(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁物からなり、貫通穴を有する第一の絶縁基板と、
絶縁物からなる第二の絶縁基板と、
前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板によって挟み込まれて接合された半導体基板からなるフレームと、
前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板によって挟み込まれて保持される、前記貫通穴に相対して設けられたフィードスルーと、
前記第二の絶縁基板上に設けられて前記フィードスルーと側面どうしで当接して電気的に接続された導電性材料からなる下部電極と、
外観通穴の少なくとも内周面を多い前記フィードスルーに電気的に接続された導電性材料からなる外部電極と、を有し、
前記フィードスルーは、少なくとも側面の一部が前記フレームによって覆われ、前記フレームによって覆われる部分が絶縁薄膜を介して当該フレームとは電気的に絶縁されるように設けられ、前記フレームよりも電気抵抗率の小さい導電性材料からなることを特徴とする三次元配線。
【請求項２】
前記フィードスルーはアルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、錫、インジウム、銅、亜鉛、タングステンのうち一種類以上を含む金属からなり、
前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板はアルカリ金属のうち少なくとも一種類以上を含むガラスからなる請求項１に記載の三次元配線。
【請求項３】
前記フィードスルーに相対するように、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板に配置されたフィードスルー接合部を備え、
前記フィードスルー及び前記フィードスルー接合部はともにアルミニウムを含む金属からなることを特徴とする請求項１に記載の三次元配線。
【請求項４】
前記フィードスルーはニッケル、クロム、コバルト、鉄、錫、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウムのうち少なくとも一種類以上含む金属からなる請求項１に記載の三次元配線。        
【請求項５】
前記フィードスルーはチタン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、ハフニウム、バナジウム、鉄、ニッケルのうち一種類以上を含む金属からなる請求項１に記載の三次元配線。
【請求項６】
三次元配線の製造方法であって、
半導体基板にフィードスルー形成用穴を形成し、該フィードスルー形成用穴の内部に導電性材料を充填してフィードスルーを形成するフィードスルー充填工程と、
絶縁物からなる第一の絶縁基板に前記フィードスルーに相対するように貫通穴を設ける第一の絶縁基板形成工程と、
絶縁物からなる第二の絶縁基板に前記フィードスルーに電気的に接続される導電性材料からなる下部電極を設ける第二の絶縁基板形成工程と、
前記フィードスルー充填工程及び前記第一の絶縁基板形成工程の後に前記半導体基板と前記第一の絶縁基板とを接合する第一の絶縁基板接合工程と、
該第一の絶縁基板接合工程の後に前記半導体基板をフレーム及び前記フィードスルーを残して除去する半導体基板加工工程と、
該半導体基板加工工程及び前記第二の絶縁基板形成工程の後に前記半導体基板と前記第二の絶縁基板とを接合する第二の絶縁基板接合工程と、
該第二の絶縁基板接合工程の後に前記貫通穴の少なくとも内周面を覆い前記フィードスルーに電気的に接続されるように導電体材料からなる外部電極を形成する外部電極形成工程と、を備える三次元配線の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の三次元配線の製造方法であって、
前記フィードスルー充填工程において前記フィードスルー形成用穴を形成した後に該フィードスルー形成用穴の側面に絶縁性の薄膜を形成し、さらにその後、該フィードスルー形成用穴に導電性材料を充填して前記フィードスルーを形成し、
前記半導体基板加工工程において前記フレームは前記フィードスルーを覆うように形成し、
該フィードスルー及び該フレームは前記絶縁性の薄膜によって互いに絶縁される三次元配線の製造方法。
【請求項８】
前記半導体基板加工工程において前記フレームは前記フィードスルーの側面のうち一部のみを覆い、
該フィードスルー及び該フレームは前記絶縁性の薄膜によって互いに絶縁される請求項７に記載の三次元配線の製造方法。
【請求項９】
前記フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴にアルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、錫、インジウム、銅、亜鉛、タングステンのうち少なくとも一種類以上を含む金属を充填して前記フィードスルーを形成し、
前記第一の絶縁基板形成工程及び前記第二の絶縁基板形成工程において前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板としてアルカリ金属を含むガラスを用いる請求項６から８のいずれか一項に記載の三次元配線の製造方法。
【請求項１０】
前記フィードスルーに相対するように、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板に配置されたフィードスルー接合部を備え、
前記フィードスルー及び前記フィードスルー接合部はともにアルミニウムを含む金属からなり、
前記第一の絶縁基板接合工程及び前記第二の絶縁基板接合工程において、前記フィードスルーを陽極とし、前記フィードスルー接合部を陰極として、該フィードスルーと該フィードスルー接合部とを陽極接合することを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の三次元配線の製造方法。
【請求項１１】
前記フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴にニッケル、クロム、コバルト、鉄、錫、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウムのうち一種類以上を含む金属を充填して前記フィードスルーを形成する請求項６から８のいずれか一項に記載の三次元配線の製造方法。
【請求項１２】
前記フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴にチタン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、ハフニウム、バナジウム、鉄、ニッケルのうち少なくとも一種類以上を含む金属を充填して前記フィードスルーを形成する請求項６から８のいずれか一項に記載の三次元配線の製造方法。
【請求項１３】
絶縁物からなり、貫通穴を有する第一の絶縁基板と、
絶縁物からなる第二の絶縁基板と、
前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板によって挟み込まれて接合された半導体基板と、
該半導体基板からなるフレームと、
前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板ならびに前記フレームに囲まれて形成されるキャビティと、
該キャビティに収容されて前記半導体材料からなり前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板と所定の間隔を空けて配置された錘と、
一端を前記フレームに接続され他端を前記錘に接続されて該錘を揺動自在に保持する梁と、
前記第一の絶縁基板上に設けられて前記錘に対向するように配置された上部電極と、
前記第二の絶縁基板上に設けられて前記錘に対向するように配置された下部電極と、
前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板によって挟み込まれて保持され前記上部電極と側面どうしで当接して電気的に接続された導電性材料からなり、前記貫通穴に相対して設けられた上部フィードスルーと、
前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板によって挟み込まれて保持され前記下部電極と側面どうしで当接して電気的に接続された導電性材料からなり、前記貫通穴に相対して設けられた下部フィードスルーと、
該貫通穴の少なくとも内周面を覆い前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーに電気的に接続された導電性材料からなる外部電極と、を備える力学量センサであって、
前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーは、少なくとも側面の一部が前記フレームによって覆われ、前記フレームによって覆われる部分が絶縁薄膜を介して当該フレームとは電気的に絶縁されるように設けられて該フレームとは異なる材料からなることを特徴とする力学量センサ。
【請求項１４】
前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーはアルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、錫、インジウム、銅、亜鉛、タングステンのうち一種類以上を含む金属からなり、
前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板はアルカリ金属のうち少なくとも一種類以上を含むガラスからなる請求項１３に記載の力学量センサ。
【請求項１５】
前記フィードスルーに相対するように、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板に配置されたフィードスルー接合部を備え、
前記フィードスルー及び前記フィードスルー接合部はともにアルミニウムを含む金属からなることを特徴とする請求項１３に記載の力学量センサ。
【請求項１６】
前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーはニッケル、クロム、コバルト、鉄、錫、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウムのうち一種類以上含む金属からなる請求項１３に記載の力学量センサ。
【請求項１７】
前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーはチタン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、ハフニウム、バナジウム、鉄、ニッケルのうち一種類以上を含む金属からなる請求項１３に記載の力学量センサ。
【請求項１８】
測定する力学量は加速度である請求項１３から１７のいずれか一項に記載の力学量センサ。
【請求項１９】
測定する力学量は角速度である請求項１３から１７のいずれか一項に記載の力学量センサ。
【請求項２０】
力学量センサの製造方法であって、
半導体基板にフィードスルー形成用穴を形成し、該フィードスルー形成用穴の内部に導電性材料を充填して上部フィードスルー及び下部フィードスルーを形成するフィードスルー充填工程と、
該フィードスルー充填工程の後に前記半導体基板にセンサギャップを設け、フレーム及び錘の上面ならびに梁を形成する梁形成工程と、
絶縁物からなる第一の絶縁基板に前記錘に対向し前記上部フィードスルーに電気的に接続されるように導電性材料からなる上部電極を設け前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーに相対するように貫通穴を設ける第一の絶縁基板形成工程と、
絶縁物からなる第二の絶縁基板に前記錘に対向し前記下部フィードスルーに電気的に接続されるように導電性材料からなる下部電極を設ける第二の絶縁基板形成工程と、
前記梁形成工程及び前記第一の絶縁基板形成工程の後に前記半導体基板と前記第一の絶縁基板とを接合する第一の絶縁基板接合工程と、
該第一の絶縁基板接合工程の後に前記フレーム、前記上部フィードスルー、前記下部フィードスルー及び前記錘を残して前記半導体基板を除去する錘形成工程と、
該錘形成の後に前記半導体基板と前記第二の絶縁基板とを接合する第二の絶縁基板接合工程と、
該第二の絶縁基板接合工程の後に前記貫通穴の少なくとも内周面を覆い前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーに電気的に接続されるように導電体材料を成膜して外部電極を形成する外部電極形成工程とを備える力学量センサの製造方法。
【請求項２１】
前記フィードスルー充填工程において前記フィードスルー形成用穴を形成した後に該フィードスルー形成用穴の側面に絶縁性の薄膜を形成し、さらにその後、該フィードスルー形成用穴に導電性材料を充填して前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを形成し、
前記梁形成工程及び前記錘形成工程において前記フレームは前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを覆い、
該上部フィードスルー及び該下部フィードスルーと、該フレームとは前記絶縁性の薄膜によって互いに絶縁される請求項２０に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項２２】
前記梁形成工程及び前記錘形成工程において前記フレームは前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーの側面のうち一部のみを覆い、
該上部フィードスルー及び該下部フィードスルーと、該フレームとは前記絶縁性の薄膜によって互いに絶縁される請求項２１に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項２３】
前記フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴にアルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、錫、インジウム、銅、亜鉛、タングステンのうち少なくとも一種類以上を含む金属を充填して前記上部フィードスルー及び記下部フィードスルーを形成し、
前記第一の絶縁基板形成工程及び前記第二の絶縁基板形成工程において前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板としてアルカリ金属を含むガラスを用いる請求項２０から２２のいずれか一項に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項２４】
前記フィードスルーに相対するように、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板に配置されたフィードスルー接合部を備え、
前記フィードスルー及び前記フィードスルー接合部はともにアルミニウムを含む金属からなり、
前記第一の絶縁基板接合工程及び前記第二の絶縁基板接合工程において、前記フィードスルーを陽極とし、前記フィードスルー接合部を陰極として、該フィードスルーと該フィードスルー接合部とを陽極接合することを特徴とする請求項２０から２２のいずれか一項に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項２５】
前記フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴にニッケル、クロム、コバルト、鉄、錫、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウムのうち少なくとも一種類以上を含む金属を充填して前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを形成する請求項２０から２２のいずれか一項に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項２６】
前記フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴にチタン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、ハフニウム、バナジウム、鉄、ニッケルのうち少なくとも一種類以上を含む金属を充填して前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを形成する請求項２０から２２のいずれか一項に記載の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、シリコン基板の両面にガラス基板を接合し、ガラス基板の一方に形成された電極を、もう一方のガラス基板側へ取り出すための三次元配線及び三次元配線の製造方法、ならびに該三次元配線を有する加速度センサや角速度センサなどの力学量センサ及び力学量センサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサや角速度センサの一般的な方式として、シリコン基板を用いて揺動自在な錘を形成し、該シリコン基板の両面にガラス基板を接合し、該ガラス基板に前記錘に対向するように設けられた検出電極を用いて、該検出電極と前記錘との間の静電容量の変化を検出することにより、センサに加えられた加速度や角速度などの力学量を検出する静電容量検出型力学量センサが知られている。
【０００３】
静電容量検出型力学量センサにおいては、錘と検出電極の間の静電容量が大きいほど感度よく力学量を検出することができる。そこで、錘の両面に対向するようにそれぞれ検出電極を設けることにより、電極面積を大きくして感度の向上を図るのが有効な手段である。
【０００４】
しかしながら、該力学量センサを実装する場合においては、電気信号を取り出すための外部電極は基板の片面のみに形成されるほうが実装が容易である。そこで、一方の検出電極を三次元配線によってシリコン基板の他方の面に取り出す方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に記載されている方法は、図２０に示すように、シリコン基板４００によってセンサ構造体４０１を形成するとともに、該センサ構造体からは孤立されて電気的に絶縁され、電極４０２に接続されたフィードスルー４０３を前記シリコン基板から形成する方法である。この構造によれば、電気信号を取り出すための外部電極４０４が形成された面とは反対の面に形成された電極４０２からの電気信号は、シリコン基板４００からなるフィードスルー４０３を介して外部電極４０４が形成された面の側に導かれ、外部電極４０４より取り出される。
【特許文献１】特開２００５−２０１８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の方法では、以下の課題が残されている。
【０００７】
即ち、特許文献１に記載された方法では、電極から得られる電気信号は抵抗の大きなシリコン基板から形成されるフィードスルーを介して外部に取り出されるため、フィードスルーで電気信号の損失が生じるため、Ｓ／Ｎ比が小さくなり、感度が低下する不都合があった。
【０００８】
また、シリコン基板からなるフィードスルーに光などの電磁波が入射したり、熱が加えられたりするとフィードスルー内に電荷が励起されるため、ノイズが生じてＳ／Ｎ比が小さくなり、感度が低下する不都合があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、フィードスルーの抵抗による電気信号の損失を防ぎ、光などの電磁波の入射や熱によるノイズの発生を防いでＳ／Ｎ比が大きい三次元配線、三次元配線の製造方法、該三次元配線を用いた力学量センサ、及び力学量センサ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】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するために以下の方法を提供する。
【００１１】
本発明の三次元配線は、絶縁物からなり、貫通穴を有する第一の絶縁基板と、絶縁物からなる第二の絶縁基板と、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板によって挟み込まれて接合された半導体基板からなるフレームと、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板によって挟み込まれて保持される、前記貫通穴に相対して設けられたフィードスルーと、前記第二の絶縁基板上に設けられて前記フィードスルーに電気的に接続された導電性材料からなる下部電極と、外観通穴の少なくとも内周面を多い前記フィードスルーに電気的に接続された導電性材料からなる外部電極と、を有し、前記フィードスルーは前記フレームとは電気的に絶縁されるように設けられ、前記フレームよりも電気抵抗率の小さい導電性材料からなることを特徴とする三次元配線である。
【００１２】
この発明に係る三次元配線においては、前記フィードスルーは前記フレームよりも電気抵抗が小さい材料から形成されるのが望ましく、好適には金属から形成されるのがよい。このように構成された三次元配線では、前記下部電極への電気信号は前記外部電極から抵抗の小さな前記フィードスルーを介して印加される。そのため、電気信号がフィードスルーを通る際の電気損失が小さく、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができるとともに省電力化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の三次元配線は、上記本発明の三次元配線であって、前記フィードスルーの側面は前記フレームによって覆われ、該フィードスルー及び該フレームは絶縁薄膜によって電気的に絶縁されていることを特徴とする三次元配線である。
【００１４】
この発明に係る三次元配線においては、前記フィードスルーを前記フレームに埋め込むことができるのでデバイスの小型化を図ることができる。
【００１５】
また、前記フィードスルーは前記フレームで支持され、前記フィードスルーと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板とを強固に接合することができるので、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【００１６】
また、前記フィードスルーは前記フレームによって覆われて静電遮蔽されているので、外部から電磁波が入射しても該フィードスルーを通る電気信号にノイズが生じず、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の三次元配線は、上記本発明の三次元配線であって、前記フィードスルーの側面のうち一部のみが前記フレームに覆われていることを特徴とする三次元配線である。
【００１８】
この発明に係る三次元配線においては、前記フィードスルーを前記フレームに埋め込むことができるのでデバイスの小型化を図ることができる。
【００１９】
また、前記フィードスルーは前記フレームで支持され、前記フィードスルーと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板とを強固に接合することができるので、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【００２０】
さらに、前記下部電極は前記フレームに接することなく前記フィードスルーに接続されるので、該下部電極と該フレームとの間に絶縁性の薄膜を設けて両者を絶縁する必要がなく、生産性を向上させることができる。
【００２１】
また、前記フィードスルーは前記フレームによって覆われて静電遮蔽されているので、外部から電磁波が入射しても該フィードスルーを通る電気信号にノイズが生じず、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明の三次元配線は、上記本発明の三次元配線であって、前記フィードスルーはアルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、錫、インジウム、銅、亜鉛、タングステンのうち少なくとも一種類以上を含む金属からなり、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板はアルカリ金属のうち少なくとも一種類以上を含むガラスからなることを特徴とする三次元配線である。
【００２３】
この発明に係る三次元配線においては、前記フィードスルーを陽極とし、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板を陰極として電圧を印加すると陽極接合により前記フィードスルーと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板を強固に接合することができるので、生産性の向上を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の三次元配線は、上基本発明の三次元配線であって、前記フィードスルーに相対するように、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板に配置されたフィードスルー接合部を備え、前記フィードスルー及び前記フィードスルー接合部はともにアルミニウムを含む金属からなることを特徴とする三次元配線である。
【００２５】
この発明に係る三次元配線においては、前記フィードスルーを陽極とし、前記フィードスルー接合部を陰極として電圧を印加すると、陽極接合により前記フィードスルーと前記前記フィードスルー接合部とを強固に接合することができるので、生産性の向上を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００２６】
また、本発明の三次元配線は、上記本発明の三次元配線であって、前記フィードスルーはニッケル、クロム、コバルト、鉄、錫、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウムのうち少なくとも一種類以上含む金属からなることを特徴とする三次元配線である。
【００２７】
この発明に係る三次元配線においては、前記フィードスルーを電鋳法または無電解めっき法によって形成することができるので、生産性の向上を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の三次元配線は、上記本発明の三次元配線であって、前記フィードスルーはチタン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、ハフニウム、バナジウム、鉄、ニッケルのうち少なくとも一種類以上を含む金属からなることを特徴とする三次元配線である。
【００２９】
この発明に係る三次元配線においては、前記フィードスルーが酸素あるいは水と容易に化学反応して吸収するので、前記フレームと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板によって囲まれた領域を大気圧以下に保持する必要がある場合に、前記フィードスルーの側面が前記領域に含まれる酸素あるいは水を吸収し、ゲッターポンプとして働くのでデバイスの性能を向上させることができるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００３０】
また、本発明の三次元配線の製造方法は、半導体基板にフィードスルー形成用穴を形成し、該フィードスルー形成用穴の内部に導電性材料を充填してフィードスルーを形成するフィードスルー充填工程と、絶縁物からなる第一の絶縁基板に前記フィードスルーに相対するように貫通穴を設ける第一の絶縁基板形成工程と、絶縁物からなる第二の絶縁基板に前記フィードスルーに電気的に接続される導電性材料からなる下部電極を設ける第二の絶縁基板形成工程と、前記フィードスルー充填工程及び前記第一の絶縁基板形成工程の後に前記半導体基板と前記第一の絶縁基板とを接合する第一の絶縁基板接合工程と、該第一の絶縁基板接合工程の後に前記半導体基板をフレーム及び前記フィードスルーを残して除去する半導体基板加工工程と、該半導体基板加工工程及び前記第二の絶縁基板形成工程の後に前記半導体基板と前記第二の絶縁基板とを接合する第二の絶縁基板接合工程と、該第二の絶縁基板接合工程の後に前記貫通穴の少なくとも内周面を覆い前記フィードスルーに電気的に接続されるように導電体材料からなる外部電極を形成する外部電極形成工程とを備える三次元配線の製造方法である。
【００３１】
本発明に係る三次元配線の製造方法においては、まずフィードスルー充填工程により、半導体基板にフィードスルー形成用穴をドライエッチングあるいはウェットエッチングによって形成したのち、該フィードスルー形成用穴の内部に導電体材料を充填してフィードスルーを形成する。
【００３２】
また、第一の絶縁基板形成工程により、絶縁物からなる第一の絶縁基板に前記フィードスルーに相対するようにサンドブラスト法、ドライエッチング法あるいはウェットエッチング法により貫通穴を形成する。
【００３３】
また、第二の絶縁基板形成工程により、絶縁物からなる第二の絶縁基板に導電体材料からなる下部電極を形成する。
【００３４】
これらフィードスルー充填工程、第一の絶縁基板形成工程及び第二の絶縁基板形成工程はどの工程から行ってもよい。
【００３５】
次に、前記フィードスルー充填工程及び前記第一の絶縁基板形成工程の後に、第一の絶縁基板接合工程により、前記半導体基板と前記第一の絶縁基板とを接合する。
【００３６】
次に、前記第一の絶縁基板接合工程の後に、半導体基板加工工程により、前記半導体基板をフレーム及び前記フィードスルーを残して除去する。
【００３７】
次に、前記第二の絶縁基板形成工程及び前記半導体基板加工工程の後に、第二の絶縁基板接合工程により、前記半導体基板と前記第二の絶縁基板とを接合する。
【００３８】
なお、第二の絶縁基板接合工程の後に半導体基板加工工程を行い、第一の絶縁基板接合工程を行っても構わない。
【００３９】
次に、これら各工程が終了した後に、外部電極形成工程により、前記貫通穴の少なくとも内周面を覆い前記フィードスルーに電気的に接続するように導電体材料からなる外部電極を形成する。
【００４０】
このように製造された三次元配線では、下部電極には、外部電極及びフィードスルーを通して電気信号を印加することができる。フィードスルーは金属からなるので、フィードスルーがシリコンからなる場合に比べて電気抵抗が小さく、電気信号を損失なく伝達することができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともに省電力化を図ることができる。また、フィードスルーに熱が印加され、あるいは光や電磁波が入射しても電気的な特性が変化しないので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００４１】
また、本発明の三次元配線の製造方法は、上記本発明の三次元配線の製造方法であって、前記フィードスルー充填工程において前記フィードスルー形成用穴を形成した後に該フィードスルー形成用穴の側面に絶縁性の薄膜を形成し、さらにその後、該フィードスルー形成用穴に導電性材料を充填して前記フィードスルーを形成し、前記半導体基板加工工程において前記フレームは前記フィードスルーを覆うように形成し、該フィードスルー及び該フレームは前記絶縁性の薄膜によって互いに絶縁されることを特徴とする三次元配線の製造方法である。
【００４２】
この発明に係る三次元配線の製造方法においては、前記フィードスルーと前記半導体基板とが電気的に絶縁されるため、該半導体基板を陽極とし、前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板を陰極として陽極接合を行うと、印加された電流は前記フィードスルーへ流出せず、前記半導体基板から直接前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板へ流れ、前記半導体基板と前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板とを強固に接合することができる。また、別途前記フィードスルーを陽極とし、前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板を陰極として電流を流すと、前記フィードスルーと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板も強固に陽極接合される。そのため、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【００４３】
また、前記フィードスルーと前記フレームとが前記絶縁性の薄膜によって互いに絶縁されるので、該フィードスルーは該フレーム内に埋め込むことができ、該フィードスルーが強固に保持されるため、デバイスの信頼性を向上させることができるとともにデバイスの小型化を図ることができる。
【００４４】
また、本発明の三次元配線の製造方法は、上記本発明の三次元配線の製造方法であって、前記半導体基板加工工程において前記フレームは前記フィードスルーの側面のうち一部のみを覆い、該フィードスルー及び該フレームは前記絶縁性の薄膜によって互いに絶縁されることを特徴とする三次元配線の製造方法である。
【００４５】
この発明に係る三次元配線の製造方法においては、前記フィードスルーと前記半導体基板とが電気的に絶縁されるため、該半導体基板を陽極とし、前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板を陰極として陽極接合を行うと、印加された電流は前記フィードスルーへ流出せず、前記半導体基板から直接前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板へ流れ、前記半導体基板と前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板とを強固に接合することができる。また、別途前記フィードスルーを陽極とし、前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板を陰極として電流を流すと、前記フィードスルーと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板も強固に陽極接合される。そのため、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【００４６】
また、前記フィードスルーと前記フレームとが前記絶縁性の薄膜によって互いに絶縁されるので、該フィードスルーは該フレーム内に埋め込むことができ、該フィードスルーが強固に保持されるため、デバイスの信頼性を向上させることができるとともにデバイスの小型化を図ることができる。
【００４７】
さらに、前記フィードスルーの側面のうち一部のみが前記フレームに覆われるため、前記下部電極は直接前記フィードスルーに接続することができ、工程の簡便化を図ることができる。
【００４８】
また、本発明の三次元配線の製造方法は、上記本発明の三次元配線の製造方法であって、前記フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴にアルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、錫、インジウム、銅、亜鉛、タングステンのうち少なくとも一種類以上を含む金属を充填して前記フィードスルーを形成し、前記第一の絶縁基板形成工程及び前記第二の絶縁基板形成工程において前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板としてアルカリ金属を含むガラスを用いることを特徴とする三次元配線の製造方法である。
【００４９】
この発明に係る三次元配線の製造方法においては、前記フィードスルーを陽極とし、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板を陰極として電圧を印加すると陽極接合により前記フィードスルーと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板を強固に接合することができるので、生産性の向上を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００５０】
また、本発明の三次元配線の製造方法は、上記本発明の三次元配線の製造方法であって、前記フィードスルーに相対するように、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板に配置されたフィードスルー接合部を備え、前記フィードスルー及び前記フィードスルー接合部はともにアルミニウムを含む金属からなり、前記第一の絶縁基板接合工程及び前記第二の絶縁基板接合工程において、前記フィードスルーを陽極とし、前記フィードスルー接合部を陰極として、該フィードスルーと該フィードスルー接合部とを陽極接合することを特徴とする三次元配線の製造方法である。
【００５１】
この発明に係る三次元配線の製造方法においては、前記フィードスルーを陽極とし、前記フィードスルー接合部を陰極として電圧を印加すると、陽極接合により前記フィードスルーと前記前記フィードスルー接合部とを強固に接合することができるので、生産性の向上を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００５２】
また、本発明の三次元配線の製造方法は、上記本発明の三次元配線の製造方法であって、前記フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴にニッケル、クロム、コバルト、鉄、錫、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウムのうち少なくとも一種類以上を含む金属を充填して前記フィードスルーを形成することを特徴とする三次元配線の製造方法である。
【００５３】
この発明に係る三次元配線の製造方法においては、前記フィードスルーを電鋳法または無電解めっき法によって形成することができるので、生産性の向上を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００５４】
また、本発明の三次元配線の製造方法は、上記本発明の三次元配線の製造方法であって、前記フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴にチタン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、ハフニウム、バナジウム、鉄、ニッケルのうち少なくとも一種類以上を含む金属を充填して前記フィードスルーを形成することを特徴とする三次元配線の製造方法である。
【００５５】
この発明に係る三次元配線の製造方法においては、前記フィードスルーが酸素あるいは水と容易に化学反応して吸収するので、前記フレームと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板によって囲まれた領域を大気圧以下に保持する必要がある場合に、前記フィードスルーの側面が前記領域に含まれる酸素あるいは水を吸収し、ゲッターポンプとして働くのでデバイスの性能を向上させることができるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００５６】
また、本発明の力学量センサは、絶縁物からなり、貫通穴を有する第一の絶縁基板と、絶縁物からなる第二の絶縁基板と、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板によって挟み込まれて接合された半導体基板と、該半導体基板からなるフレームと、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板ならびに前記フレームとに囲まれて形成されるキャビティと、該キャビティに収容されて前記半導体材料からなり前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板と所定の間隔を空けて配置された錘と、一端を前記フレームに接続され他端を前記錘に接続されて該錘を揺動自在に保持する梁と、前記第一の絶縁基板上に設けられて前記錘に対向するように配置された上部電極と、前記第二の絶縁基板上に設けられて前記錘に対向するように配置された下部電極と、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板によって挟み込まれて保持され前記上部電極と電気的に接続された導電性材料からなり、貫通穴にと相対するように設けられた上部フィードスルーと、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板によって挟み込まれて保持され前記下部電極と電気的に接続された導電性材料からなり、前記貫通穴にと相対するように設けられた下部フィードスルーと、該貫通穴の少なくとも内周面を覆い前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーに電気的に接続された導電性材料からなる外部電極とを備える加速度センサであって、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーは前記フレームとは電気的に絶縁されるように設けられて該フレームとは異なる材料からなることを特徴とする力学量センサである。
【００５７】
この発明に係る力学量センサにおいては、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーは前記フレームよりも電気抵抗が小さい材料から形成されるのが望ましく、好適には金属から形成されるのがよい。このように構成された力学量センサでは、前記下部電極からの電気信号は抵抗の小さな前記下部フィードスルーを介して前記外部電極より取り出される。そのため、電気信号が下部フィードスルーを通る際の電気損失が小さく、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができるとともに省電力化を図ることができる。
【００５８】
また、本発明の力学量センサは、上記本発明の力学量センサであって、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーの側面は前記フレームによって覆われ、
該上部フィードスルー及び該下部フィードスルーならびに該フレームは絶縁薄膜によって電気的に絶縁されていることを特徴とする力学量センサである。
【００５９】
この発明に係る力学量センサにおいては、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを前記フレームに埋め込むことができるのでデバイスの小型化を図ることができる。
【００６０】
また、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーは前記フレームで支持され、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板とを強固に接合することができるので、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【００６１】
また、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーは前記フレームによって覆われて静電遮蔽されているので、外部から電磁波が入射しても該上部フィードスルー及び該下部フィードスルーを通る電気信号にノイズが生じず、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００６２】
また、本発明の力学量センサは、上記本発明の力学量センサであって、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーの側面のうち一部のみが前記フレームに覆われていることを特徴とする力学量センサである。
【００６３】
この発明に係る力学量センサにおいては、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを前記フレームに埋め込むことができるのでデバイスの小型化を図ることができる。
【００６４】
また、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーは前記フレームで支持され、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板とを強固に接合することができるので、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【００６５】
さらに、前記上部電極及び前記下部電極は前記フレームに接することなく前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーに接続されるので、該上部電極及び該下部電極と該フレームとの間に絶縁性の薄膜を設けて両者を絶縁する必要がなく、生産性を向上させることができる。
【００６６】
また、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーは前記フレームによって覆われて静電遮蔽されているので、外部から電磁波が入射しても該上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを通る電気信号にノイズが生じず、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００６７】
また、本発明の力学量センサは、上記本発明の力学量センサであって、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーはアルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、錫、インジウム、銅、亜鉛、タングステンのうち少なくとも一種類以上を含む金属からなり、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板はアルカリ金属のうち少なくとも一種類以上を含むガラスからなることを特徴とする力学量センサである。
【００６８】
この発明に係る力学量センサにおいては、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを陽極とし、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板を陰極として電圧を印加すると陽極接合により前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板を強固に接合することができるので、生産性の向上を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００６９】
また、本発明の力学量センサは、上記本発明の力学量センサであって、前記フィードスルーに相対するように、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板に配置されたフィードスルー接合部を備え、前記フィードスルー及び前記フィードスルー接合部はともにアルミニウムを含む金属からなることを特徴とする力学量センサである。
【００７０】
この発明に係る力学量センサにおいては、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを陽極とし、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板を陰極として電圧を印加すると陽極接合により前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板を強固に接合することができるので、生産性の向上を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００７１】
また、本発明の力学量センサは、上記本発明の力学量センサであって、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーはニッケル、クロム、コバルト、鉄、錫、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウムのうち少なくとも一種類以上含む金属からなることを特徴とする力学量センサである。
【００７２】
この発明に係る力学量センサにおいては、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを電鋳法または無電解めっき法によって形成することができるので、生産性の向上を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００７３】
また、本発明の力学量センサは、上記本発明の力学量センサであって、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーはチタン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、ハフニウム、バナジウム、鉄、ニッケルのうち少なくとも一種類以上を含む金属からなることを特徴とする力学量センサである。
【００７４】
この発明に係る力学量センサにおいては、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーが酸素あるいは水と容易に化学反応して吸収するので、前記キャビティを大気圧以下に保持する必要がある場合に、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーの側面が前記領域に含まれる酸素あるいは水を吸収し、ゲッターポンプとして働くのでデバイスの性能を向上させることができるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００７５】
また、本発明の力学量センサは、上記本発明の力学量センサであって、測定する力学量は加速度であることを特徴とする力学量センサである。
【００７６】
この発明に係る力学量センサにおいては、該力学量センサに外部から加速度が印加されると、印加された加速度の大きさ及び方向に応じた電気信号が前記上部電極及び前記下部電極から抵抗の小さい前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを介して前記外部電極に取り出されるので、Ｓ／Ｎ比の向上を図るとともに省電力化を図り、感度を向上させることができる。
【００７７】
また、外部から光などの電磁波が入射したり熱が印加されたりしてもノイズを生じず、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることができる。
【００７８】
また、本発明の力学量センサは、上記本発明の力学量センサであって、測定する力学量は角速度であることを特徴とする力学量センサである。
【００７９】
この発明に係る力学量センサにおいては、該力学量センサに外部から角速度が印加されると、印加された角速度の大きさ及び方向に応じた電気信号が前記上部電極及び前記下部電極から前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを介して前記外部電極に取り出されるので、Ｓ／Ｎ比の向上を図るとともに省電力化を図り、感度を向上させることができる。
【００８０】
また、外部から光などの電磁波が入射したり熱が印加されたりしてもノイズを生じず、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることができる。
【００８１】
また、本発明の力学量センサの製造方法は、半導体基板にフィードスルー形成用穴を形成し、該フィードスルー形成用穴の内部に導電性材料を充填して上部フィードスルー及び下部フィードスルーを形成するフィードスルー充填工程と、該フィードスルー充填工程の後に前記半導体基板にセンサギャップを設け、フレーム及び錘の上面ならびに梁を形成する梁形成工程と、絶縁物からなる第一の絶縁基板に前記錘に対向し前記上部フィードスルーに電気的に接続されるように導電性材料からなる上部電極を設け前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーに相対するように貫通穴を設ける第一の絶縁基板形成工程と、絶縁物からなる第二の絶縁基板に前記錘に対向し前記下部フィードスルーに電気的に接続されるように導電性材料からなる下部電極を設ける第二の絶縁基板形成工程と、前記梁形成工程及び前記第一の絶縁基板形成工程の後に前記半導体基板と前記第一の絶縁基板とを接合する第一の絶縁基板接合工程と、該第一の絶縁基板接合工程の後に前記フレーム、前記上部フィードスルー、前記下部フィードスルー及び前記錘を残して前記半導体基板を除去する錘形成工程と、該錘形成の後に前記半導体基板と前記第二の絶縁基板とを接合する第二の絶縁基板接合工程と、該第二の絶縁基板接合工程の後に前記貫通穴の少なくとも内周面を覆い前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーに電気的に接続されるように導電体材料を成膜して外部電極を形成する外部電極形成工程とを備える力学量センサの製造工程である。
【００８２】
上記本発明の力学量センサの製造方法においては、まずフィードスルー充填工程により、前記半導体基板にフィードスルー形成用穴を形成し、該フィードスルー形成用穴の内部に導電性材料を充填して上部フィードスルー及び下部フィードスルーを形成する。
【００８３】
次に、該フィードスルー充填工程の後に、梁形成工程により、前記半導体基板の両面にセンサギャップを設け、前記フレーム及び前記錘の上面ならびに前記梁を形成する。
【００８４】
また、第一の絶縁基板形成工程により、前記第一の絶縁基板に、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーと相対するように貫通穴を形成し、前記上部フィードスルーに接続するように導電性材料からなる前記上部電極を形成する。
【００８５】
また、第二の絶縁基板形成工程により、前記下部フィードスルーに接続するように導電性材料からなる前記下部電極を形成する。
【００８６】
なお、前記梁形成工程及び前記第一の絶縁基板形成工程ならびに前記第二の絶縁基板形成工程はどの工程から行っても構わない。
【００８７】
次に、前記梁形成工程及び前記第一の絶縁基板形成工程の後に、第一の絶縁基板接合工程により、前記半導体基板及び前記第一の絶縁基板を接合する。
【００８８】
次に、前記第一の絶縁基板接合工程の後に、錘形成工程により、前記フレーム、前記錘、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを残して前記半導体基板を選択的に除去する。
【００８９】
次に、前記第二の絶縁基板形成工程及び前記錘形成工程の後に、第二の絶縁基板接合工程により、前記半導体基板と前記第二の絶縁基板を接合する。
【００９０】
なお、第二の絶縁基板接合工程の後に錘形成工程を行い、第一の絶縁基板接合工程を行ってもよい。
【００９１】
次に、前記第二の絶縁基板接合工程の後に、前記貫通穴の少なくとも内周面を覆い、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーに電気的に接続するように導電性材料からなる前記外部電極を形成する。
【００９２】
この発明に係る力学量センサの製造方法においては、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーは前記フレームよりも電気抵抗が小さい材料から形成されるのが望ましく、好適には金属から形成されるのがよい。このように構成された力学量センサでは、前記下部電極からの電気信号は抵抗の小さな前記下部フィードスルーを介して前記外部電極より取り出される。そのため、電気信号が下部フィードスルーを通る際の電気損失が小さく、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができる。
【００９３】
また、本発明の力学量センサの製造方法は、上記本発明の力学量センサの製造方法であって、前記フィードスルー充填工程において前記フィードスルー形成用穴を形成した後に該フィードスルー形成用穴の側面に絶縁性の薄膜を形成し、さらにその後、該フィードスルー形成用穴に導電性材料を充填して前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを形成し、前記梁形成工程及び前記錘形成工程において前記フレームは前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを覆うように形成し、該上部フィードスルー及び該下部フィードスルーと該フレームとは前記絶縁性の薄膜によって互いに絶縁されることを特徴とする力学量センサの製造方法である。
【００９４】
この発明に係る力学量センサの製造方法においては、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーと前記半導体基板とが電気的に絶縁されるため、該半導体基板を陽極とし、前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板を陰極として陽極接合を行うと、印加された電流は前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーへ流出せず、前記半導体基板から直接前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板へ流れ、前記半導体基板と前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板とを強固に接合することができる。また、別途前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを陽極とし、前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板を陰極として電流を流すと、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板も強固に陽極接合される。そのため、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【００９５】
また、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーと前記フレームとが前記絶縁性の薄膜によって互いに絶縁されるので、該上部フィードスルー及び該下部フィードスルーは該フレーム内に埋め込むことができ、該上部フィードスルー及び該下部フィードスルーが強固に保持されるため、デバイスの信頼性を向上させることができるとともにデバイスの小型化を図ることができる。
【００９６】
また、本発明の力学量センサの製造方法は、上記本発明の力学量センサの製造方法であって、前記梁形成工程及び前記錘形成工程において前記フレームは前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーの側面のうち一部のみを覆い、該上部フィードスルー及び該下部フィードスルーと該フレームとは前記絶縁性の薄膜によって互いに絶縁されることを特徴とする力学量センサの製造方法である。
【００９７】
この発明に係る力学量センサの製造方法においては、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーと前記半導体基板とが電気的に絶縁されるため、該半導体基板を陽極とし、前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板を陰極として陽極接合を行うと、印加された電流は前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーへ流出せず、前記半導体基板から直接前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板へ流れ、前記半導体基板と前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板とを強固に接合することができる。また、別途前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを陽極とし、前記第一の絶縁基板または前記第二の絶縁基板を陰極として電流を流すと、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板も強固に陽極接合される。そのため、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【００９８】
また、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーと前記フレームとが前記絶縁性の薄膜によって互いに絶縁されるので、該上部フィードスルー及び該下部フィードスルーは該フレーム内に埋め込むことができ、該上部フィードスルー及び該下部フィードスルーが強固に保持されるため、デバイスの信頼性を向上させることができるとともにデバイスの小型化を図ることができる。
【００９９】
さらに、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーの側面のうち一部のみが前記フレームに覆われるため、前記下部電極は直接前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーに接続することができ、工程の簡便化を図ることができる。
【０１００】
また、本発明の力学量センサの製造方法は、上記本発明の力学量センサの製造方法であって、前記フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴にアルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、錫、インジウム、銅、亜鉛、タングステンのうち少なくとも一種類以上を含む金属を充填して前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを形成し、前記第一の絶縁基板形成工程及び前記第二の絶縁基板形成工程において前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板としてアルカリ金属を含むガラスを用いることを特徴とする力学量センサの製造方法である。
【０１０１】
この発明に係る力学量センサの製造方法においては、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを陽極とし、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板を陰極として電圧を印加すると陽極接合により前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーと前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板を強固に接合することができるので、生産性の向上を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１０２】
また、本発明の力学量センサの製造方法は、上記本発明の力学量センサの製造方法であって、前記フィードスルーに相対するように、前記第一の絶縁基板及び前記第二の絶縁基板に配置されたフィードスルー接合部を備え、前記フィードスルー及び前記フィードスルー接合部はともにアルミニウムを含む金属からなり、前記第一の絶縁基板接合工程及び前記第二の絶縁基板接合工程において、前記フィードスルーを陽極とし、前記フィードスルー接合部を陰極として、該フィードスルーと該フィードスルー接合部とを陽極接合することを特徴とする力学量センサの製造方法である。
【０１０３】
この発明に係る力学量センサの製造方法においては、前記フィードスルーを陽極とし、前記フィードスルー接合部を陰極として電圧を印加すると、陽極接合により前記フィードスルーと前記前記フィードスルー接合部とを強固に接合することができるので、生産性の向上を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１０４】
また、本発明の力学量センサの製造方法は、上記本発明の力学量センサの製造方法であって、前記フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴にニッケル、クロム、コバルト、鉄、錫、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウムのうち少なくとも一種類以上を含む金属を充填して前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを形成することを特徴とする力学量センサの製造方法である。
【０１０５】
この発明に係る力学量センサの製造方法においては、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを電鋳法または無電解めっき法によって形成することができるので、生産性の向上を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１０６】
また、本発明の力学量センサの製造方法においては、上記本発明の力学量センサの製造方法であって、前記フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴にチタン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、ハフニウム、バナジウム、鉄、ニッケルのうち少なくとも一種類以上を含む金属を充填して前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーを形成することを特徴とする力学量センサの製造方法である。
【０１０７】
この発明に係る力学量センサの製造方法においては、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーが酸素あるいは水と容易に化学反応して吸収するので、前記キャビティを大気圧以下に保持する必要がある場合に、前記上部フィードスルー及び前記下部フィードスルーの側面が前記領域に含まれる酸素あるいは水を吸収し、ゲッターポンプとして働くのでデバイスの性能を向上させることができるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０１０８】
本発明に係る三次元配線及び三次元配線の製造方法によれば、電気信号が通るフィードスルーをシリコン基板より抵抗の小さい導電性材料で形成することが出来るので、フィードスルーの抵抗による電気信号の損失を防ぎ、光などの電磁波の入射や熱によるノイズの発生を防いでＳ／Ｎ比の向上を図り、感度を向上させることができるとともに、省電力化を図ることができる。
【０１０９】
また、本発明に係る力学量センサ及び力学量センサの製造方法によれば、電気信号が通るフィードスルーをシリコン基板より抵抗の小さい導電性材料で形成することができるので、フィードスルーの抵抗による電気信号の損失を防ぎ、光などの電磁波の入射や熱によるノイズの発生を防いでＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１０】
〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る三次元配線の第１実施形態を、図１を参照して説明する。
【０１１１】
図１は三次元配線を示す断面図である。三次元配線１は、シリコン基板１００からなるフレーム１０１と、絶縁物からなる第一の絶縁基板２００と、絶縁物からなる第二の絶縁基板３００と、導電性材料からなるフィードスルー５０とを備えている。フィードスルー５０はフレーム１０１よりも電気抵抗率の小さな材料から形成されることが好ましく、好適には金属から形成されるのが好ましい。
【０１１２】
シリコン基板の電気抵抗率は、添加される不純物の濃度によって異なるが、通常０．０１Ω・ｃｍから１００Ω・ｃｍ程度であるので、これよりも小さな電気抵抗率を持つような材料であれば良い。例えば、金の電気抵抗率は２．０５×１０-6Ω・ｃｍであり、アルミニウムの電気抵抗率は２．５０×１０-6Ω・ｃｍであるので、金やアルミニウムはフィードスルーの材料として好適である。
【０１１３】
フィードスルー５０は、シリコン基板１００とは電気的に絶縁されるように孤立して設けられ、第二の絶縁基板３００上に形成された金属薄膜（たとえば、厚さ０．１〜２μｍ）からなる下部電極３０１が接続されている。第一の絶縁基板２００には、フィードスルー５０に相対するように貫通穴２０４が設けられ、該貫通穴２０４の少なくとも内周面を覆いフィードスルー５０に電気的に接続するように形成された金属薄膜（たとえば、厚さ０．５〜１０μｍ）からなる外部電極２０５が形成されている。
【０１１４】
下部電極３０１には、外部電極２０５及びフィードスルー５０を通して電気信号を印加することができる。フィードスルー５０は金属からなるので、フィードスルー５０がシリコンからなる場合に比べて電気抵抗が小さく、電気信号を損失なく伝達することができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともに省電力化を図ることができる。また、フィードスルー５０が金属からなるので、フィードスルー５０に熱が印加され、あるいは光や電磁波が入射しても電気的な特性が変化しないため、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１１５】
また、フィードスルー５０を形成する金属として、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、錫、インジウム、銅、亜鉛、タングステンを少なくとも一種類以上含む金属を用いる。さらに第一の絶縁基板２００または第二の絶縁基板３００をホウ珪酸ガラスなどのアルカリ金属を含有するガラスを用いる。それらの材料を用いた場合に、陽極接合法によってフィードスルー５０と第一の絶縁基板１００または第二の絶縁基板２００とを４００℃以下の低温で強固に接合することができるので、生産性の向上を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１１６】
また、フィードスルー５０を形成する金属として、ニッケル、クロム、コバルト、鉄、錫、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウムのうち少なくとも一種類以上含む金属を用いる。これらの金属を用いると、電鋳法もしくは無電解めっき法を用いてフィードスルー５０を形成することができるため、生産性の向上が図れるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１１７】
また、フィードスルー５０を形成する金属として、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、ハフニウム、バナジウム、鉄、ニッケルのうち少なくとも一種類以上含む金属を用いる。これらの金属材料は、酸素または水と反応してそれらを吸収する材料である。フィードスルー５０にこれらの金属材料を用いることにより、フィードスルー５０は、フレーム１０１及び第一の絶縁基板１００並びに第二の絶縁基板２００によって囲まれる領域を密閉し大気圧以下に保つ必要がある場合にゲッターポンプとして働き、酸素または水を吸収する。このため、デバイスの性能を向上させることができるとともに信頼性を向上させることができる。
【０１１８】
次に、このように構成された三次元配線１の製造方法について、図２から図４を参照して説明する。
【０１１９】
本実施形態の三次元配線１の製造方法は、シリコン基板１００にフィードスルー形成用穴５１を形成し、該フィードスルー形成用穴５１の内部に金属を充填してフィードスルー５０を形成するフィードスルー充填工程と、絶縁物からなる第一の絶縁基板２００にフィードスルー形成用穴５１に相対するように貫通穴２０４を設ける第一の絶縁基板形成工程と、絶縁物からなる第二の絶縁基板３００に金属薄膜からなる下部電極３０１を設ける第二の絶縁基板形成工程と、フィードスルー充填工程及び第一の絶縁基板形成工程の後にシリコン基板１００と第一の絶縁基板２００とを接合する第一の絶縁基板接合工程と、該第一の絶縁基板接合工程の後にシリコン基板１００をフレーム１０１及びフィードスルー５０を残して除去する半導体基板加工工程と、該半導体基板加工工程の後にシリコン基板１００と第二の絶縁基板３００とを接合する第二の絶縁基板接合工程と、該第二の絶縁基板接合工程の後に貫通穴２０４の少なくとも内周面を覆い、フィードスルー５０に電気的に接続されるように金属薄膜を成膜して外部電極２０５を形成する外部電極形成工程とを備えている。これら各工程について図２から図４を参照しながら以下に詳細に説明する。
【０１２０】
フィードスルー充填工程においては、まず図２（ａ）に示すシリコン基板１００上に図示しないフォトレジスト膜を成膜した後フォトリソグラフィ技術によってフィードスルー形成用穴５１以外の領域にパターニングする。そして、フォトレジスト膜をマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）やＤｅｅｐ  ＲＩＥ（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を行って、マスクされていないシリコン基板１００を選択的に除去して貫通し、図２（ｂ）に示すようにフィードスルー形成用穴５１を形成する。マスクとしてフォトレジスト膜の替わりに酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を用いると、より精度よくフィードスルー形成用穴５１を形成することができる。
【０１２１】
なお、上述した方法に限らず、水酸化カリウム（ＫＯＨ）やテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）などのアルカリ性エッチャントを用いたウェットエッチングによりシリコン基板１００を除去してもかまわない。この場合には、フォトレジスト膜が上述のアルカリ性エッチャントによって損傷するので、マスクとしてフォトレジスト膜の替わりにＳｉＯ2膜を用いるほうが望ましい。
【０１２２】
次に、図２（ｃ）に示すように、フィードスルー形成用穴５１の内部に、金属を充填してフィードスルー５０を形成する。
【０１２３】
このとき、フィードスルー形成用穴５１の内部に充填し、フィードスルー５０を形成する金属として、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、錫、インジウム、銅、亜鉛、タングステンを少なくとも一種類以上含む金属を用い、さらに第一の絶縁基板２００または第二の絶縁基板３００をホウ珪酸ガラスなどアルカリ金属を含有するガラスを用いる。これらの金属やガラスを用いることにより、フィードスルー５０と第一の絶縁基板１００または第二の絶縁基板２００とを、陽極接合法によって４００℃以下の低温で強固に接合することができる。従って、工程の簡便化が図れるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１２４】
また、第一の絶縁基板接合工程及び第二の絶縁基板接合工程において、シリコン基板１００及びフィードスルー５０と、第一の絶縁基板２００または第二の絶縁基板３００とを接合する際において、両者の表面にイオンビームなどを衝撃し、表面の化学状態を活性化させてシリコン基板１００及びフィードスルー５０と、第一の絶縁基板２００または第二の絶縁基板３００とを密着させ、接合させてもよい。この方法によると、陽極接合の場合とは異なり、シリコン基板１００、フィードスルー５０、第一の絶縁基板２００及び第二の絶縁基板３００の材料の組み合わせにかかわらず接合することができる。また、常温で接合できるため、熱による応力が生じず、基板の反りを防ぐことができる。
【０１２５】
また、フィードスルー形成用穴５１の内部に充填し、フィードスルー５０を形成する金属として、ニッケル、クロム、コバルト、鉄、錫、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウムのうち少なくとも一種類以上含む金属を用いると、電鋳法もしくは無電解めっき法を用いてフィードスルー形成用穴５１の内部に充填することができるので、工程の簡便化を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１２６】
また、フィードスルー形成用穴５１の内部に充填し、フィードスルー５０を形成する金属として、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、ハフニウム、バナジウム、鉄、ニッケルのうち少なくとも一種類以上含む金属を用いると、フィードスルー５０は酸素または水を吸収する材料からなるので、フレーム１０１及び第一の絶縁基板１００並びに第二の絶縁基板２００によって囲まれる領域を密閉し大気圧以下に保つ必要がある場合に、フィードスルー５０が酸素または水と反応して吸収し、ゲッターポンプとして働くので、デバイスの性能を向上させることができるとともに信頼性を向上させることができる。
【０１２７】
次に、第一の絶縁基板形成工程においては、図３（ａ）に示す絶縁物からなる第一の絶縁基板２００に、サンドブラスト法またはウェットエッチング法あるいはドライエッチング法によって、図３（ｂ）に示すようにフィードスルー５０と相対する位置に貫通穴２０４を形成する。
【０１２８】
なお、第一の絶縁基板２００の材料として、ソーダガラスやホウ珪酸ガラスなど、ナトリウムやリチウムなどのアルカリ金属を含有するガラスを使用すると、第一の絶縁基板２００とシリコン基板１００及びフィードスルー５０とを陽極接合法によって低温で強固に接合することができるので、工程の簡便化を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１２９】
次に、第二の絶縁基板形成工程においては、図３（ｃ）に示す絶縁物からなる第二の絶縁基板３００の上面に金属薄膜を成膜し、金属薄膜の上面に図示しないフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて下部電極３０１の領域をマスクする。そののちドライエッチングまたはウェットエッチングにより金属薄膜のうちフォトレジスト膜によりマスクされていない部分を除去し、下部電極３０１を形成し、フォトレジスト膜を除去する。
【０１３０】
なお、第二の絶縁基板３００の材料として、ソーダガラスやホウ珪酸ガラスなど、ナトリウムやリチウムなどのアルカリ金属を含有するガラスを使用すると、第二の絶縁基板３００とシリコン基板１００及びフィードスルー５０とを陽極接合法によって低温で強固に接合することができるので、工程の簡便化を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１３１】
また、下部電極３０１を形成するための金属薄膜として、アルミニウム、金、白金、ニッケル、クロム、チタンのうちいずれか一種類以上を含む金属を用いると、容易に下部電極３０１以外の部分を除去できるので、工程の簡便化を図ることができる。
【０１３２】
また、金属薄膜の厚さを０．０５μｍ以上とすると、下部電極３０１に効率よく電気信号を印加することができるので、デバイスの信頼性を向上させることができる。また、金属薄膜の厚さを０．１〜３．０μｍとすると、容易に下部電極３０１以外の部分を除去できるので、工程の簡便化を図るとともに歩留まりを向上させることができる。
【０１３３】
次に、第一の絶縁基板接合工程においては、フィードスルー充填工程及び第一の絶縁基板形成工程ののちに、図４（ａ）に示すように、シリコン基板１００と第一の絶縁基板２００とを、フィードスルー５０と貫通孔２０４とが相対するように接合する。このとき、シリコン基板１００及びフィードスルー５０の上面はともに第一の絶縁基板２００と接する必要がある。フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴５１の内部に金属を充填してフィードスルー５０を形成した後に、シリコン基板１００の上面とフィードスルー５０の上面とを研磨などの方法により略同一平面をなすように形成すると、容易に第一の絶縁基板２００と接触させることができるので、強固に接合することができるとともに、接合不良なく接合することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１３４】
また、第一の絶縁基板２００をソーダガラスやホウ珪酸ガラスなど、ナトリウムやリチウムなどのアルカリ金属を含有するガラスを用い、シリコン基板１００と第一の絶縁基板２００とを接触させて２５０℃から４５０℃に加熱し、シリコン基板１００を陽極、第一の絶縁基板２００を陰極として電圧を印加させると、シリコン基板１００と第一の絶縁基板２００とを陽極接合法によって低温で強固に接合することができるので、工程を簡便化できるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１３５】
また、シリコン基板１００と第一の絶縁基板２００とを陽極接合する場合には、フィードスルー５０とシリコン基板１００とが電気的に接続された状態では、シリコン基板１００を陽極として陽極接合を行っても、ほとんどの電流が電気抵抗の小さいフィードスルー５０を介して陰極である第一の絶縁基板２００へ流れるので、シリコン基板１００と第一の絶縁基板２００の界面を通過する電荷量が十分ではなく、強固な接合が得られにくい。
【０１３６】
そこで、フィードスルー充填工程において、フィードスルー形成用穴５１を形成した後に、熱酸化法などの方法によってフィードスルー形成用穴５１の内面にＳｉＯ2膜などの絶縁性の膜を形成し、その後金属を充填してフィードスルー５０を形成するのが望ましい。
【０１３７】
このように構成すると、フィードスルー５０とシリコン基板１００とが電気的に絶縁されるため、シリコン基板１００を陽極として陽極接合を行うと、印加された電流はフィードスルー５０へ流出せず、シリコン基板１００から直接第一の絶縁基板２００へ流れ、シリコン基板１００と第一の絶縁基板２００を強固に接合することができる。また、別途フィードスルー５０を陽極とし、第一の絶縁基板２００を陰極として電流を流すと、フィードスルー５０と第一の絶縁基板２００も強固に陽極接合される。そのため、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１３８】
また、シリコン基板１００と、第一の絶縁基板２００及びフィードスルー５０とを接合する場合において、接合前に該シリコン基板１００及び第一の絶縁基板２００並びにフィードスルー５０の表面にイオンビームまたはプラズマを照射したのちに、シリコン基板１００と、第一の絶縁基板２００及びフィードスルー５０とを接触させて接合させる表面活性化接合法を用いると、シリコン基板１００及び第一の絶縁基板２００並びにフィードスルー５０の材料に関係なく強固な接合を得ることができる。また加熱することなく接合工程を行うことができるので、シリコン基板１００や第一の絶縁基板２００に金属配線が形成されている場合に、該金属配線を損傷させることなく接合工程を行うことができる。
【０１３９】
なお、イオンビームまたはプラズマを照射した後に、シリコン基板１００と第一の絶縁基板２００及びフィードスルー５０とを接触させる場合に、真空中で接触を行うと、表面の活性化状態を保ったまま接合することができるので、強固な接合を得ることができる。
【０１４０】
また、第一の絶縁基板２００及びフィードスルー５０とを接触させ、荷重を加えて圧接すると、シリコン基板１００や第一の絶縁基板２００が反っているような場合にも確実に両者を接触させ、接合を行うことができる。
【０１４１】
また、第一の絶縁基板２００及びフィードスルー５０とを接触させ、４００℃程度以下の温度に保つと、表面の活性化状態を保ったまま接合することができるので、強固な接合を得ることができる。
【０１４２】
フィードスルー５０と第一の絶縁基板２００との接合はシリコン基板１００と第一の絶縁基板２００とを接合する前後どちらでもかまわないが、シリコン基板１００とフィードスルー５０を同時に陽極として陽極接合を行うと、工程を短縮することができる。
【０１４３】
次に、半導体基板加工工程においては、第一の絶縁基板接合工程の後に、シリコン基板１００の第一の絶縁基板２００を接合されていない面に図示しないフォトレジスト膜を成膜してフォトリソグラフィ技術によりフレーム１０１及びフィードスルー５０の領域をマスクした後、図４（ｂ）に示すように、ＲＩＥやＤｅｅｐ  ＲＩＥなどの方法によりシリコン基板１００を除去する。
【０１４４】
なお、フォトレジスト膜の替わりにマスクとしてＳｉＯ2膜を用いれば、より精度よくシリコン基板１００を除去することができる。
【０１４５】
また、上述した方法以外に、ＫＯＨやＴＭＡＨなどのアルカリ性エッチャントを用いたウェットエッチングによってシリコン基板１００を除去してもよい。その場合にはフォトレジスト膜はアルカリ性エッチャントによって損傷するので、マスク材としてフォトレジスト膜の替わりにＳｉＯ2膜を用いるのが望ましい。
【０１４６】
次に、下部絶縁基板接合工程においては、半導体基板加工工程及び下部絶縁基板形成工程の後に、シリコン基板１００と下部絶縁基板３００とを、下部電極３０１がフィードスルー５０に接続するように図４（ｃ）に示すように接合する。このとき、シリコン基板１００及びフィードスルー５０の下面はともに下部絶縁基板３００と接する必要がある。フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴５１の内部に金属を充填してフィードスルー５０を形成した後に、シリコン基板１００の下面とフィードスルー５０の下面とを研磨などの方法により略同一平面をなすように形成すると、容易に下部絶縁基板３００と接触させることができるので、強固に接合することができるとともに、接合不良なく接合することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１４７】
また、シリコン基板１００と下部絶縁基板３００とを陽極接合する場合には、フィードスルー５０とシリコン基板１００とが電気的に接続された状態では、シリコン基板１００を陽極として陽極接合を行っても、ほとんどの電流が電気抵抗の小さいフィードスルー５０を介して陰極である第二の絶縁基板３００へ流れるので、シリコン基板１００と第二の絶縁基板３００の界面を通過する電荷量が十分ではなく、強固な接合が得られにくい。
【０１４８】
そこで、フィードスルー充填工程において、フィードスルー形成用穴５１を形成した後に、熱酸化法などの方法によってフィードスルー形成用穴５１の内面にＳｉＯ2膜などの絶縁性の膜を形成し、その後金属を充填してフィードスルー５０を形成するのが望ましい。
【０１４９】
このように構成すると、フィードスルー５０とシリコン基板１００とが電気的に絶縁されるため、シリコン基板１００を陽極として陽極接合を行うと、印加された電流はフィードスルー５０へ流出せず、シリコン基板１００から直接第二の絶縁基板３００へ流れ、シリコン基板１００と第二の絶縁基板３００を強固に接合することができる。また、別途フィードスルー５０を陽極とし、第二の絶縁基板３００を陰極として電流を流すと、フィードスルー５０と第二の絶縁基板３００も強固に陽極接合される。そのため、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１５０】
また、シリコン基板１００と、第二の絶縁基板３００及びフィードスルー５０とを接合する場合において、接合前に該シリコン基板１００及び第二の絶縁基板３００並びにフィードスルー５０の表面にイオンビームまたはプラズマを照射したのちに、シリコン基板１００と、第二の絶縁基板３００及びフィードスルー５０とを接触させて接合させる表面活性化接合法を用いると、シリコン基板１００及び第二の絶縁基板３００並びにフィードスルー５０の材料に関係なく強固な接合を得ることができる。また加熱することなく接合工程を行うことができるので、シリコン基板１００や第二の絶縁基板３００に金属配線が形成されている場合に、該金属配線を損傷させることなく接合工程を行うことができる。
【０１５１】
なお、イオンビームまたはプラズマを照射した後に、シリコン基板１００と第二の絶縁基板３００及びフィードスルー５０とを接触させる場合に、真空中で接触を行うと、表面の活性化状態を保ったまま接合することができるので、強固な接合を得ることができる。
【０１５２】
また、第二の絶縁基板３００及びフィードスルー５０とを接触させ、荷重を加えて圧接すると、シリコン基板１００や第二の絶縁基板３００が反っているような場合にも確実に両者を接触させ、接合を行うことができる。
【０１５３】
また、第二の絶縁基板３００及びフィードスルー５０とを接触させ、４００℃程度以下の温度に保つと、表面の活性化状態を保ったまま接合することができるので、強固な接合を得ることができる。
【０１５４】
フィードスルー５０と第二の絶縁基板３００との接合はシリコン基板１００と第二の絶縁基板３００とを接合する前後どちらでもかまわないが、シリコン基板１００とフィードスルー５０を同時に陽極として陽極接合を行うと、工程を短縮することができる。
【０１５５】
次に、外部電極形成工程においては、第二の絶縁基板接合工程の後に、第一の絶縁基板２００に形成された貫通穴２０４の少なくとも内周面及びフィードスルー５０の上面に金属膜を成膜し、図４（ｄ）に示すように外部電極２０５を形成する。
【０１５６】
外部電極２０５のパターニングの方法として、図示しないメタルマスクを用いて外部電極２０５を形成する以外の領域をマスクしてスパッタ、蒸着などの方法を用いて金属膜を成膜し、外部電極２０５を形成すると、工程を簡便化することができる。
【０１５７】
また、外部電極のパターニングの方法として、第一の絶縁基板２００の上面、貫通穴２０４の内周面及びフィードスルー５０の上面に一括してスパッタ、蒸着などの方法を用いて金属膜を成膜し、その金属膜の上面にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて外部電極２０５を形成する領域以外の部分のフォトレジスト膜を除去し、ウェットエッチングまたはドライエッチングを用いてフォトレジスト膜をマスクとして金属膜を除去し、外部電極２０５を形成してもよい。この場合には、フォトリソグラフィ技術を用いるので、精度よく外部電極を形成することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１５８】
また、外部電極のパターニングの方法として、貫通穴２０４の内部にはんだペーストのような導電性の材料を注入してもよい。この場合には、貫通穴２０４の内周面が強くあれているような場合でも断線を生じることなくフィードスルー５０に接続することができるので、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１５９】
上述したように、本実施形態の三次元配線１および三次元配線１の製造方法によれば、下部電極３０１には、外部電極２０５及びフィードスルー５０を通して電気信号を印加することができる。フィードスルー５０は金属からなるので、フィードスルー５０がシリコンからなる場合に比べて電気抵抗が小さく、電気信号を損失なく伝達することができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともに省電力化を図ることができる。また、フィードスルー５０に熱が印加され、あるいは光や電磁波が入射しても電気的な特性が変化しないので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
〔第２実施形態〕
次に、本発明にかかる三次元配線の第２実施形態について、図５及び図６を参照しながら説明する。
【０１６０】
図５は本実施形態の三次元配線１の平面図であり、図６は図５のＡＡ線における断面図である。なお、図５は簡単のため、第一の絶縁基板２００、貫通穴２０４、外部電極２０５を省略した。
【０１６１】
三次元配線１は、シリコン基板１００からなるフレーム１０１と、絶縁物からなる第一の絶縁基板２００と、絶縁物からなる第二の絶縁基板３００と、金属からなるフィードスルー５０とを備えている。フィードスルー５０には第二の絶縁基板３００上に形成された金属薄膜（たとえば、厚さ０．１〜２μｍ）からなる下部電極３０１が接続されている。第一の絶縁基板２００には、フィードスルー５０に相対するように貫通穴２０４が設けられ、該貫通穴２０４の少なくとも内周面を覆いフィードスルー５０に電気的に接続するように形成された金属薄膜（たとえば、厚さ０．５〜１０μｍ）からなる外部電極２０５が形成されている。
【０１６２】
フィードスルー５０はシリコン基板１００とは電気的に絶縁される必要がある。しかし、第１実施形態のようにフィードスルー５０をシリコン基板１００から孤立した構造とするためには、フィードスルー５０を第一の絶縁基板２００及び第二の絶縁基板３００と接合可能な材料で形成しなければならず、材料に制約を受ける。また、シリコン基板１００から孤立しているので不安定であり、第一の絶縁基板２００及び第二の絶縁基板３００と接合する際に強固な接合ができない可能性がある。
【０１６３】
そこで、図５に示すように、フィードスルー５０をフレーム１０１に埋めこみ、フィードスルー５０とフレーム１０１との間に、好適にはＳｉＯ2膜からなる絶縁膜５２を設けることにより、フィードスルー５０を強固に支持することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１６４】
また、フィードスルー５０はフレーム１０１によって強固に支持されているので、フィードスルー５０の上面がフレーム１０１の上面と略同一面あるいはフレーム１０１よりも突出していなくても、フィードスルー５０は脱落しない。この場合には、フィードスルー５０は下部電極３０１と接触していればよい。
【０１６５】
また、フィードスルー５０はフレーム１０１によって強固に支持されているので、フィードスルー５０の上面がフレーム１０１の上面と略同一面あるいはフレーム１０１よりも突出していなくても、フィードスルー５０は脱落しない。この場合には、フィードスルー５０はフレーム１０１から突出していないので、フレーム１０１と第一の絶縁基板２００及び第二の絶縁基板３００とが密着し、強固に接合することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１６６】
また、フィードスルー５０がフレーム１０１に埋め込まれるので、デバイスを小型化することができる。
【０１６７】
また、フィードスルー５０がフレーム１０１に埋め込まれるので、外部から入射する電磁波などのノイズがフレーム１０１によって静電遮蔽され、フィードスルー５０を通る信号のノイズを低減し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【０１６８】
なお、このように構成した場合には、図６に示すように、下部電極３０１がフレーム１０１と電気的に接続するのを防ぐために、下部電極３０１とフレーム部１０１との間にも好適にはＳｉＯ2膜からなる絶縁膜５３を設ける必要がある。
【０１６９】
上述したように、本実施形態の三次元配線１によれば、フィードスルー５０がフレーム１０１によって強固に支持されているので、フィードスルー５０と第一の絶縁基板２００及び第二の絶縁基板３００とを強固に接合することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１７０】
また、フィードスルー５０がフレーム１０１に埋め込まれるので、デバイスを小型化することができる。
〔第３実施形態〕
次に、本発明にかかる三次元配線の第３実施形態について、図７及び図８を参照しながら説明する。
【０１７１】
図７は本実施形態の三次元配線１の平面図であり、図８は図７のＢＢ線における断面図である。なお、図７は簡単のため、第一の絶縁基板２００、貫通穴２０４、外部電極２０５を省略した。
【０１７２】
三次元配線１は、シリコン基板１００からなるフレーム１０１と、絶縁物からなる第一の絶縁基板２００と、絶縁物からなる第二の絶縁基板３００と、金属からなるフィードスルー５０とを備えている。フィードスルー５０には第二の絶縁基板３００上に形成された金属薄膜（たとえば、厚さ０．１〜２μｍ）からなる下部電極３０１が接続されている。第一の絶縁基板２００には、フィードスルー５０に相対するように貫通穴２０４が設けられ、該貫通穴２０４の少なくとも内周面を覆いフィードスルー５０に電気的に接続するように形成された金属薄膜（たとえば、厚さ０．５〜１０μｍ）からなる外部電極２０５が形成されている。
【０１７３】
フィードスルー５０を支持するために、図５及び図６に示すようにフィードスルー５０の側面全てをフレーム１０１によって覆うと、フィードスルー５０に接続する下部電極３０１とフレーム１０１とを絶縁膜５３によって絶縁しなければならず、工程が長くなり、構造が複雑になる。
【０１７４】
また、下部電極３０１がフレーム１０１と第二の絶縁基板３００との間にはさみこまれるので、フレーム１０１と第二の絶縁基板３００とを接合する際に接合不良が生じやすくなる。
【０１７５】
そこで、図７に示すように、フィードスルー５０の側面のうち少なくとも一部のみをフレーム１０１によって覆われるように構成し、下部電極３０１をフィードスルー５０の側面のうちフレーム１０１によって覆われていない部分に接続すると、下部電極３０１とフレーム１０１は絶縁されるので、図５に示すような絶縁膜５３を設ける必要が無くなり、工程及び構造の簡便化を図ることができる。
【０１７６】
また、下部電極３０１がフレーム１０１と第二の絶縁基板３００との間に挟まれないので、フレーム１０１と第二の絶縁基板３００とを強固に接合することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１７７】
また、フィードスルー５０の少なくとも一部がフレーム１０１に埋め込まれるので、外部から入射する電磁波などのノイズがフレーム１０１によって静電遮蔽され、フィードスルー５０を通る信号のノイズを低減し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
〔第４実施形態〕
次に、本発明にかかる第４実施形態として、上述した三次元配線を力学量センサの一種である加速度センサに適用した場合について図９及び図１０を参照しながら説明する。
【０１７８】
図９は本実施形態の加速度センサの平面図であり、図１０は図９のＣＣ線における断面図である。
【０１７９】
なお、図９は簡単のため、第一の絶縁基板２００、貫通穴２０４及び外部電極２０５を省略して示している。
【０１８０】
本実施形態の加速度センサ２は、シリコン基板１００からなるフレーム１０１と、シリコン基板１００からなる錘１０２と、シリコン基板１００からなりフレーム１０１に一端を接続され錘１０２に他端を接続されて該錘１０２を揺動自在に支持する梁１０３と、絶縁物からなる第一の絶縁基板２００と、該第一の絶縁基板２００に設けられた導電性材料からなる上部電極２０１と、第一の絶縁基板に設けられた貫通穴２０４と、該貫通穴２０４の少なくとも内周面上に形成された導電性材料からなる外部電極２０５と、絶縁物からなる第二の絶縁基板３００と、該第二の絶縁基板３００に設けられた下部電極３０１と、第一の絶縁基板２００及び第二の絶縁基板３００とに両端を接合された金属からなるフィードスルー５０と、フレーム１０１及び第一の絶縁基板２００ならびに第二の絶縁基板３００とに囲まれて形成されるキャビティ５３とを備える加速度センサであって、第一の絶縁基板２００及び第二の絶縁基板３００はフレーム１０１を挟み込んで接合され、上部電極２０１及び下部電極３０１は錘１０２と所定の間隔を隔てて配置され、フィードスルー５０のうち上部フィードスルー５４の一端は上部電極２０１の一端に接続され、フィードスルー５０のうち下部フィードスルー５５の一端は下部電極３０１の一端に接続され、貫通穴２０４は上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５の一端の上面に相対するように設けられ、外部電極２０５は上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５と電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【０１８１】
本実施形態の加速度センサ２に外部から力学量である加速度が印加されると、梁１０３によって揺動自在に支持された錘１０２に慣性力が作用して変位する。このとき、上部電極２０１及び下部電極３０１と錘１０２との間隔が変化し、上部電極２０１及び下部電極３０１と錘１０２との間の静電容量が変化する。これを出力信号として上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を介して外部電極２０５から取り出すことにより、錘の変位を測定することができる。このとき、印加された加速度に応じて錘が傾くので、各上部電極２０１及び各下部電極３０１の出力信号の大きさが異なり、これらを比較演算することにより該加速度センサ２に印加された加速度の向き及び大きさを測定することができる。
【０１８２】
なお、本実施形態の加速度センサ２ではシリコン基板１００として活性層１０５、ＢＯＸ（Ｂｕｒｉｅｄ  Ｏｘｉｄｅ）層１０６、支持層１０７からなるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板１０４を用いた例を示す。ＳＯＩ基板を用いると、ＢＯＸ層１０６をエッチングストップとすることができるので、梁１０３の厚さを精度よく形成することができる。
【０１８３】
本実施形態の加速度センサ２においては、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５が金属からなるので、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５がシリコンからなる場合に比べて電気抵抗が小さく、出力信号の損失を小さくすることができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともに省電力化を図ることができる。
【０１８４】
また、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５に熱が印加され、あるいは光や電磁波が入射しても電気的な特性が変化しないので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
また、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を形成する金属として、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、錫、インジウム、銅、亜鉛、タングステンを少なくとも一種類以上含む金属を用いると、第一の絶縁基板２００または第二の絶縁基板３００をホウ珪酸ガラスなどアルカリ金属を含有するガラスを用いた場合に、陽極接合法によって上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５と第一の絶縁基板１００または第二の絶縁基板２００とを４００℃以下の低温で強固に接合することができるので、工程の簡便化を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１８５】
また、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を形成する金属として、ニッケル、クロム、コバルト、鉄、錫、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウムのうち少なくとも一種類以上含む金属を用いると、電鋳法もしくは無電解めっき法を用いて上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を形成することができるので、工程の簡便化を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１８６】
また、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を形成する金属として、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、ハフニウム、バナジウム、鉄、ニッケルのうち少なくとも一種類以上含む金属を用いると、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５は酸素または水と反応して吸収する材料からなるので、フレーム１０１及び第一の絶縁基板１００並びに第二の絶縁基板２００によって囲まれる領域を密閉し大気圧以下に保つ必要がある場合に、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５の側面が酸素または水を吸収し、ゲッターポンプとして働くので、デバイスの性能を向上させることができるとともに信頼性を向上させることができる。
【０１８７】
次に、このように構成された加速度センサ２の製造方法について、図１１から図１３を参照して説明する。
【０１８８】
本実施形態の加速度センサ２の製造方法は、シリコン基板１００にフィードスルー形成用穴５１を形成し、該フィードスルー形成用穴５１の内部に金属を充填して上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を形成するフィードスルー充填工程と、該フィードスルー充填工程の後にシリコン基板１００にセンサギャップ１０８を設け、錘１０２の上面及び梁１０３を形成する梁形成工程と、絶縁物からなる第一の絶縁基板２００に金属薄膜からなる上部電極２０１を設け上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５に相対するように貫通穴２０４を設ける第一の絶縁基板形成工程と、絶縁物からなる第二の絶縁基板３００に金属薄膜からなる下部電極３０１を設ける第二の絶縁基板形成工程と、梁形成工程及び第一の絶縁基板形成工程の後にシリコン基板１００と第一の絶縁基板２００とを接合する第一の絶縁基板接合工程と、該第一の絶縁基板接合工程の後にシリコン基板１００をフレーム１０１、上部フィードスルー５４、下部フィードスルー５５ならびに錘１０２の下部を残して除去する錘形成工程と、該錘形成工程の後にシリコン基板１００と第二の絶縁基板３００とを接合する第二の絶縁基板接合工程と、該第二の絶縁基板接合工程の後に貫通穴２０４の少なくとも内周面を覆いフィードスルー５０に電気的に接続されるように金属薄膜を成膜して外部電極２０５を形成する外部電極形成工程とを備えている。
【０１８９】
なお、本実施形態の加速度センサ２の製造方法では、シリコン基板１００として活性層１０５、ＢＯＸ層１０６、支持層１０７からなるＳＯＩ基板１０４を用いた例を示す。ＳＯＩ基板を用いると、ＢＯＸ層１０６をエッチングストップとすることができるので、後述する錘形成工程において梁１０３の厚さを精度よく形成することができる。
【０１９０】
これら各工程について図１１〜図１３を参照しながら以下に詳細に説明する。
【０１９１】
フィードスルー充填工程においては、まず図１１（ａ）に示すようなＳＯＩ基板１０４の活性層１０５上に、図示しないフォトレジスト膜を成膜した後フォトリソグラフィ技術によってフィードスルー形成用穴５１以外の領域にパターニングする。そして、フォトレジスト膜をマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）やＤｅｅｐ  ＲＩＥ（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を行って、マスクされていない活性層１０５を選択的に除去して貫通し、図１１（ｂ）に示すようにフィードスルー形成用穴５１の活性層側の部分を形成する。
【０１９２】
次に、図１１（ｃ）に示すようにフィードスルー形成用穴５１の活性層側の部分の底部に露出したＢＯＸ層１０６をウェットエッチングまたはドライエッチングにより除去する。
【０１９３】
次に、支持層１０７上に、図示しないフォトレジスト膜を成膜した後フォトリソグラフィ技術によってフィードスルー形成用穴５１以外の領域にパターニングする。そして、フォトレジスト膜をマスクして、ＲＩＥやＤｅｅｐ  ＲＩＥを行って、マスクされていない支持層１０７を選択的に除去して貫通し、図１１（ｄ）に示すようにフィードスルー形成用穴５１を形成する。
【０１９４】
このとき、活性層１０５及び支持層１０７を選択的に除去する際、マスクとしてフォトレジスト膜の替わりにＳｉＯ2膜を用いると、より精度よくフィードスルー形成用穴５１を形成することができる。
【０１９５】
なお、上述した方法に限らず、ＫＯＨやＴＭＡＨなどのアルカリ性エッチャントによるウェットエッチングにより活性層１０５及び支持層１０７を除去してもかまわない。この場合には、フォトレジスト膜が上述のアルカリ性エッチャントによって損傷するので、マスクとしてフォトレジスト膜の替わりにＳｉＯ2膜を用いるほうが望ましい。
【０１９６】
また、本実施の形態ではまず活性層１０５を除去した後に支持層１０７を除去してフィードスルー形成用穴５１を形成する例を説明したが、支持層１０７を先に除去した後に活性層１０５を除去してフィードスルー形成用穴５１を形成してもよい。
【０１９７】
次に、図１１（ｅ）に示すように、フィードスルー形成用穴５１の内部に、金属を充填して上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を形成する。
【０１９８】
このとき、フィードスルー形成用穴５１の内部に充填し、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を形成する金属として、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、錫、インジウム、銅、亜鉛、タングステンを少なくとも一種類以上含む金属を用い、さらに第一の絶縁基板２００または第二の絶縁基板３００をホウ珪酸ガラスなどアルカリ金属を含有するガラスを用いると、陽極接合法によって上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５と第一の絶縁基板１００または第二の絶縁基板２００とを４００℃以下の低温で強固に接合することができるので、工程の簡便化を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１９９】
また、第一の絶縁基板接合工程及び第二の絶縁基板接合工程において、シリコン基板１００及び上部フィードスルー５４並びに下部フィードスルー５５と、第一の絶縁基板２００または第二の絶縁基板３００とを接合する際において、両者の表面にイオンビームなどを衝撃し、表面の化学状態を活性化させてシリコン基板１００及び上部フィードスルー５４並びに下部フィードスルー５５と、第一の絶縁基板２００または第二の絶縁基板３００とを密着させ、接合させてもよい。この方法によると、陽極接合の場合とは異なり、シリコン基板１００、上部フィードスルー５４、下部フィードスルー５５、第一の絶縁基板２００及び第二の絶縁基板３００の材料の組み合わせにかかわらず接合することができる。また、常温で接合できるため、熱による応力が生じず、基板の反りを防ぐことができる。
【０２００】
また、フィードスルー形成用穴５１の内部に充填し、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を形成する金属として、ニッケル、クロム、コバルト、鉄、錫、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウムのうち少なくとも一種類以上含む金属を用いると、電鋳法もしくは無電解めっき法を用いてフィードスルー形成用穴５１の内部に充填することができるので、工程の簡便化を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２０１】
また、フィードスルー形成用穴５１の内部に充填し、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を形成する金属として、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、ハフニウム、バナジウム、鉄、ニッケルのうち少なくとも一種類以上含む金属を用いると、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５は酸素または水を吸収する材料からなるので、フレーム１０１及び第一の絶縁基板１００並びに第二の絶縁基板２００によって囲まれる領域を密閉し大気圧以下に保つ必要がある場合に、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５が酸素または水と反応して吸収し、ゲッターポンプとして働くので、デバイスの性能を向上させることができるとともに信頼性を向上させることができる。
【０２０２】
梁形成工程においては、まずフィードスルー充填工程を終えたＳＯＩ基板１０４の活性層１０５の表面に図示しないフォトレジスト膜を成膜した後フォトリソグラフィ技術によってパターニングし、フレーム１０１及び上部フィードスルー５４ならびに下部フィードスルー５５の領域をマスクする。次に活性層１０５のマスクされていない領域をＲＩＥまたはＤｅｅｐ  ＲＩＥなどのドライエッチングを用いて所定の深さだけ除去し、図１１（ｆ）に示すようにセンサギャップ１０８を形成する。
【０２０３】
次に、ＳＯＩ基板１０４の支持層１０７の表面に図示しないフォトレジスト膜を成膜した後フォトリソグラフィ技術によってパターニングし、フレーム１０１及び上部フィードスルー５４ならびに下部フィードスルー５５の領域をマスクする。次に、支持層１０７のマスクされていない領域をＲＩＥまたはＤｅｅｐ  ＲＩＥなどのドライエッチングを用いて所定の深さだけ除去し、図１１（ｇ）に示すようにセンサギャップ１０８を形成する。
【０２０４】
なお、マスク材としてフォトレジスト膜の替わりにＳｉＯ2膜を用いればより精度よくセンサギャップ１０８を形成することが出来る。
【０２０５】
また、マスク材としてフォトレジスト膜の替わりにＳｉＯ２膜を用いればドライエッチングの替わりにＫＯＨやＴＭＡＨなどを用いてウェットエッチングを行い、センサギャップ１０８を形成することが出来る。この場合には、ドライエッチングの場合と比較して一度に多くの基板を加工することが出来るので生産性が向上するとともに、ドライエッチングに特徴的なマイクロローディング効果がないので基板面内で均一な精度の大きさ及び深さのセンサギャップ１０８を形成することができる。
【０２０６】
また、本実施形態においては活性層１０５を除去してセンサギャップ１０８を形成した後に支持層１０７を除去してセンサギャップ１０８を形成する例を説明したが、先に支持層１０７を除去した後に活性層１０５を除去してセンサギャップ１０８を形成してもよい。
【０２０７】
次に、活性層１０５の表面にフォトレジスト膜を成膜した後フォトリソグラフィ技術によってパターニングし、フレーム１０１、上部フィードスルー５４、下部フィードスルー５５、錘１０２及び梁１０３の領域をマスクする。次に、活性層１０５のマスクされていない領域をＲＩＥまたはＤｅｅｐ  ＲＩＥを用いてＢＯＸ層１０６をエッチングストップとして選択的に除去し、図１１（ｈ）に示すように錘１０２の活性層側及び梁１０３を形成する。
【０２０８】
なお、マスク材としてフォトレジスト膜の替わりにＳｉＯ２膜を用いればより精度よく錘１０２の活性層側および梁１０３を形成することが出来る。
【０２０９】
また、マスク材としてフォトレジスト膜の替わりにＳｉＯ２膜を用いればドライエッチングの替わりにＫＯＨやＴＭＡＨなどを用いてウェットエッチングを行い、錘１０２の活性層側および梁１０３を形成することが出来る。この場合には、ドライエッチングの場合と比較して一度に多くの基板を加工することが出来るので生産性が向上するとともに、ドライエッチングに特徴的なマイクロローディング効果がないので基板面内で均一な精度の錘１０２の活性層側および梁１０３を形成することができる。
【０２１０】
次に、第一の絶縁基板形成工程においては、図１２（ａ）に示す絶縁物からなる第一の絶縁基板２００に、サンドブラスト法またはウェットエッチング法あるいはドライエッチング法によって、図１２（ｂ）に示すように上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５と相対するように貫通穴２０４を形成する。
【０２１１】
なお、貫通穴２０４の断面はどのような形状でも良いが、図１２（ｂ）に示すようにＳＯＩ基板１０４と接合される側の面に形成された貫通穴２０４の開口部の方が他方の面の開口部よりも小さくなるように形成すると、後述する外部電極２０５を形成する際に貫通穴２０４の内周面に外部電極２０５を容易に成膜することができる。
【０２１２】
なお、第一の絶縁基板２００の材料として、ソーダガラスやホウ珪酸ガラスなど、ナトリウムやリチウムなどのアルカリ金属を含有するガラスを使用すると、第一の絶縁基板２００とＳＯＩ基板１０４及び上部フィードスルー５４ならびに下部フィードスルー５５とを陽極接合法によって低温で強固に接合することができるので、工程の簡便化を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２１３】
次に、第一の絶縁基板２００のＳＯＩ基板１０４と接合される側の面に金属薄膜を成膜し、図示しないフォトレジスト膜を金属薄膜面上に成膜してフォトリソグラフィ技術によりパターニングし、上部電極２０１の領域をマスクする。その後、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により金属薄膜のマスクされていない領域を選択的に除去し、図１２（ｃ）に示すように上部電極２０１を形成する。
【０２１４】
このとき、上部電極２０１を形成するための金属薄膜として、アルミニウム、金、白金、ニッケル、クロム、チタンのうちいずれか一種類以上を含む金属を用いると、容易に上部電極２０１以外の部分を除去できるので、工程の簡便化を図ることができる。
【０２１５】
また、金属薄膜の厚さを０．０５μｍ以上とすると、上部電極２０１に効率よく電気信号を印加することができるので、デバイスの信頼性を向上させることができる。また、金属薄膜の厚さを０．１〜３．０μｍとすると、容易に上部電極２０１以外の部分を除去できるので、工程の簡便化を図るとともに歩留まりを向上させることができる。
【０２１６】
次に、第二の絶縁基板形成工程においては、図３（ｃ）に示す絶縁物からなる第二の絶縁基板３００の上面に金属薄膜を成膜し、金属薄膜の上面に図示しないフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて下部電極３０１の領域をマスクする。そののちドライエッチングまたはウェットエッチングにより金属薄膜のうちフォトレジスト膜によりマスクされていない部分を除去し、下部電極３０１を形成し、フォトレジスト膜を除去する。
【０２１７】
なお、第二の絶縁基板３００の材料として、ソーダガラスやホウ珪酸ガラスなど、ナトリウムやリチウムなどのアルカリ金属を含有するガラスを使用すると、第二の絶縁基板３００とＳＯＩ基板１０４及び上部フィードスルー５４ならびに下部フィードスルー５５とを陽極接合法によって低温で強固に接合することができるので、工程の簡便化を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２１８】
また、下部電極３０１を形成するための金属薄膜として、アルミニウム、金、白金、ニッケル、クロム、チタンのうちいずれか一種類以上を含む金属を用いると、容易に下部電極３０１以外の部分を除去できるので、工程の簡便化を図ることができる。
【０２１９】
また、金属薄膜の厚さを０．０５μｍ以上とすると、下部電極３０１に効率よく電気信号を印加することができるので、デバイスの信頼性を向上させることができる。また、金属薄膜の厚さを０．１〜３．０μｍとすると、容易に下部電極３０１以外の部分を除去できるので、工程の簡便化を図るとともに歩留まりを向上させることができる。
【０２２０】
次に、第一の絶縁基板接合工程においては、梁形成工程及び第一の絶縁基板形成工程ののちに、図１３（ａ）に示すように、活性層１０５と第一の絶縁基板２００とを、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５と貫通孔２０４とが相対し、上部電極２００と上部フィードスルー５４が接続するように接合する。このとき、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５の上面と活性層１０５とはともに第一の絶縁基板２００と接する必要がある。フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴５１の内部に金属を充填して上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を形成した後に、活性層１０５の上面と上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５の上面とを研磨などの方法により略同一平面をなすように形成すると、容易に第一の絶縁基板２００と接触させることができるので、強固に接合することができるとともに、接合不良なく接合することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２２１】
また、第一の絶縁基板２００をソーダガラスやホウ珪酸ガラスなど、ナトリウムやリチウムなどのアルカリ金属を含有するガラスを用い、活性層１０５と第一の絶縁基板２００とを接触させて２５０℃から４５０℃に加熱し、活性層１０５を陽極、第一の絶縁基板２００を陰極として電圧を印加させると、活性層１０５と第一の絶縁基板２００とを陽極接合法によって低温で強固に接合することができるので、工程を簡便化できるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２２２】
また、活性層１０５と第一の絶縁基板２００とを陽極接合する場合には、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５と活性層１０５とが電気的に接続された状態では、活性層１０５を陽極として陽極接合を行っても、ほとんどの電流が電気抵抗の小さい上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を介して陰極である第一の絶縁基板２００へ流れるので、活性層１０５と第一の絶縁基板２００の界面を通過する電荷量が十分ではなく、強固な接合が得られにくい。
【０２２３】
そこで、フィードスルー充填工程において、フィードスルー形成用穴５１を形成した後に、熱酸化法などの方法によってフィードスルー形成用穴５１の内面にＳｉＯ2膜などの絶縁性の膜を形成し、その後金属を充填して上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を形成するのが望ましい。
【０２２４】
このように構成すると、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５と活性層１０５とが電気的に絶縁されるため、活性層１０５を陽極として陽極接合を行うと、印加された電流は上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５へ流出せず、活性層１０５から直接第一の絶縁基板２００へ流れ、活性層１０５と第一の絶縁基板２００を強固に接合することができる。また、別途上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を陽極とし、第一の絶縁基板２００を陰極として電流を流すと、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５と第一の絶縁基板２００も強固に陽極接合される。そのため、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２２５】
また、活性層１０５と、第一の絶縁基板２００及び上部フィードスルー５４とを接合する場合において、接合前に該活性層１０５及び第一の絶縁基板２００並びに上部フィードスルー５４の表面にイオンビームまたはプラズマを照射したのちに、活性層１０５と、第一の絶縁基板２００及び上部フィードスルー５４とを接触させて接合させる表面活性化接合法を用いると、活性層１０５及び第一の絶縁基板２００並びに上部フィードスルー５４の材料に関係なく強固な接合を得ることができる。また加熱することなく接合工程を行うことができるので、活性層１０５や第一の絶縁基板２００に金属配線が形成されている場合に、該金属配線を損傷させることなく接合工程を行うことができる。
【０２２６】
なお、イオンビームまたはプラズマを照射した後に、活性層１０５と第一の絶縁基板２００及び上部フィードスルー５４とを接触させる場合に、真空中で接触を行うと、表面の活性化状態を保ったまま接合することができるので、強固な接合を得ることができる。
【０２２７】
また、第一の絶縁基板２００及び上部フィードスルー５４とを接触させ、荷重を加えて圧接すると、活性層１０５や第一の絶縁基板２００が反っているような場合にも確実に両者を接触させ、接合を行うことができる。
【０２２８】
また、第一の絶縁基板２００及び上部フィードスルー５４とを接触させ、４００℃程度以下の温度に保つと、表面の活性化状態を保ったまま接合することができるので、強固な接合を得ることができる。
【０２２９】
上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５と第一の絶縁基板２００との接合は活性層１０５と第一の絶縁基板２００とを接合する前後どちらでもかまわないが、活性層１０５と上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を同時に陽極として陽極接合を行うと、工程を短縮することができる。
【０２３０】
次に、錘形成工程においては、第一の絶縁基板接合工程の後に、ＳＯＩ基板１０４の支持層１０７上に図示しないフォトレジスト膜を成膜してフォトリソグラフィ技術によりフレーム１０１、錘１０２、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５の領域をマスクした後、図１３（ｂ）に示すように、ＲＩＥやＤｅｅｐ  ＲＩＥなどの方法により支持層１０７のマスクされていない領域を、ＢＯＸ層１０６をエッチングストップとして選択的に除去する。
【０２３１】
なお、フォトレジスト膜の替わりにマスクとしてＳｉＯ２膜を用いれば、より精度よく支持層１０７を除去することができる。
【０２３２】
また、上述した方法以外に、ＫＯＨやＴＭＡＨなどのアルカリ性エッチャントを用いたウェットエッチングによって支持層１０７を除去してもよい。その場合にはフォトレジスト膜はアルカリ性エッチャントによって損傷するので、マスク材としてフォトレジスト膜の替わりにＳｉＯ2膜を用いるのが望ましい。
【０２３３】
梁１０３に残ったＢＯＸ層１０６は必ずしも除去しなくとも構わないが、ＢＯＸ層１０６を除去しない場合はＢＯＸ層１０６の応力により梁１０３が反ったり共振特性が変化したりする。そこで、ウェットエッチングまたはドライエッチングなどにより図１３（ｃ）に示すように梁１０３に残ったＢＯＸ層１０６を除去するのが望ましい。
【０２３４】
次に、第二の絶縁基板接合工程においては、錘形成工程及び第二の絶縁基板形成工程の後に、支持層１０７と第二の絶縁基板３００とを、下部電極３０１が下部フィードスルー５５に接続するように図１３（ｄ）に示すように接合する。このとき、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５の下面と支持層１０７とはともに第二の絶縁基板３００と接する必要がある。フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴５１の内部に金属を充填してフィードスルー５０を形成した後に、支持層１０７の下面と上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５の下面とを研磨などの方法により略同一平面をなすように形成すると、容易に第二の絶縁基板３００と接触させることができるので、強固に接合することができるとともに、接合不良なく接合することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２３５】
また、支持層１０７と第二の絶縁基板３００とを陽極接合する場合には、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５と支持層１０７とが電気的に接続された状態では、支持層１０７を陽極として陽極接合を行っても、ほとんどの電流が電気抵抗の小さい上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を介して陰極である第二の絶縁基板３００へ流れるので、支持層１０７と第二の絶縁基板３００の界面を通過する電荷量が十分ではなく、強固な接合が得られにくい。
【０２３６】
そこで、フィードスルー充填工程において、フィードスルー形成用穴５１を形成した後に、熱酸化法などの方法によってフィードスルー形成用穴５１の内面にＳｉＯ2膜などの絶縁性の膜を形成し、その後金属を充填して上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を形成するのが望ましい。
【０２３７】
このように構成すると、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５と支持層１０７とが電気的に絶縁されるため、支持層１０７を陽極として陽極接合を行うと、印加された電流は上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５へ流出せず、支持層１０７から直接第二の絶縁基板３００へ流れ、支持層１０７と第二の絶縁基板３００を強固に接合することができる。また、別途上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を陽極とし、第二の絶縁基板３００を陰極として電流を流すと、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５と第二の絶縁基板３００も強固に陽極接合される。そのため、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２３８】
また、支持層１０７と、第二の絶縁基板３００及び下部フィードスルー５５とを接合する場合において、接合前に該支持層１０７及び第二の絶縁基板３００並びに下部フィードスルー５５の表面にイオンビームまたはプラズマを照射したのちに、支持層１０７と、第二の絶縁基板３００及び下部フィードスルー５５とを接触させて接合させる表面活性化接合法を用いると、支持層１０７及び第二の絶縁基板３００並びに下部フィードスルー５５の材料に関係なく強固な接合を得ることができる。また加熱することなく接合工程を行うことができるので、支持層１０７や第二の絶縁基板３００に金属配線が形成されている場合に、該金属配線を損傷させることなく接合工程を行うことができる。
【０２３９】
なお、イオンビームまたはプラズマを照射した後に、支持層１０７と第二の絶縁基板３００及び下部フィードスルー５５とを接触させる場合に、真空中で接触を行うと、表面の活性化状態を保ったまま接合することができるので、強固な接合を得ることができる。
【０２４０】
また、第二の絶縁基板３００及び下部フィードスルー５５とを接触させ、荷重を加えて圧接すると、支持層１０７や第二の絶縁基板３００が反っているような場合にも確実に両者を接触させ、接合を行うことができる。
【０２４１】
また、第二の絶縁基板３００及び下部フィードスルー５５とを接触させ、４００℃程度以下の温度に保つと、表面の活性化状態を保ったまま接合することができるので、強固な接合を得ることができる。
【０２４２】
上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５と第二の絶縁基板３００との接合は支持層１０７と第二の絶縁基板３００とを接合する前後どちらでもかまわないが、支持層１０７と上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５を同時に陽極として陽極接合を行うと、工程を短縮することができる。
【０２４３】
次に、外部電極形成工程においては、第二の絶縁基板接合工程の後に、第一の絶縁基板２００に形成された貫通穴２０４の少なくとも内周面及び上部フィードスルー５４ならびに下部フィードスルー５５の上面に金属膜を成膜し、図１３（ｅ）に示すように外部電極２０５を形成する。
【０２４４】
外部電極２０５のパターニングの方法として、図示しないメタルマスクを用いて外部電極２０５を形成する以外の領域をマスクしてスパッタ、蒸着などの方法を用いて金属膜を成膜し、外部電極２０５を形成すると、工程を簡便化することができる。
【０２４５】
また、外部電極のパターニングの方法として、第一の絶縁基板２００の上面、貫通穴２０４の内周面及び上部フィードスルー５４ならびに下部フィードスルー５５の上面に一括してスパッタ、蒸着などの方法を用いて金属膜を成膜し、その金属膜の上面にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて外部電極２０５を形成する領域以外の部分のフォトレジスト膜を除去し、ウェットエッチングまたはドライエッチングを用いてフォトレジスト膜をマスクとして金属膜を除去し、外部電極２０５を形成してもよい。この場合には、フォトリソグラフィ技術を用いるので、精度よく外部電極を形成することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２４６】
また、外部電極のパターニングの方法として、貫通穴２０４の内部にはんだペーストのような導電性の材料を注入してもよい。この場合には、貫通穴２０４の内周面が強くあれているような場合でも断線を生じることなく上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５に接続することができるので、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２４７】
上述したように、本実施形態の加速度センサ２および加速度センサ２の製造方法によれば、上部電極２０１からは外部電極２０５及び上部フィードスルー５４を介して電気信号を取り出すことができる。また、下部電極３０１からは外部電極２０５及び下部フィードスルー５５を介して電気信号を取り出すことができる。上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５は金属からなるので、上部フィードスルー５４及び下部フィードスルー５５がシリコンからなる場合に比べて電気抵抗が小さく、電気信号を損失なく伝達することができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともに省電力化を図ることができる。また、フィードスルー５０に熱が印加され、あるいは光や電磁波が入射しても電気的な特性が変化しないので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
〔第５実施形態〕
次に、本発明にかかる第５実施形態として、上述した三次元配線を力学量センサの一種である角速度センサに適用した場合について図１４及び図１５を参照しながら説明する。
【０２４８】
図１４は本実施形態の加速度センサの平面図であり、図１５は図１４のＤＤ線における断面図である。
【０２４９】
なお、図１４は簡単のため、第一の絶縁基板２００、貫通穴２０４及び外部電極２０５を省略して示している。
【０２５０】
本実施形態の角速度センサ３は、シリコン基板１００からなるフレーム１０１と、シリコン基板１００からなる錘１０２と、シリコン基板１００からなりフレーム１０１に一端を接続され錘１０２に他端を接続されて該錘１０２を揺動自在に支持する梁１０３と、絶縁物からなる第一の絶縁基板２００と、該第一の絶縁基板２００に設けられた導電性材料からなる上部入力電極２０２と、第一の絶縁基板２００に設けられた導電性材料からなる上部出力電極２０３と、第一の絶縁基板に設けられた貫通穴２０４と、該貫通穴２０４の少なくとも内周面上に形成された導電性材料からなる外部電極２０５と、絶縁物からなる第二の絶縁基板３００と、該第二の絶縁基板３００に設けられた下部入力電極３０２と、第二の絶縁基板３００に設けられた下部出力電極３０３と、第一の絶縁基板２００及び第二の絶縁基板３００とに両端を接合された金属からなるフィードスルー５０と、フレーム１０１及び第一の絶縁基板２００ならびに第二の絶縁基板３００とに囲まれて錘１０２、梁１０３、上部入力電極２０２、上部出力電力２０３形成されるキャビティ５３とを備える角速度センサである。
【０２５１】
そして、この角度センサ３は、第一の絶縁基板２００及び第二の絶縁基板３００はフレーム１０１を挟み込んで接合され、上部入力電極２０２、上部出力電極２０３、下部入力電極３０２及び下部出力電極３０３は錘１０２と所定の間隔を隔てて配置され、フィードスルー５０のうち上部入力フィードスルー５６の一端は上部入力電極２０２の一端に接続され、フィードスルー５０能地上部出力フィードスルー５７の一端は上部出力電極２０３の一端に接続され、フィードスルー５０のうち下部入力フィードスルー５８の一端は下部入力電極３０２の一端に接続され、フィードスルー５０のうち下部出力フィードスルー５９の一端は下部出力電極３０３の一端に接続され、貫通穴２０４は上部入力フィードスルー５６、上部出力フィードスルー５７、下部入力フィードスルー５８及び下部フィードスルー５９の一端の上面に相対するように設けられ、外部電極２０５のうち外部上部入力電極２０６と上部入力フィードスルー５６、外部電極２０５のうち外部上部出力電極２０７と上部出力フィードスルー５７、外部電極２０５のうち外部下部入力電極２０８と下部入力フィードスルー５８、外部電極２０５のうち外部下部出力電極２０９と下部出力フィードスルー５９とはそれぞれ互いに電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【０２５２】
本実施形態の角速度センサ３においては、外部上部入力電極２０６及び外部下部入力電極２０８に例えば１００Ｈｚから５０ｋＨｚの所定の波形で互いに逆位相の電気信号を入力すると、それぞれ上部入力フィードスルー５６、下部入力フィードスルー５８を介して上部入力電極２０２及び下部入力電極３０２に入力電気信号が到達し、上部入力電極２０２及び下部入力電極３０２から、所定の間隔をあけて支持された錘１０２に静電引力が、入力された電気信号の波形に従って作用し、錘１０２が振動する。
【０２５３】
このとき、錘１０２が収容されたキャビティ５３が大気圧よりも減圧された状態に保たれているのが望ましい。このように構成すると、錘１０２と上部入力電極２０２及び下部入力電極３０２との間の気体による減衰作用が小さくなり、錘１０２の振幅を大きくすることができるので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、センサの感度を向上させることができる。
【０２５４】
錘１０２を振動させた状態で角速度センサ３に外部から角速度を印加すると、錘１０２に慣性力であるコリオリ力が作用し、印加された角速度の方向及び大きさに応じて錘１０２の振動方向が変化する。このとき、上部出力電極２０３及び下部出力電極３０３と錘１０２との間隔が変化するので、上部出力電極２０３及び下部出力電極３０３と錘１０２との間の静電容量が変化する。これを出力信号として上部出力フィードスルー５７及び下部出力フィードスルー５９を介して外部上部出力電極２０７及び外部下部出力電極２０９から取り出し、角速度センサ３に印加された角速度の方向及び大きさを測定する。
【０２５５】
なお、本実施形態の角速度センサ３ではシリコン基板１００として活性層１０５、ＢＯＸ（Ｂｕｒｉｅｄ  Ｏｘｉｄｅ）層１０６、支持層１０７からなるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板１０４を用いた例を示す。ＳＯＩ基板を用いると、ＢＯＸ層１０６をエッチングストップとすることができるので、梁１０３の厚さを精度よく形成することができる。
【０２５６】
本実施形態の角速度センサ３においては、上部入力フィードスルー５６、上部出力フィードスルー５７、下部入力フィードスルー５８及び下部出力フィードスルー５９が金属からなるので、上部入力フィードスルー５６、上部出力フィードスルー５７、下部入力フィードスルー５８及び下部出力フィードスルー５９がシリコンからなる場合に比べて電気抵抗が小さく、出力信号の損失を小さくすることができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともに省電力化を図ることができる。
【０２５７】
また、上部入力フィードスルー５６、上部出力フィードスルー５７、下部入力フィードスルー５８及び下部出力フィードスルー５９に熱が印加され、あるいは光や電磁波が入射しても電気的な特性が変化しないので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
また、上部入力フィードスルー５６、上部出力フィードスルー５７、下部入力フィードスルー５８及び下部出力フィードスルー５９を形成する金属として、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、錫、インジウム、銅、亜鉛、タングステンを少なくとも一種類以上含む金属を用い、さらに第一の絶縁基板２００または第二の絶縁基板３００をホウ珪酸ガラスなどアルカリ金属を含有するガラスを用いると、陽極接合法によって上部入力フィードスルー５６、上部出力フィードスルー５７、下部入力フィードスルー５８及び下部出力フィードスルー５９と第一の絶縁基板１００または第二の絶縁基板２００とを４００℃以下の低温で強固に接合することができるので、工程の簡便化を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２５８】
また、上部入力フィードスルー５６、上部出力フィードスルー５７、下部入力フィードスルー５８及び下部出力フィードスルー５９を形成する金属として、ニッケル、クロム、コバルト、鉄、錫、金、銀、銅、ロジウム、ルテニウムのうち少なくとも一種類以上含む金属を用いると、電鋳法もしくは無電解めっき法を用いて上部入力フィードスルー５６、上部出力フィードスルー５７、下部入力フィードスルー５８及び下部出力フィードスルー５９を形成することができるので、工程の簡便化を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２５９】
また、上部入力フィードスルー５６、上部出力フィードスルー５７、下部入力フィードスルー５８及び下部出力フィードスルー５９を形成する金属として、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、ハフニウム、バナジウム、鉄、ニッケルのうち少なくとも一種類以上含む金属を用いると、上部入力フィードスルー５６、上部出力フィードスルー５７、下部入力フィードスルー５８及び下部出力フィードスルー５９は酸素または水と反応して吸収する材料からなるので、キャビティ５３を密閉し大気圧以下に保つ必要がある場合に、上部入力フィードスルー５６、上部出力フィードスルー５７、下部入力フィードスルー５８及び下部出力フィードスルー５９の側面が酸素または水を吸収し、ゲッターポンプとして働くので、デバイスの性能を向上させることができるとともに信頼性を向上させることができる。
〔第６実施形態〕
次に、本発明にかかる第６実施形態について、図１６を参照しながら説明する。
【０２６０】
図１６は本実施形態の三次元配線１の断面図である。三次元配線１は、シリコン基板１００からなるフレーム１０１と、絶縁物からなる第一の絶縁基板２００と、絶縁物からなる第二の絶縁基板３００と、導電性材料からなるフィードスルー５０とを備えている。フィードスルー５０はフレーム１０１よりも電気抵抗の小さな材料から形成されることが好ましく、好適には金属から形成されるのが好ましい。
【０２６１】
フィードスルー５０はシリコン基板１００とは電気的に絶縁されるように孤立して設けられ、第二の絶縁基板３００上に形成された金属薄膜（たとえば、厚さ０．１〜２μｍ）からなる下部電極３０１が接続されている。第一の絶縁基板２００には、フィードスルー５０に相対するように貫通穴２０４が設けられ、該貫通穴２０４の少なくとも内周面を覆いフィードスルー５０に電気的に接続するように形成された金属薄膜（たとえば、厚さ０．５〜１０μｍ）からなる外部電極２０５が形成されている。
【０２６２】
フィードスルー５０は、該フィードスルー５０に相対するように第一の絶縁基板２００及び第二の絶縁基板３００上に設けられたフィードスルー接合部６０に接続されている。該フィードスルー接合部６０はフィードスルー５０を形成する金属と陽極接合によって接合されるような金属からなり、好適にはフィードスルー５０とフィードスルー接合部６０はともにアルミニウムを含む金属からなる。さらに第一の絶縁基板２００または第二の絶縁基板３００をホウ珪酸ガラスなどアルカリ金属を含有するガラスを用いると、陽極接合法によってフィードスルー５０と第一の絶縁基板１００または第二の絶縁基板２００とを４００℃以下の低温で強固に接合することができる。
【０２６３】
このように構成することにより、フィードスルー５０を第一の絶縁基板２００及び第二の絶縁基板３００に直接陽極接合する場合に比べて接合強度が向上するので、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２６４】
次に、このように構成された三次元配線１の製造方法について、図１７から図１９を参照して説明する。
【０２６５】
本実施形態の三次元配線１の製造方法は、シリコン基板１００にフィードスルー形成用穴５１を形成し、該フィードスルー形成用穴５１の内部に金属を充填してフィードスルー５０を形成するフィードスルー充填工程と、絶縁物からなる第一の絶縁基板２００にフィードスルー形成用穴５１に相対するように貫通穴２０４を設ける第一の絶縁基板形成工程と、絶縁物からなる第二の絶縁基板３００に金属薄膜からなる下部電極３０１を設ける第二の絶縁基板形成工程と、フィードスルー充填工程及び第一の絶縁基板形成工程の後にシリコン基板１００と第一の絶縁基板２００とを接合する第一の絶縁基板接合工程と、該第一の絶縁基板接合工程の後にシリコン基板１００をフレーム１０１及びフィードスルー５０を残して除去する半導体基板加工工程と、該半導体基板加工工程の後にシリコン基板１００と第二の絶縁基板３００とを接合する第二の絶縁基板接合工程と、該第二の絶縁基板接合工程の後に貫通穴２０４の少なくとも内周面を覆いフィードスルー５０に電気的に接続されるように金属薄膜を成膜して外部電極２０５を形成する外部電極形成工程とを備えている。これら各工程について図１７から図１９を参照しながら以下に詳細に説明する。
【０２６６】
フィードスルー充填工程においては、まず図１７（ａ）に示すシリコン基板１００上に図示しないフォトレジスト膜を成膜した後フォトリソグラフィ技術によってフィードスルー形成用穴５１以外の領域にパターニングする。そして、フォトレジスト膜をマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）やＤｅｅｐ  ＲＩＥ（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を行って、マスクされていないシリコン基板１００を選択的に除去して貫通し、図１７（ｂ）に示すようにフィードスルー形成用穴５１を形成する。マスクとしてフォトレジスト膜の替わりに酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を用いると、より精度よくフィードスルー形成用穴５１を形成することができる。
【０２６７】
なお、上述した方法に限らず、水酸化カリウム（ＫＯＨ）やテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）などのアルカリ性エッチャントを用いたウェットエッチングによりシリコン基板１００を除去してもかまわない。この場合には、フォトレジスト膜が上述のアルカリ性エッチャントによって損傷するので、マスクとしてフォトレジスト膜の替わりにＳｉＯ2膜を用いるほうが望ましい。
【０２６８】
次に、図１７（ｃ）に示すように、フィードスルー形成用穴５１の内部に、金属を充填してフィードスルー５０を形成する。
【０２６９】
次に、第一の絶縁基板形成工程においては、図１８（ａ）に示す絶縁物からなる第一の絶縁基板２００に、ウェットエッチング法あるいはドライエッチング法によって、図１８（ｂ）に示すように、フィードスルー５０と相対する位置にフィードスルー接合用ギャップ６１を形成する。
【０２７０】
次に、サンドブラスト法またはウェットエッチング法あるいはドライエッチング法によって、図１８（ｃ）に示すようにフィードスルー５０と相対する位置に貫通穴２０４を形成する。  次に、図１８（ｄ）に示すようにフィードスルー接合用ギャップ６１の内部に、フィードスルー５０を形成する金属と陽極接合するような金属からなるフィードスルー接合部６０を第一の絶縁基板２００と略同一面になるような厚さで成膜し形成する。好適にはフィードスルー５０とフィードスルー接合部６０はともにアルミニウムを含む金属で形成する。
【０２７１】
なお、第一の絶縁基板２００の材料として、ソーダガラスやホウ珪酸ガラスなど、ナトリウムやリチウムなどのアルカリ金属を含有するガラスを使用すると、第一の絶縁基板２００とシリコン基板１００及びフィードスルー５０とを陽極接合法によって低温で強固に接合することができるので、工程の簡便化を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２７２】
次に、第二の絶縁基板形成工程においては、図１８（ｅ）に示す絶縁物からなる第二の絶縁基板３００の上面にウェットエッチング法あるいはドライエッチング法によって、図１８（ｆ）に示すように、フィードスルー５０と相対する位置にフィードスルー接合用ギャップ６１を形成する。
【０２７３】
次に、図１８（ｇ）に示すようにフィードスルー接合用ギャップ６１の内部に、フィードスルー５０を形成する金属と陽極接合するような金属からなるフィードスルー接合部６０を第一の絶縁基板２００と略同一面になるような厚さで成膜し形成する。好適にはフィードスルー５０とフィードスルー接合部６０はともにアルミニウムを含む金属で形成する。
【０２７４】
次に、図１８（ｈ）に示すように絶縁物からなる第二の絶縁基板３００の上面に金属薄膜を成膜し、金属薄膜の上面に図示しないフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて下部電極３０１の領域をマスクする。そののちドライエッチングまたはウェットエッチングにより金属薄膜のうちフォトレジスト膜によりマスクされていない部分を除去し、下部電極３０１を形成し、フォトレジスト膜を除去する。
【０２７５】
なお、第二の絶縁基板３００の材料として、ソーダガラスやホウ珪酸ガラスなど、ナトリウムやリチウムなどのアルカリ金属を含有するガラスを使用すると、第二の絶縁基板３００とシリコン基板１００及びフィードスルー５０とを陽極接合法によって低温で強固に接合することができるので、工程の簡便化を図るとともにデバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２７６】
また、下部電極３０１を形成するための金属薄膜として、アルミニウム、金、白金、ニッケル、クロム、チタンのうちいずれか一種類以上を含む金属を用いると、容易に下部電極３０１以外の部分を除去できるので、工程の簡便化を図ることができる。
【０２７７】
また、金属薄膜の厚さを０．０５μｍ以上とすると、下部電極３０１に効率よく電気信号を印加することができるので、デバイスの信頼性を向上させることができる。また、金属薄膜の厚さを０．１〜３．０μｍとすると、容易に下部電極３０１以外の部分を除去できるので、工程の簡便化を図るとともに歩留まりを向上させることができる。
【０２７８】
次に、第一の絶縁基板接合工程においては、フィードスルー充填工程及び第一の絶縁基板形成工程ののちに、図２０（ａ）に示すように、シリコン基板１００と第一の絶縁基板２００とを、フィードスルー５０とフィードスルー接合部６０とが相対するように接触させ、シリコン基板１００及びフィードスルー５０を陽極接合する。フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴５１の内部に金属を充填してフィードスルー５０を形成した後に、シリコン基板１００の上面とフィードスルー５０の上面とを研磨などの方法により略同一平面をなすように形成すると、容易に第一の絶縁基板２００と接触させることができるので、強固に接合することができるとともに、接合不良なく接合することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２７９】
フィードスルー５０と第一の絶縁基板２００との接合はシリコン基板１００と第一の絶縁基板２００とを接合する前後どちらでもかまわないが、シリコン基板１００とフィードスルー５０を同時に陽極として陽極接合を行うと、工程を短縮することができる。
【０２８０】
次に、半導体基板加工工程においては、第一の絶縁基板接合工程の後に、シリコン基板１００の第一の絶縁基板２００を接合されていない面に図示しないフォトレジスト膜を成膜してフォトリソグラフィ技術によりフレーム１０１及びフィードスルー５０の領域をマスクした後、図４（ｂ）に示すように、ＲＩＥやＤｅｅｐ  ＲＩＥなどの方法によりシリコン基板１００を除去する。
【０２８１】
なお、フォトレジスト膜の替わりにマスクとしてＳｉＯ2膜を用いれば、より精度よくシリコン基板１００を除去することができる。
【０２８２】
また、上述した方法以外に、ＫＯＨやＴＭＡＨなどのアルカリ性エッチャントを用いたウェットエッチングによってシリコン基板１００を除去してもよい。その場合にはフォトレジスト膜はアルカリ性エッチャントによって損傷するので、マスク材としてフォトレジスト膜の替わりにＳｉＯ2膜を用いるのが望ましい。
【０２８３】
次に、下部絶縁基板接合工程においては、半導体基板加工工程及び下部絶縁基板形成工程の後に、シリコン基板１００と下部絶縁基板３００とを、下部電極３０１がフィードスルー５０に接続するように図２０（ｃ）に示すように接合する。このとき、シリコン基板１００は株絶縁基板３００と接する必要があり、フィードスルー５０の下面はフィードスルー接合部６０と接する必要がある。フィードスルー充填工程においてフィードスルー形成用穴５１の内部に金属を充填してフィードスルー５０を形成した後に、シリコン基板１００の下面とフィードスルー５０の下面とを研磨などの方法により略同一平面をなすように形成すると、下部絶縁基板３００とＳｉ基板１００並びにフィードスルー５０とフィードスルー接合部６０とを容易に接触させることができるので、強固に接合することができるとともに、接合不良なく接合することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２８４】
このように構成すると、フィードスルー５０とシリコン基板１００とが電気的に絶縁されるため、シリコン基板１００を陽極として陽極接合を行うと、印加された電流はフィードスルー５０へ流出せず、シリコン基板１００から直接第二の絶縁基板３００へ流れ、シリコン基板１００と第二の絶縁基板３００を強固に接合することができる。また、別途フィードスルー５０を陽極とし、第二の絶縁基板３００を陰極として電流を流すと、フィードスルー５０と第二の絶縁基板３００も強固に陽極接合される。そのため、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２８５】
フィードスルー５０と第二の絶縁基板３００との接合はシリコン基板１００と第二の絶縁基板３００とを接合する前後どちらでもかまわないが、シリコン基板１００とフィードスルー５０を同時に陽極として陽極接合を行うと、工程を短縮することができる。
【０２８６】
次に、外部電極形成工程においては、第二の絶縁基板接合工程の後に、第一の絶縁基板２００に形成された貫通穴２０４の少なくとも内周面及びフィードスルー５０の上面に金属膜を成膜し、図２０（ｄ）に示すように外部電極２０５を形成する。
【０２８７】
外部電極２０５のパターニングの方法として、図示しないメタルマスクを用いて外部電極２０５を形成する以外の領域をマスクしてスパッタ、蒸着などの方法を用いて金属膜を成膜し、外部電極２０５を形成すると、工程を簡便化することができる。
【０２８８】
また、外部電極のパターニングの方法として、第一の絶縁基板２００の上面、貫通穴２０４の内周面及びフィードスルー５０の上面に一括してスパッタ、蒸着などの方法を用いて金属膜を成膜し、その金属膜の上面にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて外部電極２０５を形成する領域以外の部分のフォトレジスト膜を除去し、ウェットエッチングまたはドライエッチングを用いてフォトレジスト膜をマスクとして金属膜を除去し、外部電極２０５を形成してもよい。この場合には、フォトリソグラフィ技術を用いるので、精度よく外部電極を形成することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２８９】
また、外部電極のパターニングの方法として、貫通穴２０４の内部にはんだペーストのような導電性の材料を注入してもよい。この場合には、貫通穴２０４の内周面が強くあれているような場合でも断線を生じることなくフィードスルー５０に接続することができるので、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２９０】
上述したように、本実施形態の三次元配線１および三次元配線１の製造方法によれば、第一の絶縁基板接合工程及び第二の絶縁基板接合工程において、フィードスルー５０をフィードスルー接合部６０に接合させることができるので、該フィードスルー５０を直接第一の絶縁基板２００及び第二の絶縁基板３００と陽極接合させる場合と比べて接合強度が向上するので、デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０２９１】
なお、これら上記の実施形態に説明した部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０２９２】
【図１】本発明の第一実施形態に係る三次元配線の断面図である。
【図２】図１に示す三次元配線の製造工程図であって、フィードスルー充填工程をあらわす図である。
【図３】図１に示す三次元配線の製造工程図であって、第一の絶縁基板形成工程及び第二の絶縁基板形成工程をあらわす図である。
【図４】図１に示す三次元配線の製造工程図であって、第一の絶縁基板接合工程、半導体基板形成工程、第二の絶縁基板接合工程及び外部電極形成工程をあらわす図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る三次元配線の上面図である。
【図６】図５に示す三次元配線のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係る三次元配線の上面図である。
【図８】図７に示す三次元配線のＢ−Ｂ’線における断面図である。
【図９】本発明の第四実施形態に係る力学量センサの上面図である。
【図１０】図９に示す力学量センサのＣ−Ｃ’線における断面図である。
【図１１】図９に示す力学量センサの製造工程図であって、フィードスルー充填工程及び梁形成工程をあらわす図である。
【図１２】図９に示す力学量センサの製造工程図であって、第一の絶縁基板形成工程及び第二の絶縁基板形成工程をあらわす図である。
【図１３】図９に示す力学量センサの製造工程図であって、第一の絶縁基板接合工程、錘形成工程、第二の絶縁基板接合工程及び外部電極形成工程をあらわす図である。
【図１４】本発明の第五実施形態に係る力学量センサの上面図である。
【図１５】図１４に示す力学量センサのＤ−Ｄ’線における断面図である。
【図１６】本発明の第六実施形態に係る三次元配線の断面図である。
【図１７】図１６に示す三次元配線の製造工程図であって、フィードスルー充填工程をあらわす図である。
【図１８】図１６に示す三次元配線の製造工程図であって、第一の絶縁基板形成工程及び第二の絶縁基板形成工程をあらわす図である。
【図１９】図１６に示す三次元配線の製造工程図であって、第一の絶縁基板接合工程、半導体基板形成工程、第二の絶縁基板接合工程及び外部電極形成工程をあらわす図である。
【図２０】従来技術による三次元配線の断面図である。
【符号の説明】
【０２９３】
１    三次元配線
２    加速度センサ
３    角速度センサ
５０    フィードスルー
５１    フィードスルー形成用穴
５２    絶縁膜
５３    キャビティ
５４    上部フィードスルー
５５    下部フィードスルー
５６    上部入力フィードスルー
５７    上部出力フィードスルー
５８    下部入力フィードスルー
５９    下部出力フィードスルー
６０    フィードスルー接合部
６１    フィードスルー接合用ギャップ
１００    シリコン基板
１０１    フレーム
１０２    錘
１０３    梁
１０４    ＳＯＩ基板
１０５    活性層
１０６    ＢＯＸ層
１０７    支持層
１０８    センサギャップ
２００    上部絶縁基板
２０１    上部電極
２０２    上部入力電極
２０３    上部出力電極
２０４    貫通穴
２０５    外部電極
２０６    外部上部入力電極
２０７    外部上部出力電極
２０８    外部下部入力電極
２０９    外部下部出力電極
３００    下部絶縁基板
３０１    下部電極
３０２    下部入力電極
３０３    下部出力電極
４００    シリコン基板
４０１    センサ構造体
４０２    電極
４０３    フィードスルー
４０４    外部電極
【図１】
0005139673.tif 000002
【図２】
0005139673.tif 000003
【図３】
0005139673.tif 000004
【図４】
0005139673.tif 000005
【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】
0005139673.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0005139673.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0005139673.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0005139673.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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