(57)【要約】【課題】素子部と配線部との間の静電的および電磁的誘導が抑制された機能素子を提供する。【解決手段】基板と、基板の主面側に配置されている素子部と、基板の主面に設けられている配線部と、主面に対して垂直方向から平面視した場合に、素子部および少なくとも一部の配線部が重なる様に基板に載置されている蓋部と、を備え、蓋部には、配線部の少なくとも一部に沿って壁部が設けられ、壁部が基板の主面に接続されている。【選択図】図１
2014232037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の主面側に配置されている素子部と、
前記基板の前記主面に設けられている配線部と、
前記主面に対して垂直方向から平面視した場合に、前記素子部および少なくとも一部の前記配線部が重なる様に前記基板に載置されている蓋部と、を備え、
前記蓋部には、前記配線部の少なくとも一部に沿って壁部が設けられ、前記壁部が前記基板の前記主面に接続されていることを特徴とする機能素子。
【請求項２】
請求項１に記載の機能素子において、
前記配線部は、複数の配線を備え、
前記壁部は、前記複数の配線の間に沿って設けられていることを特徴とする機能素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の機能素子において、
前記壁部は、前記配線と前記素子部との間に設けられていることを特徴とする機能素子。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の機能素子において、
前記主面には、溝部が設けられ、前記溝部内に前記配線部が設けられていることを特徴とする機能素子。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の機能素子において、
前記素子部は、可動体を備えたセンサー素子であることを特徴とする機能素子。
【請求項６】
請求項５に記載の機能素子において、
前記可動体は、前記蓋部と同電位に接続されていることを特徴とする機能素子。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の機能素子において、
前記基板に向かって延伸する前記壁部の長さは、前記基板に向かって前記壁部が延伸する方向における前記素子部の厚みと比べて長いことを特徴とする機能素子。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載した機能素子が搭載されたことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載した機能素子が搭載された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、機能素子、電子機器、および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、加速度や角速度等の物理量を検出する機能素子として、固定電極と、固定電極に対して間隙をもって並んで設けられるとともに一定方向に変位可能な可動錘に設けられた可動電極と、を有する構造の物理量センサーが知られている。
この様な機能素子としての物理量センサーは、可動錘の変位に伴い、固定電極と、可動錘に設けられた可動電極と、の間隙が変化し、その間隙の変化によって、固定電極と、可動電極と、の間に生じる静電容量の変化を検出することで、加速度や角速度等の物理量の変化を検出している。
例えば、特許文献１には、基板と、空間部を有する蓋部と、が接合され、当該空間部に可動錘が設けられるとともに、可動電極および固定電極から延設されている配線間に障壁を設けた構造の物理量センサーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４０８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した物理量センサーは、蓋部と、基板から起立し蓋部に向かって延設されている壁部と、の間に間隙を有するため、可動錘と配線との間、および配線間の物理的配置によって生じる寄生容量によって静電的および電磁的誘導が生じる虞があった。また、配線間の物理的配置によって生じる寄生容量による静電的および電磁的誘導によって、当該配線によって伝達される固定電極と可動電極との間に生じた静電容量に基づく電気信号に影響を及ぼす課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述した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、又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
本適用例に係る機能素子は、基板と、基板の主面側に配置されている素子部と、基板の主面に設けられている配線部と、主面に対して垂直方向から平面視した場合に、素子部および少なくとも一部の配線部が重なる様に基板に載置されている蓋部と、を備え、蓋部には、配線部の少なくとも一部に沿って壁部が設けられ、壁部が基板の主面に接続されていることを特徴とする。
【０００７】
この様な機能素子によれば、基板の主面側に配置されている素子部と、基板の主面に設けられている配線部と、素子部および配線部の一部が重なる様に蓋部が基板に載置されている。また、蓋部には配線部の少なくとも一部に沿って当該蓋部から基板の主面に向かって壁部が延設されている。
これにより、素子部と配線部との間は、基板、蓋部、および蓋部から延設されている壁部によって遮蔽される。また、機能素子が置かれる空間と、素子部および配線部と間は、基板および蓋部によって遮蔽される。
したがって、基板、蓋部および蓋部から延設されている壁部によって素子部と配線部との間に生じる電界が遮蔽される。また、機能素子が置かれる空間で生じる電界が遮蔽される。
よって、この様な機能素子は、素子部と配線部とに生じる寄生容量による静電誘導および電磁誘導を抑制することができる。
【０００８】
［適用例２］
上記適用例に係る機能素子において、配線部は、複数の配線を備え、壁部は、複数の配線の間に沿って設けられていることが好ましい。
【０００９】
この様な機能素子によれば、基板の主面に設けられた配線部は複数の配線を備え、それぞれの配線の間に蓋部から基板の主面に向かって延伸する壁部が設けられている。
これにより、それぞれの配線間は、基板、蓋部、および蓋部から延設されている壁部によって遮蔽される。
よって、基板、蓋部および蓋部から延設されている壁部によって配線間に生じる電界を遮蔽することができる。よって、この様な機能素子は、素子部と、それぞれの配線間と、の間に生じる寄生容量による静電誘導および電磁誘導を抑制することができる。
【００１０】
［適用例３］
上記適用例に係る機能素子において、壁部は、配線と素子部との間に設けられていることが好ましい。
【００１１】
この様な機能素子によれば、蓋部から延設されている壁部が配線と素子部との間に設けられていることで、配線と素子部との間に生じる寄生容量による静電誘導および電磁誘導を抑制することができる。
【００１２】
［適用例４］
上記適用例に係る機能素子において、主面には、溝部が設けられ、溝部内に配線部が設けられていることが好ましい。
【００１３】
この様な機能素子によれば、基板の主面には溝部が設けられ、当該溝部内に配線部が設けられている。
これにより、配線は主面と交差する方向における側面が溝部の側面と対面し、さらに配線間に生じる電界を遮蔽することができる。
したがって、この様な機能素子は、素子部と、配線部と、の間に生じる寄生容量による静電誘導および電磁誘導をさらに抑制することができる。
【００１４】
［適用例５］
上記適用例に係る機能素子において、素子部は、可動体を備えたセンサー素子であることが好ましい。
【００１５】
この様な機能素子によれば、素子部は、可動体を有するセンサー素子を用いることができる。
これにより、機能素子が置かれる空間からの気流を基板、蓋部、および蓋部から延設されている壁部で抑制し、可動体として設けられた素子部を保護することができる。
したがって、この様な機能素子は、加速度等を検知するセンサーとして広範な用途に用いることができる。
【００１６】
［適用例６］
上記適用例に係る機能素子においては、可動体は、蓋部と同電位に接続されていることが好ましい。
【００１７】
この様な機能素子によれば、可動体は、蓋部と同電位に接続されているため、蓋部がシールドとして機能することができる。したがって、別途にシールド電極を設けることなく、機能素子の外部から受ける静電的誘導および電磁的誘導から素子部と配線部とを保護することができる。
【００１８】
［適用例７］
上記適用例に係る機能素子において、基板に向かって延伸する壁部の長さは、基板に向かって壁部が延伸する方向における素子部の厚みと比べて長いことが好ましい。
【００１９】
この様な機能素子によれば、壁部の長さは、素子部の厚みと比べて長く設けられている。
これにより、機能素子は、素子部として可動体を有するセンサー素子が用いられた場合において、素子部が基板、蓋部、および蓋部から延設されている壁部に内包されることで、外部からの気流によって素子部の可動を妨げることなく、素子部に対する静電的誘導および電磁的誘導から保護することができる。
したがって、この様な機能素子は、外部からの外乱に対する耐障害性、および信頼性の高い機能素子を得ることができる。
【００２０】
［適用例８］
本適用例に係る電子機器は、上述したいずれかの機能素子が搭載されていることを特徴とする。
【００２１】
この様な電子機器によれば、配線と素子部、および配線間における電界を遮蔽し、静電的誘導および電磁的誘導が抑制された機能素子が搭載されることで、信頼性を高めることができる。
【００２２】
［適用例９］
本適用例に係る移動体は、上述したいずれかの機能素子を搭載していることを特徴とする。
【００２３】
この様な移動体によれば、配線と素子部、および配線間における電界を遮蔽し、静電的誘導および電磁的誘導が抑制された機能素子が搭載されることで、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係る機能素子を模式的に示す平面図。
【図２】第１実施形態に係る機能素子を模式的に示す断面図。
【図３】第１実施形態に係る機能素子の製造工程を説明する説明図。
【図４】第１実施形態に係る機能素子の製造工程を説明する説明図。
【図５】第２実施形態に係る機能素子を模式的に示す断面図。
【図６】第３実施形態に係る機能素子を模式的に示す断面図。
【図７】第４実施形態に係る機能素子を模式的に示す断面図。
【図８】実施例に係る電子機器としてのパーソナルコンピューターを模式的に示す図。
【図９】実施例に係る電子機器としての携帯電話機を模式的に示す図。
【図１０】実施例に係る電子機器としてのデジタルスチールカメラを模式的に示す図。
【図１１】実施例に係る移動体としての自動車を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。
【００２６】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る機能素子について、図１から図４を用いて説明する。
図１は、第１実施形態に係る機能素子の概略を示す平面図である。図２は、図１中の線分Ａ−Ａ’で示す部分の機能素子の断面を模式的に示す断面図である。図３および図４は、第１実施形態に係る機能素子の製造工程を説明する説明図である。
説明の便宜のため、図１では蓋部の図示を省略している。なお、図１および図２では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。なお、Ｚ軸は基板と蓋部とが重なる厚み方向を示す軸である。
【００２７】
［機能素子１の構造］
機能素子１には、図１、および図２に示すように、基板２と、基板２上に素子部３と、配線部４と、が設けられている。また、機能素子１には、素子部３および配線部４を覆う蓋部５が設けられている。
【００２８】
機能素子１において、素子部３は特に限定されることなく種々の能動素子や、受動素子として設けることができる。
本実施形態の機能素子１は、素子部３の一例として能動素子を用いた例を説明する。
機能素子１は、例えば、慣性センサーとして用いることができる。具体的には、加速度や角速度などの物理量を検出する容量変化検出型の物理量センサーとして用いることができる。
【００２９】
［基板２］
基板２は、素子部３、および配線部４等が設けられている基材である。基板２は、板状をなし、その主面２ａに素子部３、および配線部４等が設けられている。
基板２の主面２ａは、素子部３が設けられている素子領域１２ａと、素子部３の可動に伴う電気信号を出力する配線部４が設けられている配線領域２２ａと、を含み構成されている。
【００３０】
基板２の素子領域１２ａには、空洞部２１が設けられている。この空洞部２１は、基板２を主面２ａに対して垂直方向から平面視したときに、後述する素子部３を構成する可動錘３３、可動電極部３６，３７、および梁部３４，３５を内包する様に設けられている。また、空洞部２１は、内底２１ａを有する。この様な空洞部２１は、可動錘３３、可動電極部３６，３７、および梁部３４，３５が基板２に接触することを抑制する空間、換言すると、逃げ部を構成する。これにより、素子部３の可動錘３３の変位を許容することができる。
なお、この空間は、空洞部２１（凹部）に代えて、基板２をその厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通する開口部として設けても良い。また、本実施形態おいて、空洞部２１を主面２ａに対して垂直方向から平面視したときの形状は、矩形をなしているが、これに限定されるものではない。
【００３１】
基板２を構成する材料としては、例えば、シリコンやガラス等の材料を用いることが好ましい。例えば、素子部３がシリコンを主材料として構成されている場合、基板２は、ホウ珪酸ガラスを用いるとより好ましい。
機能素子１は、例えば、基板２を構成する材料としてホウ珪酸ガラスを用いた場合に、基板２と、シリコンを主材料とする基材を用いた素子部３との間を陽極接合法により強固に接合することができる。
【００３２】
基板２は、素子部３を構成する材料との線膨張率の差を可及的に少なくすることができる材料で構成されることが好ましい。例えば、基板２にホウ珪酸ガラスを、素子部３にシリコンを主材料とする基材を用いることで、基板２と素子部３との間の線膨張率差が少なくなり、熱膨張による歪みによる基板２と素子部３との接合部分の破損を抑制することができる。
【００３３】
（素子部３）
素子部３は、固定部３１，３２と、可動錘３３と、梁部３４，３５と、可動電極部３６，３７と、固定電極部３８，３９と、を含み構成されている。
素子部３は、例えば、加速度や角速度等の物理量の変化に応じて、可動錘３３および可動電極部３６，３７が、梁部３４，３５を弾性変形させながら、図１に示す矢印ａの方向、即ち、Ｘ軸方向（＋Ｘ軸方向、または−Ｘ軸方向）に変位する。
【００３４】
素子部３は、前述の変位に伴って、可動電極部３６と固定電極部３８との間の間隙、および可動電極部３７と固定電極部３９との間の間隙がそれぞれ変化する。素子部３は、前述の間隙の変化に伴って、可動電極部３６と固定電極部３８との間、および可動電極部３７と固定電極部３９との間の静電容量の値がそれぞれ変化する。
機能素子１、これらの静電容量の変化に基づいて、加速度や角速度等の物理量を検出することできる。
【００３５】
素子部３は、固定部３１，３２、可動錘３３、梁部３４，３５、および可動電極部３６，３７が一体的に形成されているものである。
図１および図２に示すように、固定部３１，３２は、それぞれ、前述した基板２の素子領域１２ａ（主面２ａ）に接続されている。具体的には、固定部３１は、の空洞部２１に対して−Ｘ軸方向側の部分に接続されている。また、固定部３２は、基板２の主面２ａの空洞部２１に対して＋Ｘ軸方向側の部分に接続されている。また、固定部３１，３２は、主面２ａに対して垂直方向から平面視した場合に、それぞれ、空洞部２１の外周縁２１ｃを跨ぐように設けられている。
【００３６】
なお、固定部３１，３２の位置、および形状等は、梁部３４，３５や配線部４等の位置および形状等に応じて決められるものであり、上述したものに限定されるものでない。
【００３７】
（可動錘３３）
可動錘３３は、２つの固定部３１，３２の間に設けられている。本実施形態において可動錘３３は、Ｘ軸方向に延びる長手形状をなしている。なお、可動錘３３の形状は、素子部３を構成する各部の形状、大きさ等に応じて決められるものであり、上述したものに限定されるものでない。
【００３８】
可動錘３３は、固定部３１に対して梁部３４を介して連結されるとともに、固定部３２に対して梁部３５を介して連結されている。より具体的には、可動錘３３の−Ｘ軸方向側の端部が梁部３４を介して固定部３１に連結されるとともに、可動錘３３の＋Ｘ軸方向の端部が梁部３５を介して固定部３２に連結されている。
梁部３４，３５は、可動錘３３が可動できる様に固定部３１，３２に対して連結されている。
【００３９】
梁部３４は、複数の梁３４１，３４２で構成されている。梁３４１，３４２は、それぞれ、Ｙ軸方向に蛇行しながらＸ軸方向に延伸する形状をなしている。梁部３５は、梁部３４と同様にＹ軸方向に蛇行しながらＸ軸方向に延伸する形状をなす複数の梁３５１，３５２で構成されている。
本実施形態において梁部３４，３５は、主に図１において矢印ａで示す＋Ｘ軸方向及び−Ｘ軸方向に可動錘３３が変位（可動）を成し得るように構成されている。
【００４０】
（可動電極部３６，３７）
可動電極部３６は、可動錘３３が変移するＸ軸方向（図２に示す矢印ａの両方向）と交差するＹ軸方向に向かって可動錘３３から延設されている。可動電極部３６は、可動錘３３から＋Ｙ軸方向に突出し、櫛歯状をなす様に並んで複数設けられている。
可動電極部３７は、可動錘３３が変移するＸ軸方向（図２に示す矢印ａの両方向）と交差する−Ｙ軸方向に向かって可動錘３３から延設されている。可動電極部３７は、可動錘３３から−Ｙ軸方向に突出し、櫛歯状をなす様に並んで複数設けられている。
【００４１】
このように複数の可動電極部３６、および複数の可動電極部３７は、それぞれ、可動錘３３が可動するＸ軸方向（図１において示す矢印ａの方向）に並んで設けられている。換言すると、複数の可動電極部３６，３７は、可動錘３３変位する方向となるＸ軸方向に沿って並んで、かつ、変位する方向と交差するＹ軸方向の両側に延伸する様に設けられている。これにより、可動錘３３の変位に応じて後述する固定電極部３８と、可動電極部３６，３７との間に生じる静電容量を変化させることができる。
【００４２】
（固定電極部３８，３９）
固定電極部３８は、前述した可動電極部３６に対して間隙を有し、噛み合う櫛歯状をなすように設けられている。
固定電極部３８は、第１固定電極部としての固定電極３８１と、第２固定電極としての固定電極３８２と、を含み構成されている。固定電極３８１，３８２は、それぞれ可動電極部３６と間隙を有し、設けられている。なお、固定電極部３８と記す場合は、固定電極３８１，３８２を含むものとして説明する。
固定電極部３９は、前述した固定電極部３８と同様に、可動電極部３７に対して間隙を有し、噛み合う櫛歯状をなすように設けられている。固定電極部３９は、第３固定電極部としての固定電極３９１と、第４固定電極としての固定電極３９２と、を含み構成されている。固定電極３９１，３９２は、それぞれ可動電極部３７と間隙を置いて設けられている。なお、固定電極部３９と記す場合は、固定電極３９１，３９２を含むものとして説明する。
【００４３】
固定電極部３８は、可動錘３３とは反対側の端部が素子領域１２ａ（主面２ａ）上に延設されている配線部４に接続されている。固定電極部３８は、配線部４に接続された側の一端を固定端とし、その反対側を自由端として可動錘３３が設けられている−Ｙ軸方向へ延設されている。
【００４４】
固定電極部３９は、可動錘３３とは反対側の端部が素子領域１２ａ（主面２ａ）上に延設されている配線部４に接続されている。固定電極部３９は、配線部４に接続された側の一端を固定端とし、その反対側を自由端として可動錘３３が設けられている＋Ｙ軸方向へ延設されている。
【００４５】
（配線部４）
配線部４は、前述した基板２の配線領域２２ａ上から固定部３１、および固定電極部３８，３９に向かって延設されている。
配線部４は、配線４１，４２，４３と、パッド電極４４，４５，４６とで構成されている。
【００４６】
配線４１は、基板２の主面２ａ上、かつ基板２の外周縁２ｃと、空洞部２１の外周縁２１ｃと、の間に設けられている。
配線４１は、複数の固定電極部３８，３９のうち、第１固定電極としての固定電極３８１、及び第３固定電極としての固定電極３９１と電気的に接続されている。また、配線部４は、固定電極部３８，３９と接続された一端と異なる他端が、基板２の配線領域２２ａ（主面２ａ）上においてパッド電極４４に接続されている。
【００４７】
配線４２は、基板２の主面２ａ上、かつ基板２の外周縁２ｃと、空洞部２１の外周縁２１ｃと、の間に設けられている。
配線４２は、複数の固定電極部３８，３９のうち、第２固定電極としての固定電極３８２、及び第４固定電極としての固定電極３９２と電気的に接続されている。また、配線４２は、固定電極部３８，３９と接続された一端と異なる他端が、基板２の配線領域２２ａ（主面２ａ）上において、パッド電極４５と接続されている。
【００４８】
配線４３は、基板２上の固定部３１から基板２の外周縁２ｃに向かって主面２ａ上に設けられている。また、配線４３は、固定部３１と接続された一端と異なる他端が、基板２の配線領域２２ａ（主面２ａ）上において、パッド電極４６と接続されている。
【００４９】
配線部４を構成する材料としては、導電性を有するものであれば、特に限定されることはない。例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、又はこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの一種、又は複数を組み合わせて用いることができる。
【００５０】
この様な配線４１およびパッド電極４４と、配線４３およびパッド電極４６と、により、配線４１を介して第１固定電極（固定電極３８１）と可動電極部３６との間の静電容量、及び第３固定電極（固定電極３９１）と可動電極部３７との間の静電容量と、を測定することができる。
また、この様な配線４２及びパッド電極４５と、配線４３及びパッド電極４６とにより、配線４２を介して第２固定電極（固定電極３８２）と可動電極部３６との間の静電容量、及び第４固定電極（固定電極３９２）と可動電極部３７との間の静電容量を測定することができる。
【００５１】
（蓋部５）
蓋部５は、上述した素子部３、及び配線部４を保護するために設けられている。蓋部５は、基板２の主面２ａと接合されている。
蓋部５には、蓋部５から基板２の主面２ａに向かって延伸する壁部５８が設けられている。
蓋部５には、当該蓋部５、壁部５８、および基板２に囲まれた空間部である第１キャビティ５２と、第２キャビティ５４と、が設けられている。
【００５２】
第１キャビティ５２は、素子部３を内包するとともに、素子領域１２ａを覆う様に設けられている。具体的には、可動錘３３および可動電極部３６，３７等の変位を許容するように設けられている。また、蓋部５から主面２ａに向かって延伸する壁部５８は、その延伸する方向における長さが当該方向における素子部３の厚みより大きく（長く）設けられている。これによって、素子部３の可動を許容することができる。
第２キャビティ５４は、素子部３から延伸し、配線領域２２ａに延設されている配線部４を内包するとともに、配線領域２２ａを覆う様に設けられている。
【００５３】
この様な機能素子１において、素子領域１２ａに設けられている素子部３と、配線領域２２ａに延設されている配線部４と、が寄生容量を持たない構造とすることが好ましい。そこで、本発明の機能素子１は、素子領域１２ａに設けられている素子部３と、配線領域２２ａに延設されている配線部４と、を別個のキャビティに収容されている。換言すると素子部３は、素子領域１２ａにおいて基板２と第１キャビティ５２とに包囲されている。また、配線部４は、配線領域２２ａにおいて基板２と第２キャビティ５４とに包囲されている。
これにより、素子部３および配線部４の相互間の干渉、また、外部からの電界による干渉の低減を図っている。
【００５４】
蓋部５は、前述した様に基板２の主面２ａに接続されている。蓋部５と基板２との接続方法は特に限定されず、例えば、接着剤を用いた接続方法、陽極接合（接続）法等を用いることができる。
蓋部５を構成する材料としては、キャビティとなる凹形状の加工が容易、かつ電界を抑制することができる材料が好適である。蓋部５を構成する材料としては、例えば、蓋部５と基板２との接合に陽極接合法を用いる場合にはシリコンが好適である。
本実施形態の機能素子１は、蓋部５と、ホウ珪酸ガラスで構成された基板２と、が陽極接合法によって接合されているため、蓋部５を構成する材料はシリコン基板が用いられている。
【００５５】
［機能素子１の製造方法］
機能素子１の製造方法について説明をする。
図３および図４は、機能素子１の製造工程を説明する断面図であって、図１に示す線分Ａ−Ａ’における機能素子１の断面を模式的に示している。
【００５６】
機能素子１の製造方法は、基板準備工程と、空洞部形成工程と、配線部形成工程と、素子基板接合工程と、素子部形成工程と、蓋部接合工程と、を含んでいる。
なお、ここでは、単一の機能素子１を形成することを前提に説明するが、複数の機能素子１を並列に製造しても良い。
【００５７】
［基板準備工程］
図３（ａ）は、素子部３および配線部４等が形成される基板２が準備された状態を示している。
基板準備工程は、図３（ａ）に示す素子部３および配線部４等が形成される基板２を準備する工程である。
【００５８】
［空洞部形成工程］
図３（ｂ）は、基板２の素子領域１２ａ（主面２ａ）に空洞部２１が形成された状態を示している。
空洞部形成工程は、図３（ｂ）に示す素子領域１２ａ（主面２ａ）に空洞部２１を形成する工程である。
空洞部２１は、空洞部２１となる部分が開口したマスクパターン（不図示）を主面２ａ上に形成し、ウエットエッチング法によって基板２をエッチングすることで、形成することができる。なお、空洞部形成工程は、基板２に空洞部２１を設ける方法としてウエットエッチング法を用いているが、これに限定されることなくドライエッチング法を用いても良い。
【００５９】
［配線部形成工程］
図３（ｃ）は、基板２の主面２ａ上に配線部４が形成された状態を示している。
配線部形成工程は、図３（ｃ）に示す主面２ａ上に配線部４（配線４１，４２，４３）を形成する工程である。
配線部４は、配線部４となる部分が開口したマスクパターン（不図示）を主面２ａ上に形成し、スパッタリング法によって導電性材料を主面２ａ上に堆積させることで、形成することができる。なお、配線部形成工程は、主面２ａ上に配線部４を形成する方法としてスパッタリング法を用いているが、これに限定されることなく配線部４は、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法によって導電性材料を主面２ａ上に堆積させ、フォトリソグラフィー法を用いて配線部４のパターニングを行い形成しても良い。また、配線部４はあらかじめ主面２ａ上に形成された凹部２１内に形成しても良い。
【００６０】
［素子基板接合工程］
素子基板接合工程は、図３（ｄ）に示す様に、素子部３となる素子基板１０３を基板２上の素子領域１２ａに接合する工程である。
素子基板１０３は、後述する素子部形成工程で素子部３を形成する材料となる素子基板１０３を、素子領域１２ａ上に陽極接合法によって接合する工程である。なお、素子基板接合工程は、素子基板１０３を接合する方法として陽極接合法を用いているが、これに限定されることなく接着材を用いる接合法を用いても良い。
【００６１】
［素子部形成工程］
素子部形成工程は、素子基板１０３を加工し、素子部３を構成する固定部３１，３２、可動錘３３、梁部３４，３５、可動電極部３６，３７、および固定電極部３８，３９を形成する工程である。
【００６２】
図３（ｅ）は、素子基板１０３が素子部３を形成するために必要な厚みに薄板化された状態を示している。
素子部形成工程は、図３（ｅ）に示す素子基板１０３の薄板化をおこなう工程を含む。
素子基板１０３の薄板化は、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法によっておこなうことができる。なお、素子部形成工程は、素子基板１０３を薄板化する方法としてＣＭＰ法を用いているが、これに限定されることなく、ラップ研磨法などを用いても良い。なお、素子基板１０３の薄板化をおこなう工程は、素子基板１０３の厚みや素子部３の厚みによって適宜実施すれば良い工程で、必須の工程ではない。
【００６３】
図４（ｆ）は、素子部３が形成された状態を示している。
次に素子部形成工程は、図４（ｆ）に示す様に薄板化された素子基板１０３をパターニングすることで素子部３の形成をおこなう工程を含む。
素子部３の形成は、素子基板１０３に固定部３１，３２、可動錘３３、梁部３４，３５、可動電極部３６，３７、および固定電極部３８，３９のパターニングを行い、例えば、ドライエッチング法を用いておこなうことができる。なお、素子部形成工程は、素子部３の形成にドライエッチング法を用いているが、これに限定されることなく、ウエットエッチング法などを用いてパターニングを行い素子部３を形成しても良い。
【００６４】
［蓋部接合工程］
図４（ｇ）は、蓋部５が基板２に接合された状態を示している。
蓋部接合工程は、壁部５８を備える蓋部５を基板２の主面２ａに接合する工程である。
蓋部５と基板２との接合は、例えば、陽極接合法を用いておこなうことができる。
なお、蓋部接合工程は、蓋部５と基板２との接合に陽極接合法を用いているが、これに限定されることなく、基板２と蓋部５との接合面に金属膜を形成し、共晶接合法を用いて接続しても良い。また、基板２と蓋部５とを接着材等によって接合しても良い。
なお、本実施形態の機能素子１の製造工程において、蓋部５には予め壁部５８が形成され、第１キャビティ５２と第２キャビティ５４とが設けられている例を説明したが、これに限定されることなく、フォトリソグラフィー法を用いて壁部５８を形成し、第１キャビティ５２および第２キャビティ５４を設ける工程を含むこともできる。
【００６５】
蓋部接合工程が完了することで、機能素子１の製造工程が完了する。
【００６６】
上述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な機能素子１によれば、素子部３は、素子領域１２ａにおいて基板２、蓋部５、および壁部５８に囲まれた空間部である第１キャビティ５２に包囲されている。また、配線部４は、配線領域２２ａにおいて基板２、蓋部５，および壁部５８に囲まれた空間部である第２キャビティ５４に包囲されている。これにより、素子部３と配線部４との間は、基板２および蓋部５によって遮蔽される。また、機能素子１が置かれた空間と、素子部３および配線部４との間は、基板２、蓋部５、および壁部５８によって遮蔽される。したがって、基板２、蓋部５、および壁部５８によって素子部３と配線部４との間に生じる電界が遮蔽される。また、機能素子１が置かれる空間で生じる電界が遮蔽される。
よって、この様な機能素子１は、素子部３と配線部４とに生じる寄生容量を減らすことができ、静電誘導および電磁誘導を抑制することで、いわゆるノイズを低減することができ信頼性を高めることができる。
【００６７】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る機能素子について、図５を用いて説明する。
図５は、第２実施形態に係る機能素子を模式的に示す断面図である。図５は、図１中の線分Ａ−Ａ’で示す部分の機能素子の断面を模式的に示すものである。
図５では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示し、Ｚ軸は、基板と蓋部とが重なる厚み方向を示す軸である。
【００６８】
第２実施形態にかかる機能素子１ａは、第１実施形態で説明した機能素子１とは、配線領域２２ａに延設されている配線部４を個々のキャビティで包囲している点が異なる。
その他の構成等は、第１実施形態で上述した機能素子１と略同じであるため、同様の構成には同じ符号および符番を付して説明を一部省略して機能素子１ａについて説明する。
【００６９】
［機能素子１ａの構造］
本実施形態の機能素子１ａは、第１実施形態で上述した機能素子１と同様に、加速度や角速度などの物理量を検出する容量変化検出型の物理量センサーとして用いることができる。
機能素子１ａには、図５に示すように、基板２と、基板２上に素子部３と、配線部４と、が設けられている。また、機能素子１ａには、素子部３および配線部４を覆う蓋部５が設けられている。また、蓋部５には、素子部３を内包する第１キャビティ５２と、配線部４を内包する複数の第２キャビティ５４が設けられている。
【００７０】
（蓋部５）
機能素子１ａにおいて蓋部５は、機能素子１と同様に、素子部３、及び配線部４を保護するために設けられている。蓋部５は、基板２の主面２ａと接合されている。
蓋部５には、当該蓋部５、壁部５８、および基板２に囲まれた空間部である第１キャビティ５２と、第２キャビティ５４と、が設けられている。
【００７１】
第１キャビティ５２は、素子部３を内包するとともに、素子領域１２ａを覆う様に設けられている。具体的には、可動錘３３及び可動電極部３６，３７等の変位を許容するように設けられている。
第２キャビティ５４は、素子部３から延伸し、配線領域２２ａに延設されている配線部４を内包するとともに、配線領域２２ａを覆う様に設けられている。
第２キャビティ５４は、配線領域２２ａに延設されている配線４１，４２，４３に対応して複数の収容空間（５４ａ，５４ｂ，５４ｃ）が設けられている。
以下、説明の便宜のため、複数の収容空間を第２キャビティ５４ａ、第２キャビティ５４ｂ、第２キャビティ５４ｃ、と称する。
機能素子１ａには、配線４１を内包するとともに、配線領域２２ａの一部を覆う様に設けられている第２キャビティ５４ａが設けられている。
また、機能素子１ａには、配線４２を内包するとともに、配線領域２２ａの一部を覆う様に設けられている第２キャビティ５４ｂと、配線４３を内包するとともに、配線領域２２ａの一部を覆う様に設けられている第２キャビティ５４ｃと、が設けられている。
【００７２】
この様な機能素子１ａにおいて、配線４１，４２，４３は、別個のキャビティに収容されていることから、配線部４相互間においても寄生容量を減らすことができ電界による干渉を受けることを低減することができる。第１実施形態で上述の通り、機能素子１ａは、素子領域１２ａに設けられている素子部３と、配線領域２２ａに延設されている配線部４と、を別個のキャビティに収容し、素子部３と配線部４との寄生容量によって生じる相互間の干渉、また、外部からの電界による干渉の低減を図っている。
【００７３】
その他の構成は第１実施形態で上述をした機能素子１と同様のため、説明を省略する。
【００７４】
上述した第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な機能素子１ａによれば、基板２の主面２ａに設けられた配線部４は複数の配線（４１，４２，４３）を備え、それぞれの配線部４が蓋部５に有する第２キャビティ５４（５４ａ，５４ｂ，５４ｃ）および基板２に包囲されている。これにより、配線４１，４２，４３の間は、基板２および蓋部５によって遮蔽される。よって、基板２および蓋部５で配線４１，４２，４３の間に生じる電界を遮蔽することができる。したがって、この様な機能素子１ａは、素子部３と、それぞれの配線４１，４２，４３間と、の間に生じる寄生容量を減らすことができ、静電誘導および電磁誘導を抑制することで、いわゆるノイズを低減することができ信頼性を高めることができる。
【００７５】
［第３実施形態］
第３実施形態に係る機能素子について、図６を用いて説明する。
図６は、第３実施形態に係る機能素子を模式的に示す断面図である。図６は、図１中の線分Ａ−Ａ’で示す部分の機能素子の断面を模式的に示すものである。
図６では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示し、Ｚ軸は、基板と蓋部とが重なる厚み方向を示す軸である。
【００７６】
第３実施形態にかかる機能素子１ｂは、第２実施形態で説明した機能素子１ａとは、主面２ａに溝部２４が設けられ、さらに溝部２４に配線部４が設けられている点が異なる。
その他の構成等は第１実施形態、および第２実施形態で上述した機能素子１および機能素子１ａと略同じであるため、同様の構成には同じ符号および符番を付して説明を一部省略して機能素子１ｂについて説明する。
【００７７】
［機能素子１ｂの構造］
本実施形態の機能素子１ｂは、第１実施形態で上述した機能素子１と同様に、加速度や角速度などの物理量を検出する容量変化検出型の物理量センサーとして用いることができる。
機能素子１ｂには、図６に示すように、基板２と、基板２の主面２ａ上に素子部３と、配線部４と、溝部２４と、が設けられている。また、機能素子１ｂには、素子部３および配線部４を覆う蓋部５が設けられている。また、蓋部５には、素子部３を内包する第１キャビティ５２と、配線部４を内包する複数の第２キャビティ５４が設けられている。
【００７８】
（溝部２４）
機能素子１ｂにおいて基板２の主面２ａ上には、溝部２４が設けられている。
溝部２４は配線部４に沿って主面２ａ上に設けられるとともに、溝部２４の底面には、配線部４が配設される。溝部２４は、配線部４に対応して複数設けられている。具体的には、主面２ａ上に設けられた溝部２４ａには配線４１が、溝部２４ｂには配線４２が、溝部２４ｃには配線４３が、それぞれ設けられている。
【００７９】
この様な機能素子１ｂにおいて、配線４１，４２，４３は、主面２ａに設けられた溝部２４に配設されていることから主面と交差する方向における配線４１，４２，４３の側面が溝部２４ａ，２４ｂ，２４ｃの側面と対面し、さらに配線部４間に生じる電界を遮蔽することができる。
第１実施形態および第２実施形態で上述の通り、機能素子１ｂは、素子領域１２ａに設けられている素子部３と、配線領域２２ａに延設されている配線部４と、が別個のキャビティに収容され、素子部３と配線部４との間の寄生容量によって生じる相互間の干渉、また、外部からの電界による干渉の低減を図っている。
【００８０】
その他の構成は第１実施形態、および第２実施形態で上述をした機能素子１、および機能素子１ａと同様のため、説明を省略する。
【００８１】
上述した第３実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な機能素子１ｂによれば、基板２の主面２ａには溝部２４が設けられ、当該溝部２４に配線部４が設けられている。これにより、機能素子１ｂは、主面２ａと交差する方向における配線部４の側面が溝部２４の側面と対面し、さらに配線部４の間に生じる電界を遮蔽することができる。
よって、この様な機能素子１ｂは、素子部３と、配線部４と、の間に生じる寄生容量による静電誘導および電磁誘導をさらに抑制することができる。
【００８２】
［第４実施形態］
第４実施形態に係る機能素子について、図７を用いて説明する。
図７は、第４実施形態に係る機能素子を模式的に示す断面図である。図７は、図１中の線分Ａ−Ａ’で示す部分の機能素子の断面を模式的に示すものである。
図７では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示し、Ｚ軸は、基板と蓋部とが重なる厚み方向を示す軸である。
【００８３】
第４実施形態にかかる機能素子１ｃは、第３実施形態で説明した機能素子１ｂとは、蓋部５と、固定部３１から延設された配線４３と、を電気的に接続させるために接続電極部４８が設けられている点が異なる。
その他の構成等は第１実施形態、第２実施形態、および第３実施形態で上述した機能素子１、機能素子１ａ、および機能素子１ｂと略同じであるため、同様の構成には同じ符号および符番を付して説明を一部省略して機能素子１ｃについて説明する。
【００８４】
［機能素子１ｃの構造］
本実施形態の機能素子１ｃは、第１実施形態で上述した機能素子１と同様に、加速度や角速度などの物理量を検出する容量変化検出型の物理量センサーをして用いることができる。
機能素子１ｃには、図７に示すように、基板２と、基板２上に素子部３と、配線部４と、溝部２４と、が設けられている。機能素子１には、素子部３を内包する第１キャビティ５２、および配線部４を内包する複数の第２キャビティ５４、を有する蓋部５が基板２に接合して設けられている。また、配線部４と蓋部５との間に接続電極部４８が設けられている。
【００８５】
（接続電極部４８）
機能素子１ｃにおいて基板２の主面２ａ上には、複数の溝部２４が設けられている。溝部２４ａには配線４１が、溝部２４ｂには配線４２が、溝部２４ｃには配線４３が、それぞれ設けられている。
蓋部５と、固定部３１から延伸して溝部２４ｃに設けられている配線４３と、を電気的に接続する接続電極部４８が設けられている。
接続電極部４８は、基板２と蓋部５とが接続される方向における厚み方向において、配線４３と積層させて設けられている。接続電極部４８の厚みは、溝部２４ｃの深さから配線４３の厚みを差し引いた厚みとして設けることが好ましい。
【００８６】
この様な機能素子１ｃにおいて、固定部３１から延設されている配線４３が蓋部５と接続電極部４８を介して接続されていることから、蓋部５と可動錘３３とを略同電位に保つことができる。
【００８７】
その他の構成は第１実施形態、第２実施形態、および第３実施形態で上述をした機能素子１、機能素子１ａおよび機能素子１ｂと同様のため、説明を省略する。
【００８８】
上述した第４実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な機能素子１ｃによれば、接続電極部４８を介して、蓋部５と、配線部４と、が電気的に接続されている。
これにより、蓋部５と、接続電極部４８を介して電気的に接続された配線部４と、を同電位とすることができる。例えば、蓋部５と、配線４３と、が接続電極部４８を介して接続されている場合には、蓋部５と可動錘３３とが同電位となることから、蓋部５と可動錘３３との間に電界が生じることを抑制することができる。
したがって、機能素子１ｃは、蓋部５と可動錘３３（固定電極部３８，３９）との間で生じる寄生容量による静電的誘導および電磁的誘導を抑制することができる。
【００８９】
（実施例）
本発明の一実施形態に係る機能素子１、および機能素子１ａ，１ｂ，１ｃ（以下、総括して機能素子１として説明する。）のいずれかを適用した実施例について、図８から図１１を参照しながら説明する。
【００９０】
［電子機器］
先ず、本発明の一実施形態に係る機能素子１を適用した電子機器について、図８から図１０を参照しながら説明する。
【００９１】
［電子機器］
本発明の一実施形態に係る機能素子１を適用した電子機器について、図８から図１０を参照しながら説明する。
【００９２】
図８は、本発明の一実施形態に係る機能素子を備える電子機器としてのラップトップ型（またはモバイル型）のパーソナルコンピューターの構成の概略を示す斜視図である。この図において、ラップトップ型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１００８を備えた表示ユニット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。この様なラップトップ型パーソナルコンピューター１１００には、そのラップトップ型パーソナルコンピューター１１００に加えられる加速度等を検知して表示ユニット１１０６に加速度等を表示するための加速度センサー等として機能する静電容量型の機能素子１が内蔵されている。この様な機能素子１は、素子部３と配線部４との間の静電的誘導および電磁的誘導が抑制され、耐ノイズ性が高められている。よって、信頼性の高いラップトップ型パーソナルコンピューター１１００を得ることができる。
【００９３】
図９は、本発明の一実施形態に係る機能素子を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成の概略を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４及び送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。この様な携帯電話機１２００には、携帯電話機１２００に加えられる加速度等を検知して、当該携帯電話機１２００の操作を補助するための加速度センサー等として機能する静電容量型の機能素子１が内蔵されている。この様な機能素子１は、素子部３と配線部４との間の寄生容量による静電的誘導および電磁的誘導が抑制され、耐ノイズ性が高められている。よって、信頼性の高い携帯電話機１２００を得ることができる。
【００９４】
図１０は、本発明の一実施形態に係る機能素子を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略を示す斜視図である。なお、この図には、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）等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の背面には、表示部１３０８が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示をおこなう構成になっており、表示部１３０８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。
撮影者が表示部１３０８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１３１０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、図示される様に、ビデオ信号出力端子１３１２には液晶ディスプレイ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１３１０に格納された撮像信号が、液晶ディスプレイ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。この様なデジタルスチールカメラ１３００には、その落下からデジタルスチールカメラ１３００を保護する機能を動作させるため、落下による加速度を検知する加速度センサーとして機能する静電容量型の機能素子１が内蔵されている。この様な機能素子１は、素子部３と配線部４との間の寄生容量による静電的誘導および電磁的誘導が抑制され、耐ノイズ性が高められている。よって、信頼性の高いデジタルスチールカメラ１３００を得ることができる。
【００９５】
なお、本発明の一実施形態に係る機能素子１は、図８のラップトップ型パーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図９の携帯電話機、図１０のデジタルスチールカメラの他にも、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）、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カー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（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。
【００９６】
［移動体］
図１１は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００は、加速度センサーとして機能する機能素子１が各種制御ユニットに搭載されている。例えば、同図に示す様に、移動体としての自動車１５００には、当該自動車１５００の加速度を検知する機能素子１を内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic  Control  Unit）１５０８が車体１５０７に搭載されている。加速度を検知して車体１５０７の姿勢に応じた適切な出力にエンジンを制御することで、燃料等の消費を抑制した効率的な移動体としての自動車１５００を得ることができる。
また、機能素子１は、他にも、車体姿勢制御ユニット、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）、に広く適用できる。
この様な機能素子１は、素子部３と配線部４との間の寄生容量による静電的誘導および電磁的誘導が抑制され、耐ノイズ性が高められている。よって、信頼性の高い移動体１５００を得ることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１…機能素子、２…基板、２ａ…主面、２ｃ…外周縁、３…素子部、４…配線部、５…蓋部、１２ａ…素子領域、２１…空洞部、２１ａ…内底、２１ｃ…外周縁、２２ａ…配線領域、２４…溝部、３１，３２…固定部、３３…可動錘、３４，３５…梁部、３６…可動電極部、３６，３７…可動電極部、３８，３９…固定電極部、４１，４２，４３…配線、４４，４５，４６…パッド電極、５２…第１キャビティ、５４…第２キャビティ、５８…壁部、１０３…素子基板、１１００…ラップトップ型パーソナルコンピューター、１２００…携帯電話機、１３００…デジタルスチールカメラ、１５００…自動車。
【図１】
2014232037.tif 000003
【図２】
2014232037.tif 000004
【図３】
2014232037.tif 000005
【図４】
2014232037.tif 000006
【図５】
2014232037.tif 000007
【図６】
2014232037.tif 000008
【図７】
2014232037.tif 000009
【図８】
2014232037.tif 000010
【図９】
2014232037.tif 000011
【図１０】
2014232037.tif 000012
【図１１】
2014232037.tif 000013