(57)【要約】【課題】量産性に優れ、高い信頼性を有する機能素子の製造方法を提供する。【解決手段】物理量センサー１００の製造方法は、ベース基板１０及びセンサー基板８０を準備する工程と、ベース基板１０の被接合面となる第１の面１１に複数の溝部３を形成する工程と、溝部３が形成されている第１の面１１に、センサー基板８０を接合する工程と、ベース基板１０とセンサー基板８０とが重なる方向からの平面視で、隣り合う２つの溝部３の間の領域において、センサー基板８０をエッチングすることにより、機能部９０を形成する工程と、溝部３を跨ぎ、且つ、ベース基板１０の第１の面１１に接合されている枠部８３を形成する工程と、を含み、溝部３を形成する工程は、枠部８３と重なる領域の溝部３の互いに対向している２つの側壁７の輪郭を、平面視で、凹凸形状になるように形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板及び第２の基板を準備する工程と、
前記第１の基板の被接合面となる第１の面に複数の溝部を形成する工程と、
前記溝部が形成されている前記第１の面に、前記第２の基板を接合する工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板とが重なる方向からの平面視で、隣り合う２つの前記溝部の間の領域に配置される機能部及び前記溝部を跨ぐ枠部を、前記第２の基板をエッチングすることにより、形成する工程と、
を含み、
前記溝部を形成する工程は、
前記枠部と重なる領域の１つの前記溝部の互いに対向している２つの側壁の輪郭を、前記平面視で、凹凸形状になるように形成する、
ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記凹凸形状は、等間隔に第１の凸部が並んでいる、ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記凹凸形状は、非等間隔に第１の凸部が並んでいる、ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記凹凸形状は、曲線状である、ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項５】
請求項２又は請求項３において、
前記第１の凸部の幅は、対向している前記側壁に向うに従って漸減している、ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
第３の基板を準備する工程と、
前記第３の基板に第１の凹部及び第２の凸部を形成する工程と、
前記第２の凸部に第２の凹部を形成する工程と、
前記第１の凹部の内部に前記機能部が収容され、且つ、前記第２の凹部の内部に前記枠部が収容されるように、前記第３の基板を前記第２の基板に重ね、前記第２の凸部を前記第１の基板の前記第１の面に接合する工程と、
を含む、
ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項７】
第１の基板及び第２の基板を準備する工程と、
前記第１の基板の被接合面となる第１の面に複数の溝部を形成する工程と、
前記溝部が形成されている前記第１の面に、前記第２の基板を接合する工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板とが重なる方向からの平面視で、隣り合う２つの前記溝部の間の領域において、前記第２の基板をエッチングすることにより、機能部を形成する工程と、
第３の基板を準備する工程と、
前記第３の基板に第１の凹部を形成する工程と、
前記第１の凹部の内部に前記機能部が収容されるように、前記第３の基板を前記第１の基板に接合する工程と、
接合された前記第１の基板及び前記第３の基板を切断する工程と、
を含み、
前記溝部を形成する工程は、
前記溝部の互いに対向している２つの側壁の輪郭を、前記平面視で、凹凸形状になるように形成する、
ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記凹凸形状は、等間隔に第１の凸部が並んでいる、ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項９】
請求項７において、
前記凹凸形状は、非等間隔に第１の凸部が並んでいる、ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のいずれか一項において、
前記凹凸形状は、曲線状である、ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項８又は請求項９において、
前記第１の凸部の幅は、対向している前記側壁に向うに従って漸減している、ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記接合は、陽極接合、直接接合、接着材接合、およびシロキサン結合のうちいずれかである、
ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記第１の基板は、Ｓｉ基を有し、
前記第２の基板は、Ｓｉ基を有し、
これらの第１の基板と第２の基板とを接合する接合膜と、
を含み、
前記接合膜は、
プラズマ重合法により成膜されたシロキサン結合を含み、
結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格と、前記Ｓｉ骨格に結合する有機基からなる脱離基と、を含み、
エネルギーを付与して表面を含む領域に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより発現した接着性を有する膜である、
ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度や角速度等の物理量を検出する物理量センサー等の機能素子は、固定電極と、固定電極に対して間隙をもって並んで設けられるとともに一定方向に変位可能な可動電極と、を有する構造のものが知られている。
この様な機能素子は、可動電極の変位に伴い、固定電極と可動電極との間隙が変化し、その間隙の変化によって、固定電極と可動電極との間に生じる静電容量の変化を検出することで、加速度や角速度等の物理量の変化を検出している。
また、この様な機能素子の製造方法としては、絶縁基板（ベース基板）上にシリコン基板（センサー基板）を接合し、その後、シリコン基板をエッチング加工し、固定電極と可動電極とを形成する方法が知られている。しかし、基板同士を接合する場合、接合界面において、気泡の残留、空隙の残存が発生し易く、これらの気泡や空隙がその後の真空プロセスや熱プロセスにおいて接合部分を破壊する原因となる。また、これらの気泡や空隙が機能素子、特にその機能部に生じた場合、所望の特性が得られず、不良品となってしまうという問題があった。
【０００３】
そこで、特許文献１には、貼り合わせる２枚の基板の少なくとも一方の接合面に予め逃げ溝を設けてから基板同士を貼り合わせることにより、接合部分に気泡や空隙が発生しないようにする基板の接合方法が記載されている。また、特許文献２には、２枚の半導体基板を陽極接合する際、接合界面に発生する気泡を逃がすために、一方の半導体基板に溝を設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−６３９１２号公報
【特許文献２】特開２０１４−２１０５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および特許文献２の接合方法では、基板同士を接合した後に、一方の基板を加工して、他方の基板に予め形成されていた溝の上に重なるように、所定の部位を形成する場合、接合面積が十分とれないことに起因して、その後の真空プロセスや熱プロセスにおいて、形成した所定の部位が他方の基板から脱落したり、剥離してしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る機能素子の製造方法は、第１の基板及び第２の基板を準備する工程と、前記第１の基板の被接合面となる第１の面に複数の溝部を形成する工程と、前記溝部が形成されている前記第１の面に、前記第２の基板を接合する工程と、前記第１の基板と前記第２の基板とが重なる方向からの平面視で、隣り合う２つの前記溝部の間の領域に配置される機能部及び前記溝部を跨ぐ枠部を、前記第２の基板をエッチングすることにより、形成する工程と、を含み、前記溝部を形成する工程は、前記枠部と重なる領域の１つの前記溝部の互いに対向している２つの側壁の輪郭を、前記平面視で、凹凸形状になるように形成する、ことを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、第１の基板の被接合面となる第１の面に複数の溝部を形成し、溝部が形成されている第１の面に、第２の基板を接合することで、第１の基板と第２の基板との接合部分に気泡や空隙が発生しない接合を行うことができる。また、枠部と重なる領域の１つの溝部の互いに対向している２つの側壁の輪郭を、平面視で、凹凸形状になるように形成しているので、溝部を跨ぐ枠部がオーバーエッチングされ、溝部が延在する方向と交差する方向の枠部の幅が細くなった場合でも、第１の凸部により接合面積が確保されるので、枠部が第１の基板から脱落したり、剥離したりすることを低減することができる。従って、高い信頼性を有する機能素子を製造することができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載の機能素子の製造方法において、前記凹凸形状は、等間隔に第１の凸部が並んでいる、ことが好ましい。
【００１０】
本適用例によれば、溝部の形状が、等間隔に第１の凸部が並んでいる凹凸形状であるため、溝部を跨ぎ接合される枠部と第１の基板との接合面積を、溝部を挟み左右で同等とすることができるので、溝部の左右で枠部と第１の基板との接合強度を均等にすることができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載の機能素子の製造方法において、前記凹凸形状は、非等間隔に第１の凸部が並んでいる、ことが好ましい。
【００１２】
本適用例によれば、溝部の形状が、非等間隔に第１の凸部が並んでいる凹凸形状であるため、溝部を跨ぎ接合される枠部と第１の基板との接合面積を溝部を挟み左右で異ならせることができるので、溝部の左右で枠部と第１の基板との接合強度が異なる。そのため、枠部と第１の基板との接合強度が大きい側に機能部を設けることで、機能部の信頼性を高めることができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に記載の機能素子の製造方法において、前記凹凸形状は、曲線状である、ことが好ましい。
【００１４】
本適用例によれば、凹凸形状が曲線状であるので、並行する直線状の側壁で構成される溝部に比べ、溝部を跨ぎ接合される枠部と第１の基板との接合面積を大きくすることができ、枠部と第１の基板との接合強度を高めることができる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に記載の機能素子の製造方法において、前記第１の凸部の幅は、対向している前記側壁に向うに従って漸減している、ことが好ましい。
【００１６】
本適用例によれば、第１の凸部の幅が、対向している側壁に向うに従って漸減しているので、並行する直線状の側壁で構成される溝部に比べ、溝部を跨ぎ接合される枠部と第１の基板との接合面積を大きくすることができ、枠部と第１の基板との接合強度を高めることができる。
【００１７】
［適用例６］上記適用例に記載の機能素子の製造方法において、第３の基板を準備する工程と、前記第３の基板に第１の凹部及び第２の凸部を形成する工程と、第２の凸部に第２の凹部を形成する工程と、前記第１の凹部の内部に前記機能部が収容され、且つ、前記第２の凹部の内部に前記枠部が収容されるように、前記第３の基板を前記第２の基板に重ね、前記第２の凸部を前記第１の基板の前記第１の面に接合する工程と、を含む、ことが好ましい。
【００１８】
本適用例によれば、第３の基板の第１の凹部の内部に機能部が収容され、第３の基板の第２の凸部を第１の基板の第１の面に接合されているので、機能部を第１の凹部の内部に気密封止することができ、安定な特性を得ることができる。また、第３の基板の第２の凹部の内部に枠部が収容されるので、枠部の高さにより第３の基板の高さを一定に保つことができ、安定して接合することができる。従って、高い信頼性を有する機能素子を製造することができる。
【００１９】
［適用例７］本適用例に係る機能素子の製造方法は、第１の基板及び第２の基板を準備する工程と、前記第１の基板の被接合面となる第１の面に複数の溝部を形成する工程と、前記溝部が形成されている前記第１の面に、前記第２の基板を接合する工程と、前記第１の基板と前記第２の基板とが重なる方向からの平面視で、隣り合う２つの前記溝部の間の領域において、前記第２の基板をエッチングすることにより、機能部を形成する工程と、第３の基板を準備する工程と、前記第３の基板に第１の凹部を形成する工程と、前記第１の凹部の内部に前記機能部が収容されるように、前記第３の基板を前記第１の基板に接合する工程と、接合された前記第１の基板及び前記第３の基板を切断する工程と、を含み、前記溝部を形成する工程は、前記溝部の互いに対向している２つの側壁の輪郭を、前記平面視で、凹凸形状になるように形成する、ことを特徴とする。
【００２０】
本適用例によれば、第１の基板の隣り合う２つの溝部の間の領域に機能部が形成され、第３の基板の第１の凹部の内部に機能部が収容され、第１の基板と第３の基板とが接合されている。そのため、第１の基板と第２の基板との接合部分に気泡や空隙が発生しないように作用する溝部が、第１の凹部の外側となり、第１の凹部の内部を気密封止することができる。また、接合した第３の基板と第１の基板とを切断し個片化する際、溝部が延在する方向と交差する方向に切断位置がずれた場合でも、溝部が凹凸形状に形成されているため、第１の凸部により接合面積が確保されるので、切断後も第１の基板と第３の基板との接合強度を保持することができる。従って、高い信頼性を有する機能素子を製造することができる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例に記載の機能素子の製造方法において、前記凹凸形状は、等間隔に第１の凸部が並んでいる、ことが好ましい。
【００２２】
本適用例によれば、溝部の形状が、等間隔に第１の凸部が並んでいる凹凸形状であるため、溝部を挟み左右の接合面積を同等とすることができるので、溝部の左右で接合強度を均等にすることができる。
【００２３】
［適用例９］上記適用例に記載の機能素子の製造方法において、前記凹凸形状は、非等間隔に第１の凸部が並んでいる、ことが好ましい。
【００２４】
本適用例によれば、溝部の形状が、非等間隔に第１の凸部が並んでいる凹凸形状であるため、溝部を挟み左右の接合面積を異ならせることができるので、溝部の左右で接合強度が異なる。そのため、接合強度が大きい側に機能部を設けることで、機能部の信頼性を高めることができる。
【００２５】
［適用例１０］上記適用例に記載の機能素子の製造方法において、前記凹凸形状は、曲線状である、ことが好ましい。
【００２６】
本適用例によれば、凹凸形状が曲線状であるので、並行する直線状の側壁で構成される溝部に比べ、溝部を挟む左右の接合面積を大きくすることができ、接合強度を高めることができる。
【００２７】
［適用例１１］上記適用例に記載の機能素子の製造方法において、前記第１の凸部の幅は、対向している前記側壁に向うに従って漸減している、ことが好ましい。
【００２８】
本適用例によれば、第１の凸部の幅が、対向している側壁に向うに従って漸減しているので、並行する直線状の側壁で構成される溝部に比べ、溝部を挟む左右の接合面積を大きくすることができ、接合強度を高めることができる。
【００２９】
［適用例１２］上記適用例に記載の機能素子の製造方法において、前記接合は、陽極接合、直接接合、接着材接合、およびシロキサン結合のうちいずれかである、ことが好ましい。
【００３０】
本適用例によれば、接合が、陽極接合、直接接合、接着材接合、およびシロキサン結合のうちいずれかであることにより、一般的な接合装置を用いて、簡単に接合することができ、高い信頼性を有する機能素子を製造することができる。
【００３１】
［適用例１３］上記適用例に記載の機能素子の製造方法において、前記第１の基板は、Ｓｉ基を有し、前記第２の基板は、Ｓｉ基を有し、これらの第１の基板と第２の基板とを接合する接合膜と、を含み、前記接合膜は、プラズマ重合法により成膜されたシロキサン結合を含み、結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格と、前記Ｓｉ骨格に結合する有機基からなる脱離基と、を含み、エネルギーを付与して表面を含む領域に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより発現した接着性を有する膜である、ことが好ましい。
【００３２】
本適用例によれば、第１の基板と第２の基板とを、高い寸法精度で強固に、且つ低温化で効率良く接合することができ、高い信頼性を有する機能素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施形態に係る機能素子の概略構造を示す平面図。
【図２】図１中のＡ−Ａ線の断面を示す断面図。
【図３】第１の実施形態に係る機能素子の製造方法を説明するフローチャート図。
【図４】第１の実施形態に係る機能素子の製造工程における平面図。
【図５】図４中のＢ−Ｂ線の断面を示す断面図。
【図６】図４中のＣ部における拡大図。
【図７】第１の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図。
【図８】第１の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図。
【図９】第１の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図。
【図１０】第１の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図。
【図１１】第１の実施形態に係る機能素子の製造工程における平面図。
【図１２】第１の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図。
【図１３】第１の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図。
【図１４】第１の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図。
【図１５】第１の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図。
【図１６】第１の変形例に係る機能素子の溝部の平面図。
【図１７】第２の変形例に係る機能素子の溝部の平面図。
【図１８】第３の変形例に係る機能素子の溝部の平面図。
【図１９】第２の実施形態に係る機能素子の製造方法を説明するフローチャート図。
【図２０】第２の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図。
【図２１】第２の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図。
【図２２】第２の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図。
【図２３】第２の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。
【００３５】
＜第１の実施形態＞
［機能素子の構造］
先ず、第１の実施形態に係る機能素子として、物理量センサー１００を一例として挙げ、図１および図２を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係る機能素子の概略構造を示す平面図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ線の断面を示す断面図である。なお、便宜上、図１では、蓋体６０を透視して図示している。また、図１、図２、および以下に示す図４〜図１８、図２０〜図２３では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。
【００３６】
以下では、機能素子としての物理量センサー１００が、水平方向（Ｘ軸方向）の加速度を検出する加速度センサーである場合について説明する。
【００３７】
物理量センサー１００は、図１および図２に示すように、第１の基板としてのベース基板１０と、第２の基板としてのセンサー基板８０と、第３の基板としての蓋体６０と、を含み構成されている。ベース基板１０は、溝部３と、配線２０，２２，２４と、接続端子５０，５２，５４と、を有している。蓋体６０は、第１の凹部６２と、第２の凹部６６と、を有している。センサー基板８０は、接合部３０、固定部８１，８２、連結部８４，８５、可動部８６、可動電極部８７、および固定電極部８８，８９で構成される機能部９０と、枠部８３と、を有している。
【００３８】
ベース基板１０の材質は、例えば、絶縁材料であり、具体的には、ガラスなどである。ベース基板１０は、図２に示すように、第１面（具体的には上面）１１と、第１の面１１と反対側の第２面（具体的には下面）１２と、を有している。図示の例では、第１の面１１は、＋Ｚ軸方向を向いており、第２の面１２は、−Ｚ軸方向を向いている。第１の面１１には、凹部１３と、溝部３と、配線２０，２２，２４を配置するための溝部１４，１５，１６と、が設けられている。
【００３９】
凹部１３の上方（＋Ｚ軸方向側）には、センサー基板８０の機能部９０を構成する可動部８６および可動電極部８７が配置されている。凹部１３によって、可動部８６および可動電極部８７は、ベース基板１０に妨害されることなく、所望の方向に可動することができる。凹部１３の平面形状（Ｚ軸方向から見たときの形状）は、特に限定されないが、図１に示す例では、矩形である。
【００４０】
溝部３は、ベース基板１０とセンサー基板８０との接合部分に気泡や空隙が発生するのを防止するために設けられている。また、溝部３の上方には、センサー基板８０の枠部８３が配置されている。蓋体６０に設けられている第２の凹部６６内に枠部８３を収容し、ベース基板１０の第１の面１１と蓋体６０の第２の凸部６４とを接合することにより、センサー基板８０の機能部９０を蓋体６０の第１の凹部６２で構成されるキャビティー６３内に確実に収容することができる。
【００４１】
溝部１４は、図１に示すように、ベース基板１０とセンサー基板８０とが重なる方向からの平面視において（Ｚ軸方向から見て）、凹部１３の外周に沿うように設けられている。溝部１４は、ベース基板１０および蓋体６０によって囲まれるキャビティー６３の内側から外側まで延出している。溝部１４は、例えば、配線２０および接続端子５０の平面形状に対応した平面形状を有している。
【００４２】
溝部１５は、平面視において、凹部１３の外周に沿うように設けられている。図１に示す例では、溝部１５は、溝部１４の外側に設けられ、溝部１４を囲むように設けられている。溝部１５は、キャビティー６３の内側から外側まで延出している。溝部１５は、例えば、配線２２および接続端子５２の平面形状に対応した平面形状を有している。
【００４３】
溝部１６は、キャビティー６３の内側から外側まで延出している。溝部１６は、例えば、配線２４および接続端子５４の平面形状に対応した平面形状を有している。
【００４４】
なお、溝部１４，１５，１６内には、複数の凸部１８が設けられており、凸部１８上に設けられた配線２０，２２，２４とセンサー基板８０の接合部３０とがシリサイド層を介して、電気的に接続されている。
【００４５】
配線２０，２２，２４は、溝部１４，１５，１６内と、溝部１４，１５，１６内に設けられた凸部１８上と、に設けられている。
【００４６】
配線２０は、溝部１４内に設けられている。より具体的には、配線２０は、溝部１４の底面に設けられている。配線２０は、図２に示すように、溝部１４内に設けられた凸部１８において、接合部３０を介して、センサー基板８０の第１固定電極部８８と電気的に接続されている。
【００４７】
配線２２は、溝部１５内に設けられている。より具体的には、配線２２は、溝部１５の底面に設けられている。配線２２は、溝部１５内に設けられた凸部１８において、接合部３０を介して、センサー基板８０の第２固定電極部８９と電気的に接続されている。
【００４８】
配線２４は、溝部１６内に設けられている。より具体的には、配線２４は、溝部１６の底面に設けられている。配線２４は、溝部１６内に設けられた凸部１８において、接合部３０を介して、センサー基板８０の第１固定部８１と電気的に接続されている。
【００４９】
配線２０，２２，２４の材質は、貴金属であり、例えば、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちの一つ、又は複数の材料である。従って、センサー基板８０とシリサイド層を形成することができ、センサー基板８０の接合部３０と配線２０，２２，２４とを電気的に接続することができる。
【００５０】
シリサイド層は、センサー基板８０の接合部３０と配線２０，２２，２４との間に設けられ、センサー基板８０の接合部３０と配線２０，２２，２４とを接続している。より具体的には、シリサイド層は、第１固定電極部８８の接合部３０と配線２０との間、第２固定電極部８９の接合部３０と配線２２との間、および第１固定部８１の接合部３０と配線２４との間に設けられている。
【００５１】
シリサイド層は、センサー基板８０とベース基板１０とを陽極接合する際に、センサー基板８０の接合部３０におけるシリコンと配線２０，２２，２４の貴金属とが反応することによって形成される。シリサイド層の厚さは、特に限定されず、配線２０，２２，２４の厚さや陽極接合の条件（温度、時間）等によって適宜決定されるが、例えば、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００５２】
接続端子５０，５２，５４は、それぞれ溝部１４，１５，１６内に設けられている。接続端子５０，５２，５４は、それぞれ配線２０，２２，２４と接続されている。したがって、接続端子５０は、第１固定電極部８８と電気的に接続されている。接続端子５２は、第２固定電極部８９と電気的に接続されている。接続端子５４は、第１固定部８１と電気的に接続されている。
【００５３】
接続端子５０，５２，５４は、平面視において蓋体６０と重ならない位置に（キャビティー６３の外側に）設けられている。接続端子５０，５２，５４の材質は、例えば、配線２０，２２，２４と同じである。
【００５４】
蓋体６０は、ベース基板１０上に（第１の面１１に）載置（接合）されている。蓋体６０は、容器状の形状を有しており、ベース基板１０と接合されることにより、第１の凹部６２によって、センサー基板８０の機能部９０を収容するキャビティー６３を形成することができる。キャビティー６３は、機能部９０を安定に作動させるために、不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気で気密封止されていることが好ましい。
【００５５】
また、蓋体６０は、ベース基板１０上に設けられた枠部８３を収容する第２の凹部６６が設けられており、蓋体６０の第２の凸部６４とベース基板１０の第１の面１１とを接合する際に、枠部８３の高さにより蓋体６０の高さを一定に保つことができ、安定して接合することができる。また、第２の凹部６６に枠部８３を収容することで、センサー基板８０の機能部９０を蓋体６０の第１の凹部６２で構成されるキャビティー６３内に確実に収容することができる。
【００５６】
蓋体６０の材質は、例えば、シリコン、ガラスなどである。蓋体６０とベース基板１０との接合方法は、特に限定されないが、例えば、ベース基板１０の材質がガラスであり、蓋体６０の材質がシリコンである場合は、ベース基板１０と蓋体６０とを陽極接合することができる。
【００５７】
センサー基板８０は、ベース基板１０上に（第１の面１１に）支持されている。センサー基板８０の機能部９０は、キャビティー６３に収容されている。また、センサー基板８０の枠部８３は、平面視で、機能部９０を取り囲むように配置され、溝部３を覆うように形成されている。センサー基板８０の材質は、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。
【００５８】
センサー基板８０の可動部８６は、Ｘ軸方向の加速度の変化に応じて、連結部８４，８５を弾性変形させながら、Ｘ軸方向（＋Ｘ軸方向または−Ｘ軸方向）に変位する。このような変位に伴って、可動電極部８７と第１固定電極部８８との間の隙間、および可動電極部８７と第２固定電極部８９との間の隙間の大きさが変化する。すなわち、このような変位に伴って、可動電極部８７と第１固定電極部８８との間の静電容量、および可動電極部８７と第２固定電極部８９との間の静電容量の大きさが変化する。これらの静電容量の変化に基づいて、物理量センサー１００は、Ｘ軸方向の加速度を検出することができる。
【００５９】
第１固定部８１および第２固定部８２は、ベース基板１０の第１の面１１に接合されている。図１に示す例では、固定部８１，８２は、平面視において、凹部１３の外周縁を跨ぐように設けられている。固定部８１，８２の平面形状は、例えば、矩形である。
【００６０】
第１固定部８１は、溝部１６を跨いで設けられている。図１に示す例では、第１固定部８１の一部は、溝部１６と重なっている。第１固定部８１は、接合部３０において、配線２４を介して、接続端子５４と電気的に接続されている。
【００６１】
可動部８６は、図１に示すように、第１固定部８１と第２固定部８２との間に設けられている。図１に示す例では、可動部８６の平面形状は、Ｘ軸に沿った長辺を有する矩形である。
【００６２】
連結部８４，８５は、可動部８６と固定部８１，８２とを連結している。より具体的には、第１連結部８４は、可動部８６と第１固定部８１とを連結し、第２連結部８５は、可動部８６と第２固定部８２とを連結している。連結部８４，８５は、所望のばね定数を持ち、Ｘ軸方向に可動部８６を変位し得るように構成されている。図１に示す例では、第１連結部８４は、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びる形状をなす２つの梁８４ａ，８４ｂによって構成されている。同様に、第２連結部８５は、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びる形状をなす２つの梁８５ａ，８５ｂによって構成されている。
【００６３】
可動電極としての可動電極部８７は、可動部８６に接続されている。可動電極部８７は、可動部８６に設けられている。可動電極部８７は、複数設けられている。可動電極部８７は、可動部８６から＋Ｙ軸方向および−Ｙ軸方向に突出し、櫛歯状をなすようにＸ軸方向に並んでいる。
【００６４】
固定電極としての固定電極部８８，８９は、ベース基板１０上に設けられ、可動電極部８７に対向して配置されている。固定電極部８８，８９は、一方の端部が固定端としてベース基板１０の第１の面１１に接合され、他方の端部が自由端として可動部８６側へ延出している。固定電極部８８，８９の各々は、複数設けられている。固定電極部８８，８９は、櫛歯状をなすようにＸ軸方向に交互に並んでいる。固定電極部８８，８９は、可動電極部８７に対して間隔を隔てて対向して設けられている。図１に示す例では、第１固定電極部８８は、可動電極部８７の一方側（−Ｘ軸方向側）に配置され、第２固定電極部８９は、他方側（＋Ｘ軸方向側）に配置されている。例えば、第１固定電極部８８の可動電極部８７と対向する面積と、第２固定電極部８９の可動電極部８７と対向する面積とは、同じである。
【００６５】
第１固定電極部８８は、溝部１４，１５を跨いで設けられている。図１に示す例では、第１固定電極部８８は、溝部１４，１５と交差している。第１固定電極部８８は、配線２０を介して、接続端子５０と電気的に接続されている。
【００６６】
第２固定電極部８９は、溝部１４，１５を跨いで設けられている。図１に示す例では、第２固定電極部８９は、溝部１４，１５と交差している。第２固定電極部８９は、配線２２を介して、接続端子５２と電気的に接続されている。第２固定電極部８９は、第１固定電極部８８と電気的に分離されている。
【００６７】
固定部８１，８２、連結部８４，８５、可動部８６、および可動電極部８７は、一体に設けられている。固定部８１，８２および固定電極部８８，８９と、ベース基板１０と、の接合方法は、特に限定されないが、例えばベース基板１０の材質がガラスである場合、固定部８１，８２および固定電極部８８，８９と、ベース基板１０とは、陽極接合によって接合されている。
【００６８】
物理量センサー１００では、接続端子５０，５４を用いることにより、可動電極部８７と第１固定電極部８８との間の静電容量を測定することができる。さらに、物理量センサー１００では、接続端子５２，５４を用いることにより、可動電極部８７と第２固定電極部８９との間の静電容量を測定することができる。このように物理量センサー１００では、可動電極部８７と第１固定電極部８８との間の静電容量、および可動電極部８７と第２固定電極部８９との間の静電容量を別々に測定し、それらの測定結果に基づいて、高精度に物理量（加速度）を検出することができる。
【００６９】
より具体的には、可動電極部８７と第１固定電極部８８との間の静電容量と、可動電極部８７と第２固定電極部８９との間の静電容量と、をモニターして差動検出することで、高精度に加速度を検出することができる。
【００７０】
なお、上記では、物理量センサー１００を、Ｘ軸方向の加速度を検出する加速度センサー素子として説明したが、本発明に係る機能素子は、Ｙ軸方向の加速度を検出する加速度センサー素子であってもよいし、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度を検出する加速度センサー素子でもあってもよい。また、本発明に係る機能素子は、加速度センサー素子に限定されず、例えば、角速度を検出するジャイロセンサー素子であってもよい。
【００７１】
［機能素子の製造方法］
次に、第１の実施形態に係る機能素子の製造方法について、物理量センサー１００の製造方法を一例として挙げ、図３〜図１５を参照しながら説明する。図３は、第１の実施形態に係る機能素子の製造方法を説明するフローチャート図である。図４は、第１の実施形態に係る機能素子の製造工程における平面図であり、図５は、図４中のＢ−Ｂ線の断面を示す断面図であり、図６は、図４中のＣ部における拡大図である。図７〜図１０および図１２〜図１５は、第１の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図であって、図２に対応している。図１１は、第１の実施形態に係る機能素子の製造工程における平面図である。
【００７２】
ステップＳ１は、第１の基板としてのベース基板１０、第２の基板としてのセンサー基板８０、および第３の基板としての蓋体６０となる基板を準備する準備工程である。
【００７３】
ステップＳ２は、準備したベース基板１０に溝部３を形成する溝部形成工程である。
図４および図５に示すように、ベース基板１０の被接合面となる第１の面１１に、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により、複数の溝部３を形成する。本実施形態では、Ｘ軸方向に延在する溝部３を形成しているが、これ限定されることはなく、Ｙ軸方向に延在する溝部３や格子状に形成された溝部３でも構わない。
【００７４】
図６に示すように、ベース基板１０に形成された溝部３は、１つの溝部３の互いに対向している２つの側壁７の輪郭が、ベース基板１０とセンサー基板８０とが重なる方向からの平面視で、凹凸形状になるように形成されている。そのため、溝部３を跨ぐ枠部８３がオーバーエッチングされ、溝部３が延在する方向と交差する方向の枠部８３の幅が細くなった場合でも、第１の凸部５によりベース基板１０と枠部８３との接合面積が確保されるので、枠部８３がベース基板１０から脱落したり、剥離したりすることを低減することができる。
また、凹凸形状が第１の凸部５を間隔Ｌの等間隔に配置している形状であるため、溝部３を跨ぎ枠部８３を接合した場合、溝部３を挟み左右のベース基板１０と枠部８３との接合面積が同等となるため、溝部３の左右で枠部８３との接合強度を均等にすることができる。
【００７５】
ステップＳ３は、溝部３が形成されたベース基板１０に凹部１３を形成する凹部形成工程である。
図７に示すように、ベース基板１０の第１の面１１に、凹部１３、溝部１４，１５，１６、および凸部１８を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により形成する。なお、本工程は、ステップＳ２の溝部形成工程で溝部３を形成する時に、同時に行っても構わない。
その後、形成した溝部１４，１５，１６内に配線２０，２２，２４および接続端子５０，５２，５４を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により形成する。
【００７６】
ステップＳ４は、溝部３が形成されたベース基板１０の第１の面１１にセンサー基板８０を接合する接合工程である。
図８に示すように、ベース基板１０の溝部３が形成されている第１の面１１上に、センサー基板８０を配置し、ベース基板１０の第１の面１１とセンサー基板８０とを陽極接合により接合する。ここで、凸部１８上に設けられた配線２０とセンサー基板８０の接合部３０とがシリサイド層を形成し電気的に接続される。
なお、センサー基板８０は、最終的な機能部９０を構成する厚さに比べ、十分厚い厚さを有している。これは、ベース基板１０との接合時に、センサー基板８０が反って接合部分に気泡や空隙が発生するのを防止するためである。
【００７７】
ステップＳ５は、センサー基板８０を所望の厚さに研削する研削工程である。
図９に示すように、センサー基板８０がベース基板１０に接合された状態で、センサー基板８０のベース基板１０が接合された面とは反対側の面を、研削装置等で研削し所望の厚さに加工する。
【００７８】
ステップＳ６は、所望の厚さに加工されたセンサー基板８０をエッチングすることにより、機能部９０と枠部８３とを形成する機能部・枠部形成工程である。
図１０に示すように、センサー基板８０から機能部９０と枠部８３とを、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により形成する。より具体的なエッチング技術として、ボッシュ（Bosch）法を用いることができる。
機能部９０は、ベース基板１０とセンサー基板８０とが重なる方法からの平面視で、隣り合う２つの溝部３の間の領域に形成されている。また、機能部９０を構成する第１固定電極部８８は、接合部３０において、凸部１８上に設けられた配線２０と電気的に接続されている。
枠部８３は、図１１に示すように、溝部３を跨ぎ、且つ、ベース基板１０の第１の面１１に接合されている。
【００７９】
ステップＳ７は、蓋体６０となる基板から蓋体６０を形成する蓋体形成工程である。
蓋体形成工程は、先ず、図１２に示すように、蓋体６０となる基板の第３の面６１に第１の凹部６２を形成する第１の凹部形成工程と、次に、図１３に示すように、第２の凸部６４に第２の凹部６６を形成する第２の凹部形成工程と、を含んでいる。
蓋体６０に設けられた第１の凹部６２と第２の凹部６６とは、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により形成されている。
【００８０】
ステップＳ８は、第１の凹部６２と第２の凹部６６とを備えた蓋体６０と、機能部９０と枠部８３とが接合されているベース基板１０とを接合する封止工程である。
図１４に示すように、蓋体６０の第１の凹部６２の内部に機能部９０が収容され、蓋体６０の第２の凹部６６の内部に枠部８３が収容されるように、蓋体６０を機能部９０および枠部８３が接合されたベース基板１０（センサー基板８０に相当）に重ね、蓋体６０の第２の凸部６４をベース基板１０の第１の面１１に接合することで、キャビティー６３を気密封止する。なお、本工程を、不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気で行うことにより、キャビティー６３に不活性ガスを充填することができるので、機能部９０を安定に作動させることができる。
【００８１】
次に、溝部３および枠部８３が配置されている領域をダイシング装置等により、切断し個片化することにより、図１５に示すように、第１の実施形態に係る物理量センサー１００を製造することができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、ベース基板１０とセンサー基板８０との接合やベース基板１０と蓋体６０との接合に、陽極接合を一例として挙げ、説明したが、これに限定されず、直接接合、接着材接合、およびシロキサン結合のうちいずれかであっても構わない。これらの接合は、一般的な接合装置を用いて、簡単に接合することができ、高い信頼性を有する物理量センサー１００を製造することができる。
【００８３】
また、前述したシロキサン結合では、Ｓｉ基を有するベース基板１０とＳｉ基を有するセンサー基板８０とを準備し、プラズマ重合法により成膜されたシロキサン結合を含み、結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格と、このＳｉ骨格に結合する有機基からなる脱離基と、を含む接合膜をベース基板１０およびセンサー基板８０のそれぞれの被接合面に形成する。その後、接合膜が形成されたベース基板１０の被接合面上に、接合膜が形成されたセンサー基板８０の被接合面を向けて配置し、レーザー光や電子線のような指向性の高いエネルギー線を照射することで、エネルギーの付与を得て表面を含む領域に存在する脱離基がＳｉ骨格から脱離することにより発現した接着性を利用してベース基板１０とセンサー基板８０とを、高い寸法精度で強固に、且つ低温化で効率良く接合することができる。そのため、高い信頼性を有する物理量センサー１００を製造することができる。
【００８４】
以上で述べたように、第１の実施形態に係る機能素子（物理量センサー１００）の製造方法によれば、例えば、以下の特徴を有する。
ベース基板１０の被接合面となる第１の面１１に複数の溝部３を形成し、溝部３が形成されている第１の面１１に、センサー基板８０を接合することで、ベース基板１０とセンサー基板８０との接合部分に気泡や空隙が発生しない接合を行うことができる。また、枠部８３と重なる領域の溝部３の互いに対向している２つの側壁７の輪郭を、平面視で、凹凸形状になるように形成しているので、溝部３を跨ぐ枠部８３がオーバーエッチングされ、溝部３が延在する方向と交差する方向の枠部８３の幅が細くなった場合でも、第１の凸部５により接合面積が確保されるので、枠部８３がベース基板１０から脱落したり、剥離したりすることを低減することができる。従って、高い信頼性を有する物理量センサー１００を製造することができる。
【００８５】
また、蓋体６０の第１の凹部６２の内部に機能部９０が収容され、蓋体６０の第２の凸部６４がベース基板１０の第１の面１１に接合されているので、機能部９０を第１の凹部６２の内部に気密封止することができ、安定な特性を得ることができる。また、蓋体６０の第２の凹部６６の内部に枠部８３が収容されるので、枠部８３の高さにより蓋体６０の高さを一定に保つことができ、安定して接合することができる。従って、高い信頼性を有する物理量センサー１００を製造することができる。
【００８６】
次に、本実施形態に係る機能素子の変形例について、図１６〜図１８を参照して説明する。なお、本実施形態に係る機能素子の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００８７】
＜第１の変形例＞
先ず、第１の変形例について、図１６を参照して説明する。図１６は、第１の変形例に係る機能素子の溝部の平面図である。
ベース基板１０ａの第１の面１１に設けられる第１の変形例に係る溝部３ａの形状は、溝部３（図６参照）と同様に、凹凸形状になるように形成されている。しかし、凹凸形状が第１の凸部５ａ１と第１の凸部５ａ２とが、間隔Ｌ１および間隔Ｌ２と不等間隔に配置している形状である。そのため、溝部３ａを跨ぎ接合される枠部８３とベース基板１０との接合面積を溝部３ａを挟み左右で異ならせることができるので、溝部３ａの左右で枠部８３との接合強度が異なる。従って、大型基板で一括して物理量センサー１００を製造する場合、大型基板の外周部における物理量センサー１００の機能部９０が設けられている側の接合面積を大きくすることで、枠部８３とベース基板１０との接合強度を大きくすることができ、機能部９０の信頼性を高めることができる。
【００８８】
＜第２の変形例＞
次に、第２の変形例について、図１７を参照して説明する。図１７は、第２の変形例に係る機能素子の溝部の平面図である。
ベース基板１０ｂの第１の面１１に設けられる第２の変形例に係る溝部３ｂの形状は、溝部３（図６参照）の凹凸形状を構成する第１の凸部５が矩形状であるのに対し、第１の凸部５ｂが曲線状で構成されている。つまり、平面視で、円形状の側壁７ｂを有している。そのため、溝部３ｂを跨ぐ枠部８３がオーバーエッチングされ、溝部３ｂが延在する方向と交差する方向の枠部８３の幅が細くなった場合でも、第１の凸部５ｂにより枠部８３とベース基板１０との接合面積を確保することができ、溝部３（図６参照）と同様に、枠部８３とベース基板１０との接合強度を保持することができる。なお、本変形例では、第１の凸部５ｂが間隔Ｌ３で等間隔に配置されているが、これに限定されず、第１の凸部５ｂを非等間隔で配置しても構わない。
【００８９】
＜第３の変形例＞
次に、第３の変形例について、図１８を参照して説明する。図１８は、第３の変形例に係る機能素子の溝部の平面図である。
ベース基板１０ｃの第１の面１１に設けられる第３の変形例に係る溝部３ｃの形状は、第１の凸部５ｃの幅が、対向している側壁７に向うに従って漸減している。つまり、平面視で、三角形状の側壁７ｃを有している。そのため、溝部３ｃを跨ぐ枠部８３がオーバーエッチングされ、溝部３ｃが延在する方向と交差する方向の枠部８３の幅が細くなった場合でも、第１の凸部５ｃにより枠部８３とベース基板１０との接合面積を確保することができ、溝部３（図６参照）と同様に、枠部８３とベース基板１０との接合強度を保持することができる。なお、本変形例では、第１の凸部５ｃが間隔Ｌ４で等間隔に配置されているが、これに限定されず、第１の凸部５ｃを非等間隔で配置しても構わない。
【００９０】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る機能素子の製造方法について、物理量センサー１００ａの製造方法を一例として挙げ、図１９〜図２３を参照して説明する。
図１９は、第２の実施形態に係る機能素子の製造方法を説明するフローチャート図であり、図２０〜図２３は、第２の実施形態に係る機能素子の製造工程における断面図である。以下、第２の実施形態に係る機能素子（物理量センサー１００ａ）の製造方法において、第１の実施形態に係る機能素子（物理量センサー１００）の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００９１】
物理量センサー１００ａの製造方法は、物理量センサー１００の製造方法に比べ、ステップＳ６、ステップＳ７、およびステップＳ８の工程が異なり、新たにステップＳ９が追加されている。
ステップＳ６は、センサー基板８０から機能部９０を形成する機能部形成工程である。
図２０に示すように、ベース基板１０の第１の面１１に接合されているセンサー基板８０から機能部９０を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により形成する。より具体的なエッチング技術として、ボッシュ（Bosch）法を用いることができる。
機能部９０は、ベース基板１０とセンサー基板８０とが重なる方法からの平面視で、隣り合う２つの溝部３の間の領域に形成されている。また、機能部９０を構成する第１固定電極部８８は、接合部３０において、凸部１８上に設けられた配線２０と電気的に接続されている。
【００９２】
ステップＳ７は、蓋体６０ａとなる基板から蓋体６０ａを形成する蓋体形成工程である。
図２１に示すように、蓋体６０ａとなる基板の第３の面６１に第１の凹部６２を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により形成する。
【００９３】
ステップＳ８は、第１の凹部６２を備えた蓋体６０ａと、機能部９０が接合されているベース基板１０とを接合する封止工程である。
図２２に示すように、蓋体６０ａの第１の凹部６２の内部に機能部９０が、収容されるように、蓋体６０ａを機能部９０（センサー基板８０に相当）に積層し、蓋体６０ａの第２の凸部６４をベース基板１０の第１の面１１に接合することで、キャビティー６３を気密封止する。なお、本工程を、不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気で行い、キャビティー６３に不活性ガスを充填しても構わない。
【００９４】
ステップＳ９は、接合された蓋体６０ａとベース基板１０とを切断する切断工程である。
図２３に示すように、溝部３が配置されている領域をダイシング装置等により、切断し個片化することにより、第２の実施形態に係る物理量センサー１００ａを製造することができる。
【００９５】
以上で述べたように、第２の実施形態に係る機能素子（物理量センサー１００ａ）の製造方法によれば、例えば、以下の特徴を有する。
ベース基板１０の隣り合う２つの溝部３の間の領域に機能部９０が形成され、蓋体６０ａの第１の凹部６２の内部に機能部９０が収容され、ベース基板１０と蓋体６０ａとが接合されている。そのため、ベース基板１０とセンサー基板８０との接合部分に気泡や空隙が発生しないように作用する溝部３が、第１の凹部６２の外側となり、第１の凹部６２の内部を気密封止することができる。また、接合した蓋体６０ａとベース基板１０とを切断し個片化する際、溝部３が延在する方向と交差する方向に切断位置がずれた場合でも、溝部３が凹凸形状に形成されているため、第１の凸部５により接合面積が確保されるので、切断後もベース基板１０と蓋体６０ａとの接合強度を保持することができる。従って、高い信頼性を有する物理量センサー１００ａを製造することができる。
【００９６】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００９７】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００９８】
３…溝部、５…第１の凸部、７…側壁、１０…第１の基板としてのベース基板、１１…第１の面、１２…第２の面、１３…凹部、１４，１５，１６…溝部、１８…凸部、２０，２２，２４…配線、３０…接合部、５０，５２，５４…接続端子、６０…第３の基板としての蓋体、６１…第３の面、６２…第１の凹部、６３…キャビティー、６４…第２の凸部、６６…第２の凹部、８０…第２の基板としてのセンサー基板、８１…第１固定部、８２…第２固定部、８３…枠部、８４…第１連結部、８４ａ…梁、８５…第２連結部、８５ａ…梁、８６…可動部、８７…可動電極部、８８…第１固定電極部、８９…第２固定電極部、９０…機能部、１００，１００ａ…機能素子としての物理量センサー、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…間隔。
【図１】
2019058958.tif 000003
【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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