(57)【要約】【課題】大きさの小型化と高性能の実現が可能であるとともに、圧抵抗体を形成する過程の高温による圧電体の悪影響を防止して工程両立性を向上させ、信頼性を向上させることができる慣性センサ及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の慣性センサは、共通ポスト４４０を中心として一側に設けられる加速度センサ構造部２００と、共通ポスト４４０を中心として他側に設けられる角速度センサ構造部３００と、を含み、加速度センサ構造部２００の圧抵抗体２０１と角速度センサ構造部３００の圧電体３１０は、互いに異なる面に形成されるものである。【選択図】図１
2014122904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通ポストを中心として一側に設けられる加速度センサ構造部と、
前記共通ポストを中心として他側に設けられる角速度センサ構造部と、を含み、
前記加速度センサ構造部の圧抵抗体と前記角速度センサ構造部の圧電体は、互いに異なる面に形成される、慣性センサ。
【請求項２】
前記加速度センサ構造部の圧抵抗体と前記角速度センサ構造部の圧電体は、前記共通ポストを中心として原点対称に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の慣性センサ。
【請求項３】
前記慣性センサは、
一面を覆うキャップと、
前記キャップに対応して他面に電気的に連結されるＡＳＩＣチップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の慣性センサ。
【請求項４】
前記角速度センサ構造部は、
前記圧電体に連結された第１電極と第２電極を含み、
前記第１電極と第２電極がフリップボンディングにより前記ＡＳＩＣチップに電気的に連結されることを特徴とする、請求項１に記載の慣性センサ。
【請求項５】
前記加速度センサ構造部は、
前記圧抵抗体に連結された電極と、
前記キャップの一側を貫通して前記電極と前記ＡＳＩＣチップとの間を電気的に連結するワイヤと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の慣性センサ。
【請求項６】
前記加速度センサ構造部は、
前記共通ポストの一面に延設された第２メンブレンの外側に設けられた前記圧抵抗体と、
前記圧抵抗体に対応して前記第２メンブレンの下部に設けられた加速度質量体と、
前記加速度質量体を囲むポストと、をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の慣性センサ。
【請求項７】
前記角速度センサ構造部は、
前記共通ポストの他面に延設された第１メンブレンの外側に設けられた前記圧電体と、
前記圧電体に対応して前記第１メンブレンの下部に設けられた角速度質量体と、
前記角速度質量体を囲むポストと、をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の慣性センサ。
【請求項８】
（Ａ）第１メンブレンを含む第１基板及び第２メンブレンを含む第２基板を設ける段階と、
（Ｂ）前記第１メンブレンと第２メンブレンを露出するように前記第１基板と第２基板を互いに接合する段階と、
（Ｃ）前記第２メンブレンの外側一面に圧抵抗体と前記圧抵抗体に連結された電極を含む加速度センサ構造部の上部構造を形成する段階と、
（Ｄ）前記第１メンブレンの外側一面に圧電体と前記圧電体に連結された電極を含む角速度センサ構造部の上部構造を形成する段階と、
（Ｅ）前記圧電体に対応して前記第１メンブレンに接する角速度質量体及び前記角速度質量体を囲むポストを形成する段階と、
（Ｆ）前記圧抵抗体に対応して前記第２メンブレンに接する加速度質量体、前記加速度質量体を囲むポスト、及び前記角速度質量体と加速度質量体との間の中央に位置する共通ポストを形成する段階と、を含む、慣性センサの製造方法。
【請求項９】
（Ｈ）前記慣性センサの一面にキャップを設ける段階と、
（Ｉ）前記キャップに対応して前記慣性センサの他面にＡＳＩＣチップを設ける段階と、をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の慣性センサの製造方法。
【請求項１０】
前記加速度センサ構造部の圧抵抗体と前記角速度センサ構造部の圧電体は、前記共通ポストを中心として原点対称に形成されることを特徴とする、請求項８に記載の慣性センサの製造方法。
【請求項１１】
前記第１基板及び第２基板はシリコン基板またはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であることを特徴とする、請求項８に記載の慣性センサの製造方法。
【請求項１２】
前記（Ｅ）段階は、
（Ｅ−１）前記加速度センサ構造部の上部構造を覆う第１保護層を形成する段階と、
（Ｅ−２）前記第１保護層を用いたエッチング工程により前記角速度質量体及び前記角速度質量体を囲むポストを形成する段階と、
（Ｅ−３）前記第１保護層を除去する段階と、を含むことを特徴とする、請求項８に記載の慣性センサの製造方法。
【請求項１３】
前記（Ｆ）段階は、
（Ｆ−１）前記角速度センサ構造部の上部構造を覆う第２保護層を形成する段階と、
（Ｆ−２）前記第２保護層を用いたエッチング工程により前記加速度質量体、前記加速度質量体を囲むポスト、及び前記角速度質量体と加速度質量体との間の中央に位置する共通ポストを形成する段階と、
（Ｆ−３）前記第２保護層を除去する段階と、を含むことを特徴とする、請求項８に記載の慣性センサの製造方法。
【請求項１４】
前記キャップの一側を貫通して前記圧抵抗体に連結された電極と前記ＡＳＩＣチップとの間をワイヤにより電気的に連結することを特徴とする、請求項９に記載の慣性センサの製造方法。
【請求項１５】
前記圧電体に連結された電極がフリップボンディングにより前記ＡＳＩＣチップに電気的に連結されることを特徴とする、請求項９に記載の慣性センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性センサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
慣性センサは、人工衛星、ミサイル、無人航空機などの軍需用を始め、エアバッグ（Ａｉｒ  Ｂａｇ）、ＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、車両用ブラックボックス（Ｂｌａｃｋ  Ｂｏｘ）、手振れ防止カムコーダ、携帯電話、ゲーム機のモーションセンシング用、ナビゲーション用など、様々な用途に用いられている。
【０００３】
慣性センサは、線形運動を測定することができる加速度センサと、回転運動を測定することができる角速度センサとに分けられる。
【０００４】
加速度は、ニュートンの運動法則「Ｆ＝ｍａ」式によって求めることができる。ここで、「ｍ」は移動体の質量であり、「ａ」は測定しようとする加速度である。角速度はコリオリ力（Ｃｏｒｉｏｌｉｓ  Ｆｏｒｃｅ）に係る「Ｆ＝２ｍΩ×ｖ」式によって求めることができ、ここで、「ｍ」は移動体の質量であり、「Ω」は測定しようとする角速度であり、「ｖ」は質量の運動速度である。また、コリオリ力の方向は速度（ｖ）軸及び角速度（Ω）の回転軸によって決定される。
【０００５】
このような慣性センサは、製造工程によってセラミックセンサとＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサとに分けることができる。
【０００６】
このうち、ＭＥＭＳセンサは、センシング原理によって静電型（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｔｙｐｅ）、圧抵抗型（Ｐｉｅｚｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｔｙｐｅ）、圧電型（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｉｃ  Ｔｙｐｅ）などに分けられる。
【０００７】
特に、ＭＥＭＳセンサは、特許文献１に記載されたように、ＭＥＭＳ技術を用いて小型及び軽量に製作しやすくなることにより、慣性センサの機能もまた発展し続けている。
【０００８】
例えば、慣性センサが一つのセンサで一つの軸に対する慣性力のみを検出できる単軸センサから、一つのセンサで２軸以上の多軸に対する慣性力検出が可能な多軸センサにその機能が進化し、性能が向上している。
【０００９】
また、従来の慣性センサは、様々な分野に適用するために大きさの小型化、高性能の実現が要求されている。
【００１０】
しかし、従来の慣性センサは、加速度センサのための構造と角速度センサのための構造を別に備えるため、大きさの小型化と高性能の実現が難しいという問題点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】韓国公開特許第２０１１−００７２２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、前記の問題点を解消するために、加速度センサのための構造と角速度センサのための構造を一体に備えた慣性センサを提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、前記の問題点を解消するために工程両立性（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を向上させ、加速度センサのための構造と角速度センサのための構造を一体に備えた慣性センサの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一実施例による慣性センサは、共通ポストを中心として一側に設けられる加速度センサ構造部と、前記共通ポストを中心として他側に設けられる角速度センサ構造部と、を含み、前記加速度センサ構造部の圧抵抗体と前記角速度センサ構造部の圧電体は、互いに異なる面に形成される。
【００１５】
本発明の一実施例による慣性センサにおいて、前記加速度センサ構造部の圧抵抗体と前記角速度センサ構造部の圧電体は、前記共通ポストを中心として原点対称に設けられることを特徴とする。
【００１６】
本発明の一実施例による慣性センサは、一面を覆うキャップと、前記キャップに対応して他面に電気的に連結されるＡＳＩＣチップと、をさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の一実施例による慣性センサにおいて、前記角速度センサ構造部は、前記圧電体に連結された第１電極と第２電極を含み、前記第１電極と第２電極がフリップボンディングにより前記ＡＳＩＣチップに電気的に連結されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の一実施例による慣性センサにおいて、前記加速度センサ構造部は、前記圧抵抗体に連結された電極と、前記キャップの一側を貫通して前記電極と前記ＡＳＩＣチップとの間を電気的に連結するワイヤと、を含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の一実施例による慣性センサにおいて、前記加速度センサ構造部は、前記共通ポストの一面に延設された第２メンブレンの外側に設けられた前記圧抵抗体と、前記圧抵抗体に対応して前記第２メンブレンの下部に設けられた加速度質量体と、前記加速度質量体を囲むポストと、をさらに含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の一実施例による慣性センサにおいて、前記角速度センサ構造部は、前記共通ポストの他面に延設された第１メンブレンの外側に設けられた前記圧電体と、前記圧電体に対応して前記第１メンブレンの下部に設けられた角速度質量体と、前記角速度質量体を囲むポストと、をさらに含むことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の他の実施例による慣性センサの製造方法は（Ａ）第１メンブレンを含む第１基板及び第２メンブレンを含む第２基板を設ける段階と、（Ｂ）前記第１メンブレンと第２メンブレンを露出するように前記第１基板と第２基板を互いに接合する段階と、（Ｃ）前記第２メンブレンの外側一面に圧抵抗体と前記圧抵抗体に連結された電極を含む加速度センサ構造部の上部構造を形成する段階と、（Ｄ）前記第１メンブレンの外側一面に圧電体と前記圧電体に連結された電極を含む角速度センサ構造部の上部構造を形成する段階と、（Ｅ）前記圧電体に対応して前記第１メンブレンに接する角速度質量体及び前記角速度質量体を囲むポストを形成する段階と、（Ｆ）前記圧抵抗体に対応して前記第２メンブレンに接する加速度質量体、前記加速度質量体を囲むポスト、及び前記角速度質量体と加速度質量体との間の中央に位置する共通ポストを形成する段階と、を含む。
【００２２】
本発明の他の実施例による慣性センサの製造方法は、（Ｈ）前記慣性センサの一面にキャップを設ける段階と、（Ｉ）前記キャップに対応して前記慣性センサの他面にＡＳＩＣチップを設ける段階と、をさらに含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明の他の実施例による慣性センサの製造方法は、前記加速度センサ構造部の圧抵抗体と前記角速度センサ構造部の圧電体は、前記共通ポストを中心として原点対称に形成されることを特徴とする。
【００２４】
本発明の他の実施例による慣性センサの製造方法において、前記第１基板及び第２基板はシリコン基板またはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であることを特徴とする。
【００２５】
本発明の他の実施例による慣性センサの製造方法において、前記（Ｅ）段階は、（Ｅ−１）前記加速度センサ構造部の上部構造を覆う第１保護層を形成する段階と、（Ｅ−２）前記第１保護層を用いたエッチング工程により前記角速度質量体及び前記角速度質量体を囲むポストを形成する段階と、（Ｅ−３）前記第１保護層を除去する段階と、を含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明の他の実施例による慣性センサの製造方法において、前記（Ｆ）段階は、（Ｆ−１）前記角速度センサ構造部の上部構造を覆う第２保護層を形成する段階と、（Ｆ−２）前記第２保護層を用いたエッチング工程により前記加速度質量体、前記加速度質量体を囲むポスト、及び前記角速度質量体と加速度質量体との間の中央に位置する共通ポストを形成する段階と、（Ｆ−３）前記第２保護層を除去する段階と、を含むことを特徴とする。
本発明の他の実施例による慣性センサの製造方法は、前記キャップの一側を貫通して前記圧抵抗体に連結された電極と前記ＡＳＩＣチップとの間をワイヤにより電気的に連結することを特徴とする。
【００２７】
本発明の他の実施例による慣性センサの製造方法は、前記圧電体に連結された電極がフリップボンディングにより前記ＡＳＩＣチップに電気的に連結されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の実施例による慣性センサは、加速度センサ構造部と角速度センサ構造部を一つの構造体に形成して、大きさの小型化と高性能の実現が可能であるという効果がある。
【００２９】
また、本発明の実施例による慣性センサの製造方法は、加速度センサ構造部を形成する工程と角速度センサ構造部を形成する工程が互いに影響を及ぼすことなく、特に、圧抵抗体を形成する過程の高温による圧電体の悪影響を防止して工程両立性を向上させ、慣性センサの信頼性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例による慣性センサをＡＳＩＣに装着した断面例示図である。
【図２Ａ】本発明の実施例による慣性センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施例による慣性センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２Ｃ】本発明の実施例による慣性センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２Ｄ】本発明の実施例による慣性センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２Ｅ】本発明の実施例による慣性センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２Ｆ】本発明の実施例による慣性センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２Ｇ】本発明の実施例による慣性センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２Ｈ】本発明の実施例による慣性センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２Ｉ】本発明の実施例による慣性センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２Ｊ】本発明の実施例による慣性センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２Ｋ】本発明の実施例による慣性センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２Ｌ】本発明の実施例による慣性センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。
【００３２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明の実施例による慣性センサをＡＳＩＣに装着した断面例示図である。
【００３４】
ここで、図１に図示された本発明の実施例による慣性センサは、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ７００に装着した形態に図示されるが、これに限定されず、ＡＳＩＣチップ７００以外に他の装置に設けられることもできる。
【００３５】
本発明の実施例による慣性センサは、加速度センサのための構造部２００と角速度センサのための構造部３００を一体に備えており、加速度センサ構造部２００と角速度センサ構造部３００は共通ポスト４４０を介して連結される。このような慣性センサは、ＡＳＩＣ５００に対応して上部にキャップ４００をボンディングして設け、ワイヤ６００を介して加速度センサ構造部２００とＡＳＩＣチップ７００が互いに電気的に連結され、伝導性接着剤７０１により角速度センサ構造部３００とＡＳＩＣチップ７００が互いに電気的に連結される。
【００３６】
このような本発明の実施例による慣性センサは、シリコンまたはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて加速度センサ構造部２００と角速度センサ構造部３００を含む一体型構造体であり、共通ポスト４４０を中心として一体型構造体の一面に加速度センサ構造部２００の圧抵抗体２０１を備え、一体型構造体の他面に角速度センサ構造部３００の圧電体３１０を備える。この際、圧抵抗体２０１部分と圧電体３１０部分は、共通ポスト４４０を原点として原点対称構造に設けられることができる。
【００３７】
加速度センサ構造部２００は、第２メンブレン１４０上に設けられた圧抵抗体２０１と、圧抵抗体２０１に電気的に連結された加速度電極２１０と、第２メンブレン１４０の下部に設けられた加速度質量体２２０と、加速度質量体２２０を囲むポスト２３０と、共通ポスト４４０と、を含む。
【００３８】
圧抵抗体２０１は、第２メンブレン１４０の弾性変形によって抵抗が変化し、このような抵抗変化の程度を電極２１０を介して検出することができる。このように検出された圧抵抗体２０１の抵抗変化の程度に関する情報は、電極２１０に連結されたワイヤ６００を介してＡＳＩＣチップ７００に伝達することもできる。
【００３９】
加速度質量体２２０は、慣性力、コリオリ力、外力、駆動力などによって変位が発生するものであり、このような変位が圧抵抗体２０１に伝達されて圧抵抗体２０１の抵抗変化として現われる。
【００４０】
ポスト２３０及び共通ポスト４４０は、第２メンブレン１４０を支持して加速度質量体２２０が変位を起こす空間を確保し、加速度質量体２２０に変位が発生する際に基準となる役割をする。
【００４１】
角速度センサ構造部３００は、第１メンブレン１３０の下部面に絶縁層３０１を介して設けられた圧電体３１０と、圧電体３１０の下部に絶縁層を介して設けられた第１電極３２１及び第２電極３２２と、圧電体３１０に対応して第１絶縁層１２０の上部に備えられた角速度質量体３４０と、第１絶縁層１２０の上部で角速度質量体３４０を囲むポスト３３０と、共通ポスト４４０と、を含む。
【００４２】
圧電体３１０は、外力が加えられると、外力に比例する正電荷と負電荷が発生する圧電効果（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ）を用いて、一軸方向に角速度質量体３４０の振動変化を検知することができる。ここで、圧電体３１０は、例えば、ＰＺＴ（Ｌｅａｄ  ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  ｔｉｔａｎａｔｅ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）または水晶（ＳｉＯ２）などを用いて設けられることができる。
【００４３】
これにより、第１電極３２１と第２電極３２２は、圧電体３１０を介して角速度質量体３４０の振動変化を検知し、ＡＳＩＣチップ７００が第１電極３２１と第２電極３２２から受信した角速度質量体３４０の振動変化の情報によって圧力または角速度を検出することができる。
【００４４】
このように構成された本発明の実施例による慣性センサは、加速度センサ構造部２００と角速度センサ構造部３００が共通ポスト４４０を介して連結された一体型構造体であり、特に、共通ポスト４４０を原点として共通ポスト４４０を含む構造体の一面に加速度センサ構造部２００の圧抵抗体２０１を備え、共通ポスト４４０を含む構造体の他面に角速度センサ構造部３００の圧電体３１０を備えた一体型構造体である。
【００４５】
これにより、本発明の実施例による慣性センサは、一つの構造体として加速度センサと角速度センサの機能及び動作を容易に行うことができるため、大きさの小型化と高性能の実現が可能である。
【００４６】
以下、本発明の実施例による慣性センサの製造方法について、図２Ａから図２Ｌを参照して説明する。
【００４７】
図２Ａから図２Ｌは、本発明の実施例による慣性センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【００４８】
本発明の実施例による慣性センサの製造方法によると、まず、図２Ａに図示された第１ＳＯＩ基板と、図２Ｂに図示された第２ＳＯＩ基板を設ける。
【００４９】
具体的に、図２Ａに図示された第１ＳＯＩ基板は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）工程が容易な基板であり、例えば第１シリコン層１１０の上部方向に酸化シリコンからなる第１絶縁層１２０と第１メンブレン１３０が順に積層された構造として設けられる。
【００５０】
また、図２Ｂに図示された第２ＳＯＩ基板は、第２シリコン層１６０を中心として下部方向に酸化シリコンからなる第３絶縁層１５０と第２メンブレン１４０が順に積層され、第２シリコン層１６０の上部面に酸化シリコンからなる第２絶縁層１７０が設けられることができる。この際、第２絶縁層１７０は、後述するポスト３３０、角速度質量体３４０、及び共通ポスト４４０を形成するために、位置基準となる第１空間１７２と第２空間１７４を含んで設けられることができる。
【００５１】
ここで、第１ＳＯＩ基板と第２ＳＯＩ基板を用いることは、例示的なことであって、必ずしもＳＯＩ基板である必要はなく、シリコン基板など当業界に公知された全ての基板を用いることができる。
【００５２】
次に、図２Ｃに図示されたように、第１ＳＯＩ基板と第２ＳＯＩ基板を、例えば、ＳＤＢ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）方法により互いに接合する。
【００５３】
具体的に、第１ＳＯＩ基板の第１メンブレン１３０と第２ＳＯＩ基板の第２メンブレン１４０が外部に露出するように、第１シリコン層１１０を第２絶縁層１７０に接合させる。
【００５４】
このように第１メンブレン１３０と第２メンブレン１４０を露出した後、図２Ｄに図示されたように、第２メンブレン１４０の一面に圧抵抗体２０１と電極２１０を含む加速度センサ構造部２００の上部構造を形成する。
【００５５】
すなわち、図２Ｄのように、加速度センサ構造部２００に該当する第２メンブレン１４０の一面に絶縁膜（不図示）を形成し、例えば、Ｂなどの不純物を注入（ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）し、高温アニーリング（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理を施して圧抵抗体２０１を形成し、圧抵抗体２０１に連結された電極２１０を形成して、加速度センサ構造部２００の上部構造を形成することができる。
【００５６】
加速度センサ構造部２００の上部構造を形成した後、図２Ｅに図示されたように、角速度センサ構造部３００に該当する第１メンブレン１３０の一面に絶縁層３０１を介して設けられた圧電体３１０と、圧電体３１０に連結された第１電極３２１と、第２電極３２２と、を含む角速度センサ構造部３００の上部構造を形成する。
【００５７】
具体的に、圧電体３１０は、例えば、ＰＺＴ（Ｌｅａｄ  ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  ｔｉｔａｎａｔｅ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）または水晶（ＳｉＯ２）などを用いて形成することができる。
【００５８】
この際、圧抵抗体２０１を含む加速度センサ構造部２００の上部構造を第２メンブレン１４０の一面に形成した後、圧電体３１０を含む角速度センサ構造部３００の上部構造を第１メンブレン１３０の一面に形成する理由は、圧電体３１０が高温に脆弱であるため、圧抵抗体２０１を形成する過程中に高温アニーリング（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理が圧電体３１０に悪影響を及ぼすことを防止するためである。
【００５９】
これにより、圧抵抗体２０１を含む加速度センサ構造部２００の上部構造が第２メンブレン１４０の一面にまず形成され、圧抵抗体２０１と圧電体３１０それぞれが互いに異なる面に形成されるため、高温による圧電体３１０の悪影響を防止して工程両立性（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を向上させることができる。
【００６０】
次に、図２Ｆに図示されたように、圧抵抗体２０１を備えた第２メンブレン１４０の一面に対して第１保護層２０２を形成する。
【００６１】
第１保護層２０２は、後続のエッチング工程で圧抵抗体２０１を含む加速度センサ構造部２００の上部構造を保護（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）するために、例えば、シリコン酸化物またはシリコン窒化物を用いて形成することができる。
【００６２】
この際、第１保護層２０２は、電極２１０を駆動電極と検知電極とに分離して形成するために、エッチングにより開口部２２５と同一のパターンを形成することができる。
【００６３】
次に、図２Ｇに図示されたように、第１保護層２０２の開口部２２５を埋め込み、第１空間１７２と第２空間１７４を用いたエッチング工程を行ってポスト３３０と角速度質量体３４０を形成する。
【００６４】
この際、ポスト３３０と角速度質量体３４０を形成するためのエッチング工程は、第１空間１７２と第２空間１７４を位置基準として行う。
【００６５】
ポスト３３０と角速度質量体３４０を形成した後、図２Ｈに図示されたように、第１保護層２０２を除去し、接着剤４１０を用いてキャップ４００をボンディングして設ける。
【００６６】
具体的に、キャップ４００は、縁部のポスト３３０と電極２１０に塗布された接着剤４１０を介してボンディングすることができる。このようなキャップ４００は、角速度質量体３４０と圧抵抗体２０１を含む加速度センサ構造部２００の上部構造を保護する役割を行うために設けられる。特に、角速度質量体３４０が変位を起こす空間を確保するために、キャップ４００は角速度質量体３４０から離隔して設けられる。
【００６７】
キャップ４００を設けた後、図２Ｉに図示されたように、圧電体３１０を含む角速度センサ構造部３００の上部構造を備えた第１メンブレン１３０の一面に第２保護層５００を形成する。ここで、第２保護層５００は、第１保護層２０２と同様に、例えば、シリコン酸化物またはシリコン窒化物を用いて形成することができる。
【００６８】
また、第２保護層５００には、貫通孔５１１を形成するために絶縁層３０１まで１次エッチングされた開口部５１０が形成されることもできる。
【００６９】
第２保護層５００を形成した後、図２Ｊに図示されたように、開口部５１０から第１絶縁層１２０まで貫通する貫通孔５１１を形成すると同時に、加速度質量体２２０、ポスト２３０及び共通ポスト４４０を形成するための第１開口部５２１と第２開口部５２２を形成する。ここで、第１開口部５２１と第２開口部５２２は、エッチング工程により第３絶縁層１５０を露出する形態に形成されることができる。
【００７０】
この際、貫通孔５１１は、開口部５１０から第１絶縁層１２０まで貫通する形態に設けられ、慣性センサのエアダンピング（ａｉｒ  ｄａｍｐｉｎｇ）がスムーズに行われるように作用することができる。
【００７１】
次に、第２保護層５００を除去すると、図２Ｋに図示されたように、加速度質量体２２０、ポスト２３０及び共通ポスト４４０が設けられ、第１電極３２１と第２電極３２２が露出する。
【００７２】
この際、加速度センサ構造部２００の上部構造をなす電極２１０の縁部領域を露出するために、該領域のキャップ４００部分に開口パターン４０２が形成される。
【００７３】
次に、このような開口パターン４０２を有するキャップ４００を含む慣性センサ構造体は、ＡＳＩＣチップ７００のような装置にフリップボンディング（ｆｌｉｐ  ｂｏｎｄｉｎｇ）により実装することができる。
【００７４】
すなわち、図２Ｋに図示された慣性センサ構造体は、上下反転されて第１電極３２１と第２電極３２２に、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）またはＡＣＡ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ）のような伝導性接着剤７０１を備えてＡＳＩＣチップ７００のような装置にフリップボンディングされることができる。
【００７５】
また、キャップ４００の開口パターン４０２とＡＳＩＣチップ７００との間に、ワイヤボンディング（ｗｉｒｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）により、ワイヤ６００が連結されて設けられる。
【００７６】
これにより、加速度センサ構造部２００は、ワイヤ６００を介してＡＳＩＣチップ７００に電気的に連結され、角速度センサ構造部３００は、伝導性接着剤７０１を介して第１電極３２１と第２電極３２２がＡＳＩＣチップ７００に電気的に連結される。
【００７７】
したがって、本発明の実施例による慣性センサの製造方法は、加速度センサ構造部２００と角速度センサ構造部３００を一つの構造体に形成するとともに、圧抵抗体２０１と圧電体３１０それぞれを互いに異なる面に形成することを特徴とする。
【００７８】
これにより、加速度センサ構造部２００を形成する工程と角速度センサ構造部３００を形成する工程が互いに影響を及ぼすことなく、特に、圧抵抗体２０１を形成する過程の高温による圧電体３１０の悪影響を防止して工程両立性を向上させ、慣性センサの信頼性を向上させることができる。
【００７９】
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
【００８０】
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、慣性センサ及びその製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１１０  第１シリコン層
１２０  第１絶縁層
１３０  第１メンブレン
１４０  第２メンブレン
１５０  第３絶縁層
１６０  第２シリコン層
１７０  第２絶縁層
２００  加速度センサ構造部
２０１  圧抵抗体
２１０  電極
２２０  加速度質量体
２３０  ポスト
３００  角速度センサ構造部
３１０  圧電体
３２１  第１電極
３２２  第２電極
３３０  ポスト
３４０  角速度質量体
４００  キャップ
４４０  共通ポスト
６００  ワイヤ
７００  ＡＳＩＣチップ
７０１  伝導性接着剤
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
2014122904.tif 000006
【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図２Ｋ】
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【図２Ｌ】
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