JP6035733B2 - Manufacturing method of physical quantity sensor - Google Patents
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Description
本発明は、物理量センサーの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a physical quantity sensor .
物理量センサーとしては、固定配置された固定電極と、固定電極に対して間隔を隔てて対向するとともに変位可能に設けられた可動電極とを有し、固定電極と可動電極との間の静電容量に基づいて、加速度、角速度等の物理量を検出する物理量センサー素子が知られている(例えば、特許文献1参照)。
例えば、特許文献1に記載の物理量センサー素子は、ベースプレート部と、ベースプレートに支持された梁構造体とを有している。梁構造体は、アンカー部と、質量部と、アンカー部と質量部とを連結する梁部と、質量部に設けられた複数の可動電極とを有している。また、特許文献1に記載の物理量センサー素子は、各可動電極の両側に位置するように設けられた複数の固定電極を有している。このような物理量センサーは、可動電極と固定電極との間の静電容量の変化を測定し、その測定結果に基づいて、物理量を検出することができる。
しかしながら、特許文献1に記載の物理量センサー素子では、その厚さ方向の応力(衝撃)が加わると、梁部が曲げ変形しながら質量部がベースプレート側へ変位し、これにより、質量部や可動電極がベースプレートに接触し破損するおそれがある。
The physical quantity sensor has a fixed electrode that is fixedly arranged and a movable electrode that is opposed to the fixed electrode at a distance and is displaceable, and a capacitance between the fixed electrode and the movable electrode. Based on the above, a physical quantity sensor element that detects physical quantities such as acceleration and angular velocity is known (see, for example, Patent Document 1).
For example, the physical quantity sensor element described in
However, in the physical quantity sensor element described in
本発明の目的は、衝撃に強く、優れた機械的強度を有する物理量センサーの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a physical quantity sensor that is resistant to impact and has excellent mechanical strength.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の物理量センサーの製造方法は、ベース基板と、前記ベース基板に配置され、かつ、可動電極部を備えた可動部と、前記ベース基板に設けられ、かつ、前記可動部に対向して配置された固定電極部と、を含み、前記可動部の前記ベース基板と対向する部位の少なくとも一部に前記ベース基板に向けて突出する突起が設けられている物理量センサーの製造方法であって、
後の加工により前記可動部および前記固定電極部となる第2基板を用意し、前記第2基板の一方の面に前記可動部となる部分と前記固定電極部となる部分とに跨って金属膜を形成する第2基板準備工程と、
空洞部が形成された第1基板を用意し、前記金属膜が前記第1基板側に位置する状態で前記第2基板を前記第1基板に載置する載置工程と、
前記第2基板をエッチングすることにより、前記可動部および前記固定電極部を形成する第1の加工工程と、
前記第2基板の平面視で、前記金属膜の前記可動部および前記固定電極部からはみ出ている部分の少なくとも一部を除去し、前記金属膜で前記突起を形成すると共に、前記可動部と前記固定電極部とを分離する第2の加工工程と、を有することを特徴とする。
これにより、製造時における可動部のベース基板への貼り付き(スティッキング)を効果的に抑制しつつ、優れた機械的強度を有する物理量センサーを製造することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The method of manufacturing a physical quantity sensor of the present invention includes a base substrate, a movable portion disposed on the base substrate and provided with a movable electrode portion, provided on the base substrate, and disposed opposite to the movable portion. A physical quantity sensor, wherein a protrusion projecting toward the base substrate is provided on at least a part of a portion of the movable portion facing the base substrate,
A second substrate to be the movable portion and the fixed electrode portion is prepared by later processing, and a metal film is formed on one surface of the second substrate across the portion to be the movable portion and the portion to be the fixed electrode portion Forming a second substrate,
Preparing a first substrate in which a cavity is formed, and placing the second substrate on the first substrate in a state where the metal film is located on the first substrate side;
A first processing step of forming the movable portion and the fixed electrode portion by etching the second substrate;
In a plan view of the second substrate, at least a part of the metal film protruding from the movable part and the fixed electrode part is removed, the protrusion is formed from the metal film, and the movable part and the And a second processing step for separating the fixed electrode portion.
Thereby, it is possible to manufacture a physical quantity sensor having excellent mechanical strength while effectively suppressing sticking (sticking) of the movable part to the base substrate during manufacturing.
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記第1の加工工程において、前記エッチングとしてリアクティブイオンエッチングを用いることが好ましい。 In the physical quantity sensor manufacturing method of the present invention, it is preferable to use reactive ion etching as the etching in the first processing step.
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記第1基板は、アルカリ金属イオンを含む絶縁材料で構成され、 In the physical quantity sensor manufacturing method of the present invention, the first substrate is made of an insulating material containing alkali metal ions,
前記第2基板は、半導体材料で構成され、 The second substrate is made of a semiconductor material;
前記載置工程において、前記第2基板を前記第1基板に対して陽極接合法により接合することが好ましい。 In the placing step, it is preferable that the second substrate is bonded to the first substrate by an anodic bonding method.
以下、本発明の物理量センサーの製造方法の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る物理量センサーを示す斜視図、図2は、図1に示す物理量センサーを示す平面図、図3は、図2中のA−A線断面図、図4は、図2中のB−B線断面図、図5は、図4の部分拡大図(部分拡大断面図)、図6は、図2中のC−C線断面図、図7は、図6の部分拡大図(部分拡大断面図)である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a physical quantity sensor manufacturing method of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
1 is a perspective view showing a physical quantity sensor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing the physical quantity sensor shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB in FIG. 2, FIG. 5 is a partially enlarged view (partially enlarged sectional view) of FIG. 4, FIG. 6 is a sectional view taken along the line CC in FIG. FIG. 7 is a partially enlarged view (partially enlarged sectional view) of FIG. 6.
なお、以下では、説明の便宜上、図2中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。また、図1〜4、図6では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸が図示されている。また、以下では、X軸に平行な方向(左右方向)を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向(上下方向)を「Z軸方向」と言う。また、図1〜4、図6、図8〜図11では、説明の便宜上、後述する絶縁膜9およびそれに対応するもの(絶縁膜106、106A)の図示を省略している。なお、本実施形態では、物理量センサーを加速度、角速度等の物理量を測定するための物理量センサー素子として用いる場合の例について説明する。
In the following, for convenience of explanation, the front side of the paper in FIG. 2 is referred to as “up”, the back side of the paper is referred to as “down”, the right side is referred to as “right”, and the left side is referred to as “left”. 1 to 4 and FIG. 6, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other. In the following, the direction parallel to the X axis (left-right direction) is the “X-axis direction”, the direction parallel to the Y-axis is “Y-axis direction”, and the direction parallel to the Z-axis (vertical direction) is “Z-axis direction”. " Also, in FIGS. 1 to 4, 6, and 8 to 11, for convenience of explanation, illustration of an
[物理量センサー]
図1および図2に示す物理量センサー1は、ベース基板2と、このベース基板2に接合・支持された素子片(基体)3と、素子片3に電気的に接続された導体パターン4と、素子片3を覆うように設けられた蓋部材5と、素子片3に形成された突起6とを有する。
以下、物理量センサー1を構成する各部を順次詳細に説明する。
[Physical quantity sensor]
A
Hereinafter, each part which comprises the
(ベース基板)
ベース基板2は、素子片3を支持する機能を有する。このようなベース基板2は、絶縁性を有する基板(絶縁基板)である。
ベース基板2は、板状をなし、その上面(一方の面)には、空洞部21が設けられている。この空洞部21は、ベース基板2を平面視したときに、後述する素子片3の可動部33、可動電極部36、37および連結部34、35を包含するように形成されていて、内底を有する。このような空洞部21は、素子片3の可動部33、可動電極部36、37および連結部34、35がベース基板2に接触するのを防止する逃げ部を構成する。これにより、素子片3の可動部33の変位を許容することができる。
(Base substrate)
The
The
なお、この逃げ部は、空洞部21(凹部)に代えて、ベース基板2をその厚さ方向に貫通する開口部であってもよい。また、本実施形態では、空洞部21の平面視形状は、四角形(具体的には長方形)をなしているが、これに限定されるものではない。
また、ベース基板2の上面には、前述した空洞部21の外側に、その外周に沿って、凹部22、23、24が設けられている。この凹部22、23、24は、平面視で導体パターン4に対応した形状をなしている。具体的には、凹部22は、後述する導体パターン4の配線41および電極44に対応した形状をなし、凹部23は、後述する導体パターン4の配線42および電極45に対応した形状をなし、凹部24は、後述する導体パターン4の配線43および電極46に対応した形状をなす。
The escape portion may be an opening that penetrates the
Further, on the upper surface of the
また、凹部22の電極44が設けられた部位の深さは、凹部22の配線41が設けられた部位よりも深くなっている。同様に、凹部23の電極45が設けられた部位の深さは、凹部23の配線42が設けられた部位よりも深くなっている。また、凹部24の電極46が設けられた部位の深さは、凹部24の配線43が設けられた部位よりも深くなっている。
The depth of the portion of the
このように凹部22、23、24の一部の深さを深くすることにより、後述する物理量センサー1の製造時において、素子片3を形成する前の基板103を基板102Aに接合したとき(図8参照)、その基板103が電極44、45、46と接合してしまうのを防止することができる。
このようなベース基板2の構成材料としては、具体的には、高抵抗なシリコン材料、ガラス材料を用いるのが好ましく、特に、素子片3がシリコン材料を主材料として構成されている場合、アルカリ金属イオン(可動イオン)を含むガラス材料(例えば、パイレックスガラス(登録商標)のような硼珪酸ガラス)を用いるのが好ましい。これにより、素子片3がシリコンを主材料として構成されている場合、ベース基板2と素子片3とを陽極接合することができる。
In this way, by increasing the depth of a part of the
Specifically, it is preferable to use a high-resistance silicon material or glass material as the constituent material of the
また、ベース基板2の構成材料は、素子片3の構成材料との熱膨張係数差ができるだけ小さいのが好ましく、具体的には、ベース基板2の構成材料と素子片3の構成材料との熱膨張係数差が3ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、ベース基板2と素子片3との接合時等に高温化にさらされても、ベース基板2と素子片3との間の残留応力を低減することができる。
Further, it is preferable that the constituent material of the
(素子片)
素子片3は、固定部31、32と、可動部33と、連結部34、35と、可動電極部36、37と、固定電極部38、39とで構成されている。なお、連結部34、35と可動電極部36、37は、可動部33に含まれる。
このような素子片3は、例えば、加速度、角速度等の物理量の変化に応じて、可動部33および可動電極部36、37が、連結部34、35を弾性変形させながら、X軸方向(+X方向または−X方向)に変位する。このような変位に伴って、可動電極部36と固定電極部38との間の隙間、および、可動電極部37と固定電極部39との間の隙間の大きさがそれぞれ変化する。すなわち、このような変位に伴って、可動電極部36と固定電極部38との間の静電容量、および、可動電極部37と固定電極部39との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。したがって、これらの静電容量に基づいて、加速度、角速度等の物理量を検出することできる。
(Element piece)
The
Such an
この固定部31、32、可動部33、連結部34、35および可動電極部36、37は、一体的に形成されている。
固定部31、32は、それぞれ、前述したベース基板2の上面に接合されている。具体的には、固定部31は、ベース基板2の上面の空洞部21に対して−X方向側(図中左側)の部分に接合され、また、固定部32は、ベース基板2の上面の空洞部21に対して+X方向側(図中右側)の部分に接合されている。また、固定部31、32は、平面視したときに、それぞれ、空洞部21の外周縁を跨ぐように設けられている。なお、固定部31、32の位置および形状等は、連結部34、35や導体パターン4等の位置および形状等に応じて決められるものであり、上述したものに限定されない。
The fixed
The fixing
このような2つの固定部31、32の間には、可動部33が設けられている。本実施形態では、可動部33は、X軸方向に延びる長手形状をなしている。なお、可動部33の形状は、素子片3を構成する各部の形状、大きさ等に応じて決められるものであり、上述したものに限定されない。
このような可動部33は、固定部31に対して連結部34を介して連結されるとともに、固定部32に対して連結部35を介して連結されている。より具体的には、可動部33の左側の端部が連結部34を介して固定部31に連結されるとともに、可動部33の右側の端部が連結部35を介して固定部32に連結されている。
A
Such a
この連結部34、35は、可動部33を固定部31、32に対して変位可能に連結している。本実施形態では、連結部34、35は、図2にて矢印aで示すように、X軸方向(+X方向または−X方向)に可動部33を変位し得るように構成されている。
具体的に説明すると、連結部34は、2つの梁341、342で構成されている。そして、梁341、342は、それぞれ、Y軸方向に蛇行しながらX軸方向に延びる形状をなしている。言い換えると、梁341、342は、それぞれ、Y軸方向に複数回(本実施形態では3回)折り返された形状をなしている。なお、各梁341、342の折り返し回数は、1回または2回であってもよいし、4回以上であってもよい。
The connecting
Specifically, the connecting
同様に、連結部35は、Y軸方向に蛇行しながらX軸方向に延びる形状をなす2つの梁351、352で構成されている。
なお、連結部34、35は、可動部33をベース基板2に対して変位可能に支持するものであれば、上述したものに限定されず、例えば、可動部33の両端部から+Y方向および−Y方向にそれぞれ延出する1対の梁で構成されていてもよい。
Similarly, the connecting
The connecting
このようにベース基板2に対してX軸方向に変位可能に支持された可動部33の幅方向での一方側(+Y方向側)には、可動電極部36が設けられ、他方側(−Y方向側)には、可動電極部37が設けられている。
可動電極部36は、可動部33から+Y方向に突出し、櫛歯状をなすように並ぶ複数の可動電極指361〜365を備えている。この可動電極指361、362、363、364、365は、−X方向側から+X方向側へ、この順に並んでいる。同様に、可動電極部37は、可動部33から−Y方向に突出し、櫛歯状をなすように並ぶ複数の可動電極指371〜375を備える。この可動電極指371、372、373、374、375は、−X方向側から+X方向側へ、この順に並んでいる。
Thus, the
The
このように複数の可動電極指361〜365および複数の可動電極指371〜375は、それぞれ、可動部33の変位する方向(すなわちY軸方向)に並んで設けられている。これにより、後述する固定電極指382、384、386、388と可動電極部36との間の静電容量、および、固定電極指381、383、385、387と可動電極部36との静電容量を可動部33の変位に応じて効率的に変化させることができる。同様に、後述する固定電極指392、394、396、398と可動電極部36との間の静電容量、および、固定電極指391、393、395、397と可動電極部36との静電容量を可動部33の変位に応じて効率的に変化させることができる。そのため、物理量センサー1を物理量センサー素子として用いた場合に検出精度を優れたものとすることができる。
As described above, the plurality of
このような可動電極部36は、固定電極部38に対して間隔を隔てて対向する。また、可動電極部37は、固定電極部39に対して間隔を隔てて対向する。
固定電極部38は、前述した可動電極部36の複数の可動電極指361〜365に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並ぶ複数の固定電極指381〜388を備える。このような複数の固定電極指381〜388の可動部33とは反対側の端部は、それぞれ、ベース基板2の上面の空洞部21に対して+Y方向側の部分に接合されている。そして、各固定電極指381〜388は、その固定された側の端を固定端とし、自由端が−Y方向へ延びている。
Such a
The fixed
この固定電極指381〜388は、−X方向側から+X方向側へ、この順に並んでいる。そして、固定電極指381、382は、対をなし、前述した可動電極指361、362の間に、固定電極指383、384は、対をなし、可動電極指362、363の間に、固定電極指385、386は、対をなし、可動電極指363、364の間に、固定電極指387、388は、対をなし、可動電極指364、365の間に臨むように設けられている。
The fixed
ここで、固定電極指382、384、386、388は、それぞれ、第1固定電極指であり、固定電極指381、383、385、387は、それぞれ、ベース基板2上で当該第1固定電極指に対して空隙(間隙)を介して離間した第2固定電極指である。このように、複数の固定電極指381〜388は、交互に並ぶ複数の第1固定電極指および複数の第2固定電極指で構成されている。言い換えれば、可動電極指の一方の側に第1固定電極指が配置され、他方の側に第2固定電極指が配置されている。
Here, the fixed
このような第1固定電極指382、384、386、388と第2固定電極指381、383、385、387とは、ベース基板2上で互いに分離している。言い換えると、第1固定電極指382、384、386、388、第2固定電極指381、383、385、387は、ベース基板2上において、互いに連結されておらず、島状に孤立している。これにより、第1固定電極指382、384、386、388と第2固定電極指381、383、385、387とを電気的に絶縁することができる。そのため、第1固定電極指382、384、386、388と可動電極部36との間の静電容量、および、第2固定電極指381、383、385、387と可動電極部36との間の静電容量を別々に測定し、それらの測定結果に基づいて、高精度に物理量を検出することができる。
The first
本実施形態では、固定電極指381〜388がベース基板2上で互いに分離している。言い換えると、固定電極指381〜388は、それぞれ、ベース基板2上において、互いに連結されておらず、島状に孤立している。これにより、固定電極指381〜388のY軸方向での長さを揃えることができる。そのため、各固定電極指381〜388とベース基板2との各接合部の十分な接合強度を得るのに必要な面積を確保しつつ、固定電極指381〜388の小型化を図ることができる。そのため、物理量センサー1の耐衝撃性を優れたものとしつつ、物理量センサー1の小型化を図ることができる。
In the present embodiment, the fixed
同様に、固定電極部39は、前述した可動電極部37の複数の可動電極指371〜375に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並ぶ複数の固定電極指391〜398を備える。このような複数の固定電極指391〜398の可動部33とは反対側の端部は、それぞれ、ベース基板2の上面の空洞部21に対して−Y方向側の部分に接合されている。そして、各固定電極指391〜398は、その固定された側の端を固定端とし、自由端が+Y方向へ延びている。
Similarly, the fixed
この固定電極指391〜398は、−X方向側から+X方向側へ、この順に並んでいる。そして、固定電極指391、392は、対をなし、前述した可動電極指371、372の間に、固定電極指393、394は、対をなし、可動電極指372、373の間に、固定電極指395、396は、対をなし、可動電極指373、374の間に、固定電極指397、398は、対をなし、可動電極指374、375の間に臨むように設けられている。
The fixed
ここで、固定電極指392、394、396、398は、それぞれ、第1固定電極指であり、固定電極指391、393、395、397は、それぞれ、ベース基板2上で当該第1固定電極指に対して空隙(間隙)を介して離間した第2固定電極指である。このように、複数の固定電極指391〜398は、交互に並ぶ複数の第1固定電極指および複数の第2固定電極指で構成されている。言い換えれば、可動電極指の一方の側に第1固定電極指が配置され、他方の側に第2固定電極指が配置されている。
Here, the fixed
このような第1固定電極指392、394、396、398と第2固定電極指391、393、395、397とは、前述した固定電極部38と同様、ベース基板2上で互いに分離している。これにより、第1固定電極指392、394、396、398と可動電極部37との間の静電容量、および、第2固定電極指391、393、395、397と可動電極部37との間の静電容量を別々に測定し、それらの測定結果に基づいて、高精度に物理量を検出することができる。
The first
本実施形態では、複数の固定電極指391〜398は、前述した固定電極部38と同様、ベース基板2上で互いに分離している。これにより、各固定電極指391〜398とベース基板2との各接合部の面積を十分なものとしつつ、固定電極指391〜398の小型化を図ることができる。そのため、物理量センサー1の耐衝撃性を優れたものとしつつ、物理量センサー1の小型化を図ることができる。
In the present embodiment, the plurality of fixed
このような素子片3(すなわち、固定部31、32、可動部33、連結部34、35、複数の固定電極指381〜388、391〜398および複数の可動電極指361〜365、371〜375)は、後述する1つの基板103をエッチングすることより形成されたものである。
これにより、固定部31、32、可動部33、連結部34、35、複数の固定電極指381〜388、391〜398および複数の可動電極指361〜365、371〜375の厚さを厚くすることができる。また、これらの厚さを簡単かつ高精度に揃えることができる。このようなことから、物理量センサー1の高感度化を図ることができるとともに、物理量センサー1の耐衝撃性を向上させることができる。
Such an element piece 3 (that is, fixed
Accordingly, the thicknesses of the fixed
また、素子片3の構成材料としては、前述したような静電容量の変化に基づく物理量の検出が可能であれば、特に限定されないが、半導体が好ましく、具体的には、例えば、単結晶シリコン、ポリシリコン等のシリコン材料を用いるのが好ましい。
すなわち、固定部31、32、可動部33、連結部34、35、複数の固定電極指381〜388、391〜398および複数の可動電極指361〜365、371〜375は、それぞれ、シリコンを主材料として構成されているのが好ましい。
In addition, the constituent material of the
That is, the fixed
シリコンはエッチングにより高精度に加工することができる。そのため、素子片3をシリコンを主材料として構成することにより、素子片3の寸法精度を優れたものとし、その結果、物理量センサー素子である物理量センサー1の高感度化を図ることができる。また、シリコンは疲労が少ないため、物理量センサー1の耐久性を向上させることもできる。
また、素子片3を構成するシリコン材料には、リン、ボロン等の不純物がドープされているのが好ましい。これにより、素子片3の導電性を優れたものとすることができる。
Silicon can be processed with high precision by etching. Therefore, the
The silicon material constituting the
また、素子片3は、前述したように、ベース基板2の上面に固定部31、32および固定電極部38、39が接合されることにより、ベース基板2に支持されている。本実施形態では、後述する絶縁膜9を介してベース基板2と素子片3とが接合されている。
このような素子片3(具体的には、前述した固定部31、32および各固定電極指381〜388、391〜398)とベース基板2との接合方法は、特に限定されないが、陽極接合法を用いるのが好ましい。これにより、固定部31、32および固定電極部38、39(各固定電極指381〜388、391〜398)をベース基板2に強固に接合することができる。そのため、物理量センサー1の耐衝撃性を向上させることができる。また、固定部31、32および固定電極部38、39(各固定電極指381〜388、391〜398)をベース基板2の所望の位置に高精度に接合することができる。そのため、物理量センサー素子である物理量センサー1の高感度化を図ることができる。この場合、前述したようにシリコンを主材料として素子片3を構成し、かつ、アルカリ金属イオンを含むガラス材料でベース基板2を構成する。
Further, as described above, the
The bonding method of the element piece 3 (specifically, the fixing
(突起)
図1および図3に示すように、上述のような素子片3の可動部33の下面(ベース基板2と対向する面)には、複数の突起6が形成されている。本実施形態では、複数の突起6は、可動部33が有する各可動電極指361〜365、371〜375の先端部に設けられている。また、各突起6は、各可動電極指361〜365、371〜375のからベース基板2側へ突出して設けられている。
(Projection)
As shown in FIGS. 1 and 3, a plurality of
これら突起6は、物理量センサー1の製造時において、可動部33とベース基板2との貼り付き(スティッキング)を防止する機能を有している。また、例えば、Z軸方向の強い応力(衝撃)によって、可動部33がベース基板2側へ大きく変位した際、突起6がベース基板2と接触することにより可動部33(可動電極指361〜365、371〜375、連結部34、35を含む)が直接ベース基板2に接触するのを防止し、素子片3の破損、破壊を効果的に抑制することができる。そのため、物理量センサー1の高い信頼性を確保することができる。特に、本実施形態では、突起6を、可動部33の中で最もベース基板2側に変位し易い(接近し易い)部位である各可動電極指361〜365、371〜375の先端部に設けているため、上述の効果をより効果的に発揮することができる。
These
本実施形態では、各突起6の先端面61は、XY平面と平行な平坦面で構成されている。なお、先端面61は、特に限定されず、例えば、ベース基板2側に凸の湾曲凸面で構成されていてもよい。この場合には、突起6とベース基板2との接触面積を本実施形態に対して小さくすることができるため、前述したようなスティッキングをより効果的に防止することができる。
なお、突起6がベース基板2と接触した場合における、これらの接触面積は、特に限定されないが、2μm2以下程度であるのが好ましい。これにより上記効果がより顕著となる。
In the present embodiment, the tip surface 61 of each
In addition, the contact area when the
また、本実施形態では、各突起6は、可動部33と一体的に形成されている。このように、各突起6を可動部33と一体的に形成することにより、例えば各突起6を可動部33と別体として形成した場合と比較して、物理量センサー1の温度特性を優れたものとすることができる。さらには、後述するような製造方法によって製造することができるため物理量センサー1の製造が容易となる。
In the present embodiment, each
(導体パターン)
導体パターン4は、前述したベース基板2の上面(固定電極部38、39側の面)上に設けられている。
この導体パターン4は、図4〜図6に示すように、配線41、42、43と、電極44、45、46とで構成されている。
(Conductor pattern)
The
As shown in FIGS. 4 to 6, the
配線41は、前述したベース基板2の空洞部21の外側に設けられ、空洞部21の外周に沿うように形成されている。そして、配線41の一端部は、ベース基板2の上面の外周部(ベース基板2上の蓋部材5の外側の部分)上において、電極44に接続されている。
このような配線41は、前述した素子片3の第1固定電極指である各固定電極指382、384、386、388および各固定電極指392、394、396、398に電気的に接続されている。ここで、配線41は、各第1固定電極指に電気的に接続された第1配線である。
The
また、配線42は、前述した配線41の内側、かつ、前述したベース基板2の空洞部21の外側でその外周縁に沿って設けられている。そして、配線42の一端部は、前述した電極44に対して間隔を隔てて並ぶようにベース基板2の上面の外周部(ベース基板2上の蓋部材5の外側の部分)上において、電極45に接続されている。
配線43は、ベース基板2上の固定部31との接合部から、ベース基板2の上面の外周部(ベース基板2上の蓋部材5の外側の部分)上に延びるように設けられている。そして、配線43の固定部31とは反対側の端部は、前述した電極44、45に対して間隔を隔てて並ぶようにベース基板2の上面の外周部(ベース基板2上の蓋部材5の外側の部分)上において、電極46に接続されている。
Further, the
The
このような配線41〜43の構成材料としては、それぞれ、導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができるが、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In3O3、SnO2、Sb含有SnO2、Al含有ZnO等の酸化物(透明電極材料)、Au、Pt、Ag、Cu、Alまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
The material of the
中でも、配線41〜43の構成材料としては、透明電極材料(特にITO)を用いるのが好ましい。配線41、42がそれぞれ透明電極材料で構成されていると、ベース基板2が透明基板である場合、ベース基板2の固定電極部38、39側の面上に存在する異物等をベース基板2の固定電極部38、39とは反対の面側から容易に視認することができる。そのため、高感度な物理量センサー素子として物理量センサー1をより確実に提供することができる。
Among these, it is preferable to use a transparent electrode material (particularly ITO) as a constituent material of the
また、電極44〜46の構成材料としては、それぞれ、前述した配線41〜43と同様、導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができる。本実施形態では、電極44〜46の構成材料として、後述する突起471、472、481、482の構成材料と同じものが用いられている。
このような配線41、42(第1配線および第2配線)がベース基板2の上面に設けられていることにより、配線41を介して第1固定電極指382、384、386、388と可動電極部36との間の静電容量および第1固定電極指392、394、396、398と可動電極部37との間の静電容量を測定するとともに、配線42を介して第2固定電極指381、383、385、387と可動電極部36との間の静電容量および第2固定電極指391、393、395、397と可動電極部37との間の静電容量を測定することができる。
In addition, the constituent materials of the
Since
本実施形態では、電極44および電極46を用いることにより、第1固定電極指382、384、386、388と可動電極部36との間の静電容量および第1固定電極指392、394、396、398と可動電極部37との間の静電容量を測定することができる。また、電極45および電極46を用いることにより、第2固定電極指381、383、385、387と可動電極部36との間の静電容量および第2固定電極指391、393、395、397と可動電極部37との間の静電容量を測定することができる。
In the present embodiment, by using the
また、このような配線41、42は、ベース基板2の上面上(すなわち固定電極部38、39側の面上)に設けられているので、固定電極部38、39に対する電気的接続およびその位置決めが容易である。そのため、物理量センサー1の信頼性(特に、耐衝撃性および検出精度)を向上させることができる。
また、配線41および電極44は、前述したベース基板2の凹部(第1凹部)22内に設けられ、配線42および電極45は、前述したベース基板2の凹部(第2凹部)23内に設けられ、配線43および電極46は、前述したベース基板2の凹部(第3凹部)24内に設けられている。これにより、配線41〜43がベース基板2の板面から突出するのを防止することができる。そのため、各固定電極指381〜388、391〜398とベース基板2との接合(固定)を確実なものとしつつ、固定電極指382、384、386、388、392、394、396、398と配線41との電気的接続および固定電極指381、383、385、387、391、3933、395、397と配線42との電気的接続を行うことができる。同様に、固定部31とベース基板2との接合(固定)を確実なものとしつつ、固定部31と配線43との電気的接続を行うことができる。ここで、配線41〜43の厚さをそれぞれtとし、前述した凹部22〜24の配線41が設けられた部分の深さをそれぞれdとしたとき、t<dなる関係を満たす。
Further, since
In addition, the
特に、第1配線である配線41上には、導電性を有する第1突起である複数の突起481および複数の突起482が設けられている。複数の突起481は、複数の第1固定電極指である固定電極指382、384、386、388に対応して設けられ複数の突起482は、複数の第1固定電極指である固定電極指392、394、396、398に対応して設けられている。
In particular, a plurality of
そして、複数の突起481を介して固定電極指382、384、386、388と配線41とが電気的に接続されるとともに、複数の突起482を介して固定電極指392、394、396、398と配線41とが電気的に接続されている。
これにより、配線41と他の部位との不本意な電気的接続(短絡)を防止しつつ、各固定電極指382、384、386、388、392、394、396、398と配線41との電気的接続を行うことができる。
The fixed
Thereby, the electrical connection between each
同様に、第2配線である配線42上には、導電性を有する第2突起である複数の突起471および複数の突起472が設けられている(図1および図4参照)。複数の突起471は、複数の第2固定電極指である固定電極指381、383、385、387に対応して設けられ、複数の突起472は、複数の第2固定電極指である固定電極指391、393、395、397に対応して設けられている。
Similarly, a plurality of
そして、複数の突起471を介して固定電極指381、383、385、387と配線42とが電気的に接続されるとともに、複数の突起472を介して固定電極指391、393、395、397と配線42とが電気的に接続されている。
これにより、配線42と他の部位との不本意な電気的接続(短絡)を防止しつつ、各固定電極指381、383、385、387、391、393、395、397と配線42との電気的接続を行うことができる。
The fixed
As a result, the electrical connection between the fixed
このような突起471、472、481、482の構成材料としては、それぞれ、導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができるが、例えば、Au、Pt、Ag、Cu、Al等の金属単体またはこれらを含む合金等の金属が好適に用いられる。このような金属を用いて突起471、472、481、482を構成することにより、配線41、42と固定電極部38、39との間の接点抵抗を小さくすることができる。
The constituent materials of the
また、配線41〜43の厚さをそれぞれtとし、前述した凹部22〜24の配線41が設けられた部分の深さをそれぞれdとし、突起471、472、481、482の高さをそれぞれhとしたとき、d≒t+hなる関係を満たす。
また、図5、7に示すように、配線41〜43上には、絶縁膜9が設けられている。そして、前述した各突起471、472、481、482、50上の絶縁膜9は形成せずに突起の表面が露出している。この絶縁膜9は、導体パターン4と素子片3との不本意な電気的接続(短絡)を防止する機能を有する。これにより、配線41、42と他の部位との不本意な電気的接続(短絡)をより確実に防止しつつ、各第1固定電極指382、384、386、388、392、394、396、398と配線41との電気的接続および各第2固定電極指381、383、385、385、387、391、393、395、397と配線42との電気的接続を行うことができる。また、配線43と他の部位との不本意な電気的接続(短絡)をより確実に防止しつつ、固定部31と配線43との電気的接続を行うことができる。
Further, the thicknesses of the
Further, as shown in FIGS. 5 and 7, an insulating
本実施形態では、絶縁膜9は、後述する突起471、472、481、482、50および電極44〜46の形成領域を除いて、ベース基板2の上面の略全域に亘って形成されている。なお、絶縁膜9の形成領域は、配線41〜43を覆うことができれば、これに限定されず、例えば、ベース基板2の上面の素子片3との接合部位や蓋部材5との接合部位を除くような形状をなしていてもよい。
In the present embodiment, the insulating
また、配線41〜43の厚さをそれぞれtとし、前述した凹部22〜24の配線41が設けられた部分の深さをそれぞれdとしたとき、d>tなる関係を満たす。これにより、例えば、図5に示すように、固定電極指391と配線41上の絶縁膜9との間には、隙間221が形成されている。図示しないが、この隙間221と同様の隙間が他の各固定電極指と配線41、42上の絶縁膜9との間にも形成されている。このような隙間は、後述する物理量センサー1の製造において、基板102と基板103との間にも同様に形成され、陽極接合時に生じるガスを排出することができる。
Further, when the thicknesses of the
また、図7に示すように、蓋部材5と配線43上の絶縁膜9との間には、隙間222が形成されている。図示しないが、この隙間222と同様の隙間が蓋部材5と配線41、42上の絶縁膜9との間にも形成されている。これらの隙間は、蓋部材5内を減圧したり、不活性ガスを充填したりするのを用いることができる。なお、これらの隙間は、蓋部材5とベース基板2とを接着剤により接合する際に、接着剤により塞いでもよい。
As shown in FIG. 7, a
このような絶縁膜9の構成材料としては、特に限定されず、絶縁性を有する各種材料を用いることができるが、ベース基板2がガラス材料(特に、アルカリ金属イオンが添加されたガラス材料)で構成されている場合、二酸化珪素(SiO2)を用いるのが好ましい。これにより、前述したような不本意な電気的接続を防止するとともに、ベース基板2の上面の素子片3との接合部位に絶縁膜9が存在していても、ベース基板2と素子片3とを陽極接合することができる。
The constituent material of the insulating
また、絶縁膜9の厚さ(平均厚さ)は、特に限定されないが、10〜1000nm程度であるのが好ましく、10〜200nm程度であるのがより好ましい。このような厚さの範囲で絶縁膜9を形成すると、前述したような不本意な電気的接続を防止することができる。また、ベース基板2がアルカリ金属イオンを含むガラス材料で構成され、かつ、素子片3がシリコンを主材料として構成されている場合、ベース基板2の上面の素子片3との接合部位に絶縁膜9が存在していても、絶縁膜9を介してベース基板2と素子片3とを陽極接合することができる。
Moreover, the thickness (average thickness) of the insulating
(蓋部材)
蓋部材5は、前述した素子片3を保護する機能を有する。
この蓋部材5は、板状をなし、その一方の面(下面)に凹部51が設けられている。この凹部51は、素子片3の可動部33および可動電極部36、37等の変位を許容するように形成されている。
(Cover member)
The
The
そして、蓋部材5の下面の凹部51よりも外側の部分は、前述したベース基板2の上面に接合されている。本実施形態では、前述した絶縁膜9を介してベース基板2と蓋部材5とが接合されている。
蓋部材5とベース基板2との接合方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤を用いた接合方法、陽極接合法、直接接合法等を用いることができる。
また、蓋部材5の構成材料としては、前述したような機能を発揮し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、シリコン材料、ガラス材料等を好適に用いることができる。
And the part outside the recessed
The method for bonding the
Further, the constituent material of the
[物理量センサーの製造方法]
次に、本発明の物理量センサーの製造方法を説明する。なお、以下では、前述した物理量センサー1を製造する場合の一例を説明する。
図8〜図11は、それぞれ、図1に示す物理量センサーの製造方法を説明するための図、図10は、図8(c)に示す工程(配線、接点、絶縁膜を形成する工程)を説明するための図である。なお、図8は、図2中のB−B線断面に対応する断面を示し、図9〜図11は、図2中のA−A線断面図に対応する断面を示している。
なお、以下では、ベース基板2がアルカリ金属イオンを含むガラス材料で構成され、かつ、素子片3がシリコンで構成されている場合を例に説明する。
[Method of manufacturing physical quantity sensor]
Next, the manufacturing method of the physical quantity sensor of this invention is demonstrated. In the following, an example of manufacturing the above-described
8 to 11 are diagrams for explaining the method of manufacturing the physical quantity sensor shown in FIG. 1, and FIG. 10 shows the process shown in FIG. 8C (process for forming wiring, contacts, and insulating film). It is a figure for demonstrating. 8 shows a cross section corresponding to the cross section taken along line BB in FIG. 2, and FIGS. 9 to 11 show cross sections corresponding to the cross section taken along line AA in FIG.
In the following, a case where the
[1]ベース基板製造工程
まず、図8(a)に示すように、第1基板である基板102を用意する。この基板102は、後述する工程を経てベース基板2となるものである。また、基板102は、アルカリ金属を含むガラス材料で構成されている。
次に、図8(b)に示すように、基板102の上面をエッチングすることにより、空洞部21、と凹部22、23を形成する。このとき、図8(b)では図示しないが、上記エッチングにより凹部24も同時に形成する。これにより、空洞部21と凹部22〜24が形成された基板102Aを得る。このような空洞部21と凹部22〜24の形成方法(エッチング方法)としては、特に限定されないが、例えば、プラズマエッチング、ビームエッチング、等の物理的エッチング法、リアクティブイオンエッチング、光アシストエッチング、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、以下の各工程におけるエッチングにおいても、同様の方法を用いることができる。
[1] Base Substrate Manufacturing Process First, as shown in FIG. 8A, a
Next, as shown in FIG. 8B, the upper surface of the
また、上述したようなエッチングに際しては、例えば、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを好適に用いることができる。また、マスク形成、エッチング、マスク除去を複数繰り返し、空洞部21と凹部22〜24を順に形成することができる。そして、このマスクは、エッチング後に、除去される。このマスクの除去方法としては、例えば、マスクがレジスト材料で構成される場合には、レジスト剥離液、マスクが金属材料で構成される場合には、リン酸溶液のようなメタル剥離液等を用いることができる。
なお、マスクとして、例えば、グレースケールマスクを用いることにより、空洞部21と凹部22〜24(深さの異なる複数の凹部)を一括形成してもよい。
In the etching as described above, for example, a mask formed by a photolithography method can be preferably used. In addition, the
In addition, as a mask, you may form the
[2]導体パターン、絶縁膜形成工程
次に、図8(c)に示すように、基板102Aの上面上に、導体パターン4を形成する。その後、図8(c)では図示しないが、絶縁膜106Aを形成する。ここで、絶縁膜106Aは、後述する個片化を経て絶縁膜9となるものである。
以下、図12に基づき、導体パターン4および絶縁膜106Aの形成について詳述する。なお、図12では、基板102Aの固定電極指391との接合部近傍における導体パターン4および絶縁膜106Aの形成を代表的に図示している。
[2] Conductor Pattern and Insulating Film Formation Step Next, as shown in FIG. 8C, the
Hereinafter, the formation of the
導体パターン4を形成するに際しては、まず、図12(a)に示すように、凹部22内に配線41を形成するとともに、凹部23内に配線42を形成する。このとき、図12では図示しないが、凹部24内に配線43を配線41、42と同時に形成する。
配線41、42、43の形成方法(成膜方法)としては、特に限定されないが、例えば、真空蒸着、スパッタリング(低温スパッタリング)、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、薄膜の接合等が挙げられる。なお、以下の各工程における成膜においても、同様の方法を用いることができる。
When forming the
A method for forming the
そして、図12(b)に示すように、配線42上に複数の突起472を形成(成膜)する。このとき、図12(b)では図示しないが、配線42上に複数の突起471および電極45を突起472と同時に形成する。また、配線41上に複数の突起481、複数の突起482および電極44突起472と同時に形成する。また、配線43上に突起50および電極46を突起472と同時に形成する。
Then, as shown in FIG. 12B, a plurality of
次に、図12(c)に示すように、配線41、42等を覆うように、基板102Aの上面に絶縁膜106を形成(成膜)する。
次に、図12(d)に示すように、絶縁膜106の各突起472に対応する部分を除去する。また、図12(d)では図示しないが、絶縁膜106の各突起471、突起50および電極44〜46に対応する部分も除去する。これにより、電極44〜46を露出させるとともに、各突起471、472、50が貫通する絶縁膜106Aが得られる。
以上のようにして、導体パターン4および絶縁膜106Aが得られる。
Next, as shown in FIG. 12C, an insulating
Next, as shown in FIG. 12D, portions corresponding to the
As described above, the
[3]第2基板準備工程
まず、図9(a)に示すように、第2基板である基板103を用意する。この基板103は、後述するような薄肉化、パターンニングおよび個片化を経て素子片3となるものである。また、基板103は、シリコン基板である。また、基板103の厚さは、素子片3の厚さ(突起6を含む厚さ)よりも厚くなっている。これにより、基板103の取り扱い性を向上させることができる。なお、基板103の厚さが素子片3の厚さと同じであってもよい。この場合、後述する薄肉化の工程を省略すればよい。
[3] Second Substrate Preparation Step First, as shown in FIG. 9A, a
次に、図9(b)に示すように、突起6に相当する部分(各可動電極指361〜365、371〜375の先端部)を残して、基板103をその下面側から薄肉化し、突起6を基板103と一体形成する。薄肉化の方法としては、例えば、プラズマエッチング、ビームエッチング、等の物理的エッチング法、リアクティブイオンエッチング、光アシストエッチング、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、上述したようなエッチングに際しては、例えば、フォトリソグラフィー法により形成された突起6に対応するマスクを好適に用いることができる。
これにより、突起6が形成された基板103が得られる。
Next, as shown in FIG. 9B, the
Thereby, the
[4]載置工程(接合工程)
まず、図10(a)に示すように、前述した工程[2]によって得られた導体パターン4および絶縁膜106Aが形成された基板102の上面に、工程[3]で得られた基板103を突起6が基板102側に位置するように載置する。次いで、基板103を基板102に陽極接合法により接合する。これにより、基板103と各突起471、472、50とが接続される。
次に、基板103をその上面側から薄肉化して、図10(b)に示すように、基板103Aを得る。この薄肉化は、基板103Aの厚さが素子片3の厚さと同じになるように行われる。また、基板103の薄肉化方法は、特に限定されないが、例えば、CMP法、ドライポリッシュ法を好適に用いることができる。
[4] Placement process (joining process)
First, as shown in FIG. 10A, the
Next, the
[5]加工工程
次に、基板103Aをエッチングすることにより、図10(c)に示すように、素子片3を得る。エッチング方法としては、特に限定されないが、例えば、プラズマエッチング、ビームエッチング、等の物理的エッチング法、リアクティブイオンエッチング、光アシストエッチング、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらエッチング方法の中でも、加工精度の観点から、リアクティブイオンエッチングを好適に用いることができる。この場合、可動部33と各固定電極指381〜388、391〜398とがエッチングにより分離された状態で、これらの隙間を介してプラズマが基板103に照射される場合がある。基板102にプラズマが照射されると、基板102が帯電する。
[5] Processing Step Next, as shown in FIG. 10C, the
Among these etching methods, reactive ion etching can be preferably used from the viewpoint of processing accuracy. In this case, the plasma may be irradiated to the
基板102と可動部33は、電気的に絶縁されているため、基板102と可動部33の間に電位差が生じることとなる。そして、図10(c)’に示すように、この電位差によって、可動部33が基板102に引き付けられ、従来の構成では、可動部33が基板102に接触し、貼り付き(スティッキング)が発生しまうことがあった。これに対して、本発明では、可動部33に突起6を形成しているため、可動部33が基板102に引き付けられたとしても、基板102と接触するのは、突起6であり、その接触面積も小さいため、上述のようなスティッキングの発生を確実に防止することができる。
Since the
[6]蓋部配設工程
次に、図11(a)に示すように、基板102Aの上面に、凹部51を有する蓋部材105を接合する。これにより、基板102Aと蓋部材105とが素子片3を収納するようにして接合された接合体101が得られる。この蓋部材105は、後述する個片化を経て蓋部材5となるものである。
[6] Lid Arrangement Step Next, as shown in FIG. 11A, a lid member 105 having a
[7]個片化工程
次に、接合体101を個片化(ダイシング)することにより、図11(b)に示すように、物理量センサー1が得られる。
以上説明した第1実施形態に係る物理量センサー1によれば、複数の第1固定電極指(固定電極指382、384、386、388、392、394、396、398)と複数の第2固定電極指(固定電極指381、383、385、387、391、393、395、397)とが互いに電気的に絶縁されているため、第1固定電極指と可動電極部36、37との間の静電容量、および、第2固定電極指と可動電極部36、37との静電容量を別々に測定し、それらの測定結果に基づいて、高精度に物理量を検出することができる。
[7] Individualization Step Next, the
According to the
また、可動部33に突起を有しているため、上述したように、製造時のスティッキングの防止や、衝撃が加わった際の破損の防止を効果的に図ることができる。すなわち、物理量センサー1は、衝撃に強く、優れた機械的強度を有している。
また、固定部31、32、可動部33、連結部34、35、複数の固定電極指381〜388、391〜398および複数の可動電極指361〜365、371〜375をベース基板2とは別体の基板から形成(特に一括形成)することができる。そのため、これらの各可動電極指および各固定電極指の厚さを厚くして、物理量センサー1の高感度化を図ることができる。また、固定部31、32、可動部33および連結部34、35の厚さを厚くして、物理量センサー1の耐衝撃性を優れたものとすることができる。
In addition, since the
The fixed
<第2実施形態>
次に、本発明の物理量センサーの第2実施形態について説明する。
図13は、本発明の第2実施形態に係る物理量センサーを示す平面図、図14は、図13中のD−D線断面図である。
本実施形態にかかる物理量センサーは、突起の形成位置が異なる以外は、前述した第1実施形態にかかる物理量センサーと同様である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the physical quantity sensor of the present invention will be described.
FIG. 13 is a plan view showing a physical quantity sensor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a sectional view taken along the line DD in FIG.
The physical quantity sensor according to the present embodiment is the same as the physical quantity sensor according to the first embodiment described above except that the formation positions of the protrusions are different.
なお、以下の説明では、第2実施形態の物理量センサーに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図13、図14では、前述した第1実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
本実施形態の物理量センサー1Aは、可動部33の下面に複数の突起6が形成されている。また複数の突起6は、互いにX軸方向に離間して配置されている。
以上説明したような第2実施形態に係る物理量センサー1Aによっても、前述した第1実施形態に係る物理量センサー1と同様の効果を発揮することができる。
In the following description, the physical quantity sensor of the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. 13 and 14, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the first embodiment described above.
In the
Also by the
<第3実施形態>
次に、本発明の物理量センサーの第3実施形態について説明する。
図15は、本発明の第3実施形態に係る物理量センサーを示す平面図、図16は、図15中のE−E線断面図である。
本実施形態にかかる物理量センサーは、突起の形成位置が異なる以外は、前述した第1実施形態にかかる物理量センサーと同様である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the physical quantity sensor of the present invention will be described.
FIG. 15 is a plan view showing a physical quantity sensor according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a sectional view taken along line EE in FIG.
The physical quantity sensor according to the present embodiment is the same as the physical quantity sensor according to the first embodiment described above except that the formation positions of the protrusions are different.
なお、以下の説明では、第2実施形態の物理量センサーに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図15、図16では、前述した第1実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
本実施形態の物理量センサー1Bは、連結部34、35の下面に複数の突起6が形成されている。具体的には、連結部34は、2つの梁341、342を有しており、これら梁341、342は、それぞれ、Y軸方向に蛇行しながらX軸方向に延びる形状をなしている。そして、このような梁341、342のY軸方向外側(Y軸方向において固定部31から遠位な位置)に位置する折り返し部341a、342aの下面にそれぞれ突起6が形成されている。連結部35は、連結部34と同様であるため、連結部35については、その説明を省略する。
In the following description, the physical quantity sensor of the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. 15 and 16, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the first embodiment described above.
In the
連結部34(連結部35についても同様である。)は、弾性を有しているため、撓み易い。さらに、折り返し部341a、342aは、Y軸方向の外側に位置しているため連結部34の中でも、最もZ軸方向の変位量が大きくなる部分でもある。このような部位に突起6を設けることにより、第1実施形態で述べたようなスティッキングの防止や、Z軸方向の衝撃が加わった際の破損等をより効果的に防止することができる。
以上説明したような第3実施形態に係る物理量センサー1Bによっても、前述した第1実施形態に係る物理量センサー1と同様の効果を発揮することができる。
Since the connecting portion 34 (the same applies to the connecting portion 35) has elasticity, it is easily bent. Further, since the folded
The
<第4実施形態>
次に、本発明の物理量センサーの第4実施形態について説明する。
図17は、本発明の第4実施形態に係る物理量センサーを示す断面図である。なお、図17は、図2中のA−A線断面図に対応する断面図を示している。
本実施形態にかかる物理量センサーは、突起の形成位置が異なる以外は、前述した第1実施形態にかかる物理量センサーと同様である。
なお、以下の説明では、第3実施形態の物理量センサーに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図17では、前述した第1実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the physical quantity sensor of the present invention will be described.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a physical quantity sensor according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 17 shows a cross-sectional view corresponding to the cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
The physical quantity sensor according to the present embodiment is the same as the physical quantity sensor according to the first embodiment described above except that the formation positions of the protrusions are different.
In the following description, the physical quantity sensor of the third embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. Moreover, in FIG. 17, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to 1st Embodiment mentioned above.
[物理量センサー]
本実施形態の物理量センサー1Cでは、可動部33が有する各可動電極指361〜365、371〜375の先端部に突起6が設けられている。また、各突起6は、各可動電極指361〜365、371〜375の固定電極指381〜388、391〜398とx軸方向に重なり合う領域に設けられている。
[Physical quantity sensor]
In the
このような各突起6は、可動部33(可動電極指361〜365、371〜375)と別体として形成されている。このように、各突起6を可動部33と別体として形成することにより、各突起6の構成材料を広く選択することができる。各突起6の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、樹脂材料のように比較的軟質な材料(可動部33の構成材料よりもヤング率の低い材料)を用いることにより、各突起6を衝撃緩和部として機能させることができる。そのため、可動部33がベース基板2側に変位し、突起6がベース基板2に接触した場合に、突起6がその衝撃を吸収、緩和するため、可動部33に伝わる衝撃を和らげることができる。その結果、物理量センサー1の破損、破壊をより効果的に防止することができる。
また、各突起6を、Au、Pt、Ag、Cu、Al等の金属材料またはこれらを含む合金等に代表される導電性材料で構成することにより、後述する物理量センサー1Cの製造方法において、スティッキング発生を効果的に抑制することができる。そのため、より簡単かつ確実に物理量センサー1Cを製造することができる。
Each of
Further, by forming each
[物理量センサーの製造方法]
次に、本発明の物理量センサーの製造方法を説明する。なお、以下では、前述した物理量センサー1を製造する場合の一例を説明する。
図18〜図20は、それぞれ、図17示す物理量センサーの製造方法を説明するための図である。図18は、基板103を上面側から見たときの透過図(平面図)であり、図19および図20は、基板103を上面から見たときの平面図である。
なお、以下では、ベース基板2がアルカリ金属イオンを含むガラス材料で構成され、かつ、素子片3がシリコンで構成されている場合を例に説明する。
[Method of manufacturing physical quantity sensor]
Next, the manufacturing method of the physical quantity sensor of this invention is demonstrated. In the following, an example of manufacturing the above-described
18-20 is a figure for demonstrating the manufacturing method of the physical quantity sensor shown in FIG. 17, respectively. 18 is a transmission diagram (plan view) when the
In the following, a case where the
[1]ベース基板製造工程
本工程は、前述した第1実施形態で述べたものと同様であるため、その説明を省略する。
[2]導体パターン、絶縁膜形成工程
本工程は、前述した第1実施形態で述べたものと同様であるため、その説明を省略する。
[1] Base substrate manufacturing process Since this process is the same as that described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
[2] Conductor Pattern and Insulating Film Forming Process This process is the same as that described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[3]第2基板準備工程
まず、第2基板である基板103を用意する。この基板103は、後述するような薄肉化、パターンニングおよび個片化を経て素子片3となるものである。また、基板103は、シリコン基板である。また、基板103の厚さは、素子片3の厚さよりも厚くなっている。
[3] Second Substrate Preparation Step First, a
次に、図18に示すように、基板103の一方の面にX軸方向に延在する一対の金属膜81、82を形成する。金属膜81は、可動電極指361〜365となる部分と、固定電極指381〜388となる部分に跨って、これら部分を電気的に接続するように形成する。同様に、金属膜82は、可動電極指371〜375となる部分と、固定電極指391〜398となる部分に跨って、これら部分を電気的に接続するように形成する。なお、これら金属膜81、82は、それぞれ突起6となる部位であるため、その幅(Y軸方向の長さ)を突起6の幅に合わせて形成する。
金属膜81、82の形成方法としては、特に限定されず、例えば、蒸着等により基板103の一方面に一様に金属膜を形成し、形成した金属膜をエッチング等によりパターニングすることにより、形成することができる。
[4]載置工程(接合工程)
本工程は、前述した第1実施形態で述べたものと同様であるため、その説明を省略する。
Next, as shown in FIG. 18, a pair of
The formation method of the
[4] Placement process (joining process)
Since this process is the same as that described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
[5]加工工程
[5−1]第1の加工工程
次に、基板103をエッチングすることにより、図19に示すように、素子片3を得る。なお、この段階では、金属膜81、82が除去されてない。すなわち、金属膜82によって、可動電極指371〜375と固定電極指391〜398とが電気的に接続されている。同様に、金属膜81によって、可動電極指361〜365と固定電極指381〜388とが電気的に接続されている。
[5] Processing Step [5-1] First Processing Step Next, the
エッチング方法としては、特に限定されないが、例えば、プラズマエッチング、ビームエッチング、等の物理的エッチング法、リアクティブイオンエッチング、光アシストエッチング、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらエッチング方法の中でも、加工精度の観点から、リアクティブイオンエッチングを好適に用いることができる。この場合、可動部33と各固定電極指381〜388、391〜398とがエッチングにより分離された状態で、これらの隙間を介してプラズマが基板103に照射される場合がある。基板102にプラズマが照射されると、基板102が帯電する。
ここで、本実施形態では、前述した第1実施形態とは異なり、基板102と可動部33は、金属膜81、82を介して電気的に接続されているため、基板102が帯電しても基板102と可動部33の間に電位差が生じることはない。そのため、前述したようなスティッキングが発生することを効果的に防止することができる。
The etching method is not particularly limited. For example, one or two of physical etching methods such as plasma etching and beam etching, and chemical etching methods such as reactive ion etching, photo-assisted etching, and wet etching are used. A combination of more than one species can be used.
Among these etching methods, reactive ion etching can be preferably used from the viewpoint of processing accuracy. In this case, the plasma may be irradiated to the
Here, in the present embodiment, unlike the first embodiment described above, the
[5−2]第2の加工工程
次に、図20に示すように、可動電極指371〜375と固定電極指391〜398とを分離するように、金属膜82の素子片3からはみ出ている部分を除去するとともに、可動電極指361〜365と固定電極指381〜388とを分離するように、金属膜81の素子片3からはみ出ている部分を除去する。これにより、可動電極指361〜365の先端部に金属膜81で構成された突起6が形成されるとともに、可動電極指371〜375の先端部に金属膜82で構成された突起6が形成される。
なお、金属膜81、82の除去方法は、特に限定されず、前述したような各種エッチングを用いることができる。
[5-2] Second Processing Step Next, as shown in FIG. 20, the
Note that the method for removing the
[6]蓋部配設工程
本工程は、前述した第1実施形態で述べたものと同様であるため、その説明を省略する。
[7]個片化工程
本工程は、前述した第1実施形態で述べたものと同様であるため、その説明を省略する。
以上のようにして物理量センサー1Cが得られる。
以上説明したような第4実施形態に係る物理量センサー1Cによっても、前述した第1実施形態に係る物理量センサー1と同様の効果を発揮することができる。
[6] Lid Arrangement Step This step is the same as that described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[7] Individualization process This process is the same as that described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
The physical quantity sensor 1C is obtained as described above.
Also by the physical quantity sensor 1C according to the fourth embodiment as described above, the same effects as those of the
(物理量センサー)
次に、図21に基づいて、本発明の物理量センサーを用いたセンサー装置を説明する。
図21は、本発明の物理量センサーを適用したセンサー装置を示す模式図である。
図21に示すセンサー装置200は、前述した物理量センサー1と、物理量センサー1に電気的に接続された電子部品201とを有する。
(Physical quantity sensor)
Next, based on FIG. 21, a sensor device using the physical quantity sensor of the present invention will be described.
FIG. 21 is a schematic diagram showing a sensor device to which the physical quantity sensor of the present invention is applied.
A
電子部品201は、例えば集積回路素子(IC)であり、物理量センサー1を駆動する機能を有する。この電子部品201に角速度検出回路や加速度検出回路を形成することによりセンサー装置200をジャイロセンサーや加速度センサーとして構成することができる。
なお、図21では、センサー装置200が1つの物理量センサー1を有する場合を図示しているが、センサー装置200が複数の物理量センサー1を有していてもよい。また、センサー装置200は、物理量センサー1と、物理量センサー1とは異なる構成の物理量センサーとを有していてもよい。
このようなセンサー装置200は、感度および耐衝撃性の優れた物理量センサー1を備えるので、優れた信頼性を有する。
The
21 illustrates the case where the
Since such a
(電子機器)
次に、本発明の電子機器を説明する。
図22は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このようなパーソナルコンピューター1100には、物理量センサー1が内蔵されている。
(Electronics)
Next, the electronic apparatus of the present invention will be described.
FIG. 22 is a perspective view showing a configuration of a mobile (or notebook) personal computer to which the electronic apparatus of the present invention is applied.
In this figure, a
Such a
図23は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機1200は、アンテナ(図示せず)、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部が配置されている。
このような携帯電話機1200には、物理量センサー1が内蔵されている。
FIG. 23 is a perspective view showing a configuration of a mobile phone (including PHS) to which the electronic apparatus of the invention is applied.
In this figure, a
Such a
図24は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
FIG. 24 is a perspective view showing the configuration of a digital still camera to which the electronic apparatus of the present invention is applied. In this figure, connection with an external device is also simply shown.
Here, an ordinary camera sensitizes a silver halide photographic film with a light image of a subject, whereas a
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
A display unit is provided on the back of a case (body) 1302 in the
A
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリ1308に転送・格納される。
また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニタ1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリ1308に格納された撮像信号が、テレビモニタ1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。
このようなディジタルスチルカメラ1300には、物理量センサー1が内蔵されている。
このような電子機器は、高感および耐衝撃性に優れた物理量センサー1を備えるので、優れた信頼性を有する。
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit and presses the
In the
Such a
Such an electronic device includes the
なお、本発明の電子機器は、図22のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図23の携帯電話機、図24のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンタ)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレータ等に適用することができる。 In addition to the personal computer (mobile personal computer) in FIG. 22, the mobile phone in FIG. 23, and the digital still camera in FIG. 24, the electronic apparatus of the present invention includes, for example, an ink jet type ejection device (for example, an ink jet printer), Laptop personal computer, TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic notebook (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game device, word processor, workstation, video phone, crime prevention TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (for example, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring devices, instruments (for example, Vehicle, aircraft, ship instrumentation), fly It can be applied to a simulator or the like.
以上、本発明の物理量センサーの製造方法について図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。
例えば、固定電極部は、櫛歯状をなすように並ぶ複数の固定電極指の少なくとも1つの固定電極指がその他の固定電極指に対してベース基板上で分離していれば、前述した実施形態に限定されない。
As mentioned above, although the manufacturing method of the physical quantity sensor of this invention was demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
For example, if the fixed electrode part is separated on the base substrate from at least one fixed electrode finger of the plurality of fixed electrode fingers arranged in a comb-tooth shape on the base substrate, the above-described embodiment It is not limited to.
また、固定電極部の複数の固定電極指と、これに噛み合うように設けられた可動電極部の複数の可動電極指との本数、配置および大きさ等の形態は、前述した実施形態に限定されない。
また、可動部をY軸方向に変位させるように構成してもよいし、可動部をX軸に平行な軸線まわりに回動させるように構成してもよい。この場合、可動電極指と固定電極指との対向面積の変化による静電容量変化に基づいて物理量を検出すればよい。
Further, the number, arrangement, size, and the like of the plurality of fixed electrode fingers of the fixed electrode portion and the plurality of movable electrode fingers of the movable electrode portion provided so as to mesh with the fixed electrode fingers are not limited to the above-described embodiments. .
Further, the movable part may be configured to be displaced in the Y-axis direction, or the movable part may be configured to be rotated around an axis parallel to the X-axis. In this case, the physical quantity may be detected based on the change in capacitance due to the change in the facing area between the movable electrode finger and the fixed electrode finger.
1‥‥物理量センサー 1A‥‥物理量センサー 1B‥‥物理量センサー 1C‥‥物理量センサー 2‥‥ベース基板 3‥‥素子片 4‥‥導体パターン 5‥‥蓋部材 6‥‥突起 21‥‥空洞部 22‥‥凹部 221‥‥隙間 222‥‥隙間 23‥‥凹部 24‥‥凹部 31‥‥固定部 32‥‥固定部 33‥‥可動部 34‥‥連結部 341、342‥‥梁 341a、342a‥‥折り返し部 35‥‥連結部 351、352‥‥梁 36‥‥可動電極部 361〜365‥‥可動電極指 37‥‥可動電極部 371〜375‥‥可動電極指 38‥‥固定電極部 381〜388‥‥固定電極指 39‥‥固定電極部 391〜398‥‥固定電極指 41‥‥配線 42‥‥配線 43‥‥配線 44‥‥電極 45‥‥電極 46‥‥電極 471‥‥突起 472‥‥突起 481‥‥突起 482‥‥突起 50‥‥突起 51‥‥凹部 61‥‥先端面 71‥‥導体部 72‥‥導体部 73‥‥導体部 74‥‥導体部 81‥‥金属膜 82‥‥金属膜 9‥‥絶縁膜 101‥‥接合体 102‥‥基板 102A‥‥基板 103‥‥基板 103A‥‥基板 105‥‥蓋部材 106‥‥絶縁膜 106A‥‥絶縁膜 200‥‥センサー装置 201‥‥電子部品 389、399‥‥基部 1100‥‥パーソナルコンピューター 1102‥‥キーボード 1104‥‥本体部 1106‥‥表示ユニット 1200‥‥携帯電話機 1202‥‥操作ボタン 1204‥‥受話口 1206‥‥送話口 1300‥‥ディジタルスチルカメラ 1302‥‥ケース 1304‥‥受光ユニット 1306‥‥シャッタボタン 1308‥‥メモリ 1312‥‥ビデオ信号出力端子 1314‥‥入出力端子 1430‥‥テレビモニタ 1440‥‥パーソナルコンピューター 3911‥‥貫通孔
DESCRIPTION OF
Claims (3)
後の加工により前記可動部および前記固定電極部となる第2基板を用意し、前記第2基板の一方の面に前記可動部となる部分と前記固定電極部となる部分とに跨って金属膜を形成する第2基板準備工程と、
空洞部が形成された第1基板を用意し、前記金属膜が前記第1基板側に位置する状態で前記第2基板を前記第1基板に載置する載置工程と、
前記第2基板をエッチングすることにより、前記可動部および前記固定電極部を形成する第1の加工工程と、
前記第2基板の平面視で、前記金属膜の前記可動部および前記固定電極部からはみ出ている部分の少なくとも一部を除去し、前記金属膜で前記突起を形成すると共に、前記可動部と前記固定電極部とを分離する第2の加工工程と、を有することを特徴とする物理量センサーの製造方法。 A base substrate, a movable portion disposed on the base substrate and provided with a movable electrode portion, and a fixed electrode portion provided on the base substrate and disposed opposite to the movable portion, A method of manufacturing a physical quantity sensor, wherein a protrusion protruding toward the base substrate is provided on at least a part of a portion of the movable portion facing the base substrate,
A second substrate to be the movable portion and the fixed electrode portion is prepared by later processing, and a metal film is formed on one surface of the second substrate across the portion to be the movable portion and the portion to be the fixed electrode portion Forming a second substrate,
Preparing a first substrate in which a cavity is formed, and placing the second substrate on the first substrate in a state where the metal film is located on the first substrate side;
A first processing step of forming the movable portion and the fixed electrode portion by etching the second substrate;
In a plan view of the second substrate, at least a part of the metal film protruding from the movable part and the fixed electrode part is removed, the protrusion is formed from the metal film, and the movable part and the And a second processing step of separating the fixed electrode portion.
前記第2基板は、半導体材料で構成され、
前記載置工程において、前記第2基板を前記第1基板に対して陽極接合法により接合することを特徴とする請求項1または2に記載の物理量センサーの製造方法。 The first substrate is made of an insulating material containing alkali metal ions,
The second substrate is made of a semiconductor material;
3. The method of manufacturing a physical quantity sensor according to claim 1, wherein in the placing step, the second substrate is bonded to the first substrate by an anodic bonding method.
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