(57)【要約】【課題】キャップを薄型化できるようにすることにより、半導体力学量センサの薄型化が図れるようにでき、かつ、真空度の維持も容易に行えるようにする。【解決手段】ＳＯＩ基板１を用い、ＳＯＩ基板１をセンサウェハ１１に貼り合わせてから単結晶シリコン基台２および埋め込み酸化膜４を除去し、単結晶シリコン層３がキャップ層となるようにする。つまり、最初から薄膜のキャップ層を用意してセンサウェハ１１に貼り合わせるのではなく、貼り合わせるときまでは厚いＳＯＩ基板１にてウェハ状態を保ちつつ、貼り合わせ後にそれを薄膜化する。これにより、キャップ層を最初から薄膜とした場合のように、割れ等を防いでウェハ状態を保つために、キャップ層をある程度の厚みにしておく必要がない。また、キャップ層をポリイミド樹脂フィルムで構成する場合のように撓んで真空度の維持が困難になるなどの問題も発生しない。【選択図】図１
2008135690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ構造体（７、９、８４、８５）が形成されたセンサウェハ（１１、８７）上にキャップ層（３、４２、５３、６３、７３）を有するキャップ用基板（１、４３、５４、６４、７４）を搭載したのち、前記キャップ用基板（１、４３、５４、６４、７４）から前記キャップ層を分離し、さらに前記センサウェハ（１１、８７）および前記キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）をチップ単位に分割することで形成される半導体力学量センサであって、
前記キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）と前記センサ構造体と対応する位置には空間部（５、４４、５５、６５、７５）が形成され、前記センサウェハ（１１、８７）と前記キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）とが直接接合により貼り合わされていることを特徴とする半導体力学量センサ。
【請求項２】
センサ構造体（７、９）が形成されたセンサウェハ（１１）上にキャップ層（３、４２）を有するキャップ用基板（１、４３）を搭載したのち、前記キャップ用基板（１、４３）を薄厚化することで前記キャップ層（３、４２）を残し、さらに前記センサウェハ（１１）および前記キャップ層（３、４２）をチップ単位に分割することで形成される半導体力学量センサであって、
前記キャップ層（３、４２）のうち前記センサ構造体（７、９）と対応する位置には空間部（５、４４）が形成され、前記センサウェハ（１１）と前記キャップ層（３、４２）とが直接接合により貼り合わされていることを特徴とする半導体力学量センサ。
【請求項３】
前記キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）に形成された前記空間部（５、４４、５５、６５、７５）の底面にはゲッタリング層（２０）が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体力学量センサ。
【請求項４】
前記キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）に形成された前記空間部（５、４４、５５、６５、７５）には、前記キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）を補強するための補強リブ部（３０）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体力学量センサ。
【請求項５】
支持基台（２）とキャップ層（３）とが接合層（４）を介して接合されてなるキャップ用基板（１）を用意する工程と、
センサ構造体（７、９）が形成されたセンサウェハ（１１）を用意する工程と、
前記キャップ用基板（１）の前記キャップ層（３）側を前記センサウェハ（１１）に貼り合わせる工程と、
前記キャップ用基板（１）の前記支持基台（２）を除去し、前記キャップ層（３）を残す工程と、
前記キャップ層（３）と共に前記センサウェハ（１１）をチップ単位に分割して半導体力学量センサを構成する工程と、を含んでいることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
【請求項６】
支持基台（４０、５２、６１、７１）の上に、剥離層（４１、５１、６２、７２）およびキャップ層（４２、５３、６３、７３）が配置されたキャップ用基板（４３、５４、６４、７４）を用意する工程と、
センサ構造体（７、９、８４、８５）が形成されたセンサウェハ（１１、８７）を用意する工程と、
前記キャップ用基板（４３、５４、６４、７４）の前記キャップ層（４２、５３、６３、７３）側を前記センサウェハ（１１、８７）に貼り合わせる工程と、
前記キャップ用基板（４３、５４、６４、７４）の前記支持基台（４０、５２、６１、７１）から前記剥離層（４１、５１、６２、７２）にエネルギーを与え、前記剥離層（４１、５１、６２、７２）にて前記支持基台（４０、５２、６１、７１）を前記キャップ層（４２、５３、６３、７３）から剥離させる工程と、
前記キャップ層（４２、５３、６３、７３）と共に前記センサウェハ（１１、８７）をチップ単位に分割して半導体力学量センサを構成する工程と、を含んでいることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
【請求項７】
前記支持基台を透光支持基台（４０）にすると共に、前記剥離層を光吸収層（４１）とし、
前記支持基台を前記キャップ層から剥離させる工程では、前記エネルギーとして光を前記光吸収層（４１）に照射することで、前記光吸収層（４１）にて前記透光支持基台（４０）を前記キャップ層（４２）から剥離させることを特徴とする請求項６に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項８】
前記剥離層を水素イオン注入層（５１）とし、前記支持基台を前記キャップ層から剥離させる工程では、前記エネルギーとして熱処理による熱を与えることで前記水素イオン注入層（５１）にて前記支持基台（５２）を前記キャップ層（５３）から剥離させることを特徴とする請求項６に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項９】
前記剥離層を多孔質シリコン層（６２、７２）とし、前記支持基台を前記キャップ層から剥離させる工程では、前記エネルギーとして液体ジェットもしくは気体ジェットによる力を与えることで前記多孔質シリコン層（６２、７２）にて前記支持基台（６１、７１）を前記キャップ層（６３、７３）から剥離させることを特徴とする請求項６に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項１０】
透光支持基台（４０）の上に、光吸収層（４１）およびキャップ層（４２）が配置されたキャップ用基板（４３）を用意する工程と、
センサ構造体（７、９）が形成されたセンサウェハ（１１）を用意する工程と、
前記キャップ用基板（４３）の前記キャップ層（４２）側を前記センサウェハ（１１）に貼り合わせる工程と、
前記キャップ用基板（４３）の前記透光支持基台（４０）側から光を照射することにより、前記光吸収層（４１）に光を吸収させ、前記光吸収層（４１）にて前記透光支持基台（４０）を前記キャップ層（４２）から剥離させる工程と、
前記キャップ層（４２）と共に前記センサウェハ（１１）をチップ単位に分割して半導体力学量センサを構成する工程と、を含んでいることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
【請求項１１】
前記キャップ用基板（４３）を用意する工程では、前記透光支持基台（４０）として、該透光支持基台（４０）のうち前記センサ構造体（７、９）と対応する場所に空間部（４６）が形成されたものを用意したのち、この透光支持基台（４０）上に前記光吸収層（４１）および前記キャップ層（４２）を積層形成することにより、前記キャップ層（４２）のうち前記センサ構造体（７、９）と対応する場所に空間部（５、４４）を形成する工程を含んできることを特徴とする請求項１０に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項１２】
前記キャップ用基板（１、４３、５４、６４、７４）を用意する工程では、前記キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）のうち前記センサ構造体（７、９、８４、８５）と対応する場所に空間部（５、４４、５５、６５、７５）が形成されたものを用意することを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか１つに記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項１３】
前記空間部（５、４４、５５、６５、７５）の底面にゲッタリング層（２０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項１４】
前記空間部（５、４４、５５、６５、７５）の底面に前記キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）を補強するための補強リブ部（３０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項１５】
前記キャップ用基板（１、４３、５４、６４、７４）を前記センサウェハ（１１、８７）に貼り合わせる工程では、前記キャップ用基板（１、４３、５４、６４、７４）もしくは前記センサウェハ（１１、８７）の少なくとも一方の表面をスパッタエッチングすることで汚染物を除去し、その除去された表面の結合手による直接接合にて前記キャップ用基板（１、４３、５４、６４、７４）を前記センサウェハ（１１、８７）に貼り合わせることを特徴とする請求項６ないし１４のいずれか１つに記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項１６】
前記キャップ用基板（１、４３、５４、６４、７４）を前記センサウェハ（１１、８７）に貼り合わせる工程は、室温により行われることを特徴とする請求項１５に記載の半導体力学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、可動部をキャップにて保護した半導体力学量センサおよびその製造方法に関するものであり、例えば、加速度センサや角速度センサ（Ｇｙｒｏセンサ）に適用すると好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、可動部をキャップにて覆うことで、可動部への水や異物の混入などを防止できるようにする半導体力学量センサの製造手法が提案されている。例えば、特許文献１においては、加速度センサの可動部が構成されたシリコン基板に対してガラス基板やシリコン基板をウェハ状態のまま貼り合わせることにより、可動部が構成されたシリコン基板をガラス基板もしくはシリコン基板で覆い、さらに、それをダイシングカットすることでチップ単位に分割し、キャップで覆われた半導体力学量センサを製造するという方法が開示されている。
【０００３】
しかしながら、キャップを構成するためのガラス基板もしくはシリコン基板をウェハ状態に保たなければならず、割れたりしないようにするために３００〜８００μｍ程度必要となる。このため、キャップを構成するためのガラス基板もしくはシリコン基板に対して、半導体力学量センサの回路部との電気的接続を行うための穴部を形成するための加工時間が長時間必要になるという問題がある。また、キャップを構成するためのガラス基板もしくはシリコン基板を薄型化できないため、近年要望されている半導体力学量センサの薄型化に沿わないという問題もある。
【０００４】
このため、特許文献２において、ポリイミド樹脂フィルムを用い、このポリイミド樹脂フィルムを可動部が形成された半導体力学量センサに貼り付けることでキャップを構成したものが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−３３３１３３号公報
【特許文献２】特開平１０−１９９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、キャップで覆った内部、つまり可動部が形成される部分を真空にする場合に、ポリイミド樹脂フィルムが撓み、真空度の維持の点で問題がある。それに対して真空度を維持しようとすると、ポリイミド樹脂フィルムをある程度の厚さにしなければならず、結局近年要望されている半導体力学量センサの薄型化に沿わないという問題がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、キャップを薄型化できるようにすることにより、半導体力学量センサの薄型化が図れるようにでき、かつ、真空度の維持も容易に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明では、キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）のうちセンサ構造体と対応する位置には空間部（５、４４、５５、６５、７５）が形成され、センサウェハ（１１、８７）とキャップ層（３、４２、５３、６３、７３）とが直接接合により貼り合わされていることを第１の特徴としている。
【０００８】
このように、キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）を直接センサウェハ（１１、８７）に接合して貼り合わせた構造とすれば、センサ構造体への接着剤のはみ出しによるセンサ特性変動を防止することが可能になる。
【０００９】
この場合、キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）に形成された空間部（５、４４、５５、６５、７５）の底面にゲッタリング層（２０）を形成すると、より確実にキャップ層（３、４２、５３、６３、７３）とセンサウェハ（１１、８７）により形成される空間部内の真空度を保つことが可能となる。
【００１０】
また、キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）に形成された空間部（５、４４、５５、６５、７５）にキャップ層（３、４２、５３、６３、７３）を補強するための補強リブ部（３０）を形成しておけば、キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）を補強することができ、キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）が撓んだり、キャップ層の亀裂、破壊により空間部内の真空度が維持できなくなることをより確実に防止することができる。
【００１１】
さらに、本発明では、支持基台（２）とキャップ層（３）とが接合層（４）を介して接合されてなるキャップ用基板（１）を用意する工程と、センサ構造体（７、９）が形成されたセンサウェハ（１１）を用意する工程と、キャップ用基板（１）のキャップ層（３）側をセンサウェハ（１１）に貼り合わせる工程と、キャップ用基板（１）の支持基台（２）を除去し、キャップ層（３）を残す工程と、キャップ層（３）と共にセンサウェハ（１１）をチップ単位に分割して半導体力学量センサを構成する工程と、を含んでいることを第２の特徴としている。
【００１２】
このように、キャップ用基板（１）をセンサウェハ（１１）に貼り合わせてから支持基台（２）を除去し、キャップ層（３）を残すようにしている。つまり、最初から薄膜のキャップ層（３）を用意してセンサウェハ（１１）に貼り合わせるのではなく、貼り合わせるときまでは厚いキャップ用基板（１）にてウェハ状態を保ちつつ、貼り合わせ後にそれを薄膜化するようにしている。このため、キャップ層（３）を最初から薄膜とした場合のように、割れ等を防いでウェハ状態を保つために、ある程度の厚みにしておく必要がない。また、キャップ層（３）をポリイミド樹脂フィルムで構成する場合のように撓んで真空度の維持が困難になるなどの問題も発生しない。したがって、キャップ層（３）を薄型化でき、半導体力学量センサの薄型化が図れると共に、真空度の維持も容易に行うことが可能となる。
【００１３】
また、本発明は、支持基台（４０、５２、６１、７１）の上に、剥離層（４１、５１、６２、７２）およびキャップ層（４２、５３、６３、７３）が配置されたキャップ用基板（４３、５４、６４、７４）を用意する工程と、センサ構造体（７、９、８４、８５）が形成されたセンサウェハ（１１、８７）を用意する工程と、キャップ用基板（４３、５４、６４、７４）のキャップ層（４２、５３、６３、７３）側をセンサウェハ（１１、８７）に貼り合わせる工程と、キャップ用基板（４３、５４、６４、７４）の支持基台（４０、５２、６１、７１）から剥離層（４１、５１、６２、７２）にエネルギーを与え、剥離層（４１、５１、６２、７２）にて支持基台（４０、５２、６１、７１）をキャップ層（４２、５３、６３、７３）から剥離させる工程と、キャップ層（４２、５３、６３、７３）と共にセンサウェハ（１１、８７）をチップ単位に分割して半導体力学量センサを構成する工程と、を含んでいることを第３の特徴としている。
【００１４】
このように、剥離層（４１、５１、６２、７２）およびキャップ層（４２、５３、６３、７３）が配置されたキャップ用基板（４３、５４、６４、７４）を用い、このキャップ用基板（４３、５４、６４、７４）の剥離層（４１、５１、６２、７２）にエネルギーを与えることで、剥離層（４１、５１、６２、７２）にて支持基台（４０、５２、６１、７１）をキャップ層（４２、５３、６３、７３）から剥離させることが可能となる。これにより、本発明の第２の特徴と同様の効果を得ることができる。
【００１５】
例えば、支持基台を透光支持基台（４０）にすると共に、剥離層を光吸収層（４１）とし、支持基台をキャップ層から剥離させる工程において、エネルギーとして光を光吸収層（４１）に照射することで、光吸収層（４１）にて透光支持基台（４０）をキャップ層（４２）から剥離させることができる。
【００１６】
また、剥離層を水素イオン注入層（５１）とし、支持基台をキャップ層から剥離させる工程において、エネルギーとして熱処理による熱を与えることで水素イオン注入層（５１）にて支持基台（５２）をキャップ層（５３）から剥離させることもできる。
【００１７】
さらに、剥離層を多孔質シリコン層（６２、７２）とし、支持基台をキャップ層から剥離させる工程において、エネルギーとして例えば水やアルコール等を用いた液体（ウォーター）ジェットもしくは気体ジェットによる力を与えることで多孔質シリコン層（６２、７２）にて支持基台（６１、７１）をキャップ層（６３、７３）から剥離させることもできる。
【００１８】
また、本発明は、透光支持基台（４０）の上に、光吸収層（４１）およびキャップ層（４２）が配置されたキャップ用基板（４３）を用意する工程と、センサ構造体（７、９）が形成されたセンサウェハ（１１）を用意する工程と、キャップ用基板（４３）のキャップ層（４２）側をセンサウェハ（１１）に貼り合わせる工程と、キャップ用基板（４３）の透光支持基台（４０）側から光を照射することにより、光吸収層（４１）に光を吸収させ、光吸収層（４１）にて透光支持基台（４０）をキャップ層（４２）から剥離させる工程と、キャップ層（４２）と共にセンサウェハ（１１）をチップ単位に分割して半導体力学量センサを構成する工程と、を含んでいることを第４の特徴としている。
【００１９】
このように、光吸収層（４１）およびキャップ層（４２）が配置されたキャップ用基板（４３）を用い、このキャップ用基板（４３）の光吸収層（４１）に光を照射することで、光吸収層（４１）にて透光支持基台（４０）をキャップ層（４２）から剥離させることが可能となる。これにより、本発明の第２の特徴と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
この場合、キャップ用基板（４３）を用意する工程は、例えば、透光支持基台（４０）として、該透光支持基台（４０）のうちセンサ構造体（７、９）と対応する場所に空間部（４６）が形成されたものを用意したのち、この透光支持基台（４０）上に光吸収層（４１）およびキャップ層（４２）を積層形成することにより、キャップ層（４２）のうちセンサ構造体（７、９）と対応する場所に空間部（４４）を形成する工程を含んだものとされる。
【００２１】
このように、該透光支持基台（４０）のうちセンサ構造体（７、９）と対応する場所に空間部（４６）を形成しておけば、その上に形成されるキャップ層（４２）にもそれを受け継がせることができ、これをセンサ構造体（７、９）を覆う空間部（５、４４）とすることが可能となる。これにより、半導体力学量センサの製造工程の簡略化が可能となり、製造コスト削減を図ることが可能となる。
【００２２】
また、空間部（５、４４、５５、６５、７５）を形成する場合、空間部（５、４４、５５、６５、７５）の底面にゲッタリング層（２０）を形成すると好ましい。このようなゲッタリング層（２０）を形成すると、より確実にキャップ層（３、４２、５３、６３、７３）とセンサウェハ（１１、８７）により形成される空間部内の真空度を保つことが可能となる。
【００２３】
さらに、空間部（５、４４、５５、６５、７５）の底面にキャップ層（３、４２、５３、６３、７３）を補強するための補強リブ部（３０）を形成することもできる。このような補強リブ部（３０）を形成しておけば、キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）を補強することができ、キャップ層（３、４２、５３、６３、７３）が撓むことで空間部内の真空度が維持できなくなることをより確実に防止することができる。
【００２４】
このような本発明の第２〜第４の特徴において、キャップ用基板（１、４３、５４、６４、７４）をセンサウェハ（１１、８７）に貼り合わせる工程では、キャップ用基板（１、４３、５４、６４、７４）もしくはセンサウェハ（１１、８７）の少なくとも一方の表面をスパッタエッチングすることで汚染物を除去し、その除去された表面の結合手による直接接合にてキャップ用基板（１、４３、５４、６４、７４）をセンサウェハ（１１、８７）に貼り合わせることが可能となる。
【００２５】
このように、除去された表面の結合手による直接接合にてキャップ用基板（１、４３、５４、６４、７４）をセンサウェハ（１１、８７）に貼り合わせるようにすれば、接着剤等がなくてもこれらの貼り合わせを行うことが可能となる。これにより、センサ構造体への接着剤のはみ出しによるセンサ特性変動を防止することが可能になる。
【００２６】
この場合、キャップ用基板（１、４３、５４、６４、７４）をセンサウェハ（１１、８７）に貼り合わせる工程を室温により行うようにすれば、熱処理などの必要性を無くせ、製造工程の簡略化を図れると共に、熱処理による高温下にセンサ構造体等を曝さなくても済むという効果がある。
【００２７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態の半導体力学量センサの製造工程を示した断面図である。この図を参照して、本実施形態の半導体力学量センサの製造方法について説明する。なお、図１中では、１チップ分のみを図示しているが、実際には数百チップを含んだウェハ状態で半導体力学量センサが形成され、最終的にチップ単位に分割されることで、キャップで覆われた半導体力学量センサを製造している。
【００３０】
まず、図１（ａ）に示す工程では、ＳＯＩ基板１を用意する。ＳＯＩ基板１は、単結晶シリコン基台２と単結晶シリコン層３とが埋め込み酸化膜（ＳｉＯ2）４を介して接合された基板である。このＳＯＩ基板１における単結晶シリコン基台２が支持基台、単結晶シリコン層３がキャップ層、埋め込み酸化膜４が接合層として機能する。具体的には、例えば厚さ３００〜８００μｍ程度の単結晶シリコン基台２を用意したのち、この単結晶シリコン基台２の表面に熱酸化などにより例えば０．１〜２μｍ程度の厚さの埋め込み酸化膜４を形成し、その後、埋め込み酸化膜４の表面に例えば厚さ３００〜８００μｍ程度の単結晶シリコン層３を直接接合により貼り合わせる。そして、単結晶シリコン層３を研削、研磨して、厚さを５〜５００μｍ程度（好ましくは１０〜２００μｍ）に薄型化することで、ＳＯＩ基板１が形成される。
【００３１】
次に、図１（ｂ）に示す工程では、フォトリソグラフィ・エッチング工程により、単結晶シリコン層３に対して第１の凹部５および第２の凹部６を形成する。第１の凹部５は半導体力学量センサの可動部７（図１（ｃ）参照）と対応する場所に、可動部７と単結晶シリコン層３との接触を避けるために形成されるものである。第２の凹部６は、半導体力学量センサにおけるパッド部８（図１（ｃ）参照）を露出させるためのものであり、パッド部８と外部配線（例えばボンディングワイヤ）との電気的接続が行えるように形成される。このため、第２の凹部６は、埋め込み酸化膜４に達するまでエッチング除去されるが、埋め込み酸化膜４をさらに貫通して単結晶シリコン基台２まで形成されていても良い。
【００３２】
なお、第１の凹部５および第２の凹部６の深さは異なっているため、フォトリソグラフィ・エッチングは２回に分けて行われることになる。例えば、単結晶シリコン層３のうち第１の凹部５以外の部分をマスクで覆った状態でエッチングを行うことで第１の凹部５を形成したあと、単結晶シリコン層３のうち第２の凹部６以外の部分を異なるマスクで覆い直してエッチングを行うことで第２の凹部６を形成することができる。
【００３３】
続く図１（ｃ）に示す工程では、例えば櫛歯構造を有した加速度センサ構造やジャイロセンサ構造のように、可動電極を有する可動部７や固定電極を有する固定部９を備えたセンサ構造体と、その周辺部１０および周辺部１０に形成されたパッド部８等を備えたＳＯＩ構造のセンサウェハ１１を用意する。センサウェハ１１におけるセンサ構造体の形成は、周知となっている手法を用いて行われる。
【００３４】
そして、図１（ｄ）に示す工程では、真空中において、図１（ｂ）に示す工程にて用意した第１の凹部５および第２の凹部６が形成されたＳＯＩ基板１の単結晶シリコン層３側と、図１（ｃ）に示す工程にて用意したセンサウェハ１１のセンサ構造体が備えられた側とを貼り合わせる。例えば、接合部の形成法としては、いわゆる低融点ガラスのフリット材を接合部に形成したのち、真空中で２００〜４５０℃程度の温度で接合する手法を用いることができる。また、いわゆる接合技術を用いて、接合面をＡｒイオンなどで表面処理することで表面を活性化しておき、その状態で室温〜５００℃程度で直接接合しても良い。好ましくは室温〜４５０℃が良い。これは、配線層としてアルミを使用した場合、シリコンとアルミが過度に反応しない温度である。この場合、室温での接合が可能になるため、熱処理などの必要性を無くせ、製造工程の簡略化を図れると共に、熱処理による高温下にセンサ構造体等を曝さなくても済むという効果がある。
【００３５】
このような接合は、表面活性化接合と呼ばれるもので、接合の妨げになる表面層を除去したのち、表面の原子の結合手同士を直接接合されることで強固な接合を行うものである。表面層を除去したとき、除去後の表面は結合力が大きい活性な状態となり、室温での強固な接合も可能となる。例えば、イオンビームやプラズマなどによるスパッタエッチングにより表面層の除去を行うことができるが、スパッタエッチング後の表面は、周囲の気体分子とも反応し易い状態となるため、高真空に排気した真空チャンバー内でスパッタエッチングを行い、かつ、イオンビームにはアルゴンなどの不活性ガスを用いると好ましい。このようなスパッタエッチングは、センサウェハ１１と単結晶シリコン層３の少なくとも一方に行えば良いが、双方共に行う方が好ましい。
【００３６】
なお、このような直接接合などを用いれば接着剤を用いることによるセンサ構造体への接着剤のはみ出しによるセンサ特性変動を防止することが可能になるが、半導体力学量センサの使用条件によっては、接着剤等を用いた接合手法を採用しても構わない。
【００３７】
続いて、図１（ｅ）に示す工程では、ＳＯＩ基板１とセンサウェハ１１を貼り合わせた状態でＳＯＩ基板１の単結晶シリコン基台２をある程度の厚さまで研削・研磨することで薄膜化したのち、最後にエッチングして単結晶シリコン基台２を除去する。このときのエッチングは、プラズマによるドライエッチングでも良いし、シリコンのウェットエッチングでも良い。
【００３８】
この後、図１（ｆ）に示すように、埋め込み酸化膜４を除去する。これにより、単結晶シリコン層３のみが残り、この単結晶シリコン層３にてキャップ層が構成される。また、埋め込み酸化膜４をさらに貫通して単結晶シリコン基台２まで形成した場合は埋め込み酸化膜４を除去しなくても良い。そして、上述したように、単結晶シリコン層３に第１の凹部５および第２の凹部６が形成してあるため、第１の凹部５が形成された位置にセンサ構造体が配置され、センサ構造体が単結晶シリコン層３と接触しないようにでき、また、第２の凹部６を通じてパッド部８を単結晶シリコン層３から露出させた状態にできる。
【００３９】
なお、これ以降の工程については図示しないが、キャップ用基板となるセンサウェハ１１と共にＳＯＩ基板１をダイシングカットすることでチップ単位に分割し、半導体力学量センサが完成する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態では、ＳＯＩ基板１を用い、ＳＯＩ基板１をセンサウェハ１１に貼り合わせてから単結晶シリコン基台２および埋め込み酸化膜４を除去し、単結晶シリコン層３がキャップ層となるようにしている。つまり、最初から薄膜のキャップ層を用意してセンサウェハ１１に貼り合わせるのではなく、貼り合わせるときまでは厚いＳＯＩ基板１にてウェハ状態を保ちつつ、貼り合わせ後にそれを薄膜化するようにしている。このため、キャップ層を最初から薄膜とした場合のように、割れ等を防いでウェハ状態を保つために、キャップ層をある程度の厚みにしておく必要がない。また、キャップ層をポリイミド樹脂フィルムで構成する場合のように撓んで真空度の維持が困難になるなどの問題も発生しない。
【００４１】
したがって、キャップ層を薄型化でき、半導体力学量センサの薄型化が図れると共に、かつ、真空度の維持も容易に行うことが可能となる。
【００４２】
（第１実施形態の変形例）
上述したように、本実施形態では、キャップ層を構成するためのキャップ用基板に単結晶シリコン基台２、埋め込み酸化膜４および単結晶シリコン層３にて構成されたＳＯＩ基板１を用いたが、これは単なる一例を示したものであり、他の構造の基板を用いても良い。
【００４３】
例えば、キャップ用基板として、単結晶シリコン層３をポリシリコン層に代えたものを用いても良いし、単結晶シリコン層３をポリシリコン基台に代えたものを用いても良い。勿論、単結晶シリコン層３および単結晶シリコン基台２の双方共に、ポリシリコン層およびポリシリコン基台に変更しても構わない。さらに、支持基台およびキャップ層の材質もシリコンに限るものではなく、例えば、アルミナ、ＳｉＣ等を用いても良いし、コバールなどの金属を用いても構わない。勿論、これらの材質を支持基台とキャップ層のいずれか一方のみに適用しても良いが、双方共に適用しても良い。
【００４４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の半導体力学量センサは、第１実施形態に対してキャップ層の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００４５】
本実施形態は、第１実施形態の図１（ｂ）に示す工程で説明したように、ＳＯＩ基板１の単結晶シリコン層３に第１の凹部５および第２の凹部６を形成したものに対して、ゲッタリング層を形成するものである。その他に関しては第１実施形態と同様である。
【００４６】
図２は、上述した図１（ｂ）に示す工程の後でゲッタリング層２０を形成したＳＯＩ基板１の断面図である。この図に示されるように、単結晶シリコン層３における第１の凹部５の底面にゲッタリング層２０を形成している。このゲッタリング層２０は、キャップ層となる単結晶シリコン層３とセンサウェハ１１との間に形成される空間部を真空にする際に、より確実に高真空状態を維持するために設けられ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ等の遷移金属、またはそれらの合金もしくは化合物、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｙ、Ｌａおよび希土類から選ばれる少なくとも１つの元素との合金もしくは化合物、例えば、二元合金、Ｔｉ−Ｖ、Ｚｒ−Ａｌ、Ｚｒ−Ｖ、Ｚｒ−ＦｅおよびＺｒ−Ｎｉ、三元合金、Ｚｒ−Ｖ−ＦｅおよびＺｒ−Ｃｏ−希土類、または多成分系合金ジルコニウム合金等によって構成される。例えば、ゲッタリング層２０は、陰極堆積により、第１の凹部５の底面上に、その底面よりも十分に広い面積を有する非蒸発型ゲッター材料の第一層を堆積させたのち、さらに、陰極堆積により、この第一層上に低活性化温度を有する非蒸発型ゲッター合金の少なくとも第二層を堆積させることにより形成される。このゲッタリング層２０の製造方法に関しては、例えば特開２００５−９１６号公報等において公知のものであるため、説明を省略する。
【００４７】
このように、ゲッタリング層２０を形成することにより、より確実にキャップ層となる単結晶シリコン層３とセンサウェハ１１との間に形成される空間部の真空度を維持することが可能となる。
【００４８】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の半導体力学量センサも、第１実施形態に対してキャップ層の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００４９】
本実施形態は、第１実施形態の図１（ｂ）に示す工程で説明したように、ＳＯＩ基板１の単結晶シリコン層３に第１の凹部５および第２の凹部６を形成したものに対して、補強リブ部を形成するものである。その他に関しては第１実施形態と同様である。
【００５０】
図３は、補強リブ部を形成したＳＯＩ基板１の断面図である。補強リブ部３０は、第１の凹部５が形成されることで薄厚化された単結晶シリコン層３を補強するためのものであり、第１の凹部５内に部分的に設けられる。本実施形態では、補強リブ部３０を第１の凹部５の中央位置に正方形状に構成しているが、長方形でも良い。また、例えば第１の凹部５を正方形状で構成する場合、相対する二辺のうちの一方を繋ぐような直線状、双方を繋ぐような十字状に補強リブ部３０を構成しても良いし、相対する二辺が複数本の直線状の補強リブ部３０で繋げられる構成としても良い。このような補強リブ部３０の先端位置が単結晶シリコン層３のうちのセンサウェハ１１との接合面よりも凹まされており、補強リブ部３０がセンサ構造体と接触しないようにされている。
【００５１】
なお、上記した図１（ｂ）の工程では、第１の凹部５および第２の凹部６を備えた構造を２段階のエッチングを行うことにより実現したが、３段階のエッチングを行うようにすれば補強リブ部３０を形成できる。例えば、まず、第１の凹部５を補強リブ部３０の先端位置となる深さまで形成しておいた後、補強リブ部３０を形成する部分および第１の凹部５の周囲をマスクで覆いながらエッチングを行う。これにより、第１の凹部５の底面に補強リブ部３０が備えられた構造となる。続いて、単結晶シリコン層３のうち第２の凹部６の形成予定位置以外をマスクで覆い、エッチングを行う。これにより、第２の凹部６が形成され、単結晶シリコン層３に補強リブ部３０が備えられた第１の凹部５および第２の凹部６が形成される。
【００５２】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して半導体力学量センサにおけるキャップ層を転写技術により製造するようにしたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００５３】
図４は、本実施形態の半導体力学量センサの製造工程を示した断面図である。この図を参照して、本実施形態の半導体力学量センサの製造方法について説明する。
【００５４】
まず、図４（ａ）に示す工程では、石英ガラス基台４０の表面にアモルファスシリコン層４１とポリシリコン層４２が順に形成されたウェハ状態の基板４３をキャップ用基板として用意する。石英ガラス基台４０は、レーザ光を透過する材料で構成された透光支持基台として用意されたものである。この透光支持基台は、石英ガラス以外の材料、例えば耐熱ガラスで構成されたものであっても良い。アモルファスシリコン層４１は、レーザ光を吸収する材料で構成された光吸収層として用意されたものである。このような材料としては、アモルファスシリコンの他、例えば窒化シリコン層などが挙げられる。ポリシリコン層４２はキャップ層とするためのものであり、上述した様々な材料をキャップ層として用いることができる。
【００５５】
続いて、図４（ｂ）、（ｃ）に示す工程では、図１（ｂ）、（ｃ）と同様に、ポリシリコン層４２に第１の凹部４４および第２の凹部４５を形成したのち、キャップ用基板のポリシリコン層４２をセンサウェハ１１に貼り合わせる。
【００５６】
その後、剥離のためのエネルギーとして、例えば、１００〜３５０ｎｍの波長のレーザ光（エキシマレーザ等）を石英ガラス基台４０側から照射する。これにより、レーザ光が石英ガラス基台を透過するため、レーザ光はアモルファスシリコン層４１に照射される。このため、レーザ光がアモルファスシリコン層４１に吸収され、そのエネルギーによりアモルファスシリコン層４１の結合力が破壊され、アモルファスシリコン層４１を剥離層として、石英ガラスがポリシリコン層４２から剥がれる。これにより、キャップ層となるポリシリコン層４２が残り、必要に応じてアモルファスシリコン層４１の残部とポリシリコン層４２の一部を除去することで、所望膜厚としたポリシリコン層４２からなるキャップ層を形成することが可能となる。
【００５７】
以上説明した本実施形態の半導体力学量センサの製造方法によっても、キャップ層を薄膜化することが可能となり、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。さらに、このような転写技術を用いた場合、透光支持基台を再利用することが可能となるため、製造コスト削減を図ることも可能となる。
【００５８】
なお、ここでは転写技術を実現するために、レーザ光を用いたが、照射する光としては、剥離層で透光支持基板をキャップ層から剥離させられるものであれば良く、例えば、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線（熱線）、レーザ光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放射線（α線、β線、γ線）等が挙げられる。このような転写技術に関しては、例えば特開平１０−１２５９３１号公報において公知となっているため、ここでは詳細についての説明を省略するが、上述した透光支持基板や光吸収層も公知となっている全ての材料を用いることが可能である。
【００５９】
（第４実施形態の変形例）
上述したように、第４実施形態では、エッチングによりポリシリコン層４２に第１の凹部４４を形成したが、他の手法を用いることも可能である。図５は、ポリシリコン層４２に第１の凹部４４をエッチング以外の手法により形成した場合を示した断面図である。
【００６０】
まず、図５（ａ）に示すように、予め透光支持基台となる石英ガラス基台４０のうち第１の凹部４４と対応する場所に例えば断面が曲面状（ドーム型）の凹部４６を形成しておき、図５（ｂ）に示すように、その上にアモルファスシリコン層４１およびポリシリコン層４２を積層形成する。このとき、先に石英ガラス基台４０に凹部４６が形成されているため、アモルファスシリコン層４１およびポリシリコン層４２にもその形状が受け継がれる。そして、図５（ｃ）に示すように、ポリシリコン層４２に第２の凹部４５を形成し、その後は図４（ｃ）以降の工程を行うことで、半導体力学量センサを製造することが可能となる。このようにすれば、第１の凹部４４の形成工程を省略できるため、より製造工程の簡略化を図ることが可能となり、製造コスト削減を図ることが可能となる。
【００６１】
さらに、この場合において、補強リブ部３０も同時に形成することもできる。図６は、ポリシリコン層４２に第１の凹部４４をエッチング以外の手法により形成する場合において、補強リブ部３０も同時に形成する様子を示した断面図である。
【００６２】
まず、図６（ａ）に示すように、石英ガラス基台４０に形成した凹部４６をさらに部分的に凹ませた補強リブ部用溝部４７を形成しておく。補強リブ部用溝部４７の形状は任意であるが、側壁をテーパ状にすると好ましい。このような石英ガラス基台４０に対し、図６（ｂ）に示す工程において、上述した図５（ｂ）に示す工程を行えば、アモルファスシリコン層４１およびポリシリコン層４２にも補強リブ部用溝部４７の形状が継承され、ポリシリコン層４２に対して外に向かった補強リブ部３０を形成することができる。このとき、ポリシリコン層４２をある程度厚くすれば、ポリシリコン層４２の表面は平坦になる。この後、図示しないが、上述した図５（ｃ）に示す工程や図４（ｃ）以降の工程を行うことで、半導体力学量センサを製造することが可能となる。このように、補強リブ部３０もポリシリコン層４２の成膜時に同時に形成することができる。
【００６３】
なお、ここでは透光支持基台に断面が曲面状の凹部４６を形成する場合について説明したが、断面矩形状、角錐状、ダイアフラム形状の凹部としても構わない。
【００６４】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して半導体力学量センサにおける単結晶シリコン基台２の剥離手法等を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００６５】
図７は、本実施形態の半導体力学量センサの製造工程を示した断面図である。図７（ａ）に示す工程では、単結晶シリコン基板５０の所定深さの位置に水素イオン注入層５１を形成することにより、水素イオン注入層５１を境界として、厚みが厚い側の層を支持基台５２、厚みが薄い側の層をキャップ層５３とするキャップ用基板５４を用意する。図７（ｂ）に示す工程では、このキャップ用基板５４に対して第１の凹部５５および第２の凹部５６を形成する。このとき、第２の凹部５６については、水素イオン注入層５１を貫通して支持基台５２まで達するようにする。
【００６６】
続いて、図７（ｃ）に示す工程では、図１（ｃ）と同様、可動部７および固定部９を備えたセンサ構造体と、その周辺部１０および周辺部１０に形成されたパッド部８等を備えたＳＯＩ構造のセンサウェハ１１を用意する。そして、キャップ用基板５４とセンサウェハ１１を貼り合わせることにより、図１（ｄ）と同様の構造とする。この後、図７（ｄ）に示す工程において、スマートカット法により、水素イオン注入層５１を剥離層として、支持基台５２をキャップ層５３から剥離させる。具体的には、剥離のためのエネルギーとして、例えば４００〜６００℃程度の熱処理を行うことにより、水素イオン注入層５１を分断させられ、支持基台５２をキャップ層５３から剥離させることができる。
【００６７】
このように、スマートカット法により支持基台５２をキャップ層５３から剥離させるようにしても、上記第１実施形態と同様の構造を実現することが可能である。なお、スマートカット法に関しては、特開２０００−１９１９７号公報等において知られているものであるため、詳細については説明を省略する。
【００６８】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。上記第５実施形態では、スマートカット法を用いる場合について説明したが、本実施形態では、ＥＬＴＲＡＮ法を用いて半導体力学量センサを製造する場合について説明する。図８は、ＥＬＴＲＡＮ法を用いる場合の半導体力学量センサの製造工程を示した断面図である。
【００６９】
図８（ａ）に示す工程では、単結晶シリコン基板６１の表面に、例えば平均径が約６００Å程度の孔が形成された多孔質シリコン層６２を形成したのち、分子線エピタキシャル成長、プラズマＣＶＤ、減圧ＣＶＤ法、光ＣＶＤ、バイアス・スパッタ法、液相成長法等の低温成長が行えるエピタキシャル成長により多孔質シリコン層６２の上に単結晶エピタキシャルシリコン層６３を形成することで、単結晶シリコン基板６１を支持基台、単結晶エピタキシャルシリコン層６３をキャップ層とするキャップ用基板６４を形成する。
【００７０】
この後は、図８（ｂ）、（ｃ）に示す工程において、図７（ｂ）、（ｃ）と同様の工程を行い、第１の凹部６５および第２の凹部６６を形成したのち、キャップ用基板６４とセンサウェハ１１を貼り合わせる。そして、図８（ｄ）に示す工程において、ＥＬＴＬＡＮ法により、多孔質シリコン層６２を剥離層として、単結晶シリコン基板６１を単結晶エピタキシャルシリコン層６３から剥離させる。具体的には、剥離のためのエネルギーとして、例えば液体ジェットまたは気体ジェットによる力を与えることにより、多孔質シリコン層６２を分断することで、単結晶シリコン基板６１を単結晶エピタキシャルシリコン層６３から剥離させることができる。
【００７１】
このように、ＥＬＴＬＡＮ法により単結晶シリコン基板６１を単結晶エピタキシャルシリコン層６３から剥離させるようにしても、上記第５実施形態と同様の構造を実現することが可能である。なお、ＥＬＴＬＡＮ法（特に多孔質シリコン層６２の形成手法や多孔質シリコン層６２の分断方法）に関しては、特開平５−２１３３８号公報、特開平１１−５０６４号公報等において知られているものであるため、詳細については説明を省略する。
【００７２】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態は、第６実施形態に示した半導体力学量センサにおけるパッド部８の外部との接続構造を変更したものであり、その他に関しては第６実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００７３】
図９は、本実施形態の半導体力学量センサの製造工程を示した断面図である。まず、図９（ａ）に示す工程では、図８（ａ）と同様の手法により、ｐ型の単結晶シリコン基板７１の表面に、多孔質シリコン層７２が形成され、さらにこの表面に単結晶エピタキシャルシリコン層７３が形成されたキャップ用基板７４を形成する。
【００７４】
続いて、図９（ｂ）に示す工程では、フォトリソグラフィ・エッチング工程により、単結晶エピタキシャルシリコン層７３に対して、後述する半導体力学量センサのセンサ構造体と対応する場所に、センサ構造体と単結晶エピタキシャルシリコン層７３との接触を避けるための第１の凹部７５を形成する。このとき、第６実施形態に示したパッド部８と対応する第２の凹部５６（図７（ｃ）参照）は形成しない。
【００７５】
一方、図９（ｃ）に示す工程では、単結晶シリコン基台７６の上に埋め込み酸化膜７７を介して単結晶シリコン層７８が形成されたＳＯＩ基板７９を用意する。そして、単結晶シリコン基台７６の裏面に酸化膜８０を形成したのち、フォトリソグラフィ・エッチングにより、単結晶シリコン基台７６の所望位置に単結晶シリコン基台７６の裏面から埋め込み酸化膜７７を貫通して単結晶シリコン層７８に達するビアホール８１を形成し、さらに熱酸化等によりビアホール８１の内壁に酸化膜８２を配置する。この後、ビアホール８１内を埋め込むように金属膜を配置した後、これをパターニングすることで貫通電極８３を形成する。この後、図１（ｃ）と同様の工程により、単結晶シリコン層７８をパターニングすると共に、単結晶シリコン層７８の開口した部分から埋め込み酸化膜７７の所望部分を除去することにより、可動電極を有する可動部８４や固定電極を有する固定部８５を備えたセンサ構造体とその周辺部８６等を備えたＳＯＩ構造のセンサウェハ８７を形成する。
【００７６】
そして、図９（ｄ）に示す工程では、貫通電極８３の表面にフィリップチップ実装用のバンプ８８を配置する。このバンプ８８がフリップチップ電極となって外部との電気的な接続が図られる。具体的には、バンプ８８ａが可動部８４の外部取り出し端子、バンプ８８ｂが固定部８５の外部取り出し端子、バンプ８８ｃが周辺部８６の外部取り出し端子となる。この後、図１（ｄ）と同様の手法により、キャップ用基板７４の第１の凹部７５が配置された側とセンサウェハ８７のセンサ構造体が配置された側とを貼り合わせる。
【００７７】
この後、図９（ｅ）の工程において、図８（ｄ）と同様に、ＥＬＴＬＡＮ法により、多孔質シリコン層７２を剥離層として、単結晶シリコン基板７１を単結晶エピタキシャルシリコン層７３から剥離させる。具体的には、例えば液体ジェットまたは気体ジェットにより、多孔質シリコン層７２を分断することで、単結晶シリコン基板７１を単結晶エピタキシャルシリコン層７３から剥離させることができる。これにより、図９（ｆ）に示したように、センサウェハ８７のうちセンサ構造体が形成された側と反対面となる裏面において、外部取り出し端子が形成された構造の半導体力学量センサを得ることができる。このような構造の半導体力学量センサとしても良い。
【００７８】
なお、本実施形態では、キャップ層として単結晶エピタキシャルシリコン層７３を例に挙げて説明したが、これに代えて、ポリシリコン、アモルファスシリコンでも良いし、ＳｉＯ2膜やＳｉ3Ｎ4膜などの絶縁膜、金属膜などを剥離層となる多孔質シリコン層７２の上に形成することもできる。
【００７９】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、キャップ用基板をセンサウェハ１１に直接接合する場合について説明したが、必ずしもこれらを直接接合しなくても良い。例えば、キャップ用基板とセンサウェハ１１とを例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などで構成されたスペーサを介して接合しても良い。この場合、スペーサによってキャップ用基板とセンサウェハ１１との間に隙間が空くため、第１の凹部５、４４を設けなくてもキャップ層とセンサ構造体との接触を防止することが可能となる。
【００８０】
同様に、上記各実施形態では、キャップ層とセンサ構造体との接触を避けるためにキャップ層に第１の凹部５、４４を形成した。しかしながら、センサ構造体がその周辺部１０よりも凹んだ構成となるようにすれば、キャップ層に第１の凹部５、４４を備えなくてもキャップ層とセンサ構造体との接触を避けることが可能となる。
【００８１】
また、上記第１〜第３実施形態では、第１の凹部５を断面矩形状としたが、第４実施形態の変形例で示したように、断面曲面状、角錐状、台形状などとしても構わない。特に断面曲面状とした場合には、応力的に強くなるため好ましい。
【００８２】
また、上記第１〜第６実施形態では、外部取り出し端子となるパッド部８と可動部７や固定部９および周辺部１０との電気的な接続関係に関しては特に説明しなかったが、可動部７や固定部９と周辺部１０との電気的な接続を下部配線構造にて実現しても良いし、上部配線（空中配線）構造にて実現しても良い。この場合、キャップ層とセンサ構造体が電気的に短絡しないように接合部において絶縁体である酸化膜等（図示せず）を形成しておくことが必要である。
【００８３】
図１０は、下部配線構造を採用した場合の半導体力学量センサの断面図である。この図は、上記第５、第６実施形態で説明した製造方法により半導体力学量センサを製造した場合に相当している。この図に示されるように、埋め込み酸化膜４を多層構造にすると共に、埋め込み酸化膜４中に例えば不純物がドーピングされたポリシリコンにて構成される下部配線４ａを形成し、この下部配線４ａを介して不純物をドーピングしておいた可動部７や固定部９と周辺部１０とが電気的に接続されるようにし、これにより周辺部１０の表面に形成されたパッド部８を通じて外部との電気的な接続が図れるようにすることができる。
【００８４】
図１１は、上部配線構造を採用した場合の半導体力学量センサの断面図である。この図も、上記第５、第６実施形態で説明した製造方法により半導体力学量センサを製造した場合に相当している。この図に示されるように、可動部７のうちの可動電極が支持される支持部の表面と周辺部１０の表面の所望部位とを連結する上部配線１２を形成すると共に、固定部９の表面と周辺部１０の表面の所望部位とを連結するように上部配線１３を形成する。そして、可動部７、固定部９、周辺部１０には予め不純物がドーピングされているため、周辺部１０の表面に形成されたパッド部８を通じて外部との電気的な接続を図ることができる。このような上部配線１２、１３は、例えばアルミ配線層にて構成され、パッド部８と同時に形成され、可動部７と固定部９および周辺部１０をパターニングする前にパターニングされる。すなわち、上部配線１２、１３をパターニングした後に上部配線１２、１３が形成されていない領域を通じたエッチングを行うことで可動部７と固定部９および周辺部１０をパターニングすることで、図１１に示す構造を実現することができる。
【００８５】
なお、図１１においては、上部配線１２、１３を例えばアルミ配線層にて構成される場合について説明したが、パッド部８とは別部材、例えば砒素やリンなどの不純物がドーピングされたポリシリコンにて上部は以前１２、１３を形成することもできる。また、アルミ以外の金属として、タングステン、銅、チタンもしくはこれらの合金や積層体にて上部配線１２、１３を形成することもできる。
【００８６】
また、図１０、図１１では、キャップ層５３や単結晶エピタキシャルシリコン層６３の表面に水素イオン注入層５１もしくは多孔質シリコン層６２が残された状態となる例を示したが、必要に応じてこれらをエッチングもしくは研磨等により除去するようにしても良い。
【００８７】
なお、上記各実施形態では、キャップ層に対してセンサ構造体と対応する位置に凹部を形成することで、空間部を形成したが、キャップ層とセンサ構造体との間に空間部が形成される構造であれば、他の構造であっても構わない。例えば、キャップ層自体は平坦なものとしていても、センサ構造体との間に隙間を設けることで空間部が形成されるようにしてあっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１実施形態における半導体力学量センサの製造工程を示した断面図である。
【図２】図１（ｂ）に示す工程の後でゲッタリング層を形成したＳＯＩ基板の断面図である。
【図３】補強リブ部を形成したＳＯＩ基板の断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態における半導体力学量センサの製造工程を示した断面図である。
【図５】ポリシリコン層に第１の凹部をエッチング以外の手法により形成した場合を示した断面図である。
【図６】ポリシリコン層に第１の凹部および補強リブ部をエッチング以外の手法により形成した場合を示した断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態における半導体力学量センサの製造工程を示した断面図である。
【図８】本発明の第６実施形態における半導体力学量センサの製造工程を示した断面図である。
【図９】本発明の第７実施形態における半導体力学量センサの製造工程を示した断面図である。
【図１０】他の実施形態で説明する下部配線構造を採用した場合の半導体力学量センサの断面図である。
【図１１】他の実施形態で説明する上部配線構造を採用した場合の半導体力学量センサの断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…ＳＯＩ基板、２、７６…単結晶シリコン基台、３、７８…単結晶シリコン層、５、４４、５５、６５、７５…第１の凹部、６、４４、５６、６６…第２の凹部、７、８４…可動部、８…パッド部、９、８５…固定部、１０、８６…周辺部、１１、８７…センサウェハ、２０…ゲッタリング層、３０…補強リブ部、４０…石英ガラス基台、４１…アモルファスシリコン層、４２…ポリシリコン層、４５…凹部、５０、６１、７１…単結晶シリコン基板、５１…水素イオン注入層、５２…支持基台、５３…キャップ層、５４、６４、７４…キャップ用基板、６２、７２…多孔質シリコン層、６３、７３…単結晶エピタキシャルシリコン層、７７、８２…酸化膜、８１…ビアホール、８３…貫通電極。
【図１】
2008135690.tif 000003
【図２】
2008135690.tif 000004
【図３】
2008135690.tif 000005
【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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