(57)【要約】【課題】半導体微小電子機械デバイスの信号取出し構造において、外部への電気信号の取り出し経路の一部に絶縁基板と半導体板とを陽極接合させる際に溶融するような導電性の低融点材料を用いることで、適正に電気信号を発生して確実に取り出すことを可能とし、また製造コストを低くすることを可能とする。【解決手段】半導体微小電子機械デバイスは、半導体板１の上面に絶縁基板２が陽極接合されたものであり、絶縁基板２に形成される固定電極６からの電気信号は、固定電極６に接続される導電パッド７ａと導電パッド７ａに接続される低融点材料膜５を介し、貫通孔２ａに設けられた導電引出し膜４ａから引き出される。低融点材料膜５が絶縁基板２に形成された状態で半導体板１と絶縁基板２が陽極接合され、陽極接合の熱で低融点材料膜５が溶融して導電パッド７ａに確実に接続されるので、導電信頼性が向上する。【選択図】図３
2006250778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が設けられた絶縁基板と、可動の構造体を形成してこの絶縁基板の一面に陽極接合される半導体板と、この半導体板と絶縁基板との接合面に設けられて前記構造体の動きに応じて電気信号を発生する固定電極と、前記固定電極及び／又はその固定電極と対の電極となる半導体板に接合して前記貫通孔近傍に設けられる導電パッドと、前記固定電極に接合された導電パッドと前記半導体板との間に設けられる絶縁膜と、前記貫通孔近傍及び貫通孔内面に形成されて前記導電パッド又は半導体板と接続され外部へ電気信号を取り出すための導電引出し膜とを備えた半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造であって、
前記絶縁基板の前記半導体板と接合される面の貫通孔の近傍に、前記導電引出し膜と互いに一部が重なるように配される導電性の低融点材料膜を予め設け、
前記絶縁基板と半導体板とが陽極接合されるとき、陽極接合時の熱により前記低融点材料膜が溶融して前記導電パッド又は半導体板に密着して接続されるように構成したことを特徴とする半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造。
【請求項２】
前記貫通孔は、前記絶縁基板と半導体板との接合面側に広がる逆テーパ部を有することを特徴とする請求項１記載の半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造。
【請求項３】
前記固定電極及び低融点材料膜は同一材料を用いて構成されることを特徴とする請求項１記載の半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造。
【請求項４】
前記導電パッドは、前記絶縁基板と半導体板とを陽極接合するときに陽極接合の熱により溶融する導電性の低融点材料からなることを特徴とする請求項１記載の半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造。
【請求項５】
前記導電引出し膜は、前記絶縁基板と半導体板との接合後に成膜されることを特徴とする請求項１記載の半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造。
【請求項６】
前記導電パッドは、前記絶縁基板と半導体板とが接合されたときに前記貫通孔と同軸となる穴が予め設けられた、ドーナツ型であることを特徴とする請求項１記載の半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造。
【請求項７】
前記低融点材料膜は、Ａｕ‐Ｓｎ系の合金からなることを特徴とする請求項１記載の半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造。
【請求項８】
前記絶縁基板に低融点材料膜を形成するための導電性材料からなる下地をさらに設け、
この下地は、前記固定電極と共用可能に構成したことを特徴とする請求項７記載の半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造。
【請求項９】
前記導電パッドに直接ワイヤボンディングして外部に電気信号を取り出すことを特徴とする請求項１記載の半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造。
【請求項１０】
前記貫通孔の半導体板と接合される側に導電性の低融点材料からなる溶融ボールを予め配し、
前記絶縁基板と半導体板とが陽極接合されるとき、陽極接合の熱によりこの溶融ボールが溶融して、前記導電パッドと低融点材料膜との溶着部の周囲が封止されることを特徴とする請求項１記載の半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造。
【請求項１１】
前記低融点材料膜は、Ａｕ‐Ｓｎ系の合金からなり、
前記溶融ボールは、Ｓｎ系合金からなることを特徴とする請求項１０記載の半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造。
【請求項１２】
前記貫通孔の半導体板が接合される側とは反対側に、導電性の低融点材料からなるロウ材ボールを予め配し、
前記絶縁基板と半導体板とが陽極接合されるとき、陽極接合の熱によりこのロウ材ボールが溶融して前記導電引出し膜に溶着するとともに前記絶縁基板から突出するバンプ部を形成し、
このバンプ部を外部基板に直接接合することでこの外部基板に電気信号を取出し可能としたことを特徴とする請求項７記載の半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造。
【請求項１３】
貫通孔が設けられた絶縁基板と、可動の構造体を形成してこの絶縁基板の一面に陽極接合される半導体板と、この半導体板と絶縁基板との接合面に設けられて前記構造体の動きに応じて電気信号を発生する固定電極と、前記固定電極及び／又はその固定電極と対の電極となる半導体板に接合して前記貫通孔近傍に設けられる導電パッドと、前記固定電極に接合された導電パッドと前記半導体板との間に設けられる絶縁膜と、前記貫通孔近傍及び貫通孔内面に形成されて前記導電パッド又は半導体板と接続され外部へ電気信号を取り出すための導電引出し膜とを備えた半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造であって、
前記導電パッドは、導電性の低融点材料からなり、
前記絶縁基板と半導体板とが陽極接合されるとき、陽極接合の熱により前記導電パッドが溶融し、前記固定電極及び／又は半導体板と、導電引出し膜とにこの導電パッドが溶着して接続されたことを特徴とする半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体板と絶縁基板とを接合してなる半導体微小電子機械デバイスから電気信号を取り出す半導体微小電子機械デバイスの信号取出し構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体板と絶縁基板とを接合した構造からなり、圧力や加速度等を検出するために用いられる半導体微小電子機械デバイスが用いられている。この半導体微小電子機械デバイスの半導体板にはエッチング等により錘部、薄膜部等の構造体が形成されており、半導体微小電子機械デバイスに圧力や加速度等の外力が加わると、この構造体が変位、変形することにより電気信号の変化を生じる。この電気信号が外部に取り出され、外部回路等がこの信号を基に当該外力を検出する。
【０００３】
このような半導体微小電子機械デバイスとして、例えば、特許文献１に記載されているように、半導体板に可動電極となる錘部を形成し、半導体板と接合されたガラス板に固定電極を配した加速度センサが知られている。この加速度センサに加速度が加わると、錘部と固定電極との距離が変化して錘部と固定電極との間の静電容量が変化する。この加速度センサはその静電容量を電気信号として用いたものであり、電気信号はガラス板に設けられたスルーホール部を通して固定電極から外部に取り出される。このスルーホール部は、ガラス板に貫通孔を設け、その内面に固定電極と連続した導電膜を設けて外部へ電気信号を取り出す経路としたものである。この加速度センサは、導電膜の厚み不足による接続路の断線や接触不良を防ぐため、導電膜を形成する前又は後に、貫通孔付近に導電性の補強部が形成されている。また、スルーホール部には充填材が充填され、錘部と固定電極が設けられた部分が気密状態となるように封止されている。
【０００４】
また、上述とは別の、半導体微小電子機械デバイスから電気信号を取り出すための構造として、特許文献２に記載されているように、半導体板とガラス板とを接合した後、ガラス板に設けられた貫通孔に導電性ペーストを充填した構造が知られている。この導電性ペーストを外部に電気信号を取り出す経路として、電気信号が半導体板の電極から外部へと取り出される。
【特許文献１】特開平７−１１３８１７号公報
【特許文献２】特開平１０−２１３４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような半導体微小電子機械デバイスの信号取出し構造においては、充填材や導電性ペースト等を充填したり、補強部を形成するため、製造プロセスが複雑なものとなり、半導体微小電子機械デバイスの製造コストが高くなってしまうという問題がある。また、特許文献２に記載の技術のように、ガラス板の貫通孔を導電ペーストを用いて充填した構造においては、ボイドが導電ペーストの内部に発生しやすく、導電経路としての信頼性に欠けるという問題がある。導電ペーストがガラス板や半導体板とは材質を異にする体積が大きな塊状であり、温度が変化したときに大きな熱応力が発生し、ガラス板や半導体板を変形させる等の影響を及ぼすため、外力により発生する電気信号が適正ではなくなるという問題がある。
【０００６】
また、ガラス板上にブラスト加工によって貫通孔を形成するときに、チッピング等が発生して半導体板と接合される側の内面の形状に異常面が生じて、この部分に導電膜が適切には形成されず、導電経路の信頼性が得られないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、外部への電気信号の取り出し経路の一部に絶縁基板と半導体板とを陽極接合させる際に溶融するような導電性の低融点材料を用いることで、適正に電気信号を発生して確実に取り出すことが可能となり、また製造コストを低くすることが可能となる、半導体微小電子機械デバイスの信号取出し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】
【０００８】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、貫通孔が設けられた絶縁基板と、可動の構造体を形成してこの絶縁基板の一面に陽極接合される半導体板と、この半導体板と絶縁基板との接合面に設けられて前記構造体の動きに応じて電気信号を発生する固定電極と、前記固定電極及び／又はその固定電極と対の電極となる半導体板に接合して前記貫通孔近傍に設けられる導電パッドと、前記固定電極に接合された導電パッドと前記半導体板との間に設けられる絶縁膜と、前記貫通孔近傍及び貫通孔内面に形成されて前記導電パッド又は半導体板と接続され外部へ電気信号を取り出すための導電引出し膜とを備えた半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造であって、前記絶縁基板の前記半導体板と接合される面の貫通孔の近傍に、前記導電引出し膜と互いに一部が重なるように配される導電性の低融点材料膜を予め設け、前記絶縁基板と半導体板とが陽極接合されるとき、陽極接合時の熱により前記低融点材料膜が溶融して前記導電パッド又は半導体板に密着して接続されるように構成したものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記貫通孔は、前記絶縁基板と半導体板との接合面側に広がる逆テーパ部を有するものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記固定電極及び低融点材料膜は同一材料を用いて構成されるものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記導電パッドは、前記絶縁基板と半導体板とを陽極接合するときに陽極接合の熱により溶融する導電性の低融点材料からなるものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記導電引出し膜は、前記絶縁基板と半導体板との接合後に成膜されるものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記導電パッドは、前記絶縁基板と半導体板とが接合されたときに前記貫通孔と同軸となる穴が予め設けられた、ドーナツ型であるものである。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、前記低融点材料膜は、Ａｕ‐Ｓｎ系の合金からなるものである。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記絶縁基板に低融点材料膜を形成するための導電性材料からなる下地をさらに設け、この下地は、前記固定電極と共用可能に構成したものである。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項１の発明において、前記導電パッドに直接ワイヤボンディングして外部に電気信号を取り出すものである。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項１の発明において、前記貫通孔の半導体板と接合される側に導電性の低融点材料からなる溶融ボールを予め配し、前記絶縁基板と半導体板とが陽極接合されるとき、陽極接合の熱によりこの溶融ボールが溶融して、前記導電パッドと低融点材料膜との溶着部の周囲が封止されるものである。
【００１８】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記低融点材料膜は、Ａｕ‐Ｓｎ系の合金からなり、前記溶融ボールは、Ｓｎ系合金からなるものである。
【００１９】
請求項１２の発明は、請求項７の発明において、前記貫通孔の半導体板が接合される側とは反対側に、導電性の低融点材料からなるロウ材ボールを予め配し、前記絶縁基板と半導体板とが陽極接合されるとき、陽極接合の熱によりこのロウ材ボールが溶融して前記導電引出し膜に溶着するとともに前記絶縁基板から突出するバンプ部を形成し、このバンプ部を外部基板に直接接合することでこの外部基板に電気信号を取出し可能としたものである。
【００２０】
請求項１３の発明は、貫通孔が設けられた絶縁基板と、可動の構造体を形成してこの絶縁基板の一面に陽極接合される半導体板と、この半導体板と絶縁基板との接合面に設けられて前記構造体の動きに応じて電気信号を発生する固定電極と、前記固定電極及び／又はその固定電極と対の電極となる半導体板に接合して前記貫通孔近傍に設けられる導電パッドと、前記固定電極に接合された導電パッドと前記半導体板との間に設けられる絶縁膜と、前記貫通孔近傍及び貫通孔内面に形成されて前記導電パッド又は半導体板と接続され外部へ電気信号を取り出すための導電引出し膜とを備えた半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造であって、前記導電パッドは、導電性の低融点材料からなり、前記絶縁基板と半導体板とが陽極接合されるとき、陽極接合の熱により前記導電パッドが溶融し、前記固定電極及び／又は半導体板と、導電引出し膜とにこの導電パッドが溶着して接続されたものである。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明によれば、絶縁基板と半導体板とを陽極接合させる際に低融点材料膜が溶融し、導電パッドに密着して接続されるので、導電パッドと導電引出し膜とが確実に接続され、電気信号を取り出すための経路の導通信頼性を向上させることが可能となる。また、絶縁基板と半導体板との陽極接合時に、導電パッドと導電引出し膜との接続と固定電極と半導体板の構造体部分を封止して気密を保つことを同時に行うことができ、半導体微小電子機械デバイスの製造プロセスが単純となって製造コストを低くすることが可能となる。さらに、電気信号を取り出すための経路が薄膜により構成されることから、温度が変化しても熱応力がほとんど発生せず、絶縁基板や半導体板が変形することがほとんどなくなり、適正に電気信号を発生することが可能となる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、貫通孔に逆テーパ部を設けるので、低融点材料膜がこの逆テーパ部の上部から下部まで安定して形成でき、より確実に導電パッドと導電引出し膜とが接合され、導通信頼性を向上させることが可能となる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、固定電極及び低融点材料膜を同一材料を用いて構成するので、固定電極を形成する際に同時に低融点材料膜も形成することが可能となり、導通信頼性が向上するとともに製造プロセスがより単純となって半導体微小電子機械デバイスの製造コストを低減することが可能となる。
【００２４】
請求項４の発明によれば、導電パッドも低融点材料からなるので、絶縁基板と半導体板との陽極接合時に低融点材料膜と導電パッドが溶融して導電パッドと低融点材料膜とがより確実に接続され、導通信頼性を向上させることができ、また、固定電極と半導体板の構造体部分をより確実に封止することが可能となる。
【００２５】
請求項５の発明によれば、導電引出し膜が、絶縁基板と半導体板との陽極接合後に成膜されるので、導電引出し膜が導電パッドと接続された低融点材料膜と確実に重なるようになり、導電引出し膜が導電パッド及び低融点材料膜と確実に接続され、導通信頼性を向上させることが可能となる。
【００２６】
請求項６の発明によれば、導電パッドが、絶縁基板と半導体板との陽極接合後に絶縁基板の貫通孔と同軸となる穴が設けられたドーナツ型とされるので、導電パッドの体積が小さくなって半導体板と固定電極との間の寄生容量が下がり、この半導体微小電子機械デバイスの電気信号の外力に対する変化特性をより良くすることが可能となる。また、この導電パッドの穴を用いることで、絶縁基板と半導体板とを容易にアライメントして陽極接合させることが可能となる。
【００２７】
請求項７の発明によれば、Ａｕ−Ｓｎ系の合金で低融点材料膜を形成するので、低融点材料膜が陽極接合時に溶融し易く、容易に且つ確実に導電パッド及び導電引出し膜を接合することが可能となる。
【００２８】
請求項８の発明によれば、低融点材料膜を形成するための下地を固定電極と共用するので、固定電極と下地を形成する工程を同時に行うことが可能となり、半導体微小電子機械デバイスの製造プロセスが簡略化でき製造コストを低減させることが可能となる。
【００２９】
請求項９の発明によれば、導電パッドに直接ワイヤボンディングするので、貫通孔の内面の表面粗さが大きく導電引出し膜の電気抵抗が大きくなっていても、これを避けて確実に信号を取り出すことが可能となり、導通信頼性を向上させることが可能となる。
【００３０】
請求項１０の発明によれば、溶融ボールが導電パッドと低融点材料膜との溶着部の周囲を封止するので、導通信頼性をより向上させつつ固定電極と半導体板の構造体部分の気密保持をより確実に行うことが可能となる。
【００３１】
請求項１１の発明によれば、低融点材料膜がＡｕ−Ｓｎ系の合金であり、溶融ボールがＳｎ系の合金であるので、溶融ボールと低融点材料膜の相性が良く、溶融ボールが確実に低融点材料膜に溶着し、より確実に導通信頼性の向上と気密保持の効果を得ることが可能となる。
【００３２】
請求項１２の発明によれば、ロウ材ボールによりバンプ部を形成して、このバンプ部が外部基板に直接接続され、電気信号がバンプ部を介して直接外部基板に取り出されるので、電気信号を導電引出し膜から外部基盤に取り出す経路の抵抗が小さくなり、電気信号の減衰を小さくすることが可能となる。
【００３３】
請求項１３の発明によれば、導電パッドが導電性の低融点材料からなり、絶縁基板と半導体板とが陽極接合されるとき、導電パッドが溶融して固定電極と導電引出し膜に溶着して接続するので、固定電極と導電引出し膜が確実に接続され、導通信頼性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）（ｂ）、図２、及び図３（ａ）（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの１つである加速度センサを示す。この加速度センサは、半導体板１、絶縁基板２，３、導電引出し膜４ａ，４ｂ、低融点材料膜５、固定電極６、導電パッド７ａ，７ｂ、絶縁膜８とを備えており、マイクロマシニング技術等を用いて可動の構造体が形成された半導体板１の上面、下面にそれぞれ絶縁基板２，３を陽極接合した３層構造である。この加速度センサは、いわゆる静電容量型の加速度センサであり、加速度が加わると半導体板１の構造体が動き、固定電極６と半導体板１の間の静電容量が変化して、この静電容量が電気信号として取り出されるものである。
【００３５】
半導体板１には、可動の構造体として、錘部１ａと、それを支える梁部１ｂとが形成されている。梁部１ｂは、錘部１ａの周囲に設けられており、その長さが長く撓み易い形状に形成されている。錘部１ａの上下には空間１ｃ，１ｄが設けられており、この錘部１ａが図１の矢示方向に可動となるように構成されている。
【００３６】
絶縁基板２，３は、例えばガラス製であり、絶縁基板２にはブラスト加工によって形成された貫通孔２ａ，２ｂが設けられている。貫通孔２ａ，２ｂのそれぞれの内面とその近傍には導電引出し膜４ａ，４ｂが形成されている。この導電引出し膜４ａ，４ｂは、貫通孔２ａの近傍の部分と貫通孔２ｂの近傍の部分とが電気的に絶縁状態になるように分離されて設けられている。
【００３７】
半導体板１と接合される側の貫通孔２ａ，２ｂそれぞれの近傍には、導電性の低融点材料膜５が形成されている。このように２箇所に設けられたそれぞれの低融点材料膜５は、貫通孔２ａ，２ｂの内面で、導電引出し膜４ａ，４ｂと互いに一部が重なるようにして形成されている。また、それぞれの低融点材料膜５は、絶縁基板２の半導体板１と接合された側となる下面で後述する導電パッド７ａ，７ｂともそれぞれ接合されて、導電パッド７ａ及び導電引出し膜４ａと、導電パッド７ｂ及び導電引出し膜４ｂとをそれぞれ電気的に接続させる。
【００３８】
また、絶縁基板２の下面には固定電極６が形成されている。この固定電極６は半導体板１の錘部１ａの位置に応じ、錘部１ａと対向するように設けられており、この加速度センサに加速度が加わったときに、この固定電極６と錘部１ａとの間の空間１ｃの距離が変化することで、この固定電極６と半導体板１の間の静電容量が変化するように構成されている。これらの導電引出し膜４ａ，４ｂ、低融点材料膜５、及び固定電極６はそれぞれ導電性の薄膜であり、後述するように半導体板１と絶縁基板２とを陽極接合する前に絶縁基板２上に形成される。
【００３９】
半導体板１の絶縁基板２と接合された側である上面には導電パッド７ａ，７ｂが設けられている。導電パッド７ａは、絶縁基板２の貫通孔２ａ近傍の下面及び固定電極６の一部に接するように配されている。この導電パッド７ａと半導体板１との間にはガラス等の絶縁膜８が設けられており、半導体板１と固定電極６とが短絡することがないように絶縁されている。また、導電パッド７ｂは絶縁基板２の貫通孔２ｂ近傍の下面に接するように配されている。
【００４０】
ここで、上述の低融点材料膜５は、半導体板１と絶縁基板２とを陽極接合する際の熱で溶融するような低融点材料からなっている。この加速度センサの製造工程において、半導体板１と絶縁基板２とは、図３（ｂ）に示されるように、半導体板１に導電パッド７ａ，７ｂ及び絶縁膜８を配し、絶縁基板２に導電引出し膜４ａ，４ｂ、低融点材料膜５、及び固定電極６が形成された状態で陽極接合される。このときの熱により低融点材料膜５が溶融し、導電パッド７ａ，７ｂにそれぞれ密着して接続される。
【００４１】
固定電極６と導電引出し膜４ａとは導電パッド７ａと低融点材料膜５を介して電気的に接続されており、また、半導体板１と導電引出し膜４ｂとは導電パッド７ｂと低融点材料膜５を介して電気的に接続されている。これにより、この加速度センサより固定電極６と半導体板１の間の静電容量が導電引出し膜４ａ，４ｂに電気信号として取り出される。この導電引出し膜４ａ，４ｂと外部の回路等とをそれぞれワイヤボンディング等により接続することで、この電気信号が外部回路に送られる。
【００４２】
このように、絶縁基板２と半導体板１とを陽極接合させる際に低融点材料膜５が溶融し、導電パッド７ａ，７ｂにそれぞれ密着して接続されるので、導電パッド７ａ及び導電引出し膜４ａと、導電パッド７ｂ及び導電引出し膜４ｂとがそれぞれ確実に接続され、電気信号を取り出すための経路の導通信頼性を向上させることが可能となる。
【００４３】
例えば、本実施形態においては、図３（ａ）（ｂ）に示されるように、絶縁基板２にブラスト加工により貫通孔２ａ，２ｂを設けているが、この加工の際に、それぞれの貫通孔２ａ，２ｂの半導体板１側にチッピング面２ｃが生じている。しかし、半導体板１側から形成される低融点材料膜５はこのチッピング面２ｃにも形成されるため、導電パッド７ａ及び導電引出し膜４ａと、導電パッド７ｂ及び導電引出し膜４ｂとがそれぞれ確実に接続される。
【００４４】
また、上述のように絶縁基板２と半導体板１との陽極接合時に、低融点材料膜５により導電パッド７ａと導電引出し膜４ａとを接続し、固定電極６と半導体板１の錘部１ａが設けられた部分を封止して気密を保つことを同時に行うことができ、この加速度センサの製造プロセスが単純となって製造コストを低くすることが可能となる。さらに、電気信号を取り出すための経路が薄膜により構成されることから、温度が変化しても熱応力がほとんど発生せず、絶縁基板２や半導体板１が変形して固定電極６と錘部１ａとの距離が変化することがほとんどなくなり、加速度に応じて適正に電気信号を発生することが可能となる。
【００４５】
ここで、本実施形態においては、低融点材料膜５の一例として、Ａｕ‐Ｓｎ系の合金を用いることが可能である。Ａｕ‐Ｓｎ系の合金は、半導体板１と相性が良く、また融点が４００℃以下であるため半導体板１と絶縁基板２を陽極接合する際に溶融し易い。このように、低融点材料膜５にＡｕ‐Ｓｎ系の合金を用いることで、容易に且つ確実に導電パッド７ａ及び導電引出し膜４ａと、導電パッド７ｂ及び導電引出し膜４ｂとをそれぞれ接合することが可能となる。
【００４６】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの１つである加速度センサを示す。以下の各実施形態において、既述の実施形態と同様の機能及び形状のものは同一の符号を付して既述の実施形態と相違する部分についてのみ説明し、また、固定電極６と電気的に接続される貫通孔２ａ近傍の構造と、半導体板１と電気的に接続される貫通孔２ｂ近傍の構造とを、貫通孔２ａ近傍の構造を示す図のみを用いて説明する。この加速度センサは、絶縁基板２に形成された貫通孔２ａ，２ｂに、半導体板１との接合面側に広がる逆テーパ部２ｄを形成したものである。この逆テーパ部２ｄには、上述の実施形態と同様に、低融点材料膜５が形成されて半導体板１と絶縁基板２が陽極接合される。陽極接合時には低融点材料膜５が溶融して導電パッド７ａ及び導電引出し膜４ａと、導電パッド７ｂ及び導電引出し膜４ｂとがそれぞれ接続される。このとき、低融点材料膜５はそのぬれ力により逆テーパ部２ｄに付着したままとなり、脱離することはない。
【００４７】
本実施形態においては、逆テーパ部２ｄを設けないときと比べて、低融点材料膜５が逆テーパ部２ｄの上部から下部まで安定して形成されるため、より確実に導電パッド７ａ及び導電引出し膜４ａと、導電パッド７ｂ及び導電引出し膜４ｂとをそれぞれ接続でき、導通信頼性の向上が可能となる。
【００４８】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの１つである加速度センサを示す。この加速度センサは、上述の実施形態において、導電引出し膜４ａと接続される低融点材料膜５及び固定電極６を同一材料を用いて、低融点材料固定電極１５として形成したものである。この低融点材料固定電極１５が、半導体板１と絶縁基板２とを陽極接合する際の熱で溶融し、導電パッド７ａと密着して接続されるため、低融点材料固定電極１５、導電パッド７ａ、及び導電引出し膜４ａを確実に接続することが可能となる。また、上述の実施形態では低融点材料膜５と固定電極６とを別々の製造プロセスにより成形していたが、これらを同時に成形することができるようになり、この加速度センサの製造プロセスがより単純となって製造コストを低減することが可能となる。
【００４９】
図６は、本発明の第４の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの１つである加速度センサを示す。この加速度センサは、上述の陽極接合の際に溶融するような低融点材料を用いて形成した導電パッド１７ａ，１７ｂを備えたものである。この加速度センサの半導体板１と絶縁基板２を陽極接合するとき、熱により低融点材料膜５と導電パッド１７ａ，１７ｂが溶融して互いに確実に接続されるので、導通信頼性をより向上させることが可能となる。また、導電パッド１７ａが溶融して絶縁基板２下面の貫通孔２ａ近傍と接合されるので、固定電極６と半導体板１の錘部１ａが設けられた部分をより確実に封止することが可能となる。なお、この導電パッドの１７ａ，１７ｂの低融点材料は、低融点材料膜５と同一の材料でもよく、互いに異なる材料であってもよい。
【００５０】
図７は、本発明の第５の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの１つである加速度センサを示す。この加速度センサは、絶縁基板２に導電引出し膜４ａ，４ｂが形成されておらず、固定電極６と低融点材料膜５のみが形成された状態で、絶縁基板２と半導体板１が陽極接合され、その後、絶縁基板２の上面に導電引出し膜４ａ，４ｂが形成されたものである。導電引出し膜４ａは導電パッド７ａ及び低融点材料膜５と、導電引出し膜４ｂは導電パッド７ｂ及び低融点材料膜５とそれぞれ確実に重なるように形成することができ、それぞれが確実に接続され、導通信頼性を向上させることが可能となる。
【００５１】
図８は、本発明の第６の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの１つである加速度センサを示す。この加速度センサは、貫通孔２ａ，２ｂとそれぞれ同軸となる穴が予め設けられたドーナツ型の導電パッド２７ａ，２７ｂを備えたものである。この導電パッド２７ａ，２７ｂは、穴を有さないときに比べて体積が小さくなるため、半導体板１の極と固定電極６側の極との間の寄生容量が下がっている。このように、寄生容量が下がっていることから、この加速度センサの加速度に対する静電容量の変化特性が線形に近づくなど、この加速度センサの電気信号の変化特性をより良くすることが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態においては、半導体板１と絶縁基板２との陽極接合時に、半導体板１側の導電パッド２７ａ，２７ｂに設けられた穴と、絶縁基板２側の貫通孔２ａ，２ｂとを用いて、導電パッド２７ａの穴及び貫通孔２ａと、導電パッド２７ｂの穴及び貫通孔２ｂとがそれぞれ同軸となるようにすることで、半導体板１と絶縁基板２とを容易にアライメントして陽極接合させることが可能となる。
【００５３】
図９は、本発明の第７の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの１つである加速度センサを示す。この加速度センサは、上述のように低融点材料膜５がＡｕ‐Ｓｎ系の合金を用いており、絶縁基板２には、この低融点材料膜５を形成するための導電性材料からなる下地１６を、上記実施形態における固定電極６と共用するように設けたものである。この下地１６は、低融点材料膜５をＡｕ‐Ｓｎ系の合金で形成するために必要なものであり、この下地１６を上記実施形態における固定電極６と共用するので、固定電極６を形成する工程を省くことが可能となり、この加速度センサの製造プロセスを簡略化して製造コストを低減させることが可能となる。
【００５４】
図１０は、本発明の第８の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの１つである加速度センサを示す。この加速度センサは、導電パッド７ａ，７ｂにそれぞれ配線２４をワイヤボンディングして、導電パッド７ａ，７ｂから直接電気信号を取り出すものである。このように導電パッド７ａ，７ｂから直接電気信号を取り出すので、例えば貫通孔２ａ又は貫通孔２ｂの内面の表面粗さが大きく、導電引出し膜４ａ又は導電引出し膜４ｂの電気抵抗が大きくなっていても、これを避けて確実に電気信号を取り出すことが可能となり、導通信頼性を向上させることが可能となる。
【００５５】
図１１（ａ）（ｂ）は、本発明の第９の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの１つである加速度センサを示す。この加速度センサは、図１１（ｂ）に示されるように、導電パッド７ａ，７ｂと低融点材料膜５とのそれぞれの溶着部の周囲が、導電性の低融点材料からなり、一旦溶融してから凝固した溶融ボール９によって封止されている構造とされている。この加速度センサは、図１１（ａ）に示されるように、貫通孔２ａ，２ｂの半導体板１側にそれぞれ略球形状の溶融ボール９が予め配された状態で、絶縁基板２と半導体板１とを陽極接合する。陽極接合時にこの溶融ボール９が熱により溶融して、図１１（ｂ）に示されるように、導電パッド７ａ，７ｂと低融点材料膜５とが溶着される周囲を封止するように広がる。
【００５６】
このように、溶融ボール９が導電パッド７ａ，７ｂと低融点材料膜５とのそれぞれの溶着部の周囲を封止するので、導通信頼性をより向上させつつ固定電極６と半導体板１の錘部１ａが設けられた部分の気密保持をより確実に行うことが可能となる。
【００５７】
ここで、溶融ボール９の一例として、例えばＳｎ系の合金を用いることができる。このとき、上述のように低融点材料膜５がＡｕ−Ｓｎ系の合金からなっている場合には、溶融ボール９が確実に低融点材料膜５に溶着し、より確実に導通信頼性の向上と気密保持の効果を得ることが可能となる。
【００５８】
図１２（ａ）（ｂ）は、本発明の第１０の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの１つである加速度センサを示す。この加速度センサは、貫通孔２ａ，２ｂの内面で導電引出し膜４ａ，４ｂにそれぞれ溶着して接続された導電性の低融点材料からなる２個のロウ材ボール１０を備えている。このロウ材ボール１０は、絶縁基板２と半導体板１との陽極接合時には貫通孔２ａ，２ｂの半導体板１との接合される側と反対側に予めそれぞれ配されており、陽極接合時の熱によりこのロウ材ボール１０が溶融してそれぞれ導電引出し膜４ａ，４ｂに溶着するとともに、絶縁基板２の上面から突出したバンプ部１０ａを形成する。
【００５９】
この加速度センサは、図１２（ｂ）に示されるように、バンプ部１０ａを外部基板２０と直接接合することで、上述のように固定電極６及び半導体板１から導電引出し膜４ａ，４ｂにそれぞれ取り出された電気信号を、配線等を介さずに外部基板２０に直接取り出すようにしている。このようにすることで、電気信号が導電引出し膜４ａ，４ｂから外部基板に取り出されるときの経路の抵抗が小さくなり、電気信号の減衰を小さくすることが可能となる。
【００６０】
図１３は、本発明の第１１の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの１つである加速度センサを示す。この加速度センサは、上述の各実施形態とは異なり、低融点材料膜５が形成されておらず、低融点材料からなる導電パッド１７ａ，１７ｂを有するものである。この導電パッド１７ａ，１７ｂは、絶縁基板２と半導体板１との陽極接合時の熱により溶融し、導電パッド１７ａは、固定電極６及び導電引出し膜４ａと溶着して接続され、導電パッド１７ｂは、半導体板１及び導電引出し膜４ｂと溶着して接続される。
【００６１】
このように、導電パッド１７ａ，１７ｂが溶融して、固定電極６及び導電引出し膜４ａと半導体板１及び導電引出し膜４ｂとがそれぞれ確実に接続されるので、加速度センサの製造プロセスを単純にしつつ、導通信頼性を向上させることが可能となる。
【００６２】
ここで、上述の第１乃至第１０の実施形態において、半導体板１に導電パッド７ｂ，１７ｂ，２７ｂが設けられず、半導体板１と低融点材料膜５とが直接接合されるようにした構造であってもよい。このときにも、低融点材料膜５が半導体板１と絶縁基板２の陽極接合時の熱により溶融して、半導体板１と導電引出し膜４ｂとが確実に電気的に接続される。
【００６３】
なお、本発明は上記各実施形態の構成に限定するものではなく、発明の範囲を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、本発明における半導体微小電子機械デバイスは、上述の１軸の加速度センサに限らず、例えば、２軸又は３軸の加速度センサであったり、また半導体板１に構造体として薄膜が形成された圧力センサであってもよい。いずれの半導体微小電子機械デバイスにおいても、その電気信号の取り出し構造を上述のように構成することにより、導通信頼性を向上させ、製造プロセスを単純にして製造コストを低減させることが可能である。また、本発明の半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造は、当該半導体微小電子機械デバイスの全ての電気信号取り出し部に適用しても、また、一部の電気信号取り出し部のみに適用してもよく、半導体微小電子機械デバイスの構成、その製造プロセスや製造コスト等を鑑みて適宜適用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの絶縁基板２の上面図、（ｂ）は同デバイスの絶縁基板２を除いた状態の半導体板１の上面図。
【図２】図１（ｂ）のＡ‐Ａ線断面図。
【図３】（ａ）は同上デバイスの信号取り出し構造の半導体板１と絶縁基板２の接合後を示す断面図、（ｂ）はそれらの接合前を示す断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造を示す断面図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造を示す断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造を示す断面図。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造を示す断面図。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造を示す断面図。
【図９】本発明の第７の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造を示す断面図。
【図１０】本発明の第８の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造を示す断面図。
【図１１】（ａ）は本発明の第９の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造の半導体板１と絶縁基板２の接合前を示す断面図、（ｂ）はそれらの接合後を示す断面図。
【図１２】（ａ）は本発明の第１０の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造を示す断面図、（ｂ）はこの半導体微小電子機械デバイスが外部基板２０と接続されたときを示す断面図。
【図１３】本発明の第１１の実施形態に係る半導体微小電子機械デバイスの信号取り出し構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００６５】
１  半導体板
１ａ  錘部（構造体）
１ｂ  梁部（構造体）
２，３  絶縁基板
２ａ，２ｂ  貫通孔
２ｄ  逆テーパ部
４ａ，４ｂ  導電取出し膜
５  低融点材料膜
６  固定電極
７ａ，７ｂ，１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂ  導電パッド
８  絶縁膜
９  溶融ボール
１０  ロウ材ボール
１０ａ  バンプ部
１６  下地
２０  外部基板
２４  配線
【図１】
2006250778.tif 000003
【図２】
2006250778.tif 000004
【図３】
2006250778.tif 000005
【図４】
2006250778.tif 000006
【図５】
2006250778.tif 000007
【図６】
2006250778.tif 000008
【図７】
2006250778.tif 000009
【図８】
2006250778.tif 000010
【図９】
2006250778.tif 000011
【図１０】
2006250778.tif 000012
【図１１】
2006250778.tif 000013
【図１２】
2006250778.tif 000014
【図１３】
2006250778.tif 000015