ＭＥＭＳデバイス
【課題】表面側保護基板を通してデバイス本体のパッドと実装基板の導体パターンとを電気的に接続でき、且つ、デバイス本体に不要な応力がかかるのを抑制しつつ電気的な接続信頼性を高めることが可能なＭＥＭＳデバイスを提供する。
【解決手段】ＳＯＩ基板（半導体基板）１００を用いて形成され複数のパッド１３を一表面側に備えたミラー形成基板（デバイス本体）１、ミラー形成基板１の一表面側に接合された第１のカバー基板（表面側保護基板）２を有するＭＥＭＳチップ４と、ＭＥＭＳチップ４が実装された実装基板５とを備える。第１のカバー基板２は、ミラー形成基板１の各パッド１３それぞれと接合されて電気的に接続されたシリコンからなる複数の導電部２０２が、第１のカバー基板２の厚み寸法内で設けられている。各導電部２０２と実装基板５の各導体パターン５０２とが、両者に跨って形成された半田部６を介して電気的に接続されている。
【解決手段】ＳＯＩ基板（半導体基板）１００を用いて形成され複数のパッド１３を一表面側に備えたミラー形成基板（デバイス本体）１、ミラー形成基板１の一表面側に接合された第１のカバー基板（表面側保護基板）２を有するＭＥＭＳチップ４と、ＭＥＭＳチップ４が実装された実装基板５とを備える。第１のカバー基板２は、ミラー形成基板１の各パッド１３それぞれと接合されて電気的に接続されたシリコンからなる複数の導電部２０２が、第１のカバー基板２の厚み寸法内で設けられている。各導電部２０２と実装基板５の各導体パターン５０２とが、両者に跨って形成された半田部６を介して電気的に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マイクロマシニング技術などを利用して形成されるＭＥＭＳデバイスとして、例えば、光スキャナ、加速度センサ、ジャイロセンサなどが広く知られている。
【０００３】
ところで、この種のＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭＳチップが実装基板に１次実装されており、この実装基板をプリント配線基板などの配線基板に２次実装して用いられることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、特許文献１には、図１１（ｃ）に示すように、可動ミラー１２４が形成されたマイクロミラー（デバイス本体）１１０と、マイクロミラー１１０が実装されたベース基板（実装基板）８とを備えた光走査装置（光スキャナ）が開示されている。この光走査装置は、図１１（ｃ）におけるマイクロミラー１１０の下側が、ベース基板８で封止され、マイクロミラー１１０の上側が、光ビームの入出射が行われる透明基板（表面側保護基板）７で封止されている。なお、図１１（ｃ）の光走査装置では、マイクロミラー１１０と透明基板７とでＭＥＭＳチップを構成している。
【０００５】
上述のマイクロミラー１１０は、第１のシリコン基板１０１ａと第２のシリコン基板１０１ｂとを絶縁層（ＳｉＯ２層）１０１ｃを介して張り合わせたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１０１を用いて形成されている。
【０００６】
マイクロミラー１１０は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、固定枠１１１と、固定枠１１１の内側に配置された可動ミラー１２４と、固定枠１１１と可動ミラー１２４とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部１３０，１３０とを備えている。また、マイクロミラー１１０は、静電駆動型であり、可動ミラー１２４において一対の捩りばね部１３０，１３０を結ぶ方向に直交する方向の両側に可動電極（電気要素）１２２が形成され、固定枠１１１に、各可動電極１２２それぞれに対向する２つの固定電極（電気要素）１１２が形成されている。また、マイクロミラー１１０は、各可動電極１２２および各固定電極１１２それぞれが各別に接続された４つのパッド１１３を備えている。
【０００７】
ここにおいて、図１１（ｂ）では、マイクロミラー１１０のパッド１１３と、ベース基板８のリード端子８０６とがボンディングワイヤ１０６を介して電気的に接続されている。これに対し、図１１（ｃ）では、透明基板７の貫通孔７０２に充填された金属部７０６とベース基板８のリード端子８０６とがボンディングワイヤ１０６を介して電気的に接続されている。
【０００８】
また、図１１（ｃ）に示した光走査装置は、ベース基板８におけるマイクロミラー１１０側の表面の中央部に、可動ミラー１２４の揺動空間となる凹部８１０が形成されており、透明基板７と固定枠１１１とベース基板８とで囲まれた空間を真空としてあるので、マイクロミラー１１０の可動ミラー１２４の振れ角を大きくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２５７９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図１１（ｃ）に示した光走査装置では、マイクロミラー１１０に接合される透明基板７の一部に貫通孔７０２を形成しておき、後に金属で充填することにより、各可動電極１２２および各固定電極１１２を、金属部７０６とボンディングワイヤ１０６とを介してベース基板８のリード端子８０６と電気的に接続することができる。
【００１１】
しかしながら、図１１（ｃ）に示した光走査装置では、ボンディングワイヤ１０６が透明基板７の表面よりも突出しているので、ハンドリング時などにボンディングワイヤ１０６が外部物体と接触してボンディングワイヤ１０６が破損してしまう恐れがあった。そこで、ボンディングワイヤ１０６を保護するためにボンディングワイヤ１０６を覆う樹脂からなる保護部を設けることも考えられるが、保護部に多量の樹脂を必要とし、保護部に起因してマイクロミラー１１０にかかる応力が大きくなって特性が変化したり、製造時に樹脂が透明基板７における光の入射部位や出射部位の上まで流れて当該樹脂に起因した凹凸が形成され光学特性が変化する恐れがある。
【００１２】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、表面側保護基板を通してデバイス本体のパッドと実装基板の導体パターンとを電気的に接続でき、且つ、デバイス本体に不要な応力がかかるのを抑制しつつ電気的な接続信頼性を高めることが可能なＭＥＭＳデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のＭＥＭＳデバイスは、半導体基板を用いて形成され複数のパッドを一表面側に備えたデバイス本体、前記デバイス本体の前記一表面側に接合された表面側保護基板を有するＭＥＭＳチップと、前記ＭＥＭＳチップが実装された実装基板とを備え、前記表面側保護基板は、前記デバイス本体の前記各パッドそれぞれと接合されて電気的に接続されたシリコンからなる複数の導電部が、前記表面側保護基板の厚み寸法内で設けられ、且つ、前記各導電部と前記実装基板において前記各導電部それぞれに対応付けられた各導体パターンとが、前記導電部と前記導体パターンとに跨って形成された半田部を介して電気的に接続されてなることを特徴とする。
【００１４】
このＭＥＭＳデバイスにおいて、前記導電部は、前記表面側保護基板における前記デバイス本体側とは反対側において前記表面側保護基板の前記厚み寸法内で前記表面側保護基板の側面まで延設されてなることが好ましい。
【００１５】
このＭＥＭＳデバイスにおいて、前記ＭＥＭＳチップは、前記デバイス本体の他表面側に接合された裏面側保護基板を備え、前記デバイス本体の周部と前記表面側保護基板と裏面側保護基板とで囲まれた空間を気密空間としてあることが好ましい。
【００１６】
このＭＥＭＳデバイスにおいて、前記ＭＥＭＳチップは、前記気密空間を真空雰囲気としてあり、前記表面側保護基板と前記裏面側保護基板との一方において前記気密空間に臨む部位にゲッタが配置されてなることが好ましい。
【００１７】
このＭＥＭＳデバイスにおいて、前記実装基板は、前記導体パターンを含む平面よりも凹んだ凹部を有し、当該凹部の内底面に前記ＭＥＭＳチップが搭載されてなることが好ましい。
【００１８】
このＭＥＭＳデバイスにおいて、前記デバイス本体は、前記一表面側において前記表面側保護基板の周部が接合される外側フレーム部と、前記外側フレーム部の内側に配置され一対の第１の捩ればね部を介して前記外側フレーム部により支持された可動フレーム部と、前記可動フレーム部の内側に位置し前記第１の捩ればね部の並設方向に直交する方向に並設された一対の第２の捩ればね部を介して前記可動フレーム部に支持されたミラー部と、前記外側フレーム部において前記可動フレーム部側に設けられた第１の固定電極と、前記可動フレーム部において前記外側フレーム部側に設けられた第１の可動電極と、前記可動フレーム部において前記ミラー部側に設けられた第２の固定電極と、前記ミラー部において前記可動フレーム部側に設けられた第２の可動電極とを有し、前記第１の可動電極、前記第１の固定電極、前記第２の可動電極、前記第２の固定電極それぞれに電気的に接続された前記各パッドは、前記外側フレーム部に配置されてなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のＭＥＭＳデバイスにおいては、表面側保護基板を通してデバイス本体のパッドと実装基板の導体パターンとを電気的に接続でき、且つ、デバイス本体に不要な応力がかかるのを抑制しつつ電気的な接続信頼性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１のＭＥＭＳデバイス（光スキャナ）を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部概略断面図である。
【図２】同上のＭＥＭＳデバイスの概略分解斜視図である。
【図３】同上のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ概略断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ｂ概略断面図である。
【図４】同上のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図５】同上のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図６】実施形態２のＭＥＭＳデバイス（光スキャナ）の概略分解斜視図である。
【図７】同上のＭＥＭＳデバイスの概略斜視図である。
【図８】同上のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップの概略斜視図である。
【図９】同上のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１０】同上のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１１】従来例を示し、（ａ）はマイクロミラーの概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面に対応しマイクロミラーをベース基板に実装した状態での概略断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面に対応する光走査装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施形態１）
本実施形態では、ＭＥＭＳデバイスの一例として、光スキャナを例示する。
【００２２】
以下、本実施形態の光スキャナについて図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２３】
本実施形態の光スキャナは、ＭＥＭＳチップ４と、ＭＥＭＳチップ４が実装された実装基板５とを備えている。
【００２４】
ＭＥＭＳチップ４は、ＳＯＩ基板１００を用いて形成され可動部２０にミラー面（光学要素）２１が設けられたミラー形成基板１を備えている。ここにおいて、ミラー形成基板１は、ミラー面２１が設けられた一表面側に、複数のパッド１３を備えている。また、ＭＥＭＳチップ４は、ミラー形成基板１の上記一表面側に接合された第１のカバー基板２を備えている。また、ＭＥＭＳチップ４は、ミラー形成基板１の他表面側に接合された第２のカバー基板３を備えている。なお、本実施形態では、ＳＯＩ基板１００が、半導体基板を構成している。また、本実施形態では、ミラー形成基板１が、デバイス本体を構成し、第１のカバー基板２が、表面側保護基板を構成し、第２のカバー基板３が、裏面側保護基板を構成している。
【００２５】
ミラー形成基板１は、枠状（ここでは、矩形枠状）の外側フレーム部１０と、外側フレーム部１０の内側に配置された上述の可動部２０と、外側フレーム部１０の内側で可動部２０を挟む形で配置され外側フレーム部１０と可動部２０とを連結した一対の捩りばね部（機械要素）３０，３０とを有している。各捩りばね部３０，３０は、捩れ変形が可能となっている。
【００２６】
外側フレーム部１０は、外周形状および内周形状それぞれが矩形状に形成されている。ここにおいて、ＭＥＭＳチップ４は、ミラー形成基板１および各カバー基板２，３それぞれの外周形状が、矩形状であり、各カバー基板２，３の外形寸法を、ミラー形成基板１の外形寸法に合わせてある。
【００２７】
ミラー形成基板１は、可動部２０の平面視形状が矩形状であり、ミラー面２１の平面視形状も矩形状としてある。
【００２８】
ミラー形成基板１は、上述のＳＯＩ基板１００をバルクマイクロマシニング技術などにより加工することによって形成してある。ＳＯＩ基板１００は、導電性を有する第１のシリコン層１００ａと第２のシリコン層（シリコン基板）１００ｂとの間に絶縁層（ＳｉＯ２層）１００ｃが介在している。なお、ＳＯＩ基板１００は、第１のシリコン層１００ａの厚さを４００μｍ、第２のシリコン層１００ｂの厚さを４００μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、ＳＯＩ基板１００の一表面である第１のシリコン層１００ａの表面は（１００）面としてある。また、ミラー形成基板１の外形サイズは数ｍｍ□程度であるが、特に限定するものではない。
【００２９】
ミラー形成基板１の外側フレーム部１０は、ＳＯＩ基板１００の第１のシリコン層１００ａ、絶縁層１００ｃ、第２のシリコン層１００ｂそれぞれを利用して形成してある。そして、ミラー形成基板１は、外側フレーム部１０のうち第１のシリコン層１００ａにより形成された部位が、第１のカバー基板２の外周部と全周に亘って接合され、外側フレーム部１０のうち第２のシリコン層１００ｂにより形成された部位が、第２のカバー基板３の外周部と全周に亘って接合されている。また、ミラー形成基板１は、上記一表面側において、外側フレーム部１０に、後述の２つのパッド１３が形成されている。各パッド１３は、平面視形状が円形状であり、第１の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）により構成されている。なお、本実施形態では、各パッド１３の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。ここで、各パッド１３は、外部からの給電用に設けられたものであり、各パッド１３の材料としては、第１のシリコン層１００ａに対してオーミック接触が可能な材料であればよく、Ａｌ−Ｓｉに限らず、ＡｕやＡｌなどを採用してもよい。
【００３０】
また、ミラー形成基板１の可動部２０および各捩りばね部３０，３０は、ＳＯＩ基板１００の第１のシリコン層１００ａを用いて形成されており、外側フレーム部１０よりも十分に薄肉となっている。また、可動部２０に設けられたミラー面２１は、光源（レーザ光源など）からの光を反射するものであり、可動部２０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位上に形成した第２の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる反射膜２１ａの表面により構成されている。なお、本実施形態では、反射膜２１ａの膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００３１】
以下では、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）それぞれの左下に示すように、平面視において一対の捩りばね部３０，３０の並設方向に直交する方向をｘ軸方向、一対の捩りばね部３０，３０の並設方向をｙ軸方向、ｘ軸方向およびｙ軸方向に直交する方向をｚ軸方向として説明する。
【００３２】
ミラー形成基板１は、一対の捩りばね部３０，３０がｙ軸方向に並設されており、可動部２０が、外側フレーム部１０に対して一対の捩りばね部３０，３０の回りで変位可能となっている（ｙ軸方向の軸回りで回動可能となっている）。つまり、一対の捩りばね部３０，３０は、外側フレーム部１０に対して可動部２０が揺動自在となるように外側フレーム部１０と可動部２０とを連結している。言い換えれば、外側フレーム部１０の内側に配置される可動部２０は、可動部２０から相反する２方向へ連続一体に延長された２つの捩りばね部３０，３０を介して、外側フレーム部１０に揺動自在に支持されている。ここで、一対の捩りばね部３０，３０は、両者のｙ軸方向に沿った中心線同士を結ぶ直線が、平面視で可動部２０の重心を通るように形成されている。なお、各捩りばね部３０，３０は、厚み寸法（ｚ軸方向の寸法）を３０μｍ、幅寸法（ｘ軸方向の寸法）を、５μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、可動部２０およびミラー面２１の平面視形状は、矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。また、外側フレーム部１０の内周形状も矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。
【００３３】
上述のミラー形成基板１は、可動部２０において一対の捩りばね部３０，３０を結ぶ方向（一対の捩りばね部３０，３０の並設方向）に直交する方向（つまり、ｘ軸方向）の両側に形成された櫛形状の可動電極２２を備えている。さらに、ミラー形成基板１は、外側フレーム部１０に形成され可動電極２２の複数の可動櫛歯片２２ｂに対向する複数の固定櫛歯片１２ｂを有する櫛形状の固定電極１２を備えている。ここにおいて、可動電極２２と固定電極１２とで、静電力により可動部２０を駆動する静電駆動式の駆動手段を構成している。なお、本実施形態では、駆動手段が、静電力により可動部２０を駆動するものであるが、静電駆動式に限らず、例えば、電磁力によって可動部２０を駆動する電磁駆動式でもよいし、圧電素子によって可動部２０を駆動する圧電駆動式でもよい。
【００３４】
上述の固定電極１２は、平面視形状が櫛形状であり、外側フレーム部１０のうちｙ軸方向に沿った枠片部において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位の一部が、櫛骨部１２ａを構成している。そして、固定電極１２は、櫛骨部１２ａにおける可動部２０との対向面（外側フレーム部１０におけるｙ軸方向に沿った内側面）に、多数の固定櫛歯片１２ｂが一対の捩りばね部３０，３０の並設方向に沿って列設されている。ここで、各固定櫛歯片１２ｂは、第１のシリコン層１００ａの一部により構成されている。
【００３５】
一方、可動電極２２は、可動部２０における固定電極１２の櫛骨部１２ａ側の櫛骨部２２ａの側面（可動部２０におけるｙ軸方向に沿った側面）において、第１のシリコン層１００ａの一部により構成され固定櫛歯片１２ｂにそれぞれ対向する多数の可動櫛歯片２２ｂが上記並設方向に列設されている。ここで、各可動櫛歯片２２ｂは、第１のシリコン層１００ａの一部により構成されている。
【００３６】
櫛形状の固定電極１２と櫛形状の可動電極２２とは、それぞれの櫛骨部１２ａ，２２ａが互いに対向し、固定電極１２の各固定櫛歯片１２ｂが可動電極２２の櫛溝に入り組んでおり、固定櫛歯片１２ｂと可動櫛歯片２２ｂとが、ｙ軸方向において互いに離間している。したがって、駆動手段では、固定電極１２と可動電極２２との間に電圧が印加されることにより、固定電極１２と可動電極２２との間に互いに引き合う方向に作用する静電力が発生する。なお、ｙ軸方向における固定櫛歯片１２ｂと可動櫛歯片２２ｂとの間の隙間は、例えば、２μｍ〜５μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００３７】
ミラー形成基板１の外側フレーム部１０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位には、一方のパッド１３（図２における左側のパッド１３ａ）が各可動電極２２に電気的に接続されるとともに他方のパッド１３（図２における右側のパッド１３ｂ）が各固定電極１２に電気的に接続され、且つ、各固定電極１２と各可動電極２２とが電気的に絶縁されるように、複数（ここでは、３つ）のスリット１０ａが絶縁層１００ｃに達する深さで形成されている。これにより、外側フレーム部１０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部分は、可動部２０の各可動電極２２と同電位になる第１の導電性構造体１１ａと、各固定電極１２と同電位になる第２の導電性構造体１１ｂとに分けられている。
【００３８】
第１の導電性構造体１１ａは、各捩りばね部３０，３０それぞれに連続一体に連結された２つのアンカー部１１ａａ，１１ａｂと、一方のパッド１３ａが形成された島状（ここでは、平面視矩形状）の導電部１１ａｃと、一方のアンカー部１１ａａと島部１１ａｃとをつなぐ平面視Ｌ字状の導電部１１ａｄとで構成されている。また、第２の導電性構造体１１ｂは、第１のシリコン層１００ａのうち第１の導電性構造体１１ａ以外の残りの部分からなり、他方のパッド１３ｂが形成されている。
【００３９】
ここで、ミラー形成基板１では、第１のシリコン層１００ａに形成する各スリット１０ａをトレンチとし、各スリット１０ａの平面視形状を外側フレーム部１０の外側面側に開放されない形状としてある。しかして、本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４では、外側フレーム部１０に複数のスリット１０ａを形成した構造を採用しながらも、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２との接合性が低下するのを防止することが可能となり、外側フレーム部１０と各カバー基板２，３とで囲まれる空間の気密性を確保することができる。
【００４０】
また、第１のカバー基板２は、ガラスにより形成された平板状のカバー本体２００と、カバー本体２００の厚み方向に貫通して設けられ各パッド１３それぞれと接合されて電気的に接続される複数の導電部２０２とを備えている。要するに、第１のカバー基板２は、ミラー形成基板１の各パッド１３それぞれと接合されて電気的に接続されるシリコンからなる複数の導電部２０２が、厚み寸法内で設けられている。なお、第１のカバー基板２の厚さは、３００μｍに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００４１】
ここで、ＭＥＭＳチップ４は、ミラー形成基板１における可動部２０の第１のカバー基板２側への変位空間を確保するために、可動部２０および一対の捩ればね部３０，３０それぞれにおける第１のシリコン層１００ａの厚みを薄くしてある。要するに、外側フレーム部１０よりも内側では、第１のシリコン層１００ａの厚みを薄くしてある。
【００４２】
本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４では、各パッド１３の平面視形状を直径が０．５ｍｍの円形状としてあり、各導体部２０２のミラー形成基板１側での端面の直径を０．５ｍｍよりも小さく設定してあるが、これらの直径は特に限定するものではない。また、パッド１３の大きくなるようにしてあるが、各パッド１３，１３の直径は特に限定するものではなく、また、パッド１３の形状も必ずしも円形状とする必要はなく、例えば、正方形状としてもよい。
【００４３】
また、導電部２０２は、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側とは反対側において第１のカバー基板２の厚み寸法内で第１のカバー基板２の側面まで延設された延設部２０３を備えている。
【００４４】
また、第２のカバー基板３は、パイレックス（登録商標）ガラスなどからなるガラス基板３００を加工することにより形成してある。なお、ガラス基板３００の厚さは、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の範囲で設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００４５】
第２のカバー基板３は、ガラス基板３００におけるミラー形成基板１側の一表面に、凹部３０１を形成してある。第２のカバー基板３は、凹部３０１が、可動部２０の変位空間を確保するための変位空間形成用凹部を構成している。ただし、第２のカバー基板３の厚み方向の両面を平面状であっても、第２のカバー基板３が可動部２０のｚ軸方向への変位を妨げない場合には、凹部３０１を必ずしも形成する必要はない。
【００４６】
ガラス基板３００の上記一表面に凹部３０１を形成する場合は、例えば、サンドブラスト法などにより形成すればよい。また、第２のカバー基板３は、２枚のガラス板を接合して形成してもよく、ミラー形成基板１に近い側に配置するガラス板（以下、第１のガラス板と称する）において凹部３０１に対応する部位に厚み方向に貫通する開孔部を形成するとともにミラー形成基板１から遠い側に配置するガラス板（以下、第２のガラス板と称する）を平板状としてもよい。なお、第２のカバー基板３は、光を透過させる必要がないので、ガラス基板３００に限らず、ミラー形成基板１との接合が容易で且つ半導体基板（ＳＯＩ基板１００）の材料であるＳｉとの線膨張率差が小さな材料により形成された基板であればよく、例えば、シリコン基板を用いて形成してもよく、この場合の凹部３０１は、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して形成すればよい。
【００４７】
なお、上述のガラス基板３００のガラス材料としては、ミラー形成基板１との接合が容易で且つ半導体基板（ＳＯＩ基板１００）の材料であるＳｉとの線膨張率差が小さな硼珪酸ガラスが好ましく、例えば、コーニング社のパイレックス（登録商標）やショット社のテンパックス（登録商標）などを採用すればよいが、硼珪酸ガラスに限らず、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、石英ガラスなどを採用してもよい。また、本実施形態では、凹部３０１の深さを３００μｍ〜８００μｍの範囲で設定してあるが、これらの数値は一例であり、可動部２０のｚ軸方向への変位量に応じて適宜設定すればよく（つまり、可動部２０の回動運動を妨げない深さであればよく）、特に限定するものではない。
【００４８】
また、上述のＭＥＭＳチップ４では、ミラー形成基板１の外側フレーム部１０と第１のカバー基板２と第２のカバー基板３とで囲まれる気密空間を真空とすることで、低消費電力化を図りつつ可動部２０の機械振れ角を大きくすることが可能となる。そこで、上述のＭＥＭＳチップ４では、上記気密空間を真空としてある。また、上述のＭＥＭＳチップ４では、第２のカバー基板３におけるミラー形成基板１との対向面において外側フレーム部１０に接合される部位よりも内側の適宜部位（ここでは、凹部３０１の内底面）にフィルム状のゲッタ９を配置してある。なお、ゲッタ９としては、非蒸発型ゲッタが好ましく、例えば、Ｚｒを主成分とする合金やＴｉを主成分とする合金などにより形成すればよい。
【００４９】
また、上述のＭＥＭＳチップ４は、各導電部２０２と実装基板５において各導電部２０２それぞれに対応付けられた各導体パターン５０２とが、導電部２０２と導体パターン５０２とに跨って形成された半田部６を介して電気的に接続されている。ここにおいて、導電部２０２における半田部６との接合部位には、半田部６の材料である半田との濡れ性の良い金属材料（例えば、Ａｕ、Ａｌなど）からなる金属層を形成しておくことが好ましい。また、本実施形態では、導電部２０２が上述の延設部２０３を備えているので、半田部６が延設部２０３の延長方向に沿って形成されるように導電部２０２と導体パターン５０２との相対的な位置関係を設定することが好ましい。あるいは、導電部２０２と導体パターン５０２との位置関係に基づいて延設部２０３の延設方向を設定することが好ましい。なお、延設部２０３は必ずしも設ける必要はなく、この場合は、カバー本体２００の厚み方向に貫通した導電部２０２と実装基板５の導体パターン５０２とを半田部６を介して電気的に接続すればよい。
【００５０】
次に、ＭＥＭＳチップ４の動作について簡単に説明する。
【００５１】
本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４では、一対のパッド１３，１３を通して、対向する可動電極２２と固定電極１２との間に可動部２０を駆動するためのパルス電圧を与えることにより、可動電極２２・固定電極１２間に静電力が発生し、可動部２０がｙ軸方向の軸回りで回動する。しかして、本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４では、可動電極２２・固定電極１２間に所定の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部２０を揺動させることができる。
【００５２】
ここで、上述の可動部２０は、内部応力に起因して、静止状態でも水平姿勢（ｘｙ平面に平行な姿勢）ではなく、きわめて僅かであるが傾いているので、例えば、可動電極２２・固定電極１２間にパルス電圧が印加されると、静止状態からであっても、可動部２０に略垂直な方向（ｚ軸方向）の駆動力が加わり、可動部２０が一対の捩りばね部３０，３０を回動軸として当該一対の捩りばね部３０，３０を捩りながら回動する。そして、可動電極２２・固定電極１２間の駆動力を、可動櫛歯片２２ｂと固定櫛歯片１２ｂとが完全に重なりあうような姿勢となったときに解除すると、可動部２０は、慣性力により、一対の捩りばね部３０，３０を捩りながら回動し続ける。そして、可動部２０の回動方向への慣性力と、一対の捩りばね部３０，３０の復元力とが等しくなったとき、当該回動方向への可動部２０の回動が停止する。このとき、可動電極２２・固定電極１２間に再びパルス電圧が印加されて静電力が発生すると、可動部２０は、一対の捩りばね部３０，３０の復元力と可動電極２２および固定電極１２により構成される駆動手段の駆動力により、それまでとは逆の方向への回動を開始する。可動部２０は、駆動手段の駆動力と一対の捩りばね部３０，３０の復元力とによる回動を繰り返して、一対の捩りばね部３０，３０を回動軸として揺動する。
【００５３】
本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４では、可動部２０と一対の捩りばね部３０，３０とにより構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、可動部２０が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角（ｘｙ平面に平行な水平面を基準としたときの傾き）が大きくなる。なお、可動電極２２・固定電極１２間への電圧（駆動電圧）の印加形態や周波数は特に限定するものではなく、例えば、可動電極２２・固定電極１２間に印加する電圧を正弦波電圧としてもよい。
【００５４】
以下、本実施形態のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップ４の製造方法について図４を参照しながら説明するが、（ａ）〜（ｄ）は図３（ａ）のＡ−Ｂ断面に対応する部分の概略断面を示している。
【００５５】
まず、半導体基板であるＳＯＩ基板１００における第１のシリコン層１００ａのうち、外側フレーム部１０に対応する領域よりも内側の領域を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して薄くする。その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側に、所定膜厚（例えば、５００ｎｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ膜）をスパッタ法や蒸着法などにより成膜する金属膜形成工程を行い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターニングすることにより各パッド１３および反射膜２１ａを形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図４（ａ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、各パッド１３と反射膜２１ａとの材料および膜厚を同じに設定してあるので、各パッド１３と反射膜２１ａとを同時に形成しているが、各パッド１３と反射膜２１ａとの材料や膜厚が相違する場合には、各パッド１３を形成するパッド形成工程と反射膜２１ａを形成する反射膜形成工程とを別々に設ければよく、パッド形成工程と反射膜形成工程との順序はどちらが先でもよい。
【００５６】
上述の各パッド１３および反射膜２１ａを形成した後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側で、第１のシリコン層１００ａのうち可動部２０、一対の捩りばね部３０，３０、外側フレーム部１０、各固定電極１２、各可動電極２２に対応する部位を覆うようにパターニングされた第１のレジスト層１０７を形成する。続いて、第１のレジスト層１０７をマスクとして、第１のシリコン層１００ａをパターニングする第１のシリコン層パターニング工程（表面側パターニング工程）を行うことによって、図４（ｂ）に示す構造を得る。なお、第１のシリコン層パターニング工程では、第１のシリコン層１００ａにおいて第１のレジスト層１０７により覆われていない部位を、絶縁層１００ｃに達する深さ（第１の所定深さ）までエッチングする。この第１のシリコン層パターニング工程での第１のシリコン層１００ａのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性の高いエッチングが可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第１のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００５７】
上述の第１のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の第１のレジスト層１０７を除去する。その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の全面に第２のレジスト層１０８を形成し、続いて、ＳＯＩ基板１００の他表面側で、第２のシリコン層１００ｂのうち外側フレーム部１０に対応する部位以外を露出させるようにパターニングされた第３のレジスト層１０９を形成する。そして、第３のレジスト層１０９をマスクとして、第２のシリコン層１００ｂをパターニングする第２のシリコン層パターニング工程を行うことによって、図４（ｃ）に示す構造を得る。この第２のシリコン層パターニング工程では、第２のシリコン層１００ｂを絶縁層１００ｃに達する深さ（第２の所定深さ）までエッチングする。要するに、第２のシリコン層パターニング工程は、半導体基板であるＳＯＩ基板１００を上記他表面から第２の所定深さまでエッチングする裏面側パターニング工程を構成している。第２のシリコン層パターニング工程での第２のシリコン層１００ｂのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性が高く垂直深堀が可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第２のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００５８】
上述の第２のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の絶縁層１００ｃにおいて外側フレーム部１０と可動部２０との間の部位、互いに対向する可動電極２２と固定電極１２との間の部位を、ＳＯＩ基板１００の上記他表面側からエッチングする絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成する。続いて、第２のレジスト層１０８および第３のレジスト層１０９を除去する。その後、ミラー形成基板１と、第１のカバー基板２および第３のカバー基板３とを陽極接合などにより接合する接合工程を行うことによって、図４（ｄ）に示す構造のＭＥＭＳチップ４を得る。
【００５９】
上述の接合工程では、ミラー形成基板１のミラー面２１を保護する観点から、第１のカバー基板２とミラー形成基板１とを接合する第１の接合過程を行ってから、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合する第２の接合過程を行うことが好ましい。ここで、第１の接合過程では、第１のカバー基板２とミラー形成基板１とを重ねた積層体を、所定真空度（例えば、１０Ｐａ以下）の真空中で所定の接合温度（例えば、３００℃〜４００℃程度）に加熱した状態で、第１のシリコン層１００ａと第１のカバー基板２との間に第１のカバー基板２側を低電位側として所定電圧（例えば、４００Ｖ〜８００Ｖ程度）を印加し、この状態を所定の接合時間（例えば、２０分〜６０分程度）だけ保持すればよい。また、第２の接合過程では、上述の第１の接合過程に準じて、第２のシリコン層１００ｂと第２のカバー基板３との陽極接合を行う。なお、ミラー形成基板１と第１のカバー基板２および第２のカバー基板３を接合する接合方法は、陽極接合に限らず、例えば、表面活性化接合法（例えば、常温接合法）などでもよい。また、第１のシリコン層パターニング工程の後に、ＳＯＩ基板１００と第１のカバー基板２とを接合し、その後、第２のシリコン層パターニング工程、絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成し、その後、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合するようにしてもよい。
【００６０】
以上説明したＭＥＭＳチップ４の製造方法では、接合工程が終了するまでの全工程をミラー形成基板１、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３それぞれについてウェハレベルで行うことでＭＥＭＳチップ４を複数備えたウェハレベルパッケージ構造体を形成するようにし、当該ウェハレベルパッケージ構造体から個々のＭＥＭＳチップ４に分割する分割工程を行うようにしている。要するに、本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４の製造方法では、ミラー形成基板１を複数形成した第１のウェハと、第１のカバー基板２を複数形成した第２のウェハ（ここでは、ウェハ状の構造物）および第２のカバー基板３を複数形成した第３のウェハとを接合することでウェハレベルパッケージ構造体を形成し、その後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板１の外形サイズに分割するようにしているので、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３の平面サイズをミラー形成基板１の外形サイズに合わせることができるから、小型のＭＥＭＳチップ４の量産性を高めることができる。
【００６１】
上述の第１のカバー基板２の形成にあたっては、まず、図５（ａ）に示すように導電性基板であるシリコン基板２５０の一表面側を加工することにより当該シリコン基板２５０の上記一表面側に導電部２０２（ここでは、導電部２０２が延設部２０３を備える場合）のもととなる凸部２０２ａを形成する。その後、図５（ｂ）に示すように、シリコン基板２５０の一表面側にガラスを塗布することで平坦化することにより、シリコン基板２５０の上記一表面側にカバー本体２００のもととなるガラス構造体２００ａを形成する。続いて、図５（ｃ）に示すように、ガラス構造体２００ａの表面側（図５（ｂ）における下面側）およびシリコン基板２５０の他表面側（図５（ｂ）における上面側）それぞれから研磨を行うことにより導電部２０２の両端面を露出させる。
【００６２】
また、上述の実装基板５は、ＭＥＭＳチップ４の各パッド１３それぞれが導電部２０２および半田部６を介して電気的に接続される複数の導体パターン（電極）５０２が一表面側に形成されている。
【００６３】
また、実装基板５は、プリント配線板などの配線基板（回路基板）に対して２次実装するにあたって、表面実装できるように、側面（側面に形成された切欠部の内面）と裏面とに跨って連続する導体パターン（端子パターン）からなる外部接続電極５０４が形成されている。しかして、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、実装基板５を上記配線基板に２次実装する場合に半田フィレットを形成でき、実装強度の向上を図れる。なお、実装基板５は、各導体パターン５０２と外部接続電極５０４とを電気的に接続する配線用の導体パターン５０３も形成されている。ただし、実装基板５については、導体パターン５０２と外部接続電極５０４とが連続して形成されるような配置にすれば、配線用の導体パターン５０３は設ける必要はない。
【００６４】
ところで、ＭＥＭＳチップ４の第１のカバー基板２は、上述のように、ミラー形成基板１の各パッド１３それぞれに電気的に接続される導電部２０２が形成されている。ここにおいて、実装基板５の各導体パターン５０２は、ＭＥＭＳチップ４におけるミラー形成基板１の対応するパッド１３（導電部２０２および半田部６を介して電気的に接続さるパッド１３）との距離が短くなるように配置されており、延設部２０３は、１対１で対応するパッド１３と導体パターン５０２との並び方向に沿って走るように形成されている。
【００６５】
また、実装基板５は、中央部に、導体パターン５０２を含む平面よりも凹んだ凹部５０１が形成されており、当該凹部５０１の内底面にＭＥＭＳチップ４が搭載されている。しかして、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、実装基板５の凹部５０１の深さ寸法を適宜設定することにより、ミラー形成基板１の厚み方向に沿った方向におけるパッド１３と導体パターン５０２との高低差を低減でき、半田部６による接続信頼性を高めることができる。ここで、実装基板５の凹部５０１の深さ寸法は、ＭＥＭＳチップ４の裏面からパッド１３表面までの高さに応じて適宜設定すればよい。言い換えれば、実装基板５の凹部５０１の深さ寸法を適宜設定することにより、ミラー形成基板１の厚み方向に沿った方向におけるパッド１３と導体パターン５０２との高低差を調整することができる。半田部６をいわゆる半田ブリッジのように形成するには、高低差が略零であることが好ましい。なお、ＭＥＭＳチップ４は、実装基板５に対して、ダイボンド材を用いて接着されている（ダイボンドされている)。ダイボンド材としては、例えば、樹脂系のダイボンド材（例えば、シリコーン樹脂や、エポキシ樹脂など）を採用すればよいが、実装基板５の凹部５０１の内底面からパッド１３表面までの高さ寸法の精度を高めるために例えば多数の球状のスペーサを混ぜた樹脂を用いてもよい。また、実装基板５は、セラミック基板により形成されているが、特にセラミック基板に限定するものではない。
【００６６】
本実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造にあたっては、上述のＭＥＭＳチップ４の製造方法により製造されたＭＥＭＳチップ４を実装基板５に接着することで実装基板５に搭載するチップ搭載工程を行い、その後、ＭＥＭＳチップ４における第１のカバー基板２の導電部２０２と実装基板５の導体パターン５０２とを半田部６を介して電気的に接続する電気接続工程を行うようにすればよい。
【００６７】
以上説明した本実施形態のＭＥＭＳデバイス（光スキャナ）によれば、第１のカバー基板２に、ミラー形成基板１の各パッド１３それぞれと接合されて電気的に接続されたシリコンからなる複数の導電部２０２が、第２のカバー基板２の厚み寸法内で設けられ、且つ、各導電部２０２と実装基板５において導電部２０２それぞれに対応付けられた各導体パターン５０２とが、導電部２０２と導体パターン５０２とに跨って形成された半田部６を介して電気的に接続されている。しかして、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、ボンディングワイヤを用いることなく、第１のカバー基板２を通してミラー形成基板１のパッド１３と実装基板５の導体パターン５０２とを電気的に接続でき、且つ、ボンディングワイヤを保護する樹脂を設ける必要がないのでミラー形成基板１に不要な応力がかかるのを抑制しつつ電気的な接続信頼性を高めることが可能となる。
【００６８】
また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、導電部２０２が、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側とは反対側において第１のカバー基板２の厚み寸法内で第１のカバー基板２の側面まで延設されているので、導電部２０２と導体パターン５０２との接続信頼性を向上させることが可能となる。
【００６９】
また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、ＭＥＭＳチップ４において、ミラー形成基板１の周部を構成する外側フレーム部１０と第１のカバー基板２と第２のカバー基板３とで囲まれた空間が気密空間としてあるので、デバイス特性（本実施形態では、可動部２０の機械振れ角）の向上を図れる。
【００７０】
また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、ＭＥＭＳチップ４の上記気密空間を真空雰囲気としてあり、第２のカバー基板３において上記気密空間に臨む部位にゲッタ９が配置されているので、上記気密空間の真空度を高めることができるとともに、上記気密空間の真空度の変化を抑制することができ、真空度の変化に起因したデバイス特性（本実施形態では、可動部２０の機械振れ角）の変化を防止することができる。なお、ＭＥＭＳチップ４の構造によっては、第１のカバー基板２において上記気密空間に臨む部位にゲッタ９を配置するようにしてもよいし、第１のカバー基板２と第２のカバー基板３の両方にゲッタ９を配置するようにしてもよい。
【００７１】
（実施形態２）
本実施形態では、ＭＥＭＳデバイスの一例として、実施形態１と同様、光スキャナを例示する。
【００７２】
以下、本実施形態の光スキャナについて図６〜図８を参照しながら説明する。
【００７３】
本実施形態のＭＥＭＳデバイスの基本構成は実施形態１と略同じであって、可動部２０および第１のカバー基板２などの構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００７４】
本実施形態では、可動部２０が、外側フレーム部１０に一対の捩りばね部３０，３０（以下、第１の捩りばね部３０，３０と称する）を介して揺動自在に支持された枠状（ここでは、矩形枠状）の可動フレーム部２３と、可動フレーム部２３の内側に配置されミラー面２１が設けられた平面視矩形状のミラー部２４と、可動フレーム部２３の内側でミラー部２４を挟む形で配置され可動フレーム部２３とミラー部２４とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部２５，２５（以下、第２の捩りばね部２５，２５と称する）とを有している。
【００７５】
第２の捩りばね部２５，２５は、第１の捩りばね部３０，３０の並設方向（ｙ軸方向）とは直交する方向（ｘ軸方向）に並設されている。要するに、可動部２０は、一対の第２の捩りばね部２５，２５がｘ軸方向に並設されており、ミラー部２４が、可動フレーム部２３に対して一対の第２の捩りばね部２５，２５の回りで変位可能となっている（ｘ軸方向の軸回りで回動可能となっている）。つまり、一対の第２の捩りばね部２５，２５は、可動フレーム部２３に対してミラー部２４が揺動自在となるように可動フレーム部２３とミラー部２４とを連結している。言い換えれば、可動フレーム部２３の内側に配置されるミラー部２４は、ミラー部２４から相反する２方向へ連続一体に延長された２つの第２の捩りばね部２５，２５を介して可動フレーム部２３に揺動自在に支持されている。ここで、一対の第２の捩りばね部２５，２５は、両者のｘ軸方向に沿った中心線同士を結ぶ直線が、平面視でミラー部２４の重心を通るように形成されている。なお、各第２の捩りばね部２５，２５は、厚み寸法（ｚ軸方向の寸法）を３０μｍ、幅寸法（ｙ軸方向の寸法）を、３０μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、ミラー部２４およびミラー面２１の平面視形状は、矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。また、可動フレーム部２３の内周形状も矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。
【００７６】
上述の説明から分かるように、ミラー部２４は、一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りの回動と、一対の第２の捩りばね部２５，２５の軸回りの回動とが可能である。要するに、ミラー部２４のミラー面２１が、２次元的に回動可能に構成されている。ここにおいて、可動部２０は、可動フレーム部２３における第１のカバー基板２側とは反対側に一体に設けられ可動フレーム部２３を支持する枠状の支持体２９を備えており、当該支持体２９が可動フレーム部２３と一体に回動可能となっている。
【００７７】
そこで、第２のカバー基板３は、ガラス基板３００における凹部３０１の深さ寸法を実施形態１よりも大きく設定してある。
【００７８】
また、本実施形態では、外側フレーム部１０に、３つのパッド１３が平面視において一直線上に並ぶように略等間隔で並設されており、第１のカバー基板２に、各パッド１３それぞれに電気的に接続される３つの導電部２０２が貫設され、各導電部２０２それぞれが延設部２０３を備えている。
【００７９】
また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスにおけるミラー形成基板１は、実施形態１と同様、可動部２０において一対の第１の捩りばね部３０，３０を結ぶ方向（一対の第１の捩りばね部３０，３０の並設方向）に直交する方向（つまり、ｘ軸方向）の両側それぞれに形成された櫛形状の可動電極２２（以下、第１の可動電極２２と称する）と、外側フレーム部１０に形成され第１の可動電極２２の複数の可動櫛歯片２２ｂに対向する複数の固定櫛歯片１２ｂを有する２つの櫛形状の固定電極１２（以下、第１の固定電極１２と称する）とを備えている。さらに、ミラー形成基板１は、ミラー部２４において一対の第２の捩りばね部２５，２５を結ぶ方向（一対の第２の捩りばね部２５，２５の並設方向）に直交する方向（つまり、ｙ軸方向）の両側それぞれに形成された櫛形状の第２の可動電極２７と、可動フレーム部２３に形成され第２の可動電極２７の複数の可動櫛歯片２７ｂに対向する複数の固定櫛歯片２６ｂを有する２つの櫛形状の第２の固定電極２６とを備えている。しかして、ミラー形成基板１は、第１の可動電極２２と第１の固定電極１２との組、第２の可動電極２７と第２の固定電極２６との組、それぞれが静電力により可動部２０を駆動する静電駆動式の駆動手段を構成している。
【００８０】
上述の第２の固定電極２６は、平面視形状が櫛形状であり、櫛骨部２６ａが可動フレーム部２３の一部により構成されており、櫛骨部２６ａにおけるミラー部２４との対向面（可動フレーム部２３におけるｘ軸方向に沿った内側面）には多数の固定櫛歯片２６ｂが一対の第２の捩りばね部２５，２５の並設方向に沿って列設されている。一方、第２の可動電極２７はミラー部２４の一部により構成されており、第２の固定電極２６の櫛骨部２６ａ側の側面（ミラー部２４におけるｘ軸方向に沿った側面）には、固定櫛歯片２６ｂにそれぞれ対向する多数の可動櫛歯片２７ｂが上記並設方向に列設されている。ここで、櫛形状の第２の固定電極２６と櫛形状の第２の可動電極２７とは、櫛骨部２６ａ，２７ａが互いに対向し、第２の固定電極２６の各固定櫛歯片２６ｂが第２の可動電極２７の櫛溝に入り組んでいる。したがって、第２の固定電極２６と第２の可動電極２７とは、固定櫛歯片２６ｂと可動櫛歯片２７ｂとが、ｘ軸方向において互いに離間している。しかして、ミラー形成基板１では、第２の固定電極２６と第２の可動電極２７との間に電圧が印加されることにより、第２の固定電極２６と第２の可動電極２７との間に互いに引き合う方向に作用する静電力が発生する。なお、ｘ軸方向における固定櫛歯片２６ｂと可動櫛歯片２７ｂとの間の隙間は、例えば、２μｍ〜５μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００８１】
ミラー形成基板１は、外側フレーム部１０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位に複数（図示例では、３つ）のスリット１０ａを形成するとともに、可動部２０の可動フレーム部２３において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位に複数（図示例では、４つ）のスリット２０ａを形成することにより、３つのパッド１３のうち図６における真ん中のパッド１３（１３ｂ）が各第１の固定電極１２と電気的に接続されて同電位となり、右側のパッド１３（１３ａ）が各第１の可動電極２２および各第２の固定電極２６と電気的に接続されて同電位となり、左側のパッド１３（１３ｃ）がミラー部２４の各第２の可動電極２７と電気的に接続されて同電位となっている。
【００８２】
ここで、外側フレーム部１０の複数のスリット１０ａは絶縁層１００ｃに達する深さで形成されている。本実施形態においても、実施形態１と同様、各スリット１０ａをトレンチとし、各スリット１０ａの平面視形状を外側フレーム部１０の外側面側に開放されない形状とすることで、外側フレーム部１０にスリット１０ａを形成した構造を採用しながらも、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２との接合性が低下するのを防止し、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２と第２のカバー基板３とで囲まれる空間の気密性を確保している。
【００８３】
また、可動部２０における可動フレーム部２３の各スリット２０ａは、トレンチとしてあり、ＳＯＩ基板１００の絶縁層１００ｃの一部と第２のシリコン層１００ｂの一部とで構成される上述の支持体２９における絶縁層１００ｃに達する深さに形成してある。要するに、本実施形態では、可動フレーム部２３に複数のスリット２０ａを形成した構成を採用しながらも支持体２９により可動フレーム部２３を支持しているので、可動フレーム部２３と支持体２９とが、一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りで一体に回動可能となっている。ここにおいて、支持体２９は、可動フレーム部２３のうち各固定櫛歯片２６ｂおよび各可動櫛歯片２２ｂを除く部位を覆う枠状（矩形枠状）に形成されている（図８参照）。また、可動フレーム部２３の複数のトレンチ２０ａは、支持体２９を含めた可動部２０の重心が、平面視において一対の第１の捩りばね部３０，３０のｙ軸方向に沿った中心線を結ぶ直線の略真ん中に位置するように形状設計してある。しかして、可動部２０が一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りでスムーズに揺動し、反射光のスキャンが適正に行われる。なお、本実施形態では、支持体２９において第２のシリコン層１００ｂにより構成される部位の厚さを外側フレーム部１０において第２のシリコン層１００ｂにより構成される部位と同じ厚さに設定してあるが、同じに限らず、厚くしてもよいし薄くしてもよい。
【００８４】
本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、例えば、第１の可動電極２２および第２の固定電極２６が電気的に接続されたパッド１３ａの電位を基準電位として、第１の固定電極１２および第２の可動電極２７それぞれの電位を周期的に変化させることにより、可動部２０を一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りで回動させることができるとともに、ミラー部２４を一対の第２の捩りばね部２５，２５の軸回りで回動させることができる。要するに、一対のパッド１３ｂ，１３ａを通して、対向する第１の固定電極１２と第１の可動電極２２との間に可動部２０を駆動するためのパルス電圧を与えることにより、第１の固定電極１２・第１の可動電極２２間に静電力が発生し、可動部２０がｙ軸方向の軸回りで回動し、また、一対のパッド１３ａ，１３ｃを通して、対向する第２の固定電極２６と第２の可動電極２７との間にミラー部２４を駆動するためのパルス電圧を与えることにより、第２の固定電極２６・第２の可動電極２７間に静電力が発生し、ミラー部２４がｘ軸方向の軸回りで回動する。しかして、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、第１の固定電極１２・第１の可動電極２２間に所定の第１の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部２０全体を揺動させることができ、さらに、第２の固定電極２６・第２の可動電極２７間に所定の第２の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部２０のミラー部２４を揺動させることができる。なお、本実施形態におけるミラー形成基板１は、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２とで囲まれた空間側において、第１のシリコン層１００ａの反射膜２１ａが形成されていない部位の表面に、シリコン酸化膜１１１ａ（図１０（ｃ）参照）が形成されている。
【００８５】
本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、第１の固定電極１２・第１の可動電極２２間に、可動部２０と一対の第１の捩りばね部３０，３０とにより構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、可動部２０が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角（ｘｙ平面に平行な水平面を基準としたときの傾き）が大きくなる。また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、第２の固定電極２６・第２の可動電極２７間に、ミラー部２４と一対の第２の捩りばね部２５，２５とにより構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、ミラー部２４が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角（可動フレーム部２３における第１のカバー基板２側の表面に平行な面を基準としたときの傾き）が大きくなる。
【００８６】
以下、本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４の製造方法について図９および図１０を参照しながら説明するが、図９（ａ）〜（ｃ）および図１０（ａ）〜（ｃ）は図６のＡ−Ｂ断面に対応する部分の概略断面を示している。
【００８７】
まず、半導体基板であるＳＯＩ基板１００における第１のシリコン層１００ａのうち、外側フレーム部１０に対応する領域よりも内側の領域を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して薄くする。その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側および上記他表面側それぞれに熱酸化法などによりシリコン酸化膜１１１ａ，１１１ｂを形成する酸化膜形成工程を行うことによって、図９（ａ）に示す構造を得る。
【００８８】
その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側のシリコン酸化膜１１１ａのうち可動部２０において反射膜２１ａの形成予定領域以外の部分、第１の捩りばね部３０，３０などに対応する部位などが残るように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第１のシリコン層１００ａをパターニングする第１のシリコン層パターニング工程を行うことによって、図９（ｂ）に示す構造を得る。
【００８９】
その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側に所定膜厚（例えば、５００ｎｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ膜など）をスパッタ法や蒸着法などにより成膜する金属膜形成工程を行い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターニングすることにより各パッド１３および反射膜２１ａを形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図９（ｃ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、各パッド１３と反射膜２１ａとの材料および膜厚を同じに設定してあるので、各パッド１３と反射膜２１ａとを同時に形成しているが、各パッド１３と反射膜２１ａとの材料や膜厚が相違する場合には、各パッド１３を形成するパッド形成工程と反射膜２１ａを形成する反射膜形成工程とを別々に設ければよい。
【００９０】
上述の各パッド１３および反射膜２１ａを形成した後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側で、第１のシリコン層１００ａのうち可動フレーム部２３、ミラー部２４、一対の第１の捩りばね部３０，３０、一対の第２の捩りばね部２５，２５、外側フレーム部１０、各第１の固定電極１２、各第２の可動電極２２、各第２の固定電極２６、各第２の可動電極２７に対応する部位を覆うようにパターニングされた第１のレジスト層１０７を形成する。そして、第１のレジスト層１０７をマスクとして、第１のシリコン層１００ａをエッチングすることにより第１のシリコン層１００ａをパターニングする第１のシリコン層パターニング工程（表面側パターニング工程）を行うことによって、図１０（ａ）に示す構造を得る。この第１のシリコン層パターニング工程では、第１のシリコン層１００ａを絶縁層１００ｃに達する深さ（第１の所定深さ）までエッチングする。第１のシリコン層パターニング工程での第１のシリコン層１００ａのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性の高いエッチングが可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第１のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００９１】
上述の第１のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の第１のレジスト層１０７を除去する。その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の全面に第２のレジスト層１０８を形成し、続いて、ＳＯＩ基板１００の他表面側で、第２のシリコン層１００ｂのうち外側フレーム部１０、支持体２９に対応する部位以外を露出させるようにパターニングされた第３のレジスト層１０９を形成する。その後、第３のレジスト層１０９をマスクとして、第２のシリコン層１００ｂをエッチングすることにより第２のシリコン層１００ｂをパターニングする第２のシリコン層パターニング工程を行うことによって、図１０（ｂ）に示す構造を得る。この第２のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃに達する深さ（第２の所定深さ）までエッチングする。第２のシリコン層パターニング工程での第２のシリコン層１００ｂのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性が高く垂直深堀が可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第２のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００９２】
上述の第２のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の絶縁層１００ｃの不要部分をＳＯＩ基板１００の上記他表面側からエッチングする絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成する。続いて、第２のレジスト層１０８および第３のレジスト層１０９を除去する。その後、ミラー形成基板１と、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３とを陽極接合などにより接合する接合工程を行うことによって、図１０（ｃ）に示す構造のＭＥＭＳチップ４を得る。ここにおいて、接合工程では、ミラー形成基板１のミラー面２１を保護する観点から、第１のカバー基板２とミラー形成基板１とを接合する第１の接合過程を行ってから、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合する第２の接合過程を行うことが好ましい。なお、第１のシリコン層パターニング工程の後に、ＳＯＩ基板１００と第１のカバー基板２とを接合し、その後、第２のシリコン層パターニング工程、絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成し、その後、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合するようにしてもよい。
【００９３】
ところで、本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４の製造方法では、実施形態１と同様、
接合工程が終了するまでの全工程をミラー形成基板１および各カバー基板２，３それぞれについてウェハレベルで行うことでＭＥＭＳチップ４を複数備えたウェハレベルパッケージ構造体を形成するようにし、当該ウェハレベルパッケージ構造体から個々のＭＥＭＳチップ４に分割する分割工程を行うようにしている。要するに、本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４の製造方法では、ミラー形成基板１を複数形成した第１のウェハと、第１のカバー基板２を複数形成した第２のウェハおよび第２のカバー基板３を複数形成した第３のウェハとを接合することでウェハレベルパッケージ構造体を形成した後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板１の外形サイズに分割するようにしているので、各カバー基板２，３の平面サイズをミラー形成基板１の外形サイズに合わせることができる。
【００９４】
以上説明した本実施形態のＭＥＭＳデバイス（光スキャナ）によれば、実施形態１と同様、第１のカバー基板２に、ミラー形成基板１の各パッド１３それぞれと接合されて電気的に接続されたシリコンからなる複数の導電部２０２が、第２のカバー基板２の厚み寸法内で設けられ、且つ、各導電部２０２と実装基板５において導電部２０２それぞれに対応付けられた各導体パターン５０２とが、導電部２０２と導体パターン５０２とに跨って形成された半田部６を介して電気的に接続されている。しかして、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、ボンディングワイヤを用いることなく、第１のカバー基板２を通してミラー形成基板１のパッド１３と実装基板５の導体パターン５０２とを電気的に接続でき、且つ、ボンディングワイヤを保護する樹脂を設ける必要がないのでミラー形成基板１に不要な応力がかかるのを抑制しつつ電気的な接続信頼性を高めることが可能となる。
【００９５】
また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスにおいても、導電部２０２が、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側とは反対側において第１のカバー基板２の厚み寸法内で第１のカバー基板２の側面まで延設されているので、導電部２０２と導体パターン５０２との接続信頼性を向上させることが可能となる。
【００９６】
また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、ミラー形成基板１が、上述の、外側フレーム部１０、一対の第１の捩ればね部３０，３０、可動フレーム部２３、一対の第２の捩ればね部２５，２５、ミラー部２４、各第１の固定電極１２、各第１の可動電極２２、各第２の固定電極２６、および各第２の可動電極２７を有し、各第１の可動電極２２、各第１の固定電極１２、各第２の可動電極２７、各第２の固定電極２６それぞれに電気的に接続された各パッド１３が、外側フレーム部１０に配置されているので、ミラー部２４が、一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りの回動と、一対の第２の捩りばね部２５，２５の軸回りの回動とが可能であり、しかも、各パッド１３と各導電部２０２との接合信頼性を高めることができる。
【００９７】
ところで、上記各実施形態では、ＭＥＭＳデバイスの一例として光スキャナについて例示したが、ＭＥＭＳデバイスは、光スキャナに限らず、例えば、加速度センサやジャイロセンサ、マイクロリレー、振動エネルギを電気エネルギに変換する振動式の発電デバイス、圧電層の厚み方向の縦振動モードを利用する共振子を備えたＢＡＷ（Bulk Acoustic Wave）共振装置、赤外線センサなどでもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１ ミラー形成基板（デバイス本体）
２ 第１のカバー基板（表面側保護基板）
３ 第２のカバー基板（裏面側保護基板）
４ ＭＥＭＳチップ
５ 実装基板
６ 半田部
９ ゲッタ
１０ 外側フレーム部
１２ 固定電極（第１の固定電極）
１３ パッド
２２ 可動電極（第１の可動電極）
２３ 可動フレーム部
２４ ミラー部
２５ 第２の捩ればね部
２６ 第２の固定電極
２７ 第２の可動電極
３０ 第１の捩ればね部
１００ ＳＯＩ基板（半導体基板）
２０２ 導電部
２０３ 延設部
５０１ 凹部
５０２ 導体パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マイクロマシニング技術などを利用して形成されるＭＥＭＳデバイスとして、例えば、光スキャナ、加速度センサ、ジャイロセンサなどが広く知られている。
【０００３】
ところで、この種のＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭＳチップが実装基板に１次実装されており、この実装基板をプリント配線基板などの配線基板に２次実装して用いられることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、特許文献１には、図１１（ｃ）に示すように、可動ミラー１２４が形成されたマイクロミラー（デバイス本体）１１０と、マイクロミラー１１０が実装されたベース基板（実装基板）８とを備えた光走査装置（光スキャナ）が開示されている。この光走査装置は、図１１（ｃ）におけるマイクロミラー１１０の下側が、ベース基板８で封止され、マイクロミラー１１０の上側が、光ビームの入出射が行われる透明基板（表面側保護基板）７で封止されている。なお、図１１（ｃ）の光走査装置では、マイクロミラー１１０と透明基板７とでＭＥＭＳチップを構成している。
【０００５】
上述のマイクロミラー１１０は、第１のシリコン基板１０１ａと第２のシリコン基板１０１ｂとを絶縁層（ＳｉＯ２層）１０１ｃを介して張り合わせたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１０１を用いて形成されている。
【０００６】
マイクロミラー１１０は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、固定枠１１１と、固定枠１１１の内側に配置された可動ミラー１２４と、固定枠１１１と可動ミラー１２４とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部１３０，１３０とを備えている。また、マイクロミラー１１０は、静電駆動型であり、可動ミラー１２４において一対の捩りばね部１３０，１３０を結ぶ方向に直交する方向の両側に可動電極（電気要素）１２２が形成され、固定枠１１１に、各可動電極１２２それぞれに対向する２つの固定電極（電気要素）１１２が形成されている。また、マイクロミラー１１０は、各可動電極１２２および各固定電極１１２それぞれが各別に接続された４つのパッド１１３を備えている。
【０００７】
ここにおいて、図１１（ｂ）では、マイクロミラー１１０のパッド１１３と、ベース基板８のリード端子８０６とがボンディングワイヤ１０６を介して電気的に接続されている。これに対し、図１１（ｃ）では、透明基板７の貫通孔７０２に充填された金属部７０６とベース基板８のリード端子８０６とがボンディングワイヤ１０６を介して電気的に接続されている。
【０００８】
また、図１１（ｃ）に示した光走査装置は、ベース基板８におけるマイクロミラー１１０側の表面の中央部に、可動ミラー１２４の揺動空間となる凹部８１０が形成されており、透明基板７と固定枠１１１とベース基板８とで囲まれた空間を真空としてあるので、マイクロミラー１１０の可動ミラー１２４の振れ角を大きくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２５７９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図１１（ｃ）に示した光走査装置では、マイクロミラー１１０に接合される透明基板７の一部に貫通孔７０２を形成しておき、後に金属で充填することにより、各可動電極１２２および各固定電極１１２を、金属部７０６とボンディングワイヤ１０６とを介してベース基板８のリード端子８０６と電気的に接続することができる。
【００１１】
しかしながら、図１１（ｃ）に示した光走査装置では、ボンディングワイヤ１０６が透明基板７の表面よりも突出しているので、ハンドリング時などにボンディングワイヤ１０６が外部物体と接触してボンディングワイヤ１０６が破損してしまう恐れがあった。そこで、ボンディングワイヤ１０６を保護するためにボンディングワイヤ１０６を覆う樹脂からなる保護部を設けることも考えられるが、保護部に多量の樹脂を必要とし、保護部に起因してマイクロミラー１１０にかかる応力が大きくなって特性が変化したり、製造時に樹脂が透明基板７における光の入射部位や出射部位の上まで流れて当該樹脂に起因した凹凸が形成され光学特性が変化する恐れがある。
【００１２】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、表面側保護基板を通してデバイス本体のパッドと実装基板の導体パターンとを電気的に接続でき、且つ、デバイス本体に不要な応力がかかるのを抑制しつつ電気的な接続信頼性を高めることが可能なＭＥＭＳデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のＭＥＭＳデバイスは、半導体基板を用いて形成され複数のパッドを一表面側に備えたデバイス本体、前記デバイス本体の前記一表面側に接合された表面側保護基板を有するＭＥＭＳチップと、前記ＭＥＭＳチップが実装された実装基板とを備え、前記表面側保護基板は、前記デバイス本体の前記各パッドそれぞれと接合されて電気的に接続されたシリコンからなる複数の導電部が、前記表面側保護基板の厚み寸法内で設けられ、且つ、前記各導電部と前記実装基板において前記各導電部それぞれに対応付けられた各導体パターンとが、前記導電部と前記導体パターンとに跨って形成された半田部を介して電気的に接続されてなることを特徴とする。
【００１４】
このＭＥＭＳデバイスにおいて、前記導電部は、前記表面側保護基板における前記デバイス本体側とは反対側において前記表面側保護基板の前記厚み寸法内で前記表面側保護基板の側面まで延設されてなることが好ましい。
【００１５】
このＭＥＭＳデバイスにおいて、前記ＭＥＭＳチップは、前記デバイス本体の他表面側に接合された裏面側保護基板を備え、前記デバイス本体の周部と前記表面側保護基板と裏面側保護基板とで囲まれた空間を気密空間としてあることが好ましい。
【００１６】
このＭＥＭＳデバイスにおいて、前記ＭＥＭＳチップは、前記気密空間を真空雰囲気としてあり、前記表面側保護基板と前記裏面側保護基板との一方において前記気密空間に臨む部位にゲッタが配置されてなることが好ましい。
【００１７】
このＭＥＭＳデバイスにおいて、前記実装基板は、前記導体パターンを含む平面よりも凹んだ凹部を有し、当該凹部の内底面に前記ＭＥＭＳチップが搭載されてなることが好ましい。
【００１８】
このＭＥＭＳデバイスにおいて、前記デバイス本体は、前記一表面側において前記表面側保護基板の周部が接合される外側フレーム部と、前記外側フレーム部の内側に配置され一対の第１の捩ればね部を介して前記外側フレーム部により支持された可動フレーム部と、前記可動フレーム部の内側に位置し前記第１の捩ればね部の並設方向に直交する方向に並設された一対の第２の捩ればね部を介して前記可動フレーム部に支持されたミラー部と、前記外側フレーム部において前記可動フレーム部側に設けられた第１の固定電極と、前記可動フレーム部において前記外側フレーム部側に設けられた第１の可動電極と、前記可動フレーム部において前記ミラー部側に設けられた第２の固定電極と、前記ミラー部において前記可動フレーム部側に設けられた第２の可動電極とを有し、前記第１の可動電極、前記第１の固定電極、前記第２の可動電極、前記第２の固定電極それぞれに電気的に接続された前記各パッドは、前記外側フレーム部に配置されてなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のＭＥＭＳデバイスにおいては、表面側保護基板を通してデバイス本体のパッドと実装基板の導体パターンとを電気的に接続でき、且つ、デバイス本体に不要な応力がかかるのを抑制しつつ電気的な接続信頼性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１のＭＥＭＳデバイス（光スキャナ）を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部概略断面図である。
【図２】同上のＭＥＭＳデバイスの概略分解斜視図である。
【図３】同上のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ概略断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ｂ概略断面図である。
【図４】同上のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図５】同上のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図６】実施形態２のＭＥＭＳデバイス（光スキャナ）の概略分解斜視図である。
【図７】同上のＭＥＭＳデバイスの概略斜視図である。
【図８】同上のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップの概略斜視図である。
【図９】同上のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１０】同上のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１１】従来例を示し、（ａ）はマイクロミラーの概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面に対応しマイクロミラーをベース基板に実装した状態での概略断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面に対応する光走査装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施形態１）
本実施形態では、ＭＥＭＳデバイスの一例として、光スキャナを例示する。
【００２２】
以下、本実施形態の光スキャナについて図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２３】
本実施形態の光スキャナは、ＭＥＭＳチップ４と、ＭＥＭＳチップ４が実装された実装基板５とを備えている。
【００２４】
ＭＥＭＳチップ４は、ＳＯＩ基板１００を用いて形成され可動部２０にミラー面（光学要素）２１が設けられたミラー形成基板１を備えている。ここにおいて、ミラー形成基板１は、ミラー面２１が設けられた一表面側に、複数のパッド１３を備えている。また、ＭＥＭＳチップ４は、ミラー形成基板１の上記一表面側に接合された第１のカバー基板２を備えている。また、ＭＥＭＳチップ４は、ミラー形成基板１の他表面側に接合された第２のカバー基板３を備えている。なお、本実施形態では、ＳＯＩ基板１００が、半導体基板を構成している。また、本実施形態では、ミラー形成基板１が、デバイス本体を構成し、第１のカバー基板２が、表面側保護基板を構成し、第２のカバー基板３が、裏面側保護基板を構成している。
【００２５】
ミラー形成基板１は、枠状（ここでは、矩形枠状）の外側フレーム部１０と、外側フレーム部１０の内側に配置された上述の可動部２０と、外側フレーム部１０の内側で可動部２０を挟む形で配置され外側フレーム部１０と可動部２０とを連結した一対の捩りばね部（機械要素）３０，３０とを有している。各捩りばね部３０，３０は、捩れ変形が可能となっている。
【００２６】
外側フレーム部１０は、外周形状および内周形状それぞれが矩形状に形成されている。ここにおいて、ＭＥＭＳチップ４は、ミラー形成基板１および各カバー基板２，３それぞれの外周形状が、矩形状であり、各カバー基板２，３の外形寸法を、ミラー形成基板１の外形寸法に合わせてある。
【００２７】
ミラー形成基板１は、可動部２０の平面視形状が矩形状であり、ミラー面２１の平面視形状も矩形状としてある。
【００２８】
ミラー形成基板１は、上述のＳＯＩ基板１００をバルクマイクロマシニング技術などにより加工することによって形成してある。ＳＯＩ基板１００は、導電性を有する第１のシリコン層１００ａと第２のシリコン層（シリコン基板）１００ｂとの間に絶縁層（ＳｉＯ２層）１００ｃが介在している。なお、ＳＯＩ基板１００は、第１のシリコン層１００ａの厚さを４００μｍ、第２のシリコン層１００ｂの厚さを４００μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、ＳＯＩ基板１００の一表面である第１のシリコン層１００ａの表面は（１００）面としてある。また、ミラー形成基板１の外形サイズは数ｍｍ□程度であるが、特に限定するものではない。
【００２９】
ミラー形成基板１の外側フレーム部１０は、ＳＯＩ基板１００の第１のシリコン層１００ａ、絶縁層１００ｃ、第２のシリコン層１００ｂそれぞれを利用して形成してある。そして、ミラー形成基板１は、外側フレーム部１０のうち第１のシリコン層１００ａにより形成された部位が、第１のカバー基板２の外周部と全周に亘って接合され、外側フレーム部１０のうち第２のシリコン層１００ｂにより形成された部位が、第２のカバー基板３の外周部と全周に亘って接合されている。また、ミラー形成基板１は、上記一表面側において、外側フレーム部１０に、後述の２つのパッド１３が形成されている。各パッド１３は、平面視形状が円形状であり、第１の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）により構成されている。なお、本実施形態では、各パッド１３の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。ここで、各パッド１３は、外部からの給電用に設けられたものであり、各パッド１３の材料としては、第１のシリコン層１００ａに対してオーミック接触が可能な材料であればよく、Ａｌ−Ｓｉに限らず、ＡｕやＡｌなどを採用してもよい。
【００３０】
また、ミラー形成基板１の可動部２０および各捩りばね部３０，３０は、ＳＯＩ基板１００の第１のシリコン層１００ａを用いて形成されており、外側フレーム部１０よりも十分に薄肉となっている。また、可動部２０に設けられたミラー面２１は、光源（レーザ光源など）からの光を反射するものであり、可動部２０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位上に形成した第２の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる反射膜２１ａの表面により構成されている。なお、本実施形態では、反射膜２１ａの膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００３１】
以下では、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）それぞれの左下に示すように、平面視において一対の捩りばね部３０，３０の並設方向に直交する方向をｘ軸方向、一対の捩りばね部３０，３０の並設方向をｙ軸方向、ｘ軸方向およびｙ軸方向に直交する方向をｚ軸方向として説明する。
【００３２】
ミラー形成基板１は、一対の捩りばね部３０，３０がｙ軸方向に並設されており、可動部２０が、外側フレーム部１０に対して一対の捩りばね部３０，３０の回りで変位可能となっている（ｙ軸方向の軸回りで回動可能となっている）。つまり、一対の捩りばね部３０，３０は、外側フレーム部１０に対して可動部２０が揺動自在となるように外側フレーム部１０と可動部２０とを連結している。言い換えれば、外側フレーム部１０の内側に配置される可動部２０は、可動部２０から相反する２方向へ連続一体に延長された２つの捩りばね部３０，３０を介して、外側フレーム部１０に揺動自在に支持されている。ここで、一対の捩りばね部３０，３０は、両者のｙ軸方向に沿った中心線同士を結ぶ直線が、平面視で可動部２０の重心を通るように形成されている。なお、各捩りばね部３０，３０は、厚み寸法（ｚ軸方向の寸法）を３０μｍ、幅寸法（ｘ軸方向の寸法）を、５μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、可動部２０およびミラー面２１の平面視形状は、矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。また、外側フレーム部１０の内周形状も矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。
【００３３】
上述のミラー形成基板１は、可動部２０において一対の捩りばね部３０，３０を結ぶ方向（一対の捩りばね部３０，３０の並設方向）に直交する方向（つまり、ｘ軸方向）の両側に形成された櫛形状の可動電極２２を備えている。さらに、ミラー形成基板１は、外側フレーム部１０に形成され可動電極２２の複数の可動櫛歯片２２ｂに対向する複数の固定櫛歯片１２ｂを有する櫛形状の固定電極１２を備えている。ここにおいて、可動電極２２と固定電極１２とで、静電力により可動部２０を駆動する静電駆動式の駆動手段を構成している。なお、本実施形態では、駆動手段が、静電力により可動部２０を駆動するものであるが、静電駆動式に限らず、例えば、電磁力によって可動部２０を駆動する電磁駆動式でもよいし、圧電素子によって可動部２０を駆動する圧電駆動式でもよい。
【００３４】
上述の固定電極１２は、平面視形状が櫛形状であり、外側フレーム部１０のうちｙ軸方向に沿った枠片部において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位の一部が、櫛骨部１２ａを構成している。そして、固定電極１２は、櫛骨部１２ａにおける可動部２０との対向面（外側フレーム部１０におけるｙ軸方向に沿った内側面）に、多数の固定櫛歯片１２ｂが一対の捩りばね部３０，３０の並設方向に沿って列設されている。ここで、各固定櫛歯片１２ｂは、第１のシリコン層１００ａの一部により構成されている。
【００３５】
一方、可動電極２２は、可動部２０における固定電極１２の櫛骨部１２ａ側の櫛骨部２２ａの側面（可動部２０におけるｙ軸方向に沿った側面）において、第１のシリコン層１００ａの一部により構成され固定櫛歯片１２ｂにそれぞれ対向する多数の可動櫛歯片２２ｂが上記並設方向に列設されている。ここで、各可動櫛歯片２２ｂは、第１のシリコン層１００ａの一部により構成されている。
【００３６】
櫛形状の固定電極１２と櫛形状の可動電極２２とは、それぞれの櫛骨部１２ａ，２２ａが互いに対向し、固定電極１２の各固定櫛歯片１２ｂが可動電極２２の櫛溝に入り組んでおり、固定櫛歯片１２ｂと可動櫛歯片２２ｂとが、ｙ軸方向において互いに離間している。したがって、駆動手段では、固定電極１２と可動電極２２との間に電圧が印加されることにより、固定電極１２と可動電極２２との間に互いに引き合う方向に作用する静電力が発生する。なお、ｙ軸方向における固定櫛歯片１２ｂと可動櫛歯片２２ｂとの間の隙間は、例えば、２μｍ〜５μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００３７】
ミラー形成基板１の外側フレーム部１０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位には、一方のパッド１３（図２における左側のパッド１３ａ）が各可動電極２２に電気的に接続されるとともに他方のパッド１３（図２における右側のパッド１３ｂ）が各固定電極１２に電気的に接続され、且つ、各固定電極１２と各可動電極２２とが電気的に絶縁されるように、複数（ここでは、３つ）のスリット１０ａが絶縁層１００ｃに達する深さで形成されている。これにより、外側フレーム部１０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部分は、可動部２０の各可動電極２２と同電位になる第１の導電性構造体１１ａと、各固定電極１２と同電位になる第２の導電性構造体１１ｂとに分けられている。
【００３８】
第１の導電性構造体１１ａは、各捩りばね部３０，３０それぞれに連続一体に連結された２つのアンカー部１１ａａ，１１ａｂと、一方のパッド１３ａが形成された島状（ここでは、平面視矩形状）の導電部１１ａｃと、一方のアンカー部１１ａａと島部１１ａｃとをつなぐ平面視Ｌ字状の導電部１１ａｄとで構成されている。また、第２の導電性構造体１１ｂは、第１のシリコン層１００ａのうち第１の導電性構造体１１ａ以外の残りの部分からなり、他方のパッド１３ｂが形成されている。
【００３９】
ここで、ミラー形成基板１では、第１のシリコン層１００ａに形成する各スリット１０ａをトレンチとし、各スリット１０ａの平面視形状を外側フレーム部１０の外側面側に開放されない形状としてある。しかして、本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４では、外側フレーム部１０に複数のスリット１０ａを形成した構造を採用しながらも、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２との接合性が低下するのを防止することが可能となり、外側フレーム部１０と各カバー基板２，３とで囲まれる空間の気密性を確保することができる。
【００４０】
また、第１のカバー基板２は、ガラスにより形成された平板状のカバー本体２００と、カバー本体２００の厚み方向に貫通して設けられ各パッド１３それぞれと接合されて電気的に接続される複数の導電部２０２とを備えている。要するに、第１のカバー基板２は、ミラー形成基板１の各パッド１３それぞれと接合されて電気的に接続されるシリコンからなる複数の導電部２０２が、厚み寸法内で設けられている。なお、第１のカバー基板２の厚さは、３００μｍに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００４１】
ここで、ＭＥＭＳチップ４は、ミラー形成基板１における可動部２０の第１のカバー基板２側への変位空間を確保するために、可動部２０および一対の捩ればね部３０，３０それぞれにおける第１のシリコン層１００ａの厚みを薄くしてある。要するに、外側フレーム部１０よりも内側では、第１のシリコン層１００ａの厚みを薄くしてある。
【００４２】
本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４では、各パッド１３の平面視形状を直径が０．５ｍｍの円形状としてあり、各導体部２０２のミラー形成基板１側での端面の直径を０．５ｍｍよりも小さく設定してあるが、これらの直径は特に限定するものではない。また、パッド１３の大きくなるようにしてあるが、各パッド１３，１３の直径は特に限定するものではなく、また、パッド１３の形状も必ずしも円形状とする必要はなく、例えば、正方形状としてもよい。
【００４３】
また、導電部２０２は、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側とは反対側において第１のカバー基板２の厚み寸法内で第１のカバー基板２の側面まで延設された延設部２０３を備えている。
【００４４】
また、第２のカバー基板３は、パイレックス（登録商標）ガラスなどからなるガラス基板３００を加工することにより形成してある。なお、ガラス基板３００の厚さは、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の範囲で設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００４５】
第２のカバー基板３は、ガラス基板３００におけるミラー形成基板１側の一表面に、凹部３０１を形成してある。第２のカバー基板３は、凹部３０１が、可動部２０の変位空間を確保するための変位空間形成用凹部を構成している。ただし、第２のカバー基板３の厚み方向の両面を平面状であっても、第２のカバー基板３が可動部２０のｚ軸方向への変位を妨げない場合には、凹部３０１を必ずしも形成する必要はない。
【００４６】
ガラス基板３００の上記一表面に凹部３０１を形成する場合は、例えば、サンドブラスト法などにより形成すればよい。また、第２のカバー基板３は、２枚のガラス板を接合して形成してもよく、ミラー形成基板１に近い側に配置するガラス板（以下、第１のガラス板と称する）において凹部３０１に対応する部位に厚み方向に貫通する開孔部を形成するとともにミラー形成基板１から遠い側に配置するガラス板（以下、第２のガラス板と称する）を平板状としてもよい。なお、第２のカバー基板３は、光を透過させる必要がないので、ガラス基板３００に限らず、ミラー形成基板１との接合が容易で且つ半導体基板（ＳＯＩ基板１００）の材料であるＳｉとの線膨張率差が小さな材料により形成された基板であればよく、例えば、シリコン基板を用いて形成してもよく、この場合の凹部３０１は、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して形成すればよい。
【００４７】
なお、上述のガラス基板３００のガラス材料としては、ミラー形成基板１との接合が容易で且つ半導体基板（ＳＯＩ基板１００）の材料であるＳｉとの線膨張率差が小さな硼珪酸ガラスが好ましく、例えば、コーニング社のパイレックス（登録商標）やショット社のテンパックス（登録商標）などを採用すればよいが、硼珪酸ガラスに限らず、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、石英ガラスなどを採用してもよい。また、本実施形態では、凹部３０１の深さを３００μｍ〜８００μｍの範囲で設定してあるが、これらの数値は一例であり、可動部２０のｚ軸方向への変位量に応じて適宜設定すればよく（つまり、可動部２０の回動運動を妨げない深さであればよく）、特に限定するものではない。
【００４８】
また、上述のＭＥＭＳチップ４では、ミラー形成基板１の外側フレーム部１０と第１のカバー基板２と第２のカバー基板３とで囲まれる気密空間を真空とすることで、低消費電力化を図りつつ可動部２０の機械振れ角を大きくすることが可能となる。そこで、上述のＭＥＭＳチップ４では、上記気密空間を真空としてある。また、上述のＭＥＭＳチップ４では、第２のカバー基板３におけるミラー形成基板１との対向面において外側フレーム部１０に接合される部位よりも内側の適宜部位（ここでは、凹部３０１の内底面）にフィルム状のゲッタ９を配置してある。なお、ゲッタ９としては、非蒸発型ゲッタが好ましく、例えば、Ｚｒを主成分とする合金やＴｉを主成分とする合金などにより形成すればよい。
【００４９】
また、上述のＭＥＭＳチップ４は、各導電部２０２と実装基板５において各導電部２０２それぞれに対応付けられた各導体パターン５０２とが、導電部２０２と導体パターン５０２とに跨って形成された半田部６を介して電気的に接続されている。ここにおいて、導電部２０２における半田部６との接合部位には、半田部６の材料である半田との濡れ性の良い金属材料（例えば、Ａｕ、Ａｌなど）からなる金属層を形成しておくことが好ましい。また、本実施形態では、導電部２０２が上述の延設部２０３を備えているので、半田部６が延設部２０３の延長方向に沿って形成されるように導電部２０２と導体パターン５０２との相対的な位置関係を設定することが好ましい。あるいは、導電部２０２と導体パターン５０２との位置関係に基づいて延設部２０３の延設方向を設定することが好ましい。なお、延設部２０３は必ずしも設ける必要はなく、この場合は、カバー本体２００の厚み方向に貫通した導電部２０２と実装基板５の導体パターン５０２とを半田部６を介して電気的に接続すればよい。
【００５０】
次に、ＭＥＭＳチップ４の動作について簡単に説明する。
【００５１】
本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４では、一対のパッド１３，１３を通して、対向する可動電極２２と固定電極１２との間に可動部２０を駆動するためのパルス電圧を与えることにより、可動電極２２・固定電極１２間に静電力が発生し、可動部２０がｙ軸方向の軸回りで回動する。しかして、本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４では、可動電極２２・固定電極１２間に所定の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部２０を揺動させることができる。
【００５２】
ここで、上述の可動部２０は、内部応力に起因して、静止状態でも水平姿勢（ｘｙ平面に平行な姿勢）ではなく、きわめて僅かであるが傾いているので、例えば、可動電極２２・固定電極１２間にパルス電圧が印加されると、静止状態からであっても、可動部２０に略垂直な方向（ｚ軸方向）の駆動力が加わり、可動部２０が一対の捩りばね部３０，３０を回動軸として当該一対の捩りばね部３０，３０を捩りながら回動する。そして、可動電極２２・固定電極１２間の駆動力を、可動櫛歯片２２ｂと固定櫛歯片１２ｂとが完全に重なりあうような姿勢となったときに解除すると、可動部２０は、慣性力により、一対の捩りばね部３０，３０を捩りながら回動し続ける。そして、可動部２０の回動方向への慣性力と、一対の捩りばね部３０，３０の復元力とが等しくなったとき、当該回動方向への可動部２０の回動が停止する。このとき、可動電極２２・固定電極１２間に再びパルス電圧が印加されて静電力が発生すると、可動部２０は、一対の捩りばね部３０，３０の復元力と可動電極２２および固定電極１２により構成される駆動手段の駆動力により、それまでとは逆の方向への回動を開始する。可動部２０は、駆動手段の駆動力と一対の捩りばね部３０，３０の復元力とによる回動を繰り返して、一対の捩りばね部３０，３０を回動軸として揺動する。
【００５３】
本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４では、可動部２０と一対の捩りばね部３０，３０とにより構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、可動部２０が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角（ｘｙ平面に平行な水平面を基準としたときの傾き）が大きくなる。なお、可動電極２２・固定電極１２間への電圧（駆動電圧）の印加形態や周波数は特に限定するものではなく、例えば、可動電極２２・固定電極１２間に印加する電圧を正弦波電圧としてもよい。
【００５４】
以下、本実施形態のＭＥＭＳデバイスにおけるＭＥＭＳチップ４の製造方法について図４を参照しながら説明するが、（ａ）〜（ｄ）は図３（ａ）のＡ−Ｂ断面に対応する部分の概略断面を示している。
【００５５】
まず、半導体基板であるＳＯＩ基板１００における第１のシリコン層１００ａのうち、外側フレーム部１０に対応する領域よりも内側の領域を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して薄くする。その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側に、所定膜厚（例えば、５００ｎｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ膜）をスパッタ法や蒸着法などにより成膜する金属膜形成工程を行い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターニングすることにより各パッド１３および反射膜２１ａを形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図４（ａ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、各パッド１３と反射膜２１ａとの材料および膜厚を同じに設定してあるので、各パッド１３と反射膜２１ａとを同時に形成しているが、各パッド１３と反射膜２１ａとの材料や膜厚が相違する場合には、各パッド１３を形成するパッド形成工程と反射膜２１ａを形成する反射膜形成工程とを別々に設ければよく、パッド形成工程と反射膜形成工程との順序はどちらが先でもよい。
【００５６】
上述の各パッド１３および反射膜２１ａを形成した後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側で、第１のシリコン層１００ａのうち可動部２０、一対の捩りばね部３０，３０、外側フレーム部１０、各固定電極１２、各可動電極２２に対応する部位を覆うようにパターニングされた第１のレジスト層１０７を形成する。続いて、第１のレジスト層１０７をマスクとして、第１のシリコン層１００ａをパターニングする第１のシリコン層パターニング工程（表面側パターニング工程）を行うことによって、図４（ｂ）に示す構造を得る。なお、第１のシリコン層パターニング工程では、第１のシリコン層１００ａにおいて第１のレジスト層１０７により覆われていない部位を、絶縁層１００ｃに達する深さ（第１の所定深さ）までエッチングする。この第１のシリコン層パターニング工程での第１のシリコン層１００ａのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性の高いエッチングが可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第１のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００５７】
上述の第１のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の第１のレジスト層１０７を除去する。その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の全面に第２のレジスト層１０８を形成し、続いて、ＳＯＩ基板１００の他表面側で、第２のシリコン層１００ｂのうち外側フレーム部１０に対応する部位以外を露出させるようにパターニングされた第３のレジスト層１０９を形成する。そして、第３のレジスト層１０９をマスクとして、第２のシリコン層１００ｂをパターニングする第２のシリコン層パターニング工程を行うことによって、図４（ｃ）に示す構造を得る。この第２のシリコン層パターニング工程では、第２のシリコン層１００ｂを絶縁層１００ｃに達する深さ（第２の所定深さ）までエッチングする。要するに、第２のシリコン層パターニング工程は、半導体基板であるＳＯＩ基板１００を上記他表面から第２の所定深さまでエッチングする裏面側パターニング工程を構成している。第２のシリコン層パターニング工程での第２のシリコン層１００ｂのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性が高く垂直深堀が可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第２のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００５８】
上述の第２のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の絶縁層１００ｃにおいて外側フレーム部１０と可動部２０との間の部位、互いに対向する可動電極２２と固定電極１２との間の部位を、ＳＯＩ基板１００の上記他表面側からエッチングする絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成する。続いて、第２のレジスト層１０８および第３のレジスト層１０９を除去する。その後、ミラー形成基板１と、第１のカバー基板２および第３のカバー基板３とを陽極接合などにより接合する接合工程を行うことによって、図４（ｄ）に示す構造のＭＥＭＳチップ４を得る。
【００５９】
上述の接合工程では、ミラー形成基板１のミラー面２１を保護する観点から、第１のカバー基板２とミラー形成基板１とを接合する第１の接合過程を行ってから、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合する第２の接合過程を行うことが好ましい。ここで、第１の接合過程では、第１のカバー基板２とミラー形成基板１とを重ねた積層体を、所定真空度（例えば、１０Ｐａ以下）の真空中で所定の接合温度（例えば、３００℃〜４００℃程度）に加熱した状態で、第１のシリコン層１００ａと第１のカバー基板２との間に第１のカバー基板２側を低電位側として所定電圧（例えば、４００Ｖ〜８００Ｖ程度）を印加し、この状態を所定の接合時間（例えば、２０分〜６０分程度）だけ保持すればよい。また、第２の接合過程では、上述の第１の接合過程に準じて、第２のシリコン層１００ｂと第２のカバー基板３との陽極接合を行う。なお、ミラー形成基板１と第１のカバー基板２および第２のカバー基板３を接合する接合方法は、陽極接合に限らず、例えば、表面活性化接合法（例えば、常温接合法）などでもよい。また、第１のシリコン層パターニング工程の後に、ＳＯＩ基板１００と第１のカバー基板２とを接合し、その後、第２のシリコン層パターニング工程、絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成し、その後、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合するようにしてもよい。
【００６０】
以上説明したＭＥＭＳチップ４の製造方法では、接合工程が終了するまでの全工程をミラー形成基板１、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３それぞれについてウェハレベルで行うことでＭＥＭＳチップ４を複数備えたウェハレベルパッケージ構造体を形成するようにし、当該ウェハレベルパッケージ構造体から個々のＭＥＭＳチップ４に分割する分割工程を行うようにしている。要するに、本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４の製造方法では、ミラー形成基板１を複数形成した第１のウェハと、第１のカバー基板２を複数形成した第２のウェハ（ここでは、ウェハ状の構造物）および第２のカバー基板３を複数形成した第３のウェハとを接合することでウェハレベルパッケージ構造体を形成し、その後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板１の外形サイズに分割するようにしているので、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３の平面サイズをミラー形成基板１の外形サイズに合わせることができるから、小型のＭＥＭＳチップ４の量産性を高めることができる。
【００６１】
上述の第１のカバー基板２の形成にあたっては、まず、図５（ａ）に示すように導電性基板であるシリコン基板２５０の一表面側を加工することにより当該シリコン基板２５０の上記一表面側に導電部２０２（ここでは、導電部２０２が延設部２０３を備える場合）のもととなる凸部２０２ａを形成する。その後、図５（ｂ）に示すように、シリコン基板２５０の一表面側にガラスを塗布することで平坦化することにより、シリコン基板２５０の上記一表面側にカバー本体２００のもととなるガラス構造体２００ａを形成する。続いて、図５（ｃ）に示すように、ガラス構造体２００ａの表面側（図５（ｂ）における下面側）およびシリコン基板２５０の他表面側（図５（ｂ）における上面側）それぞれから研磨を行うことにより導電部２０２の両端面を露出させる。
【００６２】
また、上述の実装基板５は、ＭＥＭＳチップ４の各パッド１３それぞれが導電部２０２および半田部６を介して電気的に接続される複数の導体パターン（電極）５０２が一表面側に形成されている。
【００６３】
また、実装基板５は、プリント配線板などの配線基板（回路基板）に対して２次実装するにあたって、表面実装できるように、側面（側面に形成された切欠部の内面）と裏面とに跨って連続する導体パターン（端子パターン）からなる外部接続電極５０４が形成されている。しかして、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、実装基板５を上記配線基板に２次実装する場合に半田フィレットを形成でき、実装強度の向上を図れる。なお、実装基板５は、各導体パターン５０２と外部接続電極５０４とを電気的に接続する配線用の導体パターン５０３も形成されている。ただし、実装基板５については、導体パターン５０２と外部接続電極５０４とが連続して形成されるような配置にすれば、配線用の導体パターン５０３は設ける必要はない。
【００６４】
ところで、ＭＥＭＳチップ４の第１のカバー基板２は、上述のように、ミラー形成基板１の各パッド１３それぞれに電気的に接続される導電部２０２が形成されている。ここにおいて、実装基板５の各導体パターン５０２は、ＭＥＭＳチップ４におけるミラー形成基板１の対応するパッド１３（導電部２０２および半田部６を介して電気的に接続さるパッド１３）との距離が短くなるように配置されており、延設部２０３は、１対１で対応するパッド１３と導体パターン５０２との並び方向に沿って走るように形成されている。
【００６５】
また、実装基板５は、中央部に、導体パターン５０２を含む平面よりも凹んだ凹部５０１が形成されており、当該凹部５０１の内底面にＭＥＭＳチップ４が搭載されている。しかして、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、実装基板５の凹部５０１の深さ寸法を適宜設定することにより、ミラー形成基板１の厚み方向に沿った方向におけるパッド１３と導体パターン５０２との高低差を低減でき、半田部６による接続信頼性を高めることができる。ここで、実装基板５の凹部５０１の深さ寸法は、ＭＥＭＳチップ４の裏面からパッド１３表面までの高さに応じて適宜設定すればよい。言い換えれば、実装基板５の凹部５０１の深さ寸法を適宜設定することにより、ミラー形成基板１の厚み方向に沿った方向におけるパッド１３と導体パターン５０２との高低差を調整することができる。半田部６をいわゆる半田ブリッジのように形成するには、高低差が略零であることが好ましい。なお、ＭＥＭＳチップ４は、実装基板５に対して、ダイボンド材を用いて接着されている（ダイボンドされている)。ダイボンド材としては、例えば、樹脂系のダイボンド材（例えば、シリコーン樹脂や、エポキシ樹脂など）を採用すればよいが、実装基板５の凹部５０１の内底面からパッド１３表面までの高さ寸法の精度を高めるために例えば多数の球状のスペーサを混ぜた樹脂を用いてもよい。また、実装基板５は、セラミック基板により形成されているが、特にセラミック基板に限定するものではない。
【００６６】
本実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造にあたっては、上述のＭＥＭＳチップ４の製造方法により製造されたＭＥＭＳチップ４を実装基板５に接着することで実装基板５に搭載するチップ搭載工程を行い、その後、ＭＥＭＳチップ４における第１のカバー基板２の導電部２０２と実装基板５の導体パターン５０２とを半田部６を介して電気的に接続する電気接続工程を行うようにすればよい。
【００６７】
以上説明した本実施形態のＭＥＭＳデバイス（光スキャナ）によれば、第１のカバー基板２に、ミラー形成基板１の各パッド１３それぞれと接合されて電気的に接続されたシリコンからなる複数の導電部２０２が、第２のカバー基板２の厚み寸法内で設けられ、且つ、各導電部２０２と実装基板５において導電部２０２それぞれに対応付けられた各導体パターン５０２とが、導電部２０２と導体パターン５０２とに跨って形成された半田部６を介して電気的に接続されている。しかして、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、ボンディングワイヤを用いることなく、第１のカバー基板２を通してミラー形成基板１のパッド１３と実装基板５の導体パターン５０２とを電気的に接続でき、且つ、ボンディングワイヤを保護する樹脂を設ける必要がないのでミラー形成基板１に不要な応力がかかるのを抑制しつつ電気的な接続信頼性を高めることが可能となる。
【００６８】
また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、導電部２０２が、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側とは反対側において第１のカバー基板２の厚み寸法内で第１のカバー基板２の側面まで延設されているので、導電部２０２と導体パターン５０２との接続信頼性を向上させることが可能となる。
【００６９】
また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、ＭＥＭＳチップ４において、ミラー形成基板１の周部を構成する外側フレーム部１０と第１のカバー基板２と第２のカバー基板３とで囲まれた空間が気密空間としてあるので、デバイス特性（本実施形態では、可動部２０の機械振れ角）の向上を図れる。
【００７０】
また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、ＭＥＭＳチップ４の上記気密空間を真空雰囲気としてあり、第２のカバー基板３において上記気密空間に臨む部位にゲッタ９が配置されているので、上記気密空間の真空度を高めることができるとともに、上記気密空間の真空度の変化を抑制することができ、真空度の変化に起因したデバイス特性（本実施形態では、可動部２０の機械振れ角）の変化を防止することができる。なお、ＭＥＭＳチップ４の構造によっては、第１のカバー基板２において上記気密空間に臨む部位にゲッタ９を配置するようにしてもよいし、第１のカバー基板２と第２のカバー基板３の両方にゲッタ９を配置するようにしてもよい。
【００７１】
（実施形態２）
本実施形態では、ＭＥＭＳデバイスの一例として、実施形態１と同様、光スキャナを例示する。
【００７２】
以下、本実施形態の光スキャナについて図６〜図８を参照しながら説明する。
【００７３】
本実施形態のＭＥＭＳデバイスの基本構成は実施形態１と略同じであって、可動部２０および第１のカバー基板２などの構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００７４】
本実施形態では、可動部２０が、外側フレーム部１０に一対の捩りばね部３０，３０（以下、第１の捩りばね部３０，３０と称する）を介して揺動自在に支持された枠状（ここでは、矩形枠状）の可動フレーム部２３と、可動フレーム部２３の内側に配置されミラー面２１が設けられた平面視矩形状のミラー部２４と、可動フレーム部２３の内側でミラー部２４を挟む形で配置され可動フレーム部２３とミラー部２４とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部２５，２５（以下、第２の捩りばね部２５，２５と称する）とを有している。
【００７５】
第２の捩りばね部２５，２５は、第１の捩りばね部３０，３０の並設方向（ｙ軸方向）とは直交する方向（ｘ軸方向）に並設されている。要するに、可動部２０は、一対の第２の捩りばね部２５，２５がｘ軸方向に並設されており、ミラー部２４が、可動フレーム部２３に対して一対の第２の捩りばね部２５，２５の回りで変位可能となっている（ｘ軸方向の軸回りで回動可能となっている）。つまり、一対の第２の捩りばね部２５，２５は、可動フレーム部２３に対してミラー部２４が揺動自在となるように可動フレーム部２３とミラー部２４とを連結している。言い換えれば、可動フレーム部２３の内側に配置されるミラー部２４は、ミラー部２４から相反する２方向へ連続一体に延長された２つの第２の捩りばね部２５，２５を介して可動フレーム部２３に揺動自在に支持されている。ここで、一対の第２の捩りばね部２５，２５は、両者のｘ軸方向に沿った中心線同士を結ぶ直線が、平面視でミラー部２４の重心を通るように形成されている。なお、各第２の捩りばね部２５，２５は、厚み寸法（ｚ軸方向の寸法）を３０μｍ、幅寸法（ｙ軸方向の寸法）を、３０μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、ミラー部２４およびミラー面２１の平面視形状は、矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。また、可動フレーム部２３の内周形状も矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。
【００７６】
上述の説明から分かるように、ミラー部２４は、一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りの回動と、一対の第２の捩りばね部２５，２５の軸回りの回動とが可能である。要するに、ミラー部２４のミラー面２１が、２次元的に回動可能に構成されている。ここにおいて、可動部２０は、可動フレーム部２３における第１のカバー基板２側とは反対側に一体に設けられ可動フレーム部２３を支持する枠状の支持体２９を備えており、当該支持体２９が可動フレーム部２３と一体に回動可能となっている。
【００７７】
そこで、第２のカバー基板３は、ガラス基板３００における凹部３０１の深さ寸法を実施形態１よりも大きく設定してある。
【００７８】
また、本実施形態では、外側フレーム部１０に、３つのパッド１３が平面視において一直線上に並ぶように略等間隔で並設されており、第１のカバー基板２に、各パッド１３それぞれに電気的に接続される３つの導電部２０２が貫設され、各導電部２０２それぞれが延設部２０３を備えている。
【００７９】
また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスにおけるミラー形成基板１は、実施形態１と同様、可動部２０において一対の第１の捩りばね部３０，３０を結ぶ方向（一対の第１の捩りばね部３０，３０の並設方向）に直交する方向（つまり、ｘ軸方向）の両側それぞれに形成された櫛形状の可動電極２２（以下、第１の可動電極２２と称する）と、外側フレーム部１０に形成され第１の可動電極２２の複数の可動櫛歯片２２ｂに対向する複数の固定櫛歯片１２ｂを有する２つの櫛形状の固定電極１２（以下、第１の固定電極１２と称する）とを備えている。さらに、ミラー形成基板１は、ミラー部２４において一対の第２の捩りばね部２５，２５を結ぶ方向（一対の第２の捩りばね部２５，２５の並設方向）に直交する方向（つまり、ｙ軸方向）の両側それぞれに形成された櫛形状の第２の可動電極２７と、可動フレーム部２３に形成され第２の可動電極２７の複数の可動櫛歯片２７ｂに対向する複数の固定櫛歯片２６ｂを有する２つの櫛形状の第２の固定電極２６とを備えている。しかして、ミラー形成基板１は、第１の可動電極２２と第１の固定電極１２との組、第２の可動電極２７と第２の固定電極２６との組、それぞれが静電力により可動部２０を駆動する静電駆動式の駆動手段を構成している。
【００８０】
上述の第２の固定電極２６は、平面視形状が櫛形状であり、櫛骨部２６ａが可動フレーム部２３の一部により構成されており、櫛骨部２６ａにおけるミラー部２４との対向面（可動フレーム部２３におけるｘ軸方向に沿った内側面）には多数の固定櫛歯片２６ｂが一対の第２の捩りばね部２５，２５の並設方向に沿って列設されている。一方、第２の可動電極２７はミラー部２４の一部により構成されており、第２の固定電極２６の櫛骨部２６ａ側の側面（ミラー部２４におけるｘ軸方向に沿った側面）には、固定櫛歯片２６ｂにそれぞれ対向する多数の可動櫛歯片２７ｂが上記並設方向に列設されている。ここで、櫛形状の第２の固定電極２６と櫛形状の第２の可動電極２７とは、櫛骨部２６ａ，２７ａが互いに対向し、第２の固定電極２６の各固定櫛歯片２６ｂが第２の可動電極２７の櫛溝に入り組んでいる。したがって、第２の固定電極２６と第２の可動電極２７とは、固定櫛歯片２６ｂと可動櫛歯片２７ｂとが、ｘ軸方向において互いに離間している。しかして、ミラー形成基板１では、第２の固定電極２６と第２の可動電極２７との間に電圧が印加されることにより、第２の固定電極２６と第２の可動電極２７との間に互いに引き合う方向に作用する静電力が発生する。なお、ｘ軸方向における固定櫛歯片２６ｂと可動櫛歯片２７ｂとの間の隙間は、例えば、２μｍ〜５μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００８１】
ミラー形成基板１は、外側フレーム部１０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位に複数（図示例では、３つ）のスリット１０ａを形成するとともに、可動部２０の可動フレーム部２３において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位に複数（図示例では、４つ）のスリット２０ａを形成することにより、３つのパッド１３のうち図６における真ん中のパッド１３（１３ｂ）が各第１の固定電極１２と電気的に接続されて同電位となり、右側のパッド１３（１３ａ）が各第１の可動電極２２および各第２の固定電極２６と電気的に接続されて同電位となり、左側のパッド１３（１３ｃ）がミラー部２４の各第２の可動電極２７と電気的に接続されて同電位となっている。
【００８２】
ここで、外側フレーム部１０の複数のスリット１０ａは絶縁層１００ｃに達する深さで形成されている。本実施形態においても、実施形態１と同様、各スリット１０ａをトレンチとし、各スリット１０ａの平面視形状を外側フレーム部１０の外側面側に開放されない形状とすることで、外側フレーム部１０にスリット１０ａを形成した構造を採用しながらも、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２との接合性が低下するのを防止し、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２と第２のカバー基板３とで囲まれる空間の気密性を確保している。
【００８３】
また、可動部２０における可動フレーム部２３の各スリット２０ａは、トレンチとしてあり、ＳＯＩ基板１００の絶縁層１００ｃの一部と第２のシリコン層１００ｂの一部とで構成される上述の支持体２９における絶縁層１００ｃに達する深さに形成してある。要するに、本実施形態では、可動フレーム部２３に複数のスリット２０ａを形成した構成を採用しながらも支持体２９により可動フレーム部２３を支持しているので、可動フレーム部２３と支持体２９とが、一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りで一体に回動可能となっている。ここにおいて、支持体２９は、可動フレーム部２３のうち各固定櫛歯片２６ｂおよび各可動櫛歯片２２ｂを除く部位を覆う枠状（矩形枠状）に形成されている（図８参照）。また、可動フレーム部２３の複数のトレンチ２０ａは、支持体２９を含めた可動部２０の重心が、平面視において一対の第１の捩りばね部３０，３０のｙ軸方向に沿った中心線を結ぶ直線の略真ん中に位置するように形状設計してある。しかして、可動部２０が一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りでスムーズに揺動し、反射光のスキャンが適正に行われる。なお、本実施形態では、支持体２９において第２のシリコン層１００ｂにより構成される部位の厚さを外側フレーム部１０において第２のシリコン層１００ｂにより構成される部位と同じ厚さに設定してあるが、同じに限らず、厚くしてもよいし薄くしてもよい。
【００８４】
本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、例えば、第１の可動電極２２および第２の固定電極２６が電気的に接続されたパッド１３ａの電位を基準電位として、第１の固定電極１２および第２の可動電極２７それぞれの電位を周期的に変化させることにより、可動部２０を一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りで回動させることができるとともに、ミラー部２４を一対の第２の捩りばね部２５，２５の軸回りで回動させることができる。要するに、一対のパッド１３ｂ，１３ａを通して、対向する第１の固定電極１２と第１の可動電極２２との間に可動部２０を駆動するためのパルス電圧を与えることにより、第１の固定電極１２・第１の可動電極２２間に静電力が発生し、可動部２０がｙ軸方向の軸回りで回動し、また、一対のパッド１３ａ，１３ｃを通して、対向する第２の固定電極２６と第２の可動電極２７との間にミラー部２４を駆動するためのパルス電圧を与えることにより、第２の固定電極２６・第２の可動電極２７間に静電力が発生し、ミラー部２４がｘ軸方向の軸回りで回動する。しかして、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、第１の固定電極１２・第１の可動電極２２間に所定の第１の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部２０全体を揺動させることができ、さらに、第２の固定電極２６・第２の可動電極２７間に所定の第２の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部２０のミラー部２４を揺動させることができる。なお、本実施形態におけるミラー形成基板１は、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２とで囲まれた空間側において、第１のシリコン層１００ａの反射膜２１ａが形成されていない部位の表面に、シリコン酸化膜１１１ａ（図１０（ｃ）参照）が形成されている。
【００８５】
本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、第１の固定電極１２・第１の可動電極２２間に、可動部２０と一対の第１の捩りばね部３０，３０とにより構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、可動部２０が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角（ｘｙ平面に平行な水平面を基準としたときの傾き）が大きくなる。また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、第２の固定電極２６・第２の可動電極２７間に、ミラー部２４と一対の第２の捩りばね部２５，２５とにより構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、ミラー部２４が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角（可動フレーム部２３における第１のカバー基板２側の表面に平行な面を基準としたときの傾き）が大きくなる。
【００８６】
以下、本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４の製造方法について図９および図１０を参照しながら説明するが、図９（ａ）〜（ｃ）および図１０（ａ）〜（ｃ）は図６のＡ−Ｂ断面に対応する部分の概略断面を示している。
【００８７】
まず、半導体基板であるＳＯＩ基板１００における第１のシリコン層１００ａのうち、外側フレーム部１０に対応する領域よりも内側の領域を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して薄くする。その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側および上記他表面側それぞれに熱酸化法などによりシリコン酸化膜１１１ａ，１１１ｂを形成する酸化膜形成工程を行うことによって、図９（ａ）に示す構造を得る。
【００８８】
その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側のシリコン酸化膜１１１ａのうち可動部２０において反射膜２１ａの形成予定領域以外の部分、第１の捩りばね部３０，３０などに対応する部位などが残るように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第１のシリコン層１００ａをパターニングする第１のシリコン層パターニング工程を行うことによって、図９（ｂ）に示す構造を得る。
【００８９】
その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側に所定膜厚（例えば、５００ｎｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ膜など）をスパッタ法や蒸着法などにより成膜する金属膜形成工程を行い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターニングすることにより各パッド１３および反射膜２１ａを形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図９（ｃ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、各パッド１３と反射膜２１ａとの材料および膜厚を同じに設定してあるので、各パッド１３と反射膜２１ａとを同時に形成しているが、各パッド１３と反射膜２１ａとの材料や膜厚が相違する場合には、各パッド１３を形成するパッド形成工程と反射膜２１ａを形成する反射膜形成工程とを別々に設ければよい。
【００９０】
上述の各パッド１３および反射膜２１ａを形成した後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側で、第１のシリコン層１００ａのうち可動フレーム部２３、ミラー部２４、一対の第１の捩りばね部３０，３０、一対の第２の捩りばね部２５，２５、外側フレーム部１０、各第１の固定電極１２、各第２の可動電極２２、各第２の固定電極２６、各第２の可動電極２７に対応する部位を覆うようにパターニングされた第１のレジスト層１０７を形成する。そして、第１のレジスト層１０７をマスクとして、第１のシリコン層１００ａをエッチングすることにより第１のシリコン層１００ａをパターニングする第１のシリコン層パターニング工程（表面側パターニング工程）を行うことによって、図１０（ａ）に示す構造を得る。この第１のシリコン層パターニング工程では、第１のシリコン層１００ａを絶縁層１００ｃに達する深さ（第１の所定深さ）までエッチングする。第１のシリコン層パターニング工程での第１のシリコン層１００ａのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性の高いエッチングが可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第１のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００９１】
上述の第１のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の第１のレジスト層１０７を除去する。その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の全面に第２のレジスト層１０８を形成し、続いて、ＳＯＩ基板１００の他表面側で、第２のシリコン層１００ｂのうち外側フレーム部１０、支持体２９に対応する部位以外を露出させるようにパターニングされた第３のレジスト層１０９を形成する。その後、第３のレジスト層１０９をマスクとして、第２のシリコン層１００ｂをエッチングすることにより第２のシリコン層１００ｂをパターニングする第２のシリコン層パターニング工程を行うことによって、図１０（ｂ）に示す構造を得る。この第２のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃに達する深さ（第２の所定深さ）までエッチングする。第２のシリコン層パターニング工程での第２のシリコン層１００ｂのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性が高く垂直深堀が可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第２のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００９２】
上述の第２のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の絶縁層１００ｃの不要部分をＳＯＩ基板１００の上記他表面側からエッチングする絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成する。続いて、第２のレジスト層１０８および第３のレジスト層１０９を除去する。その後、ミラー形成基板１と、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３とを陽極接合などにより接合する接合工程を行うことによって、図１０（ｃ）に示す構造のＭＥＭＳチップ４を得る。ここにおいて、接合工程では、ミラー形成基板１のミラー面２１を保護する観点から、第１のカバー基板２とミラー形成基板１とを接合する第１の接合過程を行ってから、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合する第２の接合過程を行うことが好ましい。なお、第１のシリコン層パターニング工程の後に、ＳＯＩ基板１００と第１のカバー基板２とを接合し、その後、第２のシリコン層パターニング工程、絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成し、その後、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合するようにしてもよい。
【００９３】
ところで、本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４の製造方法では、実施形態１と同様、
接合工程が終了するまでの全工程をミラー形成基板１および各カバー基板２，３それぞれについてウェハレベルで行うことでＭＥＭＳチップ４を複数備えたウェハレベルパッケージ構造体を形成するようにし、当該ウェハレベルパッケージ構造体から個々のＭＥＭＳチップ４に分割する分割工程を行うようにしている。要するに、本実施形態におけるＭＥＭＳチップ４の製造方法では、ミラー形成基板１を複数形成した第１のウェハと、第１のカバー基板２を複数形成した第２のウェハおよび第２のカバー基板３を複数形成した第３のウェハとを接合することでウェハレベルパッケージ構造体を形成した後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板１の外形サイズに分割するようにしているので、各カバー基板２，３の平面サイズをミラー形成基板１の外形サイズに合わせることができる。
【００９４】
以上説明した本実施形態のＭＥＭＳデバイス（光スキャナ）によれば、実施形態１と同様、第１のカバー基板２に、ミラー形成基板１の各パッド１３それぞれと接合されて電気的に接続されたシリコンからなる複数の導電部２０２が、第２のカバー基板２の厚み寸法内で設けられ、且つ、各導電部２０２と実装基板５において導電部２０２それぞれに対応付けられた各導体パターン５０２とが、導電部２０２と導体パターン５０２とに跨って形成された半田部６を介して電気的に接続されている。しかして、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、ボンディングワイヤを用いることなく、第１のカバー基板２を通してミラー形成基板１のパッド１３と実装基板５の導体パターン５０２とを電気的に接続でき、且つ、ボンディングワイヤを保護する樹脂を設ける必要がないのでミラー形成基板１に不要な応力がかかるのを抑制しつつ電気的な接続信頼性を高めることが可能となる。
【００９５】
また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスにおいても、導電部２０２が、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側とは反対側において第１のカバー基板２の厚み寸法内で第１のカバー基板２の側面まで延設されているので、導電部２０２と導体パターン５０２との接続信頼性を向上させることが可能となる。
【００９６】
また、本実施形態のＭＥＭＳデバイスでは、ミラー形成基板１が、上述の、外側フレーム部１０、一対の第１の捩ればね部３０，３０、可動フレーム部２３、一対の第２の捩ればね部２５，２５、ミラー部２４、各第１の固定電極１２、各第１の可動電極２２、各第２の固定電極２６、および各第２の可動電極２７を有し、各第１の可動電極２２、各第１の固定電極１２、各第２の可動電極２７、各第２の固定電極２６それぞれに電気的に接続された各パッド１３が、外側フレーム部１０に配置されているので、ミラー部２４が、一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りの回動と、一対の第２の捩りばね部２５，２５の軸回りの回動とが可能であり、しかも、各パッド１３と各導電部２０２との接合信頼性を高めることができる。
【００９７】
ところで、上記各実施形態では、ＭＥＭＳデバイスの一例として光スキャナについて例示したが、ＭＥＭＳデバイスは、光スキャナに限らず、例えば、加速度センサやジャイロセンサ、マイクロリレー、振動エネルギを電気エネルギに変換する振動式の発電デバイス、圧電層の厚み方向の縦振動モードを利用する共振子を備えたＢＡＷ（Bulk Acoustic Wave）共振装置、赤外線センサなどでもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１ ミラー形成基板（デバイス本体）
２ 第１のカバー基板（表面側保護基板）
３ 第２のカバー基板（裏面側保護基板）
４ ＭＥＭＳチップ
５ 実装基板
６ 半田部
９ ゲッタ
１０ 外側フレーム部
１２ 固定電極（第１の固定電極）
１３ パッド
２２ 可動電極（第１の可動電極）
２３ 可動フレーム部
２４ ミラー部
２５ 第２の捩ればね部
２６ 第２の固定電極
２７ 第２の可動電極
３０ 第１の捩ればね部
１００ ＳＯＩ基板（半導体基板）
２０２ 導電部
２０３ 延設部
５０１ 凹部
５０２ 導体パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を用いて形成され複数のパッドを一表面側に備えたデバイス本体、前記デバイス本体の前記一表面側に接合された表面側保護基板を有するＭＥＭＳチップと、前記ＭＥＭＳチップが実装された実装基板とを備え、前記表面側保護基板は、前記デバイス本体の前記各パッドそれぞれと接合されて電気的に接続されたシリコンからなる複数の導電部が、前記表面側保護基板の厚み寸法内で設けられ、且つ、前記各導電部と前記実装基板において前記各導電部それぞれに対応付けられた各導体パターンとが、前記導電部と前記導体パターンとに跨って形成された半田部を介して電気的に接続されてなることを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
前記導電部は、前記表面側保護基板における前記デバイス本体側とは反対側において前記表面側保護基板の前記厚み寸法内で前記表面側保護基板の側面まで延設されてなることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記ＭＥＭＳチップは、前記デバイス本体の他表面側に接合された裏面側保護基板を備え、前記デバイス本体の周部と前記表面側保護基板と裏面側保護基板とで囲まれた空間を気密空間としてあることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記ＭＥＭＳチップは、前記気密空間を真空雰囲気としてあり、前記表面側保護基板と前記裏面側保護基板との一方において前記気密空間に臨む部位にゲッタが配置されてなることを特徴とする請求項３記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記実装基板は、前記導体パターンを含む平面よりも凹んだ凹部を有し、当該凹部の内底面に前記ＭＥＭＳチップが搭載されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記デバイス本体は、前記一表面側において前記表面側保護基板の周部が接合される外側フレーム部と、前記外側フレーム部の内側に配置され一対の第１の捩ればね部を介して前記外側フレーム部により支持された可動フレーム部と、前記可動フレーム部の内側に位置し前記第１の捩ればね部の並設方向に直交する方向に並設された一対の第２の捩ればね部を介して前記可動フレーム部に支持されたミラー部と、前記外側フレーム部において前記可動フレーム部側に設けられた第１の固定電極と、前記可動フレーム部において前記外側フレーム部側に設けられた第１の可動電極と、前記可動フレーム部において前記ミラー部側に設けられた第２の固定電極と、前記ミラー部において前記可動フレーム部側に設けられた第２の可動電極とを有し、前記第１の可動電極、前記第１の固定電極、前記第２の可動電極、前記第２の固定電極それぞれに電気的に接続された前記各パッドは、前記外側フレーム部に配置されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１】
半導体基板を用いて形成され複数のパッドを一表面側に備えたデバイス本体、前記デバイス本体の前記一表面側に接合された表面側保護基板を有するＭＥＭＳチップと、前記ＭＥＭＳチップが実装された実装基板とを備え、前記表面側保護基板は、前記デバイス本体の前記各パッドそれぞれと接合されて電気的に接続されたシリコンからなる複数の導電部が、前記表面側保護基板の厚み寸法内で設けられ、且つ、前記各導電部と前記実装基板において前記各導電部それぞれに対応付けられた各導体パターンとが、前記導電部と前記導体パターンとに跨って形成された半田部を介して電気的に接続されてなることを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
前記導電部は、前記表面側保護基板における前記デバイス本体側とは反対側において前記表面側保護基板の前記厚み寸法内で前記表面側保護基板の側面まで延設されてなることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記ＭＥＭＳチップは、前記デバイス本体の他表面側に接合された裏面側保護基板を備え、前記デバイス本体の周部と前記表面側保護基板と裏面側保護基板とで囲まれた空間を気密空間としてあることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記ＭＥＭＳチップは、前記気密空間を真空雰囲気としてあり、前記表面側保護基板と前記裏面側保護基板との一方において前記気密空間に臨む部位にゲッタが配置されてなることを特徴とする請求項３記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記実装基板は、前記導体パターンを含む平面よりも凹んだ凹部を有し、当該凹部の内底面に前記ＭＥＭＳチップが搭載されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記デバイス本体は、前記一表面側において前記表面側保護基板の周部が接合される外側フレーム部と、前記外側フレーム部の内側に配置され一対の第１の捩ればね部を介して前記外側フレーム部により支持された可動フレーム部と、前記可動フレーム部の内側に位置し前記第１の捩ればね部の並設方向に直交する方向に並設された一対の第２の捩ればね部を介して前記可動フレーム部に支持されたミラー部と、前記外側フレーム部において前記可動フレーム部側に設けられた第１の固定電極と、前記可動フレーム部において前記外側フレーム部側に設けられた第１の可動電極と、前記可動フレーム部において前記ミラー部側に設けられた第２の固定電極と、前記ミラー部において前記可動フレーム部側に設けられた第２の可動電極とを有し、前記第１の可動電極、前記第１の固定電極、前記第２の可動電極、前記第２の固定電極それぞれに電気的に接続された前記各パッドは、前記外側フレーム部に配置されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【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２０１２−５１０６２（Ｐ２０１２−５１０６２Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９４９４４（Ｐ２０１０−１９４９４４）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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