センサーデバイス、モーションセンサー、電子機器
【課題】外部から加わる衝撃などの応力の緩和が可能なセンサーデバイス、モーションセンサー、及び、これらを用いた電子機器を提供する。
【解決手段】センサーデバイス１は、シリコン基板１０の能動面１０ａ側に設けられた第１の電極１１ｂ，１１ｄ，１１ｆと、応力緩和層１５と、その応力緩和層１５上に設けられた外部接続端子１２ｂ，１２ｄ，１２ｆと、を含む。応力緩和層１５上には配線３６ｂ，３６ｄ，３６ｆが形成され、外部接続端子１２ｂ，１２ｄ，１２ｆ接続されている。能動面１０ａ上の配線１６ｂ，１６ｄ，１６ｆと、応力緩和層１５上の対応する配線３６ｂ、３６ｄ、３６ｆとは、ビアホール３０ｂ、３０ｄ、３０ｆにより接続されている。ビアホール３０ｂ、３０ｄ、３０ｆは、外部接続端子１２ｂ，１２ｄ，１２ｆと振動ジャイロ素子２０の接続電極としての引き出し電極２９ｂ，２９ｄ，２９ｆとの接合領域外に配置されている。
【解決手段】センサーデバイス１は、シリコン基板１０の能動面１０ａ側に設けられた第１の電極１１ｂ，１１ｄ，１１ｆと、応力緩和層１５と、その応力緩和層１５上に設けられた外部接続端子１２ｂ，１２ｄ，１２ｆと、を含む。応力緩和層１５上には配線３６ｂ，３６ｄ，３６ｆが形成され、外部接続端子１２ｂ，１２ｄ，１２ｆ接続されている。能動面１０ａ上の配線１６ｂ，１６ｄ，１６ｆと、応力緩和層１５上の対応する配線３６ｂ、３６ｄ、３６ｆとは、ビアホール３０ｂ、３０ｄ、３０ｆにより接続されている。ビアホール３０ｂ、３０ｄ、３０ｆは、外部接続端子１２ｂ，１２ｄ，１２ｆと振動ジャイロ素子２０の接続電極としての引き出し電極２９ｂ，２９ｄ，２９ｆとの接合領域外に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーデバイス、モーションセンサー、及び、それらを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度や角速度などをセンシングするモーションセンサーにおいては、センサー素子と該センサー素子を駆動する機能を有する回路素子とを備えたセンサーデバイスを用いた構成が知られている。
例えば、特許文献１には、センサー素子としての振動ジャイロ素子（ジャイロ振動片）と回路素子としての半導体装置（以下、半導体基板という）とを備えたセンサーデバイスがパッケージに収納されたモーションセンサーとしてのジャイロセンサー（圧電発振器）が開示されている。
この構成では、半導体基板が支持基板に固着され、支持基板に形成されたリード配線部と電気的に接続されている。また、センサー素子（振動ジャイロ素子）は、支持基板に固着されたリード線に接続されることによって、半導体基板と空隙を保ち該半導体基板と平面視で重なるように配置されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載のジャイロセンサーでは、外部から加わる衝撃などによるセンサー素子への影響を緩和するために、リード線に弾性を持たせ、その撓みによって外部から加わる衝撃を吸収する構成となっている。このことから、ジャイロセンサーは、外部から加わる衝撃によりリード線が撓んだ場合でも、半導体基板と、センサー素子とが互いに干渉しないように、両者間にリード線の撓み量を超える空隙を設ける必要がある。この結果、上記ジャイロセンサーは、センサーデバイスの厚さが増加し、総厚が厚くなってしまうという課題を有している。
【０００４】
このような課題を解決するジャイロセンサーの構成として、半導体基板上に応力緩和層を設け、その応力緩和層上に、半導体基板の第１の電極と再配置配線を介して電気的に接続されて設けられた外部接続端子を備え、その外部接続端子を介してセンサー素子を接続・保持する構成が有効であることを発明者は見出した。
詳述すると、このジャイロセンサーは、能動面側に第１の電極が設けられた半導体基板と、基部と該基部から延伸された振動部と接続電極とを備えたセンサー素子と、を有している。また、ジャイロセンサーは、第１の電極に電気的に接続されて能動面側に設けられた外部接続端子と、半導体基板と外部接続端子との間に設けられた応力緩和層と、半導体基板の能動面側に設けられた接続用端子と、を有している。そして、センサー素子は、接続電極と外部接続端子との接続によって半導体基板に保持されている。
この構成によれば、半導体基板と外部接続端子との間に設けられている応力緩和層によって、外部から加わる衝撃などが吸収され緩和されるとともに、特許文献１に記載のジャイロセンサーの構成のように、リード線などを介さず直接的に接続することが可能となるので、リード線の撓み量を考慮した空隙が不要となって厚さを低減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９２０７９号公報（図１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
厚さの低減を図りながら、外部から加わる衝撃などの応力の緩和が可能な上記ジャイロセンサーにおいて、半導体基板の第１の電極と、応力緩和層上に設けられた外部接続端子との電気的な接続に供する再配置配線は、応力緩和層の半導体基板側と外部接続端子側との層間の電気的接続を図るための層間配線、例えば、ビアホール（Ｖｉａ ｈｏｌｅ）を含む。
上記構成のジャイロセンサーにおいて、再配置配線のビアホールが外部接続端子と前記接続電極との接合領域に設けられている場合には、ビアホール内に埋設されている金属などの導電性部材によって、応力緩和層による応力緩和効果が十分に発揮されなくなる。即ち、センサー素子の支持部分の直下にビアホールが存在する場合には、支持部分の直下の応力緩和層の弾性変形が規制されて応力緩和効果が低下することにより、振動モードや周波数温度特性が不安定になって周波数ばらつきを生じたり、外部からセンサー素子に加わる衝撃などに対する耐衝撃性が低下したりする問題があることを発明者は見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかるセンサーデバイスは、半導体基板と、記半導体基板の能動面側に設けられた第１の電極と、前記第１の電極に再配置配線を介して電気的に接続されて前記能動面側に設けられた外部接続端子と、前記半導体基板と前記外部接続端子との間に設けられた応力緩和層と、前記半導体基板の前記能動面側に設けられた接続用端子と、基部と該基部から延伸された振動部と接続電極とを備えたセンサー素子と、を有し、前記センサー素子は、前記接続電極と前記外部接続端子との接続によって前記半導体基板に保持されたセンサーデバイスであって、前記再配置配線は前記応力緩和層の層間配線としてのビアホール（Ｖｉａ ｈｏｌｅ）を含み、前記ビアホールが前記外部接続端子と前記接続電極との接合領域外に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上記構成のセンサーデバイスにおいて、半導体基板の能動面側に接続用端子が設けられ、再配置配線によって応力緩和層を介して第１の電極と電気的に接続された外部接続端子と、センサー素子の接続電極とが接続されている。しかも、再配置配線のうち、応力緩和層の層間配線としてのビアホールが、外部接続端子と接続電極との接合領域外に設けられているので、応力緩和層によるセンサー素子の支持部分の応力緩和効果がビアホールにより阻害されることがない。このような再配置配線により、センサーデバイスは、外部接続端子の位置やその配列を自由（任意）に設計することができるとともに、半導体基板と外部接続端子との間に設けられている応力緩和層によって外部から加わる衝撃などが吸収され緩和され、安定した振動モードや周波数温度特性を有することができる。
また、上記構成のセンサーデバイスは、外部から加わる衝撃などがセンサー素子に伝達され難くなることから、半導体基板の外部接続端子とセンサー素子とがリード線などを介さず直接的に接続することが可能となる。したがって、センサーデバイスは、リード線の撓み量を考慮した空隙が不要となることから、従来の構成と比較して、厚さを低減することが可能となる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記外部接続端子は、突起電極であることを特徴とすることが好ましい。
【００１１】
これによれば、センサーデバイスは、外部接続端子が突起電極であることから、センサー素子と半導体基板との間に隙間を設けることが可能となり、センサー素子と半導体基板との接触を回避することが可能となる。
これにより、センサーデバイスは、センサー素子の安定的な駆動を行うことが可能となる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記第１の電極から引き出された再配置配線の一部が蛇行していることを特徴とする。
【００１３】
例えば、再配置配線において、外部接続端子、即ち、半導体基板とセンサー素子との接合領域からビアホールまでの配線の長さを、直線状に延出させた場合に比してより長くすることができる。これにより、応力が加わったときの応力緩和層の弾性変形がビアホールによって規制される力が配線により伝達されて接合領域に及ぶのを抑制することができるので、接合領域（支持部分）において、応力緩和層による応力緩和効果を確保することができる。
【００１４】
［適用例４］本適用例にかかるセンサーデバイスは、前記半導体基板の前記能動面にはパッシベーション膜が設けられ、前記ビアホールを除く前記再配置配線の大部分が前記パッシベーション膜上に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
これによれば、外部接続端子と接続電極との接合領域外にビアホールを配置する本発明の再配置配線の構成において、再配置配線の長さを短くすることができる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例４にかかるセンサーデバイスにおいて、前記第１の電極は、前記半導体基板の周縁部近傍に配設され、前記ビアホールが、前記半導体基板の中央付近の上方に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、特に、外部接続端子と接続電極との接合領域が、平面視で第１の電極の近傍に位置する場合に、接合領域からビアホールまでの位置をより離すことができるので、センサー素子の支持部分において、応力緩和層による応力緩和効果を確保することができる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記応力緩和層及び前記再配置配線が複数積層されて形成されていることを特徴とする。
【００１９】
これによれば、応力緩和層を介して電極や配線の直上に配線を設けることによって、再配置配線の設計の自由度をより高くすることができる。
【００２０】
［適用例７］本適用例にかかるモーションセンサーは、上記適用例のいずれかに記載のセンサーデバイスと、前記センサーデバイスを収納するパッケージと、を有し、前記センサーデバイスが、前記パッケージに収納されていることを特徴とする。
【００２１】
これによれば、モーションセンサーは、上記適用例のいずれか一例に記載の効果を奏するセンサーデバイスを備えたモーションセンサーを提供できる。
加えて、モーションセンサーは、薄型化されるとともに耐衝撃性の高いセンサーデバイスを用いることから、薄型化及び耐衝撃性の向上を実現することが可能となる。
【００２２】
［適用例８］本適用例にかかるモーションセンサーは、前記複数のセンサーデバイスを収納するパッケージと、を有し、前記複数のセンサーデバイスは、前記各センサー素子の主面同士の成す角度が略直角となるように前記パッケージ内に配置され、収納されていることを特徴とする。
【００２３】
これによれば、モーションセンサーは、上記適用例のいずれか一例に記載の効果を奏する複数のセンサーデバイスを備えたモーションセンサーを提供できる。
また、モーションセンサーは、各センサーデバイスが各センサー素子の主面同士の成す角度が略直角となるようにパッケージ内に配置され、収納されていることから、１つで、複数軸に対応したセンシングが可能となる。
【００２４】
［適用例９］本適用例にかかるモーションセンサーは、少なくとも１つの前記センサー素子の主面は、前記パッケージの外部部材に接続される被接続面と略平行であることを特徴とする。
【００２５】
これによれば、モーションセンサーは、１つで、パッケージの被接続面と略直交する軸を含む複数軸に対応したセンシングが可能となる。
【００２６】
［適用例１０］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれか一項に記載のセンサーデバイス、または、モーションセンサーを備えていることを特徴とする。
【００２７】
上記構成の電子機器は、上記適用例のセンサーデバイス、または、モーションセンサー、即ち、振動モードや周波数温度特性が安定して周波数ばらつきが抑制された高感度のセンサーデバイス、または、モーションセンサーを備えているので、高機能で安定した特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】センサーデバイスの一実施形態の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、半導体基板としてのシリコン基板側（上側）から俯瞰した平面図、（ｂ）は、（ａ）の矢印Ｆ側からみた側面図、（ｃ）は、（ａ）の矢印Ｓ側から見た側面図。
【図２】センサーデバイスの応力緩和構造及び再配置配線を分解して説明する模式図であり、（ａ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図。
【図３】図１及び図２のＢ−Ｂ線断面において振動ジャイロ素子が搭載された状態を示す模式断面図。
【図４】センサー素子としての振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図。
【図５】振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図。
【図６】第１の実施形態のセンサーデバイスを搭載したモーションセンサーとしてのジャイロセンサーを示す模式図であり、（ａ）は、上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図７】センサーデバイスにおける応力緩和構造の変形例１のシリコン基板を上側から俯瞰した平面図。
【図８】センサーデバイスにおける応力緩和構造及び再配置配線の変形例２の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図。
【図９】センサーデバイスにおける応力緩和構造及び再配置配線の変形例３の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図。
【図１０】センサーデバイスにおける応力緩和構造及び再配置配線の変形例４の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、素子の中央に支持部を有するセンサー素子としての振動ジャイロ素子を上側からみて模式的に説明する平面図、（ｂ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｃ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図。
【図１１】上記実施形態及び変形例のセンサーデバイス、または、ジャイロセンサー（モーションセンサー）を搭載した電子機器の例を示す模式図であり、（ａ）は、デジタルビデオカメラの斜視図、（ｂ）は、携帯電話機の斜視図、（ｃ）は、情報携帯端末（ＰＤＡ）の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
【００３０】
（第１の実施形態）
〔センサーデバイス〕
図１は、センサーデバイスの一実施形態の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、半導体基板としてのシリコン基板側（上側）から俯瞰した平面図、（ｂ）は、（ａ）の矢印Ｆ側からみた側面図、（ｃ）は、（ａ）の矢印Ｓ側から見た側面図である。
また、図２は、センサーデバイスの応力緩和構造及び再配置配線を分解して説明する模式図であり、（ａ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図である。
また、図３は、図１及び図２のＢ−Ｂ線断面においてジャイロ振動片が搭載された状態を示す模式断面図である。
【００３１】
図１に示すように、センサーデバイス１は、半導体基板としてのシリコン基板１０と、振動ジャイロ素子（ジャイロ振動片）２０と、を備えている。振動ジャイロ素子２０は、シリコン基板１０の能動面１０ａ側に形成された応力緩和層１５上に設けられた複数の外部接続端子１２ａ〜１２ｆを介して電気的な接続をはかりながら保持されている。
【００３２】
まず、センサーデバイス１におけるセンサー素子としての振動ジャイロ素子２０について詳細に説明する。
振動ジャイロ素子２０は、圧電材料である水晶を基材（主要部分を構成する材料）として形成されている。水晶は、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸及び光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。
そして、振動ジャイロ素子２０は、水晶結晶軸において直交するＸ軸及びＹ軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、平面と直交するＺ軸方向に所定の厚みを有している。なお、所定の厚みは、発振周波数（共振周波数）、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。
【００３３】
また、振動ジャイロ素子２０を成す平板は、水晶からの切り出し角度の誤差を、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々につき多少の範囲で許容できる。例えば、Ｘ軸を中心に０度から２度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。Ｙ軸及びＺ軸についても同様である。
振動ジャイロ素子２０は、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチング（ウエットエッチングまたはドライエッチング）により形成されている。なお、振動ジャイロ素子２０は、１枚の水晶ウエハーから複数個取りすることが可能である。
【００３４】
図１（ａ）に示すように、本実施形態の振動ジャイロ素子２０は、ダブルＴ型と呼ばれる構成となっている。
振動ジャイロ素子２０は、中心部分に位置する基部２１と、基部２１からＹ軸に沿って延伸された振動部としての１対の検出用振動腕２２ａ，２２ｂと、検出用振動腕２２ａ，２２ｂと直交するように、基部２１からＸ軸に沿って延伸された１対の連結腕２３ａ，２３ｂと、検出用振動腕２２ａ，２２ｂと平行になるように、各連結腕２３ａ，２３ｂの先端側からＹ軸に沿って延伸された振動部としての各１対の駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂとを備えている。
【００３５】
各検出用振動腕２２ａ，２２ｂの先端側には、他の部分より幅が大きい（Ｘ軸方向の長さが大きい）略矩形状の錘部２６ａ，２６ｂを有している。同様に、二対の駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ及び駆動用振動腕２５ａ，２５ｂそれぞれの先端側には、他の部分より幅が大きい略矩形状の錘部２７ａ，２７ｂ及び錘部２８ａ，２８ｂを有している。これら錘部２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂによって、振動ジャイロ素子２０は、小型化を図りながら角速度の検出感度を向上させることができる。
【００３６】
また、振動ジャイロ素子２０は、一対の支持部１９ａ，１９ｂを備えている。このうち一方の支持部１９ａは、一対の検出用振動腕２２ａ，２２ｂのうちの一方の検出用振動腕２２ａに対してＹ軸の正の方向に配置されている。また、他方の支持部１９ｂは、一対の検出用振動腕２２ａ，２２ｂのうち他方の検出用振動腕２２ｂに対してＹ軸の負の方向側に配置されている。各支持部１９ａ，１９ｂのＸ軸方向の長さは、各検出用振動腕２２ａ，２２ｂの錘部２６ａ，２６ｂのＸ軸方向の長さよりも大きく、例えば、一対の連結腕２３ａ，２３ｂ及び基部２１のＸ軸方向の長さの合計と同じ程度である。なお、図示の例では、各支持部１９ａ，１９ｂの平面形状は略矩形であるが、特に限定されるものではない。支持部１９ａ，１９ｂは、各検出用振動腕２２ａ，２２ｂと、各駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂとから離間して配置されている。各支持部１９ａ，１９ｂは、外部接続端子１２ａ〜１２ｆを介してシリコン基板１０に固定される部位となる。
【００３７】
図１（ａ）に示すように、基部２１から一方の支持部１９ａまでの間には、一対の梁９ａ，９ｃが設けられている。このうち一方の梁９ａは、基部２１から検出用振動腕２２ａと駆動用振動腕２４ａとの間を通って延出されて支持部１９ａに接続され、他方の梁９ｃは、基部２１から検出用振動腕２２ａと駆動用振動腕２５ａとの間を通って延出されて支持部１９ａに接続されている。
同様に、基部２１から他方の支持部１９ｂまでの間には、一対の梁９ｂ，９ｄが設けられている。このうち一方の梁９ｃは、基部２１から検出用振動腕２２ｂと駆動用振動腕２４ｂとの間を通って延出されて支持部１９ａに接続され、他方の梁９ｄは、基部２１から検出用振動腕２２ｂと駆動用振動腕２５ｂとの間を通って延出されて支持部１９ｂに接続されている。各梁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、図示するようなＳ字形状をそれぞれ有することができる。このように、細長く蛇行した形状を有する梁９ａ〜９ｄによって各支持部１９ａ，１９ｂと基部２１が接続されることによって、振動ジャイロ素子２０の要部がＸ軸方向及びＹ軸方向に弾性を得ることができる。
【００３８】
基部２１の中心は、振動ジャイロ素子２０の重心位置としての重心であることができる。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交し、重心を通るものとする。振動ジャイロ素子２０は、重心に関して点対称であることができる。即ち、振動ジャイロ素子２０は、ＸＺ平面に関して面対称であり、かつＹＺ平面に関して面対称であることができる。
【００３９】
また、振動ジャイロ素子２０は、検出用振動腕２２ａ，２２ｂに、図示しない検出電極が形成され、駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂに、図示しない駆動電極が形成されている。
振動ジャイロ素子２０は、検出用振動腕２２ａ，２２ｂで、角速度を検出する検出振動系を構成し、連結腕２３ａ，２３ｂと駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂとで、振動ジャイロ素子２０を駆動する駆動振動系を構成している。
【００４０】
振動ジャイロ素子２０は、平面視において、シリコン基板１０と重なるようにシリコン基板１０の能動面１０ａ側に配置されている。
なお、振動ジャイロ素子２０は、基部２１及び各振動腕の表裏面を主面とする。ここでは、基部２１において外部と電気的に接続する面を一方の主面２０ａといい、一方の主面２０ａと対向する面を他方の主面２０ｂという。
【００４１】
振動ジャイロ素子２０の各支持部１９ａ，１９ｂそれぞれの一方の主面２０ａには、上記各検出電極、各駆動電極から引き出された接続電極としての引き出し電極（図１には図示せず）が形成されており、各引き出し電極とシリコン基板１０の対応する外部接続端子１２とが、電気的及び機械的に接続されている。
これにより、振動ジャイロ素子２０は、シリコン基板１０に保持されている。
【００４２】
次に、半導体基板としてのシリコン基板１０について図面に沿って説明する。
シリコン基板１０には、能動面１０ａ側にトランジスターやメモリー素子などの半導体素子を含んで構成される集積回路（図示せず）が形成されている。この集積回路には、振動ジャイロ素子２０を駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときに振動ジャイロ素子２０に生じる検出振動を検出する検出回路とが備えられている。
シリコン基板１０は、図２及び図３に示すように、能動面１０ａ側に設けられた複数の第１の電極１１ａ〜１１ｆと、各第１の電極１１ａ〜１１ｆに電気的に接続されて能動面１０ａ側に設けられた外部接続端子１２ａ〜１２ｆと、能動面１０ａと外部接続端子１２ａ〜１２ｆとの間に設けられた応力緩和層１５と、能動面１０ａ側に設けられた接続用端子１３とを備えている。
【００４３】
第１の電極１１ａ〜１１ｆは、シリコン基板１０の集積回路に直接導通して形成されたものである。また、能動面１０ａ上には、パッシベーション膜となる第１絶縁層１４が形成されており、この第１絶縁層１４には、第１の電極１１上に開口部が形成されている。これにより、第１の電極１１ａ〜１１ｆは、第１絶縁層１４の開口部内にて外側に露出した状態となっている。
【００４４】
第１絶縁層１４上には、第１の電極１１ａ〜１１ｆや他の電極を避けた位置、本実施形態ではシリコン基板１０の中央部に、絶縁樹脂からなる応力緩和層１５が形成されている。
また、第１の電極１１ａ〜１１ｆには、第１絶縁層１４の開口部内にて再配置配線の一部としての配線１６ａ〜１６ｆがそれぞれ接続され、それらの一部（図２（ａ）において配線１６ｂ〜１６ｆ）は第１絶縁層１４上に引き出されている。
また、応力緩和層１５上には、能動面１０ａ上の各配線１６ａ〜１６ｆに対応する再配置配線の一部としての配線３６ａ〜３６ｆが形成され、振動ジャイロ素子２０の接続電極としての引き出し電極２９ａ〜２９ｄが配置される位置に設けられた再配置配線の一部としてのセンサー素子接続端子３７〜３７ｆにそれぞれ接続されている。
能動面１０ａ上の配線１６ａ〜１６ｆのそれぞれと、応力緩和層１５上の対応する配線３６ａ〜３６ｆとは、応力緩和層１５の層間配線であるとともに再配置配線の一部としてのビアホール（Ｖｉａ ｈｏｌｅ）３０ａ〜３０ｆにより接続されている。
これらの配線１６ａ〜１６ｆ、配線３６ａ〜３６ｆ、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆ、及びビアホール３０ａ〜３０ｆからなる再配置配線は、集積回路の電極の再配置を行うためのもので、シリコン基板１０の所定部に配置された第１の電極１１ａ〜１１ｆから応力緩和層１５上まで引き回されて形成されたものである。このような再配置配線により、微細設計によって位置の制約が大きい第１の電極１１ａ〜１１ｆに対して、振動ジャイロ素子２０との接続に供する外部接続端子１２ａ〜１２ｆの位置を任意にずらして配置し、シリコン基板１０における振動ジャイロ素子２０との接続位置の自由度を高めるための重要な構成要素である。
【００４５】
ここで、能動面１０ａ上の配線１６ａ〜１６ｆと、応力緩和層１５上の対応する配線３６ａ〜３６ｆとの接続をはかる層間配線としてのビアホール３０ａ〜３０ｆは、外部接続端子１２ａ〜１２ｄと振動ジャイロ素子２０の接続電極としての引き出し電極２９ａ〜２９ｄとの接合領域外に配置されている。
【００４６】
また、シリコン基板１０の能動面１０ａ側には、配線３６ａ〜３６ｆやセンサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆの一部、応力緩和層１５、第１絶縁層１４を覆って樹脂からなる耐熱性の第２絶縁層１７が形成されている。なお、第２絶縁層１７は、ソルダーレジストであってもよい。
この第２絶縁層１７には、応力緩和層１５上にて配線１６上に開口部が形成されている。本実施形値では、この第２絶縁層１７の開口部により、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆが形成されている。
【００４７】
そして、この開口部内に露出した各センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆ上に、外部接続端子１２ａ〜１２ｆが配設されている。この外部接続端子１２ａ〜１２ｆは、例えば、Ａｕスタッドバンプで形成された突起電極となっている。なお、外部接続端子１２ａ〜１２ｆは、Ａｕスタッドバンプの他に、銅、アルミ、あるいはハンダボールなど他の導電性材料にて形成することもできる。
このような構成のもとに、シリコン基板１０に形成された集積回路は、第１の電極１１ａ〜１１ｆ、配線１６ａ〜１６ｆ、ビアホール３０ａ〜３０ｆ、配線３６ａ〜３６ｆ、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆ、及び、外部接続端子１２ａ〜１２ｆを介して振動ジャイロ素子２０と電気的に接続されるようになっている。
この際、センサーデバイス１は、外部接続端子１２が突起電極となっていることから、振動ジャイロ素子２０とシリコン基板１０との間に隙間が設けられる。
【００４８】
また、シリコン基板１０に形成された集積回路には、第１の電極１１以外に図示しない他の電極が形成されている。この他の電極は、第１の電極１１の場合と同様に、再配置配線が接続され、第２絶縁層１７の開口部内にて外部に露出する接続用端子１３と接続されている。接続用端子１３は、電気的、あるいは機械的な接続を成すためのパッド状のものである。
【００４９】
第１の電極１１ａ〜１１ｆや、その他の電極、あるいは接続用端子１３は、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、または、これらを含む合金などによって形成されている。特に接続用端子１３については、ワイヤーボンディングの際の接合性を高めるため、その表面にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）のメッキを施しておくのが好ましい。
このようにすることで、特にさびによる接触性、接合性の低下を防止することができる。また、ハンダメッキ、ハンダプリコートなどの最表面処理を施したものとしてもよい。
【００５０】
さらに、配線１６ａ〜１６ｆ、ビアホール３０ａ〜３０ｆ、配線３６ａ〜３６ｆ、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆなどの再配置配線は、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）などによって形成されている。このうち、ビアホール３０ａ〜３０ｆは、応力緩和層１５の両主面間（シリコン基板１０の能動面１０ａ側の面と、振動ジャイロ素子２０側の面）に貫通孔を形成し、その貫通孔の内壁にめっきや蒸着、あるいはスパッタリングなどにより上記した金属などによる導体膜（導体層）を形成したり、導電性部材を埋設することなどにより形成することができる。
なお、これら配線１６ａ〜１６ｆ、ビアホール３０ａ〜３０ｆ、配線３６ａ〜３６ｆ、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆなどの再配置配線としては、上記材料による単層構造のみならず、複数種類の上記材料を組み合わせた積層構造としてもよい。なお、これら配線１６ａ〜１６ｆ、配線３６ａ〜３６ｆ、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆなどの再配置配線については、通常は同一工程で形成するため、互いに同じ材料となる。
【００５１】
また、第１絶縁層１４、第２絶縁層１７を形成するための樹脂としては、例えばポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）及びＰＢＯ（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）などが用いられる。
なお、第１絶縁層１４については、酸化珪素（ＳｉＯ2)、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）などの無機絶縁材料によって形成することもできる。
なお、応力緩和層１５は、接続用端子１３が形成されるシリコン基板１０の外周部にも形成されていてもよい。
【００５２】
ここで、センサーデバイス１の振動ジャイロ素子２０の動作について説明する。
図４及び図５は、振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図である。図４は駆動振動状態を示し、図５（ａ）、図５（ｂ）は、角速度が加わった状態における検出振動状態を示している。
なお、図４及び図５において、振動状態を簡易に表現するために、各振動腕は線で表してある。
【００５３】
図４において、振動ジャイロ素子２０の駆動振動状態を説明する。
まず、シリコン基板１０の集積回路（駆動回路）から駆動信号が印加されることにより、振動ジャイロ素子２０は角速度が加わらない状態において、駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが矢印Ｅで示す方向に屈曲振動を行う。この屈曲振動は、実線で示す振動姿態と２点鎖線で示す振動姿態とを所定の周波数で繰り返している。
【００５４】
次に、この駆動振動を行っている状態で、振動ジャイロ素子２０にＺ軸回りの角速度ωが加わると、振動ジャイロ素子２０は、図５に示すような振動を行う。
まず、図５（ａ）に示すように、駆動振動系を構成する駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ及び連結腕２３ａ，２３ｂには、矢印Ｂ方向のコリオリ力が働く。また同時に、検出用振動腕２２ａ，２２ｂは、矢印Ｂ方向のコリオリ力に呼応して、矢印Ｃ方向に変形する。
【００５５】
その後、図５（ｂ）に示すように、駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ及び連結腕２３ａ，２３ｂには、矢印Ｂ’方向に戻る力が働く。また同時に、検出用振動腕２２ａ，２２ｂは、矢印Ｂ’方向の力に呼応して、矢印Ｃ’方向に変形する。
振動ジャイロ素子２０は、この一連の動作を交互に繰り返して新たな振動が励起される。
なお、矢印Ｂ，Ｂ’方向の振動は、重心Ｇに対して周方向の振動である。そして、振動ジャイロ素子２０は、検出用振動腕２２ａ，２２ｂに形成された検出電極が、振動により発生した水晶の歪を検出することで角速度が求められる。
【００５６】
（第２の実施形態）
〔ジャイロセンサー〕
次に、上記のセンサーデバイス１を搭載したモーションセンサーについて、図面を参照しながら説明する。
図６は、第１の実施形態のセンサーデバイスを用いたモーションセンサーとしてのジャイロセンサーを示す模式図であり、（ａ）は、上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図６は、第３の実施形態のモーションセンサーとしてのジャイロセンサーの概略構成を示す模式図である。図６（ａ）は、キャップ（蓋）側（上側）から俯瞰した平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。
なお、平面図では、ジャイロセンサーの内部の構造を説明する便宜的にキャップを省略し、キャップの載置位置のみを示してある。また、断面図では、煩雑さを避けるために一部を省略及び簡略化してある。
また、上記第１の実施形態で説明したセンサーデバイス１の構成との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、ジャイロセンサーの特徴的な形態を中心に説明する。
【００５７】
図６に示すように、モーションセンサーとしてのジャイロセンサー３は、３つのセンサーデバイスと、各センサーデバイスを内部に収納するパッケージベース７２及びキャップ７３からなるパッケージ７０と、を有し、各センサーデバイス１Ａ〜１Ｃがパッケージ７０の内部に配置され収納されている。なお、センサーデバイス１Ａ〜１Ｃは、第１の実施形態のセンサーデバイス１と同じ構成のものである。
【００５８】
パッケージ７０は、凹部７１を有するパッケージベース７２及び凹部７１を覆うキャップ７３などから構成されている。なお、本実施形態のジャイロセンサーのパッケージ７０の蓋体にはキャップ７３を用いる構成を示しているので、パッケージベース７２は凹部を有する構成でなくてもよく、フラットなパッケージベースを用いることができる。
パッケージベース７２には、例えば、セラミックグリーンシートを成形して積層し、焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。また、キャップ７３には、コバールなどの金属、あるいはセラミックなどが用いられている。
【００５９】
センサーデバイス１Ａは、振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂと、パッケージ７０の外部部材に接続される被接続面としての底面７４とが、略平行になるようにパッケージ７０の内部に配置され収納されている。
詳述すると、センサーデバイス１Ａは、パッケージベース７２の底面７４と平行な内底面７５に接着剤（不図示）などにより水平に接着・固定され、シリコン基板１０の接続用端子１３と、パッケージベース７２の内底面７５に設けられた対応する内部電極７６とが、例えばボンディングワイヤー４０などの接合部材により接合されている。これにより、センサーデバイス１は、内部電極７６ａと電気的に接続されている。
【００６０】
センサーデバイス１Ａと異なる２つのセンサーデバイス１Ｂ及びセンサーデバイス１Ｃは、各振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂ同士の成す角度θ１が略直角となるとともに、各振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂと、センサーデバイス１Ａの振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとの成す角度θ２（不図示）が略直角となるように、パッケージ７０の内部に配置され収納されている。
【００６１】
詳述すると、２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃは、パッケージベース７２の内底面７５に垂直に固定することが可能な垂直保持基板４５を介してパッケージ７０内に固定される。即ち、２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃは、垂直保持基板４５に接着剤などの接合部材（不図示）により固定され、シリコン基板１０の能動面１０ａの一端側（パッケージ７０内において上側となる端側）に配設された接続用端子１３と、垂直保持基板４５の内部電極７６ａとが、例えばボンディングワイヤー４０などの接合部材により接続され、シリコン基板１０の他端側（パッケージ７０内においてパッケージベース７２の内底面７５側（下側）となる端側）に配設された接続用端子１３と、パッケージベース７２の内底面７５に設けられた内部電極７６とが、例えば表面がメタライズされた銅などからなるリード３４、及び半田などの導電性を有する接合部材（不図示）により接続されている。
これにより、の一端部３４が接合部材５１により、一方のセンサーデバイス１Ｂでは、パッケージベース７２の内底面７５において内部電極７６ａの並ぶ方向と同方向に並ぶ内部電極７６ｂに固定され、他方のセンサーデバイス１Ｃでは、内部電極７６ａの並ぶ方向と直交する方向に並ぶ内部電極７６ｃに固定されている。なお、図示はしないが、２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃが搭載された各垂直保持基板４５と、パッケージベース７２とを電気的に接続する接続手段を設けてもよい。
これにより、２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃは、センサーデバイス１Ａと同様にパッケージベース７２の内底面７５に配置され、内部電極７６ｂ，７６ｃと電気的に接続さるとともに、各センサーデバイス１Ａ〜１Ｃは、各振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂ同士の成す角度θ１，θ２が略直角となっている。
なお、上記した２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃの接続・固定方法は一実施形態を説明するものであって、これに限定されるものではない。２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃの振動ジャイロ素子２０の主面同士の成す角度θ１，θ２が略直角となる状態で固定できれば、例えばパッケージベース７２やキャップ７３にセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃを直接接合する構成としてもよい。
【００６２】
パッケージベース７２の底面７４には、外部の機器（外部部材）などに実装される際に用いられる複数の外部端子７４ａが形成されている。
内部電極７６ａ，７６ｂ，７６ｃは、図示しない内部配線によって、外部端子７４ａなどと接続されている。
これにより、ジャイロセンサー３は、外部端子７４ａと各内部電極と各センサーデバイス１Ａ〜１Ｃとが互いに電気的に接続されている。
なお、外部端子７４ａ、各内部電極は、タングステン（Ｗ）などのメタライズ層に、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜からなる。
【００６３】
ジャイロセンサー３は、各センサーデバイス１Ａ〜１Ｃが、パッケージベース７２の内部に上記のように配置され収納された状態で、キャップ７３がシームリング、低融点ガラスなどの接合部材（不図示）によってパッケージベース７２に接合される。
これにより、パッケージ７０の内部は、気密に封止される。なお、パッケージ７０の内部は、各センサーデバイスの振動ジャイロ素子２０の振動が阻害されないように、真空状態（真空度が高い状態）に保持されていることが好ましい。
【００６４】
ここで、ジャイロセンサー３の動作について概略を説明する。
ここでは、パッケージ７０（パッケージベース７２）の底面７４が、互いに直交する３軸であるＸ’軸、Ｙ’軸、Ｚ’軸に対して、Ｘ’軸及びＹ’軸と平行で、Ｚ’軸と直交しているものとする。
これにより、外力などによってジャイロセンサー３の姿勢が変化し、角速度が加わった場合、振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとパッケージ７０の底面７４とが、略平行になるようにパッケージ７０の内部に収納されているセンサーデバイス１は、振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとＺ’軸とが略直交していることから、Ｚ’軸に対する角速度を検出する。
【００６５】
一方、各振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂ同士の成す角度θ１が略直角となるとともに、各振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとセンサーデバイス１の振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとの成す角度θ２が略直角となるように、パッケージ７０の内部に収納されている２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃは、一方が、振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとＸ’軸とが略直交していることから、Ｘ’軸に対する角速度を検出し、他方が、振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとＹ’軸とが略直交していることから、Ｙ’軸に対する角速度を検出する。
【００６６】
これらにより、ジャイロセンサー３は、互いに直交する３軸であるＸ’軸、Ｙ’軸、Ｚ’軸に対する角速度を、１つで検出することができる。
このことから、ジャイロセンサー３は、撮像機器の手ぶれ補正や、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星信号を用いた移動体ナビゲーションシステムにおける車両などの姿勢検出、姿勢制御などに用いられる。
【００６７】
上述したように、第２の実施形態のジャイロセンサー３は、第１の実施形態のセンサーデバイス１を複数備えていることから、第１の実施形態と同様の効果を奏するセンサーデバイスを備えたジャイロセンサーを提供できる。
【００６８】
また、ジャイロセンサー３は、センサーデバイスが３つであって、各振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂ同士の成す角度θ１，θ２が略直角となるように、パッケージ７０の内部に収容されている。
このことから、ジャイロセンサー３は、互いに直交する３軸に対応したセンシングが、１つで可能なジャイロセンサーを提供できる。
加えて、ジャイロセンサー３は、この３軸を、パッケージ７０の底面７４と略直交するＺ’軸と、パッケージ７０の底面７４と略平行で、且つ互いに直交するＸ’軸及びＹ’軸とからなるようにできる。
【００６９】
また、ジャイロセンサー３は、パッケージ７０の底面７４と略平行な内底面７５にセンサーデバイス１のリード３４の両端部を固定し、同じ内底面７５に、各センサーデバイス１Ｂ，１Ｃの折り曲げられたリード３４の一端部を、並ぶ方向が互いに直交する内部電極７６ｂと内部電極７６ｃとに固定することにより、各センサーデバイスの振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂ同士の成す角度θ１，θ２を略直角とすることができる。
この結果、ジャイロセンサー３は、３つのセンサーデバイス１をパッケージ７０内部の各面に配置して固定する場合と比較して、各センサーデバイスの実装に際して、センサーデバイスごとに都度パッケージ７０の姿勢を変えるなどの作業を廃止できることから、実装工数を削減できる。
【００７０】
加えて、ジャイロセンサー３は、各センサーデバイスをパッケージ７０内部の同一面である内底面７５に実装できることから、３つのセンサーデバイス１をパッケージ７０内部の各面に実装する場合と比較して、各センサーデバイスの振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂ同士の成す角度θ１，θ２のばらつきが、パッケージ７０の加工精度に依存しなくなる。
したがって、ジャイロセンサー３は、パッケージ７０における各面同士の成す角度などの加工精度の向上が不要となり、３軸に対応したジャイロセンサーを容易に提供できる。
【００７１】
上記実施形態で説明したセンサーデバイスは、以下の変形例として実施することも可能である。
【００７２】
以下、上記第１の実施形態のセンサーデバイス１における再配置配線の変形例について説明する。
（変形例１）
図７は、センサーデバイスにおける応力緩和構造の再配置配線の変形例１を説明するものであり、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰して模式的に示す平面図である。なお、上記第１の実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７３】
図７に示す本変形例のシリコン基板１０´において、再配置配線の基本的な構成は、上記実施形態のシリコン基板１０と同じである。即ち、シリコン基板１０´は、能動面１０ａに設けられた第１の電極１１ａ〜１１ｆが、配線１６ａ〜１６ｆ（図２（ａ）を参照）、ビアホール３０ａ〜３０ｆ、配線１３６ａ〜１３６ｆをそれぞれ介して、応力緩和層１５上のセンサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆに再配置されている。
ここで、応力緩和層１５上のビアホール３０ａ〜３０ｆと、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆとの平面視での配置は上記実施形態のシリコン基板１０と同じであるが、上記実施形態では、ビアホール３０ａ〜３０ｆと、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆとを接続する配線３６ａ〜３６ｆが直線状を呈して最短距離で接続されている（図２（ｂ）を参照）のに対して、本変形例のビアホール３０ａ〜３０ｆとセンサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆとを接続する配線１３６ａ〜１３６ｆは、応力緩和層１５上を蛇行させて設けられている。
【００７４】
この構成において、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆ上には、外部接続端子１２ａ〜１２ｆが配置され、振動ジャイロ素子２０の接続電極としての引き出し電極２９ａ〜２９ｆとの接続に供する（図１および図３を参照）。ここで、上記構成のように、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆとビアホール３０ａ〜３０ｆとを接続する配線１３６ａ〜１３６ｆを蛇行させて設けることにより、外部接続端子１２ａ〜１２ｆと引き出し電極２９ａ〜２９ｆとの接合領域と、ビアホール３０ａ〜３０ｆとの間の配線１３６ａ〜１３６ｆの長さが長くなる。これにより、応力が加わったときの応力緩和層１５の弾性変形がビアホールによって規制される力が配線により接合領域に及ぶのを抑制することができる。したがって、外部接続端子１２ａ〜１２ｆと引き出し電極２９ａ〜２９ｆとの接合領域（支持部分）において、応力緩和層１５による応力緩和効果を確保することができる。
なお、応力緩和層１５上の配線１３６ａ〜１３６ｆを蛇行させて設けた例を説明したが、これらの配線１３６ａ〜１３６ｆとビアホール３０ａ〜３０ｆにより接続される能動面１０ａ上の配線（図２（ａ）において配線１６ａ〜１６ｆを蛇行させて設けてもよい。
【００７５】
（変形例２）
図８は、センサーデバイスにおける応力緩和構造の再配置配線の変形例２を説明するものであり、（ａ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図である。なお、上記第１の実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７６】
図８において、本変形例のセンサーデバイスにおける半導体基板としてのシリコン基板１０Ｂの再配置配線の基本的な構成は、上記実施形態のシリコン基板１０と同様である。本変形例のシリコン基板１０Ｂの特徴は、再配置配線において、能動面１０ａ側に設けられた配線と、応力緩和層１５上に設けられた配線との導通をはかるビアホールが、平面視でシリコン基板１０Ｂの中央に配置されている点である。
【００７７】
詳述すると、上記実施形態のシリコン基板１０と同様に、本変形例のシリコン基板１０Ｂの周縁部の能動面１０ａ上に設けられた第１の電極１１ａ〜１１ｆのうち、第１の電極１１ｃ〜１１ｆから、能動面１０ａの中央に向かって配線２１６ｃ〜２１６ｄがそれぞれ引き出されている。また、それら配線２１６ｃ〜２１６ｆの能動面１０ａ中央側の端部から応力緩和層１５上にはビアホール１３０ｃ〜１３０ｄが貫設されている。そして、応力緩和層１５上に露出されたビアホール１３０ｃ〜１３０ｄからシリコン基板１０Ｂの周縁部に向けて配線２３６ｃ〜２３６ｆが引き出され、第１の電極１１ｃ〜１１ｆの概ね直上に配設されたセンサー素子接続端子２３７ｃ〜２３７ｆに接続されている。
【００７８】
また、本変形例のシリコン基板１０Ｂにおいて、能動面１０ａの接続用端子１３のうちの一つから能動面１０ａの中央に向かって配線２１６ｇが引き出され、この配線２１６ｇの能動面１０ａ中央側の端部から応力緩和層１５上にビアホール１３０ｇが貫設され、さらに、応力緩和層１５上に露出されたビアホール１３０ｇからシリコン基板１０Ｂの周縁部に向けて配線２３６ａ，２３６ｂが引き出され、第１の電極１１ａ，１１ｂの概ね直上に配設されたセンサー素子接続端子２３７ａ，２３７ｂに接続されている。ここで、接続用端子１３は、例えば接地用電極であることができる。
【００７９】
本変形例の構成では、半導体基板としてのシリコン基板１０Ｂの周縁部近傍に第１の電極１１ａ〜１１ｆが配設されている場合に、再配置配線における応力緩和層１５の層内配線としてのビアホール１３０ｃ〜１３０ｆをシリコン基板１０Ｂの中央付近に配置している。この構成において、特に、外部接続端子１２ａ〜１２ｆと接続電極としての引き出し電極２９ａ〜２９ｆとの接合領域が、平面視で第１の電極１１ａ〜１１ｆの近傍に位置する場合に（図１および図３を参照）、接合領域からビアホール１３０ｃ〜１３０ｆまでの位置をより離すことができる。また、接合領域からビアホール１３０ｃ〜１３０ｆまでの配線２３６ａ〜２３６ｆの長さを長くすることができるので、センサー素子としての振動ジャイロ素子２０の支持部分において、応力緩和層１５による応力緩和効果を十分に確保することができる。
【００８０】
（変形例３）
図９は、センサーデバイスにおける応力緩和構造の再配置配線の変形例３を説明するものであり、（ａ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図である。なお、上記第１の実施形態および変形例２との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００８１】
図９において、本変形例のセンサーデバイスにおける半導体基板としてのシリコン基板１０Ｂの再配置配線の基本的な構成は、上記実施形態のシリコン基板１０、および上記変形例２のシリコン基板１０Ｂと同様である。特に、変形例２のシリコン基板１０Ｂと同様に、再配置配線において、能動面１０ａ側に設けられた配線と、応力緩和層１５上に設けられた配線との導通をはかるビアホールが、平面視でシリコン基板１０Ｂの中央に配置されている点が共通しており、図９（ｂ）に示す応力緩和構造が施された状態のシリコン基板１０Ｃは、変形例２のシリコン基板１０Ｂ（図８（ｂ）を参照）と同一の構成になっている。
本変形例の特徴は、図９（ａ）に示すシリコン基板１０Ｃの能動面１０ａにおいて、第１の電極８１ｃ〜８１ｆが、シリコン基板１０Ｃの中央近傍に配設されている点である。このように、シリコン基板１０Ｃの中央近傍に配設された第１の電極８１ｃ〜８１ｆ、および接続用端子１３が、能動面１０ａ上に引き出された配線８６ｃ〜８６ｇと、その配線８６ｃ〜８６ｇの中央寄りの先端側から応力緩和層１５の上面に貫設されたビアホール１３０ｃ〜１３０ｇと、応力緩和層１５上に露出されたビアホール１３０ｃ〜１３０ｇからシリコン基板１０Ｃの周縁部近傍に引き出された配線２３６ａ〜２３６ｆと、を含む再配置配線により、シリコン基板１０Ｃの周縁部近傍に設けられたセンサー素子接続端子２３７ａ〜２３７ｆに再配置されている。
【００８２】
本変形例の構成によっても、半導体基板としてのシリコン基板１０Ｃと、センサー素子との接合領域外にビアホール１３０ｃ〜１３０ｇを配設した再配置配線により、センサー素子の支持部分の応力緩和層１５による応力緩和効果を奏することができる。
【００８３】
（変形例４）
上記第１の実施形態、および、変形例１〜３では、半導体基板としてのシリコン基板１０，１０´，１０Ｂ，１０Ｃの能動面１０ａの外周部近傍にセンサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆ，１３７ａ〜１３７ｆ，２３７ａ〜２３７ｆが設けられた例を説明した。即ち、接続電極としての引き出し電極２９ａ〜２９ｆが設けられた支持部１９ａ，１９ｂを素子の周縁部に有するセンサー素子としての振動ジャイロ素子２０（図１（ａ）および図４を参照）を用いたセンサーデバイス１を例にとって説明した。これに限らず、例えば、素子の中央に支持部を有するセンサー素子を用いた場合でも、本発明の再配置配線構造はセンサーデバイスの感度低下の抑制に効果を奏する。
図１０は、素子の中央に支持部を有するセンサー素子と、そのセンサー素子を搭載する半導体基板としてのシリコン基板との変形例を説明するものであり、（ａ）は、素子の中央に支持部を有するセンサー素子としての振動ジャイロ素子を上側からみて模式的に説明する平面図、（ｂ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｃ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図である。なお、上記第１の実施形態および変形例との共通部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００８４】
まず、本変形例のセンサー素子としての振動ジャイロ素子１０１について説明する。
図１０（ａ）において、本変形例の振動ジャイロ素子１０１は、圧電材料である水晶をエッチング加工することにより形成された中心部分に位置する支持部（基部）１２１と、支持部１２１からＹ軸に沿って延伸された振動部としての１対の検出用振動腕１２２ａ，１２２ｂと、検出用振動腕１２２ａ，１２２ｂと直交するように支持部１２１からＸ軸に沿って延伸された１対の連結腕１２３ａ，１２３ｂと、検出用振動腕１２２ａ，１２２ｂと平行になるように各連結腕１２３ａ，１２３ｂの先端側からＹ軸に沿って延伸された振動部としての各１対の駆動用振動腕１２４ａ，１２４ｂ，１２５ａ，１２５ｂと、を備えている。
また、支持部１２１の一方の主面（シリコン基板１０Ｂ´と対向する主面）には、上記各検出電極、各駆動電極から引き出され、シリコン基板１０Ｂ´との電気的な接続に供する接続電極としての引き出し電極１１２が設けられている。
【００８５】
振動ジャイロ素子１０１は、検出用振動腕１２２ａ，１２２ｂに、図示しない検出電極が形成され、駆動用振動腕１２４ａ，１２４ｂ，１２５ａ，１２５ｂに、図示しない駆動電極が形成されている。振動ジャイロ素子１０１は、検出用振動腕１２２ａ，１２２ｂで、角速度を検出する検出振動系を構成し、連結腕１２３ａ，１２３ｂと駆動用振動腕１２４ａ，１２４ｂ，１２５ａ，１２５ｂとで、振動ジャイロ素子２０を駆動する駆動振動系を構成している。
また、検出用振動腕１２２ａ，１２２ｂのそれぞれの先端部には、錘部１２６ａ，１２６ｂが形成され、駆動用振動腕１２４ａ，１２４ｂ，１２５ａ，１２５ｂのそれぞれの先端部には、錘部１２７ａ，１２７ｂ，１２８ａ，１２８ｂが形成されている。これにより、振動ジャイロ素子１０１は、小型化及び角速度の検出感度の向上が図られている。
【００８６】
次に、半導体基板としてのシリコン基板１０Ｂ´、および、そのシリコン基板１０Ｂ´の再配置配線の構成について説明する。
図１０（ｂ）に示す本変形例のシリコン基板１０Ｂ´は、上記変形例２のシリコン基板１０Ｂ（図８（ａ））と同一の構成である。即ち、シリコン基板１０Ｂ´は、能動面１０ａの周縁部に設けられた第１の電極１１ｃ〜１１ｆから、能動面１０ａの中央に向かって配線２１６ｃ〜２１６ｄがそれぞれ引き出され、また、能動面１０ａの接続用端子１３のうちの一つから能動面１０ａの中央に向かって配線２１６ｇが引き出されている。
そして、図１０（ｃ）に示すように、配線２１６ｃ〜２１６ｆの能動面１０ａ中央側の端部から応力緩和層１５上にはビアホール１３０ｃ〜１３０ｄが貫設され、また、配線２１６ｇの能動面１０ａ中央側の端部から応力緩和層１５上にビアホール１３０ｇが貫設されている。
そして、応力緩和層１５上に露出されたビアホール１３０ｃ〜１３０ｄ，１３０ｇと、シリコン基板１０Ｂ´の中央に配設されたセンサー素子接続端子８７ｃ〜８７ｆおよびセンサー素子接続端子８７ａ，８７ｂとが、極短い配線８６ｃ〜８６ｆおよび配線８６ａ，８６ｂにより電気的に接続されている。
【００８７】
図１０（ａ）に示す上記振動ジャイロ素子１０１は、平面視において、図１０（ｃ）に示すシリコン基板１０と重なるようにシリコン基板１０の能動面１０ａ側に配置される。このとき、振動ジャイロ素子１０１の支持部１２１の一方の主面に設けられた接続電極としての引き出し電極１１２と、シリコン基板１０Ｂ´の対応するセンサー素子接続端子８７ａ〜８７ｆとが位置合わせされ、外部接続端子１２（図１および図４を参照）を介して、電気的及び機械的に接続されている。これにより、振動ジャイロ素子１０１は、シリコン基板１０Ｂ´に保持されている。
【００８８】
上記変形例４は、第１の電極１１ａ〜１１ｆが半導体基板としてのシリコン基板１０Ｂ´の周縁部近傍に配設されて、且つ、搭載するセンサー素子としての振動ジャイロ素子１０１の接続電極としての引き出し電極１１２が、シリコン基板１０Ｂ´の中央に配置されている場合の、センサーデバイスにおける半導体基板の応力緩和層を備えた再配置配線の実施例である。この構成によれば、半導体基板としてのシリコン基板１０Ｂ´の応力緩和層１５および再配置配線による応力緩和構造において、第１の電極１１ａ〜１０ｆとビアホール１３０ｃ〜１３０ｆ，１３０ｇとが平面視で離れた位置に配置されるので、ビアホール１３０ｃ〜１３０ｆ，１３０ｇが応力緩和効果を損なうことがない。したがって、この応力緩和構造を備えたシリコン基板１０Ｂ´をセンサーデバイスに適用することにより、落下や振動などの衝撃による感度の低下を抑えることが可能なセンサーデバイスの提供に寄与できる。
また、本変形例のシリコン基板１０Ｂ´では、再配置配線の大部分がパッシベーション膜上に設けられている。このような構成にすることにより、外部接続端子（１２ａ〜１２ｆ、図１および図３を参照）と接続電極（引き出し電極２９ａ〜２９ｆ、図１および図３を参照）との接合領域外にビアホールを配置する本発明の再配置配線の構成において、再配置配線の全体の長さを短くすることができる。
【００８９】
（第３の実施形態）
〔電子機器〕
上記第１の実施形態および変形例１〜４に記載の応力緩和層１５および再配置配線による応力緩和構造を有する半導体基板としてのシリコン基板１０，１０´，１０Ｂ，１０Ｂ´，１０Ｃを備えたセンサーデバイス１、および、それらを備えた第２の実施形態のモーションセンサーとしてのジャイロセンサーを搭載した電子機器は、小型化および高性能化を図ることが可能である。
例えば、図１１（ａ）は、デジタルビデオカメラへの適用例を示す。デジタルビデオカメラ２４０は、受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、及び表示ユニット１００１を備えている。このようなデジタルビデオカメラ２４０に、上記実施形態のセンサーデバイス１やモーションセンサーとしてのジャイロセンサー３を搭載することにより、所謂手ぶれ補正機能を搭載することができる。
また、図１１（ｂ）は、電子機器としての携帯電話機、図１１（ｃ）は、情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）への適用例をそれぞれ示すものである。
まず、図１１（ｂ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットと１００２を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、表示ユニット１００２に表示される画面がスクロールされる。
また、図１１（ｃ）に示すＰＤＡ４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニット１００３を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が表示ユニット１００３に表示される。
このような携帯電話機３０００やＰＤＡ４０００に、上記実施形態のセンサーデバイスやモーションセンサーとしてのジャイロセンサーを搭載することにより、様々な機能を付与することができる。例えば、図１１（ｂ）の携帯電話機３０００に、図示しないカメラ機能を付与した場合に、携帯電話機３０００に搭載されたセンサーデバイスやジャイロセンサーにより手振れ補正を行うことができる。また、図１１（ｂ）の携帯電話機３０００や、図１１（ｃ）のＰＤＡ４０００にＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）として広く知られる汎地球測位システムを具備した場合に、上記実施形態のセンサーデバイスやモーションセンサーとしてのジャイロセンサーを搭載することにより、ＧＰＳにおいて、携帯電話機３０００やＰＤＡ４０００の位置や姿勢を認識させることができる。
【００９０】
なお、図１１に示す電子機器に限らず、本発明のセンサーデバイスおよびモーションセンサーを適用可能な電子機器として、モバイルコンピューター、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ゲーム機などが挙げられる。
【００９１】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例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種々の変更を加えることが可能である。
【００９２】
例えば、上記実施形態および変形例では、半導体基板としてのシリコン基板１０，１０Ｂ，１０Ｂ´，１０Ｃ上に、一層の応力緩和層１５を設ける構成を説明した。これに限らず、応力緩和層を複数層設けて、その複数の応力緩和層の層間に再配置配線を形成する構成としてもよい。
この構成によれば、複数の応力緩和層を介して電極や配線の直上に配線を設けることができ、再配置配線の引き回しの設計の自由度をより高くすることができる。
【００９３】
また、上記各実施形態及び変形例では、振動ジャイロ素子２０の基材を水晶としたが、これに限定するものではなく、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体を被膜として備えたシリコンなどであってもよい。
【００９４】
また、上記各実施形態及び変形例では、各センサーデバイスのセンサー素子として振動ジャイロ素子２０を例に挙げたが、これに限定するものではなく、例えば、加速度に反応する加速度感知素子、圧力に反応する圧力感知素子、重さに反応する重量感知素子などでもよい。
また、上記第２の実施形態及では、モーションセンサーとしてジャイロセンサーを例に挙げたが、これに限定するものではなく、例えば、上記加速度感知素子を備えたセンサーデバイスを用いた加速度センサー、圧力感知素子を備えたセンサーデバイスを用いた圧力センサー、重量感知素子を備えたセンサーデバイスを用いた重量センサーなどでもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…センサーデバイス、３…モーションセンサーとしてのジャイロセンサー、９ａ〜９ｄ…梁、１０，１０Ｂ，１０Ｂ，１０Ｂ´，１０Ｃ…半導体基板としてのシリコン基板、１０ａ…能動面、１１ａ〜１１ｆ，８１ｃ〜８１ｆ…第１の電極、１２ａ〜１２ｆ…外部接続端子、１３…接続用端子、１４…第１絶縁層、１５…応力緩和層、１６ａ〜１６ｆ，３６ａ〜３６ｆ，８６ｃ〜８６ｇ，１３６ａ〜１３６ｆ，２１６ｃ〜２１６ｇ，２３６ａ〜２３６ｆ…配線、１７…第２絶縁層、１９ａ，１９ｂ…各支持部、２０，１０１…センサー素子としての振動ジャイロ素子、２０ａ…一方の主面、２０ｂ…他方の主面、２１…基部、２２ａ，２２ｂ，１２２ａ，１２２ｂ…検出用振動腕、２３ａ，２３ｂ，１２３ａ，１２３ｂ…連結腕、２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，１２４ａ，１２４ｄ，１２５ａ，１２５ｂ…駆動用振動腕、２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ，１２６ａ，１２６ｂ，１２７ａ，１２７ｂ，１２８ａ，１２８ｂ…錘部、２９ａ〜２９ｆ，１１２…接続電極としての引き出し電極、３０ａ〜３０ｆ，１３０ｃ〜１３０ｇ…ビアホール、３７ａ〜３７ｆ，８７ａ〜８７ｆ，２３７ａ〜２３７ｆ…センサー素子接続端子、４０…ボンディングワイヤー、４５…垂直保持基板、５１…接合部材、７０…パッケージ、７１…凹部、７２…パッケージベース、７３…キャップ、７４…底面、７４ａ…外部端子、７５…内底面、７６，７６ａ〜７６ｃ…内部電極、１２１…支持部（基部）、２４０…電子機器としてのデジタルビデオカメラ、３０００…電子機器としての携帯電話機、４０００…電子機器としてのＰＤＡ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーデバイス、モーションセンサー、及び、それらを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度や角速度などをセンシングするモーションセンサーにおいては、センサー素子と該センサー素子を駆動する機能を有する回路素子とを備えたセンサーデバイスを用いた構成が知られている。
例えば、特許文献１には、センサー素子としての振動ジャイロ素子（ジャイロ振動片）と回路素子としての半導体装置（以下、半導体基板という）とを備えたセンサーデバイスがパッケージに収納されたモーションセンサーとしてのジャイロセンサー（圧電発振器）が開示されている。
この構成では、半導体基板が支持基板に固着され、支持基板に形成されたリード配線部と電気的に接続されている。また、センサー素子（振動ジャイロ素子）は、支持基板に固着されたリード線に接続されることによって、半導体基板と空隙を保ち該半導体基板と平面視で重なるように配置されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載のジャイロセンサーでは、外部から加わる衝撃などによるセンサー素子への影響を緩和するために、リード線に弾性を持たせ、その撓みによって外部から加わる衝撃を吸収する構成となっている。このことから、ジャイロセンサーは、外部から加わる衝撃によりリード線が撓んだ場合でも、半導体基板と、センサー素子とが互いに干渉しないように、両者間にリード線の撓み量を超える空隙を設ける必要がある。この結果、上記ジャイロセンサーは、センサーデバイスの厚さが増加し、総厚が厚くなってしまうという課題を有している。
【０００４】
このような課題を解決するジャイロセンサーの構成として、半導体基板上に応力緩和層を設け、その応力緩和層上に、半導体基板の第１の電極と再配置配線を介して電気的に接続されて設けられた外部接続端子を備え、その外部接続端子を介してセンサー素子を接続・保持する構成が有効であることを発明者は見出した。
詳述すると、このジャイロセンサーは、能動面側に第１の電極が設けられた半導体基板と、基部と該基部から延伸された振動部と接続電極とを備えたセンサー素子と、を有している。また、ジャイロセンサーは、第１の電極に電気的に接続されて能動面側に設けられた外部接続端子と、半導体基板と外部接続端子との間に設けられた応力緩和層と、半導体基板の能動面側に設けられた接続用端子と、を有している。そして、センサー素子は、接続電極と外部接続端子との接続によって半導体基板に保持されている。
この構成によれば、半導体基板と外部接続端子との間に設けられている応力緩和層によって、外部から加わる衝撃などが吸収され緩和されるとともに、特許文献１に記載のジャイロセンサーの構成のように、リード線などを介さず直接的に接続することが可能となるので、リード線の撓み量を考慮した空隙が不要となって厚さを低減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９２０７９号公報（図１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
厚さの低減を図りながら、外部から加わる衝撃などの応力の緩和が可能な上記ジャイロセンサーにおいて、半導体基板の第１の電極と、応力緩和層上に設けられた外部接続端子との電気的な接続に供する再配置配線は、応力緩和層の半導体基板側と外部接続端子側との層間の電気的接続を図るための層間配線、例えば、ビアホール（Ｖｉａ ｈｏｌｅ）を含む。
上記構成のジャイロセンサーにおいて、再配置配線のビアホールが外部接続端子と前記接続電極との接合領域に設けられている場合には、ビアホール内に埋設されている金属などの導電性部材によって、応力緩和層による応力緩和効果が十分に発揮されなくなる。即ち、センサー素子の支持部分の直下にビアホールが存在する場合には、支持部分の直下の応力緩和層の弾性変形が規制されて応力緩和効果が低下することにより、振動モードや周波数温度特性が不安定になって周波数ばらつきを生じたり、外部からセンサー素子に加わる衝撃などに対する耐衝撃性が低下したりする問題があることを発明者は見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかるセンサーデバイスは、半導体基板と、記半導体基板の能動面側に設けられた第１の電極と、前記第１の電極に再配置配線を介して電気的に接続されて前記能動面側に設けられた外部接続端子と、前記半導体基板と前記外部接続端子との間に設けられた応力緩和層と、前記半導体基板の前記能動面側に設けられた接続用端子と、基部と該基部から延伸された振動部と接続電極とを備えたセンサー素子と、を有し、前記センサー素子は、前記接続電極と前記外部接続端子との接続によって前記半導体基板に保持されたセンサーデバイスであって、前記再配置配線は前記応力緩和層の層間配線としてのビアホール（Ｖｉａ ｈｏｌｅ）を含み、前記ビアホールが前記外部接続端子と前記接続電極との接合領域外に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上記構成のセンサーデバイスにおいて、半導体基板の能動面側に接続用端子が設けられ、再配置配線によって応力緩和層を介して第１の電極と電気的に接続された外部接続端子と、センサー素子の接続電極とが接続されている。しかも、再配置配線のうち、応力緩和層の層間配線としてのビアホールが、外部接続端子と接続電極との接合領域外に設けられているので、応力緩和層によるセンサー素子の支持部分の応力緩和効果がビアホールにより阻害されることがない。このような再配置配線により、センサーデバイスは、外部接続端子の位置やその配列を自由（任意）に設計することができるとともに、半導体基板と外部接続端子との間に設けられている応力緩和層によって外部から加わる衝撃などが吸収され緩和され、安定した振動モードや周波数温度特性を有することができる。
また、上記構成のセンサーデバイスは、外部から加わる衝撃などがセンサー素子に伝達され難くなることから、半導体基板の外部接続端子とセンサー素子とがリード線などを介さず直接的に接続することが可能となる。したがって、センサーデバイスは、リード線の撓み量を考慮した空隙が不要となることから、従来の構成と比較して、厚さを低減することが可能となる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記外部接続端子は、突起電極であることを特徴とすることが好ましい。
【００１１】
これによれば、センサーデバイスは、外部接続端子が突起電極であることから、センサー素子と半導体基板との間に隙間を設けることが可能となり、センサー素子と半導体基板との接触を回避することが可能となる。
これにより、センサーデバイスは、センサー素子の安定的な駆動を行うことが可能となる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記第１の電極から引き出された再配置配線の一部が蛇行していることを特徴とする。
【００１３】
例えば、再配置配線において、外部接続端子、即ち、半導体基板とセンサー素子との接合領域からビアホールまでの配線の長さを、直線状に延出させた場合に比してより長くすることができる。これにより、応力が加わったときの応力緩和層の弾性変形がビアホールによって規制される力が配線により伝達されて接合領域に及ぶのを抑制することができるので、接合領域（支持部分）において、応力緩和層による応力緩和効果を確保することができる。
【００１４】
［適用例４］本適用例にかかるセンサーデバイスは、前記半導体基板の前記能動面にはパッシベーション膜が設けられ、前記ビアホールを除く前記再配置配線の大部分が前記パッシベーション膜上に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
これによれば、外部接続端子と接続電極との接合領域外にビアホールを配置する本発明の再配置配線の構成において、再配置配線の長さを短くすることができる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例４にかかるセンサーデバイスにおいて、前記第１の電極は、前記半導体基板の周縁部近傍に配設され、前記ビアホールが、前記半導体基板の中央付近の上方に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、特に、外部接続端子と接続電極との接合領域が、平面視で第１の電極の近傍に位置する場合に、接合領域からビアホールまでの位置をより離すことができるので、センサー素子の支持部分において、応力緩和層による応力緩和効果を確保することができる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例にかかるセンサーデバイスにおいて、前記応力緩和層及び前記再配置配線が複数積層されて形成されていることを特徴とする。
【００１９】
これによれば、応力緩和層を介して電極や配線の直上に配線を設けることによって、再配置配線の設計の自由度をより高くすることができる。
【００２０】
［適用例７］本適用例にかかるモーションセンサーは、上記適用例のいずれかに記載のセンサーデバイスと、前記センサーデバイスを収納するパッケージと、を有し、前記センサーデバイスが、前記パッケージに収納されていることを特徴とする。
【００２１】
これによれば、モーションセンサーは、上記適用例のいずれか一例に記載の効果を奏するセンサーデバイスを備えたモーションセンサーを提供できる。
加えて、モーションセンサーは、薄型化されるとともに耐衝撃性の高いセンサーデバイスを用いることから、薄型化及び耐衝撃性の向上を実現することが可能となる。
【００２２】
［適用例８］本適用例にかかるモーションセンサーは、前記複数のセンサーデバイスを収納するパッケージと、を有し、前記複数のセンサーデバイスは、前記各センサー素子の主面同士の成す角度が略直角となるように前記パッケージ内に配置され、収納されていることを特徴とする。
【００２３】
これによれば、モーションセンサーは、上記適用例のいずれか一例に記載の効果を奏する複数のセンサーデバイスを備えたモーションセンサーを提供できる。
また、モーションセンサーは、各センサーデバイスが各センサー素子の主面同士の成す角度が略直角となるようにパッケージ内に配置され、収納されていることから、１つで、複数軸に対応したセンシングが可能となる。
【００２４】
［適用例９］本適用例にかかるモーションセンサーは、少なくとも１つの前記センサー素子の主面は、前記パッケージの外部部材に接続される被接続面と略平行であることを特徴とする。
【００２５】
これによれば、モーションセンサーは、１つで、パッケージの被接続面と略直交する軸を含む複数軸に対応したセンシングが可能となる。
【００２６】
［適用例１０］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれか一項に記載のセンサーデバイス、または、モーションセンサーを備えていることを特徴とする。
【００２７】
上記構成の電子機器は、上記適用例のセンサーデバイス、または、モーションセンサー、即ち、振動モードや周波数温度特性が安定して周波数ばらつきが抑制された高感度のセンサーデバイス、または、モーションセンサーを備えているので、高機能で安定した特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】センサーデバイスの一実施形態の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、半導体基板としてのシリコン基板側（上側）から俯瞰した平面図、（ｂ）は、（ａ）の矢印Ｆ側からみた側面図、（ｃ）は、（ａ）の矢印Ｓ側から見た側面図。
【図２】センサーデバイスの応力緩和構造及び再配置配線を分解して説明する模式図であり、（ａ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図。
【図３】図１及び図２のＢ−Ｂ線断面において振動ジャイロ素子が搭載された状態を示す模式断面図。
【図４】センサー素子としての振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図。
【図５】振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図。
【図６】第１の実施形態のセンサーデバイスを搭載したモーションセンサーとしてのジャイロセンサーを示す模式図であり、（ａ）は、上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図７】センサーデバイスにおける応力緩和構造の変形例１のシリコン基板を上側から俯瞰した平面図。
【図８】センサーデバイスにおける応力緩和構造及び再配置配線の変形例２の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図。
【図９】センサーデバイスにおける応力緩和構造及び再配置配線の変形例３の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図。
【図１０】センサーデバイスにおける応力緩和構造及び再配置配線の変形例４の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、素子の中央に支持部を有するセンサー素子としての振動ジャイロ素子を上側からみて模式的に説明する平面図、（ｂ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｃ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図。
【図１１】上記実施形態及び変形例のセンサーデバイス、または、ジャイロセンサー（モーションセンサー）を搭載した電子機器の例を示す模式図であり、（ａ）は、デジタルビデオカメラの斜視図、（ｂ）は、携帯電話機の斜視図、（ｃ）は、情報携帯端末（ＰＤＡ）の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
【００３０】
（第１の実施形態）
〔センサーデバイス〕
図１は、センサーデバイスの一実施形態の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、半導体基板としてのシリコン基板側（上側）から俯瞰した平面図、（ｂ）は、（ａ）の矢印Ｆ側からみた側面図、（ｃ）は、（ａ）の矢印Ｓ側から見た側面図である。
また、図２は、センサーデバイスの応力緩和構造及び再配置配線を分解して説明する模式図であり、（ａ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図である。
また、図３は、図１及び図２のＢ−Ｂ線断面においてジャイロ振動片が搭載された状態を示す模式断面図である。
【００３１】
図１に示すように、センサーデバイス１は、半導体基板としてのシリコン基板１０と、振動ジャイロ素子（ジャイロ振動片）２０と、を備えている。振動ジャイロ素子２０は、シリコン基板１０の能動面１０ａ側に形成された応力緩和層１５上に設けられた複数の外部接続端子１２ａ〜１２ｆを介して電気的な接続をはかりながら保持されている。
【００３２】
まず、センサーデバイス１におけるセンサー素子としての振動ジャイロ素子２０について詳細に説明する。
振動ジャイロ素子２０は、圧電材料である水晶を基材（主要部分を構成する材料）として形成されている。水晶は、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸及び光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。
そして、振動ジャイロ素子２０は、水晶結晶軸において直交するＸ軸及びＹ軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、平面と直交するＺ軸方向に所定の厚みを有している。なお、所定の厚みは、発振周波数（共振周波数）、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。
【００３３】
また、振動ジャイロ素子２０を成す平板は、水晶からの切り出し角度の誤差を、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々につき多少の範囲で許容できる。例えば、Ｘ軸を中心に０度から２度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。Ｙ軸及びＺ軸についても同様である。
振動ジャイロ素子２０は、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチング（ウエットエッチングまたはドライエッチング）により形成されている。なお、振動ジャイロ素子２０は、１枚の水晶ウエハーから複数個取りすることが可能である。
【００３４】
図１（ａ）に示すように、本実施形態の振動ジャイロ素子２０は、ダブルＴ型と呼ばれる構成となっている。
振動ジャイロ素子２０は、中心部分に位置する基部２１と、基部２１からＹ軸に沿って延伸された振動部としての１対の検出用振動腕２２ａ，２２ｂと、検出用振動腕２２ａ，２２ｂと直交するように、基部２１からＸ軸に沿って延伸された１対の連結腕２３ａ，２３ｂと、検出用振動腕２２ａ，２２ｂと平行になるように、各連結腕２３ａ，２３ｂの先端側からＹ軸に沿って延伸された振動部としての各１対の駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂとを備えている。
【００３５】
各検出用振動腕２２ａ，２２ｂの先端側には、他の部分より幅が大きい（Ｘ軸方向の長さが大きい）略矩形状の錘部２６ａ，２６ｂを有している。同様に、二対の駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ及び駆動用振動腕２５ａ，２５ｂそれぞれの先端側には、他の部分より幅が大きい略矩形状の錘部２７ａ，２７ｂ及び錘部２８ａ，２８ｂを有している。これら錘部２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂによって、振動ジャイロ素子２０は、小型化を図りながら角速度の検出感度を向上させることができる。
【００３６】
また、振動ジャイロ素子２０は、一対の支持部１９ａ，１９ｂを備えている。このうち一方の支持部１９ａは、一対の検出用振動腕２２ａ，２２ｂのうちの一方の検出用振動腕２２ａに対してＹ軸の正の方向に配置されている。また、他方の支持部１９ｂは、一対の検出用振動腕２２ａ，２２ｂのうち他方の検出用振動腕２２ｂに対してＹ軸の負の方向側に配置されている。各支持部１９ａ，１９ｂのＸ軸方向の長さは、各検出用振動腕２２ａ，２２ｂの錘部２６ａ，２６ｂのＸ軸方向の長さよりも大きく、例えば、一対の連結腕２３ａ，２３ｂ及び基部２１のＸ軸方向の長さの合計と同じ程度である。なお、図示の例では、各支持部１９ａ，１９ｂの平面形状は略矩形であるが、特に限定されるものではない。支持部１９ａ，１９ｂは、各検出用振動腕２２ａ，２２ｂと、各駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂとから離間して配置されている。各支持部１９ａ，１９ｂは、外部接続端子１２ａ〜１２ｆを介してシリコン基板１０に固定される部位となる。
【００３７】
図１（ａ）に示すように、基部２１から一方の支持部１９ａまでの間には、一対の梁９ａ，９ｃが設けられている。このうち一方の梁９ａは、基部２１から検出用振動腕２２ａと駆動用振動腕２４ａとの間を通って延出されて支持部１９ａに接続され、他方の梁９ｃは、基部２１から検出用振動腕２２ａと駆動用振動腕２５ａとの間を通って延出されて支持部１９ａに接続されている。
同様に、基部２１から他方の支持部１９ｂまでの間には、一対の梁９ｂ，９ｄが設けられている。このうち一方の梁９ｃは、基部２１から検出用振動腕２２ｂと駆動用振動腕２４ｂとの間を通って延出されて支持部１９ａに接続され、他方の梁９ｄは、基部２１から検出用振動腕２２ｂと駆動用振動腕２５ｂとの間を通って延出されて支持部１９ｂに接続されている。各梁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、図示するようなＳ字形状をそれぞれ有することができる。このように、細長く蛇行した形状を有する梁９ａ〜９ｄによって各支持部１９ａ，１９ｂと基部２１が接続されることによって、振動ジャイロ素子２０の要部がＸ軸方向及びＹ軸方向に弾性を得ることができる。
【００３８】
基部２１の中心は、振動ジャイロ素子２０の重心位置としての重心であることができる。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交し、重心を通るものとする。振動ジャイロ素子２０は、重心に関して点対称であることができる。即ち、振動ジャイロ素子２０は、ＸＺ平面に関して面対称であり、かつＹＺ平面に関して面対称であることができる。
【００３９】
また、振動ジャイロ素子２０は、検出用振動腕２２ａ，２２ｂに、図示しない検出電極が形成され、駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂに、図示しない駆動電極が形成されている。
振動ジャイロ素子２０は、検出用振動腕２２ａ，２２ｂで、角速度を検出する検出振動系を構成し、連結腕２３ａ，２３ｂと駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂとで、振動ジャイロ素子２０を駆動する駆動振動系を構成している。
【００４０】
振動ジャイロ素子２０は、平面視において、シリコン基板１０と重なるようにシリコン基板１０の能動面１０ａ側に配置されている。
なお、振動ジャイロ素子２０は、基部２１及び各振動腕の表裏面を主面とする。ここでは、基部２１において外部と電気的に接続する面を一方の主面２０ａといい、一方の主面２０ａと対向する面を他方の主面２０ｂという。
【００４１】
振動ジャイロ素子２０の各支持部１９ａ，１９ｂそれぞれの一方の主面２０ａには、上記各検出電極、各駆動電極から引き出された接続電極としての引き出し電極（図１には図示せず）が形成されており、各引き出し電極とシリコン基板１０の対応する外部接続端子１２とが、電気的及び機械的に接続されている。
これにより、振動ジャイロ素子２０は、シリコン基板１０に保持されている。
【００４２】
次に、半導体基板としてのシリコン基板１０について図面に沿って説明する。
シリコン基板１０には、能動面１０ａ側にトランジスターやメモリー素子などの半導体素子を含んで構成される集積回路（図示せず）が形成されている。この集積回路には、振動ジャイロ素子２０を駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときに振動ジャイロ素子２０に生じる検出振動を検出する検出回路とが備えられている。
シリコン基板１０は、図２及び図３に示すように、能動面１０ａ側に設けられた複数の第１の電極１１ａ〜１１ｆと、各第１の電極１１ａ〜１１ｆに電気的に接続されて能動面１０ａ側に設けられた外部接続端子１２ａ〜１２ｆと、能動面１０ａと外部接続端子１２ａ〜１２ｆとの間に設けられた応力緩和層１５と、能動面１０ａ側に設けられた接続用端子１３とを備えている。
【００４３】
第１の電極１１ａ〜１１ｆは、シリコン基板１０の集積回路に直接導通して形成されたものである。また、能動面１０ａ上には、パッシベーション膜となる第１絶縁層１４が形成されており、この第１絶縁層１４には、第１の電極１１上に開口部が形成されている。これにより、第１の電極１１ａ〜１１ｆは、第１絶縁層１４の開口部内にて外側に露出した状態となっている。
【００４４】
第１絶縁層１４上には、第１の電極１１ａ〜１１ｆや他の電極を避けた位置、本実施形態ではシリコン基板１０の中央部に、絶縁樹脂からなる応力緩和層１５が形成されている。
また、第１の電極１１ａ〜１１ｆには、第１絶縁層１４の開口部内にて再配置配線の一部としての配線１６ａ〜１６ｆがそれぞれ接続され、それらの一部（図２（ａ）において配線１６ｂ〜１６ｆ）は第１絶縁層１４上に引き出されている。
また、応力緩和層１５上には、能動面１０ａ上の各配線１６ａ〜１６ｆに対応する再配置配線の一部としての配線３６ａ〜３６ｆが形成され、振動ジャイロ素子２０の接続電極としての引き出し電極２９ａ〜２９ｄが配置される位置に設けられた再配置配線の一部としてのセンサー素子接続端子３７〜３７ｆにそれぞれ接続されている。
能動面１０ａ上の配線１６ａ〜１６ｆのそれぞれと、応力緩和層１５上の対応する配線３６ａ〜３６ｆとは、応力緩和層１５の層間配線であるとともに再配置配線の一部としてのビアホール（Ｖｉａ ｈｏｌｅ）３０ａ〜３０ｆにより接続されている。
これらの配線１６ａ〜１６ｆ、配線３６ａ〜３６ｆ、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆ、及びビアホール３０ａ〜３０ｆからなる再配置配線は、集積回路の電極の再配置を行うためのもので、シリコン基板１０の所定部に配置された第１の電極１１ａ〜１１ｆから応力緩和層１５上まで引き回されて形成されたものである。このような再配置配線により、微細設計によって位置の制約が大きい第１の電極１１ａ〜１１ｆに対して、振動ジャイロ素子２０との接続に供する外部接続端子１２ａ〜１２ｆの位置を任意にずらして配置し、シリコン基板１０における振動ジャイロ素子２０との接続位置の自由度を高めるための重要な構成要素である。
【００４５】
ここで、能動面１０ａ上の配線１６ａ〜１６ｆと、応力緩和層１５上の対応する配線３６ａ〜３６ｆとの接続をはかる層間配線としてのビアホール３０ａ〜３０ｆは、外部接続端子１２ａ〜１２ｄと振動ジャイロ素子２０の接続電極としての引き出し電極２９ａ〜２９ｄとの接合領域外に配置されている。
【００４６】
また、シリコン基板１０の能動面１０ａ側には、配線３６ａ〜３６ｆやセンサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆの一部、応力緩和層１５、第１絶縁層１４を覆って樹脂からなる耐熱性の第２絶縁層１７が形成されている。なお、第２絶縁層１７は、ソルダーレジストであってもよい。
この第２絶縁層１７には、応力緩和層１５上にて配線１６上に開口部が形成されている。本実施形値では、この第２絶縁層１７の開口部により、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆが形成されている。
【００４７】
そして、この開口部内に露出した各センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆ上に、外部接続端子１２ａ〜１２ｆが配設されている。この外部接続端子１２ａ〜１２ｆは、例えば、Ａｕスタッドバンプで形成された突起電極となっている。なお、外部接続端子１２ａ〜１２ｆは、Ａｕスタッドバンプの他に、銅、アルミ、あるいはハンダボールなど他の導電性材料にて形成することもできる。
このような構成のもとに、シリコン基板１０に形成された集積回路は、第１の電極１１ａ〜１１ｆ、配線１６ａ〜１６ｆ、ビアホール３０ａ〜３０ｆ、配線３６ａ〜３６ｆ、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆ、及び、外部接続端子１２ａ〜１２ｆを介して振動ジャイロ素子２０と電気的に接続されるようになっている。
この際、センサーデバイス１は、外部接続端子１２が突起電極となっていることから、振動ジャイロ素子２０とシリコン基板１０との間に隙間が設けられる。
【００４８】
また、シリコン基板１０に形成された集積回路には、第１の電極１１以外に図示しない他の電極が形成されている。この他の電極は、第１の電極１１の場合と同様に、再配置配線が接続され、第２絶縁層１７の開口部内にて外部に露出する接続用端子１３と接続されている。接続用端子１３は、電気的、あるいは機械的な接続を成すためのパッド状のものである。
【００４９】
第１の電極１１ａ〜１１ｆや、その他の電極、あるいは接続用端子１３は、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、または、これらを含む合金などによって形成されている。特に接続用端子１３については、ワイヤーボンディングの際の接合性を高めるため、その表面にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）のメッキを施しておくのが好ましい。
このようにすることで、特にさびによる接触性、接合性の低下を防止することができる。また、ハンダメッキ、ハンダプリコートなどの最表面処理を施したものとしてもよい。
【００５０】
さらに、配線１６ａ〜１６ｆ、ビアホール３０ａ〜３０ｆ、配線３６ａ〜３６ｆ、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆなどの再配置配線は、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）などによって形成されている。このうち、ビアホール３０ａ〜３０ｆは、応力緩和層１５の両主面間（シリコン基板１０の能動面１０ａ側の面と、振動ジャイロ素子２０側の面）に貫通孔を形成し、その貫通孔の内壁にめっきや蒸着、あるいはスパッタリングなどにより上記した金属などによる導体膜（導体層）を形成したり、導電性部材を埋設することなどにより形成することができる。
なお、これら配線１６ａ〜１６ｆ、ビアホール３０ａ〜３０ｆ、配線３６ａ〜３６ｆ、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆなどの再配置配線としては、上記材料による単層構造のみならず、複数種類の上記材料を組み合わせた積層構造としてもよい。なお、これら配線１６ａ〜１６ｆ、配線３６ａ〜３６ｆ、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆなどの再配置配線については、通常は同一工程で形成するため、互いに同じ材料となる。
【００５１】
また、第１絶縁層１４、第２絶縁層１７を形成するための樹脂としては、例えばポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）及びＰＢＯ（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）などが用いられる。
なお、第１絶縁層１４については、酸化珪素（ＳｉＯ2)、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）などの無機絶縁材料によって形成することもできる。
なお、応力緩和層１５は、接続用端子１３が形成されるシリコン基板１０の外周部にも形成されていてもよい。
【００５２】
ここで、センサーデバイス１の振動ジャイロ素子２０の動作について説明する。
図４及び図５は、振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図である。図４は駆動振動状態を示し、図５（ａ）、図５（ｂ）は、角速度が加わった状態における検出振動状態を示している。
なお、図４及び図５において、振動状態を簡易に表現するために、各振動腕は線で表してある。
【００５３】
図４において、振動ジャイロ素子２０の駆動振動状態を説明する。
まず、シリコン基板１０の集積回路（駆動回路）から駆動信号が印加されることにより、振動ジャイロ素子２０は角速度が加わらない状態において、駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが矢印Ｅで示す方向に屈曲振動を行う。この屈曲振動は、実線で示す振動姿態と２点鎖線で示す振動姿態とを所定の周波数で繰り返している。
【００５４】
次に、この駆動振動を行っている状態で、振動ジャイロ素子２０にＺ軸回りの角速度ωが加わると、振動ジャイロ素子２０は、図５に示すような振動を行う。
まず、図５（ａ）に示すように、駆動振動系を構成する駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ及び連結腕２３ａ，２３ｂには、矢印Ｂ方向のコリオリ力が働く。また同時に、検出用振動腕２２ａ，２２ｂは、矢印Ｂ方向のコリオリ力に呼応して、矢印Ｃ方向に変形する。
【００５５】
その後、図５（ｂ）に示すように、駆動用振動腕２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ及び連結腕２３ａ，２３ｂには、矢印Ｂ’方向に戻る力が働く。また同時に、検出用振動腕２２ａ，２２ｂは、矢印Ｂ’方向の力に呼応して、矢印Ｃ’方向に変形する。
振動ジャイロ素子２０は、この一連の動作を交互に繰り返して新たな振動が励起される。
なお、矢印Ｂ，Ｂ’方向の振動は、重心Ｇに対して周方向の振動である。そして、振動ジャイロ素子２０は、検出用振動腕２２ａ，２２ｂに形成された検出電極が、振動により発生した水晶の歪を検出することで角速度が求められる。
【００５６】
（第２の実施形態）
〔ジャイロセンサー〕
次に、上記のセンサーデバイス１を搭載したモーションセンサーについて、図面を参照しながら説明する。
図６は、第１の実施形態のセンサーデバイスを用いたモーションセンサーとしてのジャイロセンサーを示す模式図であり、（ａ）は、上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図６は、第３の実施形態のモーションセンサーとしてのジャイロセンサーの概略構成を示す模式図である。図６（ａ）は、キャップ（蓋）側（上側）から俯瞰した平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。
なお、平面図では、ジャイロセンサーの内部の構造を説明する便宜的にキャップを省略し、キャップの載置位置のみを示してある。また、断面図では、煩雑さを避けるために一部を省略及び簡略化してある。
また、上記第１の実施形態で説明したセンサーデバイス１の構成との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、ジャイロセンサーの特徴的な形態を中心に説明する。
【００５７】
図６に示すように、モーションセンサーとしてのジャイロセンサー３は、３つのセンサーデバイスと、各センサーデバイスを内部に収納するパッケージベース７２及びキャップ７３からなるパッケージ７０と、を有し、各センサーデバイス１Ａ〜１Ｃがパッケージ７０の内部に配置され収納されている。なお、センサーデバイス１Ａ〜１Ｃは、第１の実施形態のセンサーデバイス１と同じ構成のものである。
【００５８】
パッケージ７０は、凹部７１を有するパッケージベース７２及び凹部７１を覆うキャップ７３などから構成されている。なお、本実施形態のジャイロセンサーのパッケージ７０の蓋体にはキャップ７３を用いる構成を示しているので、パッケージベース７２は凹部を有する構成でなくてもよく、フラットなパッケージベースを用いることができる。
パッケージベース７２には、例えば、セラミックグリーンシートを成形して積層し、焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。また、キャップ７３には、コバールなどの金属、あるいはセラミックなどが用いられている。
【００５９】
センサーデバイス１Ａは、振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂと、パッケージ７０の外部部材に接続される被接続面としての底面７４とが、略平行になるようにパッケージ７０の内部に配置され収納されている。
詳述すると、センサーデバイス１Ａは、パッケージベース７２の底面７４と平行な内底面７５に接着剤（不図示）などにより水平に接着・固定され、シリコン基板１０の接続用端子１３と、パッケージベース７２の内底面７５に設けられた対応する内部電極７６とが、例えばボンディングワイヤー４０などの接合部材により接合されている。これにより、センサーデバイス１は、内部電極７６ａと電気的に接続されている。
【００６０】
センサーデバイス１Ａと異なる２つのセンサーデバイス１Ｂ及びセンサーデバイス１Ｃは、各振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂ同士の成す角度θ１が略直角となるとともに、各振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂと、センサーデバイス１Ａの振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとの成す角度θ２（不図示）が略直角となるように、パッケージ７０の内部に配置され収納されている。
【００６１】
詳述すると、２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃは、パッケージベース７２の内底面７５に垂直に固定することが可能な垂直保持基板４５を介してパッケージ７０内に固定される。即ち、２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃは、垂直保持基板４５に接着剤などの接合部材（不図示）により固定され、シリコン基板１０の能動面１０ａの一端側（パッケージ７０内において上側となる端側）に配設された接続用端子１３と、垂直保持基板４５の内部電極７６ａとが、例えばボンディングワイヤー４０などの接合部材により接続され、シリコン基板１０の他端側（パッケージ７０内においてパッケージベース７２の内底面７５側（下側）となる端側）に配設された接続用端子１３と、パッケージベース７２の内底面７５に設けられた内部電極７６とが、例えば表面がメタライズされた銅などからなるリード３４、及び半田などの導電性を有する接合部材（不図示）により接続されている。
これにより、の一端部３４が接合部材５１により、一方のセンサーデバイス１Ｂでは、パッケージベース７２の内底面７５において内部電極７６ａの並ぶ方向と同方向に並ぶ内部電極７６ｂに固定され、他方のセンサーデバイス１Ｃでは、内部電極７６ａの並ぶ方向と直交する方向に並ぶ内部電極７６ｃに固定されている。なお、図示はしないが、２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃが搭載された各垂直保持基板４５と、パッケージベース７２とを電気的に接続する接続手段を設けてもよい。
これにより、２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃは、センサーデバイス１Ａと同様にパッケージベース７２の内底面７５に配置され、内部電極７６ｂ，７６ｃと電気的に接続さるとともに、各センサーデバイス１Ａ〜１Ｃは、各振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂ同士の成す角度θ１，θ２が略直角となっている。
なお、上記した２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃの接続・固定方法は一実施形態を説明するものであって、これに限定されるものではない。２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃの振動ジャイロ素子２０の主面同士の成す角度θ１，θ２が略直角となる状態で固定できれば、例えばパッケージベース７２やキャップ７３にセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃを直接接合する構成としてもよい。
【００６２】
パッケージベース７２の底面７４には、外部の機器（外部部材）などに実装される際に用いられる複数の外部端子７４ａが形成されている。
内部電極７６ａ，７６ｂ，７６ｃは、図示しない内部配線によって、外部端子７４ａなどと接続されている。
これにより、ジャイロセンサー３は、外部端子７４ａと各内部電極と各センサーデバイス１Ａ〜１Ｃとが互いに電気的に接続されている。
なお、外部端子７４ａ、各内部電極は、タングステン（Ｗ）などのメタライズ層に、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜からなる。
【００６３】
ジャイロセンサー３は、各センサーデバイス１Ａ〜１Ｃが、パッケージベース７２の内部に上記のように配置され収納された状態で、キャップ７３がシームリング、低融点ガラスなどの接合部材（不図示）によってパッケージベース７２に接合される。
これにより、パッケージ７０の内部は、気密に封止される。なお、パッケージ７０の内部は、各センサーデバイスの振動ジャイロ素子２０の振動が阻害されないように、真空状態（真空度が高い状態）に保持されていることが好ましい。
【００６４】
ここで、ジャイロセンサー３の動作について概略を説明する。
ここでは、パッケージ７０（パッケージベース７２）の底面７４が、互いに直交する３軸であるＸ’軸、Ｙ’軸、Ｚ’軸に対して、Ｘ’軸及びＹ’軸と平行で、Ｚ’軸と直交しているものとする。
これにより、外力などによってジャイロセンサー３の姿勢が変化し、角速度が加わった場合、振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとパッケージ７０の底面７４とが、略平行になるようにパッケージ７０の内部に収納されているセンサーデバイス１は、振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとＺ’軸とが略直交していることから、Ｚ’軸に対する角速度を検出する。
【００６５】
一方、各振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂ同士の成す角度θ１が略直角となるとともに、各振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとセンサーデバイス１の振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとの成す角度θ２が略直角となるように、パッケージ７０の内部に収納されている２つのセンサーデバイス１Ｂ，１Ｃは、一方が、振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとＸ’軸とが略直交していることから、Ｘ’軸に対する角速度を検出し、他方が、振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂとＹ’軸とが略直交していることから、Ｙ’軸に対する角速度を検出する。
【００６６】
これらにより、ジャイロセンサー３は、互いに直交する３軸であるＸ’軸、Ｙ’軸、Ｚ’軸に対する角速度を、１つで検出することができる。
このことから、ジャイロセンサー３は、撮像機器の手ぶれ補正や、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星信号を用いた移動体ナビゲーションシステムにおける車両などの姿勢検出、姿勢制御などに用いられる。
【００６７】
上述したように、第２の実施形態のジャイロセンサー３は、第１の実施形態のセンサーデバイス１を複数備えていることから、第１の実施形態と同様の効果を奏するセンサーデバイスを備えたジャイロセンサーを提供できる。
【００６８】
また、ジャイロセンサー３は、センサーデバイスが３つであって、各振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂ同士の成す角度θ１，θ２が略直角となるように、パッケージ７０の内部に収容されている。
このことから、ジャイロセンサー３は、互いに直交する３軸に対応したセンシングが、１つで可能なジャイロセンサーを提供できる。
加えて、ジャイロセンサー３は、この３軸を、パッケージ７０の底面７４と略直交するＺ’軸と、パッケージ７０の底面７４と略平行で、且つ互いに直交するＸ’軸及びＹ’軸とからなるようにできる。
【００６９】
また、ジャイロセンサー３は、パッケージ７０の底面７４と略平行な内底面７５にセンサーデバイス１のリード３４の両端部を固定し、同じ内底面７５に、各センサーデバイス１Ｂ，１Ｃの折り曲げられたリード３４の一端部を、並ぶ方向が互いに直交する内部電極７６ｂと内部電極７６ｃとに固定することにより、各センサーデバイスの振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂ同士の成す角度θ１，θ２を略直角とすることができる。
この結果、ジャイロセンサー３は、３つのセンサーデバイス１をパッケージ７０内部の各面に配置して固定する場合と比較して、各センサーデバイスの実装に際して、センサーデバイスごとに都度パッケージ７０の姿勢を変えるなどの作業を廃止できることから、実装工数を削減できる。
【００７０】
加えて、ジャイロセンサー３は、各センサーデバイスをパッケージ７０内部の同一面である内底面７５に実装できることから、３つのセンサーデバイス１をパッケージ７０内部の各面に実装する場合と比較して、各センサーデバイスの振動ジャイロ素子２０の一方の主面２０ａまたは他方の主面２０ｂ同士の成す角度θ１，θ２のばらつきが、パッケージ７０の加工精度に依存しなくなる。
したがって、ジャイロセンサー３は、パッケージ７０における各面同士の成す角度などの加工精度の向上が不要となり、３軸に対応したジャイロセンサーを容易に提供できる。
【００７１】
上記実施形態で説明したセンサーデバイスは、以下の変形例として実施することも可能である。
【００７２】
以下、上記第１の実施形態のセンサーデバイス１における再配置配線の変形例について説明する。
（変形例１）
図７は、センサーデバイスにおける応力緩和構造の再配置配線の変形例１を説明するものであり、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰して模式的に示す平面図である。なお、上記第１の実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７３】
図７に示す本変形例のシリコン基板１０´において、再配置配線の基本的な構成は、上記実施形態のシリコン基板１０と同じである。即ち、シリコン基板１０´は、能動面１０ａに設けられた第１の電極１１ａ〜１１ｆが、配線１６ａ〜１６ｆ（図２（ａ）を参照）、ビアホール３０ａ〜３０ｆ、配線１３６ａ〜１３６ｆをそれぞれ介して、応力緩和層１５上のセンサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆに再配置されている。
ここで、応力緩和層１５上のビアホール３０ａ〜３０ｆと、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆとの平面視での配置は上記実施形態のシリコン基板１０と同じであるが、上記実施形態では、ビアホール３０ａ〜３０ｆと、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆとを接続する配線３６ａ〜３６ｆが直線状を呈して最短距離で接続されている（図２（ｂ）を参照）のに対して、本変形例のビアホール３０ａ〜３０ｆとセンサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆとを接続する配線１３６ａ〜１３６ｆは、応力緩和層１５上を蛇行させて設けられている。
【００７４】
この構成において、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆ上には、外部接続端子１２ａ〜１２ｆが配置され、振動ジャイロ素子２０の接続電極としての引き出し電極２９ａ〜２９ｆとの接続に供する（図１および図３を参照）。ここで、上記構成のように、センサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆとビアホール３０ａ〜３０ｆとを接続する配線１３６ａ〜１３６ｆを蛇行させて設けることにより、外部接続端子１２ａ〜１２ｆと引き出し電極２９ａ〜２９ｆとの接合領域と、ビアホール３０ａ〜３０ｆとの間の配線１３６ａ〜１３６ｆの長さが長くなる。これにより、応力が加わったときの応力緩和層１５の弾性変形がビアホールによって規制される力が配線により接合領域に及ぶのを抑制することができる。したがって、外部接続端子１２ａ〜１２ｆと引き出し電極２９ａ〜２９ｆとの接合領域（支持部分）において、応力緩和層１５による応力緩和効果を確保することができる。
なお、応力緩和層１５上の配線１３６ａ〜１３６ｆを蛇行させて設けた例を説明したが、これらの配線１３６ａ〜１３６ｆとビアホール３０ａ〜３０ｆにより接続される能動面１０ａ上の配線（図２（ａ）において配線１６ａ〜１６ｆを蛇行させて設けてもよい。
【００７５】
（変形例２）
図８は、センサーデバイスにおける応力緩和構造の再配置配線の変形例２を説明するものであり、（ａ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図である。なお、上記第１の実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７６】
図８において、本変形例のセンサーデバイスにおける半導体基板としてのシリコン基板１０Ｂの再配置配線の基本的な構成は、上記実施形態のシリコン基板１０と同様である。本変形例のシリコン基板１０Ｂの特徴は、再配置配線において、能動面１０ａ側に設けられた配線と、応力緩和層１５上に設けられた配線との導通をはかるビアホールが、平面視でシリコン基板１０Ｂの中央に配置されている点である。
【００７７】
詳述すると、上記実施形態のシリコン基板１０と同様に、本変形例のシリコン基板１０Ｂの周縁部の能動面１０ａ上に設けられた第１の電極１１ａ〜１１ｆのうち、第１の電極１１ｃ〜１１ｆから、能動面１０ａの中央に向かって配線２１６ｃ〜２１６ｄがそれぞれ引き出されている。また、それら配線２１６ｃ〜２１６ｆの能動面１０ａ中央側の端部から応力緩和層１５上にはビアホール１３０ｃ〜１３０ｄが貫設されている。そして、応力緩和層１５上に露出されたビアホール１３０ｃ〜１３０ｄからシリコン基板１０Ｂの周縁部に向けて配線２３６ｃ〜２３６ｆが引き出され、第１の電極１１ｃ〜１１ｆの概ね直上に配設されたセンサー素子接続端子２３７ｃ〜２３７ｆに接続されている。
【００７８】
また、本変形例のシリコン基板１０Ｂにおいて、能動面１０ａの接続用端子１３のうちの一つから能動面１０ａの中央に向かって配線２１６ｇが引き出され、この配線２１６ｇの能動面１０ａ中央側の端部から応力緩和層１５上にビアホール１３０ｇが貫設され、さらに、応力緩和層１５上に露出されたビアホール１３０ｇからシリコン基板１０Ｂの周縁部に向けて配線２３６ａ，２３６ｂが引き出され、第１の電極１１ａ，１１ｂの概ね直上に配設されたセンサー素子接続端子２３７ａ，２３７ｂに接続されている。ここで、接続用端子１３は、例えば接地用電極であることができる。
【００７９】
本変形例の構成では、半導体基板としてのシリコン基板１０Ｂの周縁部近傍に第１の電極１１ａ〜１１ｆが配設されている場合に、再配置配線における応力緩和層１５の層内配線としてのビアホール１３０ｃ〜１３０ｆをシリコン基板１０Ｂの中央付近に配置している。この構成において、特に、外部接続端子１２ａ〜１２ｆと接続電極としての引き出し電極２９ａ〜２９ｆとの接合領域が、平面視で第１の電極１１ａ〜１１ｆの近傍に位置する場合に（図１および図３を参照）、接合領域からビアホール１３０ｃ〜１３０ｆまでの位置をより離すことができる。また、接合領域からビアホール１３０ｃ〜１３０ｆまでの配線２３６ａ〜２３６ｆの長さを長くすることができるので、センサー素子としての振動ジャイロ素子２０の支持部分において、応力緩和層１５による応力緩和効果を十分に確保することができる。
【００８０】
（変形例３）
図９は、センサーデバイスにおける応力緩和構造の再配置配線の変形例３を説明するものであり、（ａ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｂ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図である。なお、上記第１の実施形態および変形例２との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００８１】
図９において、本変形例のセンサーデバイスにおける半導体基板としてのシリコン基板１０Ｂの再配置配線の基本的な構成は、上記実施形態のシリコン基板１０、および上記変形例２のシリコン基板１０Ｂと同様である。特に、変形例２のシリコン基板１０Ｂと同様に、再配置配線において、能動面１０ａ側に設けられた配線と、応力緩和層１５上に設けられた配線との導通をはかるビアホールが、平面視でシリコン基板１０Ｂの中央に配置されている点が共通しており、図９（ｂ）に示す応力緩和構造が施された状態のシリコン基板１０Ｃは、変形例２のシリコン基板１０Ｂ（図８（ｂ）を参照）と同一の構成になっている。
本変形例の特徴は、図９（ａ）に示すシリコン基板１０Ｃの能動面１０ａにおいて、第１の電極８１ｃ〜８１ｆが、シリコン基板１０Ｃの中央近傍に配設されている点である。このように、シリコン基板１０Ｃの中央近傍に配設された第１の電極８１ｃ〜８１ｆ、および接続用端子１３が、能動面１０ａ上に引き出された配線８６ｃ〜８６ｇと、その配線８６ｃ〜８６ｇの中央寄りの先端側から応力緩和層１５の上面に貫設されたビアホール１３０ｃ〜１３０ｇと、応力緩和層１５上に露出されたビアホール１３０ｃ〜１３０ｇからシリコン基板１０Ｃの周縁部近傍に引き出された配線２３６ａ〜２３６ｆと、を含む再配置配線により、シリコン基板１０Ｃの周縁部近傍に設けられたセンサー素子接続端子２３７ａ〜２３７ｆに再配置されている。
【００８２】
本変形例の構成によっても、半導体基板としてのシリコン基板１０Ｃと、センサー素子との接合領域外にビアホール１３０ｃ〜１３０ｇを配設した再配置配線により、センサー素子の支持部分の応力緩和層１５による応力緩和効果を奏することができる。
【００８３】
（変形例４）
上記第１の実施形態、および、変形例１〜３では、半導体基板としてのシリコン基板１０，１０´，１０Ｂ，１０Ｃの能動面１０ａの外周部近傍にセンサー素子接続端子３７ａ〜３７ｆ，１３７ａ〜１３７ｆ，２３７ａ〜２３７ｆが設けられた例を説明した。即ち、接続電極としての引き出し電極２９ａ〜２９ｆが設けられた支持部１９ａ，１９ｂを素子の周縁部に有するセンサー素子としての振動ジャイロ素子２０（図１（ａ）および図４を参照）を用いたセンサーデバイス１を例にとって説明した。これに限らず、例えば、素子の中央に支持部を有するセンサー素子を用いた場合でも、本発明の再配置配線構造はセンサーデバイスの感度低下の抑制に効果を奏する。
図１０は、素子の中央に支持部を有するセンサー素子と、そのセンサー素子を搭載する半導体基板としてのシリコン基板との変形例を説明するものであり、（ａ）は、素子の中央に支持部を有するセンサー素子としての振動ジャイロ素子を上側からみて模式的に説明する平面図、（ｂ）は、シリコン基板を上側から俯瞰した平面図、（ｃ）は、応力緩和構造が施されたシリコン基板を上側から俯瞰した平面図である。なお、上記第１の実施形態および変形例との共通部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００８４】
まず、本変形例のセンサー素子としての振動ジャイロ素子１０１について説明する。
図１０（ａ）において、本変形例の振動ジャイロ素子１０１は、圧電材料である水晶をエッチング加工することにより形成された中心部分に位置する支持部（基部）１２１と、支持部１２１からＹ軸に沿って延伸された振動部としての１対の検出用振動腕１２２ａ，１２２ｂと、検出用振動腕１２２ａ，１２２ｂと直交するように支持部１２１からＸ軸に沿って延伸された１対の連結腕１２３ａ，１２３ｂと、検出用振動腕１２２ａ，１２２ｂと平行になるように各連結腕１２３ａ，１２３ｂの先端側からＹ軸に沿って延伸された振動部としての各１対の駆動用振動腕１２４ａ，１２４ｂ，１２５ａ，１２５ｂと、を備えている。
また、支持部１２１の一方の主面（シリコン基板１０Ｂ´と対向する主面）には、上記各検出電極、各駆動電極から引き出され、シリコン基板１０Ｂ´との電気的な接続に供する接続電極としての引き出し電極１１２が設けられている。
【００８５】
振動ジャイロ素子１０１は、検出用振動腕１２２ａ，１２２ｂに、図示しない検出電極が形成され、駆動用振動腕１２４ａ，１２４ｂ，１２５ａ，１２５ｂに、図示しない駆動電極が形成されている。振動ジャイロ素子１０１は、検出用振動腕１２２ａ，１２２ｂで、角速度を検出する検出振動系を構成し、連結腕１２３ａ，１２３ｂと駆動用振動腕１２４ａ，１２４ｂ，１２５ａ，１２５ｂとで、振動ジャイロ素子２０を駆動する駆動振動系を構成している。
また、検出用振動腕１２２ａ，１２２ｂのそれぞれの先端部には、錘部１２６ａ，１２６ｂが形成され、駆動用振動腕１２４ａ，１２４ｂ，１２５ａ，１２５ｂのそれぞれの先端部には、錘部１２７ａ，１２７ｂ，１２８ａ，１２８ｂが形成されている。これにより、振動ジャイロ素子１０１は、小型化及び角速度の検出感度の向上が図られている。
【００８６】
次に、半導体基板としてのシリコン基板１０Ｂ´、および、そのシリコン基板１０Ｂ´の再配置配線の構成について説明する。
図１０（ｂ）に示す本変形例のシリコン基板１０Ｂ´は、上記変形例２のシリコン基板１０Ｂ（図８（ａ））と同一の構成である。即ち、シリコン基板１０Ｂ´は、能動面１０ａの周縁部に設けられた第１の電極１１ｃ〜１１ｆから、能動面１０ａの中央に向かって配線２１６ｃ〜２１６ｄがそれぞれ引き出され、また、能動面１０ａの接続用端子１３のうちの一つから能動面１０ａの中央に向かって配線２１６ｇが引き出されている。
そして、図１０（ｃ）に示すように、配線２１６ｃ〜２１６ｆの能動面１０ａ中央側の端部から応力緩和層１５上にはビアホール１３０ｃ〜１３０ｄが貫設され、また、配線２１６ｇの能動面１０ａ中央側の端部から応力緩和層１５上にビアホール１３０ｇが貫設されている。
そして、応力緩和層１５上に露出されたビアホール１３０ｃ〜１３０ｄ，１３０ｇと、シリコン基板１０Ｂ´の中央に配設されたセンサー素子接続端子８７ｃ〜８７ｆおよびセンサー素子接続端子８７ａ，８７ｂとが、極短い配線８６ｃ〜８６ｆおよび配線８６ａ，８６ｂにより電気的に接続されている。
【００８７】
図１０（ａ）に示す上記振動ジャイロ素子１０１は、平面視において、図１０（ｃ）に示すシリコン基板１０と重なるようにシリコン基板１０の能動面１０ａ側に配置される。このとき、振動ジャイロ素子１０１の支持部１２１の一方の主面に設けられた接続電極としての引き出し電極１１２と、シリコン基板１０Ｂ´の対応するセンサー素子接続端子８７ａ〜８７ｆとが位置合わせされ、外部接続端子１２（図１および図４を参照）を介して、電気的及び機械的に接続されている。これにより、振動ジャイロ素子１０１は、シリコン基板１０Ｂ´に保持されている。
【００８８】
上記変形例４は、第１の電極１１ａ〜１１ｆが半導体基板としてのシリコン基板１０Ｂ´の周縁部近傍に配設されて、且つ、搭載するセンサー素子としての振動ジャイロ素子１０１の接続電極としての引き出し電極１１２が、シリコン基板１０Ｂ´の中央に配置されている場合の、センサーデバイスにおける半導体基板の応力緩和層を備えた再配置配線の実施例である。この構成によれば、半導体基板としてのシリコン基板１０Ｂ´の応力緩和層１５および再配置配線による応力緩和構造において、第１の電極１１ａ〜１０ｆとビアホール１３０ｃ〜１３０ｆ，１３０ｇとが平面視で離れた位置に配置されるので、ビアホール１３０ｃ〜１３０ｆ，１３０ｇが応力緩和効果を損なうことがない。したがって、この応力緩和構造を備えたシリコン基板１０Ｂ´をセンサーデバイスに適用することにより、落下や振動などの衝撃による感度の低下を抑えることが可能なセンサーデバイスの提供に寄与できる。
また、本変形例のシリコン基板１０Ｂ´では、再配置配線の大部分がパッシベーション膜上に設けられている。このような構成にすることにより、外部接続端子（１２ａ〜１２ｆ、図１および図３を参照）と接続電極（引き出し電極２９ａ〜２９ｆ、図１および図３を参照）との接合領域外にビアホールを配置する本発明の再配置配線の構成において、再配置配線の全体の長さを短くすることができる。
【００８９】
（第３の実施形態）
〔電子機器〕
上記第１の実施形態および変形例１〜４に記載の応力緩和層１５および再配置配線による応力緩和構造を有する半導体基板としてのシリコン基板１０，１０´，１０Ｂ，１０Ｂ´，１０Ｃを備えたセンサーデバイス１、および、それらを備えた第２の実施形態のモーションセンサーとしてのジャイロセンサーを搭載した電子機器は、小型化および高性能化を図ることが可能である。
例えば、図１１（ａ）は、デジタルビデオカメラへの適用例を示す。デジタルビデオカメラ２４０は、受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、及び表示ユニット１００１を備えている。このようなデジタルビデオカメラ２４０に、上記実施形態のセンサーデバイス１やモーションセンサーとしてのジャイロセンサー３を搭載することにより、所謂手ぶれ補正機能を搭載することができる。
また、図１１（ｂ）は、電子機器としての携帯電話機、図１１（ｃ）は、情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）への適用例をそれぞれ示すものである。
まず、図１１（ｂ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットと１００２を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、表示ユニット１００２に表示される画面がスクロールされる。
また、図１１（ｃ）に示すＰＤＡ４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニット１００３を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が表示ユニット１００３に表示される。
このような携帯電話機３０００やＰＤＡ４０００に、上記実施形態のセンサーデバイスやモーションセンサーとしてのジャイロセンサーを搭載することにより、様々な機能を付与することができる。例えば、図１１（ｂ）の携帯電話機３０００に、図示しないカメラ機能を付与した場合に、携帯電話機３０００に搭載されたセンサーデバイスやジャイロセンサーにより手振れ補正を行うことができる。また、図１１（ｂ）の携帯電話機３０００や、図１１（ｃ）のＰＤＡ４０００にＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）として広く知られる汎地球測位システムを具備した場合に、上記実施形態のセンサーデバイスやモーションセンサーとしてのジャイロセンサーを搭載することにより、ＧＰＳにおいて、携帯電話機３０００やＰＤＡ４０００の位置や姿勢を認識させることができる。
【００９０】
なお、図１１に示す電子機器に限らず、本発明のセンサーデバイスおよびモーションセンサーを適用可能な電子機器として、モバイルコンピューター、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ゲーム機などが挙げられる。
【００９１】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例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種々の変更を加えることが可能である。
【００９２】
例えば、上記実施形態および変形例では、半導体基板としてのシリコン基板１０，１０Ｂ，１０Ｂ´，１０Ｃ上に、一層の応力緩和層１５を設ける構成を説明した。これに限らず、応力緩和層を複数層設けて、その複数の応力緩和層の層間に再配置配線を形成する構成としてもよい。
この構成によれば、複数の応力緩和層を介して電極や配線の直上に配線を設けることができ、再配置配線の引き回しの設計の自由度をより高くすることができる。
【００９３】
また、上記各実施形態及び変形例では、振動ジャイロ素子２０の基材を水晶としたが、これに限定するものではなく、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体を被膜として備えたシリコンなどであってもよい。
【００９４】
また、上記各実施形態及び変形例では、各センサーデバイスのセンサー素子として振動ジャイロ素子２０を例に挙げたが、これに限定するものではなく、例えば、加速度に反応する加速度感知素子、圧力に反応する圧力感知素子、重さに反応する重量感知素子などでもよい。
また、上記第２の実施形態及では、モーションセンサーとしてジャイロセンサーを例に挙げたが、これに限定するものではなく、例えば、上記加速度感知素子を備えたセンサーデバイスを用いた加速度センサー、圧力感知素子を備えたセンサーデバイスを用いた圧力センサー、重量感知素子を備えたセンサーデバイスを用いた重量センサーなどでもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…センサーデバイス、３…モーションセンサーとしてのジャイロセンサー、９ａ〜９ｄ…梁、１０，１０Ｂ，１０Ｂ，１０Ｂ´，１０Ｃ…半導体基板としてのシリコン基板、１０ａ…能動面、１１ａ〜１１ｆ，８１ｃ〜８１ｆ…第１の電極、１２ａ〜１２ｆ…外部接続端子、１３…接続用端子、１４…第１絶縁層、１５…応力緩和層、１６ａ〜１６ｆ，３６ａ〜３６ｆ，８６ｃ〜８６ｇ，１３６ａ〜１３６ｆ，２１６ｃ〜２１６ｇ，２３６ａ〜２３６ｆ…配線、１７…第２絶縁層、１９ａ，１９ｂ…各支持部、２０，１０１…センサー素子としての振動ジャイロ素子、２０ａ…一方の主面、２０ｂ…他方の主面、２１…基部、２２ａ，２２ｂ，１２２ａ，１２２ｂ…検出用振動腕、２３ａ，２３ｂ，１２３ａ，１２３ｂ…連結腕、２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，１２４ａ，１２４ｄ，１２５ａ，１２５ｂ…駆動用振動腕、２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ，１２６ａ，１２６ｂ，１２７ａ，１２７ｂ，１２８ａ，１２８ｂ…錘部、２９ａ〜２９ｆ，１１２…接続電極としての引き出し電極、３０ａ〜３０ｆ，１３０ｃ〜１３０ｇ…ビアホール、３７ａ〜３７ｆ，８７ａ〜８７ｆ，２３７ａ〜２３７ｆ…センサー素子接続端子、４０…ボンディングワイヤー、４５…垂直保持基板、５１…接合部材、７０…パッケージ、７１…凹部、７２…パッケージベース、７３…キャップ、７４…底面、７４ａ…外部端子、７５…内底面、７６，７６ａ〜７６ｃ…内部電極、１２１…支持部（基部）、２４０…電子機器としてのデジタルビデオカメラ、３０００…電子機器としての携帯電話機、４０００…電子機器としてのＰＤＡ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の能動面側に設けられた第１の電極と、
前記第１の電極に再配置配線を介して電気的に接続されて前記能動面側に設けられた外部接続端子と、
前記半導体基板と前記外部接続端子との間に設けられた応力緩和層と、
前記半導体基板の前記能動面側に設けられた接続用端子と、
基部と該基部から延伸された振動部と接続電極とを備えたセンサー素子と、を有し、
前記センサー素子は、前記接続電極と前記外部接続端子との接続によって前記半導体基板に保持されたセンサーデバイスであって、
前記再配置配線は前記応力緩和層の層間配線としてのビアホール（Ｖｉａ ｈｏｌｅ）を含み、前記ビアホールが前記外部接続端子と前記接続電極との接合領域外に設けられていることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサーデバイスにおいて、
前記外部接続端子は、突起電極であることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセンサーデバイスにおいて、
前記第１の電極から引き出された再配置配線の一部が蛇行していることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサーデバイスにおいて、
前記半導体基板の前記能動面にはパッシベーション膜が設けられ、
前記ビアホールを除く前記再配置配線の大部分が前記パッシベーション膜上に設けられていることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサーデバイスにおいて、
前記第１の電極は、前記半導体基板の周縁部近傍に配設され、
前記ビアホールが、前記半導体基板の中央付近の上方に配置されていることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のセンサーデバイスにおいて、
前記応力緩和層及び前記再配置配線が複数積層されて形成されていることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサーデバイスと、
前記センサーデバイスを収納するパッケージと、を有し、
前記センサーデバイスが、前記パッケージに収納されていることを特徴とするモーションセンサー。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の複数のセンサーデバイスと、
前記複数のセンサーデバイスを収納するパッケージと、を有し、
前記複数のセンサーデバイスは、前記各センサー素子の主面同士の成す角度が略直角となるように前記パッケージ内に配置され、収納されていることを特徴とするモーションセンサー。
【請求項９】
請求項７または８に記載のモーションセンサーにおいて、
少なくとも１つの前記センサー素子の主面は、前記パッケージの外部部材に接続される被接続面と略平行であることを特徴とするモーションセンサー。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサーデバイス、または、請求項７〜９のいずれか一項に記載のモーションセンサーを備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の能動面側に設けられた第１の電極と、
前記第１の電極に再配置配線を介して電気的に接続されて前記能動面側に設けられた外部接続端子と、
前記半導体基板と前記外部接続端子との間に設けられた応力緩和層と、
前記半導体基板の前記能動面側に設けられた接続用端子と、
基部と該基部から延伸された振動部と接続電極とを備えたセンサー素子と、を有し、
前記センサー素子は、前記接続電極と前記外部接続端子との接続によって前記半導体基板に保持されたセンサーデバイスであって、
前記再配置配線は前記応力緩和層の層間配線としてのビアホール（Ｖｉａ ｈｏｌｅ）を含み、前記ビアホールが前記外部接続端子と前記接続電極との接合領域外に設けられていることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサーデバイスにおいて、
前記外部接続端子は、突起電極であることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセンサーデバイスにおいて、
前記第１の電極から引き出された再配置配線の一部が蛇行していることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサーデバイスにおいて、
前記半導体基板の前記能動面にはパッシベーション膜が設けられ、
前記ビアホールを除く前記再配置配線の大部分が前記パッシベーション膜上に設けられていることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサーデバイスにおいて、
前記第１の電極は、前記半導体基板の周縁部近傍に配設され、
前記ビアホールが、前記半導体基板の中央付近の上方に配置されていることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のセンサーデバイスにおいて、
前記応力緩和層及び前記再配置配線が複数積層されて形成されていることを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサーデバイスと、
前記センサーデバイスを収納するパッケージと、を有し、
前記センサーデバイスが、前記パッケージに収納されていることを特徴とするモーションセンサー。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の複数のセンサーデバイスと、
前記複数のセンサーデバイスを収納するパッケージと、を有し、
前記複数のセンサーデバイスは、前記各センサー素子の主面同士の成す角度が略直角となるように前記パッケージ内に配置され、収納されていることを特徴とするモーションセンサー。
【請求項９】
請求項７または８に記載のモーションセンサーにおいて、
少なくとも１つの前記センサー素子の主面は、前記パッケージの外部部材に接続される被接続面と略平行であることを特徴とするモーションセンサー。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサーデバイス、または、請求項７〜９のいずれか一項に記載のモーションセンサーを備えていることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−７９７５１（Ｐ２０１２−７９７５１Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２０７９９（Ｐ２０１０−２２０７９９）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]