(57)【要約】【課題】キャップとセンサ基板との接合部位に作用する応力に起因してセンシング部に歪みが生じることを抑制するとともに、キャップ内への異物の侵入を抑制することが可能な半導体加速度センサを提供すること。【解決手段】上部ガラスキャップ１２をカンチレバー１６が接続されたフレーム１４の一辺以外の辺に形成された金属薄膜２３を介してフレーム１４に陽極接合し、金属薄膜２３を介した陽極接合部以外における上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間に、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間に形成される隙間を低減するための凸部２４を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状のフレーム、前記フレームの内側に配置された錘部、前記錘部を前記フレームの一辺に揺動可能に接続するカンチレバー、及び前記カンチレバーに設けられて前記カンチレバーの撓みを検出するセンシング部を有するセンサ基板と、
前記カンチレバー及び前記錘部を覆うようにして前記センサ基板の一面側と対向させて配設された第１キャップと、
前記カンチレバー及び前記錘部を覆うようにして前記センサ基板の他面側と対向させて配設された第２キャップとを備えた半導体加速度センサにおいて、
前記第１キャップは前記カンチレバーが接続された一辺以外の前記フレームの辺の少なくとも一辺に沿った前記センサ基板上に形成された接合用金属膜を介して前記フレームに接合固着され、
前記接合用金属膜を介した接合固着部以外における前記第１キャップと前記フレームとの間には、前記第１キャップと前記フレームとの間に形成される隙間を低減するための隙間低減部が設けられていることを特徴とする半導体加速度センサ。
【請求項２】
前記第１キャップと前記フレームとの間の前記接合用金属膜を介した接合固着は、前記カンチレバーが接続された一辺に隣接する二辺においてのみなされていることを特徴とする請求項１に記載の半導体加速度センサ。
【請求項３】
前記隙間低減部は、前記フレームに形成された熱酸化膜よりなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体加速度センサ。
【請求項４】
前記隙間低減部は、前記フレームに形成された化学気相成長法膜よりなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体加速度センサ。
【請求項５】
前記隙間低減部は、樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体加速度センサ。
【請求項６】
前記隙間低減部は、前記接合用金属膜と同種の金属により前記接合用金属膜と電気絶縁されて前記フレームに形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、半導体加速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車など産業上の様々な分野において、加速度センサが多岐にわたって用いられるようになっている。なかでも車載関係や家電製品などにおける半導体加速度センサの使用が急増している。
【０００３】
この種の半導体加速度センサとしては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。図６は特許文献１に記載の半導体加速度センサの平面図であり、図７は図６におけるVII−VII断面図である。図６及び図７に示すように、半導体加速度センサ１０はセンサ基板１１とその上下に面接合されたガラス製の上部及び下部ガラスキャップ１２，１３とを備えている。センサ基板１１は、矩形枠状のフレーム１４と、フレーム１４の内側に配置された矩形板状の錘部１５と、錘部１５をフレーム１４の一辺に接続する薄肉状のカンチレバー１６とを備えている。カンチレバー１６にはゲージ抵抗１７が設けられており、ゲージ抵抗１７は拡散層配線１９、コンタクト部２０、及びアルミニウム配線２１を介してワイヤボンディングパッド１８に接続されている。そして、半導体加速度センサ１０に加速度が作用した場合には錘部１５が変位することによりカンチレバー１６が撓み、この撓みに応じたゲージ抵抗１７の抵抗値の変化を検出することにより加速度を検出できるようになっている。
【０００４】
ここで、矩形枠状のフレーム１４上には矩形枠状にアルミニウム製の金属薄膜２３が形成されている。そして、矩形枠状の金属薄膜２３を介してフレーム１４の各辺と上部ガラスキャップ１２とが陽極接合されている。すなわち、カンチレバー１６が接続されているフレーム１４の一辺上においても上部ガラスキャップ１２とフレーム１４とが陽極接合されている。
【０００５】
また、特許文献２には、カンチレバー１６が接続された一辺に隣接するフレーム１４の二辺上にのみ金属薄膜２３を形成し、その二辺においてのみフレーム１４と上部ガラスキャップ１２とが陽極接合されたものが開示されている。
【特許文献１】特開平７−１５９４３２号公報
【特許文献２】特開２００１−１５３８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に異種材料で成形された二つの部材の接合固着部位においては、両部材の熱膨張係数の違いにより応力が作用する。二つの部材が同種材料で成形された場合であっても、両部材間に生じる温度分布の相違から、異種材料の接合固着の場合と同様に接合固着部において応力が作用しうる。
【０００７】
上述のように、特許文献１に記載の半導体加速度センサ１０ではカンチレバー１６が接続されているフレーム１４の一辺と上部ガラスキャップ１２とが陽極接合されているため、当該部位に応力が作用して歪みが生じうる。そして、カンチレバー１６が接続されているフレーム１４の一辺に歪みが生じると、当該部位の近傍に設けられているゲージ抵抗１７にも歪みが生じる虞があり、ゲージ抵抗１７が損傷を受ける虞がある。また、ゲージ抵抗１７に歪みが生じるとゲージ抵抗１７の抵抗値が変化するため、加速度の検出精度が悪化する虞もある。
【０００８】
特許文献２に記載の半導体加速度センサ１０においてはカンチレバー１６が接続されたフレーム１４の一辺上においては、フレーム１４と上部ガラスキャップ１２とが陽極接合されていないため、カンチレバー１６が接続されたフレーム１４の一辺近傍に生じる応力の問題は回避可能である。しかしながら、特許文献２の半導体加速度センサ１０では、フレーム１４と上部ガラスキャップ１２との間の非陽極接合部分に、陽極接合部分における金属薄膜２３に相当する間隔の隙間が形成されている。そのため、この隙間から上部ガラスキャップ１２内に異物が侵入し、半導体加速度センサ１０の特性に悪影響が及ぶ虞がある。
【０００９】
本願発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、キャップとセンサ基板との接合固着部位に作用する応力に起因してセンシング部に歪みが生じることを抑制するとともに、キャップ内への異物の侵入を抑制することが可能な半導体加速度センサを提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき説明する。なお以下では、理解を容易にするため、発明の実施の形態において対応する構成例を括弧書きで適宜示すが、この括弧書きで示した具体的構成例に限定されるものではない。
【００１１】
請求項１記載の発明では、矩形状のフレーム（フレーム１４）、前記フレームの内側に配置された錘部（錘部１５）、前記錘部を前記フレームの一辺に揺動可能に接続するカンチレバー（カンチレバー１６）、及び前記カンチレバーに設けられて前記カンチレバーの撓みを検出するセンシング部（ゲージ抵抗１７）を有するセンサ基板（センサ基板１１）と、前記カンチレバー及び前記錘部を覆うようにして前記センサ基板の一面側と対向させて配設された第１キャップ（上部ガラスキャップ１２）と、前記カンチレバー及び前記錘部を覆うようにして前記センサ基板の他面側と対向させて配設された第２キャップ（下部ガラスキャップ１３）とを備えた半導体加速度センサ（半導体加速度センサ１０）において、前記第１キャップは前記カンチレバーが接続された一辺以外の前記フレームの辺の少なくとも一辺に沿った前記センサ基板上に形成された接合用金属膜（金属薄膜２３）を介して前記フレームに接合固着され、前記接合用金属膜を介した接合固着部以外における前記第１キャップと前記フレームとの間には、前記第１キャップと前記フレームとの間に形成される隙間を低減するための隙間低減部（凸部２４）が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
これによると、第１キャップとフレームとの接合固着は、カンチレバーが接続された一辺以外の辺においてなされている。このため、カンチレバーが接続されたフレームの一辺と第１キャップとの間に応力が作用しあうことを抑制することが可能となる。この結果、フレームからカンチレバーに応力が伝達されることによりカンチレバーに設けられたセンシング部に歪みが生じることを抑制することができ、センシング部の損傷やセンシング部のセンシング精度への悪影響を抑制することが可能となる。また、本請求項に記載の発明においては、隙間低減部により第１キャップとフレームとの間に形成される隙間が低減される。これにより、第１キャップとフレームとの間の隙間から第１キャップ内に異物が侵入することを抑制することができる。この結果、第１キャップ内に侵入した異物により半導体加速度センサの特性に悪影響が及ぶことを抑制することが可能となる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、前記第１キャップと前記フレームとの間の前記接合用金属膜を介した接合固着は、前記カンチレバーが接続された一辺に隣接する二辺においてのみなされていることを特徴としている。これによると、接合用金属膜を介した接合固着は、錘部を挟む二辺においてのみなされている。この結果、上記接合固着される二辺に作用する応力を錘部に対して互いに打ち消しあう方向に作用させることが可能となるので、センサ基板に歪みが発生することをより抑制することが可能となる。
【００１４】
なお、請求項３記載の発明のように、前記隙間低減部を前記フレームに形成された熱酸化膜により構成することが可能である。熱酸化膜により隙間低減部を形成することにより、隙間低減部を平坦に形成することが容易となり、隙間低減部と第１キャップとの間の隙間の管理がしやすくなる。この結果、隙間低減部と第１キャップとの間の隙間をより低減すること可能となり、第１キャップ内に異物が侵入することを抑制することが可能となる。
【００１５】
また、請求項４記載の発明のように、前記隙間低減部を前記フレームに形成された化学気相成長法膜により構成することが可能である。化学気相成長法による膜は熱酸化膜などと比較して低温で形成することが可能である。このため、隙間低減部を形成する際に、他の部位への熱影響を抑制することが可能となる。
【００１６】
また、請求項５記載の発明のように、前記隙間低減部を樹脂により形成することも可能である。隙間低減部を樹脂によって形成することにより、フレームと第１キャップとの間に形成される隙間を埋めることが容易となる。例えば、フレームと第１キャップとを接合固着した後に両者間に形成された隙間を溶融状態にある樹脂を充填することで、両者間の隙間を低減することが容易となる。この結果として、フレームと第１キャップとの間に形成された隙間の大きさのばらつきの影響を受けることなく、両者間に形成された隙間を確実に埋めることが可能となる。
【００１７】
また、請求項６記載の発明のように、前記隙間低減部を前記接合用金属膜と同種の金属により前記接合用金属膜と電気絶縁して前記フレームに形成することも可能である。このように、接合用金属膜と隙間低減部とを同種の金属で形成することにより、同じ工程で接合用金属膜と隙間低減部とを形成することが可能となる。この結果、製造工程を増加することなく、接合用金属膜を形成する工程で隙間低減部も同時に形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、第１キャップとフレームとの接合固着は、カンチレバーが接続されている一辺以外の辺においてなされている。このため、カンチレバーが接続されたフレームの一辺と第１キャップとの間に応力が作用しあうことを抑制することが可能となる。この結果、カンチレバーに歪みが生じることを抑制することができるので、カンチレバーの歪みによりカンチレバーに設けられているセンシング部が損傷を受けたりセンシング部のセンシングの精度に悪影響が及んだりすることを抑制することが可能となる。また、本発明においては、隙間低減部によりフレームと第１キャップとの間に形成される隙間が低減される。これにより、フレームと第１キャップとの間の隙間から第１キャップ内に異物が侵入することを抑制することができる。この結果、第１キャップ内に侵入した異物により半導体加速度センサの特性に悪影響が及ぶことを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体加速度センサについて、図面を参照して説明する。図１は本実施形態に係る半導体加速度センサの平面図、図２は図１におけるII−II断面図、図３は図１におけるＡ視図、そして図４は図１におけるＢ視図である。なお、図１においては上部ガラスキャップを取り除いた状態を図示している。
【００２０】
半導体加速度センサ１０は、シリコン基板（半導体基板）を加工して形成される半導体加速度センサ基板１１（以下、センサ基板１１と呼ぶ）とその上下面に配置される上部ガラスキャップ１２と下部ガラスキャップ１３とを備えている。
【００２１】
センサ基板１１は、矩形枠状のフレーム１４、フレーム１４の内側に配設された矩形板状の錘部１５、及び錘部１５をフレーム１４の一辺に接続する一対の薄肉状のカンチレバー１６を有している。錘部１５はカンチレバー１６を介してフレーム１４に揺動自在に支持されており、センサ基板１１に加速度が作用すると錘部１５が変位してカンチレバー１６がフレーム１４に対して撓むようになっている。
【００２２】
一対のカンチレバー１６には、それぞれに２個のセンシング部としてのゲージ抵抗１７が設けられており、これら４つのゲージ抵抗１７がブリッジ接続されている。カンチレバー１６が接続されたフレーム１４の一辺にはワイヤボンディングパッド１８が設けられている。ゲージ抵抗１７とワイヤボンディングパッド１８とは、拡散層配線１９、コンタクト部２０及びアルミニウム配線２１を介して接続されている。また、ワイヤボンディングパッド１８には金やアルミニウムなどで形成されたボンディングワイヤ（図示せず）が接続されている。そして、当該ボンディングワイヤを外部に接続することによりセンサ基板１１と外部との電気的接続がなされている。
【００２３】
ゲージ抵抗１７はピエゾ抵抗効果を持ち、カンチレバー１６の撓みに応じて抵抗値が変化する。半導体加速度センサ１０に加速度が作用した場合には錘部１５が変位することによりカンチレバー１６が撓む。そして、この撓みに応じたゲージ抵抗１７の抵抗値の変化を検出することにより半導体加速度センサ１０に作用する加速度を検出可能となっている。
【００２４】
上部ガラスキャップ１２及び下部ガラスキャップ１３は、センサ基板１１の上面及び下面にそれぞれ対向して配置されている。両ガラスキャップ１２，１３は、センサ基板１１を構成するシリコン基板とほぼ等しい熱膨張率を有する耐熱ガラスで形成されており、フレーム１４の上下面にそれぞれ陽極接合されている。なお、上部ガラスキャップ１２は、錘部１５及びカンチレバー１６を覆うとともにワイヤボンディングパッド１８を上部ガラスキャップ１２外に露出させるようにフレーム１４に陽極接合されている。
【００２５】
上部ガラスキャップ１２及び下部ガラスキャップ１３におけるセンサ基板１１との対向面側には、錘部１５の揺動空間を確保し空気によるダンピング効果（いわゆるエアダンピング効果）を得るための凹部１２ａ，１３ａがエッチングやサンドブラスト加工などによりそれぞれ形成されている。ここで、上部ガラスキャップ１２の凹部１２ａ及び下部ガラスキャップ１３の凹部１３ａの深さや形状は、エアダンピング効果を利用して錘部１５に減衰特性を持たせて、半導体加速度センサ１０自体の周波数特性が最適となるように設定されている。また、凹部１２ａ，１３ａ内には、錘部１５が一定以上変位することを規制するストッパ１２ｂ，１３ｂがそれぞれ突出して形成されており、センサ基板１１に過大な加速度が作用したときにカンチレバー１６が破損することを抑制している。
【００２６】
ここで、カンチレバー１６が接続されている一辺に隣接する二辺（すなわち、カンチレバー１６の連結方向に延びるフレーム１４の二辺）に沿ったフレーム１４上には、厚さ約１〜２μｍのアルミニウム製の金属薄膜２３が帯状に形成されている。この金属薄膜２３は、上記フレーム１４の二辺上において、カンチレバー１６が接続された一辺と若干離れた位置に互いに平行且つ同長に形成されている。
【００２７】
また、フレーム１４上における金属薄膜２３が形成されていない部分には金属薄膜２３とほぼ同じ高さの凸部２４が形成されており、金属薄膜２３と凸部２４とで矩形枠状部２５が形成されている。なお、金属薄膜２３と凸部２４とで形成される矩形枠状部２５は、その周方向に隙間なく金属薄膜２３と凸部２４とが接続されるように形成されている。また、矩形枠状部２５は上部ガラスキャップ１２に対応した大きさに設定されている。
【００２８】
ここで、矩形枠状部２５は次のようにして形成される。まず、フレーム１４の上面部全体を高温（例えば約１０００度）で加熱することによりフレーム１４の上面部全体に熱酸化膜を形成する。次に、フレーム１４の上面において凸部２４を形成する部分を除いて熱酸化膜をエッチングする。その後、金属薄膜２３を形成することにより、凸部２４と金属薄膜２３とで矩形枠状部２５が形成される。
【００２９】
上部ガラスキャップ１２とフレーム１４とは、上部ガラスキャップ１４の輪郭を矩形枠状部２５の輪郭に位置合わせした状態で金属薄膜２３を介して陽極接合されている。すなわち、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間には、その一部において陽極接合に用いられる金属薄膜２３が介在している。また、他部においては、凸部２４が上部ガラスキャップ１２に接合固着されることなく上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間に介在している。これにより、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間は、周方向に隙間なく金属薄膜２３又は凸部２４で埋められた状態となっている。
【００３０】
半導体加速度センサ１０に対し、センサ基板１１の主面（錘部１５の面）と垂直方向に加速度αが印加されると、錘部１５に力Ｆ＝ｍα（ｍは錘部１５の質量）の力が作用する。この力Ｆによって、錘部１５が変位してカンチレバー１６が撓む。これにより、カンチレバー１６に設けられたゲージ抵抗１７の抵抗値が変化する。そして、ブリッジ接続されたゲージ抵抗１７の抵抗値の変化を加速度に比例した電圧信号に変換することで半導体加速度センサ１０に作用する加速度が検出される。
【００３１】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００３２】
本実施形態の半導体加速度センサ１０では、カンチレバー１６が接続された一辺に隣接するフレーム１４の二辺上に金属薄膜２３が形成されており、この金属薄膜２３を介して上部ガラスキャップ１２とフレーム１４とが陽極接合されている。すなわち、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との陽極接合は、カンチレバー１６が接続されたフレーム１４の一辺上においてはなされていない。このため、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との熱膨張係数の相違に起因した応力が、カンチレバー１６が接続されたフレーム１４の一辺上に作用することを抑止することができる。この結果、フレーム１４からカンチレバー１６に応力が伝達されることにより、カンチレバー１６に設けられたゲージ抵抗１７に歪みが生じ、ケージ抵抗１７が損傷を受けることを抑止することが可能となる。また、ゲージ抵抗１７に歪みが生じることを抑止することができるので、ゲージ抵抗１７の抵抗値が変化することにより加速度の検出精度に悪影響が及ぶことを抑制することが可能となる。
【００３３】
本実施形態では、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間の陽極接合は、カンチレバー１６が接続されたフレーム１４の一辺に隣接する二辺上においてのみなされている。すなわち、金属薄膜２３を介した陽極接合は、錘部１５を挟む二辺上においてのみなされている。この結果、上記陽極接合される二辺上に作用する応力を錘部１５に対して互いに打ち消しあう方向に作用させることができるので、センサ基板１１を形成するフレーム１４に歪みが発生することをより抑制することが可能となる。
【００３４】
また、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間には、その一部において陽極接合に用いられる金属薄膜２３が介在するとともに、他部においては凸部２４が介在している。このため、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間には、周方向に隙間なく連続している矩形枠状部２５が介在することになる。この結果、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間から上部ガラスキャップ１２内に異物が侵入することを抑制することができ、半導体加速度センサ１０の特性に悪影響が及びことを抑制することが可能となる。
【００３５】
すなわち、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間をその一部において金属薄膜２３を介して陽極接合すると、金属薄膜２３を介した陽極接合部分以外には上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間に金属薄膜２３に相当する間隔の隙間が形成される。このような隙間が形成されると、この隙間を通って上部ガラスキャップ１２内に異物が侵入する虞がある。この点、本実施形態の半導体加速度センサ１０では、金属薄膜２３とほぼ同じ高さの凸部２４が上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間の非陽極接合部に設けられている。これにより、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間に隙間が形成されることが抑制され、上部ガラスギャップ１２内に異物が侵入することが抑制される。
【００３６】
特に本実施形態においては、凸部２４を熱酸化膜により形成したことにより、凸部２４を平坦に形成することが容易となり、凸部２４の上面と上部ガラスキャップ１２との間の隙間の管理がしやすくなる。この結果、凸部２４の上面と上部ガラスキャップ１２との間の隙間をより提言することが可能となり、凸部２４の上面と上部ガラスキャップ１２との間から上部ガラスキャップ１２内に異物が侵入することをより効果的に抑制することが可能となる。
【００３７】
［第２実施形態］
次に本発明の第２の実施形態に係る半導体加速度センサ１０について説明する。上記第1実施形態では凸部２４を熱酸化による熱酸化膜で形成したが、第２実施形態では凸部２４をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition・化学気相成長）法による膜（ＣＶＤ膜）により形成している。すなわち、金属薄膜２３を形成する工程の前に、金属薄膜２３の予定膜厚とほぼ同じ厚さのＣＶＤ膜を形成する。その後、フレーム１４の上面において凸部２４を形成する部分を除いてＣＶＤ膜をエッチングする。その後、金属薄膜２３を形成する。この結果、ＣＶＤ膜によりフレーム１４の上面に凸部２４が形成されるとともに、凸部２４と金属薄膜２３とで矩形枠状部２５が形成される。
【００３８】
本実施形態においても第1実施形態と同様、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間に生じる応力に起因してゲージ抵抗１７に歪みが発生することを抑制できるととともに、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間から上部ガラスキャップ１２内に異物が侵入することを抑制することができる。
【００３９】
また本実施形態では、ＣＶＤ膜によって凸部２４を形成したので、熱酸化膜によって凸部２４を形成する場合に比べて比較的低温（約４００℃）で凸部２４を形成することができる。これにより、凸部２４を形成する際において、拡散層配線１９等他の部材の特性への熱影響を抑制することが可能となる。
【００４０】
［第３実施形態］
次に本発明の第３の実施形態に係る半導体加速度センサ１０について説明する。上記第1及び第２実施形態では、酸化膜又はＣＶＤ膜により凸部２４を形成した。そして、これらの凸部２４は上部ガラスキャップ１２とフレーム１４とを陽極接合する前に形成した。第３実施形態では、凸部２４を、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との陽極接合後に形成する点が上記各実施形態と異なっている。
【００４１】
具体的に説明すると、まずカンチレバー１６が接続された一辺に隣接するフレーム１４の二辺上に金属薄膜２３を形成し、金属薄膜２３を介して上部ガラスキャップ１２とフレーム１４とを陽極接合する。この状態においては、フレーム１４の上面における金属薄膜２３が形成されていない部分には凸部２４がまだ形成されていない。そのため、この状態では、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との非陽極接合部に金属薄膜２３の厚さに相当する間隔の隙間が形成される。本実施形態では、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４とを陽極接合した後に、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との非陽極接合部における上記隙間を埋めるために、溶融状態にあるポリイミド樹脂をセンサ基板１１上に塗布する。そして、ポリイミド樹脂を塗布した後、上記隙間に充填されたポリイミド樹脂以外をエッチングすることで上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との隙間以外の領域におけるポリイミド樹脂を除去する。この結果、ポリイミド樹脂により凸部２４が形成される。
【００４２】
第３実施形態では、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との非接合部に形成された隙間がポリイミド樹脂で形成された凸部２４で埋められているので、上記第１及び第２実施形態と同様、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間から上部ガラスキャップ１２内に異物が侵入することを抑止することができる。特に、本実施形態においては、ポリイミド樹脂で凸部２４が形成されている。これにより、上部ガラスキャップ１２をフレーム１４に陽極接合した後に両者間に形成された隙間を埋めることが容易となる。そして、この結果として、第１及び第２実施形態のように陽極接合前に凸部２４を形成する場合と異なり、陽極接合前に形成された凸部２４の厚さ精度のばらつきの影響を受けることなく上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間の隙間を確実に埋めることが可能となる。これにより、上部ガラスキャップ１２内への異物の侵入をより確実に抑制することが可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態では、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間に形成された隙間にポリイミド樹脂を充填しているので、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４とがポリイミド樹脂を介して接合されることとなる。ところが、この接合はポリイミド樹脂を介したものであるので、金属薄膜２３を介した陽極接合による上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との接合固着とは異なり接合の状態は緩やかである。すなわち、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間に応力が発生し得る状態になった場合でも、ポリイミド樹脂の弾性により応力が緩和され、カンチレバー１６に応力が伝達されることが抑制される。したがって、本実施形態においても、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間に生じる応力に起因してゲージ抵抗１７に歪みが発生することを抑制できる。
【００４４】
［第４実施形態］
次に本発明の第４の実施形態に係る半導体加速度センサについて、図５を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。
【００４５】
図５は本実施形態に係る半導体加速度センサ１０の平面図である。本実施形態においては、陽極接合に用いる金属薄膜２３と同一金属であるアルミニウムの薄膜により凸部２４が形成されている。すなわち、フレーム１４の上面に形成される矩形枠状部２５の全周がアルミニウム製の薄膜により形成されている。ただし、本実施形態の矩形枠状部２５には、陽極接合用の金属薄膜２３としてのアルミニウム薄膜と凸部２４としてのアルミニウム薄膜との間に約１０μｍ程度の間隙２６が設けられている。
【００４６】
具体的には、図５に示すように、陽極接合用の金属薄膜２３は、カンチレバー１６が接続されているフレーム１４の一辺に隣接するフレーム１４の二辺上に形成されている。そして、第１実施形態と同様に、金属薄膜２３は、カンチレバー１６が接続された一辺と若干離れた位置に互いに平行且つ同長に形成されている。また、陽極接合用金属薄膜２３としてのアルミニウム薄膜と約１０μｍの間隙２６を介して凸部２４としてのアルミニウム薄膜が形成されている。そして、陽極接合用金属薄膜２３及び凸部２４としてのアルミニウム薄膜によってフレーム１４の上面に矩形枠状部２５が形成される。
【００４７】
なお、図５に示すように、陽極接合用金属薄膜２３と凸部２４との間に形成された間隙２６は、フレーム１４の内外方向に屈曲して設けられている。そしてこの空隙２６により、矩形枠状部２５の内外方向に連通する屈曲した連通路が形成されている。すなわち、この連通路は、屈曲した経路により非直線状に矩形枠状部２５の内外を連通している。また、矩形枠状部２５を形成している陽極接合用金属薄膜２３及び凸２４部としてのアルミニウム薄膜は同一の工程で形成される。
【００４８】
本実施形態においては、陽極接合用金属薄膜２３としてのアルミニウム薄膜と凸２４部としてのアルミニウム薄膜との間に約１０μｍの間隙２６が形成されており、陽極接合用金属薄膜２３と凸部２４との間の電気絶縁が確保されている。これにより、矩形枠状部２５の一部である陽極接合用金属薄膜２３のみを介してフレーム１４と上部ガラスキャップ１２とを陽極接合することができる。また、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との非陽極接合部には、凸部２４としてのアルミニウム薄膜が介在しているので、フレーム１４と上部ガラスキャップ１２との間に形成される隙間を低減することができる。この結果、上記第１から第３実施形態と同様、上部ガラスキャップ１２内に異物が侵入することを抑制することが可能となる。
【００４９】
また、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間に介在している凸部２４としてのアルミニウム薄膜を介した部分では、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４とが陽極接合されていない。このため、第1から第３の実施形態と同様、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間に生じる応力に起因してゲージ抵抗１７に歪みが発生することを抑制できる。
【００５０】
本実施形態では、矩形枠状部２５は陽極接合用金属薄膜２３としてのアルミニウム薄膜と凸部２４としてのアルミニウム薄膜とで構成されている。すなわち、本実施形態では、矩形枠状部２５がアルミニウムという一種類の金属薄膜で形成されている。このため、第１実施形態や第２実施形態の場合のように異なる材質で矩形枠状部２５を構成する場合とは異なり、一の工程で矩形枠状部２５を形成することが可能となる。この結果、陽極接合用の金属薄膜２３を形成する工程で凸部２４も同時に形成することが可能となり、半導体加速度センサ１０の製造時間を短縮することが可能となる。
【００５１】
本実施形態では、陽極接合用金属薄膜２３と凸部２４との間に形成された間隙２６により、矩形枠状部２５の内外方向への連通路が形成されている。そして、この連通路は屈曲した経路により非直線状に矩形枠状部２５の内外方向を連通している。これにより、矩形枠状部２５の内外方向に直線状に連通する場合と比較して、この間隙２６を通って上部ガラスキャップ１２内へ異物が侵入することを抑止することができる。
【００５２】
［他の実施形態］
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００５３】
上記実施形態では、上部及び下部のガラスキャップ１２，１３とフレーム１４との間は陽極接合により接合固着した。しかし、これらの間の接合は陽極接合に限るものではなく、両者を接合固着できる形態であれば他の接合方法で行ってもよい。
【００５４】
上記実施形態では、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間の陽極接合は、カンチレバー１６が接続された一辺に隣接するフレーム１４の二辺上においてなされた。しかし、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間の陽極接合部位は、上記二辺に限るものではない。例えば、上記二辺に加えて、又は、上記二辺に代えて、カンチレバー１６が接続されたフレーム１４の一辺と対向する辺において上部ガラスキャップ１２とフレーム１４とを陽極接合してもよい。すなわち、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間の陽極接合は、カンチレバー１６が接続されている一辺以外の辺においてされればよい。これによって、カンチレバー１６が接続されている一辺において上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との間に応力が発生し、この応力によりカンチレバー１６に配設されたゲート抵抗１７に歪みが生じることを抑制することが可能となる。
【００５５】
第３実施形態では、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４との陽極接合部されていない部分にポリイミド樹脂を充填したが、充填する樹脂はポリイミド樹脂に限定されるものではなく、他の樹脂であってもよい。また、第３実施形態では、上部ガラスキャップ１２とフレーム１４とを陽極接合した後にポリイミド樹脂で凸部２４を充填したが、他の実施形態と同様に上部ガラスキャップ１２とフレーム１４とを陽極接合する前に凸部２４を形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本願発明の第１実施形態である半導体加速度センサの平面図である。
【図２】図１におけるII−II断面図である。
【図３】図１におけるＡ視図である。
【図４】図１におけるＢ視図である。
【図５】本願発明の第４実施形態である半導体加速度センサの平面図である。
【図６】従来の半導体加速度センサの平面図である。
【図７】図６におけるVII−VII断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…半導体加速度センサ、１１…センサ基板、１２…上部ガラスキャップ、１３…下部ガラスキャップ、１４…フレーム、１５…錘部、１６…カンチレバー、１７…ゲージ抵抗、１８…ワイヤボンディングパッド、１９…拡散層配線、２０…コンタクト部、２１…アルミニウム配線、２３…金属薄膜、２４…凸部、２５…矩形枠状部。
【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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