(57)【要約】【課題】  特に、ＳＯＩ基板を用いて形成した加速度センサ等の物理量センサにおいて、気密性の向上と、電極パッドと可動部の変位量を検出するための検出部との間の電気抵抗の低減を同時に得ることが可能な物理量センサを提供することを目的としている。【解決手段】  ＳＯＩ層５には、可動部６と、前記可動部を支持する支持部１０と、前記可動部６の変位量を検出するための検出部１２が形成されている。金属で形成された配線層１３が前記検出部との電気的な接続位置から前記絶縁層上に前記ＳＯＩ層より薄い膜厚で延出し、前記配線層の先端部に電極パッド１４が接続されている。蓋体１７の側壁部１７ａが前記ＳＯＩ層５の周囲にある絶縁性の保護層１６上及び、前記配線層１３上を横断する位置に接合されて、前記蓋体１７の側壁部１７ａの外側に前記電極パッド１４が露出している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板／絶縁層／ＳＯＩ層より成るＳＯＩ基板を用いて形成された物理量センサにおいて、
前記ＳＯＩ層には、前記絶縁層が除去された前記支持基板の上方に位置する可動部と、前記可動部を支持し前記絶縁層上に形成された支持部と、前記可動部の変位量を検出するための検出部が形成されており、
金属で形成された配線層が前記検出部との電気的な接続位置から前記絶縁層上に前記ＳＯＩ層より薄い膜厚で延出し、前記配線層の先端部に金属で形成された電極パッドが接続されており、
前記可動部、前記支持部、及び前記検出部の上方を覆う蓋体の側壁部が前記ＳＯＩ層の周囲にある前記絶縁層上及び、前記配線層上を横断する位置に接合されて、前記蓋体の側壁部の外側に前記電極パッドが露出していることを特徴とする物理量センサ。
【請求項２】
前記側壁部と前記絶縁層及び前記配線層との間には、前記蓋体の側壁部の下に位置する前記絶縁層を等方性エッチング工程から保護するための絶縁性の保護層が形成されている請求項１記載の物理量センサ。
【請求項３】
前記検出部は、交互に並設された櫛歯状の可動電極と固定電極とで構成され、前記可動電極は、前記絶縁層が除去された前記支持基板の上方に位置して前記可動部と一体化しており、前記固定電極は前記可動部から離れて前記絶縁層上に固定支持されており、前記可動部の変位量は前記可動電極と固定電極間の静電容量変化に基づき検出される請求項１又は２に記載の物理量センサ。
【請求項４】
前記配線層は、前記絶縁層の表面に形成された凹部内に形成される請求項１ないし３のいずれかに記載の物理量センサ。
【請求項５】
支持基板／絶縁層／ＳＯＩ層より成るＳＯＩ基板を用いて形成する物理量センサの製造方法において、
ＳＯＩ層に可動部、前記可動部を支持する支持部及び前記可動部の変位量を検出するための検出部を形成し、不要な前記ＳＯＩ層を除去する工程、
露出した前記絶縁層上に前記検出部に電気的に接続する配線層を金属で形成する工程、
前記配線層の先端部に電極パッドを金属で形成する工程、
前記可動部と前記支持基板の間に位置する前記絶縁層を等方性エッチング工程により除去する工程、
裏面に側壁部より凹部が形成された蓋体を用いて、前記可動部及び前記検出部を前記凹部内に収納するとともに、前記側壁部を、前記ＳＯＩ層の周囲にある前記絶縁層上、及び前記配線層上を横断する位置に接合して、前記側壁部の外側に前記電極パッドを露出させる工程、
を有することを特徴とする物理量センサの製造方法。
【請求項６】
支持基板／絶縁層／ＳＯＩ層より成るＳＯＩ基板を用いて形成する物理量センサの製造方法において、
ＳＯＩ層に可動部、前記可動部を支持する支持部及び前記可動部の変位量を検出するための検出部を形成するのに必要なＳＯＩ層を残し、不要な前記ＳＯＩ層を除去する工程、
露出した前記絶縁層上に前記検出部に電気的に接続するための配線層を金属で形成する工程、
前記配線層の先端部に電極パッドを金属で形成する工程、
残された前記ＳＯＩ層に前記可動部、前記支持部及び前記検出部を形成する工程、
前記可動部と前記支持基板の間に位置する絶縁層を等方性エッチング工程により除去する工程、
裏面に側壁部より凹部が形成された蓋体を用いて、前記可動部及び前記検出部を前記凹部内に収納するとともに、前記側壁部を、前記ＳＯＩ層の周囲にある前記絶縁層上及び前記配線層上を横断する位置に接合して、前記側壁部の外側に前記電極パッドを露出させる工程、
を有することを特徴とする物理量センサの製造方法。
【請求項７】
交互に並設される櫛歯状の可動電極と固定電極とを備え、前記可動部の変位量を静電容量変化に基づき検出するための前記検出部を形成し、このとき前記可動電極を前記可動部に一体に形成し、前記固定電極を前記可動部から離して形成し、前記等方性エッチング工程にて、前記可動電極と前記支持基板との間に位置する前記絶縁層を除去する一方、前記固定電極を、前記絶縁層上にて固定支持した状態に保つ請求項５又は６に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項８】
前記等方性エッチング工程の前に、少なくとも、前記側壁部の接合領域にある前記絶縁層上に等方性エッチング工程から保護するための絶縁性の保護層を形成し、その後、前記等方性エッチング工程を行い、前記蓋体の側壁部を前記保護層上に設ける請求項５ないし７のいずれかに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項９】
前記配線層をスパッタで形成する請求項５ないし８のいずれかに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１０】
前記電極パッドを、前記配線層の先端部上あるいは下に金属層を重ねて形成する請求項５ないし９のいずれかに記載の物理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、特に、ＳＯＩ基板を用いて形成した加速度センサ等の物理量センサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の各特許文献には、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム：Micro ElectroMechanical System）技術を用いて形成された加速度センサが開示されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、支持基板／絶縁層（特許文献１では埋め込み酸化膜２２と記載されている）／ＳＯＩ層より成るＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いて、前記ＳＯＩ層に、加速度センサを構成する可動部（特許文献１には可動導電領域Ｒ１と記載されている）等を形成し、前記ＳＯＩ層上にキャップ（蓋体）を被せた構造が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１５００９８号公報
【特許文献２】特開２００１−１９６４８４号公報
【特許文献３】特開２００１−１１９０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の加速度センサの構造では以下の問題点があった。
ＳＯＩ層で形成された配線層の段差を被い気密性を確保する有効な手段が無かった。
【０００５】
特許文献１の加速度センサの構造では、ＳＯＩ層上面をキャップ（蓋体）に対する接合面としている。そして気密性を確保するため素子外周と同時に各パッド面上でも接合する必要があり接合箇所が多く、気密性を確保することが困難であった。
【０００６】
また接合面積を十分確保するためにパッドサイズや位置、間隔を制限することが必要であった。
【０００７】
また十分な強度と信頼性を得るには、パッドサイズや間隔が広くなり、小型化に相反する結果となった。
【０００８】
また特許文献１の構造では、ＳＯＩ層を介して可動部の変位量を検出するための可動電極及び固定電極と電極パッド（特許文献１におけるパッド電極Ｐ１〜Ｐ６）間を電気的に繋ぐために電気抵抗が大きくなるといった問題があった。
【０００９】
特許文献２、及び特許文献３に記載された構成では、可動電極及び固定電極とパッド電極間を繋ぐ配線層を絶縁層の内部に埋め込んで形成しているが、配線構造が複雑化するし、また上記した気密性の向上と電気抵抗の低減を図ることが可能な構造とはなっていない。
【００１０】
このように従来では、ＳＯＩ基板を用いて形成した加速度センサ等の物理量センサにおいて、気密性の向上と電気抵抗の低減を同時に得られる構造は存在しなかった。
【００１１】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、ＳＯＩ基板を用いて形成した加速度センサ等の物理量センサにおいて、気密性の向上と、電極パッドと可動部の変位量を検出するための検出部との間の電気抵抗の低減を同時に得ることが可能な物理量センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、支持基板／絶縁層／ＳＯＩ層より成るＳＯＩ基板を用いて形成された物理量センサにおいて、
前記ＳＯＩ層には、前記絶縁層が除去された前記支持基板の上方に位置する可動部と、前記可動部を支持し前記絶縁層上に形成された支持部と、前記可動部の変位量を検出するための検出部が形成されており、
金属で形成された配線層が前記検出部との電気的な接続位置から前記絶縁層上に前記ＳＯＩ層より薄い膜厚で延出し、前記配線層の先端部に金属で形成された電極パッドが接続されており、
前記可動部、前記支持部、及び前記検出部の上方を覆う蓋体の側壁部が前記ＳＯＩ層の周囲にある前記絶縁層上及び、前記配線層上を横断する位置に接合されて、前記蓋体の側壁部の外側に前記電極パッドが露出していることを特徴とするものである。
【００１３】
これにより、前記蓋体の側壁部に対する接合段差を従来に比べて小さくできるとともに、金属で形成された前記配線層の配線経路を従来より短くできる。よって従来の構造に比べて気密性を向上させることができるとともに検出部と電極パッド間の電気抵抗を低減させることができる。
【００１４】
また本発明では、前記側壁部と前記絶縁層及び前記配線層との間には、前記蓋体の側壁部の下に位置する前記絶縁層を等方性エッチング工程から保護するための絶縁性の保護層が形成されていることが好ましい。これにより、前記蓋体の側壁部の下側の前記絶縁層が除去されず残っており、より効果的に、前記蓋体の側壁部に対する接合段差を従来に比べて小さくできる。
【００１５】
また本発明では、前記検出部は、交互に並設された櫛歯状の可動電極と固定電極とで構成され、前記可動電極は、前記絶縁層が除去された前記支持基板の上方に位置して前記可動部と一体化しており、前記固定電極は前記可動部から離れて前記絶縁層上に固定支持されており、前記可動部の変位量は前記可動電極と固定電極間の静電容量変化に基づき検出される構造にできる。これにより静電容量型の物理センサを構成できる。
【００１６】
また本発明では、前記配線層は、前記絶縁層の表面に形成された凹部内に形成されることが好ましい。これにより、より効果的に、前記蓋体の側壁部に対する接合段差を従来に比べて小さくできる。
【００１７】
本発明は、支持基板／絶縁層／ＳＯＩ層より成るＳＯＩ基板を用いて形成する物理量センサの製造方法において、
ＳＯＩ層に可動部、前記可動部を支持する支持部及び前記可動部の変位量を検出するための検出部を形成し、不要な前記ＳＯＩ層を除去する工程、
露出した前記絶縁層上に前記検出部に電気的に接続する配線層を金属で形成する工程、
前記配線層の先端部に電極パッドを金属で形成する工程、
前記可動部と前記支持基板の間に位置する前記絶縁層を等方性エッチング工程により除去する工程、
裏面に側壁部より凹部が形成された蓋体を用いて、前記可動部及び前記検出部を前記凹部内に収納するとともに、前記側壁部を、前記ＳＯＩ層の周囲にある前記絶縁層上、及び前記配線層上を横断する位置に接合して、前記側壁部の外側に前記電極パッドを露出させる工程、
を有することを特徴とするものである。
【００１８】
あるいは本発明は、支持基板／絶縁層／ＳＯＩ層より成るＳＯＩ基板を用いて形成する物理量センサの製造方法において、
ＳＯＩ層に可動部、前記可動部を支持する支持部及び前記可動部の変位量を検出するための検出部を形成するのに必要なＳＯＩ層を残し、不要な前記ＳＯＩ層を除去する工程、
露出した前記絶縁層上に前記検出部に電気的に接続するための配線層を金属で形成する工程、
前記配線層の先端部に電極パッドを金属で形成する工程、
残された前記ＳＯＩ層に前記可動部、前記支持部及び前記検出部を形成する工程、
前記可動部と前記支持基板の間に位置する絶縁層を等方性エッチング工程により除去する工程、
裏面に側壁部より凹部が形成された蓋体を用いて、前記可動部及び前記検出部を前記凹部内に収納するとともに、前記側壁部を、前記ＳＯＩ層の周囲にある前記絶縁層上及び前記配線層上を横断する位置に接合して、前記側壁部の外側に前記電極パッドを露出させる工程、
を有することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明によれば簡単且つ適切に、前記蓋体の側壁部に対する接合段差を従来に比べて小さくできるとともに、金属で形成された前記配線層の配線経路を従来より短く形成できる。
【００２０】
また本発明では、交互に並設される櫛歯状の可動電極と固定電極とを備え、前記可動部の変位量を静電容量変化に基づき検出するための前記検出部を形成し、このとき前記可動電極を前記可動部の側端部に一体に形成し、前記固定電極を前記可動部から離して形成し、前記等方性エッチング工程にて、前記可動電極と前記支持基板との間に位置する前記絶縁層を除去する一方、前記固定電極を、前記絶縁層上にて固定支持した状態に保つ構造に形成できる。
【００２１】
また本発明では、前記等方性エッチング工程の前に、少なくとも、前記側壁部の接合領域にある前記絶縁層上に等方性エッチング工程から保護するための絶縁性の保護層を形成し、その後、前記等方性エッチング工程を行い、前記蓋体の側壁部を前記保護層上に設けることが好ましい。これにより、より効果的に、前記側壁部に対する接合段差を小さくすることができる。
【００２２】
また本発明では、前記配線層をスパッタで形成することが好ましい。これにより前記配線層を適切且つ簡単に薄い膜厚で形成することができる。
【００２３】
また本発明では、前記電極パッドを、前記配線層の先端部上あるいは下に金属層を重ねて形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の物理量センサによれば、蓋体の側壁部に対する接合段差を従来に比べて小さくできるとともに、金属で形成された配線層の配線経路を従来より短くできる。よって従来の構造に比べて気密性を向上させることができるとともに検出部と電極パッド間の電気抵抗を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本実施形態における加速度センサの平面図（ただし蓋体は側壁部を点線で示した）、図２は、図１に示す加速度センサをＡ−Ａ線から膜厚方向（Ｚ方向）に切断し矢印方向に見た断面図、図３、図４は、図２とは一部異なる他の実施形態の加速度センサの断面図、である。
【００２６】
図１に示す加速度センサ１は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板２を用いて形成される。前記ＳＯＩ基板２は、シリコンで形成された支持基板３と、シリコン層で形成されたＳＯＩ層５と、前記支持基板３とＳＯＩ層５の間に位置する例えばＳｉＯ2で形成された絶縁層４の積層構造である。前記支持基板３の膜厚は、０．４〜０．７ｍｍ、前記絶縁層４の膜厚は、１〜２μｍ、前記ＳＯＩ層５の膜厚は、１０〜３０μｍである。
【００２７】
図１、図２に示すように前記ＳＯＩ層５には可動部６、前記可動部６を支持する支持部１０、前記可動部６の変位量を検出するための検出部１２が形成されている。
【００２８】
図１に示すように前記可動部６は、錘部７と、前記錘部７の図示Ｘ方向の両側に形成されたばね部９とを備える。また前記ばね部９の前記錘部７との反対側には支持部１０がＳＯＩ層５にて形成されており、前記支持部１０は前記絶縁層４上に固定支持されている。
【００２９】
前記検出部１２は、前記可動部６の図示Ｙ方向に長い対向電極対として設けられる。前記検出部１２は、可動電極８と固定電極１１とを備えて構成される。前記可動電極８は櫛歯形状で図示Ｘ方向に所定の間隔を空けて前記可動部６と一体となって形成される。一方、前記固定電極１１は図示Ｘ方向に所定の間隔を空け、前記可動電極８と交互に並設される櫛歯状部１１ａと、前記櫛歯状部１１ａを連結する連結部１１ｂとで構成される。前記固定電極１１は前記可動部６から離れており、少なくとも前記連結部１１ｂの一部が前記絶縁層４上に固定支持されている。
【００３０】
図１，図２に示すように前記可動部６及び可動電極８と、前記支持基板３との間には前記絶縁層４が形成されておらず空間Ｓ１が形成されている。なお前記空間Ｓ１は、前記固定電極１１の櫛歯状部１１ａの下にも形成されている。
【００３１】
上記に記載したように、前記ＳＯＩ層５は、可動部６、検出部１２及び支持部１０のみに残され、それ以外の箇所には残されていない。前記空間Ｓ１が形成される領域を除いて前記絶縁層４は前記支持基板３上に残されている。
【００３２】
図１，図２に示すように、前記絶縁層４上には前記固定電極１１及び一方の支持部１０に電気的に接続される配線層１３が図示Ｘ方向に延出形成されている。前記支持部１０に接続された配線層１３は、前記可動電極８に電気的に接続された状態になっている。前記配線層１３は金属で形成され、例えばスパッタ法にて成膜される。前記配線層１３の膜厚は、前記ＳＯＩ層５の膜厚より薄い。上記したように前記ＳＯＩ層５の膜厚は、１０〜３０μｍであり、一方、前記配線層１３の膜厚は、０．１〜２μｍである。前記配線層１３はＡｌやＡｕ等で形成される。あるいは密着層やバリア層としてのＴｉ、Ｔａ、Ｃｕ等との積層構造でもよい。
【００３３】
図２に示すように、前記配線層１３の先端部１３ａは面積が大きい矩形状で形成された電極パッド１４の一部を構成している。前記電極パッド１４は前記配線層１３の先端部１３ａ上あるいは下にＡｌやＡｕ等で形成された金属層１５が積層された構成となっている。前記金属層１５は例えばＡｕメッキ層である。
【００３４】
図１，図２に示すように、前記絶縁層４上及び配線層１３上には、絶縁性の保護層１６が形成されている。前記保護層１６は、ウエットエッチングやドライエッチングによる等方性エッチング工程にて除去されない材質であることが必要である。前記保護層１６はＡｌ2Ｏ3やＳｉＮ等でスパッタやＣＶＤ成膜される。前記保護層１６は図２に示すように、前記可動部６及び可動電極８の下方の絶縁層４を等方性エッチング工程で除去して空間Ｓ１を形成するときに、同じように、前記ＳＯＩ層５の周囲に広がる絶縁層４が除去されないようにするために設けられたものである。
【００３５】
図１，図２に示すように、前記可動部６、前記支持部１０、及び前記検出部１２の上方を覆う蓋体１７の裏面側には周囲から下方向に突き出す側壁部１７ａが形成され、前記側壁部１７ａに囲まれた凹部１７ｂが形成される。前記蓋体１７が、前記可動部６、前記支持部１０、及び前記検出部１２の上方を覆うことで、前記蓋体１７と前記可動部６の間に空間Ｓ２が形成される。前記蓋体１７の材質は限定されないが、例えば、ガラスやシリコンで形成される。
【００３６】
図１，図２に示すように、前記蓋体１７の側壁部１７ａは、前記ＳＯＩ層５の周囲に広がる前記保護層１６上に設けられるとともに前記配線層１３の上方を横断するように形成されて、前記電極パッド１４が前記側壁部１７ａの外側にて露出した構成となっている。例えば、前記側壁部１７ａは前記保護層１６上に接着層を介して接合される。
【００３７】
図１、図２に示す加速度センサ１では、加速度が生じて前記可動部６が図示Ｘ方向に平行な方向に変位したとき、前記可動電極８と固定電極１１間の距離が変化することで、静電容量が変化し、静電容量変化に基づいて可動部６の変位を検出できる。図１の形態では、可動部６に設けられた２組の可動電極８の各櫛歯に対して、一方の固定電極１１の各櫛歯の相対的な位置と、他方の固定電極１１の各櫛歯の相対的な位置とは図示Ｘ方向と平行な方向であって互いに異なる方向にずらして配置されている。そのため、前記可動部６が変位したときに、前記可動部６の両側で可動電極８と固定電極１１との間の静電容量変化が異なり、その結果、差動検出により精度の高い変位検出を行うことができるとともに加速度の向きを検出できる。
【００３８】
図１，図２に示す本実施形態の加速度センサ１では、以下の点に特徴的部分がある。
前記ＳＯＩ層５には、前記絶縁層４が除去された前記支持基板３の上方に位置する可動部６と、前記可動部６を支持する支持部１０と、前記可動部６の変位量を検出するための検出部１２が形成されており、それ以外の箇所に前記ＳＯＩ層５は残されていない。
【００３９】
そして、図１，図２に示すように、金属で形成された配線層１３が、前記絶縁層４上に形成された保護層１６下に前記ＳＯＩ層５より薄い膜厚で延出し、前記配線層１３の先端部１３ａに電極パッド１４が形成されている。
これにより、金属で形成された前記配線層１３の配線抵抗を低く抑えることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、不要なＳＯＩ層５を除き、前記可動部６の周囲に表面が平坦な絶縁層４を露出させ、前記絶縁層４上に保護層１６を介して前記蓋体１７の側壁部１７ａを接合している。前記配線層１３が形成されている部分では、前記側壁部１７ａは前記配線層１３の上方を横断するように設けられているが、前記配線層１３の膜厚はＳＯＩ層５より薄く前記配線層１３を形成したことによる凹凸段差を小さくできる。
【００４１】
したがって、前記蓋体１７の側壁部１７ａに対する接合段差を従来に比べて小さくすることができる。
【００４２】
以上により本実施形態の加速度センサ１の構成によれば、従来に比べて、気密性を向上させることができ、またＳＯＩ基板２に対する蓋体１７の接合強度を高めることができ、さらに前記検出部１２と前記電極パッド１４間の電気抵抗を低減させることができる。
【００４３】
また図１，図２に示すように、前記電極パッド１４は前記蓋体１７の側壁部１７ａの外側に露出して設けられている。前記電極パッド１４は配線層１３の先端部１３ａと例えばメッキで形成された金属層１５とで構成されるため、パッド部のワイヤボンディング性が安定化され、検出部１２と電極パッド１４間の電気抵抗をより効果的に低減できるとともに、前記電極パッド１４が形成されている以外の部分での膜厚を薄くすることができる。前記電極パッド１４の膜厚は、０．５〜２μｍ程度である。
【００４４】
図１，図２に示す実施形態では、前記保護層１６は、前記ＳＯＩ層５の周囲に広がる絶縁層４上及び配線層１３上の全域に形成されているが、例えば図３のように、前記側壁部１７ａの接合領域となる絶縁層４上及び配線層１３上にのみ前記保護層１６を形成した形態であってもよい。かかる場合、前記保護層１６、配線層１３、電極パッド１４等で覆われず露出している前記絶縁層４は、前記可動部６下の絶縁層４を等方性エッチング工程した際に同じように除去されてしまうが、少なくとも、前記側壁部１７ａの接合領域となる部分の絶縁層４を残すことができる。ただし、図１，図２に示すように、前記前記保護層１６を前記ＳＯＩ層５の周囲に広がる絶縁層４上の全域に形成したほうが、前記蓋体１７を前記保護層１６上に簡単かつ適切に接合できて好適である。
【００４５】
また図４に示すように、前記配線層１３が前記絶縁層４の表面に形成された凹部４ａ内に形成されると、前記蓋体１７の側壁部１７ａに対する接合段差をより効果的に小さくできる。
【００４６】
特に前記配線層１３の表面１３ｂと前記絶縁層４の表面４ｂとが同一面上となるように前記配線層１３の膜厚と凹部４ａの深さとを制御すれば、前記側壁部１７ａに対する接合領域を高精度に平坦化でき、前記蓋体１７による気密性をより効果的に向上でき、またＳＯＩ基板２に対する蓋体１７の接合強度をより効果的に高めることができる。また、前記蓋体１７の接合方法として接着層による接合以外に常温接合等の他の基板接合技術を用いることも可能になる。
【００４７】
本実施形態における加速度センサ１の製造方法について図５ないし図１０を用いて説明する。各図の（ａ）は、製造工程中における加速度センサ１の平面図、（ｂ）は、図２と同じ位置での断面図を示す。
【００４８】
図５に示す工程では、支持基板３／絶縁層４／ＳＯＩ層５より成るＳＯＩ基板２の前記ＳＯＩ層５に可動部６、前記可動部６を支持する支持部１０及び検出部１２を形成するのに必要なＳＯＩ層５を残し、それ以外の不要な前記ＳＯＩ層５をドライエッチングにて除去する。除去された部分では前記絶縁層４が露出する。
【００４９】
次に図６に示す工程では、露出した前記絶縁層４上に検出部１２を構成する可動電極８及び固定電極１１と電気的に接続される金属の配線層１３を、前記ＳＯＩ層５より薄い膜厚で形成する。このとき前記配線層１３をスパッタ成膜することが好ましい。前記配線層１３を例えばＡｌで形成する。
【００５０】
また図５に示す工程では、前記配線層１３の先端部１３ａを面積の大きい矩形状の電極パッド形状で形成し、さらに前記先端部１３ａ上にＡｕ等をメッキした金属層１５を形成する。この実施形態では、前記配線層１３の先端部１３ａと前記金属層１５とで電極パッド１４を構成している。
【００５１】
続いて図７に示す工程では、前記ＳＯＩ層５や前記電極パッド１４上を例えばレジスト層（図示しない）で保護した状態で、前記レジスト層に覆われていない前記絶縁層４上及び前記配線層１３上にＡｌ2Ｏ3やＳｉＮ等からなる絶縁性の保護層１６を例えばスパッタやＣＶＤ成膜する。前記保護層１６は、後の図９工程で行われる等方性エッチング工程にて除去されない材質で形成される。
【００５２】
続いて図８に示す工程では、図５工程にて残されたＳＯＩ層５に錘部７及びばね部９より成る前記可動部６、前記支持部１０及び、可動電極８と固定電極１１からなる検出部１２をドライエッチングにて形成する。このとき前記錘部７には絶縁層４にまで通じる多数の微細孔（図示しない）を形成しておく。
【００５３】
続いて図９に示す工程では、前記可動部６と前記支持基板３との間に形成されている絶縁層４を等方性エッチング工程にて除去する。上記したように前記錘部７には多数の微細孔を形成しているため、前記微細孔を通して前記可動部６の下側にある絶縁層４を適切に等方性エッチング工程にて除去することができる。また可動電極８と固定電極１１の櫛歯状部１１ａ間の露出部分から、可動電極８下及び前記固定電極１１の櫛歯状部１１ａ下に至る絶縁層４の部分も等方性エッチング工程にて除去される。ただし、前記保護層１６の下、電極パッド１４の下、前記支持部１０の下及び前記固定電極１１のうち少なくとも連結部１１ｂの下にある絶縁層４は前記等方性エッチング工程にて除去されず残される。
【００５４】
続いて図１０に示す工程では、裏面の周囲から側壁部１７ａが下方に向けて突出形成され、前記側壁部１７ａに囲まれた凹部１７ｂを有する蓋体１７を用いて、前記可動部６、前記検出部１２及び前記支持部１０を前記凹部１７ｂ内に収納する。このとき、前記蓋体１７の側壁部１７ａを前記可動部６の周囲に広がる絶縁層４上に形成された保護層１６上に例えば接着層（図示しない）を介して接合するとともに、前記配線層１３の上方を横断するように配置して、前記側壁部１７ａの外側に前記電極パッド１４を露出させる。
【００５５】
上記の加速度センサ１の製造方法では、図５の工程で、大まかに必要なＳＯＩ層５を残し、図８工程で、残されたＳＯＩ層５に対して可動部６、検出部１２、及び支持部１０を形成したが、図１１に示すように、最初から、ＳＯＩ層５に対して精密に可動部６、固定電極１１、支持部１０をドライエッチングにて形成してもよい。図１１工程の次は、図６、図７、図９、及び図１０の順に製造工程を進めればよい。
【００５６】
また図７工程では、残されたＳＯＩ層５及び電極パッド１４の部分を除く絶縁層４上及び配線層１３上の全域に絶縁性の保護層１６を形成していたが、図１２に示すように、図１０工程で、蓋体１７の側壁部１７ａの接合領域となる絶縁層４上及び配線層１３上にのみ保護層１６を設けてもよい。このとき、前記保護層１６の幅寸法は前記側壁部１７ａの幅寸法よりも大きく形成しておくことで等方性エッチング工程による回り込みによっても前記保護層１６下に前記絶縁層４を適切に残すことができる。前記側壁部１７ａの幅寸法は５０〜２００μｍであり、前記保護層１６の幅寸法は１００〜３００μｍとすることが好適である。
【００５７】
図１２に示す製造工程を用いると、図９の等方性エッチング工程で、前記保護層１６等に覆われず露出している前記ＳＯＩ層５の周囲に広がっている絶縁層４も等方性エッチング工程にて除去されてしまうが、図１２のように蓋体１７の側壁部１７ａとの接合領域として、枠形状の絶縁層４及び保護層１６が残されていればよい。ただし、図７工程のように、前記ＳＯＩ層５の周囲に広がる露出している絶縁層４上の全域に保護層１６を形成したほうが、図１０工程での蓋体１７の接合を簡単且つ適切に行えて好適である。
【００５８】
また、本実施形態では、例えば、図７工程での保護層の形成を行わず、図８工程、図９の等方性エッチング工程を行った後、絶縁層４が除去されたＳＯＩ層５の周囲の支持基板３上に新たに絶縁層を形成してもよい。ただし図７の保護層１６の製造工程を設けたほうが、製造工程を簡単にでき、また図１０工程での蓋体１７の接合を簡単且つ適切に行えて好適である。
【００５９】
また図４の形態の加速度センサ１を形成するには、図５工程後、図６工程前に、露出している絶縁層４の表面にドライエッチングにて凹部４ａを形成し、続く図６工程にて前記凹部４ａ内に前記配線層１３を形成すればよい。
【００６０】
また図１３に示すように多数の加速度センサを同時に形成することも可能である。なお図１３では可動部６や配線層１３、電極パッド１４等を省略して図示している。
【００６１】
ＳＯＩ基板２に多数の加速度センサを図５ないし図９に示す工程に基づいて形成し、続いて図１３に示すように、多数の蓋体１７が連結した蓋集合体３０をＳＯＩ基板２上に被せて接合する。そして図１３に示す一点鎖線の部分から切断することで、多数の加速度センサを同時に得ることができる。
上記した本実施形態の加速度センサの製造方法では、以下の点に特徴的部分がある。
【００６２】
本実施形態では、ＳＯＩ層５に可動部６、前記可動部６を支持する支持部１０及び前記可動部６の変位量を検出するための検出部１２を形成し、そのほかの不要な前記ＳＯＩ層５を除去する工程がある。
【００６３】
次に、ＳＯＩ層５の除去により露出した絶縁層４上に前記検出部１２に電気的に接続する前記ＳＯＩ層５よりも薄い膜厚の配線層１３及び電極パッド１４を金属で形成する工程がある。
【００６４】
そして、前記可動部６と前記支持基板３の間に位置する前記絶縁層４を等方性エッチング工程により除去した後、蓋体１７にて、前記可動部６及び前記検出部１２を前記蓋体１７に形成された凹部内に収納する工程がある。このとき本実施形態では、前記蓋体１７の側壁部１７ａを、前記可動部６の周囲にある前記絶縁層４上及び前記配線層１３上を横断する位置に接合して、前記側壁部１７ａの外側に前記電極パッド１４を露出させている。
【００６５】
上記したように本実施形態では、蓋体１７の側壁部１７ａに対する接合領域の大部分を平坦な絶縁層４上にでき、また一部、配線層１３上に重なる部分があるが前記配線層１３の膜厚は前記ＳＯＩ層５よりも薄い膜厚であり、前記側壁部１７ａに対する接合段差を従来に比べて小さくできる。しかも、金属で形成された前記配線層１３を前記絶縁層４上に延出形成するため、検出部１２から電極パッド１４までの配線経路を従来より短く形成できる。以上により、従来に比べて気密性を向上させることができ、またＳＯＩ基板２に対する蓋体１７の接合強度を高めることができ、さらに検出部１２と電極パッド１４間の電気抵抗を低減させることが可能な加速度センサ１を簡単且つ適切に製造することができる。
【００６６】
また本実施形態では、前記電極パッド１４の部分にＳＯＩ層５を残す形態も可能であるが、前記電極パッド１４を、金属で形成された前記配線層１３の先端部１３ａ上に金属層１５を重ねて形成することで、検出部１２と電極パッド１４間の電気抵抗をより効果的に低減させることができるとともに、前記蓋体１７の側壁部１７ａの外側に露出した前記電極パッド１４の部分を薄い膜厚で形成することができる。
【００６７】
また本実施形態では図７工程に示すように、ＳＯＩ層５の周囲に広がる絶縁層４上に等方性エッチング工程から保護するための保護層１６を形成し、その後、前記等方性エッチング工程を行い、前記蓋体１７の側壁部１７ａを前記保護層１６上に接合することが好ましい。これにより、適切に前記蓋体１７の側壁部１７ａの下側に前記絶縁層４を残すことができ、より効果的に、前記蓋体１７の側壁部１７ａに対する接合段差を従来に比べて小さくできる。
【００６８】
上記した加速度センサ１は静電容量型であったが、検出部としてピエゾ素子を用いたピエゾ抵抗型等であってもよい。また上記した加速度センサ１は可動部６は図示Ｘ方向と平行な方向に変位したときのみを検出可能な１軸型であったが、図示Ｘ方向、図示Ｙ方向、図示Ｚ方向のうち、いずれか２方向と平行な方向への変位を検出可能な２軸型、図示Ｘ方向、図示Ｙ方向及び図示Ｚ方向の各方向と平行な方向への変位を検出可能な３軸型であってもよい。
本実施形態は加速度センサのみならず角速度センサ等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施形態における加速度センサの平面図（ただし蓋体は側壁部を点線で示した）、
【図２】図１に示す加速度センサをＡ−Ａ線から膜厚方向（Ｚ方向）に切断し矢印方向に見た断面図、
【図３】図２とは一部異なる他の実施形態の加速度センサの断面図、
【図４】図２とは一部異なる他の実施形態の加速度センサの断面図、
【図５】本実施形態の加速度センサの製造工程を示す一工程図、
【図６】図５の次に行われる一工程図、
【図７】図６の次に行われる一工程図、
【図８】図７の次に行われる一工程図、
【図９】図８の次に行われる一工程図、
【図１０】図９の次に行われる一工程図、
【図１１】図５工程に代わる一工程図、
【図１２】図７工程に代わる一工程図、
【図１３】複数の加速度センサを同時に形成することができる工程を示す一工程図（図は簡略化している）、
【符号の説明】
【００７０】
１  加速度センサ
２  ＳＯＩ基板
３  支持基板
４  絶縁層
５  ＳＯＩ層
６  可動部
７  錘部
８  可動電極
９  ばね部
１０  支持部
１１  固定電極
１２  検出部
１３  配線層
１４  電極パッド
１６  保護層
１７  蓋体
１７ａ  （蓋体の）側壁部
３０  蓋集合体
【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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