(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検知するセンサ基板と、
前記センサ基板に接合されるベース基板と、
前記センサ基板と前記ベース基板とを接合する絶縁層と、を有して構成され、
前記センサ基板が、変位が可能な可動部と、前記可動部の周囲に位置し前記ベース基板と前記絶縁層を介して接合される周縁部と、を有し、
前記可動部と前記ベース基板との間の静電容量の変化に基づき前記物理量を検知可能とし、
前記絶縁層が前記ベース基板から離れる方向に突出する凸部を有し、前記センサ基板の外周側面が前記凸部に位置し、
前記凸部が、前記ベース基板から離れる方向に凹む凹部、または空洞を有していることを特徴とする静電容量型物理量センサ。
【請求項２】
前記凸部が、前記センサ基板の外周に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型物理量センサ。
【請求項３】
前記センサ基板が前記ベース基板の外周側面よりも内側に形成されてなり、
前記絶縁層が、前記周縁部と前記ベース基板との間から、前記ベース基板の表面であって、少なくとも前記センサ基板の周囲に、はみ出して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量型物理量センサ。
【請求項４】
前記絶縁層が、前記周縁部と前記ベース基板との間から、前記ベース基板の外周側面と前記センサ基板の周囲との間に位置する前記ベース基板の延出表面の全域にかけて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の静電容量型物理量センサ。
【請求項５】
前記ベース基板と前記凹部の内面とを前記ベース基板に直交する方向に隔てる最大距離が、前記凸部に位置しない前記絶縁層の厚さより大きいことを特徴とする請求項１に記載の静電容量型物理量センサ。
【請求項６】
前記可動部が、前記ベース基板と対向する面に、前記周縁部よりも前記ベース基板から離れる方向に凹む薄肉部を有していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の静電容量型物理量センサ。
【請求項７】
前記可動部が、前記ベース基板と対向する面に、該面と平行する方向で前記薄肉部の内側に位置すると共に前記ベース基板に近づく方向に突出する厚肉部を有していることを特徴とする請求項６に記載の静電容量型物理量センサ。
【請求項８】
前記可動部が、前記ベース基板と対向する面に、該面と平行する方向で前記厚肉部の内側に位置すると共に前記厚肉部よりも前記ベース基板から離れる方向に凹む第２の薄肉部を有していることを特徴とする請求項７に記載の静電容量型物理量センサ。
【請求項９】
前記絶縁層が、前記センサ基板の外周側面よりはみ出さずに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型物理量センサ。
【請求項１０】
前記センサ基板及び前記ベース基板がシリコン基板を有してなると共に、前記絶縁層が前記センサ基板を構成する前記シリコン基板を熱酸化したものであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の静電容量型物理量センサ。
【請求項１１】
前記ベース基板の表面には、前記センサ基板と共に第１端子部及び第２端子部が設けられ、前記第１端子部は、前記センサ基板の前記周縁部から前記シリコン基板により一体となって引き出された部分を備えて前記ベース基板と前記絶縁層を介して形成されており、前記第２端子部は、前記センサ基板から分離され前記ベース基板と前記絶縁層を介して形成された前記シリコン基板からなる分離層と、前記分離層及び前記絶縁層を貫通し前記ベース基板の表面に通じるコンタクトホール内に設けられ前記ベース基板と電気的に接続される電極パッドとを有することを特徴とする請求項１０に記載の静電容量型物理量センサ。
【請求項１２】
物理量を検知するセンサ基板と、
前記センサ基板に接合されるベース基板と、
前記センサ基板と前記ベース基板を接合する絶縁層と、を有して構成され、
前記センサ基板が、変位が可能な可動部と、前記可動部の周囲に位置し前記ベース基板と前記絶縁層を介して接合される周縁部と、を有し、
前記可動部と前記ベース基板との間の静電容量の変化に基づき前記物理量を検知可能とし、
前記絶縁層が前記ベース基板から離れる方向に突出する凸部を有し、前記センサ基板の外周側面が前記凸部に位置することを特徴とする静電容量型物理量センサの製造方法であって、
前記可動部、前記可動部の周囲に広がる接合領域、及びベース基板から離れる方向に突出する凸部を前記周縁部に備える前記絶縁層、を有する第１シリコン基板を形成する工程（ａ）と、
前記ベース基板となる第２シリコン基板を用意し、前記可動部と前記ベース基板との間に間隔を空けると共に前記可動部と前記ベース基板とを対向させて、前記第１シリコン基板と前記第２シリコン基板とを前記絶縁層を介して接合する工程（ｂ）と、
前記センサ基板を前記ベース基板の外周側面よりも内側に残した状態で、前記接合領域の不要部分を除去して、前記センサ基板の前記外周側面が前記凸部に位置するように形成する工程（ｃ）と、
を含むことを特徴とする静電容量型物理量センサの製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｃ）において、前記絶縁層を、前記ベース基板の表面であって前記センサ基板の外周にはみ出すように残すことを特徴とする請求項１２に記載の静電容量型物理量センサの製造方法。
【請求項１４】
前記工程（ｃ）において、前記絶縁層を、前記ベース基板の外周側面と前記センサ基板の周囲との間に位置する前記ベース基板の延出表面の全域に残すことを特徴とする請求項１３に記載の静電容量型物理量センサの製造方法。
【請求項１５】
前記工程（ａ）において、前記第１シリコン基板の前記周縁部となる部分に凹む凹部を形成した後に、前記第１シリコン基板を熱酸化して、前記周縁部となる部分に前記凸部を有する前記絶縁層を形成することを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか1項に記載の静電容量型物理量センサの製造方法。
【請求項１６】
前記工程（ｂ）において、前記第１シリコン基板と前記第２シリコン基板とをシリコンフュージョンボンディングにより接合することを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか1項に記載の静電容量型物理量センサの製造方法。
【請求項１７】
前記工程（ａ）において、前記可動部に、前記第１シリコン基板の表面を除去して該表面から離れる方向に凹む薄肉部を形成することを特徴とする請求項１２から請求項１６のいずれか１項に記載の静電容量型物理量センサの製造方法。
【請求項１８】
前記工程（ａ）において、前記第１シリコン基板の前記表面と平行する方向で前記薄肉部の内側に位置すると共に前記薄肉部の表面から突出する厚肉部を残すことを特徴とする請求項１７に記載の静電容量型物理量センサの製造方法。
【請求項１９】
前記工程（ａ）において、前記第１シリコン基板の前記表面と平行する方向で前記厚肉部の内側に位置すると共に前記厚肉部の表面を除去して該表面から離れる方向に凹む第２の薄肉部を形成することを特徴とする請求項１８に記載の静電容量型物理量センサの製造方法。
【請求項２０】
前記第１シリコン基板の不要部分を除去する際、前記センサ基板と、前記ベース基板の表面に前記センサ基板の前記周縁部から一体となって引き出された引き出し配線層と、前記センサ基板から分離された分離層と、を残し、
前記第１シリコン基板の不要部分を除去する工程（ｃ）の前後であって、前記第１シリコン基板と前記第２シリコン基板とを前記絶縁層を介して接合する工程（ｂ）以後に、前記分離層の位置に、前記分離層及び前記絶縁層を貫通して前記第２シリコン基板からなる前記ベース基板の表面にまで通じるコンタクトホールを形成する工程と、
前記引き出し配線層の表面及び前記コンタクトホール内に電極パッドを形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１２から請求項１９のいずれか１項に記載の静電容量型物理量センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高さ方向に変位可能な可動部を有する静電容量型物理量センサに係り、特に、寄生容量および寄生容量のばらつきを低減する静電容量型物理量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、図１５に示すように下部ダイヤフラム５０６を備える第３シリコン基板５０１と上部ダイヤフラム５０７を備える第４シリコン基板５０２とが、第２絶縁層５０３、第５シリコン基板５０５、及び第３絶縁層５０４を介して接合された静電容量型圧力センサが開示されている。
【０００３】
この静電容量型圧力センサは下記のように製造される。第３シリコン基板５０１の表面に第２絶縁層５０３が塗布され、第２絶縁層５０３がパターン形成された後に、第２絶縁層５０３の上に第５シリコン基板５０５が接合される。
【０００４】
次に、第５シリコン基板５０５がパターン形成され、第５シリコン基板５０５の表面に第３絶縁層５０４が形成される。そして、第３絶縁層５０４がパターン形成され、第３絶縁層５０４の上に第４シリコン基板５０２が接合される。
【０００５】
次に、第３シリコン基板５０１と第４シリコン基板５０２とは、その表面にレジスト層がパターン形成されて、このレジスト層をマスクにしてウェットエッチングされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２１１５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示される静電容量型圧力センサは、圧力によって下部ダイヤフラム５０６及び上部ダイヤフラム５０７が撓むことで、下部ダイヤフラム５０６及び上部ダイヤフラム５０７と第５シリコン基板５０５との間の静電容量が変化し、この変化に基づいて圧力を検知する。そして、第３シリコン基板５０１、第２絶縁層５０３、第５シリコン基板５０５、第３絶縁層５０４、及び第４シリコン基板５０２が重なった周縁部の枠状に配置される領域の静電容量は、圧力によって変化しないため寄生容量として作用する。
【０００８】
特許文献１に示す構成では、前記寄生容量を低減しようと第２絶縁層５０３の膜厚や第３絶縁層５０４の膜厚を厚くすると、静電容量が電極間の距離に反比例するために、下部ダイヤフラム５０６及び上部ダイヤフラム５０７と第５シリコン基板５０５との間の静電容量の変化が圧力の変化に対して小さくなり、感度を低下させてしまう。
【０００９】
特許文献１に示す構成では、前記寄生容量を低減しようと、第２絶縁層５０３、第５シリコン基板５０５、及び第３絶縁層５０４が重なった周縁部の枠状に配置される領域の幅を狭くすると、塗布により形成された第２絶縁層５０３の機械的な強度が弱くなり、優れた封止性を得ることができないことがあった。
【００１０】
また、前記幅を狭くすると、絶縁層５０３、５０４、及び第５シリコン基板５０５のパターンと露光マスクとの位置合わせマージンが小さくなる。そのため、パターン形成したレジスト層をマスクにして第３シリコン基板５０１や第４シリコン基板５０２をウェットエッチングする際に、第３シリコン基板５０１及び第４シリコン基板５０２と、絶縁層５０３、５０４及び第５シリコン基板５０５とが適切に重なり合わないことがあった。その結果、良好な封止性を得ることができないことがあった。
【００１１】
特許文献１に示す構成では、第３シリコン基板５０１と第４シリコン基板５０２とは、パターン形成されたレジスト層をマスクにしてウェットエッチングされる際に、寸法ばらつきが生じる。そのため、第３シリコン基板５０１、第２絶縁層５０３、第５シリコン基板５０５、第３絶縁層５０４、及び第４シリコン基板５０２が重なった周縁部の枠状に配置される領域の幅がばらつくことで、寄生容量がばらつくことが問題であった。
【００１２】
本発明の目的は、上記従来の課題を解決するためのものであり、寄生容量及び寄生容量のばらつきを低減すると共に、良好な封止性及び良好な感度が得られる静電容量型物理量センサ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の静電容量型物理量センサは、物理量を検知するセンサ基板と、前記センサ基板に接合されるベース基板と、前記センサ基板と前記ベース基板とを接合する絶縁層とを有して構成され、前記センサ基板が、変位が可能な可動部と、前記可動部の周囲に位置し前記ベース基板と前記絶縁層を介して接合される周縁部とを有し、前記可動部と前記ベース基板との間の静電容量の変化に基づき前記物理量を検知可能とし、前記絶縁層が前記ベース基板から離れる方向に突出する凸部を有し、前記センサ基板の外周側面が前記凸部に位置し、前記凸部が、前記ベース基板から離れる方向に凹む凹部、または空洞を有していることを特徴とする。
【００１４】
このような態様であれば、前記センサ基板の前記外周側面が前記ベース基板から離れる方向に配置される。そのため、前記センサ基板の前記周縁部と前記ベース基板とが前記絶縁層を介して対向する面の前記凸部に対応する領域において、前記センサ基板と前記ベース基板との間の距離が大きくなる。そして、寄生容量は前記距離に反比例するので、寄生容量を低減することができる。
【００１５】
前記センサ基板の平面寸法が製造工程でばらつくと、前記センサ基板の前記周縁部と前記ベース基板とが前記絶縁層を介して対向する面の面積がばらつき、寄生容量がばらつくことになる。ところが、前記センサ基板の前記外周側面が前記凸部に位置すれば、前記面の面積ばらつきは前記センサ基板と前記ベース基板との間の距離が大きい領域で生じる。そして、寄生容量は前記距離に反比例するので、寄生容量のばらつきを低減することができる。
【００１６】
前記絶縁層は前記ベース基板から離れる方向に突出する前記凸部を有しており、前記凸部の内側には前記凸部より薄い絶縁層が連設されている。よって、前記凸部が設けられているにもかかわらず、前記可動部と前記ベース基板との間の距離を狭く設けることができる。静電容量は電極間の距離に反比例するため、前記距離を狭く設けることで、前記可動部が変位した際の静電容量の変化に基づく出力変化が大きくなるので感度を上げることができる。
【００１７】
前記センサ基板の前記周縁部と前記ベース基板との間の前記絶縁層の幅を、前記凸部の部分で広くする場合には、前記凸部が前記ベース基板から離れる方向に突出しているので、寄生容量の増加を低く抑えることができる。また、前記絶縁層の幅を広くすることで、前記センサ基板と前記ベース基板との間に良好な封止性を確保することができる。
また、前記絶縁層を有さない前記凹部及び前記空洞の誘電率は、前記絶縁層の誘電率より小さい。寄生容量は誘電率に比例するので、前記センサ基板の前記周縁部と前記ベース基板との間に生じる寄生容量及び寄生容量のばらつきを更に低減することができる。
【００１８】
以上により、本発明によれば、寄生容量及び寄生容量のばらつきを低減すると共に、良好な封止性及び良好な感度を得ることが可能である。
【００１９】
前記凸部が、前記センサ基板の外周に沿って設けられていることが好ましい。このような態様であれば、前記センサ基板の前記周縁部と前記ベース基板とが前記絶縁層を介して対向する領域の広い面積において、前記センサ基板と前記ベース基板との間の距離を大きくできる。よって、前記センサ基板の前記周縁部と前記ベース基板との間に生じる寄生容量及び寄生容量のばらつきを効果的に低減することができる。
【００２１】
前記センサ基板が前記ベース基板の外周側面よりも内側に形成されてなり、前記絶縁層が、前記周縁部と前記ベース基板との間から前記ベース基板の表面であって、少なくとも前記センサ基板の周囲にはみ出して形成されていることが好ましい。このような態様であれば、前記絶縁層が前記凸部を有することで寄生容量及び寄生容量のばらつきが低減することに加えて、前記センサ基板と前記ベース基板との間の封止性を効果的に向上させることができる。
【００２２】
前記センサ基板が前記ベース基板の外周側面よりも内側に形成されてなり、前記絶縁層が、前記周縁部と前記ベース基板との間から、前記ベース基板の外周側面と前記センサ基板の周囲との間に位置する前記ベース基板の延出表面の全域にかけて形成されていることが好ましい。
【００２３】
このような態様であれば、前記絶縁層が前記凸部を有することで寄生容量及び寄生容量のばらつきが低減することに加えて、前記絶縁層が広い面積を有することで更に機械的な強度が高められるので、前記センサ基板と前記ベース基板との間の封止性を更に効果的に向上させることが可能である。
【００２４】
前記ベース基板と前記凹部の内面とを前記ベース基板に直交する方向に隔てる最大距離が、前記凸部に位置しない前記絶縁層の厚さより大きいことが好ましい。このような態様であれば、前記凸部の位置において、前記センサ基板の前記周縁部と前記ベース基板との間の距離を、前記絶縁層の厚さより前記最大距離の程度に大きくできるので、前記センサ基板の前記周縁部と前記ベース基板との間に生じる寄生容量及び寄生容量のばらつきを低減することができる。
【００２５】
前記可動部が、前記ベース基板と対向する面に前記周縁部よりも前記ベース基板から離れる方向に凹む薄肉部を有していることが好ましい。このような態様であれば、物理量によって変位する前記可動部の可動範囲が広がるので、検知する物理量の測定範囲を広げることができる。その結果、広い測定範囲において、寄生容量及び寄生容量のばらつきを低減することが可能となる。
【００２６】
前記可動部が、前記ベース基板と対向する面に、該面と平行する方向で前記薄肉部の内側に位置すると共に前記ベース基板に近づく方向に突出する厚肉部を有していることが好ましい。前記薄肉部が薄いことで物理量に感応し易いことや、前記可動部と前記ベース基板との間の距離が狭められることで、感度をより効果的に向上させることができる。よって、前記絶縁層が前記凸部を有することで寄生容量及び寄生容量のばらつきが低減することに加えて、効果的に感度を向上させることができる。
【００２７】
前記可動部が、前記ベース基板と対向する面に、該面と平行する方向で前記厚肉部の内側に位置すると共に前記厚肉部よりも前記ベース基板から離れる方向に凹む第２の薄肉部を有していることが好ましい。
【００２８】
物理量によって前記可動部は撓む際に、前記可動部の中央部が最大に撓む。よって、前記可動部の中央部に前記第２の薄肉部を設けることは、物理量による前記可動部の変位量を大きくできるので、検知する物理量の測定範囲を更に広げることができる。
【００２９】
前記絶縁層が、前記センサ基板の外周側面よりはみ出さずに形成されていることが好ましい。このような態様であれば、前記センサ基板の前記周縁部と前記ベース基板との間の前記絶縁膜の面積を狭くできるので、より効果的に寄生容量及び寄生容量のばらつきを低減することができる。
【００３０】
前記センサ基板及び前記ベース基板がシリコン基板を有してなると共に、前記絶縁層が前記センサ基板を構成する前記シリコン基板を熱酸化したものであることが好ましい。このような態様であれば、熱酸化により得られた機械的に強度の高い前記絶縁膜により前記センサ基板と前記ベース基板とが接合される。よって、前記センサ基板と前記ベース基板との間の接合力を効果的に向上させることができ、良好な封止性を得ることができる。
【００３１】
前記ベース基板の表面には、前記センサ基板と共に第１端子部及び第２端子部が設けられ、前記第１端子部は、前記センサ基板の前記周縁部から前記シリコン基板により一体となって引き出された部分を備えて前記ベース基板と前記絶縁層を介して形成されており、前記第２端子部は、前記センサ基板から分離され前記ベース基板と前記絶縁層を介して形成された前記シリコン基板からなる分離層と、前記分離層及び前記絶縁層を貫通し前記ベース基板の表面に通じるコンタクトホール内に設けられ前記ベース基板と電気的に接続される電極パッドとを有することが好ましい。このような態様によれば、第１端子部及び第２端子部を簡単な構造で備えることが可能である。
【００３２】
本発明の製造方法は、物理量を検知するセンサ基板と、前記センサ基板に接合されるベース基板と、前記センサ基板と前記ベース基板とを接合する絶縁層とを有して構成され、前記センサ基板が、変位が可能な可動部と、前記可動部の周囲に位置し前記ベース基板と前記絶縁層を介して接合される周縁部とを有し、前記可動部と前記ベース基板との間の静電容量の変化に基づき前記物理量を検知可能とし、前記絶縁層が前記ベース基板から離れる方向に突出する凸部を有し、前記センサ基板の外周側面が前記凸部に位置することを特徴とする静電容量型物理量センサの製造方法であって、
前記可動部、前記可動部の周囲に広がる接合領域、及びベース基板から離れる方向に突出する凸部を前記周縁部に備える前記絶縁層、を有する第１シリコン基板を形成する工程（ａ）と、
前記ベース基板となる第２シリコン基板を用意し、前記可動部と前記ベース基板との間に間隔を空けると共に前記可動部と前記ベース基板とを対向させて、前記第１シリコン基板と前記第２シリコン基板とを前記絶縁層を介して接合する工程（ｂ）と、
前記センサ基板を前記ベース基板の外周側面よりも内側に残した状態で、前記接合領域の不要部分を除去して、前記センサ基板の前記外周側面が前記凸部に位置するように形成する工程（ｃ）と、
を含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明の製造方法では、前記可動部を有する前記第１シリコン基板と、前記第２シリコン基板とが前記絶縁層を介して接合された後に、前記第１シリコン基板の不要部分を除去する工程により、前記センサ基板の前記外周側面が前記凸部に位置するように形成される。
【００３４】
このような態様であれば、前記センサ基板の前記外周側面が、前記ベース基板から離れる方向に突出する前記凸部に位置する。よって、前記センサ基板の前記周縁部と前記ベース基板とが前記絶縁層を介して対向する面の前記凸部に対応する領域において、前記センサ基板と前記ベース基板との間の距離が大きくなる。そして、寄生容量は前記距離に反比例するので、寄生容量を低減することができる。
【００３５】
前記第１シリコン基板の不要部分を除去する工程で、前記センサ基板の平面寸法がばらつくと、前記センサ基板の前記周縁部と前記ベース基板とが前記絶縁層を介して対向する面の面積がばらつき、寄生容量がばらつくことになる。ところが、前記センサ基板の前記外周側面が前記凸部に位置すれば、前記面の面積のばらつきは前記センサ基板と前記ベース基板との間の距離が大きい領域で生じる。そして、寄生容量は前記距離に反比例するので、寄生容量のばらつきを低減することができる。
【００３６】
前記絶縁層は前記ベース基板から離れる方向に突出する前記凸部を有しており、前記凸部の内側には前記凸部より薄い絶縁層が連設されている。よって、前記凸部が設けられているにもかかわらず、前記可動部と前記ベース基板との間の距離は狭く設けることができる。静電容量は電極間の距離に反比例するため、前記距離が狭く設けられることで、前記可動部が変位した際の静電容量の変化に基づく出力変化が大きくなるので感度を上げることができる。
【００３７】
このような態様であれば、前記センサ基板と前記センサ基板とは機械的に強度の高い前記絶縁層を介して接合されている。したがって、前記センサ基板と前記ベース基板との間に良好な封止性が得られる。
【００３８】
以上により、本発明の製造方法によれば、寄生容量及び寄生容量のばらつきを低減すると共に、良好な封止性及び良好な感度を得ることが可能である。
【００３９】
前記工程（ｃ）において、前記絶縁層を、前記ベース基板の表面であって前記センサ基板の外周にはみ出すように残すことが好ましい。前記絶縁層を前記センサ基板の外周全周にはみ出すように残すことで、前記センサ基板と前記ベース基板との間の良好な封止性が安定に維持される。
【００４０】
前記工程（ｃ）において、前記絶縁層を、前記ベース基板の外周側面と前記センサ基板の周囲との間に位置する前記ベース基板の延出表面の全域に残すことが好ましい。前記絶縁層を前記ベース基板の延出表面の全域に残すことで、前記絶縁層の機械的な強度がより高まる。また、前記ベース基板と前記絶縁層とは広い接合面積を有している。よって、前記センサ基板と前記ベース基板との封止性をより効果的に向上させることが可能である。
【００４１】
前記工程（ａ）において、前記第１シリコン基板の前記周縁部となる部分に凹む凹部を形成した後に、前記第１シリコン基板を熱酸化して、前記周縁部となる部分に前記凸部を有する前記絶縁層を形成することが好ましい。このような態様であれば、簡単な工程で、前記周縁部となる部分に前記凸部を有する前記絶縁層を、前記第１シリコン基板と接合力（結合力）を十分に高い状態であると共に機械的に強度を高く形成することができる。
【００４２】
前記工程（ｂ）において、前記第１シリコン基板と前記第２シリコン基板とをシリコンフュージョンボンディングにより接合することが好ましい。このような態様であれば、前記第１シリコン基板と前記第２シリコン基板とを、十分な接合力（結合力）で接合することができる。
【００４３】
前記工程（ａ）において、前記可動部に、前記第１シリコン基板の表面を除去して該表面から離れる方向に凹む薄肉部を形成することが好ましい。このような態様であれば、物理量によって変位する前記可動部の可動範囲が広がるので、検知する物理量の測定範囲を広げることができる。その結果、広い測定範囲において、寄生容量及び寄生容量のばらつきを低減することが可能となる。
【００４４】
前記工程（ａ）において、前記第１シリコン基板の前記表面と平行する方向で前記薄肉部の内側に位置すると共に前記薄肉部の表面から突出する厚肉部を残すことが好ましい。このような態様であれば、前記薄肉部が薄いことで物理量に感応し易いことや、前記可動部と前記ベース基板との間の距離が狭められることで、感度をより効果的に向上させることができる。よって、前記絶縁層が前記凸部を有することで寄生容量及び寄生容量のばらつきが低減することに加えて、効果的に感度を向上させることができる。
【００４５】
前記工程（ａ）において、前記第１シリコン基板の前記表面と平行する方向で前記厚肉部の内側に位置すると共に前記厚肉部の表面を除去して該表面から離れる方向に凹む第２の薄肉部を形成することが好ましい。
【００４６】
物理量によって前記可動部は撓む際に、前記可動部の中央部が最大に撓む。よって、前記可動部の中央部に前記第２の薄肉部を設けることは、物理量による前記可動部の変位量を大きくできる。よって、検知する物理量の測定範囲を広げることができる。
【００４７】
前記第１シリコン基板の不要部分を除去する際、前記センサ基板と、前記ベース基板の表面に前記センサ基板の前記周縁部から一体となって引き出された引き出し配線層と、前記センサ基板から分離された分離層とを残し、前記第１シリコン基板の不要部分を除去する工程（ｃ）の前後であって、前記第１シリコン基板と前記第２シリコン基板とを前記絶縁層を介して接合する工程（ｂ）以後に、前記分離層の位置に、前記分離層及び前記絶縁層を貫通して前記第２シリコン基板からなる前記ベース基板の表面にまで通じるコンタクトホールを形成する工程と、前記引き出し配線層の表面及び前記コンタクトホール内に電極パッドを形成する工程とを含むことが好ましい。
【００４８】
これにより簡単な工程で、前記センサ基板と同じ形成面側に、前記引き出し配線層及び前記電極パッドを有する第１端子部と、前記分離層及び前記コンタクトホール内に設けられた前記電極パッドを有する第２端子部とを形成することができる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の静電容量型物理量センサによれば、寄生容量及び寄生容量のばらつきを低減すると共に、良好な封止性及び良好な感度を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施形態における静電容量型物理量センサの斜視図である。
【図２】図１に示す静電容量型物理量センサのＡ−Ａ線に沿って切断した断面略図である。
【図３】図１に示す静電容量型物理量センサのＢ−Ｂ線に沿って切断した断面略図である。
【図４】第１の実施形態における第１の変形例の断面略図である。
【図５】第１の実施形態における第２の変形例の断面略図である。
【図６】第１の実施形態における静電容量型物理量センサの製造方法の説明図である。
【図７】第１の実施形態における静電容量型物理量センサの製造方法の説明図である。
【図８】第１の実施形態における第３の変形例の斜視図である。
【図９】第１の実施形態における第４の変形例の斜視図である。
【図１０】図１０に示す静電容量型物理量センサのＣ−Ｃ線に沿って切断した断面略図である。
【図１１】第１の実施形態における第５の変形例の断面略図である。
【図１２】第２の実施形態における静電容量型物理量センサの断面略図である。
【図１３】第３の実施形態における静電容量型物理量センサの断面略図である。
【図１４】第４の実施形態における静電容量型物理量センサの断面略図である。
【図１５】特許文献１に開示される半導体圧力センサの断面略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１は、本発明の実施形態における静電容量型物理量センサの斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿って切断した本実施形態の静電容量型物理量センサの断面略図である。また、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿って切断した本実施形態の静電容量型物理量センサの断面略図である。なお図２及び図３は、図１に対して寸法比を変えて図示した。
【００５２】
各図に示す静電容量型物理量センサに関しては、Ｙ方向が左右方向であり、Ｙ１方向が左方向でＹ２方向が右方向、Ｘ方向が前後方向であり、Ｘ１方向が前方向でＸ２方向が後方向である。また、Ｘ方向とＹ方向の双方に直交する方向が上下方向（Ｚ方向；高さ方向）であり、Ｚ１方向が上方向でＺ２方向が下方向である。なお、各図面は、見やすくするために寸法を適宜異ならせて図示されている。
【００５３】
＜第１の実施形態＞
図１、図２、及び図３に示す静電容量型物理量センサ１は、シリコン基板から形成されたセンサ基板１１と、シリコン基板から形成されたベース基板１２と、センサ基板１１とベース基板１２とを接合する絶縁層１３と、を有して構成されている。
【００５４】
図１、図２、及び図３に示すように、センサ基板１１は、ベース基板１２と高さ方向（Ｚ）への間隔１７を有して高さ方向への変位が可能な可動部１４と、可動部１４の周囲に位置し、ベース基板１２と絶縁層１３を介して接合される周縁部１５とを有して構成されている（図１に示す可動部１４と周縁部１５との間の点線は両者間の境界を示し、便宜上図示したものである）。
【００５５】
そして、本実施形態の静電容量型物理量センサ１は、静電容量型の圧力センサである。すなわち、図２及び図３に示すように、上方向（Ｚ１）から圧力が可動部１４に作用すると、可動部１４が高さ方向（Ｚ）に変位する。これにより可動部１４とベース基板１２との間の静電容量が変化し、この静電容量の変化に基づいて圧力が検知される。
【００５６】
ところが、絶縁層１３を介してセンサ基板１１の周縁部１５とベース基板１２とが接合される領域の静電容量は、上方向（Ｚ１）からの圧力によって変化しないため、寄生容量として作用する。
【００５７】
本実施形態では、静電容量型物理量センサ１を、静電容量型の圧力センサとしたが、これに限定されるものではない。静電容量型の加速度センサ、衝撃センサ、振動型ジャイロ、又は可変容量コンデンサ等も可能である。
【００５８】
図２及び図３に示すように、絶縁層１３は、ベース基板１２から離れる方向（Ｚ１方向）に突出する凸部１６を有して形成されている。凸部１６は周縁部１５に重なるように形成されており、センサ基板の外周側面１１ａが凸部１６の頂部１６ａに位置するように配置されている。
【００５９】
図３に示すように、凸部１６は、ベース基板１２から最も離れた部分である頂部１６ａと、頂部１６ａの内周側の周囲に連接されベース基板１２まで延出する内周側部１６ｂと、頂部１６ａの外周側の周囲に連接されベース基板１２まで延出する外周側部１６ｃと、内周側部１６ｂのベース基板１２側の端に連接される薄肉絶縁層１６ｄとからなる。但し、薄肉絶縁層１６ｄの凸部１６内周における法線方向の幅寸法は、頂部１６ａの凸部１６内周の法線方向における幅寸法の１０％〜５０％程度である。
【００６０】
したがって、センサ基板１１の周縁部１５とベース基板１２とが絶縁層１３を介して対向する面内で、周縁部１５と凸部１６とが重なる部分において、センサ基板１１とベース基板１２との距離が大きくなる。そして、寄生容量は電極間の距離に反比例するので、本実施形態によれば、寄生容量を低減することが可能である。
【００６１】
本実施形態では、凸部１６はセンサ基板１１の外周全周に沿ってリング状に連続的に設けられているが、これに限定されるものではない。凸部１６はセンサ基板１１の外周に沿って部分的に設けられてもよい。
【００６２】
一般的に、反応性イオンエッチングなどのイオンエッチング技術やウェットエッチング等は、レジスト層をマスクにして加工が行われる。その際に、レジスト層の膜厚ばらつきや、露光の工程ばらつき等に起因して、レジスト層の平面パターン寸法がばらつくことが知られている。
【００６３】
また、レジスト層の平面パターン寸法と加工された下地層の平面パターン寸法との間に寸法差が生じ、その寸法差もばらつくことが知られている。
【００６４】
その結果、一般的に、レジスト層をマスクにして反応性イオンエッチングなどのイオンエッチング技術やウェットエッチング等により加工された下地層の寸法がばらつくことになる。
【００６５】
従来技術である特許文献１においては、ウェットエッチングにより加工される第４シリコン基板５０２の寸法がばらつくが、図１５に示すように、第４シリコン基板５０２の外周側面は凸部を有さない絶縁層５０３、５０４に位置する。よって、第４シリコン基板５０２の寸法ばらつきに起因して第３シリコン基板５０１と第４シリコン基板５０２とが絶縁層５０３、５０４を介して対向する面の面積がばらつくと、寄生容量がばらくことになる。
【００６６】
ところが、本実施形態によれば、図３に示すように、センサ基板の外周側面１１ａが凸部１６の頂部１６ａに位置するように配置されることで、センサ基板の外周側面１１ａがベース基板１２から離れるように配置されている。したがって、センサ基板１１の寸法ばらつきに起因してセンサ基板１１の周縁部１５とベース基板１２とが絶縁層１３を介して対向する面の面積がばらついても、寄生容量のばらつきを低減することができる。
【００６７】
本実施形態では、図３に示すように、絶縁層１３は、ベース基板１２から離れる方向に突出する凸部１６を有して形成されている。そして、凸部１６の内周側に凸部１６よりも薄い薄肉絶縁層１６ｄが設けられている。よって、ベース基板１２から離れる方向に突出する凸部１６を有しているにもかかわらず、可動部１４とベース基板１２と間の間隔１７を狭くできる構造を有している。
【００６８】
静電容量は電極間の距離に反比例し、上述の構造によって間隔１７が狭く設けられるので、可動部１４が高さ方向に変位した際の静電容量の変化に基づく出力変化を大きくでき感度を上げることが可能になる。
【００６９】
よって、本実施形態によれば、寄生容量及び寄生容量のばらつきを低減することが可能であると共に、圧力を検知する感度を向上させることが可能である。
【００７０】
図１に示すように、可動部１４は平面形状が略円形状であり、ほぼベース基板１２の中央に位置しているが、可動部１４及び周縁部１５を有してなるセンサ基板１１がベース基板の外周側面１２ａよりも内側に形成されていれば、形状、位置、及び大きさを限定するものではない。
【００７１】
図２、図３に示す絶縁層１３はほぼ一定の膜厚により形成される。後述するように絶縁層１３を熱酸化で形成するため、絶縁層１３を一定厚で形成しやすい。絶縁層１３の膜厚は、０．５〜２．０μｍ程度である。
【００７２】
上記のように、センサ基板１１は、ベース基板の外周側面１２ａよりも内側に形成されるため、センサ基板１１の周囲にベース基板１２の延出表面２１が広がっている。
【００７３】
図２、図３に示すように、絶縁層１３は、可動部１４とベース基板１２との間には形成されていない。そして、絶縁層１３は、センサ基板１１の周縁部１５とベース基板１２との間に介在し、センサ基板１１とベース基板１２とを接合している。
【００７４】
さらに図１、図２、図３に示すように、本実施形態の絶縁層１３は、ベース基板１２の延出表面２１の全域に形成されている。
【００７５】
本実施形態では、センサ基板１１の周縁部１５とベース基板１２との間に介在する絶縁層１３の凸部１６内周の法線方向の幅（図２のＴ１）を狭くしても、絶縁層１３をベース基板１２の延出表面２１の全域にまで形成したため、機械的な強度の高い絶縁層１３をセンサ基板１１の周縁部１５とベース基板１２との間に介在させることができる。
【００７６】
また、本実施形態では、後述する製造方法で説明するように、ベース基板１２の延出表面２１の全域に形成された絶縁層１３は、センサ基板１１の周囲にシリコン基板の不要部分が絶縁層１３を介してベース基板１２と接合された状態から前記不要部分を除去して露出されたものである。かかる場合、絶縁層１３は、センサ基板１１を構成するシリコン基板のベース基板１２との対向面を熱酸化して形成することが好適である。後述するように本実施形態では、センサ基板１１を構成するシリコン基板を熱酸化し、２つのシリコン基板との間をシリコンフュージョンボンディングにより接合している。センサ基板１１の周縁部１５のベース基板１２との対向面に形成された絶縁層１３は前記対向面を熱酸化したものであるから、絶縁層１３と周縁部１５との接合力（結合力）は強く、周縁部１５とベース基板１２との間に介在する絶縁層１３の幅（図２のＴ１）は狭くすることができる。一方、シリコンフュージョンボンディングにより接合された絶縁層１３とベース基板１２との間は、接合面積が広いため十分な接合力を得ることができる。したがって、前記幅（Ｔ１）を狭くしても、ベース基板１２とセンサ基板１１の周縁部１５との間の接合力を十分に高く確保することができる。よって、ベース基板１２とセンサ基板１１とは、良好な封止性を得て接合される。
【００７７】
よって、センサ基板１１の周縁部１５とベース基板１２との間の絶縁層１３を介してなる対向面積を狭くでき、寄生容量を低減することができる。以上によって、寄生容量を低減することができると共に、ベース基板１２とセンサ基板１１とが良好な封止性を得て接合される。
【００７８】
なお特許文献１には、図１５に示すように、電極パッド５０８を形成するために第３絶縁層５０４を第４シリコン基板５０２よりも外側に広がる第５シリコン基板５０５の表面にまで延ばした断面図が掲載されているが、第４シリコン基板５０２を第５シリコン基板５０５の外周側面の内側に形成して第４シリコン基板５０２の周囲全周にまで絶縁層をはみ出して形成した構成は開示されていない。また特許文献１には、第３絶縁層５０４を第４シリコン基板５０２よりも外側に広がる第５シリコン基板５０５の表面にまで延ばすことで封止性が向上することについては何も記載されていない。
【００７９】
図１に示すように、センサ基板１１と同じ形成面側であって延出表面２１には第１端子部２２及び第２端子部２３が設けられている。第１端子部２２は、センサ基板１１の周縁部１５からシリコン基板により一体になって引き出された引き出し配線層２４と、引き出し配線層２４の先端部２４ａの表面に形成された第１電極パッド２５と、を有して構成されている。また、第２端子部２３は、図１、図３に示すように、センサ基板１１から分離され絶縁層１３の表面に形成された分離層２６と、分離層２６及び絶縁層１３を貫通しベース基板１２の表面に通じるコンタクトホール２７内に設けられベース基板１２と電気的に接続される第２電極パッド２８と、を有して構成されている。電極パッド２５、２８は、アルミニウム、金等の金属層を蒸着、スパッタ、めっき等で形成したものである。
【００８０】
各端子部２２、２３をベース基板１２の裏面側から引き出すことも可能であるが、その場合には新たにベース基板１２の裏面に絶縁層が必要になるため、ベース基板１２の延出表面２１の全域に広がって形成された絶縁層１３を利用して各端子部２２、２３を形成することで、簡単な構造で、各端子部２２、２３を形成することができる。
【００８１】
本実施形態では、絶縁層１３がベース基板１２の延出表面２１の全域に形成されたことを特徴点とし、ここで「全域」とは、延出表面２１の全ての領域、すなわち平面視にベース基板１２が見えない状態であることが望ましいが、絶縁層１３がセンサ基板１１の全外周から外方にはみ出しており、このとき、多少、延出表面２１の例えば角付近に絶縁層１３の無い部分がある場合や、あるいは図８に示す第１の実施形態における第３の変形例のように、ベース基板１２の外周に沿って絶縁層１３が形成されておらず、絶縁層１３の外周がベース基板１２の外周より一回り小さい形態であっても、「全域」と定義する。また、延出表面２１の９０％以上の領域が絶縁層１３で覆われていれば全域と判断する。絶縁層１３をベース基板１２の外周に沿ってから削除すると、プロセスは増加するが、後でダイシングする際に絶縁層１３のチッピング等を防止することができる。このような問題が無ければ、絶縁層１３がベース基板１２の延出表面２１の表面全体に設けた方がプロセスもその分少なくなるため、好ましい。
【００８２】
図２に示すように、ベース基板１２と凹部３２の内面をベース基板１２に直交する方向（Ｚ方向）に隔てる最大距離（Ｔ２）が、凸部１６に位置しない絶縁層１３の厚さ（Ｔ３）より大きいことが好ましい。
【００８３】
このような態様であれば、凸部１６の位置において、センサ基板１１の周縁部１５とベース基板１２との間の距離を、絶縁層１３の厚さ（Ｔ３）より最大距離（Ｔ２）程度に大きくすることができる。よって、センサ基板１１の周縁部１５とベース基板１２との間に生じる寄生容量及び寄生容量のばらつきを低減することができる。
【００８４】
センサ基板１１とベース基板１２との接合が良好な封止性を有する必要があることは、以下の理由による。センサ基板１１とベース基板１２との封止性が悪い場合には、例えば、測定するガス等が可動部１４とベース基板１２とが対向する間隙に侵入する。そのため、前記ガス等が湿気を帯びている際には前記間隙で結露して、可動部１４の動きを妨げることがあり、また、可動部１４とベース基板１２との間の誘電率が変化するので望ましくない。また、測定するガス等に混入した塵埃やミスト等が前記間隙に侵入し、可動部１４の動きを妨げることがある。
【００８５】
寄生容量及び寄生容量ばらつきを小さくする必要があることは、以下の理由による。寄生容量は、圧力の変化に対して感応し難い静電容量の成分であるために、例えば、出力のオフセット成分として作用する。また、寄生容量がばらつくと、このオフセット成分もばらつくことになる。よって、寄生容量及び寄生容量ばらつきを小さくすることで、オフセット成分及びオフセット成分ばらつきを小さく抑えることができる。
【００８６】
また、例えば、可動部１４とベース基板１２との間の静電容量を用いて共振回路を構成し、圧力の変化を共振周波数の変化から測定することが可能である。即ち、圧力の変化に応じて可動部１４が変位することで静電容量が変化し、その結果、共振周波数が変化する。そのため、共振周波数の変化から圧力を測定することが可能である。
【００８７】
この際、寄生容量及び寄生容量ばらつきが大きいと、静電容量が大きくずれることや、大きくばらつくことで、精度良く圧力を測定することができない。よって、寄生容量及び寄生容量ばらつきを低減することが必要である。
【００８８】
図２、図３に示すように、本実施形態では、凸部１６には凹む凹部３２が形成されてなる。図４に示す第１の実施形態における第１の変形例では、凸部１６の内部に空洞１６ｅが形成されてなる。このような構造は、後述するように絶縁層１３が熱酸化で形成されるために、凹部３２の幅や形状とシリコン基板の酸化量に依存して、凹部３２の開口部が絶縁層により塞がれて形成されたものである。
【００８９】
第１の変形例は、図４に示すように、凸部１６を有し、更に凸部１６の内部に絶縁層１６より誘電率の小さい空洞１６ｅを有するので、寄生容量及び寄生容量ばらつきを低減することができる。ただし、図４に示す空洞１６ｅに比べ図２、図３に示す凹部３２の方が大きい。よって、第１の実施形態の方が、第１の変形例より寄生容量及び寄生容量ばらつきを低減することができる。
【００９０】
図５に、第１の実施形態における第２の変形例の断面略図を示す。第２の変形例では、第１の実施形態の凹部３２が絶縁層で埋められて、凸部１６の内部が絶縁層で充填されたものである。このような構造は、凹部３２の幅や形状とシリコン基板の酸化量に依存して形成されることがある。
【００９１】
第２の変形例は、図５に示すように、凸部１６を有していることで寄生容量及び寄生容量ばらつきを低減することができる。ただし、第１の変形例と同じ理由によって、第１の実施形態の方が第２の変形例より好ましい。
【００９２】
図９に第１の実施形態における第４の変形例の斜視図を示す。第４の変形例では、図９に示すように、絶縁層１３がセンサ基板の周縁部１５とベース基板１２との間からベース基板１２の表面である延出表面２１に、センサ基板１１の周囲にはみ出して形成されているが、ベース基板１２の延出表面２１の全域を覆っていない。図９では、絶縁層１３は、各端子部２２、２３の周囲にもはみ出している。
【００９３】
図１０に、図９に示すＣ−Ｃ線に沿って切断した断面略図を示す。この第４の変形例では、図１０に示すように、絶縁層１３が、周縁部１５とベース基板１２との間からベース基板１２の表面であって、少なくともセンサ基板１１の周囲にはみ出して形成されている。
【００９４】
このような態様であれば、センサ基板の外周側面１１ａが凸部１６の頂部１６ａに位置するように形成されているので、寄生容量及び寄生容量ばらつきが低減される。また、機械的に強度の高い絶縁層１３によってセンサ基板１１とベース基板１２が接合されているので、封止性を効果的に向上させることが可能である。
【００９５】
図１１に、第１の実施形態における第５の変形例の断面略図を示す。この変形例は、絶縁層１３がセンサ基板の外周側面１１ａよりはみ出さずに形成されているケースである。図１１に示した断面略図は、凸部１６の頂部１６ａが、若干にセンサ基板の外周側面１１ａより内側に引っ込んでいる箇所を図示している。但し、本変形例では、凸部１６の頂部１６ａの一部や外周側部１６ｃがエッチングにより除去されている。
【００９６】
このように、第５の変形例では、センサ基板１１の周縁部１５とベース基板１２とは、
より狭い面積で絶縁層１３を介して対向するので、すなわち部分的に絶縁層１３のない誘電率の小さい領域を介して対向するので、より効果的に寄生容量及び寄生容量ばらつきを小さくすることができる。
【００９７】
図６、図７を用いて図１、図２、図３に示す本実施形態の静電容量型物理量センサ１の製造方法について説明する。
【００９８】
図６（ａ）に示す工程では、第１シリコン基板３０の表面３０ａにレジスト層３１をパターン形成し、レジスト層３１に覆われていない表面３０ａを、反応性イオンエッチングなどのイオンエッチング手段により一定厚だけ削り込む。これにより表面３０ａにリング状に凹部３２を形成する。第１シリコン基板３０は後にセンサ基板１１となる側の基板であり、表面３０ａはベース基板と対向する面側である。
【００９９】
図６（ｂ）に示す工程では、図６（ａ）のレジスト層３１を除去した後、第１シリコン基板３０の表面を９００〜１２００℃の温度にて熱酸化する。これにより、第１シリコン基板３０の表面３０ａ及び裏面３０ｃに熱酸化による絶縁層（ＳｉＯ２）３３、３４が形成される。そして、第１シリコン基板３０の表面３０ａに形成される絶縁層３３は、表面３０ａの凹凸に倣ってほぼ一定厚で形成される。このようにして、後にセンサ基板の外周側面をベース基板から離れる方向に配置させる凸部１６が、凹部３２の部分に形成される。
【０１００】
次に図６（ｃ）に示す工程では、第１シリコン基板３０の表面３０ａに形成された絶縁層３３上にレジスト層３５を形成し、レジスト層３５に覆われていない絶縁層３３をイオンエッチング等の既存方法で除去する。このように、後に可動部１４となる部分の絶縁層３３が除去される。
【０１０１】
絶縁層３３が残された部分が、次工程で第２シリコン基板４０（ベース基板）と接合される接合領域である。
【０１０２】
なお図６（ｄ）以降、残された絶縁層３３を図２、図３で使用した絶縁層１３として説明する。図６（ｄ）の工程では、図６（ｃ）のレジスト層３５を除去した後、図６（ｃ）の第１シリコン基板３０をひっくり返し、第１シリコン基板３０の絶縁層１３が形成された側を、後にベース基板となる第２シリコン基板４０上に当接させる。そして両シリコン基板３０、４０間をシリコンフュージョンボンディングにより接合する。シリコンフュージョンボンディングはシリコン直接接合の一種であり、例えば熱酸化による絶縁層１３を備える第１シリコン基板３０と、第２シリコン基板４０とを水素結合により貼り合わせた後、加熱処理してＳｉ−Ｏ−Ｓｉにより接合する技術である。熱処理温度としては、７００〜１１００℃程度で、熱処理時間は、１時間以上とする。
【０１０３】
次に図６（ｅ）の工程では、第１シリコン基板３０及び第２シリコン基板４０の双方を所定厚にまで切削加工等により削り込む。点線部分が削り込まれたシリコン基板を示す。これにより所定厚のベース基板１２が完成する。以降、第２シリコン基板４０をベース基板１２として説明する。
【０１０４】
図７（ａ）に示す工程では、第１シリコン基板３０の表面にレジスト層４１を形成し、レジスト層４１に覆われていない、第１シリコン基板３０及び絶縁層１３を反応性イオンエッチングなどのイオンエッチング技術を用いて削り込み、ベース基板１２の表面にまで通じるコンタクトホール２７を形成する。
【０１０５】
ここでコンタクトホール２７の形成位置は、後に図１、図３に示す分離層２６となる部分である。
【０１０６】
図７（ｂ）に示す工程で、レジスト層４１を除去して新たなレジスト層（図示しない）を設ける場合や、あるいはレジスト層４１をそのまま利用して、コンタクトホール２７内にアルミニウム等の金属層からなる第２電極パッド２８をスパッタ、蒸着、あるいはめっき等の既存方法により形成する。またこのとき、図１に示す第１電極パッド２５も引き出し配線層２４の先端部２４ａとなる表面に形成する。
【０１０７】
次に図７（ｃ）に示す工程では、第１シリコン基板３０の表面にレジスト層４２を形成し、レジスト層４２に覆われていない第１シリコン基板３０を反応性イオンエッチングなどのイオンエッチング技術を用いて除去する。レジスト層４２の平面パターンは、図１に示すセンサ基板１１、引き出し配線層２４及び分離層２６の平面形状である。第１シリコン基板３０を削り込むとき、絶縁層１３まで除去されないように選択的なエッチング処理を行うことが必要である。
【０１０８】
また図７（ｃ）の工程では、センサ基板１１が、ベース基板の外周側面１２ａよりも内側に形成されるように、第１シリコン基板３０が削り込まれる。このようにして、センサ基板１１の周囲に広がるベース基板１２の延出表面２１の全域に絶縁層１３が残される。
【０１０９】
センサ基板１１は、高さ方向に変位可能な可動部１４とその周囲の周縁部１５とを有し、周縁部１５とベース基板１２との間が絶縁層１３により接合されている。この周縁部１５に重なるように凸部１６が設けられ、センサ基板の外周側面１１ａが凸部１６の頂部１６ａに位置するように形成されている。
【０１１０】
図７（ｃ）の工程で、周縁部１５と絶縁層１３とが重なる、凸部１６内周の法線方向の幅（図７（ｃ）のＴ１）を狭くすることで寄生容量を低減できる。また、センサ基板の外周側面１１ａが凸部１６の頂部１６ａに位置するように形成されることで、寄生容量と寄生容量のばらつきを低減することができる。一方、絶縁層１３は、ベース基板１２の延出表面２１の全域に残されているので、絶縁層１３の機械的な強度を十分に保つことができ、センサ基板１１とベース基板１２との間の封止性を効果的に高めることができる。
【０１１１】
また図６（ｂ）の工程に示すように本実施形態ではセンサ基板を形成する第１シリコン基板３０の表面を熱酸化して絶縁層３３を形成し、図６（ｃ）の工程で、可動部１４の部分の絶縁層３３を除去した後、図６（ｄ）の工程で、第１シリコン基板３０と第２シリコン基板４０とをシリコンフュージョンボンディングにより接合している。これにより図７（ｃ）の工程で、第１シリコン基板３０の不要部分を除去したときに、周縁部１５と絶縁層１３とが重なる幅（Ｔ１）を狭くしても、周縁部１５と絶縁層１３との接合力（結合力）は十分に高く、一方、ベース基板１２と絶縁層１３の間は広い接合面積を有しているため、絶縁層１３を介したセンサ基板１１とベース基板１２との間の接合力を効果的に高めることができ、封止性を向上させることが可能である。
【０１１２】
また本実施形態では、図６（ｄ）の工程における両シリコン基板３０、４０の貼り合わせは、例えば特許文献１に示す構造と異なり、両シリコン基板３０、４０のアライメントの精度が不要であり、製造工程を容易化できる。そのため、本実施形態では、特別な設備投資等が必要でなく製造コストの上昇を抑制することができる。
【０１１３】
＜第２の実施形態＞
本実施形態では、図１２に示すように、可動部１４は、ベース基板１２との対向面１４ａの全体がベース基板１２から離れる方向（Ｚ１方向）に凹む薄肉部１８を有して構成されている。
【０１１４】
よって、本実施形態によれば、ベース基板１２との対向面１４ａの全体を薄肉部１８とすることで、可動部１４とベース基板１２との間の間隔１７を大きく設けられている。よって、第１の実施形態に比べて、可動部１４の最大変位量を大きくすることができるので、検知する圧力の測定範囲を広くすることが、すなわち検知する圧力のダイナミックレンジ（Ｄｙｎａｍｉｃ  ｒａｎｇｅ）を広くできる。
【０１１５】
また、図１２に示すように、センサ基板の外周側面１１ａが凸部１６の頂部１６ａに位置するように形成されており、寄生容量と寄生容量のばらつきを低減する構造を有している。
【０１１６】
このように、本実施形態では、センサ基板の外周側面１１ａを凸部１６の頂部１６ａに位置するように設けると共に、可動部１４に薄肉部１８を設けることで、寄生容量と寄生容量のばらつきを低減するという本発明の課題を、広い測定範囲で可能としている。
【０１１７】
なお、可動部１４に薄肉部１８を設けることは、図６（ｃ）の工程で、絶縁層３３を除去した後、引き続きレジスト層３５で覆われていない第１シリコン基板３０をイオンエッチング等の既存方法で削り込むことで実現できる。
【０１１８】
＜第３の実施形態＞
本実施形態では、図１３に示すように、可動部１４は、周縁部１５よりもベース基板１２との対向面１４ａが、ベース基板１２から離れる方向（Ｚ１方向）に凹む薄肉部１８を有して構成されている。また、可動部１４の中央には、対向面１４ａが薄肉部１８よりもベース基板１２に近づく方向（Ｚ２方向）に突出する厚肉部１９が形成されている。すなわち図１４に示す可動部１４は略中央に厚肉部１９があり、その周囲に対向面１４ａが凹んだ薄肉部１８が形成された構造である。図１３に示すように可動部１４に薄肉部１８を設けることで、可動部１４を高さ方向（Ｚ）に変位させやすい。また薄肉部１８よりもベース基板１２に近づく方向に突出する厚肉部１９を設けたことで、可動部１４とベース基板１２と間の間隔１７が、厚肉部１９の位置で狭くなる。
【０１１９】
よって、本実施形態によれば、薄肉部１８が薄いことで圧力に感応し易いことや、間隔１７を狭くすることで、静電容量は電極間の距離に反比例することにより、可動部１４が高さ方向に変位した際の静電容量の変化に基づいて出力が大きく変化することで、感度をより効果的に向上させることができる。
【０１２０】
このように、本実施形態では、センサ基板の外周側面１１ａを凸部１６の頂部１６ａに位置するように設けると共に、可動部１４にリング状に設けられた薄肉部１８の中央部に厚肉部１９を設けることで、寄生容量と寄生容量のばらつきを低減することに加えて、効果的に感度を向上させることができる。
【０１２１】
なお、可動部１４にリング状に設けられた薄肉部１８の中央部に厚肉部１９を設けることは、図６（ｃ）の工程で、絶縁層３３を除去した後、厚肉部１９となる領域を覆うレジスト層を形成する。そして、このレジスト層とレジスト層３５とで覆われてない第１シリコン基板３０をイオンエッチング等の既存方法で削り込むことで、可動部１４に薄肉部１８と厚肉部１９とを形成することができる。
【０１２２】
＜第４の実施形態＞
本実施形態では、図１４に示すように、可動部１４は、周縁部１５よりもベース基板１２との対向面１４ａが、ベース基板１２から離れる方向（Ｚ１方向）に凹む薄肉部１８を有して構成されている。また、可動部１４の中央には、ベース基板１２から離れる方向（Ｚ１方向）に凹む第２の薄肉部２０が形成されている。そして、薄肉部１８と第２の薄肉部２０との間に、対向面１４ａが薄肉部１８よりもベース基板１２に近づく方向（Ｚ２方向）に突出する厚肉部１９が形成されている。すなわち図１４に示す可動部１４は略中央に第２の薄肉部２０があり、その周囲にリング状に厚肉部１９、更にその周囲にリング状に薄肉部１８が形成された構造である。
【０１２３】
圧力によって可動部１４は撓む際に、可動部１４の中央が最大に撓む。よって、前記中央にベース基板１２から離れる方向（Ｚ１方向）に凹む第２の薄肉部２０を設けることで、圧力による可動部１４の変位量を大きくすることができる。そのため、検知する圧力のダイナミックレンジを広くすることができる。
【０１２４】
また、薄肉部１８が設けられることで圧力に感応し易いことや、厚肉部１９が設けられて静電容量の変化に基づいて出力が大きく変化することで、感度がより効果的に向上させられる。
【０１２５】
このように、本実施形態では、センサ基板の外周側面１１ａを凸部１６の頂部１６ａに位置するように設けると共に、可動部１４に薄肉部１８、厚肉部１９、及び第２の薄肉部２０を設けることで、検知する物理量の測定範囲を広げ、良好な感度を得ることが可能となる。
【０１２６】
可動部１４の略中央に第２の薄肉部２０を設け、その周囲に厚肉部１９を、その周囲に薄肉部１８を設けることは、図６（ｃ）の工程で、絶縁層３３を除去した後、厚肉部１９を覆うレジスト層を形成する。そして、このレジスト層とレジスト層３５で覆われていない第１シリコン基板３０の薄肉部１８及び第２の薄肉部２０に相当する領域をイオンエッチング等の既存方法で削り込むことで実現できる。
【符号の説明】
【０１２７】
１  静電容量型物理量センサ
１１  センサ基板
１１ａ  センサ基板の外周側面
１２  ベース基板
１２ａ  ベース基板の外周側面
１３、３３、３４  絶縁層
１４  可動部
１５  周縁部
１６  凸部
１６ａ  頂部
１６ｂ  内周側部
１６ｃ  外周側部
１６ｄ  薄肉絶縁層
１６ｅ  空洞
１７  間隔
１８  薄肉部
１９  厚肉部
２０  第２の薄肉部
２１  延出表面
２２  第１端子部
２３  第２端子部
２４  引き出し配線層
２５  第１電極パッド
２６  分離層
２７  コンタクトホール
２８  第２電極パッド
３０  第１シリコン基板
３１、３５、４１、４２  レジスト層
３２  凹部
４０  第２シリコン基板
【図１】
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【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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