(57)【要約】【課題】可動部に物理量が印加されたときに該可動部の変位量に基づいて物理量を検出する物理量センサにおいて、電気的接続信頼性を外部から目視外観により確認することができる構造を提供する。【解決手段】キャップ部１２に、貫通電極部１８の他端１８ｂや回路部１２ｄに電気的に接続され、他面１２ｈと側面１２ｉとにより構成された角部１２ｊに配置されると共に、この角部１２ｊを構成する他面１２ｈおよび側面１２ｉの両方に露出した実装用電極部４０を設ける。これにより、半田が角部１２ｊで溶融すると、実装用電極部４０を覆うようにキャップ部１２の他面１２ｈ側だけでなく側面１２ｉ側にも半田フィレット２０が形成される。したがって、物理量センサ１０の外部から電気的接続信頼性を目視外観により確認することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面（１１ａ）と、この表面（１１ａ）側に形成された変位可能な可動部（１４）を含んだセンシング部とを有するセンサ部（１１）と、
前記表面（１１ａ）に対向した一面（１２ｇ）と、前記一面（１２ｇ）の反対側の他面（１２ｈ）と、前記一面（１２ｇ）および前記他面（１２ｈ）に垂直な側面（１２ｉ）とを有するキャップ部（１２）とを備え、
前記可動部（１４）が前記キャップ部（１２）の一面（１２ｇ）と前記センサ部（１１）の表面（１１ａ）との間に形成された封止空間（５０）に気密封止され、前記可動部（１４）に物理量が印加されたときに前記可動部（１４）の変位量に基づいて前記物理量を検出する物理量センサであって、
前記キャップ部（１２）は、
一端（１８ａ）と他端（１８ｂ）とを有し、前記一端（１８ａ）が前記センシング部に電気的に接続された貫通電極部（１８）と、
前記貫通電極部（１８）の他端（１８ｂ）に電気的に接続され、前記他面（１２ｈ）と前記側面（１２ｉ）とにより構成された角部（１２ｊ）に配置されると共に、この角部（１２ｊ）を構成する前記他面（１２ｈ）および前記側面（１２ｉ）の両方に露出した実装用電極部（４０）とを備えていることを特徴とする物理量センサ。
【請求項２】
前記貫通電極部（１８）および前記実装用電極部（４０）は、前記キャップ部（１２）に複数設けられており、
前記キャップ部（１２）は、前記他面（１２ｈ）側を複数の分離領域（１２ｋ）に絶縁した絶縁分離層（１２ｍ）を備え、
前記複数の貫通電極部（１８）および前記複数の実装用電極部（４０）は、前記絶縁分離層（１２ｍ）により絶縁された前記複数の分離領域（１２ｋ）ごとにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ。
【請求項３】
前記実装用電極部（４０）はＬ字状をなしており、前記角部（１２ｊ）を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の物理量センサ。
【請求項４】
前記実装用電極部（４０）はＬ字状をなしており、前記Ｌ字の一方の端部（４１）が前記角部（１２ｊ）における前記他面（１２ｈ）に露出し、前記Ｌ字の他方の端部（４２）が前記角部（１２ｊ）における前記側面（１２ｉ）に露出するように前記キャップ部（１２）内に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の物理量センサ。
【請求項５】
表面（１１ａ）と、この表面（１１ａ）側に形成された変位可能な可動部（１４）を含んだセンシング部とを有するセンサ部（１１）と、
前記表面（１１ａ）に対向した一面（１２ｇ）と、前記一面（１２ｇ）の反対側の他面（１２ｈ）と、前記一面（１２ｇ）および前記他面（１２ｈ）に垂直な側面（１２ｉ）とを有するキャップ部（１２）とを備え、
前記可動部（１４）が前記キャップ部（１２）の一面（１２ｇ）と前記センサ部（１１）の表面（１１ａ）との間に形成された封止空間（５０）に気密封止され、前記可動部（１４）に物理量が印加されたときに前記可動部（１４）の変位量に基づいて前記物理量を検出する物理量センサであって、
前記キャップ部（１２）は、
前記他面（１２ｈ）と前記側面（１２ｉ）とにより構成された角部（１２ｊ）において、この角部（１２ｊ）が凹んだ溝部（１２ｐ）と、
一端（１８ａ）と他端（１８ｂ）とを有し、前記一端（１８ａ）が前記センシング部に電気的に接続され、前記他端（１８ｂ）が前記溝部（１２ｐ）に露出した貫通電極部（１８）とを備えていることを特徴とする物理量センサ。
【請求項６】
前記溝部（１２ｐ）および前記貫通電極部（１８）は、前記キャップ部（１２）に複数設けられており、
前記キャップ部（１２）は、前記複数の溝部（１２ｐ）ごとに前記他面（１２ｈ）側を複数の分離領域（１２ｋ）に絶縁した絶縁分離層（１２ｍ）を備え、
前記複数の溝部（１２ｐ）および前記複数の貫通電極部（１８）は、前記絶縁分離層（１２ｍ）により絶縁された前記複数の分離領域（１２ｋ）ごとにそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項５に記載の物理量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動部に物理量が印加されたときに該可動部の変位量に基づいて物理量を検出する物理量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表面実装薄型コンデンサが例えば特許文献１で提案されている。この表面実装薄型コンデンサは、端子を備えたコンデンサ素子が、端子が露出するように外装樹脂モールドにより封止されたものである。
【０００３】
コンデンサ素子の端子の先端部分は表面実装薄型コンデンサの実装面から該実装面とは反対側の面側に直角に曲げられている。これにより、コンデンサ素子の端子は表面実装薄型コンデンサの実装面に平行な平坦部と側面に平行な先端曲げ部とを備えた形状になっている。
【０００４】
このような表面実装薄型コンデンサの構造により、端子の平坦部のみならず先端曲げ部にも接続部としての半田フィレットが形成されるので、表面実装薄型コンデンサの側面に半田フィレットの形成を視認することが可能となる。これにより、表面実装薄型コンデンサの電気的接続を外観上で確認することが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１１１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
可動部に物理量が印加されたときに該可動部の変位量に基づいて物理量を検出する物理量センサを基板等に実装する場合、例えば半田ボールを介して物理量センサを基板にフリップチップ実装する。このため、半田ボールによる接続部が物理量センサにより隠されてしまうので、上記従来の技術のように接続部を視認することができず、物理量センサの電気的接続信頼性を目視外観により確認することができない。
【０００７】
ここで、物理量センサの電気的接続を確認するために機能テストを行うことが考えられる。しかし、物理量センサの外部から物理量印加等の大がかりな試験が必要となってしまうため、容易に電気的接続信頼性を確認することができない。
【０００８】
本発明は上記点に鑑み、可動部に物理量が印加されたときに該可動部の変位量に基づいて物理量を検出する物理量センサにおいて、電気的接続信頼性を外部から目視外観により確認することができる構造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】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、キャップ部（１２）は、一端（１８ａ）と他端（１８ｂ）とを有し、一端（１８ａ）がセンシング部に電気的に接続された貫通電極部（１８）と、貫通電極部（１８）の他端（１８ｂ）に電気的に接続され、他面（１２ｈ）と側面（１２ｉ）とにより構成された角部（１２ｊ）に配置されると共に、この角部（１２ｊ）を構成する他面（１２ｈ）および側面（１２ｉ）の両方に露出した実装用電極部（４０）とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
これによると、接合部材である半田が角部（１２ｊ）で溶融すると、角部（１２ｊ）において他面（１２ｈ）および側面（１２ｉ）それぞれに露出した実装用電極部（４０）を覆うように半田フィレット（２０）が形成されるので、キャップ部（１２）の他面（１２ｈ）側だけでなく側面（１２ｉ）側にも半田フィレット（２０）が形成される。したがって、物理量センサの外部から電気的接続信頼性を目視外観により確認することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、貫通電極部（１８）および実装用電極部（４０）は、キャップ部（１２）に複数設けられており、キャップ部（１２）は、他面（１２ｈ）側を複数の分離領域（１２ｋ）に絶縁した絶縁分離層（１２ｍ）を備え、複数の貫通電極部（１８）および複数の実装用電極部（４０）は、絶縁分離層（１２ｍ）により絶縁された複数の分離領域（１２ｋ）ごとにそれぞれ配置されていることを特徴とする。
【００１２】
これによると、キャップ部（１２）の各分離領域（１２ｋ）は絶縁分離層（１２ｍ）により絶縁されているので、半田フィレット（２０）が実装用電極部（４０）だけでなくキャップ部（１２）の他面（１２ｈ）や側面（１２ｉ）に接触したとしても、各分離領域（１２ｋ）を電気的に分離することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明のように、実装用電極部（４０）はＬ字状をなしており、角部（１２ｊ）を覆うように配置されるようにすることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明のように、実装用電極部（４０）はＬ字状をなしており、Ｌ字の一方の端部（４１）が角部（１２ｊ）における他面（１２ｈ）に露出し、Ｌ字の他方の端部（４２）が角部（１２ｊ）における側面（１２ｉ）に露出するようにキャップ部（１２）内に配置さるようにすることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、キャップ部（１２）は、他面（１２ｈ）と側面（１２ｉ）とにより構成された角部（１２ｊ）において、この角部（１２ｊ）が凹んだ溝部（１２ｐ）と、一端（１８ａ）と他端（１８ｂ）とを有し、一端（１８ａ）がセンシング部に電気的に接続され、他端（１８ｂ）が溝部（１２ｐ）に露出した貫通電極部（１８）とを備えていることを特徴とする。
【００１６】
これによると、接合部材である半田が溝部（１２ｐ）で溶融すると、半田が溝部（１２ｐ）を覆うと共に表面張力により溝部（１２ｐ）内においてキャップ部（１２）の一面（１２ｇ）側に移動して半田フィレット（２０）を形成するので、キャップ部（１２）の他面（１２ｈ）側だけでなく側面（１２ｉ）側にも半田フィレット（２０）が形成される。したがって、物理量センサの外部から電気的接続信頼性を目視外観により確認することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、溝部（１２ｐ）および貫通電極部（１８）は、キャップ部（１２）に複数設けられており、キャップ部（１２）は、複数の溝部（１２ｐ）ごとに他面（１２ｈ）側を複数の分離領域（１２ｋ）に絶縁した絶縁分離層（１２ｍ）を備え、複数の溝部（１２ｐ）および複数の貫通電極部（１８）は、絶縁分離層（１２ｍ）により絶縁された複数の分離領域（１２ｋ）ごとにそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００１８】
これによると、キャップ部（１２）の各分離領域（１２ｋ）は絶縁分離層（１２ｍ）により絶縁されているので、半田フィレット（２０）がキャップ部（１２）の他面（１２ｈ）や側面（１２ｉ）に接触したとしても、各分離領域（１２ｋ）を電気的に分離することができる。
【００１９】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る物理量センサを回路基板に実装した際の断面図である。
【図２】（ａ）はセンサ部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】物理量センサの角部の拡大断面図である。
【図４】図１に示されるキャップ部の他面側の平面図である。
【図５】物理量センサの等価回路図である。
【図６】物理量センサの製造工程を示した図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る物理量センサを回路基板に実装した際の断面図である。
【図８】図７に示されるキャップ部のうち実装用電極部の近傍の拡大断面図である。
【図９】図７に示されるキャップ部の他面側の平面図である。
【図１０】（ａ）は、発明の第３実施形態に係る物理量センサを回路基板に実装した際の断面図であり、（ｂ）は物理量センサの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る半導体装置を基板に実装した際の断面図である。この図に示されるように、物理量センサ１０が半田フィレット２０を介して回路基板３０に実装されている。
【００２３】
回路基板３０には図示しない回路パターンおよびパッドが形成されており、該パッドに物理量センサ１０が電気的に接続されるように半田フィレット２０が形成されている。
【００２４】
物理量センサ１０は、物理量を検出するセンサであり、例えばＭＥＭＳ技術によって形成されたものである。本実施形態では、物理量センサ１０は、加速度を検出するように構成されている。
【００２５】
このような物理量センサ１０は、センサ部１１とキャップ部１２とが積層されて構成されている。センサ部１１は、加速度を検出するセンシング部を備えたものであり、支持基板１３ａと半導体層１３ｂとにより犠牲層１３ｃが挟み込まれたＳＯＩ基板１３により構成されたものである。半導体層１３ｂのうち犠牲層１３ｃが形成された面とは反対側の面がセンサ部１１の表面１１ａに該当する。
【００２６】
支持基板１３ａおよび半導体層１３ｂとして、例えばＮ型の単結晶シリコンが採用される。また、犠牲層１３ｃとして例えばＳｉＯ２が採用される。
【００２７】
図２（ａ）はセンサ部１１の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。以下、図２を参照して、センサ部１１の構造について説明する。
【００２８】
半導体層１３ｂは、可動部１４と、固定部１５と、および周辺部１６とを有するものである。これら可動部１４、固定部１５、および周辺部１６は、半導体層１３ｂを貫通した開口部１７により構成されている。つまり、半導体層１３ｂは開口部１７が形成されていることにより、可動部１４、固定部１５、および周辺部１６にそれぞれ画定されている。そして、可動部１４および固定部１５により加速度を検出するためのセンシング部が構成されている。
【００２９】
可動部１４は、アンカー部１４ａ、錘部１４ｂ、可動電極１４ｃ、および梁部１４ｄを備えて構成されている。
【００３０】
アンカー部１４ａは、支持基板１３ａに対して錘部１４ｂを浮かせて支持するためのものである。このアンカー部１４ａはブロック状をなしており、犠牲層１３ｃの上に２箇所設けられている。
【００３１】
錘部１４ｂは、半導体装置に加速度が印加されたときに各アンカー部１４ａに対して可動電極１４ｃを移動させる錘として機能するものであり、細長状をなしている。
【００３２】
可動電極１４ｃは、錘部１４ｂの長手方向に対して直角方向に延設され、複数本が設けられることで櫛歯状に配置されている。各可動電極１４ｃの間隔は、一定間隔とされており、各可動電極１４ｃの幅、長さも一定とされている。
【００３３】
梁部１４ｄは、アンカー部１４ａと錘部１４ｂとを連結するものである。この梁部１４ｄは、平行な２本の梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有するものである。このような梁部１４ｄにより、錘部１４ｂがアンカー部１４ａに一体に連結されて支持されている。本実施形態では、２つの梁部１４ｄがアンカー部１４ａと錘部１４ｂとをそれぞれ連結している。
【００３４】
そして、梁部１４ｄ、錘部１４ｂ、および可動電極１４ｃの下部の犠牲層１３ｃ、すなわち図２（ａ）に示される破線で囲まれた領域１４ｅの犠牲層１３ｃが部分的に除去され、梁部１４ｄ、錘部１４ｂ、および可動電極１４ｃは支持基板１３ａの上に一定の間隔で浮遊した状態になっている。
【００３５】
一方、固定部１５は、可動部１４を構成する細長状の錘部１４ｂの長辺と対向するように配置されている。したがって、２つの固定部１５が錘部１４ｂを挟むように配置されている。このような固定部１５は、配線部１５ａと固定電極１５ｂとを備えて構成されている。
【００３６】
配線部１５ａは、固定電極１５ｂと外部とを電気的に接続するための配線として機能する部位である。また、固定電極１５ｂは、配線部１５ａのうちの錘部１４ｂと対向する辺から直角方向に延設され、配線部１５ａに複数本ずつ備えられることで櫛歯状に配置されている。各固定電極１５ｂの間隔は、一定間隔とされており、各固定電極１５ｂの幅、長さも一定とされている。
【００３７】
上述のように、図２（ａ）に示された領域１４ｅの犠牲層１３ｃが取り除かれているので、配線部１５ａは犠牲層１３ｃを介して支持基板１３ａに固定されている一方、固定電極１５ｂは支持基板１３ａに対して浮いた状態になっている。
【００３８】
そして、各固定電極１５ｂが各可動電極１４ｃに対向配置されることで、変位可能な可動部１４に物理量である加速度が印加されたときに可動部１４の変位量に基づいて、物理量を検出できるようになっている。すなわち、各固定電極１５ｂと各可動電極１４ｃとの間にコンデンサが形成され、可動電極１４ｃと固定電極１５ｂとの間に形成される容量に基づいて物理量を検出するように構成されている。このため、支持基板１３ａの平面方向であって錘部１４ｂの長手方向（Ｘ軸方向）に加速度が印加されたときに、該コンデンサの容量値の変化に基づいてその加速度を検出することが可能になっている。
【００３９】
周辺部１６は、可動部１４や固定部１５の周囲に配置されたものである。本実施形態では、可動部１４および固定部１５を一周して囲むように形成されている。
【００４０】
上記の半導体装置の構成において、２つのアンカー部１４ａのうちの一方には可動部用パッド１４ｆが設けられている。また、各固定部１５の各配線部１５ａには固定部用パッド１５ｃがそれぞれ設けられている。例えば、アンカー部１４ａや配線部１５ａには所定電位が印加される。このようなパッド１４ｆ、１５ｃとしては、例えばＡｌが採用される。
【００４１】
次に、キャップ部１２について説明する。キャップ部１２は、開口部１７への水や異物の混入等を防止するものである。また、キャップ部１２は、センサ部１１との間に密閉した空間を形成する役割も果たす。
【００４２】
このようなキャップ部１２は、図１に示されるように、シリコン基板１２ａと、第１絶縁膜１２ｂと、第２絶縁膜１２ｃと、回路部１２ｄと、貫通電極部１８と、実装用電極部４０とを備えている。
【００４３】
シリコン基板１２ａは、該シリコン基板１２ａのうちセンサ部１１の領域１４ｅと対向する位置に凹部１２ｆを有している。この凹部１２ｆは、キャップ部１２がセンサ部１１に貼り合わされたときに、可動電極１４ｃや固定電極１５ｂ等がキャップ部１２に接触しないようにするためのものである。
【００４４】
第１絶縁膜１２ｂは、シリコン基板１２ａにおいてセンサ部１１と対向する面に形成されている。この第１絶縁膜１２ｂはセンサ部１１とシリコン基板１２ａとを絶縁するためのものである。第１絶縁膜１２ｂの表面がキャップ部１２の一面１２ｇに該当し、該一面１２ｇがセンサ部１１の半導体層１３ｂに接合され、センサ部１１とキャップ部１２とが一体化されている。
【００４５】
第２絶縁膜１２ｃは、シリコン基板１２ａのうち第１絶縁膜１２ｂとは反対側の面に形成されたものである。第２絶縁膜１２ｃの表面は、キャップ部１２の一面１２ｇとは反対側の他面１２ｈに該当する。これら第１絶縁膜１２ｂおよび第２絶縁膜１２ｃとして、ＳｉＯ２等の絶縁材料が採用される。
【００４６】
ここで、キャップ部１２は、一面１２ｇおよび他面１２ｈに垂直な側面１２ｉを有している。そして、上記のシリコン基板１２ａ、第１絶縁膜１２ｂ、および第２絶縁膜１２ｃはキャップ部１２の側面１２ｉに露出している。
【００４７】
回路部１２ｄは、センサ部１１にて検出された物理量に相当する信号の処理を行うものであり、シリコン基板１２ａのうち第２絶縁膜１２ｃ側に形成されている。このような回路部１２ｄは、出力補正回路、スイッチドキャパシタ回路、通信回路、ＥＥＰＲＯＭ等により構成された信号処理回路を備えている。
【００４８】
貫通電極部１８は、センサ部１１と回路部１２ｄとを電気的に接続すると共に、回路部１２ｄと実装用電極部４０とを電気的に接続するための配線であり、キャップ部１２に複数設けられている。このような貫通電極部１８は一端１８ａと他端１８ｂとを有すると共にキャップ部１２の内部に設けられている。具体的には、貫通電極部１８は、第２絶縁膜１２ｃ、シリコン基板１２ａ、および第１絶縁膜１２ｂを貫通する孔部と、この孔部の壁面に形成された絶縁膜と、この絶縁膜の上に埋め込まれた貫通電極とにより構成されている。例えば、貫通電極部１８はキャップ部１２においてセンサ部１１の各パッド１４ｆ、１５ｃの位置に対応して設けられ、一端１８ａがセンシング部に電気的に接続され、他端１８ｂの端面は他面１２ｈに位置している。
【００４９】
実装用電極部４０は、貫通電極部１８と半田フィレット２０とを電気的に接続するためのものであり、各貫通電極部１８に対応して複数設けられている。
【００５０】
図３は、物理量センサ１０の角部１２ｊの拡大断面図である。この図に示されるように、実装用電極部４０は、キャップ部１２の他面１２ｈと側面１２ｉとにより構成された角部１２ｊに配置されている。また、実装用電極部４０はＬ字状をなしており、角部１２ｊを覆うように他面１２ｈおよび側面１２ｉの上に配置されている。
【００５１】
本実施形態では、Ｌ字状の実装用電極部４０の一部がキャップ部１２の他面１２ｈの上に配置され、該一部に直角の部分がキャップ部１２の側面１２ｉに位置するように配置されている。これにより、実装用電極部４０は貫通電極部１８の他端１８ｂに電気的に接続され、さらに角部１２ｊを構成する他面１２ｈおよび側面１２ｉの両方に露出している。実装用電極部４０の材料としては導電材料が用いられる。導電材料として、例えば濡れ性の良いＡｌやＡｕ等の金属材料が用いられる。
【００５２】
図４は、キャップ部１２の他面１２ｈ側の平面図である。上述のように、貫通電極部１８および実装用電極部４０はキャップ部１２に複数設けられているので、各実装用電極部４０が電気的に絶縁されるように、キャップ部１２は他面１２ｈ側を複数の分離領域１２ｋに絶縁した絶縁分離層１２ｍを備えている。これにより、複数の貫通電極部１８および複数の実装用電極部４０は、絶縁分離層１２ｍにより絶縁された複数の分離領域１２ｋごとにそれぞれ配置される。したがって、各実装用電極部４０は電気的に絶縁されている。絶縁分離層１２ｍは、キャップ部１２の他面１２ｈ側に形成された図示しないトレンチ内に絶縁材料が埋め込まれたことにより構成されている。
【００５３】
本実施形態では、図４に示されるように、回路部１２ｄが他面１２ｈの中央部に位置し、この回路部１２ｄの周囲に実装用電極部４０が配置されている。また、実装用電極部４０は他面１２ｈの一辺に２個ずつ配置されており、各実装用電極部４０の間に絶縁分離層１２ｍが形成されていることで隣り合う実装用電極部４０が電気的に絶縁されている。なお、各分離領域１４ｅと回路部１２ｄとの間にも絶縁分離層１２ｍが形成されており、回路部１２ｄと各貫通電極部１８とが電気的に接続されている。
【００５４】
本実施形態では、シリコン基板１２ａの内部で図示しない配線により回路部１２ｄと貫通電極部１８との接続や、実装用電極部４０と回路部１２ｄとの接続が図られている。
【００５５】
また、センサ部１１とキャップ部１２とが積層されたことにより、図１に示されるようにキャップ部１２の一面１２ｇとセンサ部１１の表面１１ａとの間に封止空間５０が構成されている。この封止空間５０に可動部１４等のセンシング部が気密封止されている。封止空間５０は例えば真空や大気圧とされ、ＨｅやＮ２等の封止媒体が封止される場合もある。
【００５６】
図５は、上記物理量センサ１０の等価回路を示した図である。この図に示されるように、可動電極１４ｃと固定電極１５ｂとが対向配置された第１コンデンサ６０および第２コンデンサ６１が直列に接続され、各コンデンサ６０、６１における差動容量の変化が出力されるようになっている。ここで、第１コンデンサ６０の容量をＣＳ１、第２コンデンサ６１の容量をＣＳ２とすると、各コンデンサ６０、６１の差動容量の変化（ＣＳ１−ＣＳ２）が、スイッチドキャパシタ回路６２に入力される。
【００５７】
スイッチドキャパシタ回路６２は、上述のように信号処理回路部１２ｄに備えられた回路であり、各コンデンサ６０、６１の出力、すなわち差動容量の変化を電圧に変換するものである。このようなスイッチドキャパシタ回路６２は、オペアンプ６３と、容量がＣｆであるコンデンサ６４と、スイッチ６５とを有している。
【００５８】
オペアンプ６３の反転入力端子には各コンデンサ６０、６１に共通の可動電極１４ｃが接続されており、オペアンプ６３の反転入力端子と出力端子との間にコンデンサ６４およびスイッチ６５が並列に接続されている。
【００５９】
各コンデンサ６０、６１の各固定電極１５ｂに位相差が１８０°の矩形波電圧Ｖｃｃがそれぞれ周期的に印加され、スイッチドキャパシタ回路６２の非反転入力端子に基準電圧（Ｖｃｃ／２）が入力され、スイッチ６５が所定のタイミングで開閉される。そして、物理量センサ１０において錘部１４ｂの長手方向に加速度が加わり、各コンデンサ６０、６１の可動電極１４ｃの変位に応じた差動容量変化ＣＳ１−ＣＳ２がスイッチドキャパシタ回路６２に入力されると、スイッチドキャパシタ回路６２から（ＣＳ１−ＣＳ２）・Ｖｃｃ／Ｃｆに相当する信号が出力される。
【００６０】
なお、図３では、信号処理回路部１２ｄのうちのスイッチドキャパシタ回路６２のみを示している。したがって、スイッチドキャパシタ回路６２の出力は他の回路にて処理されるようになっている。以上が、本実施形態に係る物理量センサ１０の構成である。
【００６１】
次に、図１に示される物理量センサ１０の製造方法について、図６を参照して説明する。図６は、物理量センサ１０の製造工程図を示したものである。なお、図６では左列にウェハの全体図が示され、右欄に該ウェハに形成される個々の構造が示されている。
【００６２】
まず、図６（ａ）に示す工程では、支持基板１３ａと半導体層１３ｂとで犠牲層１３ｃを挟み込んだウェハ状のＳＯＩ基板１３を用意する。そして、半導体層１３ｂの上にマスクを形成し、該マスクのうち可動部１４等の構造に対応させてマスクをパターニングする。この後、マスクから露出した半導体層１３ｂを例えばＲＩＥ方式によりエッチングし、マスクを除去する。これにより、半導体層１３ｂに各センシング部に対応した複数の開口部１７を形成する。
【００６３】
続いて、開口部１７を介して所定の領域１４ｅ内の犠牲層１３ｃを犠牲層エッチング等により除去する。これにより、支持基板１３ａから錘部１４ｂ等をリリースし、センシング部を形成する。このようして、ＳＯＩ基板１３に複数のセンサ部１１を形成する。
【００６４】
一方、ウェハ状のシリコン基板１２ａを用意し、シリコン基板１２ａのうちセンサ部１１と対向する面に凹部１２ｆを形成するためのマスクを形成する。そして、ドライエッチングやウェットエッチングにより、シリコン基板１２ａに複数の凹部１２ｆを形成する。この後、シリコン基板１２ａのうちセンサ部１１に接合される面にＣＶＤ法等により第１絶縁膜１２ｂを形成する。
【００６５】
そして、図６（ｂ）に示す工程では、ウェハ状のＳＯＩ基板１３と、第１絶縁膜１２ｂおよび第２絶縁膜１２ｃが形成されたシリコン基板１２ａとを接合したウェハを形成し、各センシング部を封止空間５０にそれぞれ気密封止する。
【００６６】
続いて、図６（ｃ）に示す工程では、シリコン基板１２ａのうちセンサ部１１とは反対側に回路部１２ｄを形成する。また、回路部１２ｄを覆うようにシリコン基板１２ａに第２絶縁膜１２ｃを形成する。
【００６７】
さらに、キャップ部１２のうち回路部１２ｄが設けられた領域と実装用電極部４０とが配置される領域を絶縁分離するべく、ウェハに絶縁分離層１２ｍを形成する。この絶縁分離層１２ｍは、第２絶縁膜１２ｃおよびシリコン基板１２ａを貫通するトレンチを形成し、該トレンチ内に絶縁材料を埋め込むことにより形成する。これにより、キャップ部１２の他面１２ｈ側を複数の分離領域１４ｅに分離し、各分離領域１４ｅを絶縁する。
【００６８】
この後、図６（ｄ）に示す工程では、貫通電極部１８および実装用電極部４０を形成する。貫通電極部１８は、第２絶縁膜１２ｃ、シリコン基板１２ａ、および第１絶縁膜１２ｂにこれらを貫通する孔部を設け、該孔部の壁面に絶縁膜を形成し、該絶縁膜の上にＡｌ等の貫通電極を埋め込むことにより貫通電極部１８を形成する。
【００６９】
また、ウェハにおいて各物理量センサ１０のスクライブライン上すなわちキャップ部１２側に第２絶縁膜１２ｃを貫通してシリコン基板１２ａに達するトレンチを形成し、このトレンチ内に導電材料を埋め込む。そして、第２絶縁膜１２ｃ上の導電材料をパターニングすることにより実装用電極部４０を形成する。この実装用電極部４０は、ウェハレベルでは隣の物理量センサ１０とで共通になっている。
【００７０】
この後、ウェハをスクライブラインに沿って物理量センサ１０ごとに切断する。このとき、スクライブライン上に形成された実装用電極部４０を切断することとなる。こうして、物理量センサ１０が完成する。
【００７１】
上記のように製造された物理量センサ１０は、図１に示されるようにＺ軸方向に回路基板３０に実装する。まず、回路パターンが形成された回路基板３０のパッドに予め半田が印刷されており、この半田の上に実装用電極部４０が接触するように物理量センサ１０を配置する。続いて、リフロー処理を行うことにより、半田を溶融して半田フィレット２０を形成する。
【００７２】
半田フィレット２０は、半田が回路基板３０のパッドと第２絶縁膜１２ｃの上に配置された実装用電極部４０との間に配置されると共に、溶けた半田が実装用電極部４０のうちキャップ部１２の側面１２ｉに配置された実装用電極部４０にも回り込む。このため、半田フィレット２０はキャップ部１２の側面１２ｉ側にも位置する。
【００７３】
また、キャップ部１２には複数の実装用電極部４０が設けられているが、物理量センサ１０には絶縁分離層１２ｍによる分離領域１４ｅが形成されているので、各半田フィレット２０が実装用電極部４０だけでなくキャップ部１２の他面１２ｈや側面１２ｉにそれぞれ直接接触したとしても、各分離領域１２ｋが電気的にショートしてしまうことはない。
【００７４】
上記のようにして、回路基板３０に実装された物理量センサ１０の外観検査の際には、半田フィレット２０がキャップ部１２の側面１２ｉに配置された実装用電極部４０にも接合されているので、物理量センサ１０の外部から半田フィレット２０を目視できる。したがって、物理量センサ１０の外部から物理量印加等の大がかりな試験を行うことなく、電気的接続信頼性を外部から目視外観により確認することが可能となっている。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態では、キャップ部１２の他面１２ｈと側面１２ｉとにより構成された角部１２ｊに配置されると共に、この角部１２ｊを構成する他面１２ｈおよび側面１２ｉの両方に露出した実装用電極部４０を設けたことが特徴となっている。
【００７６】
これによると、物理量センサ１０が回路基板３０に実装されると、物理量センサ１０の角部１２ｊにおいて他面１２ｈおよび側面１２ｉそれぞれに露出した実装用電極部４０を覆うように半田フィレット２０が形成される。この場合、キャップ部１２の他面１２ｈ側だけでなく側面１２ｉ側にも半田フィレット２０が形成される。したがって、物理量センサ１０の外部から半田フィレット２０を目視できるので、物理量センサ１０の電気的接続信頼性を目視外観により確認することができる。
【００７７】
また、キャップ部１２において実装用電極部４０が配置された各分離領域１４ｅは絶縁分離層１２ｍにより絶縁されている。したがって、半田フィレット２０が実装用電極部４０だけでなくキャップ部１２の他面１２ｈや側面１２ｉに直接接触したとしても、各分離領域１２ｋを電気的に分離することができる。
【００７８】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図７は、本実施形態に係る物理量センサ１０を回路基板３０に実装した際の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、実装用電極部４０は物理量センサ１０の角部１２ｊに複数埋め込まれている。
【００７９】
図８は、図７に示されるキャップ部１２のうち実装用電極部４０の近傍の拡大断面図である。この図に示されるように、実装用電極部４０はＬ字状をなしており、Ｌ字の一方の端部４１が角部１２ｊにおける他面１２ｈに露出し、Ｌ字の他方の端部４２が角部１２ｊにおける側面１２ｉに露出している。つまり、実装用電極部４０の両端部４１、４２が角部１２ｊにおける他面１２ｈおよび側面１２ｉの両方に露出するようにキャップ部１２内に配置されている。
【００８０】
具体的には、実装用電極部４０の一方の端部４１はシリコン基板１２ａの面に面一に配置されることでシリコン基板１２ａから露出しており、第２絶縁膜１２ｃはシリコン基板１２ａのうち回路部１２ｄが形成された領域に形成されている。すなわち、実装用電極部４０の端部４１は第２絶縁膜１２ｃから露出しているので、キャップ部１２の他面１２ｈから露出していると言える。一方、実装用電極部４０の他方の端部４２は、キャップ部１２の側面１２ｉに面一に配置されている。
【００８１】
そして、貫通電極部１８はキャップ部１２の内部に形成されており、貫通電極部１８の他端１８ｂが実装用電極部４０に接触させられて電気的に接続されている。本実施形態においても、シリコン基板１２ａの内部で図示しない配線により回路部１２ｄと貫通電極部１８との接続や、実装用電極部４０と回路部１２ｄとの接続が図られている。また、実装用電極部４０の上にはシリコン材料１２ｎが埋め込まれている。
【００８２】
図９は、図７に示されるキャップ部１２の他面１２ｈ側の平面図である。この図に示されるように、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、各実装用電極部４０が電気的に絶縁されるように、キャップ部１２には他面１２ｈ側を複数の分離領域１２ｋに絶縁した絶縁分離層１２ｍが形成されている。これにより、各実装用電極部４０は電気的に絶縁されている。
【００８３】
このような構造の物理量センサ１０が回路基板３０に実装されると、図７に示されるように、半田が溶融した半田フィレット２０が形成される。具体的には、半田フィレット２０は、キャップ部１２の他面１２ｈ側においてシリコン材料１２ｎおよび実装用電極部４０の端部４１と回路基板３０のパッドとの間に配置されている。この場合、第２絶縁膜１２ｃの端部が半田フィレット２０のストッパとしての役割を果たしている。また、半田フィレット２０はキャップ部１２の側面１２ｉ側に位置するシリコン材料１２ｎおよび実装用電極部４０の端部４２を覆うように配置されている。
【００８４】
そして、キャップ部１２に形成された絶縁分離層１２ｍにより、各分離領域１４ｅが絶縁されているので、各半田フィレット２０がキャップ部１２の他面１２ｈや側面１２ｉにそれぞれ直接接触したとしても、各分離領域１２ｋが電気的にショートしてしまうことはない。
【００８５】
以上説明したように、実装用電極部４０を角部１２ｊの内部に埋め込んだ構造においても、キャップ部１２の側面１２ｉに実装用電極部４０の端部４２が露出しているので、該端部４２を覆うように半田フィレット２０が形成される。したがって、物理量センサ１０の電気的接続信頼性を目視外観により確認することができる。
【００８６】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記各実施形態では、物理量センサ１０の角部１２ｊに実装用電極部４０を設けたことにより、キャップ部１２の側面１２ｉにも半田フィレット２０が配置されるようにしていたが、本実施形態では物理量センサ１０の角部１２ｊに溝部１２ｐを設けたことにより、半田フィレット２０をキャップ部１２の側面１２ｉに位置させるようにしたことが特徴となっている。
【００８７】
図１０（ａ）は、本実施形態に係る物理量センサ１０を回路基板３０に実装した際の断面図である。また、図１０（ｂ）はキャップ部１２の側面図である。なお、図１０（ａ）はＸ軸方向に平行な方向の断面図を示し、図１０（ｂ）はＸ軸に直角のＹ軸方向に平行な方向の側面１２ｉを示した図である。
【００８８】
センサ部１１の構造やキャップ部１２の回路部１２ｄ等の構造は、上記各実施形態と同じである。すなわち、センサ部１１とキャップ部１２との間の封止空間５０に、可動部１４を含んだセンシング部が気密封止されている。
【００８９】
図１０（ａ）に示されるように、キャップ部１２は、他面１２ｈと側面１２ｉとにより構成された角部１２ｊにおいて、この角部１２ｊが凹んだ複数の溝部１２ｐを備えている。この溝部１２ｐは角部１２ｊの一部に形成されたくぼみであり、図１０（ａ）に示された物理量センサ１０の一断面ではくびれになっている。複数の溝部１２ｐは、キャップ部１２に設けられた複数の貫通電極部１８に対応して形成されている。
【００９０】
また、貫通電極部１８は、一端１８ａがセンシング部に電気的に接続され、他端１８ｂが溝部１２ｐに露出するように設けられている。本実施形態では、シリコン基板１２ａの内部で図示しない配線により回路部１２ｄと貫通電極部１８との接続や、回路部１２ｄと半田フィレット２０との接続が図られている。
【００９１】
そして、溝部１２ｐおよび貫通電極部１８は、キャップ部１２に複数設けられているので、キャップ部１２は、第１、第２実施形態と同様に、複数の溝部１２ｐごとに他面１２ｈ側を複数の分離領域１２ｋに絶縁した絶縁分離層１２ｍを備えている。したがって、複数の溝部１２ｐおよび複数の貫通電極部１８は、絶縁分離層１２ｍにより絶縁された複数の分離領域１２ｋごとにそれぞれキャップ部１２に設けられている。なお、図１０（ａ）では分離領域１２ｋや絶縁分離層１２ｍは図示されていない。
【００９２】
上記の溝部１２ｐを有する物理量センサ１０は、第１実施形態と同様に図６（ａ）および図６（ｂ）に示す工程を行う。この後、図６（ｃ）に示す工程で回路部１２ｄ、第２絶縁膜１２ｃ、貫通電極部１８、および絶縁分離層１２ｍを形成した後、ダイシングの方法やレーザ加工等によりウェハの所定の位置に溝部１２ｐを形成する。そして、ウェハを物理量センサ１０ごとに切断することにより、物理量センサ１０が完成する。
【００９３】
こうして製造した物理量センサ１０を、半田が印刷された回路基板３０に配置し、リフロー処理を行うと、溶融した半田が溝部１２ｐに入り込む。これにより、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示されるように、半田フィレット２０は溝部１２ｐを覆うと共に表面張力により溝部１２ｐ内においてキャップ部１２の一面１２ｇ側に移動する。このため、半田フィレット２０は、キャップ部１２の他面１２ｈと回路基板３０との間だけでなくキャップ部１２の側面１２ｉ側にも形成される。
【００９４】
また、物理量センサ１０には絶縁分離層による複数の分離領域１２ｋが形成されているので、各半田フィレット２０がキャップ部１２の他面１２ｈや側面１２ｉにそれぞれ直接接触したとしても、各分離領域１２ｋが電気的にショートしてしまうことはない。
【００９５】
そして、半田フィレット２０はキャップ部１２の側面１２ｉ側にも位置しているので、物理量センサ１０の外部から半田フィレット２０を目視できる。したがって、物理量センサ１０の外部から電気的接続信頼性を目視外観により確認することが可能となっている。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態ではキャップ部１２に溝部１２ｐを設け、この溝部１２ｐに露出する貫通電極部１８をキャップ部１２に設けたことが特徴となっている。これにより、溶融した半田が溝部１２ｐを覆うと共にキャップ部１２の一面１２ｇ側に移動するので、キャップ部１２の他面１２ｈ側だけでなく側面１２ｉ側にも半田フィレット２０が形成される。したがって、物理量センサの外部から電気的接続信頼性を目視外観により確認することができる。
【００９７】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、物理量センサ１０として、加速度センサを検出するものを例に説明したが、物理量センサ１０は角速度等の他の物理量を検出するように構成されたものでも良い。検出方向はＸ軸方向に限らず、Ｚ軸方向やＹ軸方向でも良い。
【００９８】
上記第１実施形態では、実装用電極部４０がキャップ部１２の他面１２ｈの上に配置され、側面１２ｉに面一となるように配置されていたが、この配置の形態は一例を示したものであり、他の形態でも良い。すなわち、実装用電極部４０がキャップ部１２の他面１２ｈおよび側面１２ｉに露出した構造であれば良い。したがって、実装用電極部４０が他面１２ｈの上および側面１２ｉの上に配置されることにより実装用電極部４０が他面１２ｈや側面１２ｉから突出した形態でも良いし、他面１２ｈや側面１２ｉの面一に配置された形態でも良い。このような実装用電極部４０の配置の形態は第２実施形態についても同様である。すなわち、実装用電極部４０の端部４１が他面１２ｈに面一に配置されていても良いし、他面１２ｈから突出していても良い。また、実装用電極部４０の端部４２が側面１２ｉに面一に配置されていても良いし、側面から突出していても良い。
【００９９】
第３実施形態では、キャップ部１２に溝部１２ｐが設けられた構造が示されているが、この溝部１２ｐに貫通電極部１８に電気的に接続される濡れ性の良いＡｌやＡｕ等のめっきを形成しても良い。
【０１００】
また、第３実施形態で示された溝部１２ｐの形状は一例を示すものであり、他の形状でも良い。例えば、キャップ部１２の角部１２ｊがＣ面取りになっていても良い。角部１２ｊがＣ面取りの形状は、ウェハをレーザ加工することにより得られる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０        物理量センサ
１１        センサ部
１１ａ      センサ部の表面
１２        キャップ部
１２ｇ      キャップ部の一面
１２ｈ      キャップ部の他面
１２ｉ      キャップ部の側面
１２ｊ      角部
１２ｋ      分離領域
１２ｍ      絶縁分離層
１２ｐ      溝部
１４        可動部
１８        貫通電極部
１８ａ      貫通電極部の一端
１８ｂ      貫通電極部の他端
４０        実装用電極部
４１、４２  実装用電極部の端部
５０        封止空間
【図１】
2010249596.tif 000003
【図２】
2010249596.tif 000004
【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】
2010249596.tif 000009
【図８】
2010249596.tif 000010
【図９】
2010249596.tif 000011
【図１０】
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