JP2023005225A - 半導体デバイスおよび半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティＳＯＩウエハに設けられた構造の精度が高い半導体デバイスを提供する。【解決手段】第１のウエハと、前記第１のウエハに接合された第２のウエハと、を有する固定部材と、前記固定部材上に形成され、所定の機能を実現する機能部と、を備え、前記第１のウエハは、支持層と、前記支持層上に設けられた活性層と、を有し、前記活性層は、第１の空洞部と、前記第１の空洞部と前記固定部材の外部とを連通する第２の空洞部と、を有する。【選択図】図１３

Description

本発明は、半導体デバイスおよび半導体デバイスの製造方法に関する。

近年、半導体製造技術を応用したマイクロマシニング技術の発達に伴い、シリコンまたはガラスを微細加工して製造されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスの開発が進んでいる。ＭＥＭＳデバイスとしては、反射面を設けた可動部と弾性梁とをウエハ上に一体に形成し、弾性梁に薄膜化した圧電材料を重ね合わせて構成した駆動梁で、可動部を駆動（回動）させる光偏向素子が既に知られている。

ＭＥＭＳデバイスに使用されるウエハとしては、シリコンとガラスからなるＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハのほか、あらかじめパターニングを施したウエハに別のウエハを接合し中空構造としたキャビティＳＯＩウエハがある。

特許文献１には、キャビティ内部の真空度を向上させる目的で、キャビティ周囲にガス排出路を形成し、接合後の熱処理によってキャビティ内部のガスを排出する技術が開示されている。

しかしながら、従来のキャビティＳＯＩウエハを半導体加工技術で加工するＭＥＭＳデバイスでは、キャビティ部を有するウエハの表面が周辺環境の圧力によって膨張したりくぼんだりすることがある。このようなウエハの表面の変化は、キャビティ部が封止されているために圧力が一定となる一方、周辺環境の圧力は加工処理によって変動しており、両者に圧力差が生じることに起因する。

このように表面が歪んだウエハをＭＥＭＳデバイスに使用した場合、ウエハ上の微細部分が所望の形状に加工できなかったり、寸法の加工精度が不十分であったりするという点で改善の余地があった。特に、ＭＥＭＳデバイスとして光偏向素子を作製する際においては、微細部分の形状や寸法の加工精度が不十分であると、共振周波数を所望の周波数に合わせこむことができなかったり、光偏向素子ごとにばらついたりするという懸念があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、キャビティＳＯＩウエハに設けられた構造の精度が高い半導体デバイスの提供を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１のウエハと、前記第１のウエハに接合された第２のウエハと、を有する固定部材と、前記固定部材上に形成され、所定の機能を実現する機能部と、を備え、前記第１のウエハは、支持層と、前記支持層上に設けられた活性層と、を有し、前記活性層は、第１の空洞部と、前記第１の空洞部と前記固定部材の外部とを連通する第２の空洞部と、を有する、ことを特徴とする。

本発明によれば、キャビティＳＯＩウエハに設けられた構造の精度が高い半導体デバイスを提供することができる、という効果を奏する。

図１は、第１の実施の形態の光走査システムのシステム構成を示す図である。 図２は、光走査システムのハードウェア構成を示す図である。 図３は、制御装置の機能構成を示す図である。 図４は、光走査システムによる被走査面の光走査の流れを示すフローチャートである。 図５は、光偏向器のパッケージングを説明するための図である。 図６は、光偏向器の構成の一例を示す平面図である。 図７は、光偏向器の構成の一例を示す断面図である。 図８は、光偏向器の構成の一部を示す断面図である。 図９は、キャビティＳＯＩウエハ作製方法を説明する図である。 図１０は、従来のキャビティＳＯＩウエハを説明する図である。 図１１は、従来のキャビティＳＯＩウエハを説明する図である。 図１２は、光偏向器の作製プロセスを例示的に示す図である。 図１３は、溝パターンの一例を示す図である。 図１４は、光偏向器の構成の別の一例を示す平面図である。 図１５は、第２の実施の形態にかかるＭＥＭＳスキャナの構成の一例を示す平面図である。 図１６は、ＭＥＭＳスキャナの構成の一例を示す断面図である。 図１７は、溝パターンの一例を示す図である。 図１８は、溝パターンの別の一例を示す図である。 図１９は、第２の実施の形態における、光偏向器を備えたヘッドアップディスプレイ装置が設けられた自動車を示す図である。 図２０は、ヘッドアップディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。 図２１は、第３の実施の形態における、光書込装置を示す図である。 図２２は、光書込装置の要部の構成を示す図である。 図２３は、第４の実施の形態における、レーザレーダ装置が設けられた自動車を示す図である。 図２４は、第５の実施の形態における、レーザレーダ装置の要部のブロック図である。

以下に添付図面を参照して、半導体デバイスおよび半導体デバイスの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。

（ＭＥＭＳデバイスの概略）
まず、実施の形態の半導体デバイスおよび半導体デバイスの製造方法を説明するにあたり、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスの概略について説明する。半導体技術を用いシリコンウエハ（Ｓｉウエハ）上に、所定の機能を実現する機能部を形成するＭＥＭＳデバイスが開発されている。一例をあげると、このようなＭＥＭＳデバイスとしては、例えば加速度センサ、圧力センサ及びミラーデバイス等が知られている。

加速度センサの場合、Ｓｉウエハの一部をエッチング等のプロセスによって貫通又は薄化することで、四方を梁で支えられた重り構造体を形成する。そして、外部からの加速に応じて慣性力による重りの変位を四方の梁の変形によって検出することで加速度を検知する。

圧力センサの場合、薄い膜上のメンブレン部を形成し、このメンブレン部の一面側を真空となるように封止することで形成される。このようにして形成された圧力センサは、圧力変動によるメンブレンの変形を検出することで圧力を検知する。

ミラーデバイスとしては、梁構造によって支えられたミラー部を１軸又は２軸で走査する走査型ミラーデバイス等が知られている。

（第１の実施の形態）
以下、第１の実施の形態として、このようなＭＥＭＳデバイスの一つである、走査型ミラーデバイスが適用された光走査システムを説明する。

（システム構成）
図１は、第１の実施の形態の光走査システムのシステム構成を示す図である。この図１に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１、光源装置１２、反射面１４を有する半導体デバイスである光偏向器（光偏向素子）１３を有する。光偏向器１３は、走査型ミラーデバイスである。このような光走査システム１０は、制御装置１１の制御に従って、光源装置１２から照射された光を光偏向器１３の有する反射面１４により偏向して被走査面１５へ光走査する。

制御装置１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を備えた電子回路ユニットである。光偏向器１３は、例えば反射部材である反射面１４を有し、反射面１４が可動であるＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）デバイスである。光源装置１２は、例えばレーザを照射するレーザ装置である。なお、被走査面１５は、例えばスクリーンである。

制御装置１１は、取得した光走査情報に基づいて光源装置１２及び光偏向器１３の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置１２及び光偏向器１３に駆動信号を出力する。

光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光の照射を行う。

光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４を１軸方向又は２軸方向の少なくとも何れかに動作させる。

これにより、光走査システム１０は、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた制御装置１１の制御によって、光偏向器１３の反射面１４を２軸方向に往復動作させ、反射面１４に入射する光源装置１２からの照射光を偏向して光走査することにより、被走査面１５に任意の画像を投影することができる。

（ハードウェア構成）
次に、図２は、光走査システム１０のハードウェア構成を示す図である。この図２に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１、光源装置１２及び光偏向器１３を備え、それぞれが電気的に接続されている。

このうち、制御装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１（Random Access Memory）、ＲＯＭ２２（Read Only Memory）、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ２４、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６を備えている。

ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ２１上に読み出し、処理を実行して、制御装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。

ＲＡＭ２１は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。

ＲＯＭ２２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ２０が光走査システム１０の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。

ＦＰＧＡ２３は、ＣＰＵ２０の処理に従って、光源装置ドライバ２５及び光偏向器ドライバ２６に適した制御信号を出力する回路である。

外部Ｉ／Ｆ２４は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等である。外部Ｉ／Ｆ２４は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ２４が用意されてもよい。

光源装置ドライバ２５は、入力された制御信号に従って光源装置１２に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

光偏向器ドライバ２６は、入力された制御信号に従って光偏向器１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

制御装置１１において、ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ２４を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、ＣＰＵ２０が光走査情報を取得することができる構成であればよく、制御装置１１内のＲＯＭ２２やＦＰＧＡ２３に光走査情報を格納する構成としてもよいし、制御装置１１内に新たにＳＳＤ等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。

ここで、光走査情報とは、被走査面１５にどのように光を走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。

（制御装置の機能構成）
図３は、制御装置１１の機能構成を示す図である。制御装置１１は、ＣＰＵ２０の命令及び図２に示したハードウェア構成によって、制御部３０及び駆動信号出力部３１の機能を実現する。

制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、ＦＰＧＡ２３等により実現され、外部装置から光走査情報を取得し、光走査情報を制御信号に変換して駆動信号出力部３１に出力する。例えば、制御部３０は、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。

駆動信号出力部３１は、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置１２または光偏向器１３に駆動信号を出力する。駆動信号出力部３１は、例えば、駆動信号を出力する対象毎に設けられてもよい。

駆動信号は、光源装置１２または光偏向器１３の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置１２においては、光源から照射される光の照射タイミング及び照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、光偏向器１３においては、光偏向器１３の有する反射面１４を動作させるタイミング及び動作範囲を制御する駆動電圧である。なお、制御装置１１は、光源装置１２や受光装置等の外部装置から光源から照射される光の照射タイミングや受光タイミングを取得し、これらを光偏向器１３の駆動に同期するようにしてもよい。

（光走査処理）
図４は、光走査システム１０による被走査面１５の光走査の流れを示すフローチャートである。この図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１では、制御部３０が、外部装置等から光走査情報を取得する。

ステップＳ１２では、制御部３０が、取得した光走査情報から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部３１に出力する。

ステップＳ１３では、駆動信号出力部３１が、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置１２及び光偏向器１３に出力する。

ステップＳ１４では、光源装置１２が、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４の動作を行う。光源装置１２及び光偏向器１３の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。

なお、光走査システム１０では、１つの制御装置１１が光源装置１２及び光偏向器１３を制御する装置及び機能を有しているが、これに限るものではなく、光源装置用の制御装置及び光偏向器用の制御装置とのように、別体に設けてもよい。

また、上記光走査システム１０では、一つの制御装置１１に光源装置１２及び光偏向器１３の制御部３０の機能及び駆動信号出力部３１の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部３０を有した制御装置１１とは別に駆動信号出力部３１を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。なお、上記光走査システム１０のうち、反射面１４を有した光偏向器１３と制御装置１１により、光偏向を行う光偏向システムを構成してもよい。

（パッケージング）
図５は、光偏向器１３のパッケージングを説明するための図である。この図５に示すように、光偏向器１３は、パッケージ部材８０１の内側に配置される取付部材８０２に取り付けられ、パッケージ部材８０１の一部を透過部材８０３で覆われて、密閉されることでパッケージングされる。

さらに、パッケージ部材８０１内は窒素等の不活性ガスが密封されている。これにより、光偏向器１３の酸化による劣化が抑制され、さらに温度等の環境の変化に対する耐久性が向上する。

（光偏向器の構成）
ここで、図６は光偏向器１３の構成の一例を示す平面図、図７は光偏向器１３の構成の一例を示す断面図、図８は光偏向器１３の構成の一部を示す断面図である。

図６ないし図８に示すように、光偏向器１３は、入射した光を反射するミラー部１０１と、ミラー部１０１に接続され、ミラー部１０１をＹ軸に平行な第１軸周りに駆動する第１駆動部１１０ａ，１１０ｂと、ミラー部１０１および第１駆動部１１０ａ，１１０ｂを支持する第１の支持部材である第１支持部１２０と、第１支持部１２０に接続され、ミラー部１０１および第１駆動部１１０ａ，１１０ｂをＸ軸に平行な第２軸（第１軸に直交する軸）周りに駆動する駆動部である第２駆動部１３０ａ，１３０ｂと、第２駆動部１３０ａ，１３０ｂを支持する第２の支持部材である第２支持部１４０と、第１駆動部１１０ａ，１１０ｂおよび第２駆動部１３０ａ，１３０ｂおよび制御部３０に電気的に接続される電極接続部１５０と、を有する。ミラー部１０１および第１駆動部１１０ａ，１１０ｂは、可動部として機能する。第１支持部１２０および第２支持部１４０は、固定部材を構成する。

光偏向器１３は、あらかじめパターニングを施したウエハに対して別のウエハを接合し中空構造としたキャビティＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハであるＳＯＩ基板上に反射面１４や第１圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂ、第２圧電駆動部１３１ａ～１３１ｆ、１３２ａ～１３２ｆ、電極接続部１５０等の機能部を形成することで、各構成部が一体的に形成されている。

図７および図８に示すように、ＳＯＩ基板は、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる第１のシリコン層の上に酸化シリコン層１６２が設けられ、その酸化シリコン層１６２の上にさらに単結晶シリコンからなる第２のシリコン層、第３のシリコン層が設けられている基板である。以降、第１のシリコン層をシリコン支持層１６１、第２のシリコン層をシリコン活性層１６３、第３のシリコン層をシリコン活性層１６４とする。また、シリコン活性層１６３，１６４をまとめてシリコン活性層１６５とする。なお、酸化シリコン層１６２は、設けなくてもよい。また、酸化シリコン層１６２を設ける場合は上記の箇所に限られず、各シリコン層の間に任意に形成されていてよい。

シリコン活性層１６３およびシリコン活性層１６４は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に対してＺ軸方向への厚みが小さいため、弾性を有する弾性部としての機能を備える。

なお、ＳＯＩ基板は、必ず平面状である必要はなく、曲率等を有していてもよい。また、エッチング処理等により一体的に成形でき、部分的に弾性を持たせることができる基板であれば光偏向器１３の形成に用いられる部材はＳＯＩ基板に限られない。

ここで、キャビティＳＯＩウエハの作製方法について説明する。

図９は、キャビティＳＯＩウエハ作製方法を説明する図である。図９に示すように、キャビティＳＯＩウエハの作製には、あらかじめ第１の空洞部である溝パターン３０１を形成した第１のウエハであるウエハ２と、ウエハ２とは別の第２のウエハであるウエハ１とが用いられる。そして、ウエハ１に対してウエハ２を接合することで、キャビティＳＯＩウエハ３を得る。なお、ウエハ１とウエハ２の材料は、シリコンまたはガラスが一般的であるが、その他の材料でも良い。

図９に示すように、本実施形態においては、ウエハ２にパターンを形成するパターニングの際、溝パターン３０１に加えて、溝パターン３０１とウエハ外周とを連通する第２の空洞部である孔形成用溝パターン３０２を形成する。孔形成用溝パターン３０２の幅は、通常５０μｍ程度であり、最大でも１００μｍ程度である。孔形成用溝パターン３０２は、ウエハ２において碁盤の目のように並べているチップ間の隙間に形成する。また、孔形成用溝パターン３０２の深さは、溝パターン３０１と同じである。なお、孔形成用溝パターン３０２の深さは、溝パターン３０１より浅くてもよい。その後、ウエハ１とウエハ２とを接合し、キャビティＳＯＩウエハ３とする。

ここで、図１０および図１１は従来のキャビティＳＯＩウエハを説明する図である。ＭＥＭＳの作製には上述のようにシリコンまたはガラスからなるウエハが用いられる。こうしたウエハは中実なものが一般的であるが、キャビティＳＯＩウエハと呼ばれる中空構造をもったウエハを用いることもある。キャビティＳＯＩウエハは、あらかじめ溝パターンを形成したウエハに、別のウエハを接合することで実現される。このとき、あらかじめ形成された溝パターンがウエハの中空部（キャビティ）となり、接合によってキャビティ部は封止される。

図１０のキャビティＳＯＩウエハ断面に示すように、ウエハ４に対して溝パターンを形成したウエハ５を接合したキャビティＳＯＩウエハ６において、キャビティ部７は封止された中空構造となっている。キャビティ部７の内部の圧力は、接合時の圧力によって決定され、一般には真空であるが、接合手法により任意の値となる。このようなキャビティＳＯＩウエハ６を加工して光偏向素子を作製する場合、素子面内およびウエハ面内に均一な加工を施すことが必要であり、ウエハ表面の平坦性が重要となる。

キャビティＳＯＩウエハを作製する際の接合工程は、一般に真空下で行われるため、ウエハのキャビティ内部は真空となっている。しかしながら、ウエハ最上層となるウエハ４の厚みが３００μｍ以下の薄膜である場合にキャビティＳＯＩウエハを大気中に置くと、図１１のキャビティＳＯＩウエハ断面に示すように、キャビティ部７と外部環境との圧力差によってキャビティ部７のウエハ表面８に歪みが生じてしまい、ウエハ表面の平坦性が失われてしまう。こうした平坦でないキャビティＳＯＩウエハを加工して光偏向素子を作製すると、ウエハ表面８上にミラーを形成した場合は所望の反射角が得られにくいという点や、ウエハ表面８上に圧電膜を形成した場合は不均一な膜応力によって所望の駆動特性が得られにくいといった点で改善の余地がある。なお、図１０および図１１では一例としてウエハ表面８に対し凹となる歪みを示しているが、凸となる歪みとなる場合もあり、その場合でも前述の懸念は発生する。

そこで、図９に示すように、本実施形態においては溝パターン３０１とウエハ外周とを連通する孔形成用溝パターン３０２をウエハ２に形成することで、キャビティ部を構成する溝パターン３０１が孔形成用溝パターン３０２を経由して外部に開口されるようにしたものである。これにより、キャビティ部を構成する溝パターン３０１内部の圧力は常に外部と等圧となり、圧力差による表層の歪みを抑制することができる。

図６に戻り、ミラー部１０１は、例えば、円形状のミラー部基体１０２と、ミラー部基体の＋Ｚ側の面上に形成された反射面１４とから構成される。ミラー部基体１０２は、例えば、シリコン活性層１６５（図７参照）から構成される。反射面１４は、例えば、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成される。また、ミラー部１０１は、ミラー部基体１０２の－Ｚ側の面にミラー部補強用のリブが形成されていてもよい。リブは、例えば、シリコン支持層１６１および酸化シリコン層１６２から構成され、可動によって生じる反射面１４の歪みを抑制することができる。

第１駆動部１１０ａ、１１０ｂは、ミラー部基体１０２に一端が接続し、第１軸方向にそれぞれ延びてミラー部１０１を可動可能に支持する２つのトーションバー１１１ａ、１１１ｂと、一端がトーションバー１１１ａ、１１１ｂに接続され、他端が第１支持部１２０の内周部に接続される第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂと、から構成される。

図８に示されるように、トーションバー１１１ａ、１１１ｂは、シリコン活性層１６５から構成される。また、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６５の＋Ｚ側の面上に、下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。

図６および図７に示すように、第１支持部１２０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３および１６４から構成される。第１支持部１２０は、ミラー部１０１を囲うように形成された矩形形状の支持体である。

第２駆動部１３０ａ，１３０ｂは、トーションバー１１１ａ、１１１ｂを変位可能に支持する一対の駆動梁である。第２駆動部１３０ａ、１３０ｂは、例えば、折り返すように連結された複数の第２圧電駆動部１３１ａ～１３１ｆ、１３２ａ～１３２ｆから構成されており、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂの一端は第１支持部１２０の外周部に接続され、他端は第２支持部１４０の内周部に接続されている。このとき、第２駆動部１３０ａと第１支持部１２０の接続箇所および第２駆動部１３０ｂと第１支持部１２０の接続箇所、さらに第２駆動部１３０ａと第２支持部１４０の接続箇所および第２駆動部１３０ｂと第２支持部１４０の接続箇所は、反射面１４の中心に対して点対称となっている。

図６および図７に示されるように、第２圧電駆動部１３０ａ、１３０ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６４の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。

本実施形態では、前述の通り第１圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂはシリコン活性層１６５を基部とする一方、第２圧電駆動部１３０ａ，１３０ｂはシリコン活性層１６４を基部としている。すなわち、シリコン活性層１６５とシリコン活性層１６４とは、厚みが異なるものとなっている。このように基部の厚さを異ならせることにより、各部材の機能に適した弾性を与えることができる。

図６に戻り、第２支持部１４０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６５から構成され、ミラー部１０１、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、第１支持部１２０および第２駆動部１３０ａ、１３０ｂを囲うように形成された矩形の支持体である。

電極接続部１５０は、例えば、第２支持部１４０の＋Ｚ側の面上に形成され、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂ、第２圧電駆動１３１ａ～１３１ｆの各上部電極２０３および各下部電極２０１，および制御装置１１にアルミニウム（Ａｌ）等の電極配線を介して電気的に接続されている。なお、上部電極２０３または下部電極２０１は、それぞれが電極接続部と直接接続されていてもよいし、電極同士を接続する等により間接的に接続されていてもよい。

なお、本実施形態では、圧電部２０２が弾性部であるシリコン活性層１６３の一面（＋Ｚ側の面）のみに形成された場合を一例として説明したが、弾性部の他の面（例えば－Ｚ側の面）に設けても良いし、弾性部の一面および他面の双方に設けても良い。

また、ミラー部１０１を第１軸周りまたは第２軸周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は実施形態の形状に限定されない。例えば、トーションバー１１１ａ、１１１ｂや第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが曲率を有した形状を有していてもよい。

さらに、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第１支持部の＋Ｚ側の面上、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第２支持部の＋Ｚ側の面上の少なくともいずれかに酸化シリコン膜からなる絶縁層が形成されていてもよい。このとき、絶縁層の上に電極配線を設け、また、上部電極２０３または下部電極２０１と電極配線とが接続される接続スポットのみ、開口部として部分的に絶縁層を除去または絶縁層を形成しないことにより、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂおよび電極配線の設計自由度をあげ、さらに電極同士の接触による短絡を抑制することができる。また、酸化シリコン膜は、反射防止材としていの機能も備える。

次に、光偏向器１３の作製プロセスについて説明する。

ここで、図１２は光偏向器１３の作製プロセスを例示的に示す図である。まず、図１２（ａ）に示すように、ＳＯＩウエハ２に対し溝パターン３０３を形成する。溝パターン３０３は、溝パターン３０１と、孔形成用溝パターン３０２とを含む。溝パターン３０１はキャビティ部を形成するための溝であり、孔形成用溝パターン３０２はキャビティ部とウエハ側面とを連通する孔を形成するための溝である。なお、ＳＯＩウエハ２は、シリコン支持層１６１と酸化シリコン層１６２とシリコン活性層１６３とを備える。

次に、図１２（ｂ）に示すように、ＳＯＩウエハ２に対して、ＳＯＩウエハ２とは別のウエハ１を接合し、３層キャビティＳＯＩウエハ４とする。

次に、図１２（ｃ）～（ｅ）に示すように、３層キャビティＳＯＩウエハ４上に反射膜１４や機能性膜２０１～２０３を形成し、表面および裏面よりエッチング加工を実施して構造体を形成する。

ここで、図１３は溝パターン３０３の一例を示す図である。図１２に示したように、キャビティ部となる溝パターン３０１の形状は、シリコン活性層１６５からなる部材、およびシリコン活性層１６５、酸化シリコン層１６２、シリコン支持層１６１からなる部材の形状により決定される。

図１３に示すように、溝パターン３０１のうち、四方を第１支持部１２０と第１駆動部１１０ａ，１１０ｂとミラー部１０１に囲まれた溝部を溝部３０１ａ、第１支持部１２０に囲まれた溝部のうち溝部３０１ａを除く部分を第３の空洞部である溝部３０１ｂ、第２支持部１４０に囲まれた溝部のうち溝部３０１ａ，３０１ｂを除く部分である第４の空洞部を溝部３０１ｃとする。

孔形成用溝パターン３０２は、溝部３０１ａ～溝部３０１ｃおよびウエハ外部を連通する溝パターンである。孔形成用溝パターン３０２は、溝部３０２ａ、溝部３０２ｂ、溝部３０２ｃを含む。

溝部３０２ａ，３０２ｂは、それぞれ溝部３０１ａ，３０１ｂと溝部３０１ｃとを連通する溝パターンである。溝部３０２ｃは、溝部３０１ｃとウエハ外部とを連通する溝パターンである。

上述のように、溝パターン３０１は、単独ではＸＹ平面において閉じているが、孔形成用溝パターン３０２によってウエハ外部へ開口される。

なお、図１３における溝部３０２ａ，３０２ｂの形成箇所は一例である。図１３に記載の箇所以外の箇所に、溝部３０２ａ，３０２ｂを設けるようにしても良いが、溝部３０２ａ，３０２ｂは、第２軸に沿って対称となるように配置することが好ましい。このような構成とすることにより、第１支持部１２０の偏心を防ぐことができる。

また、図１３においては、溝部３０２ａ，３０２ｂをそれぞれ第２軸上に１つずつ配置しているが、複数の溝を設けてもよい。このとき第２軸について線対称となるよう配置することが好ましく、これにより第１支持部１２０の偏心を防ぐことができる。

また、図１３における溝部３０２ｃの形成箇所は一例である。図１３に記載の箇所以外の箇所に、溝部３０２ｃを設けるようにしても良いが、溝部３０２ｃの形成により第２支持部１４０の強度が低下することから、電極接続部１５０以外のワイヤボンド時の圧力がかかる箇所以外の箇所に設けられることが好ましい。特に、溝部３０２ｃは、第２駆動部１３０ａ，１３０ｂと第２支持部１４０との連結部（第２支持部１４０に対する取り付け位置）に配置される。第２駆動部１３０ａ，１３０ｂと第２支持部１４０との連結部に配置される溝部３０２ｃの幅は、第２駆動部１３０ａ，１３０ｂの幅と同じ、または第２駆動部１３１の幅よりも広くなっている。このような構成とすることにより、第２駆動部１３０ａ，１３０ｂと第２支持部１４０との連結部の直下は空隙となり、第２支持部１４０による拘束がなくなる。これにより、第２駆動部１３０ａ，１３０ｂの振れ角を大きくすることができ、また第２駆動部１３０ａ，１３０ｂが変形したときの応力集中を緩和して破壊強度を大きくすることができる。

なお、従来のデバイス作成のプロセスフローにより光偏向器１３を作成する場合、図１２（ａ）の工程において図１３のように孔形成用溝パターン３０２は形成されない。従来のデバイス作成のプロセスフローでは、孔形成用溝パターン３０２の代わりに、シリコン活性層１６３が設けられた構成となる。

［制御装置の制御の詳細］
次に、光偏向器の第１駆動部および第２駆動部を駆動させる制御装置１１の制御の詳細について説明する。

第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂが有する圧電部２０２は、分極方向に正または負の電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した変形（例えば、伸縮）が生じ、いわゆる逆圧電効果を発揮する。第１駆動部１１０ａ，１１０ｂ，第２駆動部１３０ａ、１３０ｂは、上記の逆圧電効果を利用してミラー部１０１を可動させる。

このとき、ミラー部１０１の反射面１４がＸＹ平面に対して＋Ｚ方向または－Ｚ方向へ傾いたときのＸＹ平面と反射面１４により成す角度を、振れ角とよぶ。このとき、＋Ｚ方向を正の振れ角、－Ｚ方向を負の振れ角とする。

まず、第１駆動部を駆動させる制御装置１１の制御について説明する。

第１駆動部１１０ａ、１１０ｂでは、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが有する圧電部２０２に、上部電極２０３および下部電極２０１を介して駆動電圧が並列に印加されると、それぞれの圧電部２０２が変形する。この圧電部２０２の変形による作用により、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが屈曲変形する。その結果、２つのトーションバー１１１ａ、１１１ｂのねじれを介してミラー部１０１に第１軸周りの駆動力が作用し、ミラー部１０１が第１軸周りに可動する。第１駆動部１１０ａ、１１０ｂに印加される駆動電圧は、制御装置１１によって制御される。

そこで、制御装置１１によって、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂが有する第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂに所定の正弦波形の駆動電圧を並行して印加することで、ミラー部１０１を、第１軸周りに所定の正弦波形の駆動電圧の周期で可動させることができる。

特に、例えば、正弦波形電圧の周波数がトーションバー１１１ａ、１１１ｂの共振周波数と同程度である約２０ｋＨｚに設定された場合、トーションバー１１１ａ、１１１ｂのねじれによる機械的共振が生じるのを利用して、ミラー部１０１を約２０ｋＨｚで共振振動させることができる。

このように本実施形態によれば、キャビティ部となる溝パターン３０１をＳＯＩウエハ２形成する際に、キャビティ部とウエハ側面とを連通するような孔形成用溝パターン３０２を形成しておく。その後、別のウエハ１を接合してキャビティＳＯＩウエハ４とする。このようにして作製されたキャビティＳＯＩウエハ４では、キャビティ部は孔形成用溝パターン３０２を通じてウエハ側面より外部へ開口される。したがって、キャビティ内部の圧力は外部環境と等圧になるためウエハ表面は平坦に保たれる。このようにキャビティ内部とウエハ外部とを連通する孔形成用溝パターン３０２をウエハ２に作りこむことで、キャビティ内部の圧力は常に周辺環境の圧力と等しくなり、キャビティ内部と周辺環境との圧力差によってウエハ表面に歪みを生じにくくすることができるので、キャビティＳＯＩウエハに設けられた構造の精度が高い半導体デバイスを提供することができる。

なお、本実施形態では、光偏向器１３は図６に示されるように、トーションバー１１１ａ、１１１ｂから＋Ｘ方向に向かって第一圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが延びる片持ちタイプの光偏向器を用いているが、電圧印加された圧電部により反射面を可動させる構成であれば、これに限られない。ここで、図１４は光偏向器１３の構成の別の一例を示す平面図である。例えば、図１４に示すように、トーションバー２１１ａ、２１１ｂから＋Ｘ方向に向かって延びる第一圧電駆動部２１２ａ、２１２ｂおよび－Ｘ方向に向かって延びる第一圧電駆動部２１２ｃ、２１２ｄを有する両端支持（両持ち）タイプの光偏向器を用いてもよい。また、１軸方向のみに反射面を可動させる構成としてもよい。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。

第２の実施の形態は、光偏向器としてＭＥＭＳスキャナを適用した点が、第１の実施の形態と異なる。以下、第２の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。

ここで、図１５は第２の実施の形態にかかるＭＥＭＳスキャナ１４Ａの構成の一例を示す平面図、図１６はＭＥＭＳスキャナ１４Ａの構成の一例を示す断面図である。

ＭＥＭＳスキャナ１４Ａは、半導体デバイスであって、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム）技術で製造された１枚ミラーのスキャンデバイスである。図１５に示すように、ＭＥＭＳスキャナ１４Ａは、反射部材を備えるミラー部である反射ミラー１４５を有する可動部１４４と、可動部１４４の両側で可動部１４４を支持する一対の駆動梁である蛇行梁部１４６と、を有する。各蛇行梁部１４６の一端は支持基板１４３に固定され、他端は可動部１４４に連結されている。支持基板１４３は、固定部材の一部である。

図１６に示すように、可動部１４４は、シリコン活性層１６４により構成される。また、可動部１４４は、シリコン活性層１６４における反射ミラー１４５と逆側の面に、シリコン活性層１６３、酸化シリコン層１６２、シリコン支持層１６１からなるミラー補強用のリブ１４８を有している。リブ１４８は、固定部材の一部である。

各蛇行梁部１４６は、第１圧電部材１４７ａと第２圧電部材１４７ｂが交互に配置され、複数の折り返し部を介した繰り返し折り返し構造の蛇行（ミアンダ）パターンを形成している。隣接する第１圧電部材１４７ａと第２圧電部材１４７ｂには、互いに逆位相の電圧信号が印加され、蛇行梁部１４６にＺ方向への反りが発生する。

図１６に示すように、各蛇行梁部１４６は、シリコン活性層１６５により構成されている。

隣接する第１圧電部材１４７ａと第２圧電部材１４７ｂでは、撓みの方向が逆になる。逆方向の撓みが累積されて、反射ミラー１４５を備えた可動部１４４が、回転軸Ａを回転中心として、往復回動する。

回転軸Ａを回転中心としたミラー共振モードに合わせた駆動周波数をもつ正弦波を逆相で第１圧電部材１４７ａと第２圧電部材１４７ｂに印加することで、低電圧で大きな回転角度を得ることができる。

このＭＥＭＳスキャナ１４Ａは、１軸方向（Ｘ方向）へ光走査を行う。垂直方向（Ｙ方向）の検出・測定は、Ｙ方向に互いに離間して配置された複数の発光素子群１１０の発光を切り替えることでレイヤ数を増やすことができる。

次に、ＭＥＭＳスキャナ１４Ａの溝パターン３０３について説明する。

ここで、図１７は溝パターン３０３の一例を示す図である。図１７に示すように、キャビティ部となる第１の空洞部である溝パターン３０１の形状は、シリコン活性層１６５からなる部材、およびシリコン活性層１６５、酸化シリコン層１６２、シリコン支持層１６１からなる部材の形状により決定される。

図１７に示すように、溝パターン３０１のうち、リブ１４８に囲まれた部分を溝部３０１ａ、支持基板１４３に囲まれた内部のうち溝部３０１ａを除く部分を第３の空洞部である溝部３０１ｂとする。

孔形成用溝パターン３０２は、溝部３０１ａ、溝部３０１ｂおよびウエハ外部を連通する溝パターンである。孔形成用溝パターン３０２は、溝部３０２ａ、溝部３０２ｂ、溝部３０２ｃを含む。

溝部３０２ａは、複数の溝部３０１ａを互いに連通する溝パターンである。溝部３０２ｂは、溝部３０１ａと溝部３０１ｂとを連通する溝パターンである。溝部３０２ｃは、溝部３０１ｂとウエハ外部とを連通する溝パターンであって、第４の空洞部である。

上述のように、溝パターン３０１は、単独ではＸＹ平面において閉じているが、孔形成用溝パターン３０２によってウエハ外部へ開口される。

なお、図１７における溝部３０２ａ，３０２ｂの個数および形成箇所は一例である。図１７に記載の箇所以外の箇所に、溝部３０２ａ，３０２ｂを複数設けるようにしても良い。ここで、図１８は溝パターン３０３の別の一例を示す図である。図１８に示すように、溝部３０２ａ，３０２ｂをそれぞれ偶数個設け、可動部１４４の重心について点対称となるように配置する。こうすることにより、ＭＥＭＳスキャナ１４Ａは、可動部１４４の偏心を防ぎ、安定した可動を実現することができる。

なお、図１８に示すように、蛇行梁部１４６がＹ軸について対称に配置されている場合、溝部３０２ａ，３０２ｂは可動部１４４の重心について点対称としたうえで、Ｙ軸についても対称となるよう配置する。

また、溝部３０２ａは、溝部３０２ｂよりも多く配置することが望ましい。溝部３０２ａを溝部３０２ｂよりも多く配置することで、ＭＥＭＳスキャナ１４Ａは、リブ１４８の強度を低下させることなく可動部１４４の質量を小さくすることができる。このように可動部１４４の質量を小さくすることで落下時に梁に加わる応力が小さくなるので、ＭＥＭＳスキャナ１４Ａは、スキャナ全体の耐衝撃性を向上させることができる。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態の説明をする。この第３の実施の形態は、上述の光偏向器１３を画像投影装置に適用した例である。図１９は、画像投影装置の一例となるヘッドアップディスプレイ装置５００が設けられた自動車４００を示す図である。また、図２０は、ヘッドアップディスプレイ装置５００の構成を示すブロック図である。

図１９に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば自動車４００のウインドシールド（フロントガラス４０１等）の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置５００から発せられる投射光Ｌがフロントガラス４０１で反射され、ユーザである観察者（運転者４０２）に向かう。

これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザに虚像を視認させる構成にしてもよい。

図２０に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、赤色、緑色、青色のレーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ５０２，５０３，５０４と、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６と、光量調整部５０７と、から構成される入射光学系を経た後、反射面１４を有する上述の光偏向器１３にて偏向される。

そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー５０９と、中間スクリーン５１０と、投射ミラー５１１とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。

なお、上記ヘッドアップディスプレイ装置５００では、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４、ダイクロイックミラー５０５，５０６は、光源ユニット５３０として光学ハウジングによってユニット化されている。

上記ヘッドアップディスプレイ装置５００は、中間スクリーン５１０に表示される中間像を自動車４００のフロントガラス４０１に投射することで、その中間像を運転者４０２に虚像として視認させる。

レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、反射面１４を有する光偏向器１３によって二次元走査される。光偏向器１３で二次元走査された投射光Ｌは、自由曲面ミラー５０９で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン５１０に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン５１０は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン５１０に入射してくる投射光Ｌをマイクロレンズ単位で拡大する。

光偏向器１３は、反射面１４を２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する投射光Ｌを二次元走査する。この光偏向器１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。

以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置５００の説明をしたが、画像投影装置は、反射面１４を有した光偏向器１３により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。

例えば、机等に置かれ、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。

また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。

このように本実施の形態に係る半導体デバイスを、画像投影装置に用いることにより、キャビティＳＯＩウエハ表面に加工する微細構造の加工精度を高めた画像投影装置を実現することができる。

（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態の説明をする。この第４の実施の形態は、上述の光偏向器１３を光書込装置に適用した例である。図２１は、光書込装置６００を組み込んだ画像形成装置の一例である。また、図２２は、光書込装置の要部の構成を示す図である。

図２１に示すように、光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有するレーザプリンタ６５０等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置６００は、１本または複数本のレーザビームで被走査面１５である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。

図２２に示すように、光書込装置６００において、レーザ素子などの光源装置１２からのレーザ光は、コリメータレンズなどの結像光学系６０１を経た後、反射面１４を有する光偏向器１３により１軸方向または２軸方向に偏向される。

そして、光偏向器１３で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ６０２ａと第二レンズ６０２ｂ、反射ミラー部６０２ｃからなる走査光学系６０２を経て、被走査面１５（例えば感光体ドラムや感光紙）に照射し、光書込みを行う。走査光学系６０２は、被走査面１５にスポット状に光ビームを結像する。

また、光源装置１２及び反射面１４を有する光偏向器１３は、制御装置１１の制御に基づき駆動する。

このように上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。

また、走査光学系を異ならせて１軸方向だけでなく２軸方向に光走査可能にすることで、レーザ光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。

上記光書込装置に適用される反射面１４を有した光偏向器１３は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置の省電力化に有利である。

また、光偏向器１３の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また光偏向器１３の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって光書込装置の小型化に有利である。

このように本実施の形態に係る半導体デバイスを、光書込装置に用いることにより、キャビティＳＯＩウエハ表面に加工する微細構造の加工精度を高めた光書込装置を実現することができる。

（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態を説明する。この第５の実施の形態は、上述の光偏向器１３を物体認識装置の一例であるレーザレーダ装置に設けた例である。図２３は、レーザレーダ装置７００が設けられた自動車７０１を示す図である。この図２３において、レーザレーダ装置７００は、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物７０２からの反射光を受光することで、被対象物７０２を認識する。

図２４は、レーザレーダ装置７００の要部のブロック図である。この図２４に示すように、光源装置１２から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメータレンズ７０３と、平面ミラー７０４とから構成される入射光学系を経て、反射面１４を有する光偏向器１３で１軸もしくは２軸方向に走査される。

そして、投光光学系である投光レンズ７０５等を経て装置前方の被対象物７０２に照射される。光源装置１２及び光偏向器１３は、制御装置１１により駆動を制御される。被対象物７０２で反射された反射光は、光検出器７０９により光検出される。

すなわち、反射光は受光光学系である集光レンズ７０６等を経て撮像素子７０７により受光され、撮像素子７０７は検出信号を信号処理回路７０８に出力する。信号処理回路７０８は、入力された検出信号に２値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路７１０に出力する。

測距回路７１０は、光源装置１２がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器７０９でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子７０７の画素ごとの位相差によって、被対象物７０２の有無を認識し、さらに被対象物７０２との距離情報を算出する。

反射面１４を有する光偏向器１３は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。

このようなレーザレーダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けら
れ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を認識することができる。

上記物体認識装置では、一例としてのレーザレーダ装置７００の説明をしたが、物体認識装置は、反射面１４を有した光偏向器１３を制御装置１１で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物７０２を認識する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、３次元データとして出力する３次元スキャナの構成部材などにも同様に適用することができる。

このように本実施の形態に係る半導体デバイスを、物体認識装置に用いることにより、キャビティＳＯＩウエハ表面に加工する微細構造の加工精度を高めた物体認識装置を実現することができる。

なお、第３の実施の形態ないし第５の実施の形態においては、光偏向器１３を各種装置に適用した例を示したが、これに限るものではなく、ＭＥＭＳスキャナ１４Ａを各種装置に適用可能なことはいうまでもない。

最後に、上述の各実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な各実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。また、各実施の形態及び各実施の形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 第２のウエハ
２ 第１のウエハ
１３ 半導体デバイス
１４ 反射部材
１４Ａ 半導体デバイス
１０１ ミラー部
１１１ａ、１１１ｂ トーションバー
１２０ 第１の支持部材
１３０ａ，１３０ｂ 駆動部
１４０ 第２の支持部材
１４３ 可動部
１４４ 可動部
１４５ 反射部材、ミラー部
１４６ 一対の駆動梁
１６１ シリコン支持層
１６５ シリコン活性層
３０１ 第１の空洞部
３０１ｂ 第３の空洞部
３０１ｃ 第４の空洞部
３０２ 第２の空洞部

特開２０１９－１９１１５８号公報

Claims (11)

1. 第１のウエハと、前記第１のウエハに接合された第２のウエハと、を有する固定部材と、
   前記固定部材上に形成され、所定の機能を実現する機能部と、
   を備え、
   前記第１のウエハは、
   支持層と、前記支持層上に設けられた活性層と、
   を有し、
   前記活性層は、
   第１の空洞部と、
   前記第１の空洞部と前記固定部材の外部とを連通する第２の空洞部と、
   を有する、
   ことを特徴とする半導体デバイス。
2. 前記支持層は、シリコン支持層であり、
   前記活性層は、シリコン活性層である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス。
3. 前記固定部材は、中空構造である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体デバイス。
4. 前記機能部は、前記固定部材の一部である第１の支持部材により支持された可動部と、前記固定部材の一部であって前記第１の支持部材の外周に設けられた第２の支持部材により支持され、前記可動部を駆動する駆動部と、を有し、
   前記固定部材を構成する前記第１のウエハは、前記第１の空洞部の一部であって前記第１の支持部材で形成される第３の空洞部と、前記第１の空洞部の一部であって前記第２の支持部材で形成される第４の空洞部とを連通する少なくとも１つ以上の前記第２の空洞部を形成するパターニングを少なくとも１つ以上施されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の半導体デバイス。
5. 前記可動部は、光を反射する反射部材を有するミラー部、および一端が前記ミラー部と接続し前記ミラー部を支持する一対のトーションバーであり、
   前記駆動部は、前記トーションバーの他端と接続し前記トーションバーを変位可能に支持する一対の駆動梁であり、
   前記各駆動梁が接続される前記第１の支持部材には、前記第２の空洞部が形成される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の半導体デバイス。
6. 前記可動部は、光を反射する反射部材を有するミラー部であり、
   前記駆動部は、前記ミラー部を変位可能に支持する一対の駆動梁であり、
   前記各駆動梁が接続されるとともに前記反射部材の周縁部に設けられる前記第１の支持部材には、前記第２の空洞部が形成される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の半導体デバイス。
7. 前記駆動部は、複数の折り返し部を介した繰り返し折り返し構造である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の半導体デバイス。
8. 前記第２の空洞部は、前記駆動部と前記固定部材との連結部に配置される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の半導体デバイス。
9. 前記第２の空洞部は、前記可動部の可動軸に直交する軸に沿って対称となるように配置される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の半導体デバイス。
10. 前記第２の空洞部は、前記可動部の可動軸に直交する軸に沿って線対称となるように複数配置される
    ことを特徴とする請求項４に記載の半導体デバイス。
11. 半導体デバイスの製造方法であって、
    第１のウエハの支持層上の活性層について第１の空洞部を形成する空洞部形成工程と、
    前記第１のウエハに対して、第２のウエハを接合して固定部材を形成する工程と、
    前記固定部材上に、所定の機能を実現する機能部を形成する工程と、
    を含み、
    前記空洞部形成工程は、前記第１のウエハに対し、前記第１の空洞部と前記固定部材の外部とを連通する第２の空洞部を形成する、
    ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。

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