(57)【要約】  第１の基板５の表面に、厚みが均等となるようにポリイミド樹脂を塗布した後、加熱して、半硬化状態のポリイミド層を形成する。その後、そのポリイミド層をキュアして、硬化状態の第１のポリイミド層６Ａを形成する。また、第２の基板７Ａの表面に、ポリイミド樹脂を厚みが均等となるように塗布した後に、加熱して、半硬化状態のポリイミド層を形成する。その後、そのポリイミド層をキュアして、硬化状態の第２のポリイミド層６Ｂを形成する。それら硬化状態の第１と第２のポリイミド層６Ａ，８Ａを、互いに押圧するように加圧し、かつ、接合温度に加熱して接合一体化する。これにより、第１の基板５と第２の基板７Ａは、ポリイミド層６Ａ，８Ａの接合体であるポリイミド層１１Ａを介して接合一体化する。
2009022578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、当該第１の基板の表面に形成された硬化状態の厚みが均等な第１のポリイミド層と、第２の基板と、当該第２の基板の表面に形成された硬化状態の厚みが均等な第２のポリイミド層とを有し、前記第１と第２のポリイミド層のうちの少なくとも一方には、表側から裏側に貫通する孔部が設けられており、前記第１と第２のポリイミド層が、互いに押圧するように加圧され、かつ、接合温度に加熱されたことによって接合されて、前記第１と第２の基板は、前記第１および第２のポリイミド層を介して接合一体化されており、当該第１と第２の基板の接合体はその内部に前記孔部による空間を持つ構成と成しており、前記第１の基板と前記第２の基板との間の間隔は、当該第１と第２の基板が向き合っている全領域に渡ってほぼ等しいことを特徴とする素子構造。
【請求項２】
基板の端縁部分を避けた部位に稼働部が形成されている稼働部形成基板と、当該稼働部形成基板の表面上に配設されているポリイミド層と、当該ポリイミド層を介して前記稼働部形成基板に接合一体化されている蓋基板とを有し、前記ポリイミド層には前記稼働部の形成部位に向き合う部分に凹部が形成されており、当該凹部によって前記稼働部の形成部位と前記ポリイミド層との間に空間が形成されている構成と成し、前記凹部の内部の側壁面は、前記稼働部形成基板の表面に対して直交する切り立った壁面であり、かつ、凹部の内部の底壁面は前記稼働部形成基板の表面に一定の間隔で対向した平滑平面であることを特徴とした素子構造。
【請求項３】
ポリイミド層は、稼働部の形成部位を囲む稼働部形成基板表面部分に形成された硬化状態の厚みが均等な稼働部形成基板側ポリイミド層と、蓋基板の稼働部形成基板側の表面全面に形成された硬化状態の厚みが均等な蓋基板側ポリイミド層とが接合一体化して構成されていることを特徴とする請求項２記載の素子構造。
【請求項４】
硬化状態の稼働部形成基板側ポリイミド層と、硬化状態の蓋基板側ポリイミド層とは、互いに押圧するように加圧され、かつ、接合温度に加熱されたことによって接合一体化されていることを特徴とする請求項３記載の素子構造。
【請求項５】
稼働部形成基板の裏面上に配設されたポリイミド層を介して蓋基板が稼働部形成基板に接合一体化されており、その裏面側のポリイミド層における前記稼働部形成基板の稼働部の形成部位に向き合う部分には凹部が形成され、当該凹部によって前記稼働部の形成部位と前記裏面側のポリイミド層との間に空間が形成されている構成と成し、前記裏面側のポリイミド層における前記凹部の内部の側壁面は、前記稼働部形成基板の裏面に対して直交する切り立った壁面であり、かつ、前記凹部の内部の底壁面は前記稼働部形成基板の裏面に一定の間隔で対向した平滑平面であることを特徴とした請求項２又は請求項３又は請求項４記載の素子構造。
【請求項６】
稼働部は、振動又は変位する可動部や、電気回路、あるいは、高周波回路であることを特徴とする請求項２又は請求項３又は請求項４記載の素子構造。
【請求項７】
基板の端縁部分を避けた部位に稼働部が形成されている稼働部形成基板における前記稼働部の形成部位を囲む表面部分にポリイミド樹脂をパタン形成した後にキュアして硬化状態のポリイミド層とし、また、蓋基板にポリイミド樹脂を表面全面に形成、もしくは表面部分にパタン形成した後に、キュアして硬化状態のポリイミド層とし、然る後に、前記稼働部形成基板の硬化状態の前記ポリイミド層と、前記蓋基板の硬化状態の前記ポリイミド層を間にして前記稼働部形成基板と前記蓋基板を配置し、前記稼働部形成基板の前記ポリイミド層と前記蓋基板の前記ポリイミド層を、互いに押圧するように加圧し、かつ、接合温度に加熱することによって、前記稼働部形成基板の前記ポリイミド層と前記蓋基板の前記ポリイミド層を接合させて、前記稼働部形成基板と前記蓋基板を接合一体化することを特徴とした素子構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に空間を持つ素子構造およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５ａには、加速度センサ４０が模式的な断面図により示されている。この加速度センサ４０は、内部に空間を持つ素子構造の一例である。また、図５ｂには、加速度センサ４０を構成しているＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）基板５の模式的な上面図が示されている。なお、図５ａは、図５ｂのＡ−Ａ位置に対応する加速度センサ４０の部分の断面図である。【０００３】
この加速度センサ４０は、浮いた状態の重り部２を有する。重り部２の周囲には、重り部２と空間を介して、固定部３が配設されている。重り部２は、その固定部３に、梁４を介して支持固定されている。梁４には、応力変化に応じて電気抵抗値が変化するピエゾ抵抗部（図示せず）が形成されている。また、梁４や固定部３の表面部分には、配線パターン（図示せず）が形成されている。この配線パターンは、上記ピエゾ抵抗部に電気的に接続されている。【０００４】
上記した重り部２と、固定部３と、梁４とは、共通のＳＯＩ基板５にエッチング加工等を施すことにより、一体に形成されたものである。そのＳＯＩ基板５は、詳細には図示されていないが、下側から、シリコンから成る支持基板層と、酸化シリコンから成る絶縁層と、シリコンから成るＳＯＩ層とが順に積層されている構成を有している。当該ＳＯＩ基板５の表面には、ポリイミド層６Ａが形成されている。また、ＳＯＩ基板５の裏面には、ポリイミド層６Ｂが形成されている。これらのポリイミド層６Ａ，６Ｂには、それぞれ、重り部２および梁４の形成部位に向き合う部分に、孔部ＵA，ＵBが形成されている。ポリイミド層６Ａの上側には、ポリイミド層８Ａを形成したガラス基板７Ａが設けられている。ポリイミド層６Ａは、ポリイミド層８Ａに、接着剤９Ａによって接着接合されている。また、ポリイミド層６Ｂの下側には、ポリイミド層８Ｂを形成したガラス基板７Ｂが設けられている。ポリイミド層６Ｂは、ポリイミド層８Ｂに、接着剤９Ｂによって接着接合されている。これらポリイミド層６Ａとポリイミド層８Ａとの接着接合および、ポリイミド層６Ｂとポリイミド層８Ｂとの接着接合によって、ＳＯＩ基板５と、ガラス基板７Ａ，７Ｂとは、一体化されている。【０００５】
接着剤９Ａによるポリイミド層６Ａ，８Ａの接着体１０Ａには、ポリイミド層６Ａの孔部ＵAによる凹部が形成されている。また、接着剤９Ｂによるポリイミド層６Ｂ，８Ｂの接着体１０Ｂには、ポリイミド層６Ｂの孔部ＵBによる凹部が形成されている。これらの凹部によって、ポリイミド層８Ａと、重り部２および梁４との間に空間が形成され、また、ポリイミド層８Ｂと、重り部２との間に空間が形成されている。重り部２と梁４は、そのような空間によって、図５ａおよび図５ｂに示すＺ軸方向に変位可能な状態で、ＳＯＩ基板５とガラス基板７Ａ，７Ｂとの接着接合体の内部に収容封止されている。この収容封止により、重り部２と梁４は、外部環境の悪影響から保護されている。また、ポリイミド層８Ａ，８Ｂによって重り部２の変位量が制限されるので、過剰な変位に起因した梁４の異常な塑性変形や破損が防止される構成となっている。【０００６】
この加速度センサ４０では、Ｚ軸方向の加速度が発生したときに、梁４が撓み変形し、これにより、重り部２がＺ軸方向に変位する。このＺ軸方向の重り部２の変位量および梁４の撓み変形量は、Ｚ軸方向の加速度が大きくなるに従って大きくなるというように、Ｚ軸方向の加速度の大きさに応じたものである。このことから、梁４に形成されているピエゾ抵抗部の電気抵抗値に応じた信号を梁４の撓み変形量の情報として検出し、当該検出値に基づいてＺ軸方向の加速度の大きさを検出することができる。【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２３１９２０号公報
【特許文献２】特開平６−８２４７４号公報
【特許文献３】特開平６−１３２４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記した加速度センサ４０の構成では、ポリイミド層６Ａ，８Ａは、接着剤９Ａによって接着接合されており、ポリイミド層６Ｂ，８Ｂは、接着剤９Ｂによって接着接合されている。しかしながら、接着剤９Ａ，９Ｂは、製造上の問題から、設定通りの量をポリイミド層６Ａ，６Ｂ（８Ａ，８Ｂ）上に塗布することは非常に難しい。また、ポリイミド層６Ａ，８Ａや、ポリイミド層６Ｂ，８Ｂを接着剤９Ａ，９Ｂによって接着接合させる工程において、ポリイミド層６Ａ，８Ａや、ポリイミド層６Ｂ，８Ｂへの加圧の大きさは、ばらつく。それらの原因によって、接着剤９Ａ，９Ｂの厚みが、ばらつく。このため、接着剤９Ａ，９Ｂの厚みが薄いと、重り部２とポリイミド層８Ａ，８Ｂとの間の間隔が狭くなり、接着剤９Ａ，９Ｂの厚みが厚いと、重り部２とポリイミド層８Ａ，８Ｂとの間の間隔が広くなる。つまり、接着剤９Ａ，９Ｂの厚みのばらつきによって、重り部２とポリイミド層８Ａ，８Ｂとの間の間隔がばらついてしまうという問題が発生する。重り部２とポリイミド層８Ａ，８Ｂとの間の間隔は、重り部２の変位量を規制するものであり、加速度検出の性能や耐久性に関与する。このことから、重り部２とポリイミド層８Ａ，８Ｂとの間の間隔がばらつくと、加速度検出の性能や耐久性に悪影響を与えてしまう。【０００９】
また、加速度センサ４０の製造工程でポリイミド層６Ａ，６Ｂ（８Ａ，８Ｂ）上に形成する接着剤９Ａ，９Ｂの塗布量が少ないと、ポリイミド層６Ａ，８Ａや、ポリイミド層６Ｂ，８Ｂの接合強度が弱くなってしまうという問題が発生する。さらに、接着剤９Ａ，９Ｂの塗布量が多すぎると、余分な接着剤９Ａ，９Ｂが、ポリイミド層６Ａ，８Ａ間や、ポリイミド層６Ｂ，８Ｂ間から、重り部２の周囲の空間に流れ込んで不具合を発生させてしまうという問題が発生する。さらに、接着剤９Ａ，９Ｂには有機溶剤が含有されているので、その有機溶剤の揮発によって、硬化後の接着剤９Ａ，９Ｂ内にボイドができる。当該ボイドのためにポリイミド層６Ａ，８Ａや、ポリイミド層６Ｂ，８Ｂの接着強度が弱くなったりする。また、ボイドの形成量や潰れ具合によって、接着剤９Ａ，９Ｂの厚みがばらついて、重り部２とポリイミド層８Ａ，８Ｂとの間の間隔がばらつくという問題が発生する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記したような問題点を解決するために、この発明は次に示す構成を有して構成されている。すなわち、この発明の素子構造は、第１の基板と、当該第１の基板の表面に形成された硬化状態の厚みが均等な第１のポリイミド層と、第２の基板と、当該第２の基板の表面に形成された硬化状態の厚みが均等な第２のポリイミド層とを有し、前記第１と第２のポリイミド層のうちの少なくとも一方には、表側から裏側に貫通する孔部が設けられており、前記第１と第２のポリイミド層が、互いに押圧するように加圧され、かつ、接合温度に加熱されたことによって接合されて、前記第１と第２の基板は、前記第１および第２のポリイミド層を介して接合一体化されており、当該第１と第２の基板の接合体はその内部に前記孔部による空間を持つ構成と成しており、前記第１の基板と前記第２の基板との間の間隔は、当該第１と第２の基板が向き合っている全領域に渡ってほぼ等しいことを特徴としている。【００１１】
また、この発明の素子構造は、基板の端縁部分を避けた部位に稼働部が形成されている稼働部形成基板と、当該稼働部形成基板の表面上に配設されているポリイミド層と、当該ポリイミド層を介して前記稼働部形成基板に接合一体化されている蓋基板とを有し、前記ポリイミド層には前記稼働部の形成部位に向き合う部分に凹部が形成されており、当該凹部によって前記稼働部の形成部位と前記ポリイミド層との間に空間が形成されている構成と成し、前記凹部の内部の側壁面は、前記稼働部形成基板の表面に対して直交する切り立った壁面であり、かつ、凹部の内部の底壁面は前記稼働部形成基板の表面に一定の間隔で対向した平滑平面であることをも特徴としている。【００１２】
さらに、この発明の素子構造の製法方法は、基板の端縁部分を避けた部位に稼働部が形成されている稼働部形成基板における前記稼働部の形成部位を囲む表面部分にポリイミド樹脂をパタン形成した後にキュアして硬化状態のポリイミド層とし、また、蓋基板にポリイミド樹脂を表面全面に形成、もしくは表面部分にパタン形成した後に、キュアして硬化状態のポリイミド層とし、然る後に、前記稼働部形成基板の硬化状態の前記ポリイミド層と、前記蓋基板の硬化状態の前記ポリイミド層を間にして前記稼働部形成基板と前記蓋基板を配置し、前記稼働部形成基板の前記ポリイミド層と前記蓋基板の前記ポリイミド層を、互いに押圧するように加圧し、かつ、接合温度に加熱することによって、前記稼働部形成基板の前記ポリイミド層と前記蓋基板の前記ポリイミド層を接合させて、前記稼働部形成基板と前記蓋基板を接合一体化することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明において、以下の構成を有して、稼働部の形成部位に向き合う部分のポリイミド層に、凹部が形成されている構成のものは、以下の理由によって、設計通りの凹部を形成できる。つまり、この凹部を有する本発明の構成においては、稼働部形成基板と蓋基板がポリイミド層を介して接合一体化され、そのポリイミド層における稼働部形成基板の稼働部の形成部位に向き合う部分には凹部が形成されている。また、その凹部の内部の側壁面は稼働部形成基板の表面に対して直交する切り立った壁面であり、凹部の内部の底壁面は稼働部形成基板の表面に対して一定の間隔で対向した平滑平面である。このように、凹部の内部の側壁面を切り立った壁面に、また、凹部の内部の底壁面を稼働部形成基板の表面に対して一定の間隔で対向した平滑平面に、それぞれ、形成するためには、寸法精度の高い製造技術が必要である。このことから、そのような製造技術でもって形成された凹部は、設計通りの寸法を持つことができる。【００１４】
なお、具体的には、例えば、ポリイミド層は、稼働部の形成部位を囲む稼働部形成基板表面部分に形成された硬化状態の稼働部形成基板側ポリイミド層と、蓋基板の稼働部形成基板側の表面全面に形成された硬化状態の蓋基板側ポリイミド層とが接合一体化されている構成とする。それら稼働部形成基板側ポリイミド層と蓋基板側ポリイミド層は、それぞれ、稼働部形成基板や蓋基板の表面へのポリイミド樹脂の塗布形成技術の精度の高さや、ポリイミド層に孔部を形成するための、例えばフォトリソ技術の精度の高さによって、ほぼ設計通りに形成することが可能である。【００１５】
さらに、稼働部形成基板側ポリイミド層と、蓋基板側ポリイミド層とを、接着剤を用いて接合するのではなく、以下の接合構成とすることにより、接着剤の悪影響を受けることを防げる。その接合構成は、キュアされた硬化状態の稼働部形成基板側ポリイミド層と、キュアされた硬化状態の蓋基板側ポリイミド層とが、互いに押圧するように加圧され、かつ、接合温度に加熱されることによって、熱圧着接合されている構成である。この接合構成により、接着剤の悪影響を防げるので、稼働部形成基板の稼働部の形成部位と、凹部の内部の底壁面との間の間隔を高精度に設計通りの寸法とすることができる。【００１６】
また、仮に、接着剤を用いて、稼働部形成基板側ポリイミド層と、蓋基板側ポリイミド層とを接合一体化したとすると、以下の問題が発生する。つまり、接着剤が多すぎると、余分な接着剤がポリイミド層の凹部内の空間に流れ込んでしまって稼働部に不具合を発生させてしまうという問題が発生する。また、接着剤が少ないと、稼働部形成基板側ポリイミド層と蓋基板側ポリイミド層との接合強度（換言すれば、稼働部形成基板と蓋基板との接合強度）が弱くなってしまうという問題が発生する。これに対して、稼働部形成基板側ポリイミド層と、蓋基板側ポリイミド層とを熱圧着接合することによって、そのような接着剤に起因した問題の発生を回避することができる。さらに、接着剤の塗布工程を削減することができて、素子の製造工程の簡略化を図ることができる。さらにまた、接着剤に含有されている有機溶剤の揮発に起因した接合部分のボイドによって接合強度が弱くなる問題を防止することができる。また、そのボイドの形成量や潰れ具合によって、稼働部形成基板の稼働部の形成部位と凹部の内部の底壁面との間の間隔がばらつくという問題の発生を、防止することができる。【００１７】
上記のように、硬化状態の稼働部形成基板側ポリイミド層と、硬化状態の蓋基板側ポリイミド層とを熱圧着により接合一体化することによって、接合強度を強め、また、接合強度のばらつきを抑えることができる。これにより、素子の耐久性に対する信頼性を向上できる。その上に、ほぼ設計通りの寸法でポリイミド層に凹部を形成することができるために、その凹部内の空間の大きさが関与する稼働部の性能のばらつきを抑制できる。これにより、素子の性能に対する信頼性をも高めることができる。【００１８】
ところで、稼働部形成基板と蓋基板を、例えば陽極接合によって直接的に接合することが考えられる。しかしながら、この場合には、蓋基板との接合対象の稼働部形成基板表面部分に、配線パターンが、導体材料のパターン形成によって設けられていると、その配線パターンの形成部分とその周囲は蓋基板と陽極接合できず稼働部形成基板と蓋基板との陽極接合の強度が弱くなるという問題が生じる。また、配線パターンの厚みによって、稼働部形成基板における稼働部の形成部位と、蓋基板との間の間隔がばらつくという問題も発生する。これに対して、この発明では、稼働部形成基板と蓋基板をポリイミド層を介して接合一体化する構成としたことで、配線パターンが形成されていてもポリイミド層によって隙間無く稼働部形成基板と蓋基板を接合できる。このため、上記したような問題を回避でき、その上、この発明において特有な前記構成を持つことで上述したような優れた効果を得ることができるものである。【００１９】
また、第１と第２の基板が、第１と第２のポリイミド層を介して接合一体化されており、それら第１と第２のポリイミド層は、それぞれが硬化状態で、互いに押圧するように加圧され、かつ、接合温度に加熱されることによって熱圧着接合されている構成を有するものにあっても、以下の構成を有する。つまり、第１と第２のポリイミド層の熱圧着接合によって、前記同様に、第１の基板と第２の基板との間の間隔は、第１と第２の基板が向き合っている全領域に渡ってほぼ等しくすることができる。このため、その間隔が関与する素子の性能のばらつきを抑制することができ、素子の性能に対する信頼性を高めることができる。また、第１と第２のポリイミド層の接合強度を強めることができるので、素子の耐久性に対する信頼性も高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１ａ】本発明に係る素子構造を持つ第１実施例における加速度センサを説明するための図である。
【図１ｂ】図１ａにおけるＰ領域を本発明者が撮影した断面写真である。
【図２ａ】図１ａに示される加速度センサの製造工程の一例を説明するための図である。
【図２ｂ】図１ａに示される加速度センサの製造工程の一例を説明するための図である。
【図２ｃ】図１ａに示される加速度センサの製造工程の一例を説明するための図である。
【図２ｄ】図１ａに示される加速度センサの製造工程の一例を説明するための図である。
【図３ａ】本発明に係る素子構造を持つ第２実施例におけるＳＡＷフィルタを説明するための図である。
【図３ｂ】本発明に係る素子構造を持つ第２実施例におけるＳＡＷフィルタの製造方法を説明するための図である。
【図４】本発明に係るその他の実施例を説明するための図である。
【図５ａ】従来例を説明するための断面図である。
【図５ｂ】図５ａの加速度センサを構成しているＳＯＩ基板の模式的な上面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  加速度センサ
５  ＳＯＩ基板
７Ａ，７Ｂ，２０，２７  ガラス基板
６Ａ，６Ｂ，８Ａ，８Ｂ，１１Ａ，１１Ｂ  ポリイミド層
１２Ａ，１２Ｂ，２３，３２  凹部
１７  ＳＡＷフィルタ
１８  圧電基板
２６  化合物半導体基板
ＵA，ＵB，Ｕ21，Ｕ30  孔部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、この発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。【００２３】
図１ａには、本発明に係る素子構造を持つ第１実施例が模式的な断面図により示されている。この第１実施例は、加速度センサである。図１ｂには、図１ａにおけるＰ領域を本発明者が撮影した断面写真が示されている。なお、この第１実施例の説明において、図５ａの加速度センサ４０と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。【００２４】
この第１実施例の加速度センサ１では、ＳＯＩ基板（稼働部形成基板（第１の基板））５によって、可動部である重り部２および梁４が、稼働部として形成されている。ＳＯＩ基板５の表面には、硬化状態の厚みがほぼ均等なポリイミド層（稼働部形成基板側ポリイミド層（第１のポリイミド層））６Ａが形成されている。また、ガラス基板（蓋基板（第２の基板））７Ａには、ＳＯＩ基板５側の面に、硬化状態の厚みがほぼ均等なポリイミド層（蓋基板側ポリイミド層（第２のポリイミド層））８Ａが形成されている。それらポリイミド層６Ａ，８Ａは、それぞれが硬化している状態で、熱圧着により接合一体化されている。これにより、ポリイミド層１１Ａが形成され、また、ＳＯＩ基板５とガラス基板７Ａとが接合一体化されている。同様に、ＳＯＩ基板５の裏面には、硬化状態の厚みが均等なポリイミド層６Ｂが形成されている。また、ガラス基板（蓋基板（第３の基板））７Ｂには、硬化状態の厚みが均等なポリイミド層（蓋基板側ポリイミド層（第３のポリイミド層））８Ｂが形成されている。それらポリイミド層６Ｂ，８Ｂは、それぞれが硬化している状態で、熱圧着により接合一体化されている。これにより、ポリイミド層１１Ｂが形成され、また、ＳＯＩ基板５とガラス基板７Ｂとが接合一体化されている。なお、ポリイミド層６Ａ，６Ｂ，８Ａ，８Ｂは、同じポリイミド樹脂により構成されている。そのポリイミド樹脂は、熱硬化性のものであってもよいし、熱可塑性のものであってもよい。【００２５】
上記のように厚みが均等な硬化状態のポリイミド層６Ａ，８Ａや、ポリイミド層６Ｂ，８Ｂの熱圧着接合体である各ポリイミド層１１Ａ，１１Ｂは、それぞれ、厚みが均等である。この結果、ＳＯＩ基板５とガラス基板７Ａとの間の間隔は、当該ＳＯＩ基板５とガラス基板７Ａが向き合っている全領域に渡ってほぼ等しくなっている。また、同様に、ＳＯＩ基板５とガラス基板７Ｂとの間の間隔は、当該ＳＯＩ基板５とガラス基板７Ｂが向き合っている全領域に渡って、ほぼ等しくなっている。【００２６】
また、各ポリイミド層１１Ａ，１１Ｂには、重り部２および梁４の形成部位と向き合う部分に、ポリイミド層６Ａ，６Ｂの孔部ＵA，ＵBに起因した凹部１２Ａ，１２Ｂが形成されている。図１ｂの断面写真にも示されているように、それら各凹部１２Ａ，１２Ｂの内部の底壁面１２Ａa，１２Ｂaは、それぞれ、ＳＯＩ基板５の基板面に一定の間隔で対向した平滑平面と成している。また、各凹部１２Ａ，１２Ｂの内部の側壁面１２Ａb，１２Ｂbは、それぞれ、ＳＯＩ基板５の基板面に対して直交する切り立った壁面と成している。【００２７】
以下に、この第１実施例の加速度センサ１の製造工程の一例を説明する。まず、ＳＯＩ基板５の表面部分にピエゾ抵抗部を形成し、また、そのピエゾ抵抗部に電気的に接続する配線パターンを形成する。ＳＯＩ基板５の表面部分に形成される配線パターンの形態としては、例えば、ＳＯＩ基板５の表面上に導体材料をパターン形成したものや、ＳＯＩ基板５の表面部分を部分的に低抵抗にして形成したもの等がある。予め定められた配線パターンの設計に基づいて、それら複数種の形態のうちの何れか一つの形態の配線パターンをＳＯＩ基板５に形成したり、複数種の形態の配線パターンをそれぞれＳＯＩ基板５に形成する。【００２８】
然る後に、ＳＯＩ基板５の表面全面にポリイミド樹脂を全体に渡って均等な厚みとなるように塗布する。当該ポリイミド樹脂の予め定められた設定の厚みは、重り部２とポリイミド層８Ａとの間の予め定められた空間の高さ寸法（つまり、重り部２の予め定められた変位の限界値）である。その設定の厚みは、例えば３μｍ〜２０μｍの範囲内の設定値となっている。上記のように全体に渡ってポリイミド樹脂を均等な厚みに塗布する技術の一例として、スピン塗布技術を挙げることができる。【００２９】
ポリイミド樹脂の塗布後には、そのポリイミド樹脂を加熱して半硬化状態のポリイミド層を形成する。そして、その半硬化状態のポリイミド層に孔部ＵAをフォトリソ技術を利用して形成する。然る後に、そのポリイミド層を加熱してキュアする。このキュア工程でのポリイミド層の加熱は、イナートオーブン等の窒素雰囲気中で行われる。その加熱温度は、ポリイミド層のイミド化が製造に適した速さで進む温度であることはもちろんのことである。また、その加熱温度は、ポリイミド層に含有されている溶剤が熱により十分に揮発し、また、ＳＯＩ基板５の表面部分の配線パターンの熱による損傷を回避できる温度となっている。上記加熱温度は、例えば、約２５０℃〜約４５０℃の範囲内の温度となっている。このようにして、硬化状態の均等な厚みを持つポリイミド層６Ａが、ＳＯＩ基板５に形成される。なお、スクリーン印刷手法を用いて、ポリイミド層６Ａをパタン形成してもよい。また、ポリイミドの硬化状態とは、熱硬化性の場合には、可溶可融性の比較的低分子量の物質が、熱や触媒によって化学反応を起こし、空間網状高分子（共有結合で立体的に複雑な網状に結ばれた状態）となっている状態である。また、ポリイミドの硬化状態とは、熱可塑性の場合には、分子が鎖状に絡み合った状態である。【００３０】
然る後に、図２ａの模式的な断面図に示されるように、ポリイミド層６Ａの孔部ＵAによって露出しているＳＯＩ基板５のＳＯＩ層に、フォトリソ技術を利用して、重り部２と固定部３と梁４を形成するための溝１５を形成する。そのフォトリソ技術の一具体例を述べる。まず、ポリイミド層６Ａが形成されているＳＯＩ基板５の表面全面にフォトレジスト膜を形成する。そして、そのフォトレジスト膜の上方側に、重り部２と固定部３と梁４の形成パターンの開口部を持つマスクを配置する。そのマスクを通して、重り部２と固定部３と梁４の形成領域に形成されているフォトレジスト膜部分に光を照射して硬化させる。その後、フォトレジスト膜の未硬化な部分を除去して貫通孔を形成する。これにより、ＳＯＩ基板５の表面の一部分を露出させる。然る後に、そのフォトレジスト膜の貫通孔からＳＯＩ基板５のＳＯＩ層をドライエッチングあるいはウェットエッチングにより除去することによって溝１５を形成する。その後、フォトレジスト膜を洗浄等により取り除く。このようなフォトリソ工程でもって、ＳＯＩ基板５のＳＯＩ層に溝１５を形成することができる。【００３１】
一方、別工程で、ガラス基板７Ａの表面全面にポリイミド樹脂を塗布する。この工程でも、前述したＳＯＩ基板５へのポリイミド樹脂の塗布と同様に、ガラス基板７Ａの表面全面に均等に予め定められた設定値の厚みを持つように、例えばスピン塗布技術を利用して塗布する。その後、ポリイミド樹脂を加熱して半硬化状態のポリイミド層を形成する。その半硬化状態のポリイミド層も、前述したポリイミド層のキュア工程と同様に、イナートオーブン内やリフロー炉内の窒素雰囲気中で加熱してキュアする。このようにして、硬化状態の均等な厚みを持つポリイミド層８Ａがガラス基板７Ａに形成される。【００３２】
そして、図２ｂに示されるように、硬化状態のポリイミド層６Ａ，８Ａが当接するように、ＳＯＩ基板５とガラス基板７Ａを配置する。そして、ポリイミド層６Ａ，８Ａを互いに押圧するように加圧し、また、予め定めた接合温度に加熱してポリイミド層６Ａ，８Ａを熱圧着させる。この熱圧着工程でのポリイミド層６Ａ，８Ａの加圧の大きさは、ポリイミド層６Ａ，８Ａを構成しているポリイミド樹脂の種類によって定まる最適値となっている。また、熱圧着工程でのポリイミド層６Ａ，８Ａの加熱温度（接合温度）は、ポリイミド層６Ａ，８Ａを構成しているポリイミド樹脂の種類に固有のガラス転移温度よりも高く、かつ、加熱に因るポリイミド層６Ａ，８Ａの溶融やポリイミド樹脂量の減少を防止できる温度である。熱圧着工程でのポリイミド層６Ａ，８Ａの加熱温度（接合温度）は、好ましくは、ガラス転移温度よりも５０℃〜１５０℃程度高めの温度である。なお、加熱に因るポリイミド層６Ａ，８Ａの溶融やポリイミド樹脂量の減少を防止できる温度とは、以下の温度である。つまり、ポリイミド層６Ａ，８Ａが熱硬化性ポリイミド樹脂により構成されている場合には、その熱硬化性ポリイミド樹脂の熱分解温度よりも低い温度である。また、ポリイミド層６Ａ，８Ａが熱可塑性ポリイミド樹脂により構成されている場合には、その熱可塑性ポリイミド樹脂の融点よりも低い温度である。また、熱圧着工程では、ＳＯＩ基板５も加熱されるので、ＳＯＩ基板５の表面に形成されている配線パターンの熱損傷を考慮する必要があり、加熱温度の上限としては約４５０℃程度である。このことから、その配線パターンの熱損傷を防止できる加熱温度でもって良好に熱圧着できるガラス転移温度（例えば、１００℃〜４００℃の範囲内の温度）を持つ、ポリイミド樹脂がポリイミド層６Ａ，８Ａの構成材料として選定されることとなる。【００３３】
図１ｂの断面写真は、ガラス転移温度が２３０℃であるポリイミド層６Ａ，８Ａを、１．５ＭＰａの圧力で加圧し、また、３００℃の接合温度で加熱して熱圧着させた後の状態例である。この断面写真からも明らかなように、ポリイミド層６Ａ，８Ａを熱圧着してポリイミド層１１Ａを形成することによって、以下の効果を奏する。つまり、ポリイミド層１１Ａの凹部１２Ａの内部の底壁面１２Ａaは、ＳＯＩ基板５と一定の間隔を介して対向している平滑平面と成し、凹部１２Ａの内部の側壁面１２Ａbは、切り立った壁面と成している。【００３４】
ポリイミド層６Ａ，８Ａの熱圧着工程の後には、ＳＯＩ基板５の裏面全面にポリイミド樹脂を塗布する。この塗布は、前述したポリイミド樹脂と同様に、例えばスピン塗布技術を利用して、均等な厚みとなるように行う。その後、そのポリイミド樹脂を加熱して半硬化状態のポリイミド層を形成する。そして、そのポリイミド層にフォトリソ技術を利用して孔部ＵBを形成する。その後、前記同様にそのポリイミド層をキュアする。このようにして、ＳＯＩ基板５の裏面に硬化状態の均等な厚みを持つポリイミド層６Ｂが形成される。なお、ＳＯＩ基板５の表面側のポリイミド層６Ａと、裏面側のポリイミド層６Ｂとは、同じ厚みでもよいし、それぞれ別々の厚みでもよい。【００３５】
然る後に、図２ｃに示されるように、ＳＯＩ基板５に、重り部２と固定部３と梁４を形成する。この形成は、裏面側のポリイミド層６Ｂの孔部ＵBを通して、ＳＯＩ基板５の裏面側からＳＯＩ基板５の支持基板層および絶縁層をフォトリソ技術を利用してエッチングすることにより行う。然る後に、ＳＯＩ基板５の裏面側にガラス基板７Ｂを配置する。そのガラス基板７Ｂの表面全面には、ガラス基板７Ａのポリイミド層８Ａの製造工程と同様な工程でもって、硬化状態のポリイミド層８Ｂを形成しておく。そして、図２ｄに示されるように、当該ガラス基板７Ｂのポリイミド層８Ｂと、ＳＯＩ基板５の裏面側のポリイミド層６Ｂとを当接させる。また、それらポリイミド層６Ｂ，８Ｂも、前記同様に熱圧着により接合一体化する。これにより、ポリイミド層１１Ｂを形成し、また、ＳＯＩ基板５とガラス基板７Ｂを接合一体化する。この熱圧着工程では、前の熱圧着工程で形成されたポリイミド層１１Ａに熱による悪影響が出ないように、ポリイミド層６Ｂ，８Ｂの加熱温度は、前の熱圧着工程での加熱温度と同じ、又は、それよりも低い温度であることが好ましい。【００３６】
上記のような製造工程を経て、第１実施例の加速度センサ１を製造することができる。【００３７】
以下に、第２実施例を説明する。本発明に係る素子構造を持つ第２実施例における素子は、ＳＡＷフィルタ（弾性表面波フィルタ）である。図３ａに、そのＳＡＷフィルタ１７の模式的な断面図が示されている。この第２実施例のＳＡＷフィルタ１７は、圧電基板（稼働部形成基板（第１の基板））１８を有する。当該圧電基板１８における端縁部を避けた表面部分（例えば中央部）には、稼働部としてのフィルタ主要部（例えば弾性表面波により振動するすだれ状電極）（図示せず）が形成されている。また、圧電基板１８の表面には、そのフィルタ主要部に電気的に接続されている配線パターン（図示せず）が形成されている。この圧電基板１８の表面には、ポリイミド層１９を介して蓋基板であるガラス基板（第２の基板）２０が接合一体化されている。【００３８】
そのポリイミド層１９は、ポリイミド層２１とポリイミド層２２とが熱圧着により接合一体化されたものである。ポリイミド層２１は、圧電基板１８の表面上に形成された均等な厚みを持つ、硬化状態の稼働部形成基板側ポリイミド層（第１のポリイミド層）である。ポリイミド層２２は、ガラス基板２０の基板面上に形成された均等な厚みを持つ、硬化状態の蓋基板側ポリイミド層（第２のポリイミド層）である。これらのポリイミド層２１，２２の接合一体化により、ポリイミド層１９は、厚みが均等となっている。このポリイミド層１９によって、圧電基板１８とガラス基板２０との間の間隔は、圧電基板１８とガラス基板２０が向き合っている全領域に渡ってほぼ等しくなっている。【００３９】
ポリイミド層１９を構成しているポリイミド層２１において、フィルタ主要部に向き合う部分には、孔部Ｕ21が形成されている。この孔部Ｕ21によって、ポリイミド層１９は、圧電基板１８のフィルタ主要部の形成部位に向き合う部分に凹部２３が形成されている形態を有する。その凹部２３によって、圧電基板１８とガラス基板２０との接合体は内部に空間を有する構造と成し、凹部２３の内部の空間にフィルタ主要部が収容封止された状態となっている。【００４０】
この第２実施例では、凹部２３の内部の側壁面２３ａは、圧電基板１８の表面に対して直交する切り立った壁面である。また、凹部２３の内部の底壁面２３ｂは、圧電基板１８の表面に一定の間隔で対向した平滑平面となっている。【００４１】
この第２実施例のＳＡＷフィルタ１７の製造工程では、例えば、図３ｂに示されるように、ガラス基板２０の基板面全面にポリイミド樹脂を塗布する。この塗布は、ポリイミド樹脂を、基板面全体に渡って均等の厚みとなるように、例えばスピン塗布技術を利用して行う。その後、塗布したポリイミド樹脂を加熱して、半硬化状態のポリイミド層を形成する。その後、半硬化状態のポリイミド層を、第１実施例で述べたポリイミド層のキュア工程と同様の工程でキュアする。このようにして、ガラス基板２０に硬化状態のポリイミド層２２が形成される。【００４２】
また、別工程では、圧電基板１８の表面に配線パターンとフィルタ主要部のパターンを形成する。然る後に、その圧電基板１８の表面全面にポリイミド樹脂を全体に渡って厚みが均等となるように塗布する。その後、そのポリイミド樹脂を加熱して半硬化状態のポリイミド層を形成する。そして、そのポリイミド層におけるフィルタ主要部の形成部位に向き合う部分に、フォトリソ技術を利用して孔部Ｕ21を形成する。その後、その圧電基板１８のポリイミド層を前記同様にキュアする。このキュア工程でのポリイミド層の加熱温度は、圧電基板１８に形成されている配線パターンやフィルタ主要部の熱損傷を回避できる温度となっている。このようにして、圧電基板１８の表面に硬化状態のポリイミド層２１が形成される。【００４３】
然る後に、ポリイミド層２１，２２が当接するように圧電基板１８とガラス基板２０を配置し、その後、第１実施例で述べた熱圧着工程と同様にしてポリイミド層２１，２２を熱圧着させて圧電基板１８とガラス基板２０を接合一体化する。【００４４】
このようにして、第２実施例のＳＡＷフィルタ１７を製造することができる。【００４５】
なお、この発明は、第１や第２の各実施例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１と第２の各実施例では、ガラス基板７Ａ，７Ｂ，２０に形成されているポリイミド層８Ａ，８Ｂ，２２には凹部や孔部が形成されていなかった。しかし、必要に応じてポリイミド層８Ａ，８Ｂ，２２に凹部や孔部が形成されていてもよい。この場合には、製造工程において、ガラス基板７Ａ，７Ｂ，２０にポリイミド樹脂を塗布し、当該ポリイミド樹脂を加熱して半硬化状態のポリイミド層を形成する。そして、当該半硬化状態のポリイミド層に凹部や孔部を形成した後に、ポリイミド層のキュアが行われる。このようにして、硬化状態のポリイミド層８Ａ，８Ｂ，２２をガラス基板７Ａ，７Ｂ，２０に形成することができる。【００４６】
また、第１実施例では加速度センサを例にして、また、第２実施例ではＳＡＷフィルタを例にして、それぞれ、本発明に係る実施の形態例を説明した。しかし、本発明は、それら加速度センサやＳＡＷフィルタの素子構造に限定されるものではなく、基板と、別の基板とがポリイミド層を介して接合一体化され、当該基板の接合体は、その内部に、ポリイミド層に形成されている凹部又は孔部による空間を有している素子構造であれば、適用することができる。【００４７】
例えば、図４の模式的な断面図に示されるような高周波回路素子の構造に、本発明を適用することができる。この高周波回路素子２５は、基板の端縁部を避けた部分に高周波回路（図示せず）が稼働部として形成されている化合物半導体基板（稼働部形成基板（第１の基板））２６と、ガラス基板（蓋基板（第２の基板））２７とがポリイミド層２８を介して接合一体化されている構成を有している。ポリイミド層２８は、化合物半導体基板２６に形成された均等な厚みを持つ硬化状態のポリイミド層（稼働部形成基板側ポリイミド層（第１のポリイミド層））３０と、ガラス基板２７に形成された均等な厚みを持つ硬化状態のポリイミド層（蓋基板側ポリイミド層（第２のポリイミド層））３１とが熱圧着により接合一体化されたものである。当該ポリイミド層２８は全体に渡って厚みが均等となっており、そのポリイミド層２８には、ポリイミド層３０に形成されている孔部Ｕ30による凹部３２が形成されている。これにより、化合物半導体基板２６とガラス基板２７との接合体は、その内部に、凹部３２による空間を有する構造と成している。【００４８】
この高周波回路素子２５においても、キュアされた後の硬化状態のポリイミド層３０，３１が熱圧着接合されたことで、ポリイミド層２８が形成されている。そのため、凹部３２の内部の側壁面３２ａは、化合物半導体基板２６の表面に対して直交する切り立った壁面と成している。また、凹部３２の内部の底壁面３２ｂは、化合物半導体基板２６の表面に一定の間隔で対向する平滑平面と成している。さらに、ポリイミド層２８の厚みは全体に渡ってほぼ均等である結果、化合物半導体基板２６とガラス基板２７との間の間隔は、化合物半導体基板２６とガラス基板２７が向き合っている全領域に渡ってほぼ等しくなっている。なお、図４の例では、稼働部として高周波回路が形成されていたが、高周波回路に代えて、高周波回路以外の電気回路を形成してもよい。【００４９】
さらに、第１や第２の各実施例では、蓋基板としてガラス基板が用いられていたが、蓋基板は、例えば半導体基板等のガラス基板以外の基板により構成されていてもよく、適宜な材料の基板により構成されるものである。また、稼働部形成基板として、ＳＯＩ基板や圧電基板や化合物半導体基板を例に挙げたが、稼働部形成基板は、例えば稼働部の形成に適した上記以外の基板であってもよい。さらに、第１や第２の各実施例では、ポリイミド層１１Ａ，１１Ｂ，１９には凹部１２Ａ，１２Ｂ，２３が一つ形成されているだけであったが、本発明は、例えば、ポリイミド層１１Ａ，１１Ｂ，１９に凹部が二つ以上形成されていて複数の空間を内部に有する素子構造にも適用することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明において特有な構成を備えることによって、素子の耐久性や性能に対する信頼性を高めることができるので、本発明は、加速度センサやＳＡＷフィルタ、高周波回路素子として適用することが可能である。
【図１ａ】
2009022578.tif 000003
【図１ｂ】
2009022578.tif 000004
【図２ａ】
2009022578.tif 000005
【図２ｂ】
2009022578.tif 000006
【図２ｃ】
2009022578.tif 000007
【図２ｄ】
2009022578.tif 000008
【図３ａ】
2009022578.tif 000009
【図３ｂ】
2009022578.tif 000010
【図４】
2009022578.tif 000011
【図５ａ】
2009022578.tif 000012
【図５ｂ】
2009022578.tif 000013
【国際調査報告】
2009022578.tif 000014
2009022578.tif 000015
2009022578.tif 000016
2009022578.tif 000017
2009022578.tif 000018
2009022578.tif 000019
2009022578.tif 000020