(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置され、前記基板の法線方向に開口する開口部を有する凹部と、
前記凹部の開口部を覆う蓋部と、
前記凹部に配置され、前記蓋部と接続されている塊部と、
前記凹部の底部に配置されている機能素子と、を有し、
前記基板の平面視にて、前記塊部と前記蓋部との接続部の輪郭は、鈍角に曲がっている屈曲部および湾曲している湾曲部の少なくとも一方を備え、
前記塊部は、前記機能素子と電気的に接続されている配線の少なくとも一部を兼ねていることを特徴とする半導体デバイス。
【請求項２】
前記塊部は、前記凹部の側壁から離間して配置されている柱部を有する請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記塊部は、前記凹部の側壁から前記凹部の内側へ向けて突出する突出部を有する請求項１または２に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記基板の平面視にて、前記塊部の外形は、鈍角に曲がっている塊部側屈曲部および湾曲している塊部側湾曲部の少なくとも一方を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記凹部と前記蓋部との間の内部空間は、封止されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
前記機能素子は、振動素子である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
前記機能素子は、圧力センサー素子である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の半導体デバイスを有していることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の半導体デバイスを有してい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、半導体デバイス、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１のＭＥＭＳ振動子は、シリコン基板の上面に凹部を設け、この凹部内に振動素子を配置し、凹部の開口を蓋部で覆った構成となっている。また、凹部の周囲には機能素子と電気的に接続された回路が形成されており、機能素子と回路は、凹部内に設けられた柱部を介して電気的に接続されている。また、柱部は、蓋部と接合されており、蓋部を下方から支持する支持部としても機能している。ここで、特許文献１には、柱部と蓋部との接続部の形状について何ら記載されていないが、仮に、この接続部の輪郭が直角または鋭角の角部を有していると、この角部が蓋部へのクラックの起点となり、蓋部が破損するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５７９８２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、蓋部の破損を低減し、優れた信頼性を発揮することのできる半導体デバイス、電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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］
本適用例の半導体デバイスは、基板と、
前記基板上に配置され、前記基板の法線方向に開口する開口部を有する凹部と、
前記凹部の開口部を覆う蓋部と、
前記凹部に配置され、前記蓋部と接続されている塊部と、を有し、
前記基板の平面視にて、前記塊部と前記蓋部との接続部の輪郭は、鈍角に曲がっている屈曲部および湾曲している湾曲部の少なくとも一方を備えていることを特徴とする。
これにより、塊部と蓋部との接続部への応力集中が緩和されるため、蓋部の破損が低減され、優れた信頼性を発揮することのできる半導体デバイスが得られる。
【０００７】
［適用例２］
本適用例の半導体デバイスでは、前記塊部は、前記凹部の側壁から離間して配置されている柱部を有することが好ましい。
これにより、塊部の配置の自由度が増し、蓋部を効果的に支持することができる。
【０００８】
［適用例３］
本適用例の半導体デバイスでは、前記塊部は、前記凹部の側壁から前記凹部の内側へ向けて突出する突出部を有することが好ましい。
これにより、塊部を凹部の壁部と一体形成することができるため、塊部の構成がより簡単なものとなる。
【０００９】
［適用例４］
本適用例の半導体デバイスでは、前記基板の平面視にて、前記塊部の外形は、鈍角に曲がっている塊部側屈曲部および湾曲している塊部側湾曲部の少なくとも一方を有していることが好ましい。
これにより、塊部への応力集中が低減され、塊部の破損等を低減することができる。
【００１０】
［適用例５］
本適用例の半導体デバイスでは、前記凹部と前記蓋部との間の内部空間は、封止されていることが好ましい。
これにより、内部空間を所定の雰囲気に維持することができる。
【００１１】
［適用例６］
本適用例の半導体デバイスでは、前記凹部の底部に配置されている機能素子を有することが好ましい。
これにより、半導体デバイスに所定の機能を発揮させることができる。
【００１２】
［適用例７］
本適用例の半導体デバイスでは、前記塊部は、前記機能素子と電気的に接続されている配線の少なくとも一部を兼ねていることが好ましい。
これにより、塊部を有効利用することができる。
【００１３】
［適用例８］
本適用例の半導体デバイスでは、前記機能素子は、振動素子であることが好ましい。
これにより、半導体デバイスを例えば発振器として用いることができる。
【００１４】
［適用例９］
本適用例の半導体デバイスでは、前記機能素子は、圧力センサー素子であることが好ましい。
これにより、半導体デバイスを圧力センサーとして用いることができる。
【００１５】
［適用例１０］
本適用例の電子機器は、上記適用例の半導体デバイスを有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【００１６】
［適用例１１］
本適用例の移動体は、上記適用例の半導体デバイスを有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体デバイスを示す断面図である。
【図２】図１に示す半導体デバイスが有する振動素子を示す平面図である。
【図３】図１に示す半導体デバイスが有する支持部と蓋部との接続部を示す平面図である。
【図４】図１に示す半導体デバイスが有する支持部と蓋部との接続部を示す平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る半導体デバイスが有する支持部と蓋部との接続部を示す平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る半導体デバイスが有する支持部と蓋部との接続部を示す平面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る半導体デバイスが有する支持部と蓋部との接続部を示す平面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る半導体デバイスが有する支持部と蓋部との接続部を示す平面図である。
【図９】本発明の第６実施形態に係る半導体デバイスが有する支持部と蓋部との接続部を示す平面図である。
【図１０】本発明の第７実施形態に係る半導体デバイスを示す断面図である。
【図１１】図１０に示す半導体デバイスが有する圧力センサー素子を示す平面図である。
【図１２】図１１に示す圧力センサー素子を含むブリッジ回路を示す図である。
【図１３】本発明の半導体デバイスを備えるモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の半導体デバイスを備える携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の半導体デバイスを備えるデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。
【図１６】本発明の半導体デバイスを備える移動体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の半導体デバイス、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体デバイスを示す断面図である。図２は、図１に示す半導体デバイスが有する振動素子を示す平面図である。図３および図４は、それぞれ、図１に示す半導体デバイスが有する支持部と蓋部との接続部を示す平面図である。なお、図１は、図２中のＡ−Ａ線断面図である。また、図２では蓋部の図示を省略している。また、以下の説明では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。
【００２０】
図１に示す半導体デバイス１は、所定周波数の信号を発振する発振器として用いられる。このような半導体デバイス１は、図１に示すように、ベース基板２と、機能素子としての振動素子３と、蓋部４と、空洞部（内部空間）５と、半導体回路（回路）６と、を有している。
【００２１】
ベース基板２は、上面に開放する窪み２４を有する半導体基板（基板）２１と、窪み２４の内面上に積層された第１絶縁膜２２と、第１絶縁膜２２上に積層された第２絶縁膜２３と、を有している。半導体基板２１は、例えば、シリコン基板で構成され、第１絶縁膜２２は、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）で構成され、第２絶縁膜２３は、例えば、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で構成されている。なお、シリコン基板は、例えば、シリコン単結晶基板上にシリコン単結晶をエピタキシャル成長させたものを用いてもよい。ただし、半導体基板２１としては、シリコン基板に限定されず、例えば、ＳＯＩ基板を用いることができる。また、第１絶縁膜２２および第２絶縁膜２３としては、製造時に半導体基板２１を保護し、また、各部の短絡等を防ぐことができれば特に限定されない。
【００２２】
また、半導体基板２１の窪み２４よりも外側の部分には、半導体回路６が作り込まれている。半導体回路６は、例えば、振動素子３を励振させるための発振回路を有し、その他にも、例えば、必要に応じて、位相同期回路（ＰＬＬ回路）や、発振回路からの出力周波数を整数倍にする逓倍回路（周波数調整回路）や、信号を所定の出力形式に変換して出力する出力回路や、メモリー等を有している。このような半導体回路６には、必要に応じて、ＭＯＳトランジスタ、キャパシタ、インダクタ、抵抗、ダイオード、配線等の回路要素が含まれている。
【００２３】
このように、半導体デバイス１内に、半導体回路６を作り込むことで、例えば、半導体デバイス１と半導体回路６とが別体である場合と比較して、装置全体の小型化を図ることができる。また、半導体回路６を振動素子３に近接して配置することができるため、振動素子３から出力される信号にノイズが乗り難く、発振精度のよい半導体デバイス１となる。なお、図１では、説明の便宜上、半導体回路６としてＭＯＳトランジスタ６１のみを図示している。
【００２４】
また、図１および図２に示すように、窪み２４内には、枠状の壁部７１と、柱状の４本の柱部（塊部）７２と、が設けられている。
【００２５】
４つの柱部７２は、壁部７１の内側に壁部７１と離間して設けられており、振動素子３の周囲に沿って互いに離間して設けられている。また、各柱部７２は、略四角形の平面視形状を有している。これら４つの柱部７２は、蓋部４を下方から支持する支持部として機能する。そのため、蓋部４の下方（空洞部５内）への撓み変形が低減され、蓋部４と振動素子３との接触を防止することができる。特に、柱部７２を凹部７の壁面から離間して配置することで、柱部７２の配置の自由度が増し、蓋部４をより効果的に支持することができる。
【００２６】
また、４つの柱部７２は、振動素子３と電気的に接続され、振動素子３が有する電極を外部へ引き出すための配線（電気経路）の一部として用いられている。このように、柱部７２が配線の一部を兼ねることで、柱部７２を有効利用でき、別途配線を引き回す必要がなく、半導体デバイス１の装置構成が簡単なものとなると共に、半導体デバイス１の小型化を図ることができる。このような柱部７２は、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したポリシリコンで構成されている。なお、柱部７２の数としては、４つに限定されない。
【００２７】
壁部７１は、枠状をなし、平面視で振動素子３および柱部７２の周囲を囲むように、窪み２４の底部に立設されている。そして、このような壁部７１と窪み２４の底部とで凹部７が形成され、凹部７の内側の空間が空洞部５となっている。また、壁部７１は、隣り合う柱部７２ａ、７２ｂの間に入り込むように内側へ突出した突出部７１１と、隣り合う柱部７２ｂ、７２ｃの間に入り込むように内側へ突出した突出部７１２と、隣り合う柱部７２ｃ、７２ｄの間に入り込むように内側へ突出した突出部７１３と、隣り合う柱部７２ｄ、７２ａの間に入り込むように内側へ突出した突出部７１４と、を有している。このように、突出部７１１〜７１４を壁部７１に接続することで、突出部７１１〜７１４を壁部７１と一体形成することでき、その構成がより簡単となる。
【００２８】
このような突出部７１１、７１２、７１３、７１４を設けることで、空洞部５の体積を減少させることができる。そのため、空洞部５を形成する際のエッチング時間を短縮することができたり、空洞部５を真空封止する際の真空引き時間を短縮することができたりする。また、これら４つの突出部７１１〜７１４は、柱部７２と共に、蓋部４を下方から支持する支持部として機能する。よって、蓋部４の下方への撓み変形がより低減されている。
【００２９】
このような壁部７１は、例えば、ポリシリコンで構成されている。また、壁部７１の外周側（壁部７１と窪み２４の内側面との間）には壁部７１を補強する補強部７３が設けられている。これにより、半導体デバイス１の機械的強度を高めることができる。このような補強部７３は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）で構成されている。
【００３０】
蓋部４は、ベース基板２の上面側に設けられ、凹部７の開口部を塞いでいる。これにより、凹部７と蓋部４の間に気密封止された空洞部５が形成される。この空洞部５には振動素子３が配置されており、これにより、振動素子３を保護することができると共に、振動素子３を所定の環境下（安定した環境下）で駆動することができる。そのため、半導体デバイス１の信頼性が向上する。
【００３１】
このような蓋部４は、図１に示すように、各柱部７２および突出部７１１〜７１４の上面に接続されると共に、これらに支持された被覆層４１と、被覆層４１上に積層された封止層４２と、封止層４２およびベース基板２上に積層された構造体４３と、を有している。
【００３２】
被覆層４１は、絶縁層４１１と、絶縁層４１１上に積層された導電層４１２と、を有している。また、被覆層４１は、空洞部５の内外を連通する複数の連通孔４１ａを有している。この連通孔４１ａは、製造時に空洞部５内の犠牲層をエッチングにより除去するためのリリースホールである。なお、連通孔４１ａは、ベース基板２の平面視で、振動部電極３１と重ならないように配置することが好ましい。これにより、封止層４２によって連通孔４１ａを封止する際に、連通孔４１ａを通過した封止材料が振動部電極３１に付着することを低減することができ、振動素子３の駆動周波数（共振周波数）の変化を低減することができる。
【００３３】
また、導電層４１２は、絶縁層４１１を貫通して設けられ、柱部７２と電気的に接続されているコンタクト部４１２ａを有している。このようなコンタクト部４１２ａは、柱部７２と同様に、振動部電極３１を半導体回路６に接続するための配線の一部として用いられる。
【００３４】
このような被覆層４１では、絶縁層４１１は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）で構成されており、導電層４１２は、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したポリシリコンで構成されている。
【００３５】
封止層４２は、被覆層４１上に積層されており、連通孔４１ａを塞いでいる。これにより、空洞部５が気密封止される。このように、空洞部５を気密封止することで、空洞部５に収容されている振動素子３の雰囲気を安定させることができる。空洞部５は、真空状態（減圧状態）となっていることが好ましい。これにより、粘性抵抗が減り、より効率的かつ安定的に振動素子３を駆動することができる。
【００３６】
また、封止層４２は、コンタクト部４１２ａ上に周囲から島状に独立して配置され、コンタクト部４１２ａと電気的に接続されているコンタクト部４２１を有している。このようなコンタクト部４２１は、柱部７２およびコンタクト部４１２ａと同様に、振動部電極３１を半導体回路６に接続するための配線の一部として用いられる。
【００３７】
このような封止層４２としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の金属材料（導電性材料）を用いることができる。
【００３８】
構造体４３は、層間絶縁膜４３１と、層間絶縁膜４３１上に形成された配線層４３２と、配線層４３２および層間絶縁膜４３１上に形成された層間絶縁膜４３３と、層間絶縁膜４３３上に形成された配線層４３４と、配線層４３４および層間絶縁膜４３３上に形成された表面保護層４３５と、を有している。このうち、配線層４３２、４３４は、半導体回路６の配線として機能し、半導体回路６は、配線層４３２、４３４によって半導体デバイス１の上面に引き出され、配線層４３４の一部が外部接続端子４３４’となっている。また、表面保護層４３５は、半導体デバイス１を水分、ゴミ、傷などから保護する。
【００３９】
このような構造体４３では、層間絶縁膜４３１、４３３は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）で構成されており、配線層４３２、４３４は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）で構成されており、表面保護層４３５は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、ポリイミド、エポキシ樹脂等で構成されている。
【００４０】
振動素子３は、静電容量型（静電駆動型）の振動素子であり、凹部７の底部に配置されている。このように、振動素子３を凹部７の底部に配置することで、半導体デバイス１の低背化を図ることができる。
【００４１】
このような振動素子３は、図２に示すように、ベース基板２上に設けられた振動部電極３１および基板電極３２と、を有している。
【００４２】
振動部電極３１は、凹部７の底面に設けられた固定部３１１と、固定部３１１と空隙を隔てて対向配置された振動体３１２と、振動体３１２および固定部３１１の間に配置され、振動体３１２を固定部３１１に支持する支持部３１３と、を有している。また、振動体３１２は、支持部３１３に支持されている基部３１２ａと、基部３１２ａに接続されている４つの振動部３１２ｂ、３１２ｃ、３１２ｄ、３１２ｅと、を有し、略十字状をなしている。なお、振動部の数は、本実施形態の４つに限定されず、１〜３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。
【００４３】
一方、基板電極３２は、凹部７の底面に設けられ、振動部３１２ｂに対向配置されている電極３２１と、凹部７の底面に設けられ、振動部３１２ｄに対向配置されている電極３２２と、を有している。
【００４４】
これら振動部電極３１および基板電極３２は、それぞれ、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したポリシリコンで構成されている。
【００４５】
また、振動部電極３１および基板電極３２は、それぞれ、柱部７２を介して半導体回路６と電気的に接続されており、半導体回路６から振動部電極３１と基板電極３２との間に所定周波数（振動部電極３１の共振周波数とほぼ等しい周波数）の交番電圧が印加されると、振動体３１２と基板電極３２との間に発生する静電力によって、振動部３１２ｂ、３１２ｄと振動部３１２ｃ、３１２ｅとが逆相で振動する。そして、この振動に基づく信号（周波数信号）が基板電極３２（または振動部電極３１）から出力され、出力された信号を半導体回路６で処理することで、所定周波数の信号を出力することができる。
以上、半導体デバイス１の構成ついて簡単に説明した。
【００４６】
次に、半導体デバイス１の特徴でもある支持部（柱部７２および突出部７１１〜７１４）と蓋部４との接続部について詳細に説明する。
【００４７】
柱部７２と蓋部４との接続部９１の輪郭は、図３（ａ）に示すように、平面視で、４つの辺９１１、９１２、９１３、９１４を有する略四角形状をなしており、各角部に屈曲部９１５が設けられている。以下、各屈曲部９１５について詳細に説明するが、各屈曲部９１５は、互いに同様の構成であるため、以下では、辺９１１、９１２の間にある屈曲部９１５について代表して説明し、他の３つの屈曲部９１５については、その説明を省略する。
【００４８】
屈曲部９１５は、図３（ｂ）に示すように、辺９１１と辺９１２との間に位置しており、辺９１１、９１２の双方に対して傾斜した直線部９１５ａを有している。また、直線部９１５ａは、辺９１１、９１２よりも短く形成されている。これにより、屈曲部９１５を小さくすることができる。なお、直線部９１５ａの長さＬ１と辺９１１、９１２の長さＬ２の関係としては、特に限定されないが、例えば、０．１Ｌ２≦Ｌ１≦０．２Ｌ２なる関係を満足することが好ましい。このような関係を満足することで、上記の効果がより顕著となる。
【００４９】
また、辺９１１と直線部９１５ａとのなす角θ１１および辺９１２と直線部９１５ａとのなす角θ１２は、共に鈍角となっている。すなわち、９０°＜θ１１＜１８０°なる関係を満足すると共に、９０°＜θ１２＜１８０°なる関係を満足している。このような屈曲部９１５を有することで、接続部９１への応力集中が低減され、接続部９１を起点とする蓋部４へのクラックの発生を低減することができる。
【００５０】
突出部７１１と蓋部４との接続部９２の輪郭は、図４（ａ）に示すように、平面視で、３つの辺９２１、９２２、９２３を有し、突出部７１１の先端側に位置する２つの角部に屈曲部９２５が設けられている。以下、各屈曲部９２５について詳細に説明するが、各屈曲部９２５は、互いに同様の構成であるため、以下では、辺９２１、９２２の間にある屈曲部９２５について代表して説明し、辺９２２、９２３の間にある屈曲部９２５については、その説明を省略する。
【００５１】
屈曲部９２５は、図４（ｂ）に示すように、辺９２１と辺９２２との間に位置しており、辺９２１、９２２の双方に対して傾斜した直線部９２５ａを有している。また、直線部９２５ａは、辺９２１、９２２よりも短く形成されている。これにより、屈曲部９２５を小さくすることができる。なお、直線部９２５ａの長さＬ３と辺９２１、９２２の長さＬ４の関係としては、特に限定されないが、例えば、０．１Ｌ４≦Ｌ３≦０．２Ｌ４なる関係を満足することが好ましい。このような関係を満足することで、上記の効果がより顕著となる。
【００５２】
また、辺９２１と直線部９２５ａとのなす角θ２１および辺９２２と直線部９２５ａとのなす角θ２２は、共に鈍角となっている。すなわち、９０°＜θ２１＜１８０°なる関係を満足すると共に、９０°＜θ２２＜１８０°なる関係を満足している。このような屈曲部９２５を有することで、接続部９２への応力集中が低減され、接続部９２を起点とする蓋部４へのクラックの発生を低減することができる。
【００５３】
以上、突出部７１１と蓋部４との接続部９２について説明したが、突出部７１２と蓋部４との接続部、突出部７１３と蓋部４との接続部および突出部７１４と蓋部４との接続部についても、接続部９２と同様の構成となっている。そのため、これらの接続部については、その説明を省略する。
【００５４】
以上のように、接続部９１、９２の形状を工夫して、蓋部４へのクラックの発生を低減することで、蓋部４の機械的強度を維持することができると共に、空洞部５の気密性を維持することができる。さらには、半導体回路６の断線等を低減することもできる。よって、半導体デバイス１の信頼性が向上する。
【００５５】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る半導体デバイスが有する支持部と蓋部との接続部を示す平面図である。
【００５６】
以下、本発明の第２実施形態に係る半導体デバイスについて説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００５７】
第２実施形態の半導体デバイスは、支持部と蓋部との接続部の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００５８】
接続部９１の輪郭は、図５（ａ）に示すように、平面視で、略正六角形状をなしている。このような形状とすることで、接続部９１に、鈍角に屈曲する屈曲部９１５が設けられた状態となる。そのため、接続部９１への応力集中が低減され、接続部９１を起点とする蓋部４へのクラックの発生を低減することができる。なお、接続部９１の平面視形状としては、六角形に限定されず、五角形であってもよいし、七角形以上の多角形であってもよい。このような形状によっても、各角部を鈍角とすることができるため、同様の効果を発揮することができる。
【００５９】
一方、接続部９２の輪郭は、図５（ｂ）に示すように、平面視で、辺９２１、９２２、９２３、９２４を有し、辺９２１、９２２、辺９２２、９２３および辺９２３、９２４が互いに鈍角な角度で接続されている。これにより、突出部７１１の先端側に屈曲部９２５が設けられた状態となる。そのため、接続部９２への応力集中が低減され、接続部９２を起点とする蓋部４へのクラックの発生を低減することができる。なお、突出部７１２と蓋部４との接続部、突出部７１３と蓋部４との接続部および突出部７１４と蓋部４との接続部についても、接続部９２と同様の構成である。
【００６０】
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６１】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係る半導体デバイスが有する支持部と蓋部との接続部を示す平面図である。
【００６２】
以下、本発明の第３実施形態に係る半導体デバイスについて説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００６３】
第３実施形態の半導体デバイスは、支持部と蓋部との接続部の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００６４】
接続部９１の輪郭は、図６（ａ）に示すように、平面視で、４つの辺９１１、９１２、９１３、９１４を有する略四角形状（略正方形状）をなしており、各角部に湾曲部９１６が設けられている。湾曲部９１６は、隣り合う辺に連続的に接続されている曲線部９１６ａを有している。また、曲線部９１６ａは、略円弧状に湾曲している。このような湾曲部９１６を有することで、接続部９１への応力集中が低減され、接続部９１を起点とする蓋部４へのクラックの発生を低減することができる。なお、曲線部９１６ａは、湾曲していれば円弧状に限定されない。
【００６５】
接続部９２は、図６（ｂ）に示すように、平面視で、３つの辺９２１、９２２、９２３を有し、突出部７１１の先端側に位置する２つの角部に湾曲部９２６が設けられている。湾曲部９２６は、隣り合う辺に連続的に接続されている曲線部９２６ａを有している。また、曲線部９２６ａは、略円弧状に湾曲している。このような構成とすることで、接続部９２への応力集中が低減され、接続部９２を起点とする蓋部４へのクラックの発生を低減することができる。なお、曲線部９２６ａは、湾曲していれば円弧状に限定されない。また、突出部７１２と蓋部４との接続部、突出部７１３と蓋部４との接続部および突出部７１４と蓋部４との接続部についても、接続部９２と同様の構成である。
【００６６】
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６７】
＜第４実施形態＞
図７は、本発明の第４実施形態に係る半導体デバイスが有する支持部と蓋部との接続部を示す平面図である。
【００６８】
以下、本発明の第４実施形態に係る半導体デバイスについて説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００６９】
第４実施形態の半導体デバイスは、支持部と蓋部との接続部の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００７０】
接続部９１の輪郭は、図７（ａ）に示すように、平面視で、円形状をなしている。言い換えると、接続部９１は、その全域が湾曲部９１６で構成されている。このような構成とすることで、接続部９１への応力集中が低減され、接続部９１を起点とする蓋部４へのクラックの発生を低減することができる。なお、接続部９１の平面視形状としては、円形に限定されず、楕円形、長円形であってもよい。
【００７１】
一方、接続部９２の輪郭は、図７（ｂ）に示すように、２つの辺９２１、９２２と、突出部７１１の先端側にて辺９２１、９２２を接続する湾曲部９２６と、を有している。また、湾曲部９２６は、辺９２１と辺９２２とに連続的に接続されている半円弧状の曲線部９２６ａを有している。このような構成とすることで、接続部９２への応力集中が低減され、接続部９２を起点とする蓋部４へのクラックの発生を低減することができる。なお、突出部７１２と蓋部４との接続部、突出部７１３と蓋部４との接続部および突出部７１４と蓋部４との接続部についても、接続部９２と同様の構成である。
【００７２】
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００７３】
＜第５実施形態＞
図８は、本発明の第５実施形態に係る半導体デバイスが有する支持部と蓋部との接続部を示す平面図である。
【００７４】
以下、本発明の第５実施形態に係る半導体デバイスについて説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００７５】
第５実施形態の半導体デバイスは、支持部の形状が異なること以外は、前述した第２実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００７６】
柱部７２は、図８（ａ）に示すように、平面視で、略正六角形状をなしている。柱部７２をこのような形状とすることで、柱部７２に、鈍角に屈曲する屈曲部（支持部側屈曲部）７２１を設けることができる。そのため、柱部７２への応力集中が低減され、柱部７２の損傷や、柱部７２と蓋部４との接続部の破断等を低減することができる。特に、本実施形態では、柱部７２の平面視形状が、接続部９１の平面視形状に対応しているため（略相似形をなしているため）、接続部９１への応力集中がより低減され、接続部９１の破断をより効果的に低減することができる。なお、柱部７２の平面視形状としては、六角形に限定されず、五角形であってもよいし、七角形以上の多角形であってもよい。このような形状によっても、各角部を鈍角とすることができるため、同様の効果を発揮することができる。
【００７７】
一方、突出部７１１は、図８（ｂ）に示すように、平面視で、辺７１１ａ、７１１ｂ、７１１ｃ、７１１ｄを有し、辺７１１ａ、７１１ｂ、辺７１１ｂ、７１１ｃおよび辺７１１ｃ、７１１ｄが互いに鈍角な角度で接続されている。これにより、突出部７１１の先端側に屈曲部７１１’が設けられた状態となる。そのため、突出部７１１への応力集中が低減され、突出部７１１の損傷や、突出部７１１と蓋部４との接続部の破断等を低減することができる。なお、突出部７１２、７１３、７１４についても、突出部７１１と同様の構成である。
【００７８】
このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００７９】
＜第６実施形態＞
図９は、本発明の第６実施形態に係る半導体デバイスが有する支持部と蓋部との接続部を示す平面図である。
【００８０】
以下、本発明の第６実施形態に係る半導体デバイスについて説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００８１】
第６実施形態の半導体デバイスは、支持部の形状が異なること以外は、前述した第４実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００８２】
柱部７２は、図９（ａ）に示すように、平面視で、円形状をなしている。言い換えると、柱部７２は、その全域が湾曲部（支持部側湾曲部）７２２で構成されている。このような構成とすることで、柱部７２への応力集中が低減され、柱部７２の損傷や接続部９１の破断等を低減することができる。特に、本実施形態では、柱部７２の平面視形状が、接続部９１の平面視形状に対応しているため、接続部９１への応力集中がより低減され、接続部９１の破断をより効果的に低減することができる。なお、柱部７２の平面視形状としては、円形に限定されず、楕円形、長円形であってもよいし、また、例えば、各角部が丸み付けされた多角形であってもよい。
【００８３】
一方、突出部７１１は、図９（ｂ）に示すように、平面視で、２つの辺７１１ａ、７１１ｂと、突出部７１１の先端側にて辺７１１ａ、７１１ｂを接続する湾曲部（支持部側湾曲部）７１１”と、を有している。また、湾曲部７１１”は、辺７１１ａと辺７１１ｂとに連続的に接続されている半円弧状の曲線部を有している。このような構成とすることで、突出部７１１への応力集中が低減され、突出部７１１の損傷や接続部９２の破断等を低減することができる。特に、本実施形態では、突出部７１１の平面視形状が、接続部９２の平面視形状に対応しているため、接続部９２への応力集中がより低減され、接続部９２の破断をより効果的に低減することができる。なお、突出部７１２、７１３、７１４についても、突出部７１１と同様の構成である。
【００８４】
このような第６実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００８５】
＜第７実施形態＞
図１０は、本発明の第７実施形態に係る半導体デバイスを示す断面図である。図１１は、図１０に示す半導体デバイスが有する圧力センサー素子を示す平面図である。図１２は、図１１に示す圧力センサー素子を含むブリッジ回路を示す図である。
【００８６】
以下、本発明の第７実施形態に係る半導体デバイスについて説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００８７】
第７実施形態の半導体デバイスは、機能素子の構成が異なることおよび基板の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００８８】
図１０に示すように、半導体基板２１の空洞部５と重なる部分には、周囲の部分よりも薄肉であり、受圧によって撓み変形するダイアフラム２１５が設けられている。ダイアフラム２１５は、半導体基板２１の下面に有底の凹部２１６を設けることで形成され、その下面が受圧面２１５ａとなっている。受圧面２１５ａが圧力を受けると、受けた圧力の大きさに応じてダイアフラム２１５が撓む。
【００８９】
機能素子としての圧力センサー素子８は、図１１に示すように、ダイアフラム２１５に設けられている４つのピエゾ抵抗素子８１、８２、８３、８４を有している。また、ピエゾ抵抗素子８１〜８４は、配線等を介して、互いに電気的に接続され、図１２に示すブリッジ回路８０（ホイートストンブリッジ回路）を構成して半導体回路６と接続されている。ブリッジ回路８０には駆動電圧ＡＶＤＣを供給する駆動回路（図示せず）が接続されている。そして、ブリッジ回路８０は、ダイアフラム２１５の撓みに基づくピエゾ抵抗素子８１〜８４の抵抗値変化に応じた信号（電圧）を出力する。そして、出力された信号に基づいて半導体回路６がダイアフラム２１５に加わった圧力を検出する。
【００９０】
なお、ピエゾ抵抗素子８１〜８４は、それぞれ、例えば、半導体基板２１にリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。また、これらピエゾ抵抗素子８１〜８４を接続する配線は、例えば、半導体基板２１に、ピエゾ抵抗素子８１〜８４よりも高濃度でリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。
【００９１】
半導体回路６には、例えば、ブリッジ回路８０に電圧を供給するための駆動回路や、ブリッジ回路８０からの出力を温度補償するための温度補償回路や、温度補償回路からの出力から加わった圧力を求める圧力検出回路や、圧力検出回路からの出力を所定の出力形式（ＣＭＯＳ、ＬＶ−ＰＥＣＬ、ＬＶＤＳ等）に変換して出力する出力回路等が含まれている。
【００９２】
このような第７実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００９３】
［電子機器］
次に、本発明の電子機器について説明する。
【００９４】
図１３は、本発明の半導体デバイスを備えるモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【００９５】
この図において、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１１０８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。このようなパーソナルコンピューター１１００には、例えば、発振器や圧力センサーとして用いられる半導体デバイス１が内蔵されている。そのため、パーソナルコンピューター１１００は、より高性能で、高い信頼性を発揮することができる。
【００９６】
図１４は、本発明の半導体デバイスを備える携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【００９７】
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。このような携帯電話機１２００には、例えば、発振器や圧力センサーとして用いられる半導体デバイス１が内蔵されている。そのため、携帯電話機１２００は、より高性能で、高い信頼性を発揮することができる。
【００９８】
図１５は、本発明の半導体デバイスを備えるデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。
【００９９】
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。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１３１０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、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。
【０１００】
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、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。更に、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、例えば、発振器や圧力センサーとして用いられる半導体デバイス１が内蔵されている。そのため、デジタルスチールカメラ１３００は、より高性能で、高い信頼性を発揮することができる。
【０１０１】
なお、本発明の半導体デバイスを備える電子機器は、図１３の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１４の携帯電話機、図１５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）、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、カーナビゲーション装置、ページャ、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に適用することができる。
【０１０２】
［移動体］
次に、本発明の半導体デバイスを備える移動体について説明する。
図１６は、本発明の半導体デバイスを備える移動体を示す斜視図である。
【０１０３】
自動車（移動体）１５００には、半導体デバイス１が搭載されている。半導体デバイス１は、例えば、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、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。このように、自動車１５００は、半導体デバイス１を有しているため、より高性能で、高い信頼性を発揮することができる。
【０１０４】
以上、本発明の半導体デバイス、電子機器および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【０１０５】
また、前述した各実施形態では、基板に窪みを形成することで凹部を形成した構成について説明しているが、凹部の形成方法としては、これに限定されない。例えば、基板に窪みを設けずに、蓋部の下面（基板側）に窪みを形成することで、凹部を形成してもよいし、基板および蓋部の間に、枠状の構造体を介在させて、枠状の構造体の内周面と基板の上面とによって凹部を形成してもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１……半導体デバイス
２……ベース基板
２１……半導体基板
２１５……ダイアフラム
２１５ａ……受圧面
２１６……凹部
２２……第１絶縁膜
２３……第２絶縁膜
２４……窪み
３……振動素子
３１……振動部電極
３１１……固定部
３１２……振動体
３１２ａ……基部
３１２ｂ、３１２ｃ、３１２ｄ、３１２ｅ……振動部
３１３……支持部
３２……基板電極
３２１、３２２……電極
４……蓋部
４１……被覆層
４１ａ……連通孔
４１１……絶縁層
４１２……導電層
４１２ａ……コンタクト部
４２……封止層
４２１……コンタクト部
４３……構造体
４３１……層間絶縁膜
４３２……配線層
４３３……層間絶縁膜
４３４’……外部接続端子
４３４……配線層
４３５……表面保護層
５……空洞部
６……半導体回路
６１……ＭＯＳトランジスタ
７……凹部
７１……壁部
７１１、７１２、７１３、７１４……突出部
７１１ａ、７１１ｂ、７１１ｃ、７１１ｄ……辺
７１１’……屈曲部
７１１”……湾曲部
７２、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ……柱部
７２１……屈曲部
７２２……湾曲部
７３……補強部
８……圧力センサー素子
８０……ブリッジ回路
８１、８２、８３、８４……ピエゾ抵抗素子
９１……接続部
９１１、９１２、９１３、９１４……辺
９１５……屈曲部
９１５ａ……直線部
９１６……湾曲部
９１６ａ……曲線部
９２……接続部
９２１、９２２、９２３、９２４……辺
９２５……屈曲部
９２５ａ……直線部
９２６……湾曲部
９２６ａ……曲線部
１１００……パーソナルコンピューター
１１０２……キーボード
１１０４……本体部
１１０６……表示ユニット
１１０８……表示部
１２００……携帯電話機
１２０２……操作ボタン
１２０４……受話口
１２０６……送話口
１２０８……表示部
１３００……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
１３３０……テレビモニター
１３４０……パーソナルコンピューター
１５００……自動車
ＡＶＤＣ……駆動電圧
θ１１、θ１２、θ２１、θ２２……角
【図１】
0006439505.tif 000002
【図２】
0006439505.tif 000003
【図３】
0006439505.tif 000004
【図４】
0006439505.tif 000005
【図５】
0006439505.tif 000006
【図６】
0006439505.tif 000007
【図７】
0006439505.tif 000008
【図８】
0006439505.tif 000009
【図９】
0006439505.tif 000010
【図１０】
0006439505.tif 000011
【図１１】
0006439505.tif 000012
【図１２】
0006439505.tif 000013
【図１３】
0006439505.tif 000014
【図１４】
0006439505.tif 000015
【図１５】
0006439505.tif 000016
【図１６】
0006439505.tif 000017