(57)【要約】【課題】量産性に優れた、高い信頼性を有する物理量センサーの製造方法を提供する。【解決手段】物理量センサーの製造方法は、主面に溝部と凹部とが形成され、且つ前記溝部内に配線が形成されているベース基板、主面に溝部が形成され、且つ前記溝部内に保護層が形成されているセンサー用基板、および主面に凹部が形成されている蓋基板を用意する工程と、ベース基板の主面とセンサー用基板の主面とを接合する工程と、センサー用基板をエッチングし、センサー素子を形成する工程と、保護層を除去する工程とベース基板の主面と、蓋基板の主面とを接合する工程と、を含む。【選択図】図４
2015212652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に溝部と凹部とが形成され、且つ前記溝部内に配線が形成されているベース基板、主面に溝部が形成され、且つ前記溝部内に保護層が形成されているセンサー用基板、および主面に凹部が形成されている蓋基板を用意する工程と、
前記ベース基板の主面と前記センサー用基板の主面とを接合する工程と、
前記センサー用基板をエッチングし、センサー素子を形成する工程と、
前記保護層を除去する工程と、
前記ベース基板の主面と前記蓋基板の主面とを接合する工程と、
を含むことを特徴とする物理量センサーの製造方法。
【請求項２】
前記用意する工程では、前記ベース基板は絶縁性基板であり、前記センサー用基板および前記蓋基板は半導体基板であることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサーの製造方法。
【請求項３】
前記用意する工程では、前記絶縁性基板はガラス基板であり、前記半導体基板はシリコン基板であることを特徴とする請求項２に記載の物理量センサーの製造方法。
【請求項４】
前記用意する工程では、前記保護層は、酸化シリコン膜であることを特徴とする請求項３に記載の物理量センサーの製造方法。
【請求項５】
前記ベース基板の主面と前記センサー用基板の主面とを接合する工程、又は前記ベース基板の主面と前記蓋基板の主面とを接合する工程の少なくとも一方では、陽極接合法を用いることを特徴とする請求項３又は４に記載の物理量センサーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、加速度や角速度等の物理量を検出する物理量センサーとして、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錘に設けられた可動電極と、を有する構造のものが知られている。
この様な物理量センサーは、可動錘の変位に伴い、固定電極と可動錘に設けられた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。
【０００３】
特許文献１では、ベース基板となる支持基板上に、固定電極、可動電極、および可動錘等により構成されたセンサー素子をエッチングにより形成し、その後、蓋部材によりセンサー素子を気密封止した構造の物理量センサーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７７５６３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に記載の物理量センサーでは、ベース基板上にセンサー素子を形成する際のエッチングにより、蓋基板と接合する領域でベース基板の表面が荒れてしまい、陽極接合等による接合では接合強度が低下し、センサー素子の収容空間を気密封止できない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］本適用例に係る物理量センサーの製造方法は、主面に溝部と凹部とが形成され、且つ前記溝部内に配線が形成されているベース基板、主面に溝部が形成され、且つ前記溝部内に保護層が形成されているセンサー用基板、および主面に凹部が形成されている蓋基板を用意する工程と、前記ベース基板の主面と前記センサー用基板の主面とを接合する工程と、前記センサー用基板をエッチングし、センサー素子を形成する工程と、前記保護層を除去する工程と、前記ベース基板の主面と前記蓋基板の主面とを接合する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、ベース基板と蓋基板とを接合する領域に保護層を設けているので、センサー素子を形成する際のエッチングにおいて、接合領域となるベース基板の表面を荒らすことを防止することができる。そのため、接合強度や気密性を高くすることができ、センサー素子の収容空間を気密封止し、高い信頼性を有する物理量センサーを得ることができるという効果がある。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載の物理量センサーの製造方法において、前記用意する工程では、前記ベース基板は絶縁性基板であり、前記センサー用基板および前記蓋基板は半導体基板であることを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、ベース基板には絶縁性基板を用い、センサー用基板および蓋基板には半導体基板を用いることから、ベース基板と半導体基板から形成されるセンサー素子との間の絶縁分離を容易に行うことができ、また、ベース基板と蓋基板とを容易に接合することができる。そのため、物理量センサーの信頼性を向上させることができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載の物理量センサーの製造方法において、前記用意する工程では、前記絶縁性基板はガラス基板であり、前記半導体基板はシリコン基板であることを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、絶縁性基板がガラス基板であり、半導体基板がシリコン基板であることから、このような一般的な材料を用いることによって、ベース基板とセンサー素子との間の絶縁分離を容易に、且つ確実に行うことができ、また、ベース基板と蓋基板とを陽極接合法等により容易に接合することができる。そのため、物理量センサーの信頼性を向上させることができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に記載の物理量センサーの製造方法において、前記用意する工程では、前記保護層は、酸化シリコン膜であることを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、保護層を酸化シリコン膜で構成することは、シリコン基板であるセンサー用基板を酸化することで容易に形成することができる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に記載の物理量センサーの製造方法において、前記ベース基板の主面と前記センサー用基板の主面とを接合する工程、又は前記ベース基板の主面と前記蓋基板の主面とを接合する工程の少なくとも一方では、陽極接合法を用いることを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、ベース基板とセンサー用基板との接合工程やベース基板と蓋基板との接合工程に陽極接合法を用いていることで、接着剤等の接合部材を必要としないため、低背化が図れ、且つ熱によるガスの発生が生じない。そのため、高い信頼性を有する物理量センサーを得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る物理量センサーの概略構造を示す模式平面図。
【図２】図１中のＡ−Ａ線の模式断面図。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線の模式断面図。
【図４】本発明の実施形態に係る物理量センサーの主要な製造工程を示すフローチャート。
【図５】本発明の実施形態に係る物理量センサーの製造工程を説明する模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
＜実施形態＞
［物理量センサーの構造］
最初に、本実施形態に係る、例えば、加速度や角速度などの物理量を検出する物理量センサーの構成について説明する。
図１は、物理量センサーの概略構成を示す模式平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線での模式断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線での模式断面図である。なお、図１では、蓋部材５を破線にて記載してある。
【００２０】
なお、図１〜図３では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」としている。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」と言い、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」と言い、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」と言う。更に、説明の便宜上、Ｚ軸方向から見たときの平面視において、Ｚ軸方向の面を主面として、＋Ｚ軸側を上面、−Ｚ軸側を下面として説明する。
【００２１】
図１〜図３に示すように、物理量センサー１は、支持基板２と、支持基板２に支持されたセンサー素子３と、センサー素子３を覆うように設けられた蓋部材５と、を備えている。
【００２２】
支持基板２は、センサー素子３を支持する機能を有する。
支持基板２は、板状をなし、センサー素子３および蓋部材５が配置されている側である上面（一方の主面）には、凹部２１が設けられている。この凹部２１は、支持基板２を平面視したときに、後述するセンサー素子３の可動部３３、可動電極部３６，３７および連結部３４，３５が収まるように形成されている。
凹部２１は、センサー素子３の可動部３３、可動電極部３６，３７および連結部３４，３５が支持基板２に接触することを回避する逃げ部を構成する。これにより、支持基板２は、センサー素子３の可動部３３の変位を許容することができる。
なお、この逃げ部は、凹部２１に代えて、支持基板２をその厚さ方向に貫通する貫通孔であってもよい。また、本実施形態では、凹部２１の平面視形状は、四角形（具体的には長方形）をなしているが、これに限定されるものではない。
【００２３】
また、支持基板２の上面には、前述した凹部２１の外側に、その外周に沿って、溝部２２，２３，２４が設けられている。この溝部２２，２３，２４は、平面視で配線に対応した形状をなしている。具体的には、溝部２２は、後述する配線４１および電極４４に対応した形状をなし、溝部２３は、後述する配線４２および電極４５に対応した形状をなし、溝部２４は、後述する配線４３および電極４６に対応した形状をなしている。
【００２４】
ここで、溝部２２，２３，２４の深さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）は、それぞれ配線４１，４２，４３の厚さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）よりも大きくなっている。
また、溝部２２，２３，２４の電極４４，４５，４６が設けられた部位の深さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）は、それぞれ配線４１，４２，４３が設けられた部位よりも深くなっている。
このように溝部２２，２３，２４の一部の深さを深くすることにより、後述する物理量センサー１の製造時において、電極４４，４５，４６と、後にセンサー素子３となるセンサー用基板との接合を回避することができる。
【００２５】
支持基板２の構成材料としては、具体的には、絶縁性を有する、高抵抗なシリコン材料、ガラス材料を用いるのが好ましく、特に、センサー素子３がシリコン材料を主材料としたシリコン基板で構成されている場合、アルカリ金属イオン（可動イオン）を含むガラス材料（例えば、硼珪酸ガラス）を用いるのが好ましい。
これにより、物理量センサー１は、支持基板２（ガラス基板）とセンサー素子３（シリコン基板）とを陽極接合することができる。
【００２６】
また、支持基板２の構成材料は、センサー素子３の構成材料との熱膨張係数差ができるだけ小さいことが好ましく、具体的には、支持基板２の構成材料とセンサー素子３の構成材料との熱膨張係数差が３ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。これにより、物理量センサー１は、支持基板２とセンサー素子３との接合時などにおいて、高温下にさらされても、支持基板２とセンサー素子３との間の残留応力（熱応力）を低減することができる。
【００２７】
センサー素子３は、固定部３１，３２と、可動部３３と、連結部３４，３５と、可動電極部３６，３７と、固定電極部３８，３９と、を備えている。
センサー素子３は、例えば、加速度や角速度などの物理量の変化に応じて、可動部３３および可動電極部３６，３７が、連結部３４，３５を弾性変形させながら、Ｘ軸方向（＋Ｘ軸方向又は−Ｘ軸方向）に変位する。物理量センサー１は、このような変位に伴って、可動電極部３６と固定電極部３８との間の間隙、および可動電極部３７と固定電極部３９との間の間隙の大きさがそれぞれ変化する。
すなわち、物理量センサー１は、このような変位に伴って、可動電極部３６と固定電極部３８との間の静電容量、および可動電極部３７と固定電極部３９との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。したがって、物理量センサー１は、これらの静電容量に基づいて、加速度や角速度などの物理量を検出することができる。
【００２８】
この固定部３１，３２、可動部３３、連結部３４，３５および可動電極部３６，３７は、例えば、一枚のシリコン基板から一体的に形成されている。
固定部３１，３２は、それぞれ、前述した支持基板２の上面に接合されている。具体的には、固定部３１は、支持基板２の上面の凹部２１に対して電極４６の配置されている側（−Ｘ軸方向側）の部分に接合され、固定部３２は、凹部２１に対して電極４６の配置されていない側（＋Ｘ軸方向側）の部分に接合されている。また、固定部３１，３２は、平面視したときに、それぞれ、凹部２１と凹部２１の外周縁部とに跨るように設けられている。
【００２９】
なお、固定部３１，３２の位置および形状などは、連結部３４，３５や配線４１，４２，４３の位置および形状などに応じて決められるものであり、上述した構成に限定されない。
２つの固定部３１，３２の間には、可動部３３が設けられている。本実施形態では、可動部３３は、Ｘ軸方向に延びる長手形状をなしている。なお、可動部３３の形状は、センサー素子３を構成する各部の形状、大きさなどに応じて決められるものであり、上述した構成に限定されない。
【００３０】
可動部３３は、固定部３１に対して連結部３４を介して連結され、固定部３２に対して連結部３５を介して連結されている。より具体的には、可動部３３の電極４６の配置されている側（−Ｘ軸方向側）の端部が連結部３４を介して固定部３１に連結されるとともに、可動部３３の電極４６の配置されていない側（＋Ｘ軸方向側）の端部が連結部３５を介して固定部３２に連結されている。
この連結部３４，３５は、可動部３３を固定部３１，３２に対して変位可能に連結している。本実施形態では、連結部３４，３５は、図１にて矢印ａで示すように、Ｘ軸方向（＋Ｘ軸方向又は−Ｘ軸方向）に可動部３３を変位し得るように構成されている。
【００３１】
具体的に説明すると、連結部３４は、２つの梁３４１，３４２で構成されている。そして、梁３４１，３４２は、それぞれ、Ｙ軸方向に蛇行しながらＸ軸方向に延びる形状をなしている。換言すると、梁３４１，３４２は、それぞれ、Ｙ軸方向に複数回（本実施形態では３回）折り返された形状をなしている。なお、各梁３４１，３４２の折り返し回数は、１回又は２回であってもよいし、４回以上であってもよい。
同様に、連結部３５は、Ｙ軸方向に蛇行しながらＸ軸方向に延びる形状をなす２つの梁３５１，３５２で構成されている。
【００３２】
このように、支持基板２に対してＸ軸方向に変位可能に支持された可動部３３の幅方向（Ｙ軸方向）での一方側（＋Ｙ軸方向側）には、可動電極部３６が設けられ、他方側（−Ｙ軸方向側）には、可動電極部３７が設けられている。
可動電極部３６は、可動部３３から固定部３１と固定部３２とを結ぶ方向とは交わる方向（Ｙ軸方向）の＋Ｙ軸方向に突出し、櫛歯状をなすように並ぶ複数の可動電極指３６１〜３６５を備えている。この可動電極指３６１，３６２，３６３，３６４，３６５は、−Ｘ軸方向側から＋Ｘ軸方向側へ、この順に並んでいる。同様に、可動電極部３７は、可動部３３から固定部３１と固定部３２とを結ぶ方向とは交わる方向（Ｙ軸方向）の−Ｙ軸方向に突出し、櫛歯状をなすように並ぶ複数の可動電極指３７１〜３７５を備えている。この可動電極指３７１，３７２，３７３，３７４，３７５は、−Ｘ軸方向側から＋Ｘ軸方向側へ、この順に並んでいる。
【００３３】
複数の可動電極指３６１〜３６５および複数の可動電極指３７１〜３７５は、それぞれ、可動部３３の変位する方向（すなわちＸ軸方向）に並んで設けられている。
これにより、後述する固定電極部３８の固定電極指３８２，３８４，３８６，３８８と可動電極部３６との間の静電容量、および固定電極指３８１，３８３，３８５，３８７と可動電極部３６との間の静電容量を可動部３３の変位に応じて効率的に変化させることができる。
同様に、後述する固定電極部３９の固定電極指３９２，３９４，３９６，３９８と可動電極部３７との間の静電容量、および固定電極指３９１，３９３，３９５，３９７と可動電極部３７との間の静電容量を可動部３３の変位に応じて効率的に変化させることができる。
可動電極部３６は、固定電極部３８に対して間隔を隔てて対向している。また、可動電極部３７は、固定電極部３９に対して間隔を隔てて対向している。
【００３４】
固定電極部３８は、前述した可動電極部３６の複数の可動電極指３６１〜３６５に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並ぶ複数の固定電極指３８１〜３８８を備えている。固定電極指３８１〜３８８の可動部３３側とは反対側の端部は、それぞれ、支持基板２の上面の凹部２１に対して＋Ｙ軸方向側の部分に接合されている。そして、各固定電極指３８１〜３８８は、その固定された側の端を固定端とし、自由端が−Ｙ軸方向へ延びている。
【００３５】
固定電極指３８１〜３８８は、−Ｘ軸方向側から＋Ｘ軸方向側へ、この順に並んでいる。そして、固定電極指３８１，３８２は、対をなし、前述した可動電極指３６１，３６２の間に設けられ、固定電極指３８３，３８４は、対をなし、可動電極指３６２，３６３の間に設けられ、固定電極指３８５，３８６は、対をなし、可動電極指３６３，３６４の間に設けられ、固定電極指３８７，３８８は、対をなし、可動電極指３６４，３６５の間に設けられている。
【００３６】
ここで、固定電極指３８２，３８４，３８６，３８８は、それぞれ、第１固定電極指であり、固定電極指３８１，３８３，３８５，３８７は、それぞれ、支持基板２上で第１固定電極指に対して空隙（間隙）を介して配置された第２固定電極指である。
このように、複数の固定電極指３８１〜３８８は、交互に並ぶ複数の第１固定電極指および複数の第２固定電極指で構成されている。
【００３７】
第１固定電極指３８２，３８４，３８６，３８８と第２固定電極指３８１，３８３，３８５，３８７とは、支持基板２上で互いに分離している。これにより、第１固定電極指３８２，３８４，３８６，３８８と第２固定電極指３８１，３８３，３８５，３８７とを電気的に絶縁することができる。そのため、第１固定電極指３８２，３８４，３８６，３８８と可動電極部３６との間の静電容量、および第２固定電極指３８１，３８３，３８５，３８７と可動電極部３６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、高精度に物理量を検出することができる。
【００３８】
同様に、固定電極部３９は、前述した可動電極部３７の複数の可動電極指３７１〜３７５に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並ぶ複数の固定電極指３９１〜３９８を備えている。固定電極指３９１〜３９８の可動部３３とは反対側の端部は、それぞれ、支持基板２の上面の凹部２１に対して−Ｙ軸方向側の部分に接合されている。そして、各固定電極指３９１〜３９８は、その固定された側の端を固定端とし、自由端が＋Ｙ軸方向へ延びている。
【００３９】
固定電極指３９１〜３９８は、−Ｘ軸方向側から＋Ｘ軸方向側へ、この順に並んでいる。そして、固定電極指３９１，３９２は、対をなし、前述した可動電極指３７１，３７２の間に設けられ、固定電極指３９３，３９４は、対をなし、可動電極指３７２，３７３の間に設けられ、固定電極指３９５，３９６は、対をなし、可動電極指３７３，３７４の間に設けられ、固定電極指３９７，３９８は、対をなし、可動電極指３７４，３７５の間に設けられている。
【００４０】
ここで、固定電極指３９２，３９４，３９６，３９８は、それぞれ、第１固定電極指であり、固定電極指３９１，３９３，３９５，３９７は、それぞれ、支持基板２上で第１固定電極指に対して空隙（間隙）を介して配置された第２固定電極指である。
このように、複数の固定電極指３９１〜３９８は、交互に並ぶ複数の第１固定電極指および複数の第２固定電極指で構成されている。
【００４１】
第１固定電極指３９２，３９４，３９６，３９８と第２固定電極指３９１，３９３，３９５，３９７とは、前述した固定電極部３８と同様、支持基板２上で互いに分離している。これにより、第１固定電極指３９２，３９４，３９６，３９８と可動電極部３７との間の静電容量、および、第２固定電極指３９１，３９３，３９５，３９７と可動電極部３７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、高精度に物理量を検出することができる。
【００４２】
センサー素子３の構成材料としては、前述したような静電容量の変化に基づく物理量の検出が可能であれば、特に限定されないが、半導体が好ましく、具体的には、例えば、単結晶シリコン、ポリシリコンなどのシリコン材料を用いるのが好ましい。
すなわち、固定部３１，３２、可動部３３、連結部３４，３５、複数の固定電極指３８１〜３８８，３９１〜３９８および複数の可動電極指３６１〜３６５，３７１〜３７５は、それぞれ、シリコンを主材料として構成されていることが好ましい。
【００４３】
シリコンは、エッチングにより高精度に加工することができる。そのため、センサー素子３をシリコンを主材料として構成することにより、センサー素子３の寸法精度を優れたものとし、その結果、物理量センサー１の高感度化を図ることができる。また、シリコンは疲労が少ないため、物理量センサー１の耐久性を向上させることもできる。
また、センサー素子３を構成するシリコン材料には、リン、ボロンなどの不純物がドープされていることが好ましい。これにより、物理量センサー１は、センサー素子３の導電性を優れたものとすることができる。
【００４４】
また、センサー素子３は、前述したように、支持基板２の上面に固定部３１，３２および固定電極部３８，３９が接合されることにより、支持基板２に支持されている。
このようなセンサー素子３と支持基板２との接合方法は、特に限定されないが、陽極接合法を用いることが好ましい。
【００４５】
配線４１，４２，４３は、前述した支持基板２の固定電極部３８，３９が配置されている側である上面に設けられている。
詳述すると、配線４１は、前述した支持基板２の凹部２１の外側に設けられ、凹部２１の外周に沿うように溝部２２内に形成されている。そして、配線４１の一端部は、支持基板２の上面の外周部（支持基板２上の蓋部材５の外側の部分）上において、電極４４に接続されている。
【００４６】
配線４１は、前述したセンサー素子３の第１固定電極指である各固定電極指３８２，３８４，３８６，３８８および各固定電極指３９２，３９４，３９６，３９８に電気的に接続されている。
また、配線４２は、前述した配線４１の内側、且つ、前述した支持基板２の凹部２１の外側でその外周縁に沿って溝部２３内に設けられている。そして、配線４２の一端部は、前述した電極４４に対して間隔を隔てて並ぶように支持基板２の上面の外周部（支持基板２上の蓋部材５の外側の部分）上において、電極４５に接続されている。
【００４７】
配線４３は、支持基板２上の固定部３１との接合部から、支持基板２の上面の外周部（支持基板２上の蓋部材５の外側の部分）上に延びるように溝部２４内に設けられている。そして、配線４３の固定部３１側とは反対側の端部は、前述した電極４４，４５に対して間隔を隔てて並ぶように支持基板２の上面の外周部（支持基板２上の蓋部材５の外側の部分）上において、電極４６に接続されている。
【００４８】
このような配線４１〜４３の構成材料としては、それぞれ、導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができる。例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｓｂ含有ＳｎＯ2、Ａｌ含有ＺｎＯなどの酸化物（透明電極材料）、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ又はこれらを含む合金などが挙げられ、これらのうちの１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４９】
配線４１〜４３の構成材料としては、透明電極材料（特にＩＴＯ）を用いるのが好ましい。配線４１，４２がそれぞれ透明電極材料で構成されていると、支持基板２が透明基板である場合、支持基板２の固定電極部３８，３９側の面上に存在する異物などを支持基板２の固定電極部３８，３９とは反対の面側から容易に視認することができる。
【００５０】
また、電極４４〜４６の構成材料としては、それぞれ、前述した配線４１〜４３と同様、導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができる。本実施形態では、電極４４〜４６の構成材料として、後述する突起部５０，４７１，４７２，４８１，４８２の構成材料と同じものが用いられている。
【００５１】
そして、配線４１上のセンサー素子３の固定電極指３８２，３８４，３８６，３８８と重なる部分には、それぞれ導電性を有する突起部４８１が設けられ、配線４１上の固定電極指３９２，３９４，３９６，３９８と重なる部分には、それぞれ導電性を有する突起部４８２が設けられている。
そして、突起部４８１を介して固定電極指３８２，３８４，３８６，３８８と配線４１とが電気的に接続されるとともに、突起部４８２を介して固定電極指３９２，３９４，３９６，３９８と配線４１とが電気的に接続されている。
【００５２】
同様に、配線４２上のセンサー素子３の固定電極指３８１，３８３，３８５，３８７と重なる部分には、それぞれ導電性を有する突起部４７１が設けられ、配線４２上の固定電極指３９１，３９３，３９５，３９７と重なる部分には、それぞれ導電性を有する突起部４７２が設けられている。
そして、突起部４７１を介して固定電極指３８１，３８３，３８５，３８７と配線４２とが電気的に接続されるとともに、突起部４７２を介して固定電極指３９１，３９３，３９５，３９７と配線４２とが電気的に接続されている。
【００５３】
同様に、配線４３上のセンサー素子３の固定部３１と重なる部分には、導電性を有する突起部５０が設けられている。
そして、突起部５０を介して固定部３１と配線４３とが電気的に接続されている。
【００５４】
ここで、物理量センサー１は、配線４１，４２，４３の厚さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）が、溝部２２，２３，２４の深さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）よりも小さく、且つ、配線４１，４２，４３の厚さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）と突起部４７１，４７２，４８１，４８２，５０の厚さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）との和が、溝部２２，２３，２４の深さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）よりも大きくなっている。
これにより、物理量センサー１は、支持基板２とセンサー素子３との接合時に、支持基板２とセンサー素子３とが密着することで、配線４１，４２，４３と突起部４７１，４７２，４８１，４８２，５０とが押圧され、上述した電気的な接続が確実になされている。
【００５５】
物理量センサー１は、電極４４（配線４１）および電極４６（配線４３）を用いることにより、第１固定電極指３８２，３８４，３８６，３８８と可動電極部３６との間の静電容量および第１固定電極指３９２，３９４，３９６，３９８と可動電極部３７との間の静電容量を測定できる。
そして、物理量センサー１は、電極４５（配線４２）および電極４６（配線４３）を用いることにより、第２固定電極指３８１，３８３，３８５，３８７と可動電極部３６との間の静電容量および第２固定電極指３９１，３９３，３９５，３９７と可動電極部３７との間の静電容量を測定できる。
【００５６】
突起部５０，４７１，４７２，４８１，４８２の構成材料としては、それぞれ、導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができるが、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属単体又はこれらを含む合金などの金属が好適に用いられる。このような金属を用いて突起部５０，４７１，４７２，４８１，４８２を構成することにより、配線４１，４２，４３と固定電極部３８，３９、固定部３１との間の接触抵抗を小さくすることができる。
【００５７】
電極４４，４５，４６からセンサー素子３側に延出する配線４１，４２，４３において、配線４１，４２，４３上の蓋部材５と重なる領域には、絶縁性を有する突起部４９１，４９２，４９３が設けられている。これは、後述する支持基板２と蓋部材５との接合時に、センサー素子３が収容される空間を気密封止するためである。
【００５８】
蓋部材５は、前述したセンサー素子３を保護する機能を有する。
蓋部材５は、板状をなし、その下面（他方の主面）に凹部５１が設けられている。この凹部５１は、センサー素子３の可動部３３および可動電極部３６，３７などの変位が可能なようにセンサー素子３との間に空隙を設けて形成されている。
【００５９】
ここで、配線４１，４２，４３と蓋部材５とが重なる領域は、配線４１，４２，４３の厚さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）が、溝部２２，２３，２４の深さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）よりも小さく、且つ、配線４１，４２，４３の厚さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）と突起部４９１，４９２，４９３の厚さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）との和が、溝部２２，２３，２４の深さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）よりも大きくなっている。
これにより、物理量センサー１は、支持基板２と蓋部材５との接合時に、支持基板２と蓋部材５とが密着することで、配線４１，４２，４３と突起部４９１，４９２，４９３とが押圧され、接合されることにより、センサー素子３が収容される空間を気密封止されている。
【００６０】
そして、蓋部材５の下面は、前述した支持基板２の上面に接合されている。蓋部材５と支持基板２との接合方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤を用いた接合方法、陽極接合法、直接接合法などを用いることができるが、陽極接合法を用いるのが好ましい。
また、蓋部材５の構成材料としては、前述したセンサー素子３の構成材料と同様に、半導体が好ましく、具体的には、例えば、単結晶シリコン、ポリシリコンなどのシリコン材料を用いるのが好ましい。
これにより、物理量センサー１は、支持基板２（ガラス基板）と蓋部材５（シリコン基板）とを陽極接合することができる。
【００６１】
［物理量センサーの製造方法］
次に、物理量センサー１の製造方法の一例について説明する。
図４は、物理量センサーの主要な製造工程を示すフローチャートであり、図５は、物理量センサーの製造工程を説明する模式断面図である。
【００６２】
図４に示すように、物理量センサー１の製造方法は、基板準備工程Ｓｔｅｐ１と、センサー用基板接合工程Ｓｔｅｐ２と、センサー素子形成工程Ｓｔｅｐ３と、保護層除去工程Ｓｔｅｐ４と、蓋基板接合工程Ｓｔｅｐ５と、分割工程Ｓｔｅｐ６と、を含んでいる。
なお、ここでは、複数個取りを前提として説明するが、個別に製造しても構わない。
【００６３】
［基板準備工程Ｓｔｅｐ１］
先ず、図５（ａ）に示すように、後に個片化することで、支持基板２となるウエハー状のベース基板１０２と、センサー素子３となるウエハー状のセンサー用基板１０３と、図５（ｅ）に示すように、蓋部材５となるウエハー状の蓋基板１０５と、を用意する。ここで、各基板は、既に、ベース基板配線形成工程、センサー用基板保護層形成工程、および蓋基板溝部形成工程が施されている状態である。これら３つの工程を以下に説明する。
【００６４】
（ベース基板配線形成工程）
ベース基板１０２の上面（一方の主面）をエッチングすることにより、凹部２１、溝部２２，２３を形成する。このとき、図５（ａ）では図示しないが、溝部２４も一括して形成する。凹部２１、溝部２２〜２４の形成方法（エッチング方法）としては、特に限定されないが、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチングなどの物理的エッチング法、ウェットエッチングなどの化学的エッチング法などのうちの１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、以下の各工程におけるエッチングにおいても、同様の方法を用いることができる。
【００６５】
また、上述したようなエッチングに際しては、例えば、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを好適に用いることができる。また、マスク形成、エッチング、マスク除去を複数回繰り返し、凹部２１と溝部２２〜２４とを順に形成することができる。そして、このマスクは、エッチング後に、除去される。このマスクの除去方法としては、例えば、マスクがレジスト材料で構成される場合には、レジスト剥離液、マスクが金属材料で構成される場合には、リン酸溶液のようなメタル剥離液などを用いることができる。
なお、マスクとして、例えば、グレースケールマスクを用いることにより、凹部２１と溝部２２〜２４と（深さの異なる複数の凹部）を一括形成してもよい。
【００６６】
次に、ベース基板１０２の溝部２２内に配線４１を形成するとともに、溝部２３内に配線４２を形成する。このとき、図５（ａ）では図示しないが、溝部２４内に配線４３を配線４１，４２と一括して形成する。
この際、配線４１，４２，４３の厚さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）が、溝部２２，２３，２４の深さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）よりも小さくなるように形成する。
配線４１，４２，４３の形成方法（成膜方法）としては、特に限定されないが、例えば、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティングなどの乾式、メッキ法、電解メッキ、無電解メッキなどの湿式メッキ法、溶射法、薄膜接合法などが挙げられる。なお、以下の各工程における成膜においても、同様の方法を用いることができる。この後、図５（ａ）では図示しないが、電極４４〜４６を同様に形成する。
次に、平面視において、配線４２と重なる位置に導電性を有する突起部４７１，４７２をスパッタリング法、真空蒸着法などで形成（成膜）する。
このとき、図５（ａ）では図示しないが、同様に、配線４１と重なる位置に導電性を有する突起部４８１，４８２と、配線４３と重なる位置に導電性を有する突起部５０と、を一括して形成する。また、電極４４，４５，４６からセンサー素子３側に延出する配線４１，４２，４３において、配線４１，４２，４３上の蓋部材５と重なる位置に絶縁性を有する突起部４９１，４９２，４９３を形成する。
この際、配線４１，４２，４３の厚さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）と突起部５０，４７１，４７２，４８１，４８２，４９１，４９２，４９３の厚さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）との和が、溝部２２，２３，２４の深さ寸法（Ｚ軸方向の長さ）よりも大きくなるように形成する。
【００６７】
なお、ベース基板１０２には、絶縁性を有する絶縁性基板を用いることが好ましく、絶縁性基板として透明基板を用いることがより好ましい。具体的には、ベース基板１０２には、アルカリ金属イオン（可動イオン）を含むガラス材料（例えば、硼珪酸ガラス）を用いたガラス基板を用いることが好ましい。
また、配線４１〜４３の構成材料としては、透明電極材料（特にＩＴＯ）を用いることが好ましい。
なお、配線４１〜４３、電極４４〜４６形成後、後述する突起部５０，４７１，４７２，４８１，４８２，４９１，４９２，４９３との接続領域を除いた配線４１〜４３およびベース基板１０２の上面（凹部２１含む）に、絶縁性を有する各種材料からなる絶縁膜を形成してもよい。これにより、ベース基板１０２とセンサー用基板１０３との絶縁分離を確実に行うことができる。
【００６８】
（センサー用基板保護層形成工程）
次に、図５（ａ）に示すように、後に複数のセンサー素子３となるウエハー状のセンサー用基板１０３の表面を予め、例えば、逆スパッタリング法などでクリーニングし、酸化膜などの異物を除去しておく。
引き続いて、センサー用基板１０３の下面（他方の主面）をエッチングすることにより、センサー素子３を取り囲むように溝部２５を形成する。溝部２５の形成方法は、ベース基板１０２に凹部２１や溝部２２〜２４を形成した方法と同等で構わない。
ここで、溝部２５の幅寸法（短辺方向の長さ）は、後述する気密封止を確実に行うために、５０μｍ以上が好ましい。なお、本実施形態では、個片化した際に、平面視で、物理量センサーの外縁部より内側に配置されるように形成されているが、これに限定されることはなく、隣接するセンサー素子を取り囲む溝部と重なるように形成されていても構わない。つまり、物理量センサーの外縁部に溝部の形成された領域が露出している状態である。
その後、溝部２５内に保護層６０を形成（成膜）する。保護層６０の形成方法（成膜方法）としては、特に限定されないが、例えば、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティングなどが挙げられる。なお、センサー用基板１０３がシリコン基板の場合には、溝部２５以外を窒化シリコン膜などで保護し、熱酸化法により、酸化シリコン膜を形成して保護層６０としてもよい。
【００６９】
ここで、センサー用基板１０３は、センサー素子３の厚さより厚くしておくことが好ましい。これにより、センサー用基板１０３の取り扱い性を向上させることができる（例えば、搬送時、段取り時などにおける破損低減など）。なお、センサー用基板１０３の厚さは、センサー素子３の厚さと同じであってもよい。
センサー用基板１０３には、半導体基板であるシリコン基板を用いることが好ましく、保護層６０の構成材料としては、酸化シリコン膜が好ましく、突起部５０，４７１，４７２，４８１，４８２の構成材料としては、Ａｕを用いることが好ましく、突起部４９１，４９２，４９３の構成材料としては、ＳｉＯ2を用いることが好ましい。
【００７０】
（蓋基板溝部形成工程）
次に、図５（ｅ）に示すように、センサー素子３を保護するための蓋部材５となるウエハー状の蓋基板１０５の表面を予め、例えば、逆スパッタリング法などでクリーニングし、酸化膜などの異物を除去しておく。
引き続いて、蓋基板１０５の下面（他方の主面）をエッチングすることにより、凹部５１を形成する。凹部５１の形成方法は、ベース基板１０２に凹部２１や溝部２２〜２４を形成した方法と同等で構わない。
蓋基板１０５の構成材料としては、半導体基板であるシリコン基板が好ましい。
なお、基板準備工程Ｓｔｅｐ１におけるベース基板配線形成工程、センサー用基板保護層形成工程、および蓋基板溝部形成工程は、別ラインを用いての同時進行が可能である。
【００７１】
［センサー用基板接合工程Ｓｔｅｐ２］
次に、図５（ａ）に示すように、ベース基板１０２の凹部２１が設けられている側である上面に、センサー用基板１０３との保護層６０が設けられている側である下面を配置し、ベース基板１０２とセンサー用基板１０３とを接合する。なお、ベース基板１０２とセンサー用基板１０３との接合には、陽極接合法を用いることが好ましい。
【００７２】
次に、図５（ｂ）に示すように、センサー用基板１０３をセンサー素子３の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）まで肉薄化する。肉薄化の方法は、特に限定されないが、例えば、ＣＭＰ法、ドライポリッシュ法を好適に用いることができる。
なお、センサー用基板１０３の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）が、当初からセンサー素子３の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）と同じであれば、この肉薄化は必要ない。
【００７３】
［センサー素子形成工程Ｓｔｅｐ３］
次に、図５（ｃ）に示すように、センサー用基板１０３をエッチングすることによりセンサー素子３を形成する。なお、センサー素子３の形成方法は、ベース基板１０２に凹部２１や溝部２２〜２４を形成した方法と同等で構わない。ここで、センサー素子３を形成するためのエッチングは、センサー素子３の外形が完全に形成するように、センサー用基板１０３貫通後も暫らく継続するので、オーバーエッチングとなる。そのため、ベース基板１０２の上面で保護層６０が形成されていない領域は、センサー用基板１０３がエッチングされ除去された後もエッチングされるため、表面が荒れた状態となっている。従って、後述するように、接着剤を用いない陽極接合法や直接接合法などでベース基板１０２と蓋基板１０５と接合する場合、接触面積が小さくなるため、接合強度が低下するという問題が生じる。
【００７４】
［保護層除去工程Ｓｔｅｐ４］
次に、図５（ｄ）に示すように、フッ素系エッチングガス（例えば、ＣＨＦ3）などを用いたドライエッチングにより、選択的に保護層６０である酸化シリコン膜を除去する。ベース基板１０２の上面の保護層６０が形成されていた領域は、保護層６０によりエッチングから保護されていたため、ポリッシュ（鏡面）研磨された初期状態のままである。よって、ベース基板１０２と蓋基板１０５との接合において、接触面積が小さくならないため、接合強度の低下を低減することができる。
【００７５】
［蓋基板接合工程Ｓｔｅｐ５］
次に、図５（ｅ）に示すように、ベース基板１０２の上面に、複数の凹部５１を有し個片化することにより蓋部材５となるウエハー状の蓋基板１０５を接合する。これにより、ベース基板１０２と蓋基板１０５とで各センサー素子３を各凹部５１内に収容する。
なお、ベース基板１０２と蓋基板１０５との接合方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤を用いた接合方法、陽極接合法、直接接合法などを用いることができるが、陽極接合法を用いることが好ましい。
【００７６】
［分割工程Ｓｔｅｐ６］
次に、図５（ｆ）に示すように、センサー素子３を収容し一体となったベース基板１０２および蓋基板１０５を、図示しない分割装置（例えば、ダイシング装置）などを用いてセンサー素子３毎の個片に分割することにより、物理量センサー１を得る。
なお、分割により、ベース基板１０２は支持基板２となり、蓋基板１０５は蓋部材５となる。
【００７７】
上述したように、物理量センサー１の製造方法は、センサー用基板１０３に保護層６０を形成した基板準備工程Ｓ１と保護層除去工程Ｓ４を含んでいる。そのため、ベース基板１０２と蓋基板１０５とを接合する領域に設けられた保護層６０が、センサー素子３を形成する際のエッチングにおいて、接合領域となるベース基板１０２の表面を荒らすことを防止することができる。よって、保護層６０を除去した接合領域は、ポリッシュ（鏡面）研磨された初期状態のままであり、接触面積が小さくならないので、接合強度の低下を低減することができる。従って、ベース基板１０２と蓋基板１０５との接合強度やセンサー素子３を収納する収納空間の気密性を高くすることができ、高い信頼性を有する物理量センサー１を得ることができる。
【００７８】
また、物理量センサー１の製造方法は、ベース基板１０２には絶縁性基板を用い、センサー用基板１０３および蓋基板１０５には半導体基板を用いることから、ベース基板１０２とセンサー素子３との間の絶縁分離を容易に行うことができ、また、ベース基板１０２と蓋基板１０５とを容易に接合することができる。そのため、物理量センサー１の信頼性を向上させることができる。
【００７９】
また、物理量センサー１の製造方法は、上記絶縁性基板がガラス基板であり、上記半導体基板がシリコン基板であることから、ベース基板１０２、センサー用基板１０３および蓋基板１０５に、このような一般的な材料を用いることによって、ベース基板１０２とセンサー素子３との間の絶縁分離を容易に、且つ確実に行うことができ、また、ベース基板１０２と蓋基板１０５とを陽極接合法等により容易に接合することができる。そのため、物理量センサー１の信頼性を向上させることができる。
【００８０】
また、物理量センサー１の製造方法は、保護層６０を酸化シリコン膜で構成しているので、シリコン基板であるセンサー用基板１０３を酸化する方法で容易に形成することができる。
【００８１】
また、物理量センサー１の製造方法は、ベース基板１０２とセンサー用基板１０３との接合工程やベース基板１０２と蓋基板１０５との接合工程に陽極接合法を用いていることで、接着剤等の接合部材を必要としないため、低背化が図れ、且つ熱によるガスの発生が生じない。そのため、高い信頼性を有する物理量センサー１を得ることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１…物理量センサー、２…支持基板、３…センサー素子、５…蓋部材、２１…凹部、２２，２３，２４，２５…溝部、３１，３２…固定部、３３…可動部、３４，３５…連結部、３６，３７…可動電極部、３８，３９…固定電極部、４１〜４３…配線、４４〜４６…電極、５０…突起部、５１…凹部、６０…保護層、１０２…ベース基板、１０３…センサー用基板、１０５…蓋基板、３４１，３４２，３５１，３５２…梁、３６１〜３６５，３７１〜３７５…可動電極指、３８１〜３８８，３９１〜３９８…固定電極指、４７１，４７２，４８１，４８２，４９１，４９２，４９３…突起部。
【図１】
2015212652.tif 000003
【図２】
2015212652.tif 000004
【図３】
2015212652.tif 000005
【図４】
2015212652.tif 000006
【図５】
2015212652.tif 000007