(57)【要約】【課題】キャビティ内に物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が備えられた半導体装置において、基板の歪みによるノイズを抑制できる半導体装置を提供する。【解決手段】この半導体装置は、第１面を有する支持基板と、第２面を有し、第２面が第１面に対向する状態で支持基板に接合されるキャップ基板と、を備える。支持基板とキャップ基板との間に気密性のキャビティが形成され、キャビティ内における第２面に固定された固定電極と、キャビティ内において固定電極に対向して形成されることにより静電容量を成し、静電容量の変化に応じたセンサ信号を出力するセンシング部と、を備える。そして、支持基板を貫通して形成され、キャビティの内外を互いに電気的に接続する貫通電極を備える。【選択図】図１
2018004447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面（１０ａ）を有する支持基板（１０）と、
第２面（４０ａ）を有し、前記第２面が前記第１面に対向する状態で前記支持基板に接合されるキャップ基板（４０）と、を備え、
前記支持基板と前記キャップ基板との間に気密性のキャビティ（８０）が形成され、
前記キャビティ内における前記第２面に固定された固定電極（６０）と、
前記キャビティ内において前記固定電極に対向して形成されることにより静電容量を成し、前記静電容量の変化に応じたセンサ信号を出力するセンシング部（２０）と、を備える半導体装置であって、
前記支持基板を貫通して形成され、前記キャビティの内外を互いに電気的に接続する貫通電極（７０）を備える半導体装置。
【請求項２】
前記貫通電極は、
前記固定電極の電位を取り出すためのＡ種貫通電極と、
前記センシング部の電位を取り出すためのＢ種貫通電極（７１）と、
前記支持基板と電気的に接続されるとともに前記キャップ基板にも電気的に接続されることにより前記支持基板と前記キャップ基板とを互いに接続するＣ種貫通電極（７２）と、を含む請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記支持基板と前記キャップ基板とは、金属を含む接合体（３１〜３６）を介して互いに接合され、
前記Ｃ種貫通電極は、
前記支持基板に形成された支持基板側コンタクト（１２ｂ）を介して前記支持基板に接続されるとともに、前記支持基板を貫通して前記接合体に至り、
前記接合体は、前記キャビティ内において前記キャップ基板に形成されたキャップ基板側コンタクト（４２ａ）を介して前記キャップ基板に接続される請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記キャップ基板の板厚は、前記支持基板の板厚よりも厚くされる請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャップ基板と支持基板との間にキャビティが形成され、キャビティ内に物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が備えられた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載の物理量センサは、キャップ基板と支持基板とにより形成される気密室（キャビティ）にセンシング部たる半導体層が設けられている。半導体層は溝部によって可動部と周辺部が区画されている。可動部はキャップ基板および支持基板に対して相対的に可動して、可動部とキャップ基板との対向距離が変化するようになっている。具体的には、この可動部は、開口部が形成された矩形枠状の枠部と、開口部の対向辺を連結するように備えられたトーション梁とを有している。可動部はトーション梁がアンカー部を介して支持基板に支持されている。可動部はトーション梁を回転軸としてキャップ基板に対して傾斜し、その結果、互いの対向距離が変化する。
【０００３】
そして、キャップ基板には固定電極が形成されている。上記のように、センシング部たる半導体層とキャップ基板との対向距離が変化すると、半導体層と固定電極とにより成る静電容量が変化する。特許文献１に記載の物理量センサは、半導体層の法線方向に印加される加速度を可動部の回転運動に変換して、静電容量の変化に基づいて物理量センサに印加される加速度を検出する、いわゆる慣性センサである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２３２０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の物理量センサは、固定電極および半導体層の電位を外部に取り出すための電極が貫通電極（ＴＳＶ）として設けられている。この貫通電極は固定電極が接合されたキャップ基板を貫通する貫通孔に形成されている。
【０００６】
キャップ基板にＴＳＶ用の貫通孔を形成する際には、孔の加工性やセンサの省サイズ化の観点から、キャップ基板は可能な限り薄くされていることが好ましい。一方、キャップ基板が薄すぎると、温度や応力等の周辺環境の変化に応じてキャップ基板に歪みを生じてしまう虞がある。
【０００７】
キャップ基板には固定電極が形成されているため、熱歪や応力ひずみが生じると半導体層と固定電極とにより成る静電容量が変化してしまう虞がある。つまり、加速度に重畳するノイズが増大してしまう虞がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、キャビティ内に物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が備えられた半導体装置において、基板の歪みによるノイズを抑制できる半導体装置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】
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、第１面（１０ａ）を有する支持基板（１０）と、第２面（４０ａ）を有し、第２面が第１面に対向する状態で支持基板に接合されるキャップ基板（４０）と、を備え、支持基板とキャップ基板との間に気密性のキャビティ（８０）が形成され、キャビティ内における第２面に固定された固定電極（６０）と、キャビティ内において固定電極に対向して形成されることにより静電容量を成し、静電容量の変化に応じたセンサ信号を出力するセンシング部（２０）と、を備える半導体装置であって、支持基板を貫通して形成され、キャビティの内外を互いに電気的に接続する貫通電極（７０）を備える。
【００１１】
これによれば、固定電極が形成されたキャップ基板とは別体の支持基板に貫通電極が形成される構成である。すなわち、キャップ基板に貫通孔を形成する必要がない。よって、キャップ基板の板厚は貫通電極の仕様に依存することなく、任意に設定することができる。ひいては、熱や応力に起因して生じる歪みによるセンサ信号へのノイズの重畳を抑制するようにキャップ基板の板厚を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態にかかる慣性センサの構成を示す図であり、図２に示すＩ−Ｉ線の沿う断面図である。
【図２】第１実施形態にかかる慣性センサ（第２基板）の構成を示す上面図である。
【図３】第１基板を用意し絶縁膜を形成する工程を示す断面図である。
【図４】第２基板を形成する工程を示す断面図である。
【図５】各接合体の一部を形成する工程を示す断面図である。
【図６】溝部およびスリットを形成する工程を示す断面図である。
【図７】貼り合わせ基板および絶縁膜を形成するとともにキャップ基板側コンタクトを形成する工程を示す断面図である。
【図８】各接合体の一部および中継配線を形成する工程を示す断面図である。
【図９】支持基板とキャップ基板とを接合する工程を示す断面図である。
【図１０】貼り合わせ基板および支持基板を薄肉化するとともに貫通孔を形成する工程を示す断面図である。
【図１１】貫通孔に絶縁膜を形成する工程を示す断面図である。
【図１２】支持基板側コンタクトを形成する工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。
【００１４】
（第１実施形態）
最初に、図１〜図２を参照して、本実施形態に係る半導体装置の概略構成について説明する。
【００１５】
本実施形態における半導体装置は、例えば加速度を検出する慣性センサである。図１に示すように、半導体装置たる慣性センサ１００は、支持基板１０とキャップ基板４０とが積層されて構成されている。なお、図１は、図２に示すＩ−Ｉ線に沿う断面図である。図２は支持基板１０のうち、第２基板１３の上面図である。
【００１６】
支持基板１０は、第１基板１１上に絶縁膜１２を介して第２基板１３が配置されたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板とされており、第１面１０ａが第２基板１３のうち絶縁膜１２側と反対側の表面で構成されている。なお、第１基板１１はシリコン等の半導体で構成され、絶縁膜１２は酸化膜や窒化膜として構成され、第２基板１３はポリシリコン等で構成されている。また、第１基板１１には、絶縁膜１２の形成面と反対側の面に絶縁膜１２ａが形成されている。
【００１７】
そして、第２基板１３には、図１および図２に示されるように、マイクロマシン加工が施されて溝部１４が形成され、溝部１４によって可動部２０と周辺部３０とが区画されている。
【００１８】
また、支持基板１０のうち第１基板１１には、可動部２０ひいては後述の枠部２２が第１基板１１および絶縁膜１２と接触することを防止するために、可動部２０と対向する部分に窪み部１５が形成されている。なお、窪み部１５はエッチング等の方法により形成されるものであり、絶縁膜１２は窪み部１５の表面に亘って形成されている。
【００１９】
可動部２０は、平面矩形状の開口部２１が形成された矩形枠状の枠部２２と、開口部２１の対向辺を連結するように形成されたトーション梁２３とを有している。そして、可動部２０は、トーション梁２３が絶縁膜１２に支持されたアンカー部２４と連結されることにより第１基板１１に支持されている。この可動部２０が特許請求の範囲に記載のセンシング部に相当する。
【００２０】
ここで、本実施形態における方向の定義について説明する。図１および図２に示すように、トーション梁２３の延設方向をｘ軸方向とし、ｘ軸に直交する方向をｙ軸方向とする。また、ｘｙ平面に直交する方向をｚ軸方向とする。すなわち、ｚ軸方向は支持基板１０の第１面１０ａの法線方向である。換言すれば、ｚ軸方向は、支持基板１０およびキャップ基板４０の厚さ方向である。
【００２１】
トーション梁２３は、ｚ軸方向の加速度が印加されたとき、可動部２０の回転中心軸となる部材である。すなわち、トーション梁２３は、その延設方向を回転軸として回動する。本実施形態におけるトーション梁２３は開口部２１を２分割するように形成されている。
【００２２】
枠部２２は、ｚ軸方向の加速度が印加されたとき、トーション梁２３を回転軸として回転できるように、トーション梁２３を基準として非対称な形状とされている。本実施形態における枠部２２は、トーション梁２３を基準として第１部位２２ａと第２部位２２ｂとに分けられる。枠部２２は、第１部位２２ａにおけるトーション梁２３から最も離れている部分の端部までのｙ軸方向の長さが、第２部位２２ｂにおけるトーション梁２３から最も離れている部分の端部までのｙ軸方向の長さより短くされている。つまり、枠部２２は、第１部位２２ａの質量が第２部位２２ｂの質量よりも小さくされている。
【００２３】
また、支持基板１０の第１面１０ａ、すなわち第２基板１３の表面には、第１接合体３１、第２接合体３２、第３接合体３３、第４接合体３４および第５接合体３５が形成されるとともに、気密フレームとして機能する第６接合体３６が形成されている。これら接合体３１〜３６は、本実施形態においては例えばアルミニウムで構成されており、支持基板１０とキャップ基板４０とに挟まれて形成されている。なお、図２では、これらの要素の形成位置を破線で示している。
【００２４】
具体的には、第１接合体３１は周辺部３０の表面である第１面１０ａに形成され、周辺部３０を介して後述の第１貫通電極７１に接続されている。第２接合体３２はアンカー部２４に形成されて可動部２０と電気的に接続されている。第３接合体３３は周辺部３０の表面である第１面１０ａに形成され、周辺部３０を介して後述の第２貫通電極７２に接続されている。とくに第３接合体３３は絶縁膜４２に設けられたキャップ基板側コンタクト４２ａを介して貼り合わせ基板４１に電気的に接続されている。第４接合体３４は周辺部３０の表面である第１面１０ａに形成され、周辺部３０を介して図示しない第３貫通電極に接続されている。第５接合体３５は周辺部３０の表面である第１面１０ａに形成され、周辺部３０を介して図示しない第４貫通電極に接続されている。第３貫通電極および第４貫通電極は、それぞれ第１貫通電極７１と同一の構成を有しつつｙ軸方向に沿って並んで形成されている。すなわち、第１接合体３１、第３接合体３３、第４接合体３４、第５接合体３５の電位は、それぞれ、第１貫通電極７１、第２貫通電極７２、第３貫通電極、第４貫通電極と同電位となっており、これらの電極を介して外部に出力できるようになっている。逆に、これらの電極に電圧を印加すれば、対応する接合体を所望の電位にすることができる。
【００２５】
さらに、第１接合体３１と第２接合体３２とは、後述の中継配線６３によって互いに結線され電気的に接続されている。つまり、センシング部たる可動部２０の電位は第１貫通電極７１から取り出すことができるようになっている。
【００２６】
気密フレームとして機能する第６接合体３６は、可動部２０（溝部１４）を取り囲むように枠状に形成されている。第６接合体３６は、支持基板１０とキャップ基板４０とに挟まれて形成されているので、第６接合体３６と支持基板１０とキャップ基板４０とに囲まれた領域は外部から隔離された気密空間となっている。特許請求の範囲に記載のキャビティとは、この隔離空間に相当する。また、以降、この隔離空間をキャビティ８０と称する。
【００２７】
支持基板１０における第２基板１３は、図１および図２に示すように、外周部３０において複数のスリット５０を有している。本実施形態における第２基板１３は、第１種スリット５１と第２種スリット５２を有している。以降、第１種スリット５１および第２種スリット５２をまとめてスリット５０ということがある。
【００２８】
第１種スリット５１は、第２基板１３のうち、第１接合体３１、第３接合体３３、第４接合体３４および第５接合体３５との接触部分を取り囲むように略環状に形成されている。図２に示すように、第１接合体３１との接触部分を取り囲む第１種スリット５１は環状であり、以降、スリットで囲まれた領域を島部３０ａと称する。すなわち、周辺部３０は、第１種スリット５１によって島部３０ａと、島部３０ａを除く母体部３０ｂとに区画される。なお、本実施形態では、図１に示すように、第１種スリット５１が第１基板１１や絶縁膜１２にまで至っていないが、これに限定されるものではない。島部３０ａおよび母体部３０ｂは第１基板１１や絶縁膜１２を含む概念である。
【００２９】
第１接合体３１と同様に、第２基板１３のうち第３接合体３３との接触部分を取り囲むように第１種スリット５１が形成されている。第３接合体３３に対応する第１種スリット５１は完全な環状を成さず、一部が欠損したＣ字状を成している。つまり、第３接合体３３は母体部３０ｂと電気的に導通しており、後述の絶縁膜４２を貫くキャップ基板側コンタクト４２ａを介して貼り合わせ基板４１と導通している。さらに同様に、第２基板１３のうち第４接合体３４との接触部分を取り囲むように第１種スリット５１が形成され、第５接合体３５との接触部分を取り囲むように第１種スリット５１が形成されている。第４接合体３４および第５接合体３５に対応する第１種スリット５１は環状を成しており、島部３０ａと母体部３０ｂとを区画している。
【００３０】
第２種スリット５２は、図２に示すように、可動部２０、および、周辺部３０のうち各接合体３１，３３〜３５との接触部分とを内側に含むように枠状に形成されている。本実施形態における第２種スリット５２は、第６接合体３６が形成される枠内であって、第６接合体３６に沿った矩形状に形成されている。第２種スリット５２は、第２基板１３を、第２種スリット５２の枠外である外周部３０ｃと、枠内である内周部３０ｄとに区画している。ｚ軸方向から正面視したとき、外周部３０ｃは支持基板１０うち第６接合体３６が接合されている領域である。対して、内周部３０ｄは、可動部２０や上記した島部３０ａを内包する領域である。
【００３１】
キャップ基板４０は、図１に示すように、貼り合わせ基板４１と、貼り合わせ基板４１のうち支持基板１０と対向する一面に形成された絶縁膜４２とを有している。絶縁膜４２における第３接合体３３と接触する部分には絶縁膜４２を貫通して貼り合わせ基板４１に至るキャップ基板側コンタクト４２ａが形成されている。第３接合体３３はキャップ基板側コンタクト４２ａの内部に入り込んで形成され貼り合わせ基板４１に電気的に接触している。そして、絶縁膜４２のうち支持基板１０と対向する面にてキャップ基板４０における第２面４０ａが構成されている。なお、貼り合わせ基板４１はシリコン等で構成され、絶縁膜４２は酸化膜や窒化膜で構成されている。
【００３２】
図２に示すように、キャップ基板４０の第２面４０ａには、第１固定電極６１と第２固定電極６２とが形成されている。以降、第１固定電極６１と第２固定電極６２とをまとめて固定電極６０ということがある。固定電極６０は支持基板１０との対向配置されており、第１面１０ａに接触しないように形成されている。
【００３３】
第１固定電極６１は、図２に示すように、ｚ軸方向から正面視したとき、枠部２２における第１部位２２ａとオーバラップするように形成されている。換言すれば、第１固定電極６１は第１部位２２ａに対向している。第１固定電極６１と第１部位２２ａは静電容量を構成し、可動部２０がトーション梁２３を回転軸として変位することによって当該静電容量が変化するようになっている。第１固定電極６１は、第１配線６１ａを介して第５接合体３５に電気的に接続されている。すなわち、第１固定電極６１の電位は第４貫通電極を介して検出することができる。
【００３４】
第２固定電極６２は、図２に示すように、ｚ軸方向から正面視したとき、枠部２２における第２部位２２ｂとオーバラップするように形成されている。換言すれば、第２固定電極６２は第２部位２２ｂに対向している。第２固定電極６２と第２部位２２ｂは静電容量を構成し、可動部２０がトーション梁２３を回転軸として変位することによって当該静電容量が変化するようになっている。第２固定電極６２は、第２配線６２ａを介して第４接合体３４に電気的に接続されている。すなわち、第２固定電極６２の電位は第３貫通電極を介して検出することができる。このように、第１固定電極６１の電位は第４貫通電極により引き出され、第２固定電極６２の電位は第３貫通電極により引き出される。
【００３５】
なお、固定電極６０、第１配線６１ａおよび第２配線６２ａは例えばアルミニウムにより構成されている。また、第１固定電極６１および第２固定電極６２は互いに同一の平面形状とされ、加速度が印加されていない状態において、第１，第２部位２２ａ，２２ｂとの間に等しい静電容量を構成している。
【００３６】
さらに、キャップ基板４０の第２面４０ａには、第２面４０ａに沿うように中継配線６３が形成されている。中継配線６３は、例えばアルミニウムにより構成され、第１接合体３１と第２接合体３２とを電気的に接続している。中継配線６３により、第２接合体３２と第１接合体３１、ひいては第１貫通電極７１とを同電位とすることができる。なお、本実施形態における中継配線６３はトーション梁２３に対向するようにｘ軸方向に延設されている。ここで、上記した第１配線６１ａ、第２配線６２ａ、および中継配線６３はキャビティ８０内に形成される配線であり、いわゆる内層配線である。これら内層配線６１ａ，６２ａ，６３は、キャップ基板４０における絶縁膜４２上に形成されており、シリコンを主成分とする貼り合わせ基板４１と直接接触しない構造となっている。
【００３７】
このように、可動部２０と固定電極６０とでセンシング部が構成され、第１貫通電極７１、第３貫通電極および第４貫通電極によって加速度に応じたセンサ信号を出力することができるようになっている。
【００３８】
次に、第１貫通電極７１、第２貫通電極７２、第３貫通電極および第４貫通電極の詳しい構成について説明する。
【００３９】
支持基板１０のうち第１基板１１には、厚さ方向（ｚ軸方向）に貫通する貫通電極７０が形成されている。本実施形態における貫通電極７０は、図１に示す第１貫通電極７１、第２貫通電極７２および、図示しない第３貫通電極、第４貫通電極なる４つを含んでいる。これら４つの貫通電極を総称して貫通電極７０ということがある。
【００４０】
４つの貫通電極７０は、絶縁膜１２ａ、第１基板１１および絶縁膜１２を貫通する貫通孔１１ａに、絶縁膜１１ｂを介して形成されている。絶縁膜１１ｂは貫通孔１１ａの内壁面において絶縁膜１２と絶縁膜１２ａとを連結して一体的な絶縁膜となっている。貫通電極７０は貫通孔１１ａの内壁面に沿って形成されるとともに、絶縁膜１２ａ上にランド部７０ａが形成された構成とされている。
【００４１】
図１に示すように、第１貫通電極７１は絶縁膜１２ａ、第１基板１１、絶縁膜１２を貫通し、第２基板１３を介して第１接合体３１に至る。つまり、第１貫通電極７１は、第１接合体３１、中継配線６３、第２接合体３２を経由して可動部２０に電気的に接続されている。第１貫通電極７１は、特許請求の範囲に記載のＢ種貫通電極に相当する貫通電極である。なお、第１貫通電極７１は、ｚ軸方向においてアンカー部２４の直下に形成され、中継配線６３を介さずに可動部２０と接続されるように形成されても良い。ただし、本実施形態のように、中継配線６３を経由することによって、第１貫通電極７１の熱に起因する体積変化の影響が可動部２０に直接伝達されることを防止でき、センシング部の経年劣化の抑制、および測定精度の向上をはかることができる。
【００４２】
第２貫通電極７２は絶縁膜１２ａ、第１基板１１、絶縁膜１２を貫通して第２基板１３における周辺部３０に至る。また、第２貫通電極７２は、絶縁膜１２ａに設けられた支持基板側コンタクト１２ｂを介して支持基板１１とも電気的に接触している。さらに、第２基板１３における周辺部３０は第３接合体３３と接続し、第３接合体３３はキャップ基板側コンタクト４２ａを介して貼り合わせ基板４１と電気的に接触している。すなわち、第２貫通電極７２は、支持基板１１、第２基板１３の周辺部３０、第３接合体３３および貼り合わせ基板４１と同電位である。例えば第２貫通電極７２を慣性センサ１００におけるグランド電位に設定すれば、貼り合わせ基板４１と周辺部３０と支持基板１１とをグランド電位に設定することができる。第２貫通電極７２は、特許請求の範囲に記載のＣ種貫通電極に相当する貫通電極である。
【００４３】
図示しない第３貫通電極および第４貫通電極は、絶縁膜１２ａ、第１基板１１、絶縁膜１２を貫通し、第２基板１３を介してそれぞれ第４接合体３４および第５接合体３５に至る。つまり、第３貫通電極および第４貫通電極は、それぞれ第２固定電極６２および第１固定電極６１と電気的に接続されている。第３貫通電極および第４貫通電極は、特許請求の範囲に記載のＡ種貫通電極に相当する貫通電極である。
【００４４】
以上が本実施形態における慣性センサ１００の概略構造である。このような慣性センサ１００は、ｚ軸方向の加速度が印加されると、枠部２２がトーション梁２３を回転軸として加速度に応じて回転する。そして、第１部位２２ａと第１固定電極６１との間の静電容量と、第２部位２２ｂと第２固定電極６２との間の静電容量とが加速度に応じて変化するため、この容量変化に基づいて加速度の検出が行われる。すなわち、慣性センサ１００はＺ軸慣性センサである。
【００４５】
次に、図３〜図１２を参照して、慣性センサ１００の製造方法について説明する。
【００４６】
先ず、図３に示すように、支持基板１０を構成する第１基板１１を用意し、図示しないマスクレジストを形成してエッチング等を行い、第１基板１１に窪み部１５を形成する。その後、第１基板１１上にＣＶＤや熱酸化等の一般的に知られた方法で絶縁膜１２を形成する。
【００４７】
次いで、図４に示すように、絶縁膜１２と第２基板１３とを接合して支持基板１０を形成する。絶縁膜１２と第２基板１３とを接合は、特に限定されるものではないが、例えば、次のように行うことができる。
【００４８】
まず、絶縁膜１２の接合面および第２基板１３の接合面にＮ２プラズマ、Ｏ２プラズマ、またはＡｒイオンビームを照射し、絶縁膜１２および第２基板１３の各接合面を活性化する。そして、適宜形成されたアライメントマークを用いて赤外顕微鏡等によるアライメントを行い、室温〜５５０℃で絶縁膜１２および第２基板１３をいわゆる直接接合により接合する。
【００４９】
なお、ここでは直接接合を例に挙げて説明したが、絶縁膜１２と第２基板１３とは、陽極接合や中間層接合、フージョン接合等の接合技術によって接合されてもよい。また、接合後に、高温アニール等の接合品質を向上させる処理を行ってもよい。さらに、接合後に、第２基板１３を研削研磨によって所望の厚さに加工してもよい。
【００５０】
次いで、図５に示すように、支持基板１０の第１面１０ａにＣＶＤ法等によって金属膜（アルミニウム）を形成する。そして、レジストや酸化膜等の図示しないマスクを用いて反応性イオンエッチング等で当該金属膜をパターニングすることにより、第１接合体３１〜第６接合体３６の一部となる金属層を選択的に形成する。図５においては第４接合体３４と第５接合体３５を図示していないが、この工程において形成される。なお、金属の接合体を形成する前に、後述の工程であるキャップ基板４０を接合する際の高さを決定するためのスペーサを形成する工程を挿入しても良い。また、本実施形態における接合体３１〜３６はアルミニウムを想定しているが、金や銅を採用しても良い。
【００５１】
次いで、図６に示すように、レジストや酸化膜等の図示しないマスクを用いて反応性イオンエッチング等で第２基板１３に溝部１４およびスリット５０を形成する。これにより、可動部２０が形成され、且つ、周辺部３０が接合部３０ａと母体部３０ｂ、あるいは、外周部３０ｃと内周部３０ｄに区画された第１基板１０が用意される。
【００５２】
上記図３〜図６とは別工程において、図７に示すように、貼り合わせ基板４１を用意し、図示しないマスクレジストを形成してエッチング等を行い、貼り合わせ基板４１に窪み部１６を形成する。その後、熱酸化等によって貼り合わせ基板４１の全面に絶縁膜４２を形成する。その後、絶縁膜４２を部分的に除去してキャップ基板側コンタクト４２ａとなるべきコンタクトホールを形成する。
【００５３】
次いで、図８に示すように、絶縁膜４２のうち支持基板１０と対向するべき部分に金属膜（アルミニウム）を形成する。そして、レジストや酸化膜等の図示しないマスクを用いて反応性イオンエッチング等で当該金属膜をパターニングすることにより、第１固定電極６１、第２固定電極６２を形成する。また、この工程において、第１接合体３１〜第６接合体３６の残りの部分となる金属層を選択的に形成する。さらに、この工程において中継配線６３、第１配線６１ａおよび第２配線６２ａを形成する。第３接合体３３の形成にあっては、前工程において形成されたコンタクトホールに第３接合体３３が充填されてキャップ基板側コンタクト４２ａとなるように金属膜の形成を行う。
【００５４】
なお、第１固定電極６１および第２固定電極６２はポリシリコンで形成しても良い。この場合には、第１固定電極６１および第２固定電極６２をポリシリコンでパターニングした後、第１接合体３１〜第６接合体３６の残りの部分、および中継配線６３、第１配線６１ａおよび第２配線６２ａを、アルミニウムを用いて形成するようにすれば良い。
【００５５】
次いで、図９に示すように、支持基板１０とキャップ基板４０とを接合する。具体的には、適宜形成されたアライメントマークを用いて赤外顕微鏡等によるアライメントを行い、支持基板１０に形成された第１接合体３１〜第６接合体３６の一部と、キャップ基板４０に形成された第１接合体３１〜第６接合体３６の一部とを３００〜５００℃で金属接合する。これにより、支持基板１０とキャップ基板４０との間の空間が第６接合体３６により封止されてキャビティ８０となり、枠部２２および第１固定電極６１、第２固定電極６２がキャビティ８０に気密封止される。
【００５６】
次いで、図１０に示すように、貼り合わせ基板４１を支持基板１０側と反対側から研削して貼り合わせ基板４１を所望の厚さに調整する。ところで、貼り合わせ基板４１を含むキャップ基板４０には固定電極６０が形成されている。このため、可動部２０と固定電極６０との対向距離が意図せずに変化しないように、貼り合わせ基板４１の厚さは、慣性センサ１００に印加が想定される応力や冷熱変化に対して、十分な強度を確保できる厚さに設定するべきである。従来の慣性センサでは、キャップ基板４０側に貫通電極７０を形成するために、貼り合わせ基板４１の厚さを薄くする必要があった。これに対して、本実施形態では、キャップ基板４０側に貫通電極７０を形成しないので、応力や冷熱変化に対して、十分な強度を確保できる厚さに設定することができる。
【００５７】
一方、図１０に示すように、第１基板１１をキャップ基板４０側と反対側から研削して第１基板１１を所望の厚さに調整する。第１基板１１の厚さは、貫通電極７０の形成容易性を考慮して決定される。
【００５８】
貼り合わせ基板４１および第１基板１１の研削による厚さ調整の後、図１０に示すように、第１基板１１におけるキャップ基板４０とは反対側の一面から貫通孔１１ｃを形成する。貫通孔１１ｃは例えばエッチングにより形成する。本実施形態において、貫通孔１１ｃは、第１接合体３１、第３接合体３３、第４接合体３４、第５接合体３５に対応する位置に形成する。
【００５９】
次いで、図１１に示すように、各貫通孔１１ｃの壁面にＴＥＯＳ等の絶縁膜１１ｂを成膜する。このとき、第１基板１１のうちキャップ基板４０側と反対側に形成された絶縁膜にて絶縁膜１２ａが構成される。つまり、絶縁膜１２ａと絶縁膜１１ｂとは同じ工程で形成される。以降、絶縁膜１１ｂの内壁面を改めて貫通孔１１ａと称する。
【００６０】
次いで、図１２に示すように、各貫通孔１１ａの底部に形成された絶縁膜１１ｂを部分的に除去し、各貫通孔１１ａ内において、第１接合体３１、第３接合体３３、第４接合体３４および第５接合体３５と電気的に接触した第２基板１３を露出させる。同時に、第３接合体３３に繋がる貫通孔１１ａの近傍の絶縁膜１２ａをエッチングして、支持基板側コンタクト１２ｂとなるべきコンタクトホールを設ける。これにより、絶縁膜１２ａが部分的に除去されて第１基板１１が露出する。
【００６１】
次いで、各貫通孔１１ａの内壁面および、各貫通孔１１ａの近傍に金属膜状の電極を形成する。具体的には、第１接合体３１に対応する貫通孔１１ａに第１貫通電極７１を形成する。第３接合体３３に対応する貫通孔１１ａに第２貫通電極７２を形成する。また、第４接合体３４に対応する貫通孔１１ａに第３貫通電極を形成する。第５接合体３５に対応する貫通孔１１ａに第４貫通電極を形成する。その後、絶縁膜４３上の金属膜をパターニングしてランド部７０ａを形成する。これにより、図１に示す慣性センサ１００を製造することができる。とくに第２貫通電極７２におけるランド７０ａを構成する金属膜は、絶縁膜１２ａに設けられたコンタクトホール内に充填されて支持基板側コンタクト１２ｂを形成し、第２貫通電極７２と、支持基板１０における第１基板１１とを電気的に接続している。
【００６２】
なお、上記では、ｚ軸方向に印加される加速度を検出する慣性センサ１００の製造方法について説明したが、ｘｙ平面に沿う方向に印加される加速度を検出するセンシング部を同一慣性センサ１００内に設けるようにしても良い。また、上記では１つの加速度センサの製造方法について説明したが、ウェハ状の支持基板１０およびキャップ基板４０を用意し、これらを接合した後にダイシングカットしてチップ単位に分割するようにしてもよい。
【００６３】
次に、本実施形態にかかる慣性センサ１００の作用効果について説明する。
【００６４】
従来の慣性センサでは、貫通電極７０と固定電極６０とが同一の基板、例えばキャップ基板４０に形成されていた。このような形態では、貫通電極７０の形成のために、キャップ基板４０をできるだけ薄く製造するという要請がある一方、キャップ基板４０の変形に起因する固定電極６０と可動部２０との間の静電容量の変化を抑制する観点から、キャップ基板４０をできるだけ厚く製造するという背反する要請があった。
【００６５】
これに対して、本実施形態における慣性センサ１００では、固定電極６０が形成されたキャップ基板４１とは異なる基板として形成される支持基板１０に貫通電極７０が形成される。
【００６６】
このため、可動部２０と固定電極６０との対向距離が意図せずに変化しないように、キャップ基板４０を構成する貼り合わせ基板４１の厚さを、慣性センサ１００に印加が想定される応力や冷熱変化に対して、十分な強度を確保できる厚さに設定することができる。
【００６７】
また、支持基板１０の観点から述べれば、貫通電極７０の形成容易性を考慮して第１基板１１の厚さを決定することができる。
【００６８】
すなわち、背反する要請を考慮することなく、支持基板１０の厚さ、およびキャップ基板４０の厚さを、それぞれ独立に、任意に設定することができる。
【００６９】
よって、貫通電極７０形成の容易性のために支持基板１０をできるだけ薄く製造する要請と、静電容量の変化を抑制するという目的のためにキャップ基板４０を必要十分な厚さに製造する要請とを両立するため、キャップ基板４０の厚さは、支持基板１０よりも厚く設定することが好ましい。
【００７０】
また、本実施形態における慣性センサ１００は、キャップ基板側コンタクト４２ａと、支持基板側コンタクト１２ｂとが形成されていることにより、貼り合わせ基板４１と、第２基板１３における母体部３０ｂと、第１基板１１と、第２貫通電極７２とを同電位にすることができる。支持基板１０とキャップ基板４０とが同電位にされていることによって、キャビティ８０内における外乱電場を生じにくくするでき、センサ信号の精度を向上することができる。
【００７１】
そして、キャップ基板側コンタクト４２ａは、慣性センサ１００の製造工程において、絶縁膜４２をパターニングするだけで形成することができるものであり、絶縁膜４２をエッチングする別の工程と共通化することができる。すなわち、パターニングのためのエッチングマスクを変更するだけで実現できる。同様に、支持基板側コンタクト１２ｂは、慣性センサ１００の製造工程において、絶縁膜１２ａをパターニングするだけで形成することができるものであり、絶縁膜１２ａをパターニングするためのエッチングマスクを変更するだけで実現することができる。つまり、従来の製造工程に対して、工程数を増加することなく、貼り合わせ基板４１と、第２基板１３における母体部３０ｂと、第１基板１１と、第２貫通電極７２とを同電位にすることができる。
【００７２】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００７３】
上記した各実施形態では、接合体３１〜３６、貫通電極７０についてアルミニウムを採用する例について説明したが、金や銅を含む金属を採用しても良い。また、各絶縁膜については、シリコンの酸化膜や窒化膜を採用することができる。
【００７４】
また、貫通電極７０の形成の後、支持基板１０の第１面１０ａと反対の面に、耐湿性のパッシベーション膜を全面に亘って形成するようにしても良い。パッシベーション膜には、例えばＰＩＱ（ポリイミド）や窒化シリコンを採用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０…支持基板，１１…第１基板，１２…絶縁膜，１３…第２基板，２０…可動部，３０…周辺部，３１…第１接合体，３２…第２接合体，３６…第６接合体，４０…キャップ基板，４１…貼り合わせ基板，６３…中継配線，７０…貫通電極，８０…キャビティ
【図１】
2018004447.tif 000003
【図２】
2018004447.tif 000004
【図３】
2018004447.tif 000005
【図４】
2018004447.tif 000006
【図５】
2018004447.tif 000007
【図６】
2018004447.tif 000008
【図７】
2018004447.tif 000009
【図８】
2018004447.tif 000010
【図９】
2018004447.tif 000011
【図１０】
2018004447.tif 000012
【図１１】
2018004447.tif 000013
【図１２】
2018004447.tif 000014