、ＭＥＭＳ素子１００，２００と１チップに形成することにより、小型の発振器１０００，１１００を得ることができる。また、ＩＣ３００，４００に、ＭＥＭＳ振動子２０の振動から加速度を演算する演算回路を含ませることにより、小型のジャイロセンサー２０００，２１００を容易に得ることができる。
【００６５】
（第６実施形態）
第６実施形態に係る電子機器として、第５実施形態に係る発振器１０００もしくは発振器１１００、あるいはジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００を備えるスマートフォンおよびデジタルスチルカメラについて説明する。
【００６６】
図１１はスマートフォン３０００を示す外観図である。スマートフォン３０００には基準クロックの発信源としての図示しない発振器１０００もしくは発振器１１００と、スマートフォン３０００の姿勢を検出するジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００と、が組み込まれている。ジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００が組み込まれることにより、いわゆるモーションセンシングが実施され、スマートフォン３０００の姿勢を検出することができる。ジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００の検出信号は、例えばマイクロコンピューターチップ３１００（以下、ＭＰＵ３１００という）に供給され、ＭＰＵ３１００はモーションセンシングに応じてさまざまな処理を実行することができる。その他、モーションセンシングは、携帯電話機、携帯型ゲーム機、ゲームコントローラー、カーナビゲーションシステム、ポインティングシステム、ヘッドマウンティングディスプレイ、タブレットパソコン等の電子機器でジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００を組み込むことにより、利用することができる。
【００６７】
図１２はデジタルスチルカメラ４０００（以下、カメラ４０００という）を示す外観図である。カメラ４０００には基準クロックの発信源としての図示しない発振器１０００もしくは発振器１１００と、カメラ４０００の姿勢を検出するジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００と、が組み込まれている。組み込まれたジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００の検出信号は手ぶれ補正装置４１００に供給される。手ぶれ補正装置４１００はジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００の検出信号に応じて、例えばレンズセット４２００内の特定のレンズを移動させ、手ぶれによる画像不良を抑制することができる。また、デジタルビデオカメラへジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００、および手ぶれ補正装置４１００を組み込むことによりカメラ４０００と同様に手ぶれの補正をすることができる。
【００６８】
（第７実施形態）
第５実施形態に係る発振器１０００もしくは発振器１１００、あるいはジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００を備える第７実施形態としての移動体の具体例として、自動車について説明する。図１３は、第７実施形態に係る自動車５０００の外観図である。図１３に示すように、自動車５０００にはジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００が組み込まれている。ジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００は車体５１００の姿勢を検出する。ジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００の検出信号は車体姿勢制御装置５２００に供給される。車体姿勢制御装置５２００は供給された信号に基づき車体５１００の姿勢状態を演算し、例えば車体５１００の姿勢の応じた緩衝装置（いわゆるサスペンション）の硬軟を制御したり、個々の車輪５３００の制動力を制御したりすることができる。このようなジャイロセンサー２０００もしくはジャイロセンサー２１００を用いた姿勢制御は、二足歩行ロボット、航空機、あるいはラジコンヘリコプターなどの玩具に利用することができる。
【００６９】
また図１３の自動車５０００は、搭載されている図示しない各種電子制御式装置（例えば、電子制御式燃料噴射装置、電子制御式ＡＢＳ装置、電子制御式一定速度走行装置など）の基準クロックを発生するタイミングデバイスとして、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００もしくは第３実施形態に係るＭＥＭＳ素子２００を用いている。また、第５実施形態に係る発振器１０００もしくは発振器１１００を備える移動体としては、上記自動車５０００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タイミングデバイス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た移動体を提供することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０…基板、２０…ＭＥＭＳ振動子、３０…空間壁部、４０…第２酸化膜、５０…第３酸化膜、６０…保護膜、７０…封止部材、１００…ＭＥＭＳ素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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