CN116018523A - 传感器装置和传感器装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种传感器装置，其包括半导体基板、玻璃基板、物理量传感器及与物理量传感器电连接的焊盘部，设置于半导体基板和玻璃基板中的至少一方的凹部通过玻璃基板中的第1接合部与半导体基板中的第2接合部相接合而被密封，物理量传感器和焊盘部被配置在由半导体基板和玻璃基板所密封的密封空间中，玻璃基板在第1接合部中具有阳离子浓度比玻璃基板的阳离子浓度要小的阳离子缺乏层。
Description
技术领域
本发明涉及传感器装置和传感器装置的制造方法。
背景技术
专利文献1中记载了“抑制物理量传感器中的真空压力气氛的偏差”(摘要)。
专利文献2中记载了“通过简单的步骤抑制可动电极与固定电极的粘贴，并在此基础上实现阳极接合”(摘要)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014-173961号公报
专利文献2：日本专利特开2010-171203号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
传感器装置中，优选为能简单且可靠地密封传感器。发明内容
本发明的第1方式中，提供一种传感器装置。传感器装置包括半导体基板、玻璃基板、物理量传感器以及与物理量传感器电连接的焊盘部。设置于半导体基板和玻璃基板中的至少一方的凹部通过将玻璃基板中的第1接合部与半导体基板中的第2接合部相接合而被密封。物理量传感器和焊盘部配置在由半导体基板和玻璃基板所密封的密封空间中。玻璃基板在第1接合部中具有阳离子浓度比玻璃基板的阳离子浓度要小的阳离子缺乏层。
半导体基板可以在第2接合部中具有氧和半导体基板中所包含的半导体的氧化物层。
俯视时，在玻璃基板中，可以在与焊盘部重叠的位置处设有贯通孔，玻璃基板可以具有设置于贯通孔的侧壁的金属膜。焊盘部可以由金属形成。金属膜与焊盘部可以相接。
金属膜可以具有从贯通孔的侧壁延伸到玻璃基板的与密封空间相接的下表面而设置的延伸部。延伸部与焊盘部可以相接。
俯视时，焊盘部可以被金属膜所包围。
延伸部可以包含与密封空间相接的金属膜外周部。金属膜外周部的下表面可以配置在焊盘部的上表面的下方。
俯视时，金属膜可以被焊盘部所包围。
焊盘部可以包含与密封空间相接的焊盘外周部。焊盘外周部的上表面可以配置在延伸部的下表面的上方。
焊盘部的厚度和延伸部的厚度之和可以比俯视时与焊盘部重叠的位置处的密封空间的高度要大。
焊盘部的厚度和延伸部的厚度之和在俯视时可以为与焊盘部重叠的位置处的密封空间的高度的1.1倍以上1.3倍以下。
半导体基板的面内方向上的、从玻璃基板的内侧面到焊盘部为止的距离可以比密封空间的高度要大。
半导体基板的面内方向上的、从玻璃基板的内侧面到焊盘部为止的距离可以为密封空间的高度的20倍以上200倍以下。
在半导体基板的面内方向上，从玻璃基板的内侧面到焊盘部为止的距离可以随着从玻璃基板的内侧面的上端朝向下端而增大。
贯通孔可以包含贯通孔的宽度随着从贯通孔的上端减朝向下方而减小的第1部分、以及贯通孔的宽度随着从贯通孔的下端朝向上方而减小的第2部分。贯通孔的上端处的第1部分的宽度可以比贯通孔的下端处的第2部分的宽度要大。
第1部分可以是贯通孔的宽度从下方向上方变宽的锥形。第2部分可以是贯通孔的宽度从上方向下方变宽的锥形。
俯视时，焊盘部可以为圆形。
俯视时，焊盘部的周围可以为圆弧状。
焊盘部周围的形状可以包含多个曲率半径不同的圆的圆弧。
俯视时，曲率半径可以为焊盘部的直径的0.1倍以上1.0倍以下。
俯视时，第1接合部可以配置在多个焊盘部之间。
俯视时，第2接合部可以配置在多个焊盘部之间。
本发明的第2方式中，提供一种传感器装置的制造方法。传感器装置的制造方法具备接合阶段，该接合阶段对设有物理量传感器和电连接到物理量传感器的焊盘部的半导体基板、与玻璃基板进行阳极接合。接合阶段是通过对玻璃基板中的第1接合部和半导体基板中的第2接合部进行阳极接合来密封设置于半导体基板和玻璃基板中的至少一方的凹部的阶段，并且是密封物理量传感器和焊盘部的阶段。
俯视时，玻璃基板可以设有贯通孔。玻璃基板可以具有设置于贯通孔的侧壁的金属膜。焊盘部可以由金属形成。接合阶段可以是通过对第1接合部和第2接合部进行阳极接合来密封物理量传感器和焊盘部、并且利用焊盘部来密封贯通孔的阶段。
传感器装置的制造方法可以在接合阶段前具备贯通孔形成阶段。贯通孔形成阶段可以具有第1部分形成阶段和第2部分形成阶段。第1部分形成阶段可以是对玻璃基板的上表面喷砂的阶段。第2部分形成阶段可以是对玻璃基板的下表面喷砂的阶段。
在接合阶段之前，第1接合部的下表面中的物理量传感器侧的一端、与比一端更远离物理量传感器而配置的另一端可以远离半导体基板的上表面来配置，一端和另一端可以配置为在与半导体基板的上表面交叉的方向上，半导体基板的上表面与一端之间的距离比半导体基板的上表面与另一端之间的距离要大。在接合阶段中，可以在第1接合部的下表面以另一端为中心向半导体基板的方向旋转之后，对第1接合部和第2接合部进行阳极接合。
传感器装置的制造方法可以在接合阶段之前进一步具备通过湿式蚀刻对半导体基板和玻璃基板中的至少一方形成凹部的蚀刻阶段。
另外，上述发明的概要并没有列举出本发明的全部特征。此外，这些特征组的子组合也可以构成发明。
附图说明
图1是示出本发明一个实施方式所涉及的传感器装置100的一个示例的图。
图2是示出图1的传感器装置100中的半导体基板10的俯视时的一个示例的图。
图3是示出图1的传感器装置100中的半导体基板10的俯视时的一个示例的图。
图4是示出图1的传感器装置100中的玻璃基板20的俯视时的一个示例的图。
图5是图1中的玻璃基板20的第1接合部22和半导体基板10的第2接合部16的放大图。
图6是图1中的贯通孔50-2和焊盘部30-2附近的放大图。
图7是图6中的贯通孔50-2和焊盘部30-2的俯视时的图。
图8是图1中的贯通孔50-2和焊盘部30-2附近的另一放大图。
图9是图8中的贯通孔50-2和焊盘部30-2的俯视时的图。
图10是图1中的贯通孔50-2、焊盘部30-2、第1接合部22和第2接合部16附近的放大图。
图11是图1中的贯通孔50-2、焊盘部30-2、第1接合部22和第2接合部16附近的另一放大图。
图12是图1中的贯通孔50-2、焊盘部30-2、第1接合部22和第2接合部16附近的另一放大图。
图13是玻璃基板20中的贯通孔50-2附近的另一放大图。
图14是示出图1的传感器装置100中的半导体基板10的俯视时的另一个示例的图。
图15是图1的传感器装置100中的一个焊盘部30的俯视时的放大图。
图16是示出本发明一个实施方式所涉及的传感器装置100的制造方法的一个示例的图。
图17是示出本发明一个实施方式所涉及的传感器装置100的制造方法的另一个示例的图。
图18是示出本发明一个实施方式所涉及的传感器装置100的制造方法的另一个示例的图。
具体实施方式
以下通过发明的实施方式对本发明进行说明，但以下的实施方式并不用于对权利要求所涉及的发明进行限定。此外，实施方式中所说明的特征的组合并不全是发明的解决手段所必需的。
图1是示出本发明一个实施方式所涉及的传感器装置100的一个示例的图。传感器装置100包括半导体基板10、玻璃基板20、物理量传感器40和焊盘部30。焊盘部30与物理量传感器40电连接。半导体基板10的上表面13的至少一部分可以设有氧化膜12。图1中，用阴影示出了氧化膜12。
在本说明书中，有时利用X轴、Y轴以及Z轴的正交坐标轴来说明技术事项。本说明书中，将与半导体基板10的上表面13平行的面设为XY面，将与上表面13垂直的方向、且从半导体基板10朝向玻璃基板20的方向设为Z轴方向。本说明书中，将XY面内的规定方向设为X轴方向，将XY面内与X轴正交的方向设为Y轴方向。Z轴方向可以平行于垂直方向，XY面可以是水平面。图1是从Y轴方向观察传感器装置100时的图。
本说明书中，将传感器装置100中的玻璃基板20一侧称为“上”，将半导体基板10一侧称为“下”。本说明书中，将与Z轴平行地从玻璃基板20向半导体基板10的方向观察传感器装置100的情况称为俯视。“上”和“下”的方向不限于垂直方向。本说明书中，将沿XY面内的方向观察传感器装置100的情况称为侧视。
半导体基板10例如是Si(硅)基板。玻璃基板20包含阳离子。玻璃基板20例如是硅酸盐玻璃基板。
半导体基板10和玻璃基板20的一个设有凹部90。本示例中，玻璃基板20设有凹部90。本示例中，凹部90从玻璃基板20的下表面23朝向上表面24的方向设置。
玻璃基板20具有第1接合部22。半导体基板10具有第2接合部16。凹部90通过第1接合部22与第2接合部16相接合而被密封。将由半导体基板10和玻璃基板20所密封的空间设为密封空间92。密封空间92是通过第1接合部22与第2接合部16相接合而被密封的凹部90。
物理量传感器40是检测对象物的物理量的传感器。物理量传感器40可以是压力传感器，也可以是加速度传感器。物理量传感器40可以设置于半导体基板10。物理量传感器40可以是半导体基板10的一部分。物理量传感器40可以是MEMS(Micro Electro MechanicalSystems：微机电系统)传感器。
物理量传感器40可以具有隔膜14。隔膜14可以是半导体基板10的一部分。在隔膜14为半导体基板10的一部分的情况下，半导体基板10中的隔膜14的下方可以设有凹部18。图1中，侧视时的凹部18的位置用虚线来示出。
传感器装置100可以具备多个焊盘部30。图1中，示出了2个焊盘部30(焊盘部30-1和焊盘部30-2)。焊盘部30可以与上表面13相接地设置，也可以与氧化膜12相接地设置。
物理量传感器40和焊盘部30配置在密封空间92中。密封空间92可以为真空。真空可以指100kPa以下的气压。
玻璃基板20可以设有贯通孔50。玻璃基板20可以设有多个贯通孔50。图1中，示出了2个贯通孔50(贯通孔50-1和贯通孔50-2)。贯通孔50从上表面24至下表面27(后述)贯通玻璃基板20。贯通孔50与凹部90连通。贯通孔50在俯视时设置在与焊盘部30重叠的位置。俯视时，贯通孔50的面积可以比焊盘部30的面积要小。
玻璃基板20可以具有设置于贯通孔50的侧壁的金属膜52。在玻璃基板20设有多个贯通孔50的情况下，玻璃基板20可以具有与多个贯通孔50分别对应的多个金属膜52。图1中，示出了2个金属膜52(金属膜52-1和金属膜52-2)。
图2是示出图1的传感器装置100中的半导体基板10的俯视时的一个示例的图。图2中，用阴影示出了氧化膜12在俯视时的位置。氧化膜12可以与上表面13相接地配置。图2中，用粗虚线示出隔膜14和物理量传感器40在俯视时的位置。
本示例中，传感器装置100具备5个焊盘部30(焊盘部30-1～焊盘部30-5)。5个焊盘部30可以配置在隔膜14的周围。如后述那样，在本示例中，玻璃基板20设有5个贯通孔50(贯通孔50-1～贯通孔50-5)。图2中，俯视时的贯通孔50-1～贯通孔50-5的位置用虚线示出。
另外，图1是图2所示的A-A’线处的剖视图。A-A’截面是通过半导体基板10、氧化膜12、焊盘部30-1和焊盘部30-2的XZ截面。
图3是示出图1的传感器装置100中的半导体基板10的俯视时的一个示例的图。图3与图2同样地是半导体基板10在俯视时的图，但图2所示的氧化膜12、隔膜14和物理量传感器40的图示被省略，并图示出图2中未示出的布线32、压电元件34、第2接合部16。图3中，第2接合部16由阴影示出。第2接合部16是面向上表面13的区域。
传感器装置100可以具备布线32和压电元件34。布线32可以是金属布线。压电元件34是电阻因施加到隔膜14(参照图2)的压力等的力而变化的元件。焊盘部30和物理量传感器40可以通过布线32进行电连接。本示例中，压电元件34和焊盘部30通过布线32相连接。
密封空间92和凹部90(参照图1)在俯视时可以被第2接合部16所包围。俯视时，第2接合部16可以配置在多个焊盘部30之间。本示例中，第2接合部16配置在X轴方向上的焊盘部30-1与焊盘部30-2(参照图2)之间、以及焊盘部30-4与焊盘部30-5(参照图2)之间。本示例中，第2接合部16配置在Y轴方向上的焊盘部30-1与焊盘部30-3(参照图2)之间、以及焊盘部30-2与焊盘部30-5(参照图2)之间。
图4是示出图1的传感器装置100中的玻璃基板20的俯视时的一个示例的图。图4中，用粗虚线示出图2所示的隔膜14和物理量传感器40的位置。图4中，用细虚线示出焊盘部30的位置。
图4中，设置于玻璃基板20的凹部90的轮廓的位置由细虚线来示出。图4中，由该细虚线所包围的区域是俯视时的凹部90的位置。图4中，由该细虚线所包围的区域外侧的区域是第1接合部22。第1接合部22是面向下表面23的区域。
密封空间92和凹部90(参照图1)在俯视时可以被第1接合部22所包围。俯视时，第1接合部22可以配置在多个焊盘部30之间。本示例中，第2接合部16配置在X轴方向上的焊盘部30-1与焊盘部30-2(参照图2)之间、以及焊盘部30-4与焊盘部30-5(参照图2)之间。本示例中，第2接合部16配置在Y轴方向上的焊盘部30-1与焊盘部30-3(参照图2)之间、以及焊盘部30-2与焊盘部30-5(参照图2)之间。
在本示例中，玻璃基板20设有5个贯通孔50(贯通孔50-1～贯通孔50-5)。图4中，俯视时的贯通孔50-1～贯通孔50-5的位置用实线示出。
另外，图1是图4所示的A-A’线处的剖视图。图4所示的A-A’线的俯视时的位置与图2所示的A-A’线的俯视时的位置相同。图4中，A-A’截面是通过玻璃基板20、凹部90、贯通孔50-1和贯通孔50-2的XZ截面。
图5是图1中的玻璃基板20的第1接合部22和半导体基板10的第2接合部16的放大图。凹部90可以通过第1接合部22的上表面13与第2接合部16的下表面23相接合而被密封。玻璃基板20在第1接合部22中具有阳离子缺乏层26。图5中，玻璃基板20所包含的阳离子80用黑色圆形标记来表示，02-(氧离子)82由白色圆形标记来表示。阳离子80可以是碱性离子。阳离子80例如是Na+(钠离子)。
将阳离子缺乏层26中的阳离子80的浓度设为浓度Dd。将玻璃基板20的阳离子80的浓度设为浓度Dn。浓度Dd比浓度Dn要小。浓度Dn是半导体基板10与玻璃基板20接合前的玻璃基板20的阳离子80的浓度。在半导体基板10与玻璃基板20接合后，浓度Dd可以是玻璃基板20中除阳离子缺乏层26以外的部分的阳离子80的浓度，可以是除第1接合部22以外的部分的阳离子80的浓度。
玻璃基板20可以在第1接合部22中与第2接合部16相接的下表面23具有阳离子缺乏层26。阳离子缺乏层26可以包含下表面23。
半导体基板10可以在第2接合部16上具有氧化物层19。在图5中，用阴影示出了氧化物层19。氧化物层19可以是氧和半导体基板10所包含的半导体之间的氧化物层。该氧可以是玻璃基板20所包含的02-(阳离子)82。半导体基板10可以在第2接合部16中与第1接合部22相接的上表面13上具有氧化物层19。氧化物层19可以包含上表面13。
第2接合部16在X轴方向上的宽度可以与第1接合部22在X轴方向上的宽度相等。氧化物层19在X轴方向上的宽度可以与第2接合部16在X轴方向上的宽度相等。图5中，半导体基板10在X轴方向上的中央侧的第2接合部16的端部的位置用单点划线来表示。
第1接合部22和第2接合部16可以通过阳极接合来进行接合。在对第1接合部22和第2接合部16进行阳极接合的过程中，第1接合部22中的阳离子80在与下表面23分离的方向上移动。因此，在第1接合部22和第2接合部16通过阳极接合而相接合的情况下，玻璃基板20容易在第1接合部22中与第2接合部16相接的下表面23具有阳离子缺乏层26。在第1接合部22和第2接合部16通过阳极接合而相接合的情况下，玻璃基板20的阳离子80的浓度Dn可以是第1接合部22与第2接合部16进行阳极接合前的玻璃基板20的阳离子80的浓度。
在对第1接合部22与第2接合部16进行阳极接合的过程中，下表面23附近所存在的02-(阳离子)82从上表面24(参照图1)向下表面23的方向移动。因此，在第1接合部22和第2接合部16通过阳极接合而相接合的情况下，半导体基板10容易在第2接合部16中与第1接合部22相接的上表面13具有氧化物层19。
将阳离子缺乏层26的厚度设为厚度t1。厚度t1可以为0.2μm以上3.0μm以下，也可以为0.4μm以上2.0μm以下。
图6是图1中的贯通孔50-2和焊盘部30-2附近的放大图。其中，在图6中，图3所示的布线32被省略。贯通孔50的侧壁28设有金属膜52。将玻璃基板20的下表面、且与密封空间92相接的下表面设为下表面27。贯通孔50可以从玻璃基板20的上表面24设置到下表面27。
金属膜52可以包含延伸部53。延伸部53从贯通孔50的侧壁28延伸到下表面27来设置。延伸部53可以与下表面27相接。金属膜52可以从Z轴方向上的上表面24的位置沿着侧壁28和下表面27连续地设置。
在X轴方向上，将俯视时的玻璃基板20的中央侧的侧壁28的位置设为位置P1。将X轴方向上的焊盘部30的端部位置、且俯视时的玻璃基板20的中央侧的端部位置设为位置P2。将X轴方向上的延伸部53的端部位置、且俯视时的玻璃基板20的中央侧的端部位置设为位置P3。另外，延伸部53是X轴方向上的位置P1与位置P3之间的金属膜52。
焊盘部30可以由金属形成。金属膜52与焊盘部30可以相接。本示例中，延伸部53与焊盘部30相接。金属膜52与由金属所形成的焊盘部30相接，从而在布线32(参照图3)中流过的电流流过金属膜52。在金属膜52不包含延伸部53的情况下，焊盘部30与设置于侧壁28的金属膜52可以在Z轴方向上的下表面27的位置处相接。
金属膜53可以包含金属膜外周部54。金属膜外周部54是X轴方向上的位置P2与位置P3之间的延伸部53。本示例中，金属膜外周部54与密封空间92相接。金属膜外周部54在俯视时不与焊盘部30重叠。
将Z轴方向上的焊盘部30的位置、且在Z轴方向上最远离半导体基板10的位置设为位置Q1，并将Z轴方向上最远离玻璃基板20的位置设为位置Q0将焊盘部30的上表面设为上表面36。上表面36是包含位置Q1的平面状的区域。将焊盘部30的下表面设为下表面35。下表面35是包含位置Q0的平面状的区域。将Z轴方向上的延伸部53的位置、且在Z轴方向上最远离玻璃基板20的位置设为位置Q2。将延伸部53的下表面设为下表面55。下表面55是包含位置Q2的平面状的区域。将氧化膜12的上表面设为上表面11。将从上表面11到焊盘部30的上表面36为止的距离设为距离hp。
将氧化膜12的厚度设为厚度ts。将焊盘部30的厚度设为厚度tp。厚度tp指在俯视时焊盘部30与氧化膜12不重叠的区域中、从焊盘部30的下表面35到上表面36的厚度。厚度tp值是指在俯视时焊盘部30与氧化膜12重叠的区域中、厚度ts与高度hp之和。厚度tp可以是从半导体基板10的上表面13到焊盘部30的上表面36为止的距离。
将延伸部53的厚度设为厚度te。将密封空间92的高度设为高度hs。高度hs是俯视时与焊盘部30重叠的位置处的密封空间92的高度。本示例中，高度hs是从半导体基板1 0的上表面13到玻璃基板20的下表面27为止的高度。
厚度tp与厚度te之和可以比高度hs要大。厚度tp与厚度te之和比高度hs要大，由此，在玻璃基板20的第1接合部22(参照图1)与半导体基板10的第2接合部16(参照图1)相接合的情况下，位置Q2容易配置在位置Q1的下方。
金属膜外周部54的下表面55可以配置在焊盘部30的上表面36的下方。即，位置Q2可以位于位置Q1下方。在第1接合部22(参照图1)与第2接合部16(参照图1)进行阳极接合的情况下，Z轴方向上的从玻璃基板20向半导体基板10的方向的力被施加到玻璃基板20上。延伸部53包含金属膜外周部54，且施加从玻璃基板20向半导体基板10的方向的力，由此，金属膜外周部54的下表面55容易配置在焊盘部30的上表面36的下方。由此，贯通孔50容易被焊盘部30所密封。
厚度tp与厚度te之和可以为高度hs的1.1倍以上1.3倍以下。厚度tp可以为1.2μm以上1.3μm以下。厚度te可以为0.3μm以上0.5μm以下。高度hs可以为1.2μm以上1.5μm以下。
图7是图6中的贯通孔50-2和焊盘部30-2的俯视时的图。图7中，俯视时的贯通孔30-2的外缘的位置用虚线示出。俯视时，金属膜52的面积可以比焊盘部30的面积要大。焊盘部30在俯视时可以被金属膜52所包围。俯视时焊盘部30被金属膜52所包围，由此，在第1接合部22(参照图1)与第2接合部16(参照图1)进行阳极接合的情况下，金属膜52的下表面55在焊盘部30的上表面36的整个表面上容易紧密接触。由此，贯通孔50容易被焊盘部30所密封。
图8是图1中的贯通孔50-2和焊盘部30-2附近的另一放大图。将X轴方向上的延伸部53的端部位置、且俯视时的玻璃基板20的中央侧的端部位置设为位置P3’。本示例中，位置P3’相对于位置P2配置在更靠X轴方向上的贯通孔50一侧。本示例中，在上述所涉及的点上与图6所示的示例不同。
本示例中，焊盘部30包含焊盘外周部37。金属膜外周部37是X轴方向上的位置P3’与位置P2之间的焊盘部30。本示例中，焊盘外周部37与密封空间92相接。本示例中，焊盘外周部37在俯视时不与金属膜52重叠。本示例中，焊盘外周部37在俯视时不与延伸部53重叠。
焊盘部外周部37的上表面36可以配置在延伸部53的下表面55的上方。即，位置Q1可以位于位置Q2上方。如上所述，在第1接合部22(参照图1)与第2接合部16(参照图1)进行阳极接合的情况下，Z轴方向上的从玻璃基板20向半导体基板10的方向的力被施加到玻璃基板20上。焊盘部30包含焊盘外周部37，且施加从玻璃基板20向半导体基板10的方向的力，由此，焊盘外周部37的上表面36容易配置在延伸部53的下表面55的上方。由此，贯通孔50容易被焊盘部30所密封。
图9是图8中的贯通孔50-2和焊盘部30-2的俯视时的图。本示例中，俯视时的焊盘部30的面积比俯视时的金属膜52的面积要大。金属膜52在俯视时可以被焊盘部30所包围。俯视时金属膜52被焊盘部30所包围，由此，在第1接合部22(参照图1)与第2接合部16(参照图1)进行阳极接合的情况下，焊盘部30的上表面36在金属膜52的下表面55的整个表面上容易紧密接触。由此，贯通孔50容易被焊盘部30所密封。
图10是图1中的贯通孔50-2、焊盘部30-2、第1接合部22和第2接合部16附近的放大图。内侧面29是与密封空间92相接的玻璃基板20的内部的侧面。内侧面29可以是与上表面13交叉的面，也可以是与上表面13正交的面。本示例中，内侧面29与上表面13正交。
将半导体基板10的面内方向上的从玻璃基板20的内侧面29到焊盘部30为止的距离设为距离dp。在传感器装置100具备多个焊盘部30的情况下，距离dp是配置在距内侧面29最短距离处的焊盘部30与内侧面29之间的距离。本示例中，距离dp指从内侧面29到一个焊盘部30为止的XY面内方向上的距离中最短的距离。
将密封空间92的高度设为高度hs’。高度hs’是密封空间92在内侧面29与从内侧面29隔开距离dp而配置的焊盘部30之间的高度。另外，本示例中，高度hs’与图6和图8所示的高度hs相等。
距离dp可以比高度hs’要大。如上所述，在第1接合部22(参照图1)与第2接合部16(参照图1)进行阳极接合的情况下，Z轴方向上的从玻璃基板20向半导体基板10的方向的力被施加到玻璃基板20上。在该方向的力被施加到玻璃基板20、且厚度tp和厚度te之和比高度hs要大的情况下(参照图6和图8)，从半导体基板10向玻璃基板20的方向(Z轴方向)的力容易被施加到玻璃基板20中的贯通孔50-2与第1接合部22之间。在距离dp比高度hs’要大的情况下，与距离dp比高度hs’要小的情况相比，从半导体基板10向玻璃基板20的方向(Z轴方向)的该力容易被缓和。因此，容易抑制玻璃基板20的损坏。
距离dp可以为高度hs’的20倍以上200倍以下，可以是50倍以上100倍以下，也可以是60倍以上90倍以下。
图11是图1中的贯通孔50-2、焊盘部30-2、第1接合部22和第2接合部16附近的另一放大图。本示例中，内侧面29与上表面13交叉、且不正交。本示例中，在上述所涉及的点上与图10所示的示例不同。
将内侧面29的上端设为上端Eu1。将内侧面29的下端设为下端Ed1。距离dp(参照图10)可以从上端Eu1增加到下端Ed1。内侧面29在俯视时可以呈锥形。
如上所述，在Z轴方向上的从玻璃基板20向半导体基板10的方向的力被施加到玻璃基板20上、且厚度tp与厚度te之和比高度hs要大的情况下(参照图6和图8)，在X轴方向上的贯通孔50-2的位置处，容易被施加从半导体基板10向玻璃基板20的方向(Z轴方向)的力。因此，在下表面27上方的玻璃基板20上，平行于Z轴的相反方向的力容易被施加到X轴方向上的贯通孔50-2侧和第1接合部22侧。因此，在下表面27上方的玻璃基板20上，容易产生因该相反方向的力而引起的翘曲。本示例中，距离dp(参照图10)从上端Eu1增加到下端Ed1，因此，下表面27上方的玻璃基板20容易弯曲。由此，在玻璃基板20发生了翘曲的情况下，该翘曲容易被缓和。
将半导体基板10的平面内方向上的从内侧面29到焊盘部30为止的距离、且从上端Eu1到焊盘部30为止的距离设为距离dp1。距离dp1可以是距离dp的最小值。将半导体基板10的平面内方向上的从内侧面29到焊盘部30为止的距离、且从下端Ed1到焊盘部30为止的距离设为距离dp2。距离dp2可以是距离dp的最大值。在Z轴方向上，下端Ed1的位置可以与玻璃基板20的下表面23的位置相同，也可以与半导体基板10的上表面13的位置相同。
图12是图1中的贯通孔50-2、焊盘部30-2、第1接合部22和第2接合部16附近的另一放大图。下表面27的一部分从焊盘部30向内侧面29倾斜。本示例中，下表面27的该一部分中，高度hs’从焊盘部30减少到内侧面29。本示例中，下表面27的该一部分不与半导体基板10的上表面13平行。本示例中，在上述所涉及的点上与图11所示的示例不同。
本示例中，在半导体基板10与玻璃基板20相接合后，与密封空间92相接的下表面27的一部分从焊盘部30向内侧面29倾斜，下表面27的另一部分与上表面13平行。下表面27的该另一部分是与延伸部53相接的下表面27的一部分。
本示例中，下表面27的一部分从焊盘部30向内侧面29倾斜，因此，与图11所示的示例同样地，在第1接合部22(参照图1)与第2接合部16(参照图2)相接合的情况下，下表面27上方的玻璃基板20容易弯曲。由此，在玻璃基板20发生了翘曲的情况下，该翘曲容易被缓和。
图13是玻璃基板20中的贯通孔50-2附近的另一放大图。图13中，图1中的贯通孔50-2的位置用单点划线示出。在图13中，省略了图1所示的金属膜52。
本示例中，将贯通孔50-2的上端设为上端Eu2，将下端设为下端Ed2。上端Eu2是上表面24与贯通孔50-2的侧壁28交叉的贯通孔50-2的上端。下端Ed2是下表面27与贯通孔50-2的侧壁28交叉的贯通孔50-2的下端。上端Eu2在Z轴方向上的位置可以与上表面24在Z轴方向上的位置相同。下端Ed2在Z轴方向上的位置可以与下表面27在Z轴方向上的位置相同。
贯通孔50可以包含贯通孔50的宽度从上端Eu2减少到下方的第1部分88、以及贯通孔50的宽度从下端Ed2减少到上方的第2部分89。贯通孔50的该宽度在本示例中指X轴方向上的宽度。玻璃基板20可以设有第1部分88和第2部分89。第1部分88可以是贯通孔50的宽度从下方向上方变宽的锥形。第2部分89可以是贯通孔50的宽度从上方向下方变宽的锥形。
第1部分88可以设在第2部分89上方。第1部分88与第2部分89可以相连接。第1部分88的下端与第2部分89的上端可以相连接。Z轴方向上，第1部分88的该下端的位置与第2部分89的该上端的位置可以相同。
本示例中，将上端Ed2处的贯通孔50-2在X轴方向上的宽度设为宽度Wu。上端Ed2处的贯通孔50-2的宽度指Z轴方向的上端Ed2的位置处的贯通孔50-2的宽度。本示例中，将下端Ed2处的贯通孔50-2在X轴方向上的宽度设为宽度Wd。下端Ed2处的贯通孔50-2的宽度指Z轴方向的下端Ed2的位置处的贯通孔50-2的宽度。将图1中的贯通孔50-2在X轴方向上的宽度设为宽度W0。
宽度Wd可以比宽度W0要小。由于宽度Wd比宽度W0要小，焊盘部30的上表面36(参照图6和图8)的面积容易变得比图1所示的焊盘部30的上表面36的面积要小。因此，本示例中的焊盘部30相比于图1所示的焊盘部30更容易小型化。
宽度Wu可以比宽度Wd要大。在宽度Wd比宽度W0要小的情况下，由于宽度Wu比宽度Wd要大，且宽度Wu比宽度W0要大，侧壁28的面积容易变得比图1所示的侧壁28的面积要大。因此，设置于侧壁28的金属膜52的面积容易变得比图1所示的金属膜52的面积要大。因此，金属膜52的电阻值容易变得比图1所示的金属膜52的电阻值要小。
图14是示出图1的传感器装置100中的半导体基板10的俯视时的另一个示例的图。本示例中，焊盘部30在俯视时为圆形。本示例中，在上述所涉及的点上与图2所示的传感器装置100不同。圆形不限于正圆形，指椭圆形等在焊盘部30的俯视时周围为圆弧状的状态。该周围的形状可以包含多个曲率半径不同的圆的圆弧。
在焊盘部30俯视时为圆形的情况下，俯视时配置在焊盘部30周围的氧化膜12俯视时的形状可以是圆形，俯视时配置在氧化膜12周围的接合区域16(参照图3)的形状也可以是圆形。由于焊盘部30和接合区域16在俯视时为圆形，在第1接合部22与第2接合部16相接合的情况下，焊盘部30在XY面内容易产生均等的压力，并且接合区域16在XY面内容易产生均等的压力。
图15是图1的传感器装置100中的一个焊盘部30的俯视时的放大图。本示例中，焊盘部30的角部38为圆形。本示例中，焊盘部30包含4个角度38(角部38-1～角部38-4)。
将焊盘部30的直径设为直径R。直径R可以是从焊盘部30的中心到焊盘部30的XY面内的外缘的距离中最大的距离。焊盘部30的中心可以是俯视时焊盘部30的形状的重心。
将角部38的曲率半径设为曲率半径r。图15中，曲率半径r的圆用虚线表示。曲率半径r可以是直径R的0.1倍以上1.0倍以下，也可以是0.2倍以上1.0倍以下。在金属膜52(参照图6)与焊盘部30相接合的情况下，在焊盘部30的上表面36(参照图6)的面内与延伸部53(参照图6)的下表面55(参照图6)的面内产生压力。由于曲率半径r为直径R的0.1倍以上，与曲率半径r小于直径R的0.1倍的情况相比，该压力在上表面36的面内与下表面55(参照图6)的面内更容易变得均匀。因此，上表面36与下表面55的紧贴性容易提高。因此，密封空间92的密封性容易提高。另外，曲率半径r为直径R的1.0倍的情况指焊盘部30在俯视时为正圆形的情况。
焊盘部30俯视时的外周可以包含曲率半径r的角部38和直线部分39。焊盘部30俯视时为圆形也可以包含将曲率半径r的角部38和直线部分39包含在内的状态。
图16是示出本发明一个实施方式所涉及的传感器装置100的制造方法的一个示例的图。传感器装置100的制造方法具备接合阶段S200。接合阶段S200是对半导体基板10与玻璃基板20进行阳极接合的阶段。半导体基板10设有物理量传感器40和焊盘部30。焊盘部30与物理量传感器40电连接。
半导体基板10和玻璃基板20的至少一方设有凹部90。本示例中，玻璃基板20设有凹部90。接合阶段200是通过对第1接合部22和第2接合部16进行阳极接合来密封凹部90的阶段，并且是密封物理量传感器40和焊盘部30的阶段。通过接合阶段S200来制造传感器装置100(参照图1)。
如图3所示，在俯视时，玻璃基板20可以设有贯通孔50。如图3和图6所示，玻璃基板20可以具有设置于贯通孔50的侧壁28的金属膜52。焊盘部30可以由金属形成。
接合阶段S200可以是通过对第1接合部22和第2接合部16进行阳极接合来密封物理量传感器40和焊盘部30、且用焊盘部30来密封贯通孔50的阶段。由此，传感器装置100的制造方法中，可以在一个阶段中实施物理量传感器40和焊盘部30的密封、以及基于焊盘部30的贯通孔50的密封。
图17是示出本发明一个实施方式所涉及的传感器装置100的制造方法的另一个示例的图。图17中，将玻璃基板20的第1接合部22和半导体基板10的第2接合部16的附近放大来示出。本示例中，传感器装置100的制造方法在接合阶段S200前还具备配置阶段S190。
将第1接合部22的下表面23中的物理量传感器40侧的一端设为一端E1。将第1接合部22的下表面23中的另一端设为另一端E2。另一端E2是比一端E1更远离物理量传感器40配置的下表面23的端部。本示例中，一端E1和另一端E2分别是下表面23在X轴方向上的一端和另一端。在配置阶段S190中，一端E1和另一端E2在半导体基板10的上表面13中分开地配置。
将与半导体基板10的上表面13交叉的方向(本示例中，Z轴方向)上的上表面13和一端E1之间的距离设为距离de1、上表面13和另一端E2之间的距离设为距离de2。一端E1和另一端E2可以配置为使得距离de1比距离de2要大。在配置阶段S190中，一端E1可以配置在相比于另一端E2更靠Z轴方向上的上表面24(参照图16)一侧。另外，另一端E2可以与上表面13相接地配置。即，距离de2可以为零。
本示例中，在配置阶段S190中，一端E1和另G 端E2配置为使得距离de1比距离de2要大。因此，在接合阶段200是对第1接合部22和第2接合部16进行阳极接合的阶段的情况下，第1接合部22和第2接合部16通过静电力吸引。因此，另一端E2比一端E1更容易更早地接触上表面13。在另一端E2与上表面13接触后，下表面23容易以另一端E2为中心向半导体基板10的方向旋转。该旋转的方向在图17的布置阶段S 190中用粗箭头来表示。
本示例中，在接合阶段S200中下表面23与上述那样旋转后，第1接合部22与第2接合部16进行阳极接合。由此，与在布置阶段S190中将一端E1和另一端E2配置在Z轴方向上的相同位置的情况相比，从玻璃基板20向半导体基板10的方向的力更容易被施加到玻璃基板20的下表面27上。因此，贯通孔50(参照图16)更容易被焊盘部30(参照图16)可靠地密封。
图18是示出本发明一个实施方式所涉及的传感器装置100的制造方法的另一个示例的图。传感器装置100的制造方法还可以具备在接合阶段S200之前、通过湿式蚀刻对半导体基板10和玻璃基板20的至少一方形成凹部150的蚀刻阶段S184。本示例中，蚀刻阶段S184是通过湿式蚀刻对玻璃基板20形成凹部150的阶段。
蚀刻阶段S184是对玻璃基板20的下表面23进行湿式蚀刻的阶段。在蚀刻阶段S184中，下表面23可以设有掩膜202。蚀刻阶段S184可以是通过将玻璃基板20浸入蚀刻液来形成凹部150的阶段。
通过对玻璃基板20的下表面23进行蚀刻，从而容易形成图11所示的侧壁28。即，通过对下表面23进行湿式蚀刻，从而在俯视时侧壁28容易形成为锥形。蚀刻阶段S184可以具有在第1蚀刻阶段S180之后去除掩膜202的阶段。
传感器装置100的制造方法可以在接合阶段S200之前具备贯通孔形成阶段S188。贯通孔形成阶段S188可以具有第1部分形成阶段S186和第2部分形成阶段S187。
第1部分形成阶段S186可以是对玻璃基板20的上表面24进行喷砂的阶段。在第1部分形成阶段S186中，上表面24可以设有掩膜212。第1部分形成阶段S186可以是通过对上表面24进行喷砂来形成贯通孔50的第1部分88的阶段。第1部分形成阶段S186可以是对上表面24进行所谓的喷砂(sandblast)的阶段。通过对上表面24喷砂，从而如图13所示，第1部分88容易成为贯通孔50的宽度从下方扩展到上方(从下表面27向上表面24的方向)的锥形。贯通孔形成阶段S188可以具有在第1部分形成阶段S186之后去除掩膜212的阶段。
第2部分形成阶段S187可以是对玻璃基板20的下表面27进行喷砂的阶段。在第2部分形成阶段S187中，下表面27可以设有掩膜214。第2部分形成阶段S187可以是通过对下表面27进行喷砂来形成贯通孔50的第2部分89和凹部90的阶段。第2部分形成阶段S187可以是对下表面27进行所谓的喷砂(sandblast)的阶段。通过对下表面27喷砂，从而如图13所示，第2部分89容易成为贯通孔50的宽度从上方扩展到下方(从上表面24向下表面27的方向)的锥形。贯通孔形成阶段S188可以具有在第2部分形成阶段S187之后去除掩膜214的阶段。
通过第1部分形成阶段S186和第2部分形成阶段S187，从而在玻璃基板20上形成第1部分88和第2部分89。如图13所示，上端Ed2处的贯通孔50在X轴方向上的宽度Wu可以比下端Ed2处的贯通孔50在Z轴方向上的宽度Wd要大。
传感器装置100的制造方法可以在接合阶段S200之前具备金属膜形成阶段S189。金属膜形成阶段S189是对贯通孔50的侧壁28形成金属膜52的阶段。金属膜52可以从上表面24到下表面27形成于侧壁28。传感器装置100的制造方法中，可以在接合阶段S200中，对半导体基板10和在金属膜形成阶段S189中形成了金属膜52的玻璃基板20进行阳极接合。
以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限于上述实施方式所记载的范围。能够在上述实施方式的基础上进行各种变更或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。根据权利要求书的记载可知，进行了上述各种变更或改进的方式也包含在本发明的技术范围内。
请注意，对于权利要求书、说明书以及附图中所示的装置、系统、程序、以及方法中的动作、工序、步骤以及阶段等各处理的执行顺序，只要没有特别明示“之前”、“先前”等，此外只要未在后续的处理中使用之前处理的输出，则能以任意的顺序实现。权利要求书、说明书和附图中的动作流程中，为了方便说明，使用了“首先”、“然后”等来进行了说明，但并不意味着一定要按照这样的顺序来实施。
标号说明
10半导体基板
12氧化膜
13上表面
14隔膜
16第2接合部
18凹部
19氧化物层
20玻璃基板
22第1接合部
23下表面
24上表面
26阳离子缺乏层
27下表面
28侧壁
29内侧面
30焊盘部
32布线
34压电元件
36上表面
37焊盘外周部
38角部
39直线部分
40物理量传感器
50贯通孔
52金属膜
53延伸部
54金属膜外周部
55下表面
80阳离子
8202-(氧离子)
88第1部分
89第2部分
90凹部
92密封空间
100传感器装置
150凹部
202掩膜
212掩膜
214掩膜。
Claims (15)
1.一种传感器装置，其特征在于，
包括：半导体基板；玻璃基板；物理量传感器；以及与所述物理量传感器电连接的焊盘部，
设置于所述半导体基板和所述玻璃基板中的至少一方的凹部通过将所述玻璃基板中的第1接合部与所述半导体基板中的第2接合部相接合而被密封，
所述物理量传感器和所述焊盘部被配置在由所述半导体基板和所述玻璃基板所密封的密封空间中，
所述玻璃基板在所述第1接合部中具有阳离子浓度比所述玻璃基板的阳离子浓度要小的阳离子缺乏层。
2.如权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，
所述半导体基板在所述第2接合部中具有氧和所述半导体基板中所包含的半导体的氧化物层。
3.如权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，
俯视时，所述玻璃基板中，在与所述焊盘部重叠的位置处设有贯通孔，
所述玻璃基板具有设置于所述贯通孔的侧壁的金属膜，
所述焊盘部由金属形成，
所述金属膜与所述焊盘部相接。
4.如权利要求3所述的传感器装置，其特征在于，
所述金属膜具有从所述贯通孔的侧壁延伸到所述玻璃基板的与所述密封空间相接的下表面而设置的延伸部，
所述延伸部与所述焊盘部相接。
5.如权利要求4所述的传感器装置，其特征在于，
俯视时，所述焊盘部被所述金属膜所包围。
6.如权利要求5所述的传感器装置，其特征在于，
所述延伸部包含与所述密封空间相接的金属膜外周部，
所述金属膜外周部的下表面配置在所述焊盘部的上表面的下方。
7.如权利要求4所述的传感器装置，其特征在于，
俯视时，所述金属膜被所述焊盘部所包围。
8.如权利要求7所述的传感器装置，其特征在于，
所述焊盘部包含与所述密封空间相接的焊盘外周部，
所述焊盘外周部的上表面配置在所述延伸部的下表面的上方。
9.如权利要求4至8中任一项所述的传感器装置，其特征在于，
所述焊盘部的厚度和所述延伸部的厚度之和比俯视时与所述焊盘部重叠的位置处的所述密封空间的高度要大。
10.如权利要求9所述的传感器装置，其特征在于，
所述半导体基板的面内方向上的、从所述玻璃基板的内侧面到所述焊盘部为止的距离比所述密封空间的高度要大。
11.如权利要求4至10中任一项所述的传感器装置，其特征在于，
在所述半导体基板的面内方向上，从所述玻璃基板的内侧面到所述焊盘部为止的距离随着从所述玻璃基板的内侧面的上端朝向下端而增大。
12.如权利要求3至11中任一项所述的传感器装置，其特征在于，
所述贯通孔包含所述贯通孔的宽度随着从所述贯通孔的上端朝向下方而减小的第1部分、以及所述贯通孔的宽度随着从所述贯通孔的下端朝向上方而减小的第2部分，
所述贯通孔的上端处的所述第1部分的宽度比所述贯通孔的下端处的所述第2部分的宽度要大。
13.一种传感器装置的制造方法，其特征在于，
具备接合阶段，该接合阶段中对设有物理量传感器和电连接到所述物理量传感器的焊盘部的半导体基板、与玻璃基板进行阳极接合，
所述接合阶段是通过对所述玻璃基板中的第1接合部和所述半导体基板中的第2接合部进行阳极接合来密封设置于所述半导体基板和所述玻璃基板中的至少一方的凹部的阶段，并且是密封所述物理量传感器和所述焊盘部的阶段。
14.如权利要求13所述的传感器装置的制造方法，其特征在于，
俯视时，所述玻璃基板中设有贯通孔，
所述玻璃基板具有设置于所述贯通孔的侧壁的金属膜，
所述焊盘部由金属形成，
所述接合阶段是通过对所述第1接合部和所述第2接合部进行阳极接合来密封所述物理量传感器和所述焊盘部、并且利用所述焊盘部来密封所述贯通孔的阶段。
15.如权利要求13或14所述的传感器装置的制造方法，其特征在于，
在所述接合阶段之前，
所述第1接合部的下表面中的所述物理量传感器侧的一端、与比所述一端更远离所述物理量传感器而配置的另一端远离所述半导体基板的上表面来配置，
所述一端和所述另一端配置为在与所述半导体基板的上表面交叉的方向上，所述半导体基板的上表面与所述一端之间的距离比所述半导体基板的上表面与所述另一端之间的距离要大，
在所述接合阶段中，在所述第1接合部的下表面以所述另一端为中心向所述半导体基板的方向旋转之后，对所述第1接合部和所述第2接合部进行阳极接合。
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