(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳ構造体と検出電極との間のギャップを、精度よく、かつ、容易に形成することを可能にする。【解決手段】被検出構造体１１と、当該被検出構造体１１を変位可能に支持する枠状に形成されるとともに当該被検出構造体１１の被検出面１４に対して段差を有した位置に接合平面１３が形成されてなる枠構造体１２と、前記被検出構造体１１と対向するように配される検出電極２３と、当該被検出構造体１１および当該枠構造体１２の側に平坦化された面を有するように形成されるとともに、当該平坦化された面上に前記検出電極２３が配され、かつ、前記枠構造体１２における前記接合平面１３との常温接合による接合領域２４が確保されている第一封止基板２０と、を備えて変位検出装置１を構成する。【選択図】図１
2010216910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変位可能に支持される被検出構造体と、
前記被検出構造体と同一の材料によって当該被検出構造体を支持する枠状に形成されるとともに当該被検出構造体の被検出面に対して段差を有した位置に接合平面が形成されてなる枠構造体と、
前記被検出構造体と対向するように配されて当該被検出構造体との間の静電容量変化を検出するための検出電極と、
前記被検出構造体および前記枠構造体と同種の材料によって当該被検出構造体および当該枠構造体の側に平坦化された面を有するように形成されるとともに、当該平坦化された面上に前記検出電極が配され、かつ、前記枠構造体における前記接合平面との常温接合による接合領域が確保されている第一封止基板と
を備える変位検出装置。
【請求項２】
前記第一封止基板は、前記被検出構造体および前記枠構造体に面する側に、当該枠構造体の外周側領域まで延びる多層配線層が配されており、
前記多層配線層は、その表面に前記平坦化された面を有するとともに、当該平坦化された面上における前記接合領域には配線が露出しないように形成されている
請求項１記載の変位検出装置。
【請求項３】
前記被検出構造体および前記枠構造体と同種の材料によって形成されて、前記第一封止基板とは前記被検出構造体および前記枠構造体を挟んで対向する側に配される第二封止基板を備え、
前記枠構造体、前記第一封止基板および前記第二封止基板によって、前記被検出構造体の変位を許容するための空間が封止されている
請求項１または２記載の変位検出装置。
【請求項４】
被検出構造体とこれを変位可能に支持する枠状の枠構造体とを同一の材料によって形成するとともに、当該被検出構造体の被検出面に対して段差を有した当該枠構造体における位置に接合平面を形成する半導体基板形成工程と、
前記被検出構造体および前記枠構造体と接合して用いられる第一封止基板を当該被検出構造体および当該枠構造体と同種の材料によって形成する第一封止基板形成工程と、
前記第一封止基板における前記被検出構造体および前記枠構造体の側の面を平坦化する平坦化工程と、
前記第一封止基板の平坦化された面上に、前記被検出構造体との間の静電容量変化を検出するための検出電極を形成する電極形成工程と、
前記第一封止基板の平坦化された面上に確保された接合領域と、前記枠構造体における前記接合平面とを、常温接合によって接合する接合工程と
を含む変位検出装置の製造方法。
【請求項５】
前記平坦化工程では、前記第一封止基板における面の平坦化に併せて、当該面の表面粗さを所定値以下とする平滑化を行う
請求項４記載の変位検出装置の製造方法。
【請求項６】
前記被検出構造体および前記枠構造体と同種の材料によって第二封止基板を形成する第二封止基板形成工程と、
前記第二封止基板を前記第一封止基板とは前記被検出構造体および前記枠構造体を挟んで対向する側に配して、前記被検出構造体の変位を許容するための空間を前記枠構造体、前記第一封止基板および前記第二封止基板によって封止する第二接合工程と
を含む請求項４または５記載の変位検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロマシン（超小型電気的・機械的複合体；Micro Electro-Mechanical Systems、以下「ＭＥＭＳ」という。）構造を利用した変位検出装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ構造を利用した変位検出装置として、加速度センサやジャイロセンサ等が注目されている。このような変位検出装置は、例えば容量検出型のものであれば、変位可能に支持される被検出構造体と、その被検出構造体と対向するように配される検出電極とを備え、これらの間の静電容量変化を検出するように構成されている。
【０００３】
また、変位検出装置には、被検出構造体が形成されている半導体基板をその上下からカバー基板で覆い、これにより当該被検出構造体の変位するための空間を気密封止する構造のものがある（例えば、特許文献１参照。）。このような封止構造を採用すれば、エアダンピングの変化を抑制して、変位検出応答性を確保するための粘性減衰係数、すなわちいわゆるＱ値を制御し得るようになるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７１１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被検出構造体が形成されている半導体基板をその上下からカバー基板で気密封止する構造の変位検出装置では、当該半導体基板と当該カバー基板との間で熱膨張係数の差が大きいと、温度変化により装置構造体に歪が生じてしまうおそれがある。このような歪は、共振周波数が変化する等の理由により、変位検出特性に温度ドリフトが生じる要因となり得る。このことから、気密封止構造の変位検出装置については、半導体基板とカバー基板とのそれぞれを、同等の熱膨張係数を有する材料によって形成することが望ましい。具体的には、半導体基板とカバー基板とのいずれについても、例えばシリコン基板またはシリコンを含む材料からなる基板によって形成することが考えられる。
【０００６】
シリコン基板を気密封止のためのカバー基板として用いた変位検出装置では、半導体基板に対するカバー基板の接合を、接着剤やガラスフリット等を用いて行うことが一般的である。また、上記の特許文献１に開示されているように、金属層を介した常温接合を行うことも提案されている。
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術による接合では、その接合箇所に当該接着剤やガラスフリット等または金属層が介在することから、被検出構造体と検出電極との微小間隙（ギャップ）の高精度化を容易に実現することが困難である。容量検出型の変位検出装置では、被検出構造体と検出電極とのギャップを精度良く管理することが、安定的な性能を確保し、また検出感度の向上を図る上で、非常に重要となる。
【０００８】
そこで、本発明は、被検出構造体と検出電極とのギャップを、精度よく、かつ、容易に形成することが可能な変位検出装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために案出された変位検出装置で、変位可能に支持される被検出構造体と、前記被検出構造体と同一の材料によって当該被検出構造体を支持する枠状に形成されるとともに当該被検出構造体の被検出面に対して段差を有した位置に接合平面が形成されてなる枠構造体と、前記被検出構造体と対向するように配されて当該被検出構造体との間の静電容量変化を検出するための検出電極と、前記被検出構造体および前記枠構造体と同種の材料によって当該被検出構造体および当該枠構造体の側に平坦化された面を有するように形成されるとともに、当該平坦化された面上に前記検出電極が配され、かつ、前記枠構造体における前記接合平面との常温接合による接合領域が確保されている第一封止基板とを備える。
【００１０】
上記構成の変位検出装置では、被検出構造体と枠構造体とが同一の材料によって形成されるとともに、第一封止基板が被検出構造体および枠構造体と同種の材料によって形成される。ここで、同種の材料とは、同等の熱膨張係数を有する材料のことをいう。例えば、被検出構造体と枠構造体がシリコン基板から形成される場合であれば、第一封止基板がシリコンを含む材料（具体的には、シリコンやシリコン酸化膜等の積層体。）から形成される。したがって、上記構成の変位検出装置では、温度変化があっても、装置構造体に歪が生じてしまうことがない。
また、上記構成の変位検出装置では、第一封止基板の平坦化された面上に、検出電極が形成されているとともに、枠構造体の接合平面が常温接合によって接合されている。つまり、第一封止基板の平坦化された面と、枠構造体の接合平面は、他部材の介在を要することなく、これらの間が接合されている。そのために、被検出構造体と検出電極との間のギャップは、検出電極の形成厚と、被検出構造体の被検出面と枠構造体の接合平面との段差とによって、その大きさが特定されることになる。ここで、検出電極および被検出面と接合平面との段差は、いずれも、半導体プロセスを利用して形成することができる。つまり、半導体プロセスを利用することで、高精度に形成することが非常に容易である。したがって、上記構成の変位検出装置では、被検出構造体と検出電極との間のギャップを、精度よく、かつ、容易に形成することが実現可能である。
しかも、上記構成の変位検出装置では、第一封止基板の平坦化された面と枠構造体の接合平面との間が、他部材の介在を要することなく、常温接合によって接合される。したがって、当該接合にあたり加熱処理等を行う必要がなく、当該加熱処理等による悪影響を排除することが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、常温接合による直接接合と、半導体プロセスによる成膜厚さ方向制御とによって、静電容量変化を検出するための微小隙間が形成される。これにより、その微小隙間の大きさ、すなわち変位検出装置における被検出構造体と検出電極とのギャップを、精度よく、かつ、容易に形成することができる。したがって、信頼性が高く、かつ、製造コストを抑制した変位検出装置を得ることが実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る容量検出型の変位検出装置の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る変位検出装置の製造方法の一例の手順の概要を示す流れ図である。
【図３】図２に示した変位検出装置製造方法におけるセンサ基板形成工程の手順の一具体例を示す説明図である。
【図４】図２に示した変位検出装置製造方法における多層配線キャップ基板形成工程の手順の一具体例を示す説明図である。
【図５】図２に示した変位検出装置製造方法におけるキャップ基板形成工程の手順の一具体例を示す説明図である。
【図６】図２に示した変位検出装置製造方法における個片化工程の一具体例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明に係る変位検出装置およびその製造方法について説明する。
【００１４】
［変位検出装置の構成例］
先ず、本発明に係る変位検出装置の構成例について説明する。
ここで例に挙げて説明する変位検出装置は、加速度センサやジャイロセンサ等として用いられる。さらに詳しくは、変位可能に支持される被検出構造体と、その被検出構造体と対向するように配される検出電極とを備え、これらの間の静電容量変化を検出するように構成された、容量検出型の変位検出装置である。
【００１５】
図１は、本発明に係る容量検出型の変位検出装置の構成例を示す断面図である。
図例の変位検出装置１は、三層の半導体基板１０，２０，３０を接合したＭＥＭＳ構造の集積化デバイスである。すなわち、大別すると、半導体基板であるセンサ基板１０、第一封止基板２０および第二封止基板３０を備えており、これらの各基板１０，２０，３０が接合されて構成されている。
なお、各レイヤの機能や製造方法等は、サーマルバジェットや使用材料等に関して、その各層のデバイス固有のプロセスであって問題ない。
【００１６】
センサ基板１０は、被検出構造体１１と、枠構造体１２とが、同一の材料によって形成されてなるものである。
被検出構造体１１は、変位可能に支持されて、ＭＥＭＳ構造における振動子（すなわち、錘となる検出子。）として機能する。以下、この被検出構造体１１については「ＭＥＭＳ構造体」という。
枠構造体１２は、ＭＥＭＳ構造体１１を変位可能に支持するために、当該ＭＥＭＳ構造体１１の端縁の外周側を囲うように配された枠状のものである。この枠構造体１２には、第一封止基板２０との接合のために、当該第一封止基板２０の側（図中における下側）に、接合平面１３が形成されている。ただし、接合平面１３は、ＭＥＭＳ構造体１１を変位可能とするために、当該ＭＥＭＳ構造体１１の被検出面（図中における下側面）１４に対して、段差を有した位置に形成されているものとする。つまり、ＭＥＭＳ構造体１１の被検出面１４と枠構造体１２の接合平面１３とを比べると、当該接合平面１３のほうが第一封止基板２０の側に位置している。
同一の材料としては、例えばシリコン（Ｓｉ）が挙げられる。
【００１７】
第一封止基板２０は、センサ基板１０と接合して用いられるもので、当該センサ基板１０におけるＭＥＭＳ構造体１１および枠構造体１２と同種の材料によって形成されている。
同種の材料とは、同等の熱膨張係数を有する材料のことをいう。例えば、ＭＥＭＳ構造体１１および枠構造体１２の形成材料がシリコンであれば、同種の材料として、シリコンを含む材料が挙げられる。
したがって、第一封止基板２０については、シリコンからなる基材部分２１と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）からなる層間絶縁膜２２と、を積層して構成することが考えられる。このような積層構造において、層間絶縁膜２２は、基材部分２１よりも、センサ基板１０の側に位置しているものとする。
【００１８】
第一封止基板２０を構成する層間絶縁膜２２は、センサ基板１０の側の表面が平坦化されている。
ここで、平坦化とは、面を平坦にするために、切削や研磨等の加工処理が施されていることをいう。加工処理は、機械的なものであっても、化学的なものであっても、あるいはこれらを組み合わせたものであっても構わない。
そして、層間絶縁膜２２の平坦化された面上には、ＭＥＭＳ構造体１１との間の静電容量変化を検出するための検出電極２３が、当該ＭＥＭＳ構造体１１の被検出面１４と対向するように配されている。さらに、層間絶縁膜２２の平坦化された面上には、枠構造体１２の接合平面１３との接合領域２４が確保されており、その接合領域２４に当該接合平面１３が常温接合によって接合されている。つまり、平坦化された同一面上に、検出電極２３が形成され、かつ、枠構造体１２の接合平面１３が接合されているのである。
【００１９】
また、第一封止基板２０を構成する層間絶縁膜２２には、多層配線２５が埋設されている。つまり、層間絶縁膜２２は、多層配線２５が埋設されることで、多層配線層を構成することになる。
多層配線２５は、金属材等の導電材料によって形成されたもので、検出電極２３やセンサ基板１０における配線（ただし不図示）等と変位検出装置１の外部との間の導通を確保するものである。そのために、多層配線２５は、検出電極２３、センサ基板１０と第一封止基板２０とのギャップ間に配された基板間接続バンプ２６、層間絶縁膜２２上における枠構造体１２の外周側領域に配設されているパッド２７等と、電気的に接続されている。
つまり、このような多層配線２５が埋設された多層配線層は、センサ基板１０の枠構造体１２の外周側領域まで延びるように配されている。ただし、当該枠構造体１２の接合平面１３との接合領域２４には、多層配線２５が露出しないように形成されている。
以下、多層配線層が形成された第一封止基板２０のことを「多層配線キャップ基板」という。
【００２０】
第二封止基板３０は、多層配線キャップ基板２０とはセンサ基板１０を挟んで対向する側に配されるものであり、当該センサ基板１０におけるＭＥＭＳ構造体１１および枠構造体１２と同種の材料によって形成されている。この点については、多層配線キャップ基板２０と同様である。具体的には、シリコンからなる基材部分３１の表面に、熱酸化膜等の絶縁膜３２を形成して、構成することが考えられる。
なお、第二封止基板３０には、センサ基板１０と接合する側に、当該センサ基板１０のＭＥＭＳ構造体１１に対応する凹部分が形成されている。
以下、この第二封止基板３０のことを、単に「キャップ基板」という。
【００２１】
このような三層のセンサ基板１０、多層配線キャップ基板２０およびキャップ基板３０が接合して構成されることで、変位検出装置１は、当該センサ基板１０のＭＥＭＳ構造体１１の変位を許容するための空間が封止されることになる。
【００２２】
［変位検出装置の製造手順］
次に、以上のような構成の変位検出装置１の製造手順、すなわち本発明に係る変位検出装置の製造方法の一具体例を説明する。
【００２３】
図２は、本発明に係る変位検出装置の製造方法の一例の手順の概要を示す流れ図である。
図例のように、ここで説明する変位検出装置の製造方法は、センサ基板形成工程（ステップ１０１、以下ステップを「Ｓ」と略す。）と、多層配線キャップ基板形成工程（Ｓ１０２）と、キャップ基板形成工程（Ｓ１０３）と、第一接合工程（Ｓ１０４）と、第二接合工程（Ｓ１０５）と、個片化工程（Ｓ１０６）と、を含む。
以下、これらの各工程（Ｓ１０１〜Ｓ１０６）について、順に具体例を挙げて説明する。
【００２４】
図３は、センサ基板形成工程の手順の一具体例を示す説明図である。
センサ基板形成工程（Ｓ１０１）では、変位検出装置１の構成要素となるセンサ基板１０を形成する。
そのために、先ず、図３（ａ）に示すように、センサ基板１０の基材となるＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハ基板１５に、凹ギャップ部１６を形成する。この凹ギャップ部１６の底面は、センサ基板１０のＭＥＭＳ構造体１１における被検出面１４となる。凹ギャップ部１６以外の部分については、途中工程で形成された絶縁膜をエッチングして、ウエハ基板１５のシリコン表面が露出させる。この露出面が、センサ基板１０の枠構造体１２における接合平面１３となる。したがって、凹ギャップ部１６を形成すると、接合平面１３と被検出面１４との段差が形成されることになる。凹ギャップ部１６の形成は、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）やＤＲＩＥ（Deep-Reactive Ion Etching）等の反応性イオンエッチングを用いて行えばよい。また、接合平面１３の表面粗さは、Ｒａ＝１ｎｍ以下とすることが望ましい。なお、このような表面粗さが実現できれば、その形成手法は特に限定されることはない。
凹ギャップ部１６の形成後は、続いて、図３（ｂ）に示すように、必要に応じて、ＭＥＭＳ構造体１１に導通するメタル配線１７を形成する。メタル配線１７の形成は、公知技術を用いて行えばよい。
その後は、図３（ｃ）に示すように、ウエハ基板１５の表裏面側からＲＩＥやＤＲＩＥ等の反応性イオンエッチングを行って、ＭＥＭＳ構造体１１を形成する。
このようにして、センサ基板形成工程（Ｓ１０１）では、センサ基板１０が形成されることになる。
【００２５】
図４は、多層配線キャップ基板形成工程の手順の一具体例を示す説明図である。
多層配線キャップ基板形成工程（Ｓ１０２）では、変位検出装置１の構成要素となる多層配線キャップ基板２０を形成する。
そのために、先ず、図４（ａ）に示すように、基材部分２１上に、層間絶縁膜２２および多層配線２５を形成する。この形成は、配線層数に応じて、繰り返し行う。なお、形成手法は、公知技術を用いればよい。
そして、層間絶縁膜２２内に多層配線２５を埋設したら、その後は、図４（ｂ）に示すように、当該層間絶縁膜２２の表面について、その平坦化を行う。すなわち、多層配線キャップ基板形成工程のうちの一工程として、平坦化工程を実施する。平坦化後における層間絶縁膜２２の表面の表面粗さは、Ｒａ＝１ｎｍ以下とすることが望ましい。このような表面粗さを実現する平坦化の手法としては、例えば粒径の小さいＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing；化学的機械研磨）用スラリとＳｉ鏡面研磨用のパッドを適用することで達成できる。ただし、このような表面粗さが実現できれば、その平坦化の手法は特に限定されることはない。
つまり、平坦化工程では、層間絶縁膜２２の表面の平坦化に併せて、当該面の表面粗さを所定値以下とする平滑化をも行うようにする。
層間絶縁膜２２の表面の平坦化後は、図４（ｃ）に示すように、層間絶縁膜２２内に埋設した多層配線２５に繋がるコンタクトホールをエッチングして形成するとともに、平坦化した面上に例えば金（Ａｕ）からなる導電材層２８を形成する。ただし、導電材層２８は、Ａｕ／Ｔｉ、Ａｕ／ＴｉＷ、Ａｕ／Pt／ＣＲ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ等を用いて形成することも考えられる。
さらには、図４（ｄ）に示すように、導電材層２８上の必要に応じた箇所に、Ａｕメッキ２９を施す。このメッキ材料についても、導電材層２８と同様に、他の材料を用いても構わない。
そして、導電材層２８およびＡｕメッキ２９に対して、図４（ｅ）に示すように、必要な箇所のみを残すエッチング処理を行い、これにより層間絶縁膜２２の平坦化した面上に検出電極２３、基板間接続バンプ２６およびパッド２７等を形成する。すなわち、多層配線キャップ基板形成工程のうちの一工程として、電極形成工程を実施するのである。このときのエッチング処理、すなわち検出電極２３等のパターニングのためのエッチング処理は、ウェットエッチングで行うことが望ましい。接合界面となる層間絶縁膜２２の表面を荒らさないためである。
なお、検出電極２３等のパターニングの際に、接合領域２４となる箇所については、導電材層２８を残さないようにする。これにより、接合領域２４では、層間絶縁膜２２の平坦化後の表面が露出するが、当該層間絶縁膜２２に埋設されている多層配線２５は露出しない。
このようにして、多層配線キャップ基板形成工程（Ｓ１０２）では、多層配線キャップ基板２０が形成されることになる。
【００２６】
図５は、キャップ基板形成工程の手順の一具体例を示す説明図である。
キャップ基板形成工程（Ｓ１０３）では、変位検出装置１の構成要素となるキャップ基板３０を形成する。
そのために、先ず、図５（ａ）に示すように、Ｓｉウエハ基板からなる基材部分３１に、凹部分３３を形成する。この凹部分３３は、センサ基板１０のＭＥＭＳ構造体１１に対応する箇所に形成され、当該ＭＥＭＳ構造体１１がギャップ方向に変位できるようにするためのものである。凹部分３３の形成は、レジストマスクとエッチング処理を用いるといったように、公知技術を利用して行えばよい。
その後は、図５（ｂ）に示すように、基材部分３１の両面に絶縁膜３２を形成する。具体的には、凹部分３３を形成しない側の面には、例えばシリコン窒化膜による絶縁膜３２を形成する。一方、凹部分３３の形成側の面には、熱酸化膜を選択的に形成するＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）酸化を用いて、絶縁膜３２を形成する。
このようにして、キャップ基板形成工程（Ｓ１０３）では、キャップ基板３０が形成されることになる。
【００２７】
センサ基板形成工程（Ｓ１０１）、多層配線キャップ基板形成工程（Ｓ１０２）およびキャップ基板形成工程（Ｓ１０３）の後は、次いで、図２に示すように、第一接合工程（Ｓ１０４）および第二接合工程（Ｓ１０５）を行う。
【００２８】
第一接合工程（Ｓ１０４）では、センサ基板形成工程（Ｓ１０１）で形成したセンサ基板１０と、多層配線キャップ基板形成工程（Ｓ１０２）で形成した多層配線キャップ基板２０との接合を行う。具体的には、図４で示した多層配線キャップ基板２０の天地を反転させて、図３で示したセンサ基板１０に、当該センサ基板１０における接合平面１３と当該多層配線キャップ基板２０における接合領域２４とを対向させつつ、これらが互いに当接するように載せる。そして、常温接合による接合平面１３と接合領域２４との接合を行う。
ここで、常温接合とは、常温接合法による接合のことをいう。具体的には、常温接合法では、接合前に互いの接合表面へアルゴン（Ａｒ）のプラズマ、イオンビームまたは原子ビームを真空中で照射して、各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で接合する。このとき、常温下で、適宜の荷重を印加することもある。
このように、常温接合による接合を行えば、多層配線キャップ基板２０の接合領域２４に対して、センサ基板１０の接合平面１３を、例えばＡｒイオンビームにより活性化処理し、荷重をかけて、常温で接合することができる。すなわち、接合のための加熱処理が必要なく、荷重をかけて４００℃以下、例えば２００℃以下の低温で接合することができるようになる。
このようにして、第一接合工程（Ｓ１０４）では、多層配線キャップ基板２０の平坦化された面上に確保された接合領域２４と、センサ基板１０の枠構造体１２における接合平面１３とを、常温接合によって接合するのである。
【００２９】
第二接合工程（Ｓ１０５）では、第一接合工程（Ｓ１０４）で接合したセンサ基板１０と多層配線キャップ基板２０との積層体と、キャップ基板形成工程（Ｓ１０３）で形成したキャップ基板３０との接合を行う。具体的には、図５で示したキャップ基板３０の天地を反転させて、第一接合工程での接合後の積層体におけるセンサ基板１０上に載せる。そして、第一接合工程（Ｓ１０４）の場合と同様に、常温接合による接合を行う。
このようにして、第二接合工程（Ｓ１０５）では、多層配線キャップ基板２０の平坦化された面上に確保された接合領域２４と、センサ基板１０と多層配線キャップ基板２０との積層体に対して、キャップ基板３０の接合を行うのである。これにより、センサ基板１０におけるＭＥＭＳ構造体１１の変位を許容するための空間は、当該センサ基板１０における枠構造体１２、多層配線キャップ基板２０およびキャップ基板３０によって封止されることになる。
【００３０】
第一接合工程（Ｓ１０４）および第二接合工程（Ｓ１０５）の後は、次いで、図２に示すように、個片化工程（Ｓ１０６）を行う。
【００３１】
図６は、個片化工程の一具体例を示す説明図である。
個片化工程（Ｓ１０６）では、センサ基板１０、多層配線キャップ基板２０およびキャップ基板３０の積層体に対して、変位検出装置１のチップサイズになるように、上下からダイシングを行う（図中における矢印参照。）。ダイシングは、公知技術を利用して行えばよい。
このようにして、個片化工程（Ｓ１０６）でのダイシング（個片化）を経ることで、図１に示した構成の変位検出装置１が製造される。
【００３２】
以上に説明したように、本実施形態における変位検出装置１およびその製造方法によれば、センサ基板１０、多層配線キャップ基板２０およびキャップ基板３０が、いずれも、同種の材料によって形成される。したがって、Ｓｉ基板同士での三層接合封止が実現されることになり、各基板間での熱膨張係数差がなく良好な温度ドリフト特性が得られるので、例えば温度変化があった場合でも、装置構造体に歪が生じてしまうことがない。
また、本実施形態における変位検出装置１およびその製造方法では、多層配線キャップ基板２０における層間絶縁膜２２の平坦化された面上に、検出電極２３が形成されているとともに、センサ基板１０における枠構造体１２の接合平面１３が常温接合によって接合されている。つまり、層間絶縁膜２２の平坦化された面と、枠構造体１２の接合平面１３とは、他部材の介在を要することなく、これらの間が接合されている。そのために、センサ基板１０におけるＭＥＭＳ構造体１１の被検出面１４と検出電極２３との間のギャップは、検出電極２３の形成厚と、ＭＥＭＳ構造体１１の被検出面１４と枠構造体１２の接合平面１３との段差とによって、その大きさが特定されることになる。ここで、検出電極２３および被検出面１４と接合平面１３との段差は、いずれも、半導体プロセスを利用して、高精度に形成することが非常に容易である。したがって、平坦化後における直接接合と半導体プロセスの成膜厚さ方向制御により、静電容量コンデンサを構成するＭＥＭＳ構造体１１の被検出面１４と検出電極２３との間のギャップを、精度よく、かつ、容易に形成することが実現可能となる。
しかも、本実施形態における変位検出装置１およびその製造方法では、層間絶縁膜２２の平坦化された面と、枠構造体１２の接合平面１３との間が、他部材の介在を要することなく、常温接合によって接合される。したがって、当該接合にあたり加熱処理等を行う必要がなく、当該加熱処理等による悪影響を排除することが可能となる。なお、各基板１０，２０，３０を常温接合によって直接的に接合する場合であっても、その接合箇所に層間絶縁膜２２または絶縁膜３２を介在させれば、基板１０，２０，３０を介した電気ノイズを低減することができる。
【００３３】
このように、本実施形態における変位検出装置１およびその製造方法によれば、常温接合による直接接合と、半導体プロセスによる成膜厚さ方向制御とによって、静電容量変化を検出するための微小隙間が形成される。つまり、その微小隙間の大きさ、すなわち変位検出装置１におけるＭＥＭＳ構造体１１と検出電極２３とのギャップを、精度よく、かつ、容易に形成することができる。
したがって、本実施形態における変位検出装置１およびその製造方法によれば、信頼性が高く、かつ、製造コストを抑制した変位検出装置１を得ることが実現可能となる。すなわち、慣性力等の物理量を検出するデバイスである変位検出装置１を、歩留まり良く得ることができるようになる。
【００３４】
また、本実施形態における変位検出装置１およびその製造方法にでは、層間絶縁膜２２内に多層配線２５が埋設されてなる多層配線層が、センサ基板１０における枠構造体１２の外周側領域まで延びるように配されている。したがって、配線取り出しのために、多層配線キャップ基板２０の基材部分２１に貫通孔等を設ける必要がなく、当該基材部分２１の厚さを十分に確保し得るようになる。つまり、多層配線キャップ基板２０の機械的強度を確保すること上で、非常に有効なものとなる。
しかも、その場合であっても、層間絶縁膜２２の平坦化された面上における接合領域２４には、多層配線２５が露出しないように形成されている。したがって、多層配線層が枠構造体１２の外周側領域まで延びていても、これにより層間絶縁膜２２と接合平面１３との間の常温接合による接合が阻害されることはなく、当該接合を良好に行い得るようになる。
【００３５】
また、本実施形態における変位検出装置１およびその製造方法では、多層配線キャップ基板２０とはセンサ基板１０を挟んで対向する側にキャップ基板３０が配されている。そして、これら多層配線キャップ基板２０およびキャップ基板３０並びにセンサ基板１０における枠構造体１２によって、当該センサ基板１０におけるＭＥＭＳ構造体１１の変位を許容するための空間が封止されている。したがって、当該空間の気密封止が実現可能となり、エアダンピングの変化を抑制して、変位検出応答性を確保するための粘性減衰係数であるＱ値の安定化が図れるようになる。
【００３６】
さらに、本実施形態における変位検出装置１およびその製造方法では、多層配線キャップ基板２０における層間絶縁膜２２の表面の平坦化にあたり、その平坦化に併せて、当該面の表面粗さを所定値以下とする平滑化をも行う。具体的には、例えば表面粗さがＲａ＝１ｎｍ以下となるように、平坦化および平滑化を行う。したがって、層間絶縁膜２２の平坦化後の面に対して、センサ基板１０の接合平面１３を常温接合によって接合する場合であっても、面荒れに起因する接合不良等のおそれを排除することができ、当該接合を良好に行えるようになる。
【００３７】
なお、本実施形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されることはない。
例えば、本実施形態で挙げた半導体装置の各構成要素の形成材料や形成寸法等は、本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。
このように、本発明は、本実施形態で説明した内容に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１…変位検出装置、１０…センサ基板、１１…被検出構造体（ＭＥＭＳ構造体）、１２…枠構造体、１３…接合平面、１４…被検出面、２０…第一封止基板（多層配線キャップ基板）、２１…基材部分、２２…層間絶縁膜、２３…検出電極、２４…接合領域、２５…多層配線、３０…第二封止基板（キャップ基板）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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