(57)【要約】【課題】  特に、センサ部材とキャップ部材間の応力を効果的に緩和できるＭＥＭＳセンサを提供することを目的としている。【解決手段】  センサ部材４とキャップ部材５とが接合層６を介して接合されている。前記センサ部材４は、前記接合層６側からセンサ領域を備える第１シリコン部材１、第１酸化絶縁３層及び第２シリコン部材２の順に積層されている。前記キャップ部材５は、前記接合層６側から第３シリコン部材７、第２酸化絶縁層８及び第４シリコン部材９の順に積層されている。【選択図】図２
2010238921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ部材とキャップ部材とが接合層を介して接合されており、
前記センサ部材は、前記接合層側からセンサ領域を備える第１シリコン部材、第１酸化絶縁層及び第２シリコン部材の順に積層されており、
前記キャップ部材は、前記接合層側から第３シリコン部材、第２酸化絶縁層及び第４シリコン部材の順に積層されていることを特徴とするＭＥＭＳセンサ。
【請求項２】
前記酸化絶縁層は熱酸化によるシリコン酸化層である請求項１記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項３】
前記第３シリコン部材には前記センサ領域と高さ方向にて対向する位置に凹状のキャビティ部が形成されている請求項１又は２に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項４】
前記第３シリコン部材には前記接合層を介して前記センサ領域と電気的に接続され、前記第２酸化絶縁層の表面に延出するシリコン配線部が形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項５】
前記接合層には、前記センサ領域と電気的に接続される電気接合層と、前記センサ領域の周囲を囲む封止接合層とが設けられ、
前記第３シリコン部材には、前記電気接合層と前記第２酸化絶縁層との間に位置するシリコン接続部と、前記封止接合層と前記第２酸化絶縁層との間に位置し、前記シリコン接続部と同じ高さで形成されるシリコン封止部が設けられており、
金属配線層が、前記第２酸化絶縁層の表面に形成された凹部に埋め込まれ、平面視にて、前記金属配線層は前記センサ領域側から前記シリコン封止部に交差して外部にまで延びており、前記金属配線層の一方の端部が前記センサ領域側にて前記第２酸化絶縁層の表面から露出し、前記金属配線層の他方の端部が前記外部にて前記第２酸化絶縁層の表面から露出しており、前記金属配線層の一方の端部は、前記シリコン接続部と電気的に接続されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項６】
前記第３シリコン部材には、前記シリコン接続部と一体であって前記シリコン接続部よりも薄い膜厚で形成されたシリコン配線部が前記第２酸化絶縁層の表面に延出して形成されており、
前記金属配線層の一方の端部は前記シリコン配線部に接続される請求項５記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項７】
前記接合層には、前記センサ領域と電気的に接続される電気接合層と、前記センサ領域の周囲を囲む封止接合層とが設けられ、
前記第３シリコン部材には、前記シリコン配線部と、前記シリコン配線部と一体に形成され前記シリコン配線部より厚膜で形成された前記電気接合層と前記第２酸化絶縁層との間に位置するシリコン接続部とが設けられ、
平面視にて前記シリコン配線部は、前記センサ領域側から前記封止接合層に交差して外部にまで延出しており、
前記配線延出部と前記封止接合層との間、及び、前記第２酸化絶縁層と前記封止接合層との間には、前記シリコン接続部と同一高さで形成された第３絶縁層が設けられている請求項４記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項８】
前記第３絶縁層はガラスで形成される請求項７記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項９】
前記封止接合層と前記第４シリコン部材間が貫通配線層により接続されている請求項５ないし８のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１０】
前記第１シリコン部材と前記第３シリコン部材との最大厚さ寸法が略同一で、前記第１酸化絶縁層と前記第２酸化絶縁層との最大厚さ寸法が略同一で、前記第２シリコン部材と前記第４シリコン部材との最大厚さ寸法が略同一で形成されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板を微細加工して形成されたＭＥＭＳセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）センサは、例えば、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を構成するＳＯＩ層を微細加工することで、可動電極部と固定電極部が形成される。この微細なセンサは、可動電極部の動作により、加速度センサ、圧力センサ、振動型ジャイロ、またはマイクロリレーなどとして使用される。
【０００３】
ところで下記の特許文献にはセンサ部材にキャップ部材を接合して成るＭＥＭＳセンサの構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０７０１８号公報
【特許文献１】国際公開第２００６／１０１７６９号のパンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、センサ部材とキャップ部材との材料構成が異なることで、センサ部材とキャップ部材間に熱膨張差等に起因する応力が作用し、基板の反りや破損、検出制度の低下の問題が生じた。
【０００６】
またセンサ部材からの配線を外部に引き出す際、センサ部材側に配線構造を設けると、構造が複雑化し、また微細加工が施されたセンサ部材側では配線を自由に引き回すことが難しかった。
【０００７】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に、センサ部材とキャップ部材間の応力を効果的に緩和できるＭＥＭＳセンサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明におけるＭＥＭＳセンサは、センサ部材とキャップ部材とが接合層を介して接合されており、
前記センサ部材は、前記接合層側からセンサ領域を備える第１シリコン部材、第１酸化絶縁層及び第２シリコン部材の順に積層されており、
前記キャップ部材は、前記接合層側から第３シリコン部材、第２酸化絶縁層及び第４シリコン部材の順に積層されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、センサ部材及びキャップ部材を共にシリコン部材／酸化絶縁層／シリコン部材の積層構造としているので、センサ部材とキャップ部材間に作用する応力を効果的に緩和できる。
【００１０】
本発明では、前記酸化絶縁層は熱酸化によるシリコン酸化層であることが好ましい。
例えば、ＳｉＯ2層をＣＶＤ法等でシリコン部材表面に成膜すると成膜応力が非常に大きくなるのに対して熱酸化によりシリコン酸化層を形成することでシリコン部材に作用する応力をより効果的に低減でき、センサ部材とキャップ部材間に作用する応力をより効果的に緩和できる。
【００１１】
また本発明では、前記第３シリコン部材には前記センサ領域と高さ方向にて対向する位置に凹状のキャビティ部が形成されていることが好ましい。このように本発明ではセンサ部材側でなくキャップ部材の第３シリコン部材を加工することでキャビティ部を簡単且つ適切に形成することができる。
【００１２】
また本発明では、前記第３シリコン部材には前記接合層を介して前記センサ領域と電気的に接続され、前記第２酸化絶縁層の表面に延出するシリコン配線部が形成されていることが好ましい。このように本発明ではキャップ部材の第３シリコン部材を加工することでシリコン配線部を簡単且つ適切に形成することができる。
【００１３】
また本発明では、前記接合層には、前記センサ領域と電気的に接続される電気接合層と、前記センサ領域の周囲を囲む封止接合層とが設けられ、
前記第３シリコン部材には、前記電気接合層と前記第２酸化絶縁層との間に位置するシリコン接続部と、前記封止接合層と前記第２酸化絶縁層との間に位置し、前記シリコン接続部と同じ高さで形成されるシリコン封止部が設けられており、
金属配線層が、前記第２酸化絶縁層の表面に形成された凹部内に埋め込まれ、平面視にて、前記金属配線層は前記センサ領域側から前記シリコン封止部に交差して外部にまで延びており、前記金属配線層の一方の端部が前記センサ領域側にて前記第２酸化絶縁層の表面から露出し、前記金属配線層の他方の端部が前記外部にて前記第２酸化絶縁層の表面から露出しており、前記金属配線層の一方の端部は、前記シリコン接続部と電気的に接続されている構造にできる。
【００１４】
上記構成により、キャップ部材に、センサ部材に対する封止の役割と配線構造を備えることができる。そして、センサ部材とキャップ部材とを接合層を介して接合することで、センサ部材に対する封止と同時に、センサ領域からの配線をキャップ部材側を通して外部にまで引き出した構造にできる。
【００１５】
上記において、前記第３シリコン部材には、前記シリコン接続部と一体であって前記シリコン接続部よりも薄い膜厚で形成されたシリコン配線部が前記第２酸化絶縁層の表面に延出して形成されており、
前記金属配線層の一方の端部は前記シリコン配線部に接続される構造にできる。
【００１６】
あるいは本発明では、前記接合層には、前記センサ領域と電気的に接続される電気接合層と、前記センサ領域の周囲を囲む封止接合層とが設けられ、
前記第３シリコン部材には、前記シリコン配線部と、前記シリコン配線部と一体に形成され前記シリコン配線部より厚膜で形成された前記電気接合層と前記第２酸化絶縁層との間に位置するシリコン接続部とが設けられ、
平面視にて前記シリコン配線部は、前記センサ領域側から前記封止接合層に交差して外部にまで延出しており、
前記配線延出部と前記封止接合層との間、及び、前記第２酸化絶縁層と前記封止接合層との間には、前記シリコン接続部と同一高さで形成された第３絶縁層が設けられている構造にできる。
【００１７】
上記構成により、キャップ部材に、センサ部材に対する封止の役割と配線構造を備えることができる。そして、センサ部材とキャップ部材とを接合層を介して接合することで、センサ部材に対する封止と同時に、センサ領域からの配線をキャップ部材側を通して外部にまで引き出した構造にできる。特にこの構造では先に挙げた構造の金属配線層の形成が必要なく、配線を全て第３シリコン部材から形成できる。
【００１８】
上記において、前記第３絶縁層はガラスで形成されることが好ましい。これにより第３絶縁層の表面をシリコン接続部の表面と同一平面に形成しやすく、また、センサ部材とキャップ部材間に作用する応力を抑制できる。
【００１９】
また本発明では、前記封止接合層と前記第４シリコン部材間が貫通配線層により接続されていることが好ましい。これにより、第１シリコン部材と第４シリコン部材間を同電位にでき、寄生容量を低減でき、ノイズ等を抑制でき電気的安定性を向上させることができる。
【００２０】
また本発明では、前記第１シリコン部材と前記第３シリコン部材との最大厚さ寸法が略同一で、前記第１酸化絶縁層と前記第２酸化絶縁層との最大厚さ寸法が略同一で、前記第２シリコン部材と前記第４シリコン部材との最大厚さ寸法が略同一で形成されていることが、より効果的にセンサ部材とキャップ部材間の応力を低減できて好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のＭＥＭＳセンサによれば、センサ部材とキャップ部材間に作用する応力を効果的に緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態のＭＥＭＳセンサの可動電極部と固定電極部および枠体層の分離パターンを示す平面図、
【図２】図１のＡ−Ａ線から高さ方向に切断し矢印方向から見た第１実施形態のＭＥＭＳＥセンサの縦断面図、
【図３】第２実施形態のＭＥＭＳＥセンサの縦断面図、
【図４】第３実施形態のＭＥＭＳＥセンサの縦断面図、
【図５】図１とは別の構成を示すＭＥＭＳセンサの可動電極部と固定電極部および枠体層の分離パターンを示す平面図、
【図６】図２に示す第１実施形態のＭＥＭＳＥセンサの製造方法を示す工程図（縦断面図）、
【図７】図６の次に行われる工程図（拡大縦断面図）、
【図８】図７の次に行われる工程図（拡大縦断面図）、
【図９】図８の次に行われる工程図（拡大縦断面図）、
【図１０】図９の次に行われる工程図（縦断面図）、
【図１１】図１０の次に行われる工程図（縦断面図）、
【図１２】図３に示す第２実施形態のＭＥＭＳＥセンサの製造方法を示す工程図（縦断面図）、
【図１３】図１２の次に行われる工程図（縦断面図）、
【図１４】図１３の次に行われる工程図（縦断面図）、
【図１５】図１４の次に行われる工程図（縦断面図）、
【図１６】図１５の次に行われる工程図（縦断面図）、
【図１７】図４に示す第３実施形態のＭＥＭＳＥセンサの製造方法を示す工程図（縦断面図）、
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は本実施の形態のＭＥＭＳセンサを示すものであり、可動電極部と固定電極部および枠体層を示す平面図である。図１では第２シリコン部材（支持基板）及びキャップ部材の図示は省略している。図２は、ＭＥＭＳセンサの全体構造を示す断面図であり、図１をＡ−Ａ線で切断し矢印方向から見た縦断面図に相当している。図３は、第２実施形態のＭＥＭＳセンサの縦断面図、図４は第３実施形態のＭＥＭＳセンサの縦断面図である。
【００２４】
図２に示すように、ＭＥＭＳセンサは、センサ部材４とキャップ部材５と、センサ部材４とキャップ部材５との間を接合する接合層６とを有して構成される。
【００２５】
図２に示すようにセンサ部材４は、第１シリコン部材（ＳＯＩ層）１と、第２シリコン部材（支持基板）２の間に第１酸化絶縁層３を介して接合された構成される。
【００２６】
例えば、センサ部材４は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を微細加工して形成されたものである。
【００２７】
図１に示すように、第１シリコン部材１には、第１の固定電極部１１、第２の固定電極部１３、可動電極部１５および枠体層２５が分離して形成されている。また第１酸化絶縁層３は互いに分離して形成されている。
【００２８】
図１に示すように、第１の固定電極部１１では、四角形の支持導通部（アンカ部）１２が一体に形成されている。図２に示すように、支持導通部１２は第１酸化絶縁層３によって第２シリコン部材２の表面に固定されている。
【００２９】
図１に示すように、第１の固定電極部１１は、支持導通部１２から直線的に延びる電極支持部１１ａを有している。電極支持部１１ａの一方の側面には、複数の対向電極１１ｂが櫛歯状に形成されており、電極支持部１１ａの他方の側面には、複数の対向電極１１ｃが櫛歯状に形成されている。
【００３０】
図１に示すように、第２の固定電極部１３は、四角形の支持導通部（アンカ部）１４と、この支持導通部１４から直線的に延びる電極支持部１３ａを有している。電極支持部１３ａの一方の側面には、複数の対向電極１３ｂが櫛歯状に形成され、電極支持部１３ａの他方の側面には、電極支持部１３ａから複数の対向電極１３ｃが櫛歯状に形成されている。
【００３１】
第２の固定電極部１３も、支持導通部１４のみが第１酸化絶縁層３を介して第２シリコン部材２の表面に固定されている。
【００３２】
図１に示す第１シリコン部材１は、四角形の枠体層２５の内側がセンサ領域であり、センサ領域では、第１の固定電極部１１と第２の固定電極部１３を除く部分が可動電極部１５となっている。
【００３３】
図１に示すように、可動電極部１５は、四角形の支持導通部（アンカ部）１７と、支持導通部１７と一体に形成された第１の支持腕部１６とを有している。また、可動電極部１５は、四角形の支持導通部（アンカ部）１９と、支持導通部１９と一体に形成された第２の支持腕部１８とを有している。
【００３４】
第１の支持腕部１６と第２の支持腕部１８とで挟まれた領域で、且つ第１の固定電極部１１と第２の固定電極部１３を除く部分が、錘部２０となっている。錘部２０の一方の縁部は、弾性支持部２１を介して第１の支持腕部１６に支持されているとともに弾性支持部２３を介して第２の支持腕部１８に支持されている。また、錘部２０の他方の縁部は、弾性支持部２２を介して第１の支持腕部１６に支持されているとともに、弾性支持部２４を介して第２の支持腕部１８に支持されている。
【００３５】
図１に示すように、錘部２０から櫛歯状に複数の可動対向電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが形成されている。可動対向電極２０ｂは、第１の固定電極部１１の対向電極１１ｃと対向している。また、可動対向電極２０ａは、第１の固定電極部１１の対向電極１１ｂと対向している。また、可動対向電極２０ｄは、第２の固定電極部１３の対向電極１３ｃと対向している。また、可動対向電極２０ｃは、第２の固定電極部１３の対向電極１３ｂと対向している。
【００３６】
図２に示すように、支持導通部１７と第２シリコン部材２の表面とが第１酸化絶縁層３を介して固定されている。支持導通部１９も同様である。
【００３７】
弾性支持部２１，２２，２３，２４は、薄い板バネ部でミアンダパターンとなるように形成されている。弾性支持部２１，２２，２３，２４が変形することで、錘部２０が移動可能となっている。
【００３８】
図１に示すように、枠体層２５は、例えば、第１シリコン部材１を四角い枠状に切り出すことで形成されている。この枠体層２５と第２シリコン部材２の表面との間には、第１酸化絶縁層３が形成されている。この第１酸化絶縁層３は、可動電極部１５のセンサ領域の外側の全周を囲むように設けられている。
【００３９】
図２に示すように、キャップ部材５は、センサ部材４の第１シリコン部材（ＳＯＩ層）１側を向く第３シリコン部材７と、第２酸化絶縁層８を介して第３シリコン部材７と接合された第４シリコン部材９との積層構造で形成される。
【００４０】
第２酸化絶縁層８は第４シリコン部材９の表面を熱酸化したことによるシリコン酸化層であることが好適である。
【００４１】
第３シリコン部材７には、ちょうど支持導通部（アンカ部）１２，１４，１７，１９の真下の接合層（電気接合層）６ａと第２酸化絶縁層８間に位置するシリコン接続部７ａと、シリコン接続部７ａよりも薄い膜厚で形成され、第２酸化絶縁層８の表面に延出するシリコン配線部７ｂと、枠体層２５の真下の接合層（封止接合層）６ｂと第２酸化絶縁層８との間に位置するシリコン封止部７ｃとが設けられる。図２に示すように、シリコン接続部７ａとシリコン封止部７ｃとは同じ高さで形成される。
【００４２】
図２に示すように第３シリコン部材７には、センサ部材４に形成された第１の固定電極部１１、第２の固定電極部１３、及び可動電極部１５を備えるセンサ領域と高さ方向で対向する位置に凹形状のキャビティ部２７が形成されている。これにより、センサ領域の移動空間を確保することができる。なおキャビティ部２７の位置に露出する第２酸化絶縁層８、さらには第４シリコン部材９の一部も削られてキャビティ部２７の深さ寸法を更に深くすることもできる。
【００４３】
図２に示す実施形態では、第２酸化絶縁層８の表面に形成された凹部８ａ内に金属配線層３９が埋め込まれている。なお金属配線層３９と第２酸化絶縁層８間の凹凸は後述の製造方法で示すように絶縁層５６により平坦化される。金属配線層３９は例えば、Ａｌ（アルミニウム）で形成される。金属配線層３９は、平面視にて（図１参照）、センサ領域側からシリコン封止部７ｃと交差して枠体層２５よりも外側の外部にまで延びている。図２に示すように、金属配線層３９の一方の端部３９ａはセンサ領域側にて第２酸化絶縁層８の表面から露出してシリコン配線部７ｂと接続されている。また、金属配線層３９の他方の端部３９ｂは外部にて第２酸化絶縁層８の表面から露出して外部接続パッド４０に接続されている。外部接続パッド４０は、導電性材料であるＡｌ（アルミニウム）やＡｕ（金）などで形成されている。
【００４４】
接合層６は、センサ部材４側の第１接続金属層４１と、キャップ部材５側の第２接続金属層４２とが、共晶接合あるいは拡散接合されたものである。共晶接合の好ましい一例としては、Ａｌ（アルミニウム）−Ｇｅ（ゲルマニウム）である。接合層６の構成は上記以外であってもよい。
【００４５】
図１，図２に示す本実施形態のＭＥＭＳセンサは、センサ部材４とキャップ部材５とが接合層６を介して接合された構造である。そして、センサ部材４は、第１シリコン部材１と第２シリコン部材２とが第１酸化絶縁層３を介して接合された構造で、キャップ部材５も、第３シリコン部材７と第４シリコン部材９とが第２酸化絶縁層８を介して接合された構造である。このようにセンサ部材４とキャップ部材５とは同じ積層構造であるため、センサ部材４とキャップ部材５間に作用する熱膨張差等に起因する応力を効果的に緩和できる。
【００４６】
また、第１シリコン部材１と第３シリコン部材７との最大厚さが略同一で、第１酸化絶縁層３と第２酸化絶縁層８との最大厚さが略同一で、また、第２シリコン部材２と第４シリコン部材９との最大厚さが略同一であると、応力緩和をより効果的に促進できる。第１シリコン部材１と第３シリコン部材７の最大膜さ寸法は、１０〜３０μｍ程度、各酸化絶縁層３，８の最大厚さ寸法は１〜３μｍ程度、第２シリコン部材２と第４シリコン部材９の厚さ寸法は０．２〜０．７ｍｍ程度である。
【００４７】
また図２に示す酸化絶縁層３，８をＣＶＤ法等でシリコン部材表面に成膜すると成膜応力が非常に大きくなるが、本実施形態では、酸化絶縁層３，８をシリコン部材を熱酸化して形成したことで、シリコン部材に作用する応力をより効果的に低減できる。したがって、センサ部材４とキャップ部材５間に作用する応力をより効果的に緩和できる。
【００４８】
また図２に示すように、キャップ部材５を構成する第３シリコン部材７を加工することでキャビティ部２７やシリコン配線部７ｂを簡単且つ適切に形成することができる。
【００４９】
さらに、図２に示す実施形態では、キャップ部材５に配線構造を形成しており、キャップ部材５とセンサ部材４とを接合層６を介して接合することで、センサ部材４に対する封止と同時に、センサ領域からの配線をキャップ部材５側を通して外部にまで引き出した構造にできる。このように本実施形態では、センサ部材４側に配線を施すことが必要でなく、例えばセンサ部材４をＳＯＩ基板から微細加工して形成することが可能である。また図２に示す実施形態では、第３シリコン部材７と第４シリコン部材９間に介在する第２酸化絶縁層８を利用し、この第２酸化絶縁層８の内部に金属配線層３９を這わせている。そして、キャップ部材５のセンサ部材４との接合表面を高精度に同一面で形成できるため、良好な封止性と電気的安定性を保つことが出来る。また、キャップ部材５側に配線構造を設けることで配線構造の自由度を上げることができる。
【００５０】
なお図２に示す実施形態では、第３シリコン部材７にシリコン接続部７ａと一体に形成された薄い膜厚のシリコン配線部７ｂが延出して形成されているが、シリコン配線部７ｂは形成されていなくてもよい。かかる場合、金属配線層３９はシリコン接続部７ａの真下まで延び、シリコン接続部７ａと直接、接続される。
【００５１】
また、第１シリコン部材１０及び第３シリコン部材７はいずれもＰやＢがドーピングされた低抵抗シリコンで形成されることがセンサ領域、及び配線構造を低抵抗で形成でき好適である。この実施形態において、「シリコン部材」とは純粋なＳｉのみを意味せず、不純物元素が添加されていてもよい。
【００５２】
図３に示す第２実施形態のＭＥＭＳセンサは、キャップ部材５を構成する第３シリコン部材７に、各支持導通部（アンカ部）１２，１４，１７，１９の真下の接合層（電気接合層）６ａと第２酸化絶縁層８間に位置するシリコン接続部７ａと、シリコン接続部７ａよりも薄い膜厚で形成され、第２酸化絶縁層８の表面に延出するシリコン配線部７ｂとが設けられる。
【００５３】
平面視にてシリコン配線部７ｂは、図２の金属配線層３９と同様に、センサ領域側から封止接合層６ｂと交差して外部にまで延出している。
【００５４】
また図３に示すように、シリコン配線部７ｂと封止接合層６ｂとの間や、第２酸化絶縁層８と封止接合層６ｂとの間には、シリコン接続部７ａと同一高さで形成された第３絶縁層４４が形成されている。よってシリコン配線部７ｂは封止接合層６ｂとの間で絶縁が保たれている。
【００５５】
図３に示すように、外部に引き出されたシリコン配線部７ｂの先端には第３絶縁層４４の表面に露出する突出部７ｄが一体に形成されて外部接続パッド４０に接続されている。
【００５６】
図３に示す実施形態におけるＭＥＭＳセンサも図２に示すＭＥＭＳセンサと同様に、センサ部材４とキャップ部材５とは同じ積層構造であるため、センサ部材４とキャップ部材５間に作用する熱膨張差等に起因する応力を効果的に緩和できる。図３に示す実施形態では、図２に示す構成と違って第３絶縁層４４が設けられるが、第３絶縁層４４はガラスであることが好適である。これにより、第３絶縁層４４の高さ位置を第３シリコン部材７のシリコン接続部７ａと同一面に形成し易く、また、センサ部材４とキャップ部材５間に作用する応力を抑制できる。
【００５７】
また図３に示す実施形態では、図２に示す実施形態と同様に、キャップ部材５に配線構造を形成しており、キャップ部材５とセンサ部材４とを接合層６を介して接合することで、センサ部材４に対する封止と同時に、センサ領域からの配線をキャップ部材５側を通して外部にまで引き出した構造にできる。しかも図３に示す実施形態では図２のように金属配線層３９の形成が必要でなく、配線を全て第３シリコン部材７から形成することが可能である。
【００５８】
図４に示す実施形態は図３に示す実施形態の一部を変更したものである。すなわち図４に示す実施形態では、封止接合層６ｂと第４シリコン部材９間が貫通配線層４６により接続される。これにより、第１シリコン部材１に形成された枠体層２５と第４シリコン部材９間を同電位にできる。また、図４の点線で示す貫通配線層４７により第２シリコン部材２と枠体層２５とを接続することで、第２シリコン部材２、枠体層２５及び第４シリコン部材９を同電位にすることが出来る。これにより、寄生容量を低減でき、ノイズ等を抑制でき電気的安定性を向上させることができる。
【００５９】
このＭＥＭＳセンサは、加速度を検知する加速度センサとして使用することができる。ＭＥＭＳセンサに加速度が作用すると、図１に示す可動対向電極と固定側の対向電極との対向距離が変化することで静電容量が変化する。この静電容量の変化を電気回路で検出し、加速度の変化や加速度の大きさを検知することができる。
【００６０】
また図５に示すように、Ｘ方向加速度センサ部５０、Ｙ方向加速度センサ部５１及びＺ方向加速度センサ部５２が一方向に並べられたＭＥＭＳセンサとすることもできる。なお、各センサ部は、図２ないし図４に示す構造で形成される。
【００６１】
続いて、図２に示す第１実施形態のＭＥＭＳセンサの製造方法について説明する。まずセンサ部材４については、ＳＯＩ基板を使用し、ＳＯＩ層（第１シリコン部材）の表面に、第１の固定電極部１１、第２の固定電極部１３、可動電極部１５および枠体層２５を深堀ＲＩＥなどのイオンエッチング手段で形成する。さらに不要な第１酸化絶縁層３を等方性エッチングにより除去する。また第１シリコン部材１の所定位置に第１接続金属層４１を形成する。
【００６２】
次にキャップ部材５の製造方法を説明する。
図６に示す工程では、基板状の第４シリコン部材９の表面９ａを熱酸化してシリコン酸化層よりなる第２酸化絶縁層８を形成する。
【００６３】
次に図７（図６の一部を拡大した図。図８、図９についても同様）に示す工程では、第２酸化絶縁層８の表面に有底の凹部８ａを形成する。凹部８ａを、金属配線層３９の形成位置に形成する。
【００６４】
次に図８に示す工程では、第２酸化絶縁層８の表面８ｂから凹部８ａ内にかけて例えばスパッタ法により金属配線層３９を形成する。さらに金属配線層３９上に例えばＳｉＯ2の絶縁層５６をスパッタ法等で形成する。そして、図８に示す一点鎖線Ｂ−Ｂの位置まで例えばＣＭＰ技術を用いて研磨し、図９に示すように、平坦化面を形成する。図９に示すように、金属配線層３９の両端は、第２酸化絶縁層８の表面８ｂから露出している。
【００６５】
次に図１０に示す工程では、第２酸化絶縁層８の平坦な表面８ｂに基板状の第３シリコン部材７を接合し、続いて、第３シリコン部材７の表面の所定位置に第２接続金属層４２を形成する。
【００６６】
次に図１１に示す工程では、第３シリコン部材７を深堀ＲＩＥ等で加工する。図１１に示すように第３シリコン部材７に、シリコン接続部７ａ、シリコン接続部７ａと一体に形成されシリコン接続部７ａより薄い膜厚のシリコン配線部７ｂ、及びシリコン封止部７ｃを夫々形成する。これにより、第３シリコン部材７にはセンサ部材４と接合したときに、センサ領域と対向する領域に凹状のキャビティ部２７が形成される。なお、このときの深堀ＲＩＥは選択性があり、第３シリコン部材７のみを削り取るので、キャビティ部２７の底面に現れる第２酸化絶縁層８はほとんど削られることなくそのまま残される。
【００６７】
そして、センサ部材４の第１接続金属層４１とキャップ部材５の第２接続金属層４２とを熱を加えて共晶接合あるいは拡散接合する。その後、不要部分を除去する等の工程を施す。
【００６８】
次に図３に示す第２実施形態のキャップ部材５の製造方法を説明する。
図１２に示す工程では例えば、第３シリコン部材７、第２酸化絶縁層８及び第４シリコン部材９が積層されたＳＯＩ基板を用意する。
【００６９】
次に図１３に示す工程では、第３シリコン部材７を深堀ＲＩＥ等で加工して、シリコン接続部７ａ、シリコン接続部７ａと一体に形成されたシリコン接続部７ａよりも薄い膜厚のシリコン配線部７ｂ、シリコン配線部７ｂのシリコン接続部７ａとは反対側の端部に形成されたシリコン接続部７ａと同高さの突出部７ｄ、及びシリコン接続部７ａ、突出部７ｄと同高さの外壁部７ｅを形成する。
【００７０】
次に図１４に示す工程では、ガラスから成る第３絶縁層４４を露出する第２酸化絶縁層８上や第３シリコン部材７上に熱プレスにより埋め込む。
【００７１】
さらに図１５に示す工程では、研磨処理により、第３絶縁層４４の表面と第３シリコン部材７の表面を同一平坦面に形成する。図１５に示す工程では、シリコン接続部７ａ上や、第３絶縁層４４上の所定位置に第２接続金属層４２を形成し、さらに、シリコン配線部７ｂに接続される突出部７ｄの露出表面に外部接続パッド４０を形成する。
【００７２】
次に図１６に示す工程では、ガラスで形成された第３絶縁層４４の表面に凹部を形成してキャビティ部２７を形成する。なおこのキャビティ部２７は図１３工程で第３シリコン部材７に形成された凹部の位置に形成される。
【００７３】
そして、センサ部材４の第１接続金属層４１とキャップ部材５の第２接続金属層４２とを熱を加えて共晶接合あるいは拡散接合する。その後、不要部分を除去する等の工程を施す。
【００７４】
次に図４に示す第３実施形態のキャップ部材５の製造方法を説明する。
なお図４に示すキャップ部材５の製造方法は、図１５の工程にて、第３絶縁層４４、第３シリコン部材７の表面を同一の平坦化面に研磨処理するまで同じである。
【００７５】
続いて、図１７に示すように、第３絶縁層４４に第４シリコン部材９にまで通じる貫通孔５７を形成し、この貫通孔５７内に貫通配線層４６を形成する。その後、図１７に示すように所定位置に第２接続金属層４２及び外部接続パッド４０を形成する。その後の工程は、図１６と同様である。
【符号の説明】
【００７６】
１  第１シリコン部材
２  第２シリコン部材
３  第１酸化絶縁層
４  センサ部材
５  キャップ部材
６  接合層
６ａ  電気接合層
６ｂ  封止接合層
７  第３シリコン部材
７ａ  シリコン接続部
７ｂ  シリコン配線部
７ｃ  シリコン封止部
８  第２酸化絶縁層
９  第４シリコン部材
２５  枠体層
２７  キャビティ部
３９  金属配線層
４０  外部接続パッド
４１  第１接続金属層
４２  第２接続金属層
４４  第３絶縁層
４６、４７  貫通配線層
５６  絶縁層
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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