(57)【要約】【課題】振動式トランスデューサの製造工程を簡略化するとともに、簡易にセンサ性能の向上を図れるようにする。【解決手段】振動子が形成された第１のシリコン基板の振動子形成面側に、絶縁膜を挟んで第２のシリコン基板を接合させる工程と、第２のシリコン基板を、振動子を覆うとともに、振動子の励振または振動周波数検出のための電極として機能するシェルに加工する工程と、シェル内を真空封止する工程とを含む振動式トランスデューサの製造方法。【選択図】図１
2012150029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子が形成された第１のシリコン基板の振動子形成面側に、少なくとも絶縁膜を挟んで第２のシリコン基板を接合させる工程と、
前記第２のシリコン基板を、前記振動子を覆うとともに、前記振動子の励振または振動周波数検出のための電極として機能するシェルに加工する工程と、
前記シェル内を真空封止する工程とを含むことを特徴とする振動式トランスデューサの製造方法。
【請求項２】
前記第１のシリコン基板に、不純物を拡散することにより犠牲層と前記振動子の層とを形成し、前記犠牲層をエッチングすることにより、前記振動子を形成する振動子形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の振動式トランスデューサの製造方法。
【請求項３】
前記第１のシリコン基板に、犠牲層と前記振動子の層とを選択エピタキシャル成長によって成膜し、前記犠牲層をエッチングすることにより、前記振動子を形成する振動子形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の振動式トランスデューサの製造方法。
【請求項４】
前記振動子形成工程において、前記振動子の層から、前記振動子と電気的に接続するための配線を同時に形成することを特徴とする請求項２または３に記載の振動式トランスデューサの製造方法。
【請求項５】
前記絶縁膜を挟んで第２のシリコン基板を接合させる工程に先立ち、前記絶縁膜を研磨する工程を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動式トランスデューサの製造方法。
【請求項６】
前記シェルに加工する工程は、
前記第２のシリコン基板を薄くすることにより行なうことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動式トランスデューサの製造方法。
【請求項７】
前記振動子と前記シェルの対向する面の少なくとも一方に、凸形状を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動式トランスデューサの製造方法。
【請求項８】
前記シェル内を真空封止する工程において、前記振動子と前記シェル内とに接合防止膜が成膜されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動式トランスデューサの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の製造方法により製造された振動式トランスデューサ。
【請求項１０】
振動子が形成された第１の基板と、
前記振動子を覆うとともに、前記振動子の励振または振動周波数検出のための電極として機能するシェルとを備え、
前記シェルは、前記第１の基板の振動子形成面と少なくとも絶縁膜を挟んで接合された第２の基板を加工することによって形成され、前記振動子の機械的Ｑを高めるための真空室を形成していることを特徴とする振動式トランスデューサ。
【請求項１１】
ダイアフラムを備えた圧力センサであることを特徴とする請求項９または１０に記載の振動式トランスデューサ。
【請求項１２】
ダイアフラムを備えない絶対圧センサであることを特徴とする請求項９または１０に記載の振動式トランスデューサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送器等に使用される振動式トランスデューサおよび振動式トランスデューサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動式トランスデューサは、シリコン基板上に形成された振動子の共振周波数の変化を検出することにより印加された物理量を測定する。振動式トランスデューサは、圧力センサ、加速度センサ、角速度センサ、共振器等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスとして伝送器等において広く用いられている。
【０００３】
図１５は、従来の振動式トランスデューサの構造を説明する断面図である。本図は、振動式トランスデューサを振動式圧力センサに適用した場合の例である。本図に示すように振動式圧力センサ３００は、ダイアフラム３０２が形成されたシリコン基板３０１に振動子３１０が形成され、シェル３２０により覆われている。シェル３２０内は、振動子３１０の機械的Ｑ値を高くするために真空度の高い真空室となっており、酸化膜による封止材３３０によって封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７０８４３号公報
【特許文献２】特開２０００−３９３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の振動式圧力センサ３００は、振動子と、振動子を囲む真空室を多層膜によって形成している。このため、製造工程が複雑で、振動子３１０の上下ギャップ調整も困難である。これにより、センサ特性にばらつきが生じやすく、また、製造コストも高くなっている。
【０００６】
また、静圧が高い環境で測定するためには、シェル３２０が変形しないように、シェル３２０を厚膜化して真空室の強度を上げる必要がある。しかし、薄膜を積層して構造を形成しているため、厚膜化が困難であるのに加え、シェル３２０を厚膜化すると、膜応力の問題が発生する。なお、特許文献２には、多層膜を用いずに圧力センサの真空室を形成することが記載されているが、この真空室における真空は基準圧としての真空である。このため、特許文献２に記載された技術を振動式圧力センサにそのまま適用しても、振動子の振動のために要求される真空度を満足することはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、振動式トランスデューサの製造工程を簡略化するとともに、簡易にセンサ性能の向上を図れ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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様である振動式トランスデューサの製造方法は、振動子が形成された第１のシリコン基板の振動子形成面側に、絶縁膜を挟んで第２のシリコン基板を接合させる工程と、前記第２のシリコン基板を、前記振動子を覆うとともに、前記振動子の励振または振動周波数検出のための電極として機能するシェルに加工する工程と、前記シェル内を真空封止する工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記第１のシリコン基板に、不純物を拡散することにより犠牲層と前記振動子の層とを形成し、前記犠牲層をエッチングすることにより、前記振動子を形成する振動子形成工程をさらに含むことができる。
【００１０】
あるいは、前記第１のシリコン基板に、凹部を形成し、前記凹部に犠牲層と前記振動子の層とを選択エピタキシャル成長によって成膜し、前記犠牲層をエッチングすることにより、前記振動子を形成する振動子形成工程をさらに含むようにしてもよい。
【００１１】
また、前記振動子形成工程において、前記振動子の層から、前記振動子と電気的に接続するための配線を同時に形成することができる。
【００１２】
また、前記絶縁膜を挟んで第２のシリコン基板を接合させる工程に先立ち、前記絶縁膜を研磨する工程を含むことができる。また、前記シェルに加工する工程は、前記第２のシリコン基板を薄くすることにより行なうことができる。また、前記振動子と前記シェルの対向する面の少なくとも一方に、凸形状を形成する工程をさらに含むことができる。また、前記シェル内を真空封止する工程において、前記振動子と前記シェル内とに接合防止膜が成膜されることができる。
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の第２の態様である振動式トランスデューサは、上述の製造方法により製造されたことを特徴とする。具体的には、ダイアフラムを備えた圧力センサとしたり、ダイアフラムを備えない絶対圧センサとすることができる。
【００１４】
また、振動子が形成された第１の基板と、前記振動子を覆うとともに、前記振動子の励振または振動周波数検出のための電極として機能するシェルとを備え、前記シェルは、前記第１の基板の振動子形成面と少なくとも絶縁膜を挟んで接合された第２の基板を加工することによって形成され、前記振動子の機械的Ｑを高めるための真空室を形成している振動式トランスデューサとしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、振動式トランスデューサの製造工程を簡略化するとともに、簡易にセンサ性能の向上を図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の振動式トランスデューサを振動式センサチップに適用した場合の構造を示す図である。
【図２】本実施形態の振動式センサチップの製造方法の概要を示す図である。
【図３】振動式センサチップの詳細な製造手順について説明する図である。
【図４】振動式センサチップの詳細な製造手順について説明する図である。
【図５】封止部を示す図である。
【図６】Ｐ＋層、Ｐ＋＋層形成の別例を示す図である。
【図７】梁を形成しない状態で貼り合わせ基板を接合する場合について説明する図である。
【図８】シェルと配線とを別部材で形成する例を示す図である。
【図９】振動子とシェルの接合防止例について説明する図である。
【図１０】ダイアフラムを形成しない絶対圧センサの構造を示す図である。
【図１１】振動子の形状例を説明する図である。
【図１２】駆動電極と検出電極を分けた場合の構造を示す図である。
【図１３】振動子の駆動方法として圧電駆動を用いた場合の例を示す図である。
【図１４】振動周波数の検出方法としてピエゾ抵抗素子により検出する方法を説明する図である。
【図１５】従来の振動式トランスデューサの構造を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の振動式トランスデューサを振動式センサチップに適用した場合の構造を示している。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａにおける断面図である。
【００１８】
図１（ａ）に示すように振動式センサチップ１０は、裏面にダイアフラム１１０が形成されたシリコン基板１００に、４本の振動子１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）が形成され、２本の振動子を組として２つのシェル１０２（１０２ａ、１０２ｂ）で覆われている。以下、特に区別する必要がない場合には、振動子１０１、シェル１０２と総称する。
【００１９】
シリコン基板１００上には、端子として、配線１０４ａを介して振動子１０１ａに接続するためのボンディングパッド１０３ａ、配線１０４ｂを介して振動子１０１ｂに接続するためのボンディングパッド１０３ｂ、配線１０４ｃを介して振動子１０１ｃに接続するためのボンディングパッド１０３ｃ、配線１０４ｄを介して振動子１０１ｄに接続するためのボンディングパッド１０３ｄ、配線１０４ｅを介してシェル１０２ａに接続するためのボンディングパッド１０３ｅ、配線１０４ｆを介してシェル１０２ｂに接続するためのボンディングパッド１０３ｆ、シリコン基板１００の電位を定めるためのボンディングパッド１０３ｇが形成されている。以下、特に区別する必要がない場合には、ボンディングパッド１０３、配線１０４と総称する。ボンディングパッド１０３は、Ａｌによって形成されており、配線１０４は、不純物がドーピングされたシリコン配線である。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、振動子１０１の周囲には、シリコン基板１００とシェル１０２に囲まれるようにキャビティー１０７が形成されている。キャビティー１０７内は、振動子１０１の機械的Ｑ値を高くするために真空度の高い真空室となっている。すなわち、真空室の真空度を高くすることにより、共振点で振動子が安定に励振する、振動エネルギーの損失が小さくなる等の理由から、振動子１０１の機械的Ｑ値を高くすることができる。振動子１０１は、導体となるように、不純物がドーピングされたシリコンにより形成されている。シェル１０２も、導体となるように不純物がドーピングされたシリコンにより形成されている。
【００２１】
振動子１０１とシェル１０２との間には、所定量の静電ギャップが形成されており、振動子１０１とシェル１０２とが電極として機能し、ボンディングパッド１０３から与えられる両電極間の電位差によって静電引力を発生させて振動子１０１を励振する。そして、励振された振動子１０１の振動周波数を、振動子１０１とシェル１０２との間の静電容量変化によって検出する。静電容量変化は、ボンディングパッド１０３から取り出される電気信号に基づいて検出することができる。
【００２２】
すなわち、振動子１０１が形成されたシリコン基板１００が受ける圧力が変化すると振動子１０１の歪が変化し、振動子１０１の共振周波数が変化する。振動式センサチップ１０は、この共振周波数の変化を検出することによって圧力を計測する圧力センサとなっている。ただし、振動子１０１の励振方式や、振動子１０１の振動周波数の検出は、種々の方式を用いることができる。
【００２３】
図２は、本実施形態の振動式センサチップ１０の製造方法の概要を示す図である。図２（ａ）に示すＰ型の振動子１０１となる両持ち梁を形成したＮ型シリコン基板１００に、図２（ｂ）に示すように、酸化膜の絶縁膜１３０を介してＮ型シリコンの貼り合わせ基板１２０を接合し、図２（ｃ）に示すように、貼り合わせ基板１２０を加工してシェル１０２を形成する。
【００２４】
シェル１０２・振動子１０１の電極、配線１０４、基板１００は、すべて単結晶シリコンにより形成されており、電気抵抗を下げるために不純物濃度を高くしている。振動子１０１は、キャビティー１０７を形成するための犠牲層エッチングの選択比や歪を大きくする意味でも不純物濃度が高く設定される。
【００２５】
このように、本実施形態の振動式センサチップ１０は、多層膜積層構造ではなく、貼り合わせ基板１２０によりシェル１０２を形成しているため、製造工程を簡略化するとともに、簡易にセンサ性能の向上を図れるようになっている。
【００２６】
絶縁膜１３０は、シリコン基板１００側の接合膜として利用しているが、静電ギャップｄの調節にも利用されている。また、この絶縁膜は、振動子１０１とシェル１０２とを電気的にアイソレーションする役割も果たしている。
【００２７】
基板接合は、プラズマ処理などで表面を活性化させた接合方法によって行なうことができる。基板接合時に振動子１０１と貼り合わせ基板１２０の内側が活性化されることにより、振動子１０１とシェル１０２とが接合されるおそれがあるため、図２（ｄ）に示すように、キャビティー１０７内に膜１３１を付着させ、活性面を失活させるための接合防止構造としている。
【００２８】
シェル１０２の厚さは、振動式センサチップ１０に圧力が印加された際に破壊されない強度を持たせた厚とすることができ、パターニングが容易となるような厚さに設定されている。
【００２９】
次に、本実施形態の振動式センサチップ１０の詳細な製造手順について図３、図４を参照して説明する。図３、図４は、振動式センサチップ１０のプロセスフローを略断面図で示したものである。
【００３０】
まず、図３（ａ）に示すように、Ｎ型のシリコン基板１００に酸化膜を形成し、酸化膜をパターンニングしてマスクＭを形成する。そして、図３（ｂ）に示すように、不純物（ボロン）を拡散し、犠牲層となり振動子下ギャップを生成するＰ＋層と、振動子１０１および配線１０４となるＰ＋＋層とを形成する。
【００３１】
次に、図３（ｃ）に示すように、不純物拡散時にマスクとして使用したマスクＭを除去し、酸化膜による絶縁膜１３０を成膜・パターニングする。絶縁膜１３０の表面粗さや、段差を除去する研磨も行なう。そして、不純物拡散によって形成されたＰ＋層の一部をエッチング除去して、振動子１０１を形成する。
【００３２】
ここで、絶縁膜１３０は、Ｐ＋層の犠牲層エッチングで振動子１０１を形成するときのエッチングマスク、貼り合わせ基板１２０との接合膜、振動子上側ギャップの調節、シェル１０２と振動子１０１との間の絶縁膜、Ｐ＋＋層とシリコン基板１００の表面との段差調整として機能する。
【００３３】
また、絶縁膜１３０を接合工程よりも前に研磨するのは、不純物拡散によってシリコン基板１００に凹凸部ができ、その表面に成膜した絶縁膜１３０表面にも生じる凹凸形状および表面粗さを小さくするためである。これにより、後の封止時にキャビティー１０７内に付着する膜を低減することができ、また、貼り合わせ基板１２０を接合できる面状態とすることができる。研磨方法は、ポリッシングやＣＭＰ等により行なうことができる。
【００３４】
このとき、完全に平坦化せずに、わずかな段差を残しておくことができるが、完全に平坦化するようにしてもよい。完全に平坦化することにより、貼り合わせ基板１２０を接合することで、キャビティー１０７内が密閉される。この場合の接合方法は、高真空下における表面活性化接合を採用することができ、シリコン基板１００と貼り合わせ基板１２０との接合と同時に真空封止も行なわれることになる。
【００３５】
振動子上側ギャップの調節のための絶縁膜１３０の厚さの調整は、研磨とフッ酸によるエッチング処理により容易に行なうことができる。この処理によって絶縁膜１３０に貼り合わせ基板１２０が接合できる表面粗さとすることができる。
【００３６】
Ｐ＋層の犠牲層エッチングでは、ＴＭＡＨやヒドラジン等のアルカリ溶液を使用して、選択エッチングを行なうことができる。また、Ｎ型であるシリコン基板１００は、電界エッチングによって、陽極酸化保護される。
【００３７】
犠牲層エッチングによって、振動子１０１が形成されるが、振動子１０１とボンディングパッド１０３とが電気的につながるように、配線１０４として利用される箇所のＰ＋層は、エッチングされないように絶縁膜１３０によって保護する。振動子１０１の形成は、従来の積層膜構造のようにキャビティー１０７内に形成された犠牲層をエッチングするのではなく、犠牲層が露出している状態でエッチングできるため、エッチング処理が容易となる。
【００３８】
次に、図３（ｄ）に示すように、シリコン基板１００の絶縁膜１３０を接合面として、Ｎ型シリコン基板である貼り合わせ基板１２０を接合する。貼り合わせ基板１２０の接合は、プラズマ処理などで表面を活性化させる接合方法によって行なうことができる。接合後は、熱処理を行ない、接合強度を増すための処理も行なうようにする。ただし、貼り合わせ基板１２０の接合は、熱接合を用いるようにしてもよい。
【００３９】
貼り合わせ基板１２０は、高い不純物濃度にドーピングされた単結晶シリコンのみで構成することができ、パターンは形成しない。シリコンウェーハに形成されているオリエンテーションフラットによって、シリコンの結晶方位を所定の方位に合わせる程度で、シリコン基板１００との位置を決めることができる。したがって、細かいアライメントの処理の必要がなく、簡素な工程にすることができる。
【００４０】
なお、絶縁膜１３０と貼り合わせ基板１２０との間にさらに別の基板を挟んだり、シリコン等の導電性を有する膜を形成するようにしてもよい。また、絶縁膜１３０は、貼り合わせ基板側１２０側に形成するようにしてもよい。
【００４１】
次に、図３（ｅ）に示すように、接合した貼り合わせ基板１２０を、研削研磨して、所望の厚さまで薄くする。薄肉化は、後のシェル１０２のパターニング時に、エッチング量を減らし、また、加工が容易となるように行なわれる。研削研磨加工は、グラインディング加工によって容易に行なうことができる。ただし、所望厚の貼り合わせ基板１２０を用いることで、研削研磨工程は省くことができる。また、薄肉化は、エッチング処理やブラスト加工によって行なったり、これらを併用して行なうようにしてもよい。
【００４２】
次いで、図４（ａ）に示すように、薄肉化された貼り合わせ基板１２０をパターニングして、シェル１０２と配線１０４とを同時に形成する。シェル１０２を形成するためのパターニングは、ドライエッチングによって行ない、ウエットエッチングによるキャビティー１０７内への水や薬品の侵入がないようにすることが望ましい。これにより、封止後のシェル１０２内の真空度を向上することができる。最終的なシェル１０２の厚さは、研削加工とシェルパターニング時のドライエッチングによって調節することができる。
【００４３】
次に、図４（ｂ）に示すように、ＣＶＤにより、キャビティー１０７を真空封止する。封止工程は、振動子１０１とシェル１０２とが接合することを防止するための工程として必要となる。貼り合わせ基板１２０の接合時にプラズマ処理などによって表面を活性化するが、このときに接合面ではない振動子１０１とシェル１０２とが対向する部分も活性化処理が行なわれて活性面が現れる。このため、振動子１０１とシェル１０２とが接合してしまうおそれがある。本実施形態では、基板接合した後の工程でＣＶＤによる封止を行なうことで、活性化された振動子１０１表面やシェル１０２内面に膜１３１（図２（ｄ）参照）を付着させて失活させる。これにより、振動子１０１とシェル１０２とが接合することを防止している。
【００４４】
また、従来の積層膜構造の製造方法では、キャビティー１０７内外を結ぶ通路は、犠牲層エッチング用流路として、十分なサイズが必要となっていた。このため、封止時に振動子１０１に付着する膜が多くなり、振動子１０１の張力に与える影響が大きくなっていた。これに対し、本実施形態では、振動子１０１を形成した後に貼り合わせ基板１２０を接合するため、キャビティー１０７内外を結ぶ通路を小さくでき、封止時にキャビティー１０７内に付着する膜１３１を低減することができる。これにより、振動子１０１の張力に与える影響を小さくすることができる。なお、封止穴１０８は、図５（ａ）中のＢ−Ｂに示す箇所の断面図５（ｂ）に示すように、シェル１０２の端部に設けられている。
【００４５】
次いで、図４（ｃ）に示すように、不要な封止膜を除去し、絶縁膜１３０をパターニングする。さらに、Ａｌ膜を成膜・パターニングして、ボンディングパッド１０３を形成する。
【００４６】
最後に、図４（ｄ）に示すように、振動子１０１形成面と反対側の面に凹部を形成し、ダイアフラム１１０を形成する。
【００４７】
このように、本実施形態の振動式センサチップ１０は、複雑な積層膜構造ではなく、貼り合わせ基板１２０によりシェル１０２を形成しているため、多くの工程が削減されて容易に制作可能となり製造コストを低減することができる。
【００４８】
また、キャビティー１０７を形成する前に振動子１０１の形成ができるため、振動子１０１の形成が容易となり、歩留が向上する。さらに、振動子１０１、シェル１０２の電極を形成する際に、配線１０４も同時に形成でき、工程の簡略化を図ることができる。これらにより製造コストを一層低減することができる。
【００４９】
また、シェル１０２を積層膜ではなく、貼り合わせ基板１２０により形成することで、シェル１０２の残留応力を低減させることができるとともに、シェル１０２の厚さを厚くすることが容易となる。これにより、シェル１０２の破壊強度を上げることができ、振動式センサチップ１０の静圧耐圧性能の向上を図ることができる。
【００５０】
さらに、キャビティー１０７が形成された後には犠牲層エッチングを行なわないため、キャビティー１０７内につながる経路を小さくでき、封止時にキャビティー１０７内に付着する膜１３１を低減することができる。このため、振動子１０１への膜付着が減少するため、振動子１０１の張力を高く保つことができ、高圧レンジの振動式センサチップ１０を製作することができるようになる。
【００５１】
なお、上記の製造手順では、図３（ａ）に示したように、シリコン基板１００中に、不純物であるボロンを拡散してＰ＋層とＰ＋＋層とを形成したが、図６（ａ）に示すようにマスクＭが形成された状態から、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板１００をエッチングして凹部を形成し、Ｐ＋層、Ｐ＋＋層を埋め戻すような選択エピタキシャル成長によって代用してもよい。図６（ｃ）はＰ＋層の成膜を示し、図６（ｄ）はＰ＋＋層の成膜を示している。ただし、シリコン基板１００のエッチングを行なわず、凹部を形成することなく、選択エピタキシャル成長によってＰ＋層、Ｐ＋＋層を形成するようにしてもよい。
【００５２】
なお、本発明は上述の製造方法や構造に限られず、種々の変形を適用することができる。例えば、上述の例では、振動子１０１となる梁を形成したシリコン基板１００に、絶縁膜１３０を介して貼り合わせ基板１２０を接合したが、図７（ａ）に示すように、梁を形成しない状態で貼り合わせ基板１２０を接合するようにしてもよい。
【００５３】
このとき、エッチングして振動子１０１とするパターンを形成した後、梁を形成しない状態でシリコン基板１００と貼り合わせ基板１２０とを接合し、シェル１０２を形成してから、図７（ｂ）に示すように、接合基板とした状態で犠牲層１３４のエッチングを行なう。このような手順で梁を形成すると、絶縁膜１３０のパターンエッジ部がエッチングにより侵されないため、貼り合わせ基板１２０を絶縁膜１３０のパターンエッジ部までしっかりと接合させることが容易となる。
【００５４】
上述の例では、貼り合わせ基板１２０としてＮ型のシリコン基板を用いているが、Ｐ型シリコン基板を用いるようにしてもよい。Ｎ型のシリコン基板を用いた方が、振動子１０１とシェル１０２との絶縁抵抗が取りやすいが、Ｐ型シリコン基板の方が配線抵抗を容易に小さくでき、ボンディングパッド１０３とのコンタクト抵抗を容易に小さくすることができる。
【００５５】
また、上述の例では、貼り合わせ基板１２０からシェル１０２とシェル１０２の配線１０４を形成したが、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、配線１０４を別の部材から形成するようにしてもよい。例えば、シェル１０２の厚さを厚く設定する場合、ボンディングパッド１０３などを形成する際に、段差が大きくなることで問題が生じる可能性がある。このような場合に、配線１０４を別部材で形成することにより段差を小さくして、容易なパターニングを行なえるようになる。また、シェル１０２と配線１０４とを同時にパターニングした後、配線１０４の一部または全部をエッチングする等によって厚さを調整するようにしてもよい。この場合、配線抵抗を考慮するものとする。
【００５６】
上述のように、基板接合時にプラズマ処理などによって表面を活性化するが、このとき、接合面ではない振動子１０１とシェル１０２とが対向する部分も活性化処理が行なわれて、活性面が現れる。この活性面は、封止時に形成される膜により失活されるが、封止前に振動子１０１とシェル１０２とが接合してしまうおそれがある。
【００５７】
そこで、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すようにシェル１０２または振動子１０１に凸形状１３６、凸形状１３８を形成したり、図９（ｃ）に示すように、活性化処理をしても接合が困難である接合防止膜１３２を成膜しておくことが有効である。振動子１０１とシェル１０２との接合防止対策が行なわれていれば、ＣＶＤ成膜による封止工程を省くことができる。
【００５８】
凸形状は、シェル１０２または振動子１０１のいずれか一方の一部の箇所に形成すれば十分であるが、振動子１０１の共振周波数や歪が変化することによりセンサ性能に影響を及ぼす可能性があるため、シェル１０２側への形成が望ましい。
【００５９】
接合防止膜１３２は、炭化珪素、ＤＬＣ（diamond‐like carbon）等を用いることができる。振動子１０１側に成膜する場合には、上述の理由から、接合防止膜１３２の残留応力や、適切なパターン形成、形成面積等を考慮する必要がある。
【００６０】
また、１チップ内に配置する振動子１０１およびシェルの数に制限はない。これらの数を変化させることで、振動式センサチップの小型化や精度の向上等を図ることができる。図１０は、振動子１０１が２個でシェル１０２が１個の場合を示しており、一方の振動子１０１をリファレンス振動子として、測定精度を向上させるようにしている。また、振動子１０１の形状は、図１１（ａ）に示すように両持ちのＩ字型でもよいし、図１１（ｂ）に示すようにＨ型としたり、図１１（ｃ）に示すように片持ち梁としてもよい。なお、図１１（ｂ）においては、Ｈ型振動子１の周辺に犠牲層エッチング後の凹部１４０が形成されている。
【００６１】
さらに、本発明の振動式トランスデューサは、ダイアフラムを形成しない絶対圧センサに適用することもでき、図１０は、振動式トランスデューサを、ダイアフラムを形成しない絶対圧センサ２０に適用した場合の構造例を示している。
【００６２】
以上の例示は、振動子１０１を励振するための静電駆動と振動周波数の変化を計測するための静電容量の検出とを同じ電極により行なっているが、駆動電極と検出電極とを分けるようにしてもよい。この場合、図１２に示すように振動子１０１の下に検出電極、駆動電極のいずれか一方の電極１４２を配置し、シェル１０２を他方の電極とする構造となる。
【００６３】
また、振動子１０１の駆動方法と、振動周波数の検出方法は静電駆動、静電容量検出方法以外の方法を用いるようにしてもよい。振動子１０１の他の駆動方法として、例えば、圧電による駆動方法を用いることができる。圧電駆動を用いる場合には、図１３に示すように、配線１４５が接続された圧電素子１４４を振動子１０１の付け根部分に配置すればよい。この場合、シェル１０２が静電容量検出用の電極となる。
【００６４】
振動周波数の他の検出方法として、例えば、ピエゾ抵抗素子により検出する方法を用いることができる。この場合、図１４に示すように、配線１４７が接続されたピエゾ抵抗素子１４６を振動子１０１の付け根部分に配置すればよい。この場合、シェル１０２が静電駆動用の電極となる。さらには、圧電駆動と静電容量変化による検出方法の組合せや、静電駆動とピエゾ抵抗素子を用いた検出方法の組合せを用いるようにしてもよい。
【００６５】
また、本発明の振動式トランスデューサは、圧力センサ、加速度センサ、角速度センサ、共振器等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスとして広く用いることができる。以上説明したように、本発明によれば、振動式トランスデューサの製造工程を簡略化するとともに、簡易にセンサ性能の向上を図れるようになる。
【符号の説明】
【００６６】
１０…振動式センサチップ、２０…絶対圧センサ、１００…シリコン基板、１０１…振動子、１０２…シェル、１０３…ボンディングパッド、１０４…配線、１０７…キャビティー、１０８…封止穴、１１０…ダイアフラム、１２０…貼り合わせ基板、１３０…絶縁膜、１３１…膜、１３２…接合防止膜、１３４…犠牲層、１３６…凸形状、１３８…凸形状、１４０…凹部、１４２…電極、１４４…圧電素子、１４５…配線、１４６…ピエゾ抵抗素子、１４７…配線、３００…振動式圧力センサ、３０１…シリコン基板、３０２…ダイアフラム、３１０…振動子、３２０…シェル、３３０…封止材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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