(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センシング部（１２）が形成されたセンサ基板（１０）と、前記センシング部（１２）を気密封止するためのキャップ（５５）が形成されたキャップ基板（５０）とが、第１絶縁膜（５１）を介して接合されて成る半導体センサであって、
前記センサ基板（１０）における前記キャップ基板（５０）との接合面（１０ａ）側に、前記センシング部（１２）及び内部配線（１３）が形成され、
前記キャップ基板（５０）における前記センサ基板（１０）との接合面（５０ａ）の裏面（５０ｂ）から前記第１絶縁膜（５１）までが除去されて、外部に露出した前記キャップ基板（５０）の壁面及び前記キャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）に第２絶縁膜（６０）が形成され、
前記キャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）に、前記第２絶縁膜（６０）を介して、外部電極（５４）及び外部配線（５３）が形成され、
前記キャップ基板（５０）、前記第１絶縁膜（５１）、及び、前記第２絶縁膜（６０）には、前記内部配線（１３）と前記外部配線（５３）とを電気的に接続する貫通電極（５２）が形成され、
外部に露出した前記キャップ基板（５０）の壁面を覆う第２絶縁膜（６０）を側壁、外部に露出した第１絶縁膜（５１）を底部とする凹部（５６）が形成されており、
前記内部配線（１３）は、前記センシング部（１２）と電気的に接続された第１内部配線（１３ａ）と、グランドと電気的に接続される第２内部配線（１３ｂ）と、を有し、
前記外部電極（５４）は、前記センシング部（１２）の電気信号を送信するための第１外部電極（５４ａ）と、グランドに接続するための第２外部電極（５４ｂ）と、を有し、
前記外部配線（５３）は、前記第１外部電極（５４ａ）と電気的に接続された第１外部配線（５３ａ）と、前記第２外部電極（５４ｂ）と電気的に接続された第２外部配線（５３ｂ）と、を有し、
前記貫通電極（５２）は、前記第１内部配線（１３ａ）と前記第１外部配線（５３ａ）とを電気的に接続する第１貫通電極（５２ａ）と、前記第２内部配線（１３ｂ）と前記第２外部配線（５３ｂ）とを電気的に接続する第２貫通電極（５２ｂ）と、を有し、
前記凹部（５６）は、前記第２内部配線（１３ｂ）における前記キャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）側への射影位置に形成された第１凹部（５６ａ）を有しており、
前記第１外部配線（５３ａ）は、前記第１凹部（５６ａ）の側壁及び底部を介して、前記第１貫通電極（５２ａ）と前記第１外部電極（５４ａ）との間に形成され、
前記第１凹部（５６ａ）の底部上の第１外部配線（５３ａ）、及び、該第１外部配線（５３ａ）と前記底部を介して対向する前記第２内部配線（１３ｂ）の一部によってコンデンサ（Ｃ１）が形成され、
前記第１貫通電極（５２ａ）と前記第１凹部（５６ａ）との間の第１外部配線（５３ａ）によって抵抗（Ｒ１）が形成され、
前記第１貫通電極（５２ａ）と前記第１外部電極（５４ａ）との間に、前記抵抗（Ｒ１）と前記コンデンサ（Ｃ１）とから成るＲＣフィルタ（８０）が形成されていることを特徴とする半導体センサ。
【請求項２】
前記凹部（５６）が複数形成され、
前記キャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）における前記第１貫通電極（５２ａ）と前記第１凹部（５６ａ）との間は、複数の前記凹部（５６）の内、前記第１凹部（５６ａ）を除く他の前記凹部（５６）によって凸凹しており、
前記抵抗（Ｒ１）は、前記凸凹を形作る壁面の第２絶縁膜（６０）上に形成された前記第１外部配線（５３ａ）であることを特徴とする請求項１に記載の半導体センサ。
【請求項３】
前記内部配線（１３）は、グランドと電気的に接続される第３内部配線を有し、
前記外部電極（５４）は、グランドに接続するための第３外部電極及び第４外部電極を有し、
前記外部配線（５３）は、前記第３外部電極と電気的に接続された第３外部配線を有し、
前記貫通電極（５２）は、前記第４外部電極と前記第３内部配線とを電気的に接続する第３貫通電極を有し、
前記凹部（５６）は、前記第３内部配線における前記キャップ基板の裏面側への射影位置に形成された第２凹部（５６ｂ）を有し、
前記第３外部配線は、前記第２凹部（５６ｂ）の側壁及び底部を介して、前記第３貫通電極と前記第３外部電極との間に形成され、
前記第２凹部（５６ｂ）の底部上の第３外部配線、及び、該第３外部配線と前記底部を介して対向する前記第３内部配線の一部によって、外部ノイズを遮蔽するための遮蔽コンデンサ（Ｃ２）が形成されており、
該遮蔽コンデンサ（Ｃ２）を構成する第３外部配線と前記第３内部配線との間に、前記内部配線（１３）の一部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体センサ。
【請求項４】
前記第３内部配線と前記第２内部配線（１３ｂ）とは、互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体センサ。
【請求項５】
前記第３外部配線は、前記第３貫通電極における前記裏面側の部位と電気的に接続されており、
前記第３外部電極は、前記第４外部電極と同一部材であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の半導体センサ。
【請求項６】
前記第２外部配線（５３ｂ）と前記第３外部配線とは、互いに電気的に接続されており、
前記第２外部電極（５４ｂ）は、前記第４外部電極と同一部材であることを特徴とする請求項５に記載の半導体センサ。
【請求項７】
前記第２外部配線（５３ｂ）と前記第３外部配線とは、互いに電気的に接続されており、
前記第２外部電極（５４ｂ）は、前記第３外部電極と同一部材であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の半導体センサ。
【請求項８】
請求項１〜７いずれかに記載の半導体センサの製造方法であって、
前記センシング部（１２）及び前記内部配線（１３）が形成されたセンサ基板（１０）と、前記キャップ（５５）が形成されたキャップ基板（５０）とを、前記キャップ（５５）によって前記センシング部（１２）が覆われるように、前記第１絶縁膜（５１）を介して接合する接合工程と、
該接合工程後、前記キャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）から前記第１絶縁膜（５１）まで達する、前記貫通電極用のトレンチ（６１）、及び、前記凹部用のトレンチ（６２）を前記キャップ基板（５０）に形成するトレンチ形成工程と、
該トレンチ形成工程後、前記トレンチ（６１，６２）を構成する壁面、及び、前記キャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）に第２絶縁膜（６０）を形成して、前記凹部（５６）を形成する第２絶縁膜形成工程と、
該第２絶縁膜形成工程後、前記トレンチ形成工程において外部に露出した複数の第１絶縁膜（５１）の内、前記貫通電極用のトレンチ（６１）の第１絶縁膜（５１）を除去して、前記内部配線（１３）の一部を外部に露出する露出工程と、
該露出工程後、前記第２絶縁膜（６０）、及び、外部に露出した内部配線（１３）それぞれの上に所定パターンの金属膜を形成して、前記外部配線（５３）、及び、前記貫通電極（５２）を形成する金属膜形成工程と、を有することを特徴とする半導体センサの製造方法。
【請求項９】
前記トレンチ形成工程において、前記キャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）における前記第１貫通電極（５２ａ）と前記第１外部電極（５４ａ）との間に少なくとも１つのトレンチを形成することで、前記キャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）における前記第１貫通電極（５２ａ）と前記第１外部電極（５４ａ）との間を凸凹にすることを特徴とする請求項８に記載の半導体センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センシング部が形成されたセンサ基板と、センシング部を気密封止するためのキャップが形成されたキャップ基板とが接合されて成る半導体センサ、及び、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、互いに離間した複数の電極を具備し、当該複数の電極間の静電容量の変化を力学量として検出する力学量センサが提案されている。この力学量センサは、第１支持基板上に第１絶縁膜を介して第１半導体層が形成されて成るセンサ基板と、センサ基板の第１半導体層上に形成された第２半導体層を備えたキャップ基板と、を備えている。そして、センサ基板に形成された電極が、第２半導体層に形成された凹部と、該凹部と対向するセンサ基板の領域とによって構成された空間内に気密封止されている。第２半導体層には、キャップ基板を貫通する貫通電極が形成されており、この貫通電極を介して、センサ基板の電気信号が、外部に出力されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８３９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の力学量センサでは、電極の他に、貫通電極と電気的に接続するためのパッド、及び、回路部（容量−電圧変換部、フィルタ、信号増幅部）がセンサ基板に形成されている。これに対して、キャップ基板には、電極を気密封止するための凹部、及び、パッドと電気的に接続される貫通電極が形成されているだけであり、センサ基板の回路部に対応する部材が形成されていない。そのため、キャップ基板における回路部との対向領域がデッドスペースとなっている。また、キャップ基板におけるセンサ基板との接合面の裏面は、貫通電極と接続されるパッドが形成されるだけとなっており、その他の領域は、デッドスペースとなっている。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、回路部の一部をキャップ基板のデッドスペースに形成することで、体格が低減された半導体センサ、及び、その製造方法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】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、センシング部（１２）が形成されたセンサ基板（１０）と、センシング部（１２）を気密封止するためのキャップ（５５）が形成されたキャップ基板（５０）とが、第１絶縁膜（５１）を介して接合されて成る半導体センサであって、センサ基板（１０）におけるキャップ基板（５０）との接合面（１０ａ）側に、センシング部（１２）及び内部配線（１３）が形成され、キャップ基板（５０）におけるセンサ基板（１０）との接合面（５０ａ）の裏面（５０ｂ）から第１絶縁膜（５１）までが除去されて、外部に露出したキャップ基板（５０）の壁面及びキャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）に第２絶縁膜（６０）が形成され、キャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）に、第２絶縁膜（６０）を介して、外部電極（５４）及び外部配線（５３）が形成され、キャップ基板（５０）、第１絶縁膜（５１）、及び、第２絶縁膜（６０）には、内部配線（１３）と外部配線（５３）とを電気的に接続する貫通電極（５２）が形成され、外部に露出したキャップ基板（５０）の壁面を覆う第２絶縁膜（６０）を側壁、外部に露出した第１絶縁膜（５１）を底部とする凹部（５６）が形成されており、内部配線（１３）は、センシング部（１２）と電気的に接続された第１内部配線（１３ａ）と、グランドと電気的に接続される第２内部配線（１３ｂ）と、を有し、外部電極（５４）は、センシング部（１２）の電気信号を送信するための第１外部電極（５４ａ）と、グランドに接続するための第２外部電極（５４ｂ）と、を有し、外部配線（５３）は、第１外部電極（５４ａ）と電気的に接続された第１外部配線（５３ａ）と、第２外部電極（５４ｂ）と電気的に接続された第２外部配線（５３ｂ）と、を有し、貫通電極（５２）は、第１内部配線（１３ａ）と第１外部配線（５３ａ）とを電気的に接続する第１貫通電極（５２ａ）と、第２内部配線（１３ｂ）と第２外部配線（５３ｂ）とを電気的に接続する第２貫通電極（５２ｂ）と、を有し、凹部（５６）は、第２内部配線（１３ｂ）におけるキャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）側への射影位置に形成された第１凹部（５６ａ）を有しており、第１外部配線（５３ａ）は、第１凹部（５６ａ）の側壁及び底部を介して、第１貫通電極（５２ａ）と第１外部電極（５４ａ）との間に形成され、第１凹部（５６ａ）の底部上の第１外部配線（５３ａ）、及び、該第１外部配線（５３ａ）と底部を介して対向する第２内部配線（１３ｂ）の一部によってコンデンサ（Ｃ１）が形成され、第１貫通電極（５２ａ）と第１凹部（５６ａ）との間の第１外部配線（５３ａ）によって抵抗（Ｒ１）が形成され、第１貫通電極（５２ａ）と第１外部電極（５４ａ）との間に、抵抗（Ｒ１）とコンデンサ（Ｃ１）とから成るＲＣフィルタ（８０）が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
このように本発明によれば、キャップ基板（５０）に抵抗（Ｒ１）が形成され、凹部（５６）の底部に形成された第１外部配線（５３ａ）と、センサ基板（１０）に形成された第２内部配線（１３ｂ）の一部とによってコンデンサ（Ｃ１）が形成されて、ＲＣフィルタ（８０）が形成されている。このように、ＲＣフィルタ（８０）の一部がキャップ基板（５０）に形成されるので、ＲＣフィルタ（８０）の全てがセンサ基板（１０）に形成された構成と比べて、半導体センサの体格が低減される。
【０００８】
また、ＲＣフィルタ（８０）を構成する抵抗（Ｒ１）は、デッドスペースであるキャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）に形成されるので、半導体センサの体格を増大することなく、抵抗（Ｒ１）の形状（第１外部配線（５３ａ）の長さ）を調整することができる。これにより、抵抗（Ｒ１）の抵抗値を調整して、ＲＣフィルタ（８０）の帯域幅を調整することができる。
【０００９】
請求項２に記載のように、凹部（５６）が複数形成され、キャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）における第１貫通電極（５２ａ）と第１凹部（５６ａ）との間は、複数の凹部（５６）の内、第１凹部（５６ａ）を除く他の凹部（５６）によって凸凹しており、抵抗（Ｒ１）は、凸凹を形作る壁面の第２絶縁膜（６０）上に形成された第１外部配線（５３ａ）である構成が好適である。
【００１０】
このように、デッドスペースである、キャップ基板（５０）の裏面（５０ｂ）の形状を凸凹に形成し、この凸凹した部位に第１外部配線（５３ａ）を形成することで、第１外部配線（５３ａ）の長さを調整することができる。これにより、抵抗（Ｒ１）の抵抗値を調整して、ＲＣフィルタ（８０）の帯域幅を調整することができる。
【００１１】
請求項３に記載のように、内部配線（１３）は、グランドと電気的に接続される第３内部配線を有し、外部電極（５４）は、グランドに接続するための第３外部電極及び第４外部電極を有し、外部配線（５３）は、第３外部電極と電気的に接続された第３外部配線を有し、貫通電極（５２）は、第４外部電極と第３内部配線とを電気的に接続する第３貫通電極を有し、凹部（５６）は、第３内部配線におけるキャップ基板の裏面側への射影位置に形成された第２凹部（５６ｂ）を有し、第３外部配線は、第２凹部（５６ｂ）の側壁及び底部を介して、第３貫通電極と第３外部電極との間に形成され、第２凹部（５６ｂ）の底部上の第３外部配線、及び、該第３外部配線と底部を介して対向する第３内部配線の一部によって、外部ノイズを遮蔽するための遮蔽コンデンサ（Ｃ２）が形成されており、該遮蔽コンデンサ（Ｃ２）を構成する第３外部配線と第３内部配線との間に、内部配線（１３）の一部が設けられた構成が好ましい。
【００１２】
このように、遮蔽コンデンサ（Ｃ２）の一部をキャップ基板（５０）に形成しているので、遮蔽コンデンサ（Ｃ２）の全てがセンサ基板（１０）に形成された構成と比べて、半導体センサの体格の増大が抑制される。
【００１３】
また、内部配線（１３）が遮蔽コンデンサ（Ｃ２）によって囲まれているので、内部配線（１３）を伝播する電気信号に外部ノイズが畳重されること、及び、内部配線（１３）を伝播する電気信号に起因する電磁波が外部に漏れることが抑制される。これにより、電磁環境適合性（ＥＭＣ）が向上される。
【００１４】
請求項４に記載のように、第３内部配線と第２内部配線（１３ｂ）とは、互いに電気的に接続された構成が良い。これによれば、内部配線（１３）のパターンが簡素化される。
【００１５】
請求項５に記載のように、第３外部配線は、第３貫通電極における裏面（５０ｂ）側の部位と電気的に接続されており、第３外部電極は、第４外部電極と同一部材である構成が良い。これによれば、外部電極（５４）の数が低減され、部品点数が低減される。
【００１６】
請求項６，７に記載の発明の作用効果は、請求項５に記載の発明の作用効果と同等なので、その記載を省略する。
【００１７】
請求項８に記載の発明の作用効果は、請求項１に記載の発明の作用効果と同等なので、その記載を省略する。
【００１８】
請求項９に記載の発明の作用効果は、請求項２に記載の発明の作用効果と同等なので、その記載を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す上面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】圧力センサの製造工程を示す断面図であり、（ａ）は接合工程、（ｂ）はトレンチ形成工程、（ｃ）は第２絶縁膜形成工程を示す。
【図４】圧力センサの製造工程を示す断面図であり、（ａ）は露出工程、（ｂ）は金属膜形成工程、（ｃ）は電極形成工程を示す。
【図５】圧力センサの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を、圧力センサに適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す上面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、圧力センサの製造工程を示す断面図であり、（ａ）は接合工程、（ｂ）はトレンチ形成工程、（ｃ）は第２絶縁膜形成工程を示す。図４は、圧力センサの製造工程を示す断面図であり、（ａ）は露出工程、（ｂ）は金属膜形成工程、（ｃ）は電極形成工程を示す。なお、図１ではメンブレン１１を破線で示し、図２では抵抗Ｒ１を含む領域を破線で囲んで示し、コンデンサＣ１を含む領域を一点鎖線で囲んで示す。
【００２１】
図１及び図２に示すように、圧力センサ１００は、センサ基板１０と、キャップ基板５０とが、第１絶縁膜５１を介して直接接合されて成る。センサ基板１０には局所的に厚さの薄くなったメンブレン１１が形成されており、このメンブレン１１に圧電素子１２が形成されている。また、キャップ基板５０には局所的に厚さの薄くなったキャップ５５が形成されている。圧電素子１２は、キャップ５５を構成する壁面とセンサ基板１０におけるキャップ基板５０との接合面１０ａによって囲まれた空間内に気密封止されている。センサ基板１０には内部配線１３が形成され、キャップ基板５０には貫通電極５２、外部配線５３、及び、外部電極５４が形成されている。圧電素子１２の出力信号は、内部配線１３、貫通電極５２、外部配線５３、及び、外部電極５４を介して外部に出力される。
【００２２】
センサ基板１０はシリコンから成り、接合面１０ａの表層に、圧力を電気信号に変換する圧電素子１２、及び、圧電素子１２と貫通電極５２とを電気的に接続する内部配線１３が形成されている。内部配線１３は、圧電素子１２の出力信号を伝達する第１内部配線１３ａと、グランドと電気的に接続される第２内部配線１３ｂと、電源と電気的に接続される第３内部配線（図示略）と、を有する。図示しないが、センサ基板１０には、圧電素子１２の出力信号を処理する処理回路が形成されており、この処理回路を介した圧電素子１２の出力信号が、第１内部配線１３ａを介して貫通電極５２に出力される。なお、圧電素子１２が、特許請求の範囲に記載のセンシング部に相当する。
【００２３】
キャップ基板５０はシリコンから成り、キャップ５５が形成されている。キャップ５５を形成した後、表面を酸化することで、キャップ基板５０の表層に第１絶縁膜５１が形成される。キャップ基板５０には、内部配線１３と外部配線５３とを電気的に接続する貫通電極５２が形成され、裏面５０ｂ上には、第２絶縁膜６０を介して、外部配線５３と外部電極５４とが形成されている。また、キャップ基板５０には、裏面５０ｂから接合面５０ａ側の第１絶縁膜５１までを除去するトレンチが複数形成されており、外部に露出したキャップ基板５０の側面、及び、外部に露出した第１絶縁膜５１が第２絶縁膜６０によって覆われている。これにより、外部に露出したキャップ基板５０の側面を覆う第２絶縁膜６０を側壁、外部に露出した第１絶縁膜５１及びこの第１絶縁膜５１を覆う第２絶縁膜６０を底部とする凹部５６が構成されている。なお、凹部５６の側壁、及び、凹部５６の底部の構成要素の一部である第１絶縁膜５１によって構成される凹部が、特許請求の範囲に記載の凹部に相当する。
【００２４】
貫通電極５２は、裏面５０ｂから接合面５０ａまでが除去されて、外部に露出したキャップ基板５０の壁面を覆う第２絶縁膜６０、及び、この第２絶縁膜６０及び外部に露出した内部配線１３の上に形成された導電部材５７によって構成されている。貫通電極５２は、第１内部配線１３ａと電気的に接続された第１貫通電極５２ａ、第２内部配線１３ｂと電気的に接続された第２貫通電極５２ｂ、及び、第３内部配線（図示略）と電気的に接続された第３貫通電極５２ｃを有する。
【００２５】
外部配線５３は、貫通電極５２と外部電極５４とを電気的に接続する機能を果たすものであり、裏面５０ｂ上の第２絶縁膜６０、及び、凹部５６の側壁と底部を成す第２絶縁膜６０上に形成されている。外部配線５３は、貫通電極５２の構成要素である導電部材５７と連続的に連結されており、第１貫通電極５２ａと電気的に接続された第１外部配線５３ａ、第２貫通電極５２ｂと電気的に接続された第２外部配線５３ｂ、及び、第３貫通電極５２ｃと電気的に接続された第３外部配線５３ｃを有する。図１に示すように、外部配線５３ａ〜５３ｃはそれぞれ一方向（以下、第１方向と示す）に延びており、第２外部配線５３ｂと第３外部配線５３ｃとは、メンブレン１１を介して、第１方向に垂直な方向（以下、第２方向と示す）に並んでいる。
【００２６】
外部電極５４は、ワイヤ７０を介して、外部機器（図示略）との電気的な接続を果たすものである。外部電極５４は、圧電素子１２の電気信号を送信するための第１外部電極５４ａ、グランドに接続するための第２外部電極５４ｂ、及び、電源に接続するための第３外部電極５４ｃを有する。図１に示すように、第１外部電極５４ａと第２外部電極５４ｂとは、第１方向に並んでおり、第２外部電極５４ｂと第３外部電極５４ｃとは、メンブレン１１を介して、第二方向に並んでいる。
【００２７】
キャップ５５は、圧電素子１２を気密封止するためのものである。キャップ５５は、異方性エッチングによって、センサ基板１０との接合面５０ａから、その裏面５０ｂに向って局所的にエッチングすることで形成される。
【００２８】
凹部５６は、本実施形態に係る圧力センサ１００の特徴点なので、後で詳説する。
【００２９】
次に、本実施形態に係る圧力センサ１００の製造方法を図３及び図４に基づいて説明する。先ず、圧電素子１２、内部配線１３、及び、処理回路が形成されたセンサ基板１０と、キャップ５５が形成され、表層に第１絶縁膜５１が形成されたキャップ基板５０とを準備する。そして、真空雰囲気中で、接合面１０ａ，５０ａそれぞれの上層を活性化する。この後、真空雰囲気中で、センサ基板１０とキャップ基板５０とを対向させて、キャップ５５によって圧電素子１２が覆われるように、接合面１０ａ，５０ａを接触させることで、接合面同士を直接接合する。この結果、図３の（ａ）に示すように、センサ基板１０とキャップ基板５０とが第１絶縁膜５１を介して直接接合される。以上が、接合工程である。
【００３０】
接合工程後、図３の（ｂ）に示すように、キャップ基板５０の裏面５０ｂから接合面５０ａ側の第１絶縁膜５１まで達する、貫通電極用のトレンチ６１、及び、凹部用のトレンチ６２をキャップ基板５０に形成する。以上が、トレンチ形成工程である。
【００３１】
トレンチ形成工程後、図３の（ｃ）に示すように、トレンチ６１，６２を構成する壁面、及び、裏面５０ｂに第２絶縁膜６０を形成する。こうすることで、凹部５６が形成される。以上が、第２絶縁膜形成工程である。
【００３２】
第２絶縁膜形成工程後、図４の（ａ）に示すように、貫通電極用のトレンチ６１における接合面５０ａ側の端部を閉塞する絶縁膜５１，６０を除去して、内部配線１３の一部を外部に露出する。以上が、露出工程である。
【００３３】
露出工程後、図４の（ｂ）に示すように、第２絶縁膜６０、及び、外部に露出した内部配線１３それぞれの上に所定パターンの金属膜を形成する。こうすることで、外部配線５３及び貫通電極５２が形成され、後述するＲＣフィルタ８０が形成される。以上が、金属膜形成工程である。なお、厳密に言えば、露出工程において、外部に露出した第１絶縁膜５１上にも、金属膜が形成される。
【００３４】
露出工程後、図４の（ｃ）に示すように、外部電極５４を形成してワイヤ７０を接続する。以上が、電極形成工程である。
【００３５】
電極形成工程後、異方性エッチングによって、接合面１０ａの裏面からキャップ基板５０に向って局所的にエッチングすることでメンブレン１１を形成する。以上が、メンブレン形成工程である。以上の各工程を経ることで、図２に示す圧力センサ１００が形成される。なお、メンブレン形成工程後に電極形成工程を行っても良い。
【００３６】
次に、本実施形態に係る圧力センサ１００の特徴である凹部５６について説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態では、第１方向に沿って、３つの凹部５６が、第１貫通電極５２ａと第１外部電極５４ａとの間に並んで形成されている。そして、第１外部配線５３ａが凹部５６の側壁と底部を成す第２絶縁膜６０上に形成されており、凹部５６がキャップ基板５０に形成されていない構成と比べて、第１外部配線５３ａの配線長が長くなっている。
【００３７】
また、図２に示すように、第１外部電極５４ａ側の凹部５６（以下、第１凹部５６ａと示す）が、第２内部配線１３ｂにおける裏面５０ｂ側への射影位置に形成されている。これにより、第１凹部５６ａの底部（絶縁膜５１，６０）を介して、第１外部配線５３ａの一部と第２内部配線１３ｂの一部とが対向し、コンデンサＣ１が形成されている。また、残り二つの凹部５６によって、第１凹部５６ａと第１貫通電極５２ａとの間の領域が凸凹とされ、その凸凹に形成されることで配線長が長くなった（抵抗値が高くなった）第１外部配線５３ａによって抵抗Ｒ１が形成されている。以上の構成により、第１貫通電極５２ａと第１外部電極５４ａとの間に、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とから成るＲＣフィルタ８０が形成され、圧電素子１２の出力信号が、ＲＣフィルタ８０を介して外部に出力されるようになっている。
【００３８】
次に、本実施形態に係る圧力センサ１００の作用効果を説明する。上記したように、キャップ基板５０に抵抗Ｒ１が形成され、センサ基板１０とキャップ基板５０とにコンデンサＣ１が形成され、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とによってＲＣフィルタ８０が形成されている。このように、ＲＣフィルタ８０の一部がキャップ基板５０に形成されるので、ＲＣフィルタ８０の全てがセンサ基板１０に形成された構成と比べて、圧力センサ１００の体格が低減される。
【００３９】
また、抵抗Ｒ１は、デッドスペースを有するキャップ基板５０に形成されるので、圧力センサ１００の体格を増大することなく、抵抗Ｒ１の形状（第１外部配線５３ａの長さ）を調整することができる。これにより、抵抗Ｒ１の抵抗値を調整して、ＲＣフィルタ８０の帯域幅を調整することができる。
【００４０】
本実施形態では、第１凹部５６ａを除く、残り二つの凹部５６によって、第１凹部５６ａと第１貫通電極５２ａとの間の領域が凸凹とされ、その凸凹に形成された第１外部配線５３ａによって抵抗Ｒ１が形成されている。このように、凸凹した部位に第１外部配線５３ａを形成することで、第１外部配線５３ａの長さを調整することができる。これにより、抵抗Ｒ１の抵抗値を調整して、ＲＣフィルタ８０の帯域幅を調整することができる。
【００４１】
また、接合工程から金属膜形成工程を経ることで、貫通電極５２とＲＣフィルタ８０とが形成される。このように、貫通電極５２と同一の形成工程にてＲＣフィルタ８０が形成されるので、ＲＣフィルタ８０の形成によって、圧力センサ１００の製造工程が煩雑となることが抑制される。
【００４２】
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。
【００４３】
本実施形態では、本発明に係る半導体センサを圧力センサに適用例を示した。しかしながら、本発明に係る半導体センサの適用としては、上記例に限定されず、例えば、角速度センサなどに適用することができる。
【００４４】
本実施形態では、第１絶縁膜５１がキャップ基板５０の表層に形成された例を示した。しかしながら、第１絶縁膜５１は、センサ基板１０とキャップ基板５０との間に位置すればよいので、キャップ基板５０の表層に第１絶縁膜５１が形成されていなくとも良い。
【００４５】
第２絶縁膜形成工程において、図３の（ｃ）に示すように、トレンチ６１，６２を構成する壁面全てに第２絶縁膜６０が形成される例を示した。しかしながら、トレンチ形成工程において、図３の（ｂ）に示すように、トレンチ６１，６２を構成する壁面の内、外部に露出したキャップ基板５０の壁面のみに第２絶縁膜６０を形成しても良い。この場合、凹部５６の底部は、第１絶縁膜５１のみによって構成される。
【００４６】
本実施形態では、第１方向に沿って、３つの凹部５６が並んでいる例を示した。しかしながら、凹部５６の配置、及び個数としては、上記例に限定されない。
【００４７】
本実施形態では、ＲＣフィルタ８０の構成要素であるコンデンサＣ１が、センサ基板１０とキャップ基板５０とに形成された例を示した。しかしながら、図５に示すように、上記したコンデンサＣ１の他に、電磁環境適合性（ＥＭＣ）を向上するための遮蔽コンデンサＣ２が、センサ基板１０とキャップ基板５０とに形成された構成を採用することもできる。
【００４８】
図５に示すセンサ基板１０は、圧電素子１２の形成面１２ａ上に形成された複数の絶縁層２０を有しており、この絶縁層２０とキャップ基板５０の表層に形成された第１絶縁膜５１とが直接接合されている。図５に示すように、絶縁層２０の中に第１内部配線１３ａの一部が形成されており、形成面１２ａの表層に第２内部配線１３ｂが形成されている。
【００４９】
キャップ基板５０には、ＲＣフィルタ８０を構成するための凹部５６の他に、遮蔽コンデンサＣ２を構成するための凹部５６（以下、第２凹部５６ｂと示す）が形成されている。第２凹部５６ｂは、第２内部配線１３ｂにおける裏面５０ｂ側への射影位置に形成されており、第２凹部５６ｂを構成する側壁及び底部に第２外部配線５３ｂが形成されている。これにより、絶縁膜５１，６０及び絶縁層２０を介して互いに対向する第２外部配線５３ｂの一部と第２内部配線１３ｂの一部とによって、遮蔽コンデンサＣ２が形成されている。図５に示す例では、遮蔽コンデンサＣ２を構成する第２外部配線５３ｂと第２内部配線１３ｂとの間に、第１内部配線１３ａの一部が設けられている。
【００５０】
このように、第１内部配線１３ａが遮蔽コンデンサＣ２によって囲まれているので、第１内部配線１３ａを伝播する電気信号に外部ノイズが畳重されること、及び、第１内部配線１３ａを伝播する電気信号に起因する電磁波が外部に漏れることが抑制される。これにより、電磁環境適合性（ＥＭＣ）が向上される。また、遮蔽コンデンサＣ２の一部がキャップ基板５０に形成されているので、遮蔽コンデンサＣ２の全てがセンサ基板１０に形成された構成と比べて、圧力センサ１００の体格の増大が抑制される。なお、図５は、圧力センサの変形例を示す断面図であり、遮蔽コンデンサＣ２を含む領域を二点鎖線で囲んで示している。
【００５１】
図５に示す変形例では、第１内部配線１３ａが遮蔽コンデンサＣ２によって囲まれた例を示した。しかしながら、遮蔽コンデンサＣ２によって囲まれる内部配線１３としては、上記例に限定されず、例えば、電源と電気的に接続される第３内部配線（図示略）が遮蔽コンデンサＣ２によって囲まれた構成を採用することもできる。
【００５２】
図５に示す変形例では、コンデンサＣ１、遮蔽コンデンサＣ２それぞれが、共通の第２内部配線１３ｂを有する例を示した。しかしながら、コンデンサＣ１、遮蔽コンデンサＣ２それぞれが、別々の第２内部配線１３ｂを有しても良い。ただし、内部配線１３のパターンの簡素化を考慮した場合、図５に示す変形例の方が好ましい。
【００５３】
図５に示す変形例では、コンデンサＣ１、遮蔽コンデンサＣ２それぞれが、共通の第２外部電極５４ｂに接続される例を示した。しかしながら、コンデンサＣ１、遮蔽コンデンサＣ２それぞれが、別々の第２外部電極５４ｂに接続される構成を採用することもできる。ただし、部品点数（外部電極５４の数）の低減を考慮した場合、図５に示す変形例の方が好ましい。
【００５４】
図５に示す変形例では、遮蔽コンデンサＣ２を構成する第２内部電極１３ｂと第２外部電極５４ｂとが互いに電気的に接続された例を示した。しかしながら、遮蔽コンデンサＣ２を構成する第２内部電極１３ｂと第２外部電極５４ｂとは分離していても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１０・・・センサ基板
１２・・・圧電素子
１３・・・内部配線
５０・・・キャップ基板
５１・・・第１絶縁膜５１
５２・・・貫通電極
５３・・・外部配線
５４・・・外部電極
５６・・・凹部
６０・・・第２絶縁膜
Ｒ１・・・抵抗
Ｃ１・・・コンデンサ
８０・・・ＲＣフィルタ
１００・・・圧力センサ
【図１】
0005673255.tif 000002
【図２】
0005673255.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005673255.tif 000006