(57)【要約】  センサは、上蓋層と、下蓋層と、上蓋層と下蓋層との間に設けられたセンサ層とを備える。上蓋層と下蓋層のうちの一方は、ガラスを主成分とする絶縁領域と、絶縁領域に覆われた貫通電極と、絶縁領域の外周に設けられたＳｉを主成分とする外周領域とを有する。このセンサは、センサの材料となるウェハの外形寸法を小さくすることができる。
2015155983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上蓋層と、
下蓋層と、
前記上蓋層と前記下蓋層との間に設けられたセンサ層と、
を備え、
前記上蓋層と下蓋層のうちの一方は、
ガラスを主成分とする絶縁領域と、
前記絶縁領域に覆われた貫通電極と、
前記絶縁領域の外周に設けられたＳｉを主成分とする外周領域と、
を有する、センサ。
【請求項２】
前記貫通電極はＳｉよりなる、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記上蓋層は下方に向かって突出する突起を有する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
前記下蓋層は上方に向かって突出する突起を有する、請求項１に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両や携帯電話に搭載される加速度等の慣性力を検知するセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１９は特許文献１に開示されている従来のセンサ４００の上面図である。図２０は図１９に示すセンサ４００の線ＸＸ−ＸＸにおける断面図である。ガラスからなる上蓋層５１の下面には上蓋固定電極５２ａ、５２ｂを設けている。上蓋層５１の上面には上蓋電極パッド５３を設けている。上蓋電極パッド５３は上蓋貫通孔５４に設けた引き出し線５５を介して上蓋固定電極５２と電気的に接続されている。【０００３】
ガラスからなる下蓋層５６の上面には下蓋固定電極５７ａ、５７ｂを設けている。下蓋層５６の下面には下蓋電極パッド５８を設けている。下蓋電極パッド５８は下蓋貫通孔５９に設けた引き出し線６０を介して下蓋固定電極５７ａ、５７ｂと電気的に接続されている。Ｓｉからなるセンサ層６１には外枠６２を設けている。外枠６２を上蓋層５１の下面と下蓋層５６の上面との間に接合させている。【０００４】
センサ層６１には梁形状のビーム部６３を設けている。ビーム部６３の一端を外枠６２と接続させるとともに、ビーム部６３の他端に可動電極６４を設けている。【０００５】
従来のセンサ４００の動作を、図面を参照しながら説明する。【０００６】
図２１は可動電極６４の姿勢が変化した状態を示したセンサ４００の断面図である。例えば、可動電極６４の第１検出軸（ｘ軸）方向に加速度が作用すると、図２１に示すように、可動電極６４の姿勢がＸ軸に対して傾く。すると、上蓋固定電極５２ａ、５２ｂ及び下蓋固定電極５７ａ、５７ｂのぞれぞれと、可動電極６４との距離が変化する。詳しくは、上蓋固定電極５２ａと可動電極６４との間の距離及び下蓋固定電極５７ｂと可動電極６４との間の距離が小さくなり、一方、上蓋固定電極５２ｂと可動電極６４との間の距離および下蓋固定電極５７ａと可動電極６４との間の距離が大きくなる。このような、電極間の距離の変化は、電極間の静電容量の変化として現れるので、外部回路により、上蓋電極パッド５３および下蓋電極パッド５８からの出力信号を処理して、静電容量の変化に基づいて、可動電極６４の姿勢変化を検出することができる。【０００７】
他の従来のセンサは、上蓋ウェハと検出素子ウェハとを積層し、これをレーザーダイシングにより個片化することで製造する。このセンサに類似の従来のセンサは、例えば特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１９６８８３号公報
【特許文献２】特許第５２３１１６５号公報
【発明の概要】
【０００９】
センサは、上蓋層と、下蓋層と、上蓋層と下蓋層との間に設けられたセンサ層とを備える。上蓋層と下蓋層のうちの一方は、ガラスを主成分とする絶縁領域と、絶縁領域に覆われた貫通電極と、絶縁領域の外周に設けられたＳｉを主成分とする外周領域とを有する。
【００１０】
このセンサは、センサの材料となるウェハの外形寸法を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は実施の形態１におけるセンサ装置の斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは実施の形態１におけるセンサの斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは実施の形態１におけるセンサの分解斜視図である。
【図３】図３は図２Ａに示すセンサの線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。
【図４】図４は図２Ａに示すセンサの線ＩＶ−ＩＶにおける断面図である。
【図５】図５は実施の形態１におけるセンサにＸ軸の方向の加速度が印加されていない状態での動作を示す断面図である。
【図６】図６は実施の形態１におけるセンサにＸ軸の方向の加速度が印加されていない状態での動作を示す概略図である。
【図７】図７は実施の形態１におけるセンサにＸ軸の方向に加速度が印加された状態での断面図である。
【図８】図８は実施の形態１におけるセンサにＸ軸の方向に加速度が印加された状態での動作を示す概略図である。
【図９】図９は実施の形態１におけるセンサにＺ軸の方向に加速度が印加された状態での断面図である。
【図１０】図１０は実施の形態１におけるセンサにＸ軸の方向に加速度が印加された状態での動作を示す概略図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは実施の形態１におけるセンサの製造方法を示す断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは実施の形態１におけるセンサの製造方法を示す断面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは実施の形態１におけるセンサの製造方法を示す断面図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは実施の形態１におけるセンサの製造方法を示す断面図である。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは実施の形態１におけるセンサの製造方法を示す断面図である。
【図１１Ｆ】図１１Ｆは実施の形態１におけるセンサの製造方法を示す断面図である。
【図１１Ｇ】図１１Ｇは実施の形態１におけるセンサの製造方法を示す断面図である。
【図１２】図１２は実施の形態１における他のセンサの製造方法を示す断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは実施の形態２におけるセンサの斜視図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは実施の形態２におけるセンサの分解斜視図である。
【図１４】図１４は実施の形態２におけるセンサの検出素子の上面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは実施の形態２におけるセンサの製造方法を示す断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは実施の形態２におけるセンサの製造方法を示す断面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは実施の形態２におけるセンサの製造方法を示す断面図である。
【図１５Ｄ】図１５Ｄは実施の形態２におけるセンサの製造方法を示す断面図である。
【図１６】図１６は実施の形態２におけるセンサの製造方法の工程を説明する断面図である。
【図１７】図１７は図１４に示す検出素子の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩにおける断面図である。
【図１８】図１８は実施の形態２におけるセンサの拡大断面図である。
【図１９】図１９は従来のセンサの上面図である。
【図２０】図２０は図１９に示すセンサの線ＸＸ−ＸＸにおける断面図である。
【図２１】図２１は従来のセンサの動作を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１におけるセンサ装置１０００の斜視図であり、センサ装置１０００から上蓋を取り外した状態を示す。センサ装置１０００は、パッケージ３００と、パッケージ３００に搭載されたセンサ１００と、パッケージ３００に搭載されたプロセッサ２００と、パッケージ３００から引き出された端子３０１を備える。プロセッサ２００はセンサ１００からの出力に基づいて各種の演算を行う。パッケージ３００から引き出された端子３０１は基板３０２に接続される。
【００１３】
〔センサ１００の構成〕
図２Ａと図２Ｂはそれぞれセンサ１００の斜視図と分解斜視図である。センサ１００では、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸の３つの軸の方向の加速度をそれぞれ検出する３つの重りが１チップ内に配置されている。Ｘ軸とＹ軸とを含むＸＹ方向である平面方向の加速度は、一対のねじりビームを軸にして重りである可動電極をシーソー動作させることにより検出する。Ｚ軸の方向である垂直方向の加速度は、２つ以上のビームにより保持された重りである可動電極を垂直方向に平行移動させることにより検出する。
【００１４】
具体的には、図２Ａと図２Ｂに示すように、センサ１００は、センサ層１と、センサ層１の上面１ａに設けられた上蓋層２ａと、センサ層１の下面１ｂに設けられた下蓋層２ｂとを備える。センサ層１は、ＳｉＳＯＩ基板等により形成され、上蓋層２ａと下蓋層２ｂはガラス等の絶縁体とシリコン（Ｓｉ）により形成されている。
【００１５】
センサ層１は、Ｘ軸の方向の加速度を検出するＸ検出部１０と、Ｙ軸の方向の加速度を検出するＹ検出部２０と、Ｚ軸の方向の加速度を検出するＺ検出部３０とを有する。Ｘ軸の方向は、平面方向のうちの一方向である。Ｙ軸の方向は、平面方向のうちの一方向であってＸ方向と直交する。Ｚ軸の方向は、垂直方向である。実施の形態１におけるセンサ１００では、Ｚ検出部３０がＸ検出部１０とＹ検出部２０の間に配置されるように、Ｘ検出部１０とＺ検出部３０とＹ検出部２０とはＹ軸の方向に配列されている。センサ層１の上面１ａと下面１ｂは平面方向に広がっている。上蓋層２ａとセンサ層１と下蓋層２ｂはＺ軸の方向に配列されている。センサ層１は可動電極１１、２１、３１と、可動電極１１、２１、３１を囲むフレーム部３とを備える。実施の形態１におけるセンサ１００では、フレーム部３は可動電極１１、２１、３１をＸＹ方向において完全に囲む。
【００１６】
図３は図２Ａに示すセンサ１００の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図であり、Ｘ検出部１０の断面を示す。図４は図２Ａに示すセンサ１００の線ＩＶ−ＩＶにおける断面図であり、Ｚ検出部３０の断面を示す。Ｙ検出部２０の断面はＸ検出部１０と同様である。
【００１７】
Ｘ検出部１０とＹ検出部２０は互いに９０°回転させた同形状を有する。Ｘ検出部１０とＹ検出部２０はＸ検出部１０とＹ検出部２０と別形状のＺ検出部３０の両側に並べて１チップ内に配置されている。すなわち、図２Ｂに示すように、フレーム部３には、３つの矩形枠１０ａ、２０ａ、３０ａがＹ軸の方向に直線状に並んで形成されている。矩形枠１０ａには可動電極１１が配置され、矩形枠２０ａには可動電極２１が配置され、矩形枠３０ａには可動電極３１が配置されている。可動電極１１、２１、３１はいずれも略矩形形状である。可動電極１１、２１、３１と矩形枠１０ａ、２０ａ、３０ａの側壁部との間には所定の隙間が空いている。
【００１８】
センサ層１は、Ｘ検出部１０であるビーム部１２ａ、１２ｂをさらに備える。Ｘ検出部１０は、ビーム部１２ａ、１２ｂを軸にして可動電極１１を揺動させることによりＸ軸の方向の加速度を検出する。ビーム部１２ａ、１２ｂは、Ｙ軸の方向に延びる回転軸Ａ１０に沿って延び、可動電極１１について互いに反対側に位置する。ビーム部１２ａ、１２ｂは、可動電極１１が回転軸Ａ１０を軸にして揺動できるように可動電極１１をフレーム部３に接続する。可動電極１１の上面１１ａは、ビーム部１２ａ、１２ｂを結ぶ回転軸Ａ１０を境界線として区画された部分１１１ａ、１１１ｂを有する。センサ１００は、可動電極１１の上面１１ａの部分１１１ａ、１１１ｂにそれぞれ対向する固定電極１３ａ、１３ｂをさらに備える。固定電極１３ａ、１３ｂは上蓋層２ａの下面２０２ａに配置されている。可動電極１１と固定電極１３ａとの間の静電容量の変化と可動電極１１と固定電極１３ｂとの間の静電容量の変化とに基づいてＸ軸の方向の加速度を検出することができる。
【００１９】
センサ層１は、Ｙ検出部２０であるビーム部２２ａ、２２ｂをさらに備える。Ｙ検出部２０は、ビーム部２２ａ、２２ｂを軸にして可動電極２１を揺動させることによりＹ軸の方向の加速度を検出する。ビーム部２２ａ、２２ｂは、Ｘ軸の方向に延びる回転軸Ａ２０に沿って延び、可動電極２１について互いに反対側に位置する。ビーム部２２ａ、２２ｂは、可動電極２１が回転軸Ａ２０を軸にして揺動できるように可動電極２１をフレーム部３に接続する。可動電極２１の上面２１ａは、ビーム部２２ａ、２２ｂを結ぶ回転軸Ａ２０を境界線として区画された部分１２１ａ、１２１ｂを有する。センサ１００は、可動電極２１の上面２１ａの部分１２１ａ、１２１ｂにそれぞれ対向する固定電極２３ａ、２３ｂをさらに備える。固定電極２３ａ、２３ｂは上蓋層２ａの下面２０２ａに配置されている。可動電極２１と固定電極２３ａとの間の静電容量の変化と可動電極２１と固定電極２３ｂとの間の静電容量の変化とに基づいてＹ軸の方向の加速度を検出することができる。
【００２０】
センサ層１は、Ｚ検出部３０であるビーム部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄをさらに備える。Ｚ検出部３０は、ビーム部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄにより保持された可動電極３１をＺ軸の方向である垂直方向に平行移動させることによりＺ軸の方向の加速度を検出する。ビーム部３２ａ、３２ｃと可動電極３１はＸ軸の方向に配列され、ビーム部３２ａ、３２ｃは可動電極３１について互いに反対側に位置する。ビーム部３２ｂ、３２ｄと可動電極３１はＹ軸の方向に配列され、ビーム部３２ｂ、３２ｄは可動電極３１について互いに反対側に位置する。ビーム部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、可動電極３１がＺ軸の方向に平行揺動できるように可動電極３１をフレーム部３に接続する。センサ１００は、可動電極３１の上面３１ａと下面３１ｂにそれぞれ対向する固定電極３３ａと固定電極３３ｂをさらに備える、固定電極３３ａは上蓋層２ａの下面２０２ａに配置され、固定電極３３ｂは下蓋層２ｂの上面１０２ｂに配置されている。可動電極３１と固定電極３３ａとの間の静電容量の変化と可動電極３１と固定電極３３ｂとの間の静電容量の変化に基づいてＺ軸の方向の加速度を検出することができる。
【００２１】
図３に示すＸ検出部１０において、可動電極１１の上面１１ａの対向する２辺の略中央部と矩形枠１０ａの側壁部とをビーム部１２ａ、１２ｂで連結することにより、可動電極１１がフレーム部３に対して回転軸Ａ１０を軸にして揺動自在に支持されている。
【００２２】
固定電極１３ａ、１３ｂは貫通電極１４ａ、１４ｂを介して上蓋層２ａの上面１０２ａに引き出されている。貫通電極１４ａ、１４ｂの材質はＳｉやＷ、Ｃｕ等の導体である。貫通電極１４ａ、１４ｂの周囲には、貫通電極１４ａ、１４ｂを保持する絶縁体であるガラスを主成分とする絶縁領域１４ｃが設けられている。上蓋層２ａにおける絶縁領域１４ｃの外周にはＳｉを主成分とする外周領域１４ｄが設けられている。
【００２３】
図３に示すように、上蓋層２ａは上蓋層２ａから下方に突出するＳｉまたはＷからなる突起１５を有する。下蓋層２ｂは、絶縁体である絶縁領域１４ｅと、絶縁領域１４ｅの外周に設けられたＳｉを主成分とする外周領域１４ｆとにより構成されている。下蓋層２ｂは、下蓋層２ｂから上方に突出するＳｉまたはＷからなる突起１６を有する。
【００２４】
実施の形態１におけるセンサ１００においては、上蓋層２ａおよび突起１５はＳｉからなる。Ｓｉは加工性に富むので、容易に上蓋層２ａに突起１５を形成することができる。
【００２５】
同様に、実施の形態１におけるセンサ１００においては、下蓋層２ｂおよび突起１６はＳｉからなる。Ｓｉは加工性に富むので、容易に下蓋層２ｂに突起１６を形成することができる。
【００２６】
実施の形態１におけるセンサ１００においては、貫通電極１４ａ、１４ｂはＳｉよりなる。したがって、上蓋層２ａおよび下蓋層２ｂの外周に設けられた外周領域１４ｄ、１４ｆと貫通電極１４ａ、１４ｂとを同時に形成できるから、製造工程の工数を削減できる。
【００２７】
Ｙ検出部２０において、可動電極２１の上面２１ａの対向する２辺の略中央部と矩形枠２０ａの側壁部とをビーム部２２ａ、２２ｂで連結することにより、可動電極２１がフレーム部３に対して回転軸Ａ２０を軸にして揺動自在に支持されている。固定電極２３ａ、２３ｂはそれぞれ貫通電極２４ａ、２４ｂを介して上蓋層２ａの上面１０２ａに引き出されている。
【００２８】
貫通電極２４ａ、２４ｂの材質はＳｉやＷ、Ｃｕ等の導体である。貫通電極２４ａ、２４ｂの周囲には貫通電極２４ａ、２４ｂを保持する絶縁体である絶縁領域１４ｃが設けられている。上蓋層２ａにおける絶縁領域１４ｃの外周には外周領域１４ｄが設けられている。
【００２９】
Ｚ検出部３０においては、図４に示すように、可動電極３１の四隅と矩形枠３０ａの側壁部とがＬ字形状のビーム部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄで連結されている。これにより、可動電極３１が垂直方向に平行移動可能になっている。ビーム部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの形状は特に限定されるものではないが、Ｌ字形状にすれば、ビーム部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを長くすることができる。
【００３０】
上蓋層２ａの下面２０２ａには可動電極３１と対向する固定電極３３ａが設けられ、下蓋層２ｂの上面１０２ｂには可動電極３１と対向する固定電極３３ｂが設けられている。固定電極３３ａは貫通電極３４ａを介して上蓋層２ａの上面１０２ａに引き出されている。固定電極３３ｂは矩形領域３３ｂ１から突き出した突出領域３３ｂ２を備えている（図２Ｂ参照）。
【００３１】
突出領域３３ｂ２は、可動電極３１とは分離された柱状の固定電極３４ｃに接続される。固定電極３４ｃは、上蓋層２ａに設けられた貫通電極３４ｂに接続される。これにより、固定電極３４ｃ及び貫通電極３４ｂを介して固定電極３３ｂを上蓋層２ａの上面１０２ａに引き出すことができる。貫通電極３４ａ、３４ｂの材質はＳｉ、Ｗ、Ｃｕ等の導体である。貫通電極３４ａ、３４ｂの周囲には貫通電極３４ａ、３４ｂを保持する絶縁体である絶縁領域１４ｃが設けられている。
【００３２】
上蓋層２ａにおける絶縁領域１４ｃの外周には外周領域１４ｄが設けられている。
【００３３】
また、下蓋層２ｂは、絶縁体である絶縁領域１４ｅと、絶縁領域１４ｅの外周に設けられた外周領域１４ｆとにより構成されている。
【００３４】
実施の形態１におけるセンサ１００の動作を、図面を参照しながら以下に説明する。
【００３５】
〔Ｘ軸、Ｙ軸の方向の加速度検出〕
互いに対向する電極により形成される静電容量Ｃは、電極間の誘電率ε、電極の対向面積Ｓ、電極間のギャップｄを用いて、Ｃ＝εＳ／ｄにより算出することができる。加速度により可動電極１１、２１が回転すると、ギャップｄが変化するので静電容量Ｃが変化する。プロセッサ２００は静電容量Ｃの変化を電圧に変換するＣＶ変換を行う。
【００３６】
図５は、Ｘ軸の方向の加速度が印加されていない状態におけるセンサ１００の断面図であり、Ｘ検出部１０の断面を示している。図６はＸ軸の方向の加速度が印加されていない状態におけるセンサ１００の動作を示す概略図である。この場合、図６に示すように、可動電極１１と固定電極１３ａとの間の静電容量Ｃ１は可動電極１１と固定電極１３ｂとの間の静電容量Ｃ２と等しく、共に寄生容量Ｃｓ１となる（Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃｓ１）。プロセッサ２００は、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２の差分値（Ｃ１−Ｃ２＝Ｃｓ１−Ｃｓ１＝０）を算出し、Ｘ出力として出力する。
【００３７】
図７は、Ｘ方向に１Ｇの加速度が印加された状態におけるセンサ１００の断面図であり、Ｘ検出部１０の断面を示している。図８はＸ軸の方向の加速度が印加されている状態におけるセンサ１００の動作を示す概略図である。この場合、図８に示すように、可動電極１１と固定電極１３ａとの間の静電容量Ｃ１はＣｓ１＋ΔＣとなり、可動電極１１と固定電極１３ｂとの間の静電容量Ｃ２はＣｓ１−ΔＣとなる。プロセッサ２００は、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２の差分値（Ｃ１−Ｃ２＝Ｃｓ１＋ΔＣ−（Ｃｓ１−ΔＣ）＝２・ΔＣ）を算出し、Ｘ出力として出力する。
【００３８】
加速度により変化するＸ出力により、Ｘ検出部１０は、静電容量Ｃ１、Ｃ２の変化に基づいてＸ軸の方向の加速度を検出する。Ｘ検出部１０と同様に、Ｙ検出部２０はＹ軸の方向の加速度を検出することができる。
【００３９】
〔Ｚ軸の方向の加速度検出〕
図９はＺ軸の方向に１Ｇの加速度が印加された状態におけるセンサ１００の断面図であり、Ｚ検出部３０の断面を示している。図１０はＺ軸の方向の加速度が印加されている状態におけるセンサ１００の動作を示す概略図である。Ｚ軸の方向の加速度が印加されていない状態において、可動電極３１と固定電極３３ａとの間の静電容量Ｃ５と、可動電極３１と固定電極３３ｂとの間の静電容量Ｃ６は共に寄生容量Ｃｓ２である。プロセッサ２００は、静電容量Ｃ５と静電容量Ｃ６の差分値（Ｃ５−Ｃ６＝Ｃｓ２−Ｃｓ２＝０）を算出し、Ｚ出力として出力する。Ｚ軸の方向の加速度が印加されている状態では、図１０に示すように、可動電極３１と固定電極３３ａとの間の静電容量Ｃ５はＣｓ２＋ΔＣとなり、可動電極３１と第３の固定電極３３ｂとの間の静電容量Ｃ６はＣｓ２−ΔＣとなる。プロセッサ２００は、静電容量Ｃ５と静電容量Ｃ６の差分値（Ｃ５−Ｃ６＝Ｃｓ２＋ΔＣ−（Ｃｓ２−ΔＣ）＝２・ΔＣ）を算出し、Ｚ出力として出力する。加速度により変化するＺ出力により、Ｚ検出部３０は、静電容量Ｃ５、Ｃ６の変化に基づいてＺ軸の方向の加速度を検出する。
【００４０】
なお、実施の形態１におけるセンサ１００においては、上蓋層２ａに絶縁領域１４ｃに覆われた貫通電極１４ａ、１４ｂが設けられているが、下蓋層２ｂに絶縁領域に覆われた貫通電極を設けても同様の効果を有する。
【００４１】
〔センサ１００の製造方法〕
図１１Ａから図１１Ｇは実施の形態１におけるセンサ１００の製造方法を示す断面図であり、図３と同様に、Ｘ検出部１０の断面を示す。
【００４２】
図１１Ａに示すように、Ｓｉ等の導体よりなるウェハ９１と、Ｓｉ等の導体とガラス等の絶縁体よりなるウェハ９２ａ、９２ｂを準備する。ウェハ９１は上面９１ａと下面９１ｂとを有して、センサ層１となる。ウェハ９２ａは上面１９２ａと下面２９２ａとを有して、上蓋層２ａとなる。ウェハ９２ｂは上面１９２ｂと下面２９２ｂとを有して、下蓋層２ｂとなる。
【００４３】
ウェハ９１は、上面９１ａから下面９１ｂを貫通する複数の矩形枠１０ａが設けられているフレーム部９３と、フレーム部９３に接続されたビーム部１２ａ、１２ｂ（図２Ｂ参照）と、フレーム部９３にビーム部１２ａ、１２ｂ（図２Ｂ参照）を介して接続された複数の可動電極１１とを有する。複数の可動電極１１は複数の矩形枠１０ａのそれぞれの中に位置する。フレーム部９３には、上面９１ａから下面９１ｂを貫通する複数の矩形枠２０ａと複数の矩形枠３０ａがさらに設けられている（図２Ｂ参照）。ウェハ９１は、フレーム部９３に接続されたビーム部２２ａ、２２ｂと（図２Ｂ参照）、フレーム部９３にビーム部２２ａ、２２ｂ（図２Ｂ参照）を介して接続された複数の可動電極２１と（図２Ｂ参照）、フレーム部９３に接続されたビーム部３２ａ〜３２ｄと（図２Ｂ参照）、フレーム部９３にビーム部３２ａ〜３２ｄ（図２Ｂ参照）を介して接続された複数の可動電極３１（図２Ｂ参照）をさらに有する。複数の可動電極２１は複数の矩形枠２０ａのそれぞれの中に位置し、複数の可動電極３１は複数の矩形枠３０ａのそれぞれの中に位置する。以下の説明では、Ｘ検出部１０の可動電極１１の周囲のみを示すが、Ｙ検出部２０の可動電極２１、Ｚ検出部３０の可動電極３１の周囲も同様である。
【００４４】
ウェハ９２ａは、複数の絶縁領域１４ｃと、複数の絶縁領域１４ｃの周囲に設けられて複数の絶縁領域１４ｃを囲むＳｉよりなる導体領域９４ｄとを有する。図３にも示すように、絶縁領域１４ｃには貫通電極１４ａ、１４ｂが設けられている。導体領域９４ｄは外周領域１４ｄとなる。ウェハ９２ａの下面２９２ａには貫通電極１４ａ、１４ｂにそれぞれ接続された固定電極１３ａ、１３ｂが設けられている。
【００４５】
ウェハ９２ｂは、複数の絶縁領域１４ｅと、複数の絶縁領域１４ｅの周囲に設けられて複数の絶縁領域１４ｅを囲むＳｉよりなる導体領域９４ｆとを有する。導体領域９４ｆは外周領域１４ｆとなる。
【００４６】
次に、図１１Ｂに示すように、ウェハ９１のフレーム部９３がウェハ９２ａの導体領域９４ｄと当接するように、ウェハ９１のフレーム部９３で上面９１ａにウェハ９２ａの下面２９２ａに接合する。さらに、ウェハ９１のフレーム部９３がウェハ９２ｂの導体領域９４ｆと当接するように、ウェハ９１の下面９１ｂにウェハ９２ｂの上面１９２ｂに接合する。
【００４７】
次に、図１１Ｃに示すように、ウェハ９２ｂの下面２９２ｂにテープ９９ｂを貼り、ウェハ９２ａの上面１９２ａの導体領域９４ｄにレーザー光９８ａを照射する。これにより、図１１Ｄに示すように、導体領域９４ｄのレーザー光９８ａが照射された部分に改質層９７ａを形成する。その後、紫外線を照射することによりテープ９９ｂの接着力を低下させた後、テープ９９ｂを剥離する。
【００４８】
次に、図１１Ｅに示すように、ウェハ９２ａの上面１９２ａにテープ９９ａを貼り、ウェハ９２ｂの下面２９２ｂからテープ９９ｂを剥離する。その後、ウェハ９２ｂの下面２９２ｂの導体領域９４ｆにレーザー光９８ｂを照射する。これにより、図１１Ｆに示すように、導体領域９４ｆのレーザー光９８ｂが照射された部分に改質層９７ａに繋がる改質層９７ｂを形成する。その後、紫外線を照射することによりテープ９９ａの接着力を低下させた後、テープ９９ａを剥離する。
【００４９】
次に、図１１Ｇに示すように、テープ９９ａを伸延することで導体領域９４ｄ、９４ｆとフレーム部９３を伸延することにより、導体領域９４ｄと導体領域９４ｆとフレーム部９３のそれぞれが、互いに繋がっている改質層９７ａ、９７ｂで分割されて、上蓋層２ａの外周領域１４ｆと下蓋層２ｂの外周領域１４ｆとセンサ層１のフレーム部３となり複数の個片のセンサ１００が得られる。複数の個片のセンサ１００はテープ９９ａから剥離される。
【００５０】
図１９に示す従来のセンサ４００においては、ガラスからなる上蓋層５１および下蓋層５６を、製造工程でガラスのウェハからブレードダイシングで分離する。ブレードダイシングは削りシロが大きいので、ウェハの外形寸法を大きくする必要がある。
【００５１】
実施の形態１におけるセンサ１００においては、上蓋層２ａおよび下蓋層２ｂにおける外周に外周領域１４ｄ、１４ｆが設けられている。したがって、外周領域１４ｄ、１４ｆとなるウェハ９２ａ、９２ｂの導体領域９４ｄ、９４ｆにレーザー光９８ａ、９８ｂを照射して改質層９７ａ、９７ｂを設け、さらに上蓋層２ａおよび下蓋層２ｂを伸延することにより分離することが可能となる。その結果、分離する際の削りシロが小さくなるから、ウェハ９１、９２ａ、９２ｂの外形を小型化できる。
【００５２】
図１２は実施の形態１における他のセンサ４３０の分解斜視図である。センサ４３０は、上蓋層４３２と、下蓋層４３３と、上蓋層４３２と下蓋層４３３との間に配置されたセンサ層４３５とを備える。上蓋層４３２の下面２４３２はセンサ層４３５の上面４３５ａに対向し、下蓋層４３３の上面１４３３はセンサ層４３５の下面４３５ｂに対向する。上蓋層４３２と下蓋層４３３とは互いに接合されることでセンサ層４３５を収容可能な空間を形成する。上蓋層４３２には電極４３４ａ、４３４ｂが設けられ、電極４３４ａ、４３４ｂはワイヤにより回路基板上の電極に接続される。センサ層４３５はセンサ４３０に印加された加速度等の慣性力により変位する。
【００５３】
上蓋層４３２は、センサ層４３５と対向する対向部４３２ｂと、センサ層４３５と接続される貫通電極４３２ｄと、上蓋層４３２の外周部に配される外周領域４３２ｅを含む。貫通電極４３２ｄと外周領域４３２ｅはＳｉで構成されている。上蓋層４３２は、下蓋層４３３に接続される接合部４３２ａと、貫通電極４３２ｄの周縁に配される周縁部４３２ｃとをさらに含む。対向部４３２ｂと接合部４３２ａと周縁部４３２ｃはガラス材料等の絶縁部材で構成される。対向部４３２ｂと接合部４３２ａと周縁部４３２ｃは絶縁領域４３２ｇを構成する。
【００５４】
貫通電極４３２ｄはその端部に回路基板とワイヤを介して電気的に接続するための電極４３４ａ、４３４ｂとセンサ層４３５と電気的に接続するための電極４３４ｃ、４３４ｄとを備える。センサ層４３５には貫通電極４３２ｄと接続するための電極４３４ｅ、電極４３４ｆが設けられている。
【００５５】
下蓋層４３３はガラス材料等の絶縁部材からなり、凹部を有している。この凹部は下蓋層４３３と上蓋層４３２と接合されることにより、センサ層４３５を配置する空間を形成する。
【００５６】
このように、センサ４３０では、上蓋層４３２は、ガラスを主成分とする絶縁領域４３２ｇと、絶縁領域４３２ｇに覆われた貫通電極４３２ｄと、絶縁領域４３２ｇの外周に設けられたＳｉを主成分とする外周領域４３２ｅとを有する。
【００５７】
（実施の形態２）
図１３Ａと図１３Ｂはそれぞれ実施の形態２におけるセンサ６００の斜視図と分解斜視図である。実施の形態２におけるセンサ６００は加速度を検出する加速度センサである。
【００５８】
センサ６００は、上蓋である基板６０３と、検出素子である基板６０５と、基板６０５に接続される下蓋である基板６０７とを備える。基板６０５は支持部５２２を有する。基板６０３は支持部５２２に接続される。基板６０３は、基板６０５と向き合う面の少なくとも一部に粗化された粗化領域を有する。
【００５９】
基板６０３、６０５、６０７は、シリコン、溶融石英、アルミナ等により形成することができる。好ましくは、シリコンを用いて形成することにより、微細加工技術を用いて小型のセンサ６００とすることができる。基板６０３は互いに反対側の面１６０３、２６０３を有する。基板６０５は互いに反対側の面１６０５、２６０５を有する。基板６０７は互いに反対側の面１６０７、２６０７を有する。基板６０３の面２６０３は基板６０５の面１６０５に対向する。基板６０５の面２６０５は基板６０７の面１６０７に対向する。
【００６０】
図１４は、検出素子である基板６０５の上面図である。図１４において、互いに直角のＸ軸とＹ軸とＺ軸を定義する。基板６０５は、支持部５２２と、支持部５２２に接続された一端をそれぞれ有する梁部５２３〜５２６と、梁部５２３〜５２６の他端にそれぞれ接続された可動部５２７〜５３０と、梁部５２３〜５２６上にそれぞれ設けられた検出部５３１〜５３４とを備える。支持部５２２の内部には中空領域５２２ａが設けられている。梁部５２３〜５２６は支持部５２２から支持部５２２の内側の中空領域５２２ａに向かって延びる。また、可動部５２７と可動部５２８とがＸ軸の方向で互いに対向し、可動部５２９と可動部５３０とがＹ軸の方向で互いに対向している。
【００６１】
検出部５３１は歪抵抗Ｒ２、Ｒ４で構成されている。検出部５３２は歪抵抗Ｒ１、Ｒ３で構成されている。検出部５３３は歪抵抗Ｒ５、Ｒ７で構成されている。検出部５３４は歪抵抗Ｒ６、Ｒ８で構成されている。支持部５２２上には、歪抵抗Ｒ９、Ｒ１０でそれぞれ構成される検出部５３８Ａ、５３８Ｂが設けられている。検出部５３８Ａ、５３８Ｂは加速度で変形しない支持部５２２上に設けられており、加速度でその抵抗値が変化しない固定抵抗として機能する。歪抵抗Ｒ１〜Ｒ１０は同様の構造を有するので、温度や湿度等の外部環境の変化により互いに同様に変化する抵抗値を有する。したがって、歪抵抗Ｒ１〜Ｒ１０をブリッジ接続することで、それら外部環境による抵抗値の変化を相殺して外部環境に関わらず加速度を高精度に検出することができる。
【００６２】
Ｘ軸の正方向の加速度が基板６０５に印加されると、可動部５２８がＺ軸の負方向に変位し、可動部５２７がＺ軸の正方向に変位する。これにより歪抵抗Ｒ１、Ｒ３の抵抗値が増加し、歪抵抗Ｒ２、Ｒ４の抵抗値が減少する。Ｘ軸の負方向の加速度が基板６０５に印加されると、可動部５２７、５２８は上記と逆の方向に変位し、歪抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は上記と逆の方向に変化する。この抵抗変化を電圧の変化としてＸ軸の方向の加速度を検出することができる。
【００６３】
Ｙ軸の正方向の加速度が基板６０５に印加されると、可動部５２９がＺ軸の正方向に変位し、可動部５３０がＺ軸の負方向に変位する。これにより歪抵抗Ｒ５、Ｒ７の抵抗値が増加し、歪抵抗Ｒ６、Ｒ８の抵抗値が減少する。Ｙ軸の負方向の加速度が基板６０５に印加されると、可動部５２９、５３９は上記と逆の方向に変位し、歪抵抗Ｒ５〜Ｒ８の抵抗値は上記と逆の方向に変化する。この抵抗変化を電圧の変化として検出することにより、Ｙ軸の方向の加速度を検出することができる。
【００６４】
Ｚ軸の正方向の加速度が基板６０５に印加されると、可動部５２８〜５３０がＺ軸の正方向に変位する。これにより歪抵抗Ｒ１〜Ｒ８の抵抗値が増加する。Ｚ軸の負方向の加速度が基板６０５に印加されると、可動部５２７〜５３０は上記と逆の方向に変位し、歪抵抗Ｒ１〜Ｒ８の抵抗値は上記と逆の方向に変化する。歪抵抗Ｒ９、Ｒ１０の抵抗値は加速度で変化しない。この抵抗変化を電圧の変化としてＺ軸の方向の加速度を検出することができる。
【００６５】
なお、実施の形態２におけるセンサ６００では基板６０５は３方向の加速度を検出する検出素子であるがこれに限らない。例えば、基板６０５は支持部５２２、梁部５２３、可動部５２７、検出部５３１のみを備え、１方向の加速度を検出するものであってよい。
【００６６】
なお、可動部５２７〜５３０の支持構造に関しては、対向する２方向の梁部で支持する両持ち梁構造や、１つの可動部を４方向からの梁部で支持する構造であってもよい。また、ダイアフラム等の膜状の構造体で可動部を支持する構造でもよい。すなわち、梁部の構造は、加速度に応じて可動部が変位可能な様に可動部を支持する構造であればよい。
【００６７】
なお、検出部５３１〜５３４として、歪抵抗方式を用いることができる。歪抵抗としてピエゾ抵抗を用いることにより、センサ６００の感度を向上させることができる。あるいは、歪抵抗方式として酸化膜歪み抵抗体を用いた薄膜抵抗方式を用いることにより、センサ６００の温度特性を向上させることができる。
【００６８】
なお、実施の形態２におけるセンサ６００は加速度を検出するが、角速度等の他の慣性力を検出するように構成することができる。このような、本発明を適用することができるセンサ６００を開示する例であって、角速度を検出する例を開示する先行文献としては、例えば、特開２０１３−１５５２９号公報、特表２００５−５１４６０９号公報等が知られている。
【００６９】
センサ６００の製造方法を以下に説明する。図１５Ａから図１５Ｄはセンサ６００の製造方法を示す断面図である。上蓋ウェハ６２３は互いに反対側の面１６２３、２６２３を有して、個片化された後に基板６０３となる。検出素子ウェハ６２５は互いに反対側の面１６２５、２６２５を有して、個片化された後に基板６０５となる。下蓋ウェハ６２７は互いに反対側の面１６２７、２６２７を有して、個片化された後に基板６０７をとなる。なお、図１５Ａから図１５Ｄは、上蓋ウェハ６２３、検出素子ウェハ６２５、下蓋ウェハ６２７を積層、個片化する工程を、図１３Ａに示す方向ＤＡから見た断面を示す。
【００７０】
まず、図１５Ａに示すように、上蓋ウェハ６２３の面１６２３、２６２３のうちの片側の面２６２３の非粗化領域６２１ａ以外の粗化領域６２１を粗化する。上蓋ウェハ６２３はシリコンよりなる。上蓋ウェハ６２３の面２６２３の粗化領域６２１は以下の方法で粗化することができる。例えば熱酸化等により上蓋ウェハ６２３の面１６２３、２８２３にＳｉＯ２よりなる酸化膜を形成した後に、酸化膜の表面の粗化領域６２１上の部分に感光性のレジストを塗布、露光、現像等の半導体のフォトリソプロセス等を用いてマスクパターンを形成する。その後、例えば緩衝フッ酸等により表面の酸化膜のみをエッチングし、レジストをアッシングで除去することにより、酸化膜（ＳｉＯ２）よりなるマスクを形成する。その後、上蓋ウェハ６２３を適切な濃度比にしたフッ酸／硝酸の混合酸に浸漬することで、上蓋ウェハ６２３の面１６２３のうちマスクに覆われていない部分のみが選択的にエッチングされて粗化される。その後そのマスクを、例えば緩衝フッ酸等によりエッチングして取り除くことで、上蓋ウェハ６２３上に、平滑面である非粗化領域６２１ａと粗化領域６２１を選択的に形成することができる。非粗化領域６２１ａは粗化領域６２１より平滑である。
【００７１】
次に、図１５Ｂに示すように、上蓋ウェハ６２３、検出素子ウェハ６２５、下蓋ウェハ６２７積層して積層体１００１を得る。積層体１００１がテープ６２９ａ上に配置される。ここで、図１５Ａで粗化した上蓋ウェハ６２３の面２６２３と検出素子ウェハ６２５の面１６２５とが向き合い、検出素子ウェハ６２５の面２６２５と下蓋ウェハ６２７の面１６２７とが向き合うように積層する。テープ６２９ａは下蓋ウェハ６２７の面２６２７に貼られる。この状態でレーザー光６４０ａを上蓋ウェハ６２３の面１６２３に入射して上蓋ウェハ６２３に改質層６３１ａ、改質層６３１ｂを形成する。
【００７２】
ここで、レーザー光６４０ａとしては、例えば、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）レーザーを用いることが出来る。
【００７３】
次に、図１５Ｃに示すように、積層体１００１を上下反転させて、上蓋ウェハ６２３の面１６２３にテープ６２９ｂを貼り付ける。この状態で、レーザー光６４０ａを下蓋ウェハ６２７の面２６２７から下蓋ウェハ６２７と検出素子ウェハ６２５とに入射して、下蓋ウェハ６２７と検出素子ウェハ６２５とに改質層６３３ａ、改質層６３３ｂを形成する。この際、改質層６３３ａと改質層６３３ｂとの間隔が、改質層６３１ａと改質層６３１ｂとの間隔よりも大きい。
【００７４】
次に、図１５Ｄに示すように、テープ６２９ｂを引き伸ばして積層体１００１に引っ張りの応力を与える。これより、改質層６３１ａ、改質層６３１ｂと、改質層６３３ａ、改質層６３３ｂにおいて上蓋ウェハ６２３、検出素子ウェハ６２５、下蓋ウェハ６２７がそれぞれ分離する。この様にして、センサ６００を製造することができる。
【００７５】
上述の特許文献２に開示されている従来のセンサは、上蓋ウェハに改質層を形成するためのレーザー光の一部が、検出素子ウェハに届き、検出素子ウェハを損傷する場合がある。
【００７６】
実施の形態２におけるセンサ６００の製造工程においては、上蓋ウェハ６２３の検出素子ウェハ６２５と向き合う面２６２３に、粗化した領域である粗化領域６２１を設けたので、上蓋ウェハ６２３に改質層６３１ａ、６３１ｂを形成するためのレーザー光６４０ａが、検出素子ウェハ６２５まで進入、集光することを抑制するができる。その結果、検出素子ウェハ６２５への損傷を抑制することができる。この点について詳細に説明する。
【００７７】
図１６は、図１５Ｂに示す工程において、上蓋ウェハ６２３に改質層６３１ａ（６３１ｂ）を形成するためのレーザー光６４０ａを照射した際の、レーザー光６４０ａの挙動を示す模式図である。なお、図１６では簡単のため、上蓋ウェハ６２３と検出素子ウェハ６２５の接続箇所の記載は省略している。
【００７８】
レーザー光６４０ａはレンズ６４１で屈折され、上蓋ウェハ６２３あるいは検出素子ウェハ６２５に入射する。この時、粗化領域を設けないと、レーザー光６４１ａが上蓋ウェハ６２３を殆ど減衰せずに透過し、検出素子ウェハ６２５のＰ点において焦点を結ぶ。その結果、Ｐ点付近で検出素子ウェハ６２５が損傷することになる。一方、実施の形態２の上蓋ウェハ６２３では、検出素子ウェハ６２５と向き合う面２６２３は、粗化された粗化領域６２１を有している。レーザー光６４０ａが上蓋ウェハ６２３と検出素子ウェハ６２５との境界を通過する際に、粗化領域６２１において散乱される。したがって、検出素子ウェハ６２５内のＰ点に集光するレーザー光６４０ａのエネルギーは大幅に減衰され、このため、検出素子ウェハ６２５への損傷を抑制することができる。
【００７９】
図１７は図１４に示すセンサ６００の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩにおける断面図である。
【００８０】
基板６０３の面２６０３は、粗化領域６２１と、接続部６２２とを有する。図１７に示すように、粗化領域６２１は、上蓋ウェハ６２３にレーザー光６４０ａを入射する位置の裏面、すなわち、基板６０３の周縁部６２０であって基板６０５と向き合う面に設けられる。また別の表現では、粗化領域６２１は、基板６０３、６０５が接続されている接続部６２２よりも基板６０３の中心６０３ｃから遠い位置に設けている。また、粗化領域６２１は、基板６０３の基板６０５と向き合う面２６０３と反対側の面１６０３よりも粗さを大きくしている領域である。面２６０３の粗化領域６２１は、接続部６２２よりも粗さを大きくしている領域である。接続部６２２は基板６０５の面１６０５に接合している。粗化領域６２１は接続部６２２に比べて面１６０５に近い。
【００８１】
粗化領域６２１の算術平均粗さＲａは約６００ｎｍ以上である。
【００８２】
ここで、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ規格に記載されているように、粗さ曲面からその平均線の方向に基準長さＬだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線の方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線Ｙ＝ｆ（ｘ）を用いて以下の数１で求められ、マイクロメートルの単位で表される。
【００８３】
【数１】
2015155983.tif 000003
【００８４】
図１８は、図１７に示すセンサ６００の拡大図であり、粗化領域６２１を示す。基板６０３の面２６０３は、接続部６２２と粗化領域６２１との間に設けられた平滑部６５１を有することが好ましい。平滑部６５１は接続部６２２と同程度の平滑性を有して粗化領域６２１よりも平滑である。この構成により、上蓋ウェハ６２３と検出素子ウェハ６２５との接合の信頼性が悪化することを抑制することができる。粗化領域６２１を形成する際にレジストマスクのずれ等が原因で粗化領域６２１を形成する際に用いる混合酸が接続部６２２を侵食する場合がある。平滑部６５１を設けていることによりレジストマスクのずれたとしても、接続部６２２が混合酸により粗化されることが抑制できる。その結果、上蓋ウェハ６２３と検出素子ウェハ６２５との接合信頼性が悪化することを抑制することができる。
【００８５】
平滑部６５１の幅は５μｍ以上とすることが好ましい。これにより、マスクのずれによる接続部６２２への混合酸の侵食を効果的に抑制することができる。
【００８６】
上蓋ウェハ６２３は、図１８に示すように、側面の一部に粗化された領域６５３を有している。領域６５３は、第１の粗化領域６２１を形成する際のエッチングで上蓋ウェハ６２３が掘り込まれることにより形成される。側面の一部に粗化された領域６５３を設けることで、粗化領域６２１を形成する際に十分なエッチング時間を確保することができ、粗化領域６２１の表面粗さを所望の値に調整することができる。
【００８７】
基板６０３の面２６０３は、可動部５２８と向き合う部分を粗化して得られた粗化領域６４３を輸していてもよい。別の表現では、基板６０３と基板６０５とが接続される接続部６２２よりも基板６０３の中心６０３ｃから近い位置に粗化領域６４３が設けられる。この構成により、可動部５２８と基板６０３との間のスティッキングを抑制することができる。粗化領域６４３の算術平均粗さＲａは約１００ｎｍ以上である。
【００８８】
基板６０３の面２６０３の周縁部での基板６０５と向き合う部分と基板６０３の面２６０３の可動部５２８と向き合う部分との両方の領域を粗化する、即ち、基板６０３の面２６０３は粗化領域６２１、６４３とを両方とも有することが好ましい。この構成により、検出素子ウェハ６２５への損傷を抑制することができると同時に、可動部５２８と基板６０３との間のスティッキングをも抑制することができる。特に、粗化領域６２１、６４３の双方の算術平均粗さＲａを約１００ｎｍ以上とすることで、より効果的に検出素子ウェハ６２５への損傷を抑制とスティッキングの抑制とを両立できる上に、同一の工程で粗化領域６２１、６４３とを製造できるので生産性を向上できる。
【００８９】
粗化領域６４３の最大高さＲｍａｘを約１μｍ以下とすることが好ましい。ここで、最大高さＲｍａｘとは、ＪＩＳ規格に記載されているように、粗さ曲面からその平均線の方向に基準長さＬだけを抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔をマイクロメートルの単位で表した値である。
【００９０】
基板６０３は可動部５２８の可動範囲を制限するストッパとして機能する。最大高さＲｍａｘを必要以上に大きくすると、基板６０３と可動部５２８との間の距離が大きくなり、可動部５２８の可動範囲が大きくなることで耐衝撃性が低下する。したがって、最大高さＲｍａｘは耐衝撃性が成立する範囲内に設定することが好ましい。同時に、可動部５２８と基板６０３との間に電圧を引加し、静電引力によって可動部５２８を引き上げ、梁部の折れの有無や、出力が適正か等の自己診断を行うことができる。自己診断の出力値は、可動部５２８を引きつける静電引力Ｆに比例する。印加する電圧Ｖ、可動部５２８の表面積Ｓ、基板６０３と可動部５２８の間の距離ｄと静電引力Ｆは数２の関係を満たす。
【００９１】
【数２】
2015155983.tif 000004
【００９２】
表面粗さが大きくなると表面積Ｓが増加するが、距離ｄは減少する。距離ｄは数２において２乗で作用することから、最大高さＲｍａｘを大きくすると、自己診断の出力値が大きく低下する。したがって、最大高さＲｍａｘは自己診断の出力値が過剰に低減しない範囲、具体的には１μｍ以下とすることが望ましい。
【００９３】
基板６０３の面２６０３は、基板６０３の基板６０５と向き合う面２６０３の周縁部と基板６０３の面２６０３の可動部５２８と向き合う部分との間、即ち、粗化領域６２１と粗化領域６４３との間に粗化しない非粗化領域を設けることが好ましい。非粗化領域を基板６０３と検出素子とを接合する接続部６２２とすることができる。非粗化領域は粗化していないので密着性を向上させることができ、基板６０３、６０５の間の接合信頼性を向上することができる。
【００９４】
基板６０５の面１６０５には、上面視において、粗化領域６２１と基板６０５とが重なる領域Ａ１（図１７参照）から、粗化領域６２１と基板６０５と重ならない領域Ａ２（図１７参照）にまで跨る配線等の金属層６４５が設けられていてもよい。この場合では、基板６０３の基板６０５と向き合う面２６０３の周縁部を粗化して粗化領域６２１を形成することで、金属層６４５への損傷を抑制することができる。金属層６４５は基板６０５の表面に設けても良いし、基板６０５の内部に設けてもよい。基板６０５の内部に金属層６４５を設ける場合としては、金属層６４５が、例えば、樹脂やシリコン酸化膜等の絶縁層に覆われることで基板６０５（検出素子）の表面に露出せずに内部に設けることが出来る。なお、金属層６４５は配線に限定されない。例えば、金属層６４５は、基板６０５からの電気的な信号を処理する処理回路の回路パターンを構成しても構わない。
【００９５】
基板６０７は基板６０２（検出素子）からの電気的な信号を処理する処理回路を内蔵するもので構わない。この構成により、基板６０５と処理回路とを積層して構成することができるので、センサ６００を小型化することができる。ただし、基板６０７はセンサ６００を構成する必須の要素ではなく、センサ６００は、基板６０７を備えていなくてもよい。
【００９６】
実施の形態２におけるセンサ６００は、電子機器等に用いられる慣性センサとして有用である。
【００９７】
なお、上記の実施の形態１、２において、「上蓋層」「下蓋層」「上面」「下面」「上方」「下方」等の方向を示す用語は、上蓋層や下蓋層、センサ層等のセンサの構成部材の相対的な位置関係でのみ決まる相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明のセンサはウェハの外形寸法を小さくすることが可能であり、車両制御や携帯電話に搭載される加速度を検知するセンサとして有用である。
【符号の説明】
【００９９】
１    センサ層
２ａ    上蓋層
２ｂ    下蓋層
１４ｃ    絶縁領域
１４ｄ    外周領域
１４ａ，２４ａ，３４ａ，３４ｂ    貫通電極
１５，１６    突起
５２２    支持部
５２３，５２４，５２５，５２６    梁部
５２７，５２８，５２９，５３０    可動部
５３１，５３２，５３３，５３４，５３８Ａ，５３８Ｂ    検出部
６００    センサ
６０３    基板
６０５    基板
６２０    周縁部
６２１    粗化領域
６２２    接続部
６２３    上蓋ウェハ
６２５    検出素子ウェハ
６２７    下蓋ウェハ
６３１ａ，６３１ｂ，６３３ａ，６３３ｂ    改質層
６４３    粗化領域
６５１    平滑部
【図１】
2015155983.tif 000005
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月3日(2016.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
センサ層１は、Ｚ検出部３０であるビーム部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄをさらに備える。Ｚ検出部３０は、ビーム部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄにより保持された可動電極３１をＺ軸の方向である垂直方向に平行移動させることによりＺ軸の方向の加速度を検出する。ビーム部３２ａ、３２ｃと可動電極３１はＸ軸の方向に配列され、ビーム部３２ａ、３２ｃは可動電極３１について互いに反対側に位置する。ビーム部３２ｂ、３２ｄと可動電極３１はＹ軸の方向に配列され、ビーム部３２ｂ、３２ｄは可動電極３１について互いに反対側に位置する。ビーム部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、可動電極３１がＺ軸の方向に平行移動できるように可動電極３１をフレーム部３に接続する。センサ１００は、可動電極３１の上面３１ａと下面３１ｂにそれぞれ対向する固定電極３３ａと固定電極３３ｂをさらに備える、固定電極３３ａは上蓋層２ａの下面２０２ａに配置され、固定電極３３ｂは下蓋層２ｂの上面１０２ｂに配置されている。可動電極３１と固定電極３３ａとの間の静電容量の変化と可動電極３１と固定電極３３ｂとの間の静電容量の変化に基づいてＺ軸の方向の加速度を検出することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
センサ６００の製造方法を以下に説明する。図１５Ａから図１５Ｄはセンサ６００の製造方法を示す断面図である。上蓋ウェハ６２３は互いに反対側の面１６２３、２６２３を有して、個片化された後に基板６０３となる。検出素子ウェハ６２５は互いに反対側の面１６２５、２６２５を有して、個片化された後に基板６０５となる。下蓋ウェハ６２７は互いに反対側の面１６２７、２６２７を有して、個片化された後に基板６０７をとなる。なお、図１５Ａから図１５Ｄは、上蓋ウェハ６２３、検出素子ウェハ６２５、下蓋ウェハ６２７を積層、個片化する工程を、図１３Ａに示す方向Ｄ１から見た断面を示す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
まず、図１５Ａに示すように、上蓋ウェハ６２３の面１６２３、２６２３のうちの片側の面２６２３の非粗化領域６２１ａ以外の粗化領域６２１を粗化する。上蓋ウェハ６２３はシリコンよりなる。上蓋ウェハ６２３の面２６２３の粗化領域６２１は以下の方法で粗化することができる。例えば熱酸化等により上蓋ウェハ６２３の面１６２３、２６２３にＳｉＯ２よりなる酸化膜を形成した後に、酸化膜の表面の粗化領域６２１上の部分に感光性のレジストを塗布、露光、現像等の半導体のフォトリソプロセス等を用いてマスクパターンを形成する。その後、例えば緩衝フッ酸等により表面の酸化膜のみをエッチングし、レジストをアッシングで除去することにより、酸化膜（ＳｉＯ２）よりなるマスクを形成する。その後、上蓋ウェハ６２３を適切な濃度比にしたフッ酸／硝酸の混合酸に浸漬することで、上蓋ウェハ６２３の面１６２３のうちマスクに覆われていない部分のみが選択的にエッチングされて粗化される。その後そのマスクを、例えば緩衝フッ酸等によりエッチングして取り除くことで、上蓋ウェハ６２３上に、平滑面である非粗化領域６２１ａと粗化領域６２１を選択的に形成することができる。非粗化領域６２１ａは粗化領域６２１より平滑である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
基板６０３の面２６０３は、可動部５２８と向き合う部分を粗化して得られた粗化領域６４３を有していてもよい。別の表現では、基板６０３と基板６０５とが接続される接続部６２２よりも基板６０３の中心６０３ｃから近い位置に粗化領域６４３が設けられる。この構成により、可動部５２８と基板６０３との間のスティッキングを抑制することができる。粗化領域６４３の算術平均粗さＲａは約１００ｎｍ以上である。
【国際調査報告】
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2015155983.tif 000038
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