(57)【要約】【課題】機能素子と基板との接合強度を向上させることができる物理量センサーを提供する。【解決手段】物理量センサー１００は、凹部１６を有する基板１０と、基板１０に固定されている固定部１３０を有する機能素子１０２と、を含み、基板１０は、凹部１６を規定する壁部１７から突出している突出部１８を有し、固定部１３０は、突出部１８に接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する基板と、
前記基板に固定されている固定部を有する機能素子と、
を含み、
前記基板は、前記凹部を規定する壁部から突出している突出部を有し、
前記固定部は、前記突出部に接合されている、物理量センサー。
【請求項２】
請求項１において、
前記固定部は、前記突出部に設けられた電極に電気的に接続されている、物理量センサー。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記機能素子は、前記固定部に接続されているバネ部を有し、
前記バネ部は、前記突出部よりも、前記突出部が突出する方向に位置している、物理量センサー。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
平面視で、前記固定部の面積は、前記突出部の面積よりも大きい、物理量センサー。
【請求項５】
第１基板をエッチングして、凹部および前記凹部を規定する壁部から突出している突出部を形成する工程と、
前記突出部に第２基板を接合する工程と、
前記第２基板をエッチングして、前記凹部上に機能素子を形成する工程と、
を含む、物理量センサーの製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記突出部に電極を形成する工程を含む、物理量センサーの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量センサーを含む、電子機器。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量センサーを含む、移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサーおよびその製造方法、電子機器、ならびに移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて物理量を検出する物理量センサーが開発されている。特に、加速度を検出する加速度センサーや角速度を検出するジャイロセンサーは、例えば、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）の手振れ補正機能、自動車のナビゲーションシステム、ゲーム機のモーションセンシング機能などの用途が急速に広がりつつある。
【０００３】
このような物理量センサーでは、例えば、可動体を配置するために基板に凹部が形成される場合がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、凹部上に配置された第１振動体および第２振動体を備えたジャイロセンサーが開示されている。第１振動体および第２振動体は、それぞれ４つの駆動用バネを介して４つの固定部で基板に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−９６９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のジャイロセンサーにおいて、第１振動体と第２振動体との境界に位置している固定部を基板に固定するためには、凹部内に独立した島状のポスト部を設けなければならない。しかしながら、このような独立した島状のポスト部は、製造工程において所望の形状に形成することが難しい。例えば多段エッチングにより凹部を形成する際に、島状のポスト部上でレジスト液が凝集等してしまい、ポスト部の一部（角部等）がエッチングされてしまい所望の形状のポスト部が得られない場合がある。
【０００７】
このように独立した島状のポスト部は所望の形状に形成することが難しく、機能素子と基板との接合強度が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、機能素子と基板との接合強度を向上させることができる物理量センサーおよびその製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記物理量センサーを含む電子機器、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】
【０００９】
本発明は前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、以下の態様または適用例として実現することができる。
【００１０】
［適用例１］
本適用例に係る物理量センサーは、
凹部を有する基板と、
前記基板に固定されている固定部を有する機能素子と、
を含み、
前記基板は、前記凹部を規定する壁部から突出している突出部を有し、
前記固定部は、前記突出部に接合されている。
【００１１】
このような物理量センサーでは、機能素子の固定部は突出部に接合されているため、例えば固定部が独立した島状のポスト部に接合されている場合と比べて、機能素子と基板との接合強度を向上させることができる。例えば独立した島状のポスト部では、多段エッチングを行う際に、ポスト部上でレジスト液が表面張力等で凝集してしまい、所望の形状に形成することが難しい。これに対して、壁部から突出している突出部は基板の他の面と連続しているため、独立した島状のポスト部に比べて、レジスト液の凝集が起こりにくく、所望の形状に形成することができる。このように、このような物理量センサーでは、基板の機能素子と接合される部分（突出部）を所望の形状に形成することができるため、機能素子と基板との接合強度を向上させることができる。
【００１２】
［適用例２］
本適用例に係る物理量センサーにおいて、
前記固定部は、前記突出部に設けられた電極に電気的に接続されていてもよい。
【００１３】
このような物理量センサーでは、例えば固定部が独立した島状のポスト部に設けられた電極に電気的に接続されている場合と比べて、固定部と電極とをより確実に電気的に接続することができる。
【００１４】
［適用例３］
本適用例に係る物理量センサーにおいて、
前記機能素子は、前記固定部に接続されているバネ部を有し、
前記バネ部は、前記突出部よりも、前記突出部が突出する方向に位置していてもよい。
【００１５】
このような物理量センサーでは、バネ部は突出部よりも突出部が突出する方向に位置しているため、例えば駆動バネ部が突出部よりも突出部が突出する方向と反対側に位置している場合と比べて、装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
［適用例４］
本適用例に係る物理量センサーにおいて、
平面視で、前記固定部の面積は、前記突出部の面積よりも大きくてもよい。
【００１７】
このような物理量センサーでは、例えば平面視で固定部の面積が突出部の面積以下の場合と比べて、機能素子と基板との接合強度を向上させることができる。
【００１８】
［適用例５］
本適用例に係る物理量センサーの製造方法は、
第１基板をエッチングして、凹部および前記凹部を規定する壁部から突出している突出部を形成する工程と、
前記突出部に第２基板を接合する工程と、
前記第２基板をエッチングして、前記凹部上に機能素子を形成する工程と、
を含む。
【００１９】
このような物理量センサーの製造方法では、突出部に第２基板を接合するため、例えば島状のポスト部に第２基板を接合する場合と比べて、基板の機能素子と接合される部分（突出部）を所望の形状に形成することができ、機能素子と基板との接合強度を向上させることができる。
【００２０】
［適用例６］
本適用例に係る物理量センサーの製造方法において、
前記突出部に電極を形成する工程を含んでいてもよい。
【００２１】
このような物理量センサーの製造方法では、突出部に電極を形成するため、例えば独立した島状のポスト部に電極を形成する場合と比べて、電極を所望の形状に形成することができ、固定部と電極とをより確実に電気的に接続することができる。
【００２２】
［適用例７］
本適用例に係る電子機器は、
上記のいずれかの物理量センサーを含む。
【００２３】
このような電子機器では、本適用例に係る電子機器を含むため、信頼性を向上させることができる。
【００２４】
［適用例８］
本適用例に係る移動体は、
上記のいずれかの物理量センサーを含む。
【００２５】
このような移動体では、本適用例に係る電子機器を含むため、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る物理量センサーを模式的に示す平面図。
【図２】本実施形態に係る物理量センサーを模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る物理量センサーの一部を模式的に示す平面図。
【図４】本実施形態に係る物理量センサーの一部を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る物理量センサーの製造方法の一例を示すフローチャート。
【図６】本実施形態に係る物理量センサーの製造工程を模式的に示す図。
【図７】本実施形態に係る物理量センサーの製造工程を模式的に示す図。
【図８】本実施形態に係る物理量センサーの製造工程を模式的に示す図。
【図９】本実施形態に係る物理量センサーの製造工程を模式的に示す図。
【図１０】本実施形態に係る物理量センサーの製造工程を模式的に示す図。
【図１１】本実施形態に係る物理量センサーの製造工程を模式的に示す図。
【図１２】本実施形態に係る電子機器の機能ブロック図。
【図１３】本実施形態に係る電子機器の外観の一例を示す図。
【図１４】本実施形態に係る電子機器の外観の一例を示す図。
【図１５】実施形態に係る移動体を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、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、以下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。
【００２８】
１．  物理量センサー
まず、本実施形態に係る物理量センサー（慣性センサー）について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る物理量センサー１００を模式的に示す平面図である。図２は、本実施形態に係る物理量センサー１００を模式的に示す断面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。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、およびＺ軸を図示している。
【００２９】
物理量センサー１００は、例えば、加速度センサーやジャイロセンサーである。以下では、物理量センサー１００がＹ軸まわりの角速度ωｙを検出可能なジャイロセンサーである場合について説明する。
【００３０】
物理量センサー１００は、図１および図２に示すように、基板１０と、蓋体２０と、機能素子１０２と、を含む。なお、便宜上、図１では、蓋体２０の図示を省略している。
【００３１】
基板１０の材質は、例えば、ガラスである。基板１０の材質は、シリコン等であってもよい。基板１０は、第１面１２と、第１面１２に対向する（第１面１２と反対方向を向く）第２面１４と、を有している。
【００３２】
第１面１２には、凹部１６が形成されている。凹部１６は、キャビティー２を構成している。凹部１６は、平面視で（基板１０の厚さ方向（Ｚ軸方向）からみて）、壁部１７で囲まれた空間である。壁部１７は、凹部１６を規定する基板１０の側面である。
【００３３】
基板１０は、突出部１８を有している。突出部１８は、壁部１７から突出している。図示の例では、基板１０は、２つの突出部１８を有しており、＋Ｙ軸方向側の壁部１７（−Ｙ軸方向を向く壁部１７）には当該壁部１７から−Ｙ軸方向に突出している突出部１８が設けられており、−Ｙ軸方向側の壁部１７（＋Ｙ軸方向を向く壁部１７）には、当該壁部１７から＋Ｙ軸方向に突出している突出部１８が設けられている。突出部１８は、機能素子１０２を支持している。
【００３４】
図３は、物理量センサー１００の一部を模式的に示す平面図であり、図１の領域ＩＩＩの平面図である。図４は、物理量センサー１００の一部を模式的に示す断面図であり、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【００３５】
図３および図４に示すように、突出部１８には電極（コンタクト部）４および配線６が設けられている。図示の例では、電極４および配線６は、突出部１８の上面１８ａに設けられた溝部３に設けられている。突出部１８の上面１８ａは、基板１０の第１面１２の一部であり、基板１０の第１面１２の他の領域と連続している。
【００３６】
電極４は、固定部１３０に電気的に接続されている。配線６は、電極４を介して、固定部１３０に電気的に接続されている。配線６は、例えば、溝部３内、突出部１８の側面、凹部１６の底面に渡って設けられている。配線６は、機能素子１０２と外部端子（図示せず）とを電気的に接続するための配線である。配線６および電極４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、クロム等である。なお、便宜上、図１および図２では、配線６の図示を省略している。
【００３７】
蓋体２０は、基板１０上に設けられている。蓋体２０の材質は、例えば、シリコンである。蓋体２０は、基板１０の第１面１２に接合されている。基板１０の材質がガラスであり、蓋体２０の材質がシリコンである場合、基板１０と蓋体２０とは、陽極接合によって接合されていてもよい。図示の例では、蓋体２０に凹部が形成されており、該凹部は、キャビティー２を構成している。
【００３８】
なお、基板１０と蓋体２０との接合方法は、特に限定されず、例えば、低融点ガラス（ガラスペースト）による接合でもよい。または、基板１０および蓋体２０の各々の接合部分に金属薄膜（図示せず）を形成し、該金属薄膜同士を共晶接合させることにより、基板１０と蓋体２０とを接合させてもよい。
【００３９】
機能素子１０２は、基板１０の第１面１２側に設けられている。機能素子１０２は、凹部１６上および基板１０上に設けられている。機能素子１０２は、例えば、陽極接合や直接接合によって、基板１０に接合されている。
【００４０】
機能素子１０２は、基板１０と蓋体２０とによって形成されるキャビティー２に収容されている。キャビティー２は、減圧状態（真空状態）であることが望ましい。これにより、機能素子１０２の振動が空気粘性によって減衰することを抑制することができる。なお、キャビティー２は、不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気で密閉されていてもよい。
【００４１】
物理量センサー１００では、図１に示すように、機能素子１０２は、２つの構造体１１２（第１構造体１１２ａ、第２構造体１１２ｂ）を有している。２つの構造体１１２は、Ｙ軸に平行な軸αに関して対称となるように、Ｘ軸方向に並んで設けられている。
【００４２】
構造体１１２は、固定部１３０と、駆動バネ部１３２と、質量体（振動体）１３４と、可動駆動電極部１３６と、固定駆動電極部１３８，１３９と、可動体１４０と、梁部１４２と、可動検出電極部１４４と、固定検出電極部１４６と、を有している。駆動バネ部１３２、質量体１３４、可動駆動電極部１３６、可動体１４０、梁部１４２、および可動検出電極部１４４は、凹部１６上に設けられ、基板１０と離間している。
【００４３】
固定部１３０は、基板１０に固定されている。固定部１３０は、例えば、陽極接合によって基板１０の第１面１２に接合されている。固定部１３０は、例えば、１つの構造体１１２に対して、４つ設けられている。図示の例では、構造体１１２ａ，１１２ｂは、第１構造体１１２ａの＋Ｘ軸方向側の固定部１３０と第２構造体１１２ｂの−Ｘ軸側の固定部１３０とを、共通の固定部としている。共通の固定部１３０は、例えば、突出部１８上に設けられている。
【００４４】
突出部１８上に設けられた固定部１３０（以下「固定部１３０ａ」ともいう）は、例えば、陽極接合や直接接合によって、突出部１８の上面１８ａに接合されている。平面視で、固定部１３０ａの面積は、突出部１８の面積よりも大きい。図示の例では、固定部１３０ａは、突出部１８の上面１８ａの全面を覆っている。固定部１３０ａは、突出部１８上および平面視で機能素子１０２を囲む基板１０上に設けられている。そのため、例えば、固定部が突出部上にのみ設けられている場合と比べて、機能素子１０２と基板１０との接合強度を向上させることができる。
【００４５】
固定部１３０ａは、電極４に電気的に接続されている。固定部１３０ａは、電極４を介して配線６に電気的に接続されている。配線６は、固定部１３０を介して、駆動バネ部１３２、質量体１３４、可動駆動電極部１３６、可動体１４０、梁部１４２、および可動検出電極部１４４と電気的に接続されている。固定部１３０と配線６とが電極４を介して電気的に接続されていることにより、駆動バネ部１３２、質量体１３４、可動駆動電極部１３６、可動体１４０、梁部１４２、および可動検出電極部１４４を所望の電位にすることができる。なお、図示はしないが、共通の固定部１３０ａと同様に、その他の固定部１３０も電極を介して配線（所望の電位を供給する配線）に電気的に接続されていてもよい。
【００４６】
駆動バネ部１３２は、固定部１３０と質量体１３４とを連結している。駆動バネ部１３２は、複数の梁部１３３によって構成されている。梁部１３３は、固定部１３０の数に対応して、複数設けられている。梁部１３３は、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延出している。梁部１３３は（駆動バネ部１３２は）、質量体１３４の振動方向であるＸ軸方向に円滑に伸縮することができる。
【００４７】
突出部１８上に設けられた固定部１３０ａに接続されている梁部１３３（駆動バネ部１３２）は、突出部１８よりも突出部１８が突出する方向に位置している。図示の例では、梁部１３３の全部が突出部１８よりも突出部１８が突出する方向に位置している。図示の例では、−Ｙ軸方向に突出している突出部１８上に設けられた固定部１３０ａに接続されている梁部１３３は、当該突出部１８よりも−Ｙ軸方向に位置している。また、＋Ｙ軸方向に突出している突出部１８上に設けられた固定部１３０ａに接続されている梁部１３３は、当該突出部１８よりも＋Ｙ軸方向に位置している。
【００４８】
Ｙ軸方向において、駆動バネ部１３２（各梁部１３３）と壁部１７との間の距離Ｄ１は、質量体１３４と壁部１７との間の距離Ｄ２よりも小さい。そのため、例えば、駆動バネ部と壁部との間の距離が質量体と壁部との間の距離以上の場合と比べて、Ｙ軸方向において装置の小型化を図ることができる。
【００４９】
質量体１３４は、例えば、平面視で、矩形の枠体である。質量体１３４のＸ軸方向の側面（Ｘ軸に平行な垂線を持つ側面）は、駆動バネ部１３２に接続されている。質量体１３４は、可動駆動電極部１３６および固定駆動電極部１３８，１３９によって、Ｘ軸方向に（Ｘ軸に沿って）振動することができる。
【００５０】
可動駆動電極部１３６は、質量体１３４に設けられている。図示の例では、可動駆動電極部１３６は、４つ設けられ、２つの可動駆動電極部１３６は、質量体１３４の＋Ｙ軸方向側に位置し、他の２つの可動駆動電極部１３６は、質量体１３４の−Ｙ軸方向側に位置している。可動駆動電極部１３６は、図３に示すように、質量体１３４からＹ軸方向に延出している幹部と、該幹部からＸ軸方向に延出している複数の枝部と、を備えた櫛歯状の形状を有していてもよい。
【００５１】
固定駆動電極部１３８，１３９は、基板１０に固定されている。固定駆動電極部１３８，１３９は、例えば、陽極接合によって基板１０の第１面１２に接合されている。固定駆動電極部１３８，１３９は、可動駆動電極部１３６と対向して設けられ、固定駆動電極部１３８，１３９間に可動駆動電極部１３６が配置されている。図１に示すように、可動駆動電極部１３６が櫛歯状の形状を有する場合、固定駆動電極部１３８，１３９は、可動駆動電極部１３６に対応した櫛歯状の形状を有していてもよい。
【００５２】
可動体１４０は、回転軸となる梁部１４２を介して、質量体１３４に支持されている。可動体１４０は、平面視において、枠状の質量体１３４の内側に設けられている。可動体１４０は、板状の形状を有している。
【００５３】
梁部１４２は、可動体１４０の重心からずれた位置に設けられている。図示の例では、梁部１４２は、Ｙ軸に沿って設けられている。梁部１４２は、ねじり変形することができ、このねじり変形により、可動体１４０をＺ軸方向に変位させることができる。
【００５４】
可動検出電極部１４４は、可動体１４０に設けられている。可動検出電極部１４４は、可動体１４０のうち、平面視において固定検出電極部１４６と重なる部分である。可動検出電極部１４４は、固定検出電極部１４６との間に静電容量を形成することができる。
【００５５】
固定部１３０、駆動バネ部１３２、質量体１３４、可動駆動電極部１３６、可動体１４０、梁部１４２、および可動検出電極部１４４は、一体に設けられている。固定部１３０、駆動バネ部１３２、質量体１３４、可動駆動電極部１３６、固定駆動電極部１３８，１３９、可動体１４０、梁部１４２、および可動検出電極部１４４（以下、「可動体１４０等」ともいう）の材質は、例えば、リン、ボロン等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。可動体１４０等は、シリコンＭＥＭＳ（シリコン基板を加工して形成されたＭＥＭＳ）を構成している。
【００５６】
固定検出電極部（固定電極）１４６は、基板１０に固定され、可動検出電極部１４４と対向して設けられている。固定検出電極部１４６は、凹部１６の底面に設けられている。図示の例では、固定検出電極部１４６の平面形状は、長方形である。
【００５７】
固定検出電極部１４６の材質は、例えば、アルミニウム、金、ＩＴＯである。固定検出電極部１４６としてＩＴＯ等の透明電極材料を用いることにより、固定検出電極部１４６上に存在する異物等を、基板１０の第２面１４側から、容易に視認することができる。固定検出電極部１４６は、例えば、スパッタ法やＣＶＤ法による成膜、およびパターニングにより形成される。
【００５８】
次に、物理量センサー１００の動作について説明する。
【００５９】
可動駆動電極部１３６と固定駆動電極部１３８，１３９との間に、図示しない電源によって、電圧を印加すると、可動駆動電極部１３６と固定駆動電極部１３８，１３９との間に静電力を発生させることができる。これにより、駆動バネ部１３２をＸ軸方向に伸縮させつつ、質量体１３４をＸ軸方向に振動させることができる。
【００６０】
図１に示すように、第１構造体１１２ａでは、固定駆動電極部１３８は、可動駆動電極部１３６の−Ｘ軸方向側に配置され、固定駆動電極部１３９は、可動駆動電極部１３６の＋Ｘ軸方向側に配置されている。第２構造体１１２ｂでは、固定駆動電極部１３８は、可動駆動電極部１３６の＋Ｘ軸方向側に配置され、固定駆動電極部１３９は、可動駆動電極部１３６の−Ｘ軸方向側に配置されている。そのため、可動駆動電極部１３６と固定駆動電極部１３８との間に第１交番電圧を印加し、可動駆動電極部１３６と固定駆動電極部１３９との間に第１交番電圧と位相が１８０度ずれた第２交番電圧を印加することにより、第１構造体１１２ａの質量体１３４と、第２構造体１１２ｂの質量体１３４と、を互いに逆位相でかつ所定の周波数で、Ｘ軸方向に振動させる（音叉型振動させる）ことができる。
【００６１】
質量体１３４が上記の振動を行っている状態で、物理量センサー１００にＹ軸まわりの角速度ωｙが加わると、コリオリ力が働き、第１構造体１１２ａの可動体１４０と、第２構造体１１２ｂの可動体１４０とは、Ｚ軸方向に（Ｚ軸に沿って）互いに反対方向に変位する。可動体１４０は、コリオリ力を受けている間、この動作を繰り返す。
【００６２】
可動体１４０がＹ軸方向に変位することにより、可動検出電極部１４４と固定検出電極部１４６との間の距離は、変化する。そのため、可動検出電極部１４４と固定検出電極部１４６との間の静電容量は、変化する。この電極部１４４，１４６間の静電容量の変化量を検出することにより、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを求めることができる。
【００６３】
なお、上記では、静電力によって、質量体１３４を駆動させる形態（静電駆動方式）について説明したが、質量体１３４を駆動させる方法は、特に限定されず、圧電駆動方式や、磁場のローレンツ力を利用した電磁駆動方式等を適用することができる。
【００６４】
また、上記では、物理量センサー１００がＹ軸まわりの角速度ωｙを検出可能なジャイロセンサーである場合について説明したが、本発明に係る物理量センサーは、Ｘ軸まわりの角速度を検出可能なジャイロセンサーであってもよいし、Ｚ軸まわりの角速度を検出可能なジャイロセンサーであってもよい。また、本発明に係る物理量センサーは、Ｘ軸方向の加速度を検出する加速度センサーであってもよいし、Ｙ軸方向の加速度を検出する加速度センサーであってもよいし、Ｚ軸方向の加速度を検出する加速度センサーであってもよい。
【００６５】
また、上記では、１つの機能素子１０２を含む物理量センサーについて説明したが、本発明に係る物理量センサーは、複数の機能素子を含んでいてもよい。これにより、本発明に係る物理量センサーは、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の加速度を検出することができ、かつ、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸まわりの角速度を検出することができてもよい。すなわち、本発明に係る物理量センサーは、加速度センサーとしての機能と、ジャイロセンサーとしての機能を備えていてもよい。
【００６６】
物理量センサー１００は、例えば、以下の特長を有する。
【００６７】
物理量センサー１００では、基板１０が凹部１６を規定する壁部１７から突出している突出部１８を有し、固定部１３０は、突出部１８に接合されている。そのため、例えば独立した島状のポスト部に固定部を接合する場合と比べて、機能素子１０２と基板１０との接合強度を向上させることができる。また、物理量センサー１００では、固定部１３０ａは、突出部１８に設けられた電極４に電気的に接続されているため、例えば固定部が独立した島状のポスト部に設けられた電極に電気的に接続されている場合と比べて、固定部１３０ａと電極４とをより確実に電気的に接続することができる。これらの効果の詳細については、後述する「２．  物理量センサーの製造方法」で説明する。
【００６８】
物理量センサー１００では、突出部１８上に設けられた固定部１３０に接続されている駆動バネ部１３２（梁部１３３）が、突出部１８よりも、突出部１８が突出する方向に位置している。そのため、例えば駆動バネ部が突出部よりも突出部が突出する方向と反対側に位置している場合と比べて、装置の小型化を図ることができる。
【００６９】
物理量センサー１００では、平面視で、突出部１８上に設けられた固定部１３０の面積は、突出部１８の面積よりも大きい。そのため、例えば平面視で固定部１３０の面積が突出部１８の面積よりも小さい場合と比べて、機能素子１０２と基板１０との接合強度を向上させることができる。
【００７０】
２．  物理量センサーの製造方法
次に、本実施形態に係る物理量センサー１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係る物理量センサー１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。図６〜図１１は、本実施形態に係る物理量センサー１００の製造工程を模式的に示す図である。なお、図６（Ａ）〜図１１（Ａ）は図２に対応している。また、図６（Ｂ）〜図１１（Ｂ）は図３に対応している。また、図６（Ｃ）〜図１１（Ｃ）は図４に対応しており、図６（Ｂ）〜図１１（Ｂ）の各々のＣ−Ｃ線断面図である。
【００７１】
まず、基板（第１基板）１０ａに凹部１６および突出部１８を形成する（Ｓ１０）。凹部１６および突出部１８は、多段エッチングにより形成される。
【００７２】
具体的には、まず、図６に示すように、基板１０ａの第１面１２に第１レジストＲ１を形成する。基板１０ａは、例えば、ガラス基板である。第１レジストＲ１は、例えば、フォトレジストや、Ｃｒ等の金属膜等である。例えば、第１レジストＲ１がフォトレジストである場合、第１レジストＲ１はフォトリソグラフィーにより形成される。また、第１レジストＲ１がＣｒ等の金属膜である場合、スパッタ法等により金属膜を成膜した後、当該金属膜をフォトリソグラフィーおよびエッチングによりパターニングすることにより形成される。第１レジストＲ１の厚さは、例えば、２μｍ〜３μｍ程度である。
【００７３】
次に、図７に示すように、第１レジストＲ１をマスクとして、基板１０ａをエッチング（第１エッチング）する。基板１０ａのエッチングは、例えば、ウエットエッチングにより行われる。エッチング液としては、例えば、フッ化水素酸等を用いることができる。なお、基板１０ａのエッチングは、ドライエッチングで行われてもよい。第１レジストＲ１をマスクとして基板１０ａをエッチングすることにより、第１凹部１６ａおよび突出部１８が形成される。第１凹部１６ａの深さは、例えば、第１レジストＲ１の厚さと同程度である。第１エッチングが行われた後に、第１レジストＲ１を除去する。
【００７４】
次に、図８に示すように、第２レジストＲ２を形成する。第２レジストＲ２は、例えば、第１レジストＲ１と同様の領域に形成される。なお、第２レジストＲ２は、第１凹部６ａを深さ方向にエッチングするためのマスクであり、その機能を有することができれば、第１レジストＲ１と異なる領域に形成されてもよい。第２レジストＲ２は、上述した第１レジストＲ１を同様に形成される。第２レジストＲ２の厚さは、例えば、２μｍ〜３μｍ程度である。
【００７５】
本実施形態では、突出部１８上に第２レジストＲ２が形成されるため、例えば独立した島状のポスト部に第２レジストが形成される場合と比べて、第２レジストＲ２を精度よく形成することができ、所望の形状の第２レジストＲ２が得られる。
【００７６】
例えば、第２レジストＲ２がＣｒ等の金属層である場合、第２レジストＲ２は、上述した第１レジストＲ１と同様に、スパッタ法等により金属膜を成膜した後、当該金属膜をフォトリソグラフィーおよびエッチングによりパターニングすることにより形成される。具体的には、第２レジストＲ２（Ｃｒ層）を形成する工程は、Ｃｒ層を基板１０ａの上面側の全面に成膜する工程と、Ｃｒ層上にレジスト液を塗布する工程と、レジスト液を硬化してフォトレジスト層を形成した後、露光、現像してフォトレジスト層をパターニングする工程と、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとしてＣｒ層をエッチングする工程と、を有する。
【００７７】
ここで、壁部１７から突出している突出部１８は基板１０の他の面と連続しているため、上記のＣｒ層上にレジスト液を塗布する工程において、例えば独立した島状のポスト部に比べて、レジスト液の凝集等が起こりにくい。そのため、フォトレジスト層を精度よく形成することができ、第２レジストＲ２を所望の形状に形成することができる。
【００７８】
次に、図９に示すように、第２レジストＲ２をマスクとして基板１０ａをエッチング（第２エッチング）する。基板１０ａの第２エッチングは、上述した第１エッチングと同様に行われる。
【００７９】
第２エッチングにより、第１凹部１６ａの底面がさらにエッチングされて第２凹部が形成されて凹部１６が得られる。このとき、上述したように突出部１８上の第２レジストＲ２を所望の形状に形成することができるため、第２エッチングにより突出部１８の一部（角部等）がエッチングされてしまう可能性を低減させることができる。第２エッチングが行われた後に、第２レジストＲ２を除去する。
【００８０】
以上の工程により、基板１０ａに凹部１６および突出部１８が形成される。基板１０ａに凹部１６および突出部１８が形成されることで基板１０が得られる。なお、ここでは、第１エッチングおよび第２エッチングの２回のエッチングによって凹部１６および突出部１８を形成する場合について説明したが、３回以上のエッチングによって凹部１６および突出部１８を形成してもよい。
【００８１】
次に、図１０に示すように、配線６および電極４を形成する（Ｓ１２）。
【００８２】
まず、突出部１８上に溝部３を形成する。溝部３は、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより形成される。
【００８３】
次に、溝部３内、突出部１８の側面、および凹部１６の底面に配線６を形成する。配線６は、例えば、スパッタ法やＣＶＤ法による成膜、およびパターニングにより形成される。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより行われる。なお、本工程において、配線６と同時に、凹部１６の底面に固定検出電極部１４６を形成してもよい。
【００８４】
次に、配線６上に電極４を形成する。電極４は、上述した配線６と同様に、スパッタ法やＣＶＤ法による成膜、およびパターニングにより形成される。本工程において、電極４は、図１０（Ｃ）に示すように、突出部１８の上面１８ａ（基板１０の第１面１２）よりも突出するように形成される。すなわち、配線６の厚さと電極４の厚さの和が溝部３の深さよりも大きくなるように、電極４を形成する。以上の工程により、配線６および電極４を形成することができる。
【００８５】
次に、図１１に示すように、基板１０の第１面１２に、シリコン基板（第２基板）１０１を接合する（Ｓ１４）。基板１０とシリコン基板１０１との接合は、例えば、陽極接合によって行われる。これにより、基板１０とシリコン基板１０１とを強固に接合することができる。本工程において、図１１（Ｃ）に示すように、突出部１８の上面１８ａとシリコン基板１０１とが接合される際に、電極４が押しつぶされるため、シリコン基板１０１（固定部１３０ａ）と電極４とを確実に電気的に接続することができる。
【００８６】
次に、図１〜図４に示すように、シリコン基板１０１を、例えば研削機によって研削して薄膜化した後、所定の形状にパターニングして、機能素子１０２を形成する（Ｓ１６）。パターニングは、フォトリソグラフィーおよびエッチング（ドライエッチング）によって行われ、具体的なエッチングとして、ボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）法を用いることができる。このとき、平面視で固定部１３０ａの面積は、突出部１８の面積よりも大きく形成されるため、アライメントのずれの許容範囲を大きくすることができる。
【００８７】
次に、基板１０と蓋体２０とを接合して、基板１０と蓋体２０とによって形成されるキャビティー２に、機能素子１０２を収容する（Ｓ１８）。基板１０と蓋体２０との接合は、例えば、陽極接合によって行われる。これにより、基板１０と蓋体２０とを強固に接合することができる。
【００８８】
以上の工程により、物理量センサー１００を製造することができる。
【００８９】
本実施形態に係る物理量センサー１００の製造方法は、例えば、以下の特長を有する。
【００９０】
本実施形態に係る物理量センサー１００の製造方法は、基板１０をエッチングして、凹部１６および凹部１６を規定する壁部１７から突出している突出部１８を形成する工程（Ｓ１０）と、突出部１８にシリコン基板１０１を接合する工程（Ｓ１４）と、シリコン基板１０１をエッチングして、凹部１６上に機能素子１０２を形成する工程（Ｓ１６）とを含む。このように本実施形態では、突出部１８にシリコン基板１０１が接合されるため、例えば島状のポスト部にシリコン基板を接合する場合と比べて、基板１０の機能素子１０２と接合される部分（突出部１８）を所望の形状に形成することができ、機能素子１０２と基板１０との接合強度を向上させることができる。
【００９１】
例えば基板に独立した島状のポスト部を形成する場合、凹部を形成するための多段エッチングを行う際にポスト部上でレジスト液が表面張力等で凝集してしまい、凹部を形成するためのエッチングの際にポスト部の一部（角部等）がエッチングされてしまうことがある。そのため、ポスト部を所望の形状に形成することは難しい。したがって、固定部とポスト部との接触面積が小さくなり、機能素子と基板との接合強度が低下してしまう場合がある。これに対して、上述したように、壁部から突出している突出部は基板の他の面と連続しているため、独立した島状のポスト部に比べて、レジスト液の凝集が起こりにくく、所望の形状に形成することができる。したがって、本実施形態によれば、基板の機能素子と接合される部分（突出部）を所望の形状に形成することができ、機能素子１０２と基板１０との接合強度を向上させることができる。
【００９２】
本実施形態に係る物理量センサー１００の製造方法では、突出部１８に配線６および電極４を形成する工程（Ｓ１２）を含む。そのため、本実施形態によれば、例えば固定部が独立した島状のポスト部に設けられた電極に電気的に接続されている場合と比べて、固定部１３０ａと電極４とをより確実に電気的に接続することができる。
【００９３】
上述したように、ポスト部は所望の形状に形成することが難しく、例えばポスト部の角部等がエッチングされていると、ポスト部上に電極を形成する際に、電極をパターニングするためのレジストを所望の形状に形成することができずに、所望の電極を形成できない場合がある。これにより、機能素子と電極とを確実に電気的な接続することができない（例えば高抵抗になってしまう）おそれがある。これに対して、本実施形態では、突出部１８を所望の形状に形成することができるため、固定部が独立した島状のポスト部に設けられた電極に電気的に接続されている場合と比べて、固定部１３０ａと電極４とをより確実に電気的に接続することができる。
【００９４】
３．  電子機器
次に、本実施形態に係る電子機器について図面を参照しながら説明する。図１２は、本実施形態に係る電子機器１０００の機能ブロック図である。
【００９５】
電子機器１０００は、本発明に係る物理量センサーを含む。以下では、本発明に係る物理量センサーとして、物理量センサー１００を含む場合について説明する。
【００９６】
電子機器１０００は、さらに、演算処理装置（ＣＰＵ）１０２０、操作部１０３０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０４０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０５０、通信部１０６０、表示部１０７０を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図１２の構成要素（各部）の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【００９７】
演算処理装置１０２０は、ＲＯＭ１０４０等に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、演算処理装置１０２０は、物理量センサー１００の出力信号や、操作部１０３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部装置とデータ通信を行うために通信部１０６０を制御する処理、表示部１０７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理等を行う。
【００９８】
操作部１０３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を演算処理装置１０２０に出力する。
【００９９】
ＲＯＭ１０４０は、演算処理装置１０２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。
【０１００】
ＲＡＭ１０５０は、演算処理装置１０２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ１０４０から読み出されたプログラムやデータ、物理量センサー１００から入力されたデータ、操作部１０３０から入力されたデータ、演算処理装置１０２０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
【０１０１】
通信部１０６０は、演算処理装置１０２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
【０１０２】
表示部１０７０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等により構成される表示装置であり、演算処理装置１０２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。表示部１０７０には操作部１０３０として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。
【０１０３】
このような電子機器１０００としては種々の電子機器が考えられ、例えば、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター）、スマートフォンや携帯電話機などの移動体端末、ディジタルスチールカメラ、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）、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、リアルタイムクロック装置、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、ゲーム用コントローラー、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、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。
【０１０４】
図１３は、電子機器１０００の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図である。電子機器１０００であるスマートフォンは、操作部１０３０としてボタンを、表示部１０７０としてＬＣＤを備えている。
【０１０５】
図１４は、電子機器１０００の一例である腕装着型の携帯機器（ウェアラブル機器）の外観の一例を示す図である。電子機器１０００であるウェアラブル機器は、表示部１０７０としてＬＣＤを備えている。表示部１０７０には操作部１０３０として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。
【０１０６】
また、電子機器１０００である携帯機器は、例えば、ＧＰＳ受信機（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の位置センサーを備え、ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測することができる。
【０１０７】
電子機器１０００は、機能素子と基板との接合強度を向上させることができる物理量センサー１００を含むため、信頼性を向上させることができる。
【０１０８】
４．  移動体
次に、本実施形態に係る移動体について、図面を参照しながら説明する。図１５は、本実施形態に係る移動体１１００として、自動車を模式的に示す斜視図である。
【０１０９】
本実施形態に係る移動体は、本発明に係る物理量センサーを備える。以下では、本発明に係る物理量センサーとして、物理量センサー１００を備える移動体について、説明する。
【０１１０】
本実施形態に係る移動体１１００は、さらに、エンジンシステム、ブレーキシステム、キーレスエントリーシステム等の各種の制御を行うコントローラー１１２０、コントローラー１１３０、コントローラー１１４０、バッテリー１１５０およびバックアップ用バッテリー１１６０を含んで構成されている。なお、本実施形態に係る移動体１１００は、図１５に示される構成要素（各部）の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【０１１１】
このような移動体１１００としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車（電気自動車も含む）、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。
【０１１２】
移動体１１００は、機能素子と基板との接合強度を向上させることができる物理量センサー１００を含むため、信頼性を向上させることができる。
【０１１３】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１４】
２…キャビティー、３…溝部、４…電極、６…配線、６ａ…第１凹部、１０…基板、１０ａ…基板、１２…第１面、１４…第２面、１６…凹部、１６ａ…第１凹部、１７…壁部、１８…突出部、１８ａ…上面、２０…蓋体、１００…物理量センサー、１０１…シリコン基板、１０２…機能素子、１１２…構造体、１１２ａ…第１構造体、１１２ｂ…第２構造体、１３０…固定部、１３０ａ…固定部、１３２…駆動バネ部、１３３…梁部、１３４…質量体、１３６…可動駆動電極部、１３８…固定駆動電極部、１３９…固定駆動電極部、１４０…可動体、１４２…梁部、１４４…可動検出電極部、１４６…固定検出電極部、１０００…電子機器、１０２０…演算処理装置、１０３０…操作部、１０４０…ＲＯＭ、１０５０…ＲＡＭ、１０６０…通信部、１０７０…表示部、１１００…移動体、１１２０…コントローラー、１１３０…コントローラー、１１４０…コントローラー、１１５０…バッテリー、１１６０…バックアップ用バッテリー
【図２】
2016176825.tif 000003
【図３】
2016176825.tif 000004
【図４】
2016176825.tif 000005
【図５】
2016176825.tif 000006
【図６】
2016176825.tif 000007
【図７】
2016176825.tif 000008
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１】
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