JP2001185737A

JP2001185737A - 加速度センサの製造方法

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Publication number: JP2001185737A
Application number: JP36492499A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Saito; 宏齊藤; Sumio Akai; 澄夫赤井; Takuo Ishida; 拓郎石田; Kazushi Kataoka; 万士片岡; Hironori Kami; 浩則上; Takashi Saijo; 隆司西條; Makoto Saito; 誠斉藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-07-06
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: JP3578028B2

Abstract

(57)【要約】【課題】中間酸化膜の破壊を防止し、センサチップ形
成用のＳＯＩウエハへの第１および第２ガラスキャップ
の陽極接合の回数低減を可能にし、工程の簡素化および
組立時間の短縮を可能にする。【解決手段】支持層１ａ、中間酸化膜１ｂおよび活性
層１ｃから成るＳＯＩウエハを加速度センサチップ形成
用のウエハとして使用し、その外周に露出された中間酸
化膜１ｂを除去し、支持層１ａおよび活性層１ｃを金属
薄膜１０で電気的に接続する。上下ガラスキャップ２，
３間に加速度センサウエハＷ１３を挟みながら接地のヒ
ート板１００上にセットし、正極の電極ピン１０１を金
属薄膜１０に当接し、接地の電極ピン１０２を上ガラス
キャップ２に当接した上で、約６００〜約１０００Ｖの
電圧を印加する。これにより、中間酸化膜の破壊を防止
しつつ、加速度センサチップ形成用のＳＯＩウエハへの
上下ガラスキャップの陽極接合が可能になり、その回数
低減が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＯＩ(silicon o
n insulator) ウエハを使用して構成される加速度セン
サの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２２および図２３は従来の半導体加速
度センサの一例を示す構成図である。図２２では、上ガ
ラスキャップ２を陽極接合により、加速度センサウエハ
Ｗ１３ｐの表面のアルミの金属薄膜１０ｐと接合する構
成を示したものである。加速度センサチップのカンチレ
バー（撓み部）１２の表面にはゲージ抵抗１４が形成さ
れ、カンチレバー１２にはシリコン構造体のマス部（重
り）１１が設けられている。ここで、基板（チップ）に
対して垂直方向に加速度αが加えられると、マス部１１
に力Ｆ＝ｍαが発生する。この力Ｆによってカンチレバ
ー１２が撓み、表面に歪みが発生し、この歪みによって
ゲージ抵抗１４の値が変化する。カンチレバー１２上に
は４個のゲージ抵抗１４が配置され、これらをブリッジ
接続し、加速度に比例した電圧信号を得ることで、加速
度を検出する。これを一般的にカレンチレバー型の加速
度センサと言う。

【０００３】加速度センサウエハＷ１３ｐにはＳＯＩウ
エハを用いているが、これは、カンチレバー１２の薄型
化を精度良く図り、そして感度の向上を図るべく、中間
酸化膜（シリコン酸化膜）１ｂで、ＫＯＨやＴＭＡＨ(t
etra methyl ammonium hydro-oxide solution)などの溶
液のエッチングストップが可能なＳＯＩウエハが便利で
あるためで、近年、圧力センサおよび加速度センサなど
で採用され始めてきている。

【０００４】上ガラスキャップ２とＳＯＩウエハからな
る加速度センサウエハＷ１３ｐを陽極接合するには、上
ガラスキャップ２と加速度センサウエハＷ１３ｐの端面
をガイドＧなどで合わせ、真空中で、接地の電極ピン１
０２を介して上ガラスキャップ２を接地した状態で、正
極の電極ピン１０１を介して約６００〜約１０００Ｖの
直流電圧を活性層１ｃ上の金属薄膜１０ｐに印加し、約
３５０℃〜約４５０℃の温度の雰囲気中で行う。ガラス
材料には、アルカリ金属（Ｎａ，Ｌｉなど）が含有され
たパイレックス（アメリカ・コーニング社の商標）など
を用いる。

【０００５】ここで、加速度センサウエハＷ１３ｐを置
くヒート板１００ｐは絶縁する必要がある。これは、高
電圧を印加した場合に加速度センサウエハＷ１３ｐの中
間酸化膜１ｂが破壊されないようにするためである。一
般に、薄い酸化膜の絶縁破壊耐圧は真性破壊する場合、
約８ＭＶ／ｍ＝８００Ｖ／μｍで、計算上は１μｍの中
間酸化膜は８００Ｖで破壊することを示す。

【０００６】次に、図２３に示すように、加速度センサ
ウエハＷ１３ｐの裏面の支持層１ａ側に、陽極接合によ
り下ガラスキャップ３を接合する。支持層１ａに正極の
電極ピン１０１を当接し、接地の電極ピン１０２を介し
て下ガラスキャップ３を接地して、上ガラスキャップ２
の場合とほぼ同じ条件で加速度センサウエハＷ１３ｐと
下ガラスキャップ３とを接合する。上下ガラスキャップ
２，３には、シリコン基板とほぼ等しい熱膨張率を有す
る耐熱ガラスを用いる。なお、上下ガラスキャップ２，
３における加速度センサウエハＷ１３ｐ側には、それぞ
れマス部１１の揺動空間を確保するための凹部２１，３
１がエッチングやサンドブラスト加工などで形成されて
いる。このように、エアギャップを形成して、エアダン
ピングを大気圧下で行うようにし、加速度センサチップ
の感知部（表面にゲージ抵抗が有るカンチレバーとマス
部）を密閉状態にし、過大な加速度を受けた場合でも、
その狭い空間における感知部の移動を抑制して、加速度
センサチップの破壊を防止している。

【０００７】このように、従来はＳＯＩウエハの中間酸
化膜の放電破壊を防止するため、ガラスキャップの陽極
接合を２回実施していた。

【０００８】なお、特開平７−４９２８１号公報には、
ＳＯＩウエハーを使用して、ダイアフラムの厚さ精度が
高精度な差圧測定装置が容易に得ることができる半導体
差圧測定装置の製造方法が記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ＳＯＩ
ウエハを用いた加速度センサウエハを陽極接合する場
合、上ガラスキャップ接合後、下ガラスキャップを接合
する（この逆順もある）ため、２回も陽極接合を行って
いた。また、中間酸化膜は、高圧の電極ピンを当接する
反対側のシリコン面（図２２では支持層側）に絶縁ヒー
タまたは絶縁基板を合わせ、電荷を浮かせた状態で陽極
接合していたが、中間酸化膜（シリコン酸化膜）の絶縁
抵抗やシリコンウエハのシート抵抗（通常約２〜約１０
Ω・ｃｍのウエハを用いる）が有り、多少（数１０Ｖ以
下）の電圧降下が見られ、中間酸化膜にも電界が加わ
り、放電破壊しないとは言い難い。特に中間酸化膜が、
さらに薄くなり数１０００Å以下の場合や、その中間酸
化膜にピンホールなどの欠陥がある場合には、放電破壊
する可能性がある。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、中間酸化膜の破壊を防止するとともに、センサ
チップ形成用のＳＯＩウエハへの第１および第２ガラス
キャップの陽極接合の回数低減を可能にし、工程の簡素
化および組立時間の短縮を可能にする加速度センサの製
造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、重りとしてのマス部、弾性を
有するカンチレバー、およびこのカンチレバーを介して
前記マス部を支持する支持部を形成して成り、前記カン
チレバー上に形成されたゲージ抵抗を有するセンサチッ
プと、このセンサチップの両面の前記支持部側にそれぞ
れ接合され過大な加速度が加わったときに前記マス部が
一定値以上変位しないように規制する第１および第２ガ
ラスキャップとを備え、これら第１および第２ガラスキ
ャップ間の間隙におけるエアダンビングによりセンサと
しての周波数特性を制御する機能を有し、前記ゲージ抵
抗を通じて加速度に比例した電圧を出力として取り出す
加速度センサを製造する方法であって、支持層、この支
持層上に積層された中間酸化膜、およびこの中間酸化膜
上に積層された活性層から成るＳＯＩウエハを前記セン
サチップ形成用のウエハとして使用し、このウエハ外周
に露出された前記中間酸化膜を除去し、前記支持層およ
び活性層を、これらに対するスパッタまたは蒸着による
金属薄膜の成膜で、電気的に接続するのである。

【００１２】この方法では、支持層および活性層が金属
薄膜で電気的に接続されるので、中間酸化膜の破壊が防
止される。また、センサチップ形成用のＳＯＩウエハへ
の第１および第２ガラスキャップの陽極接合の回数低減
が可能になり、工程の簡素化および組立時間の短縮が可
能になる。

【００１３】なお、請求項１記載の加速度センサの製造
方法において、前記活性層の一部を異方性エッチングに
より除去し、続いて中間酸化膜をエッチングなどで除去
し、前記支持層および活性層を電気的に接続するよう
に、スパッタまたは蒸着により金属薄膜を成膜する方法
でもよい（請求項２）。この方法でも、支持層および活
性層が金属薄膜で電気的に接続されるので、中間酸化膜
の破壊が防止される。

【００１４】また、請求項１記載の加速度センサの製造
方法において、異方性エッチングにより前記マス部を形
成し、このマス部の周囲に形成された貫通溝のエッチン
グ斜面に対して、前記活性層側の面から、前記支持層お
よび活性層を電気的に接続するように、スパッタまたは
蒸着により金属薄膜を成膜する方法でもよい（請求項
３）。この方法でも、支持層および活性層が金属薄膜で
電気的に接続されるので、中間酸化膜の破壊が防止され
る。

【００１５】また、請求項１記載の加速度センサの製造
方法において、異方性エッチングにより前記マス部を形
成し、このマス部の周囲に形成された貫通溝のエッチン
グ斜面に対して、前記支持層側の面から、前記支持層お
よび活性層を電気的に接続するように、スパッタまたは
蒸着により金属薄膜を成膜する方法でもよい（請求項
４）。この方法でも、支持層および活性層が金属薄膜で
電気的に接続されるので、中間酸化膜の破壊が防止され
る。

【００１６】また、請求項１記載の加速度センサの製造
方法において、前記ＳＯＩウエハの活性層および中間酸
化膜の一部を除去し、これにより露出した前記支持層の
部分と、前記第１および第２ガラスキャップの一方の一
の面とを陽極接合することで、前記第１および第２ガラ
スキャップの一方を前記ＳＯＩウエハの活性層側に接合
する方法でもよい（請求項５）。この方法によれば、中
間酸化膜の破壊を防止しつつ第１および第２ガラスキャ
ップの一方をＳＯＩウエハの活性層側に接合することが
できる。

【００１７】また、請求項１記載の加速度センサの製造
方法において、前記ＳＯＩウエハの活性層側から、切刃
が尖ったダイシング用ブレードにより、前記支持層の一
部に到達するＶ形の溝を形成し、このＶ形の溝の切削斜
面を、スパッタまたは蒸着による金属薄膜で被覆して、
前記支持層および活性層を電気的に接続する方法でもよ
い（請求項６）。この方法でも、支持層および活性層が
金属薄膜で電気的に接続されるので、中間酸化膜の破壊
が防止される。

【００１８】また、請求項１記載の加速度センサの製造
方法において、前記ＳＯＩウエハの外周を傾斜させて研
磨し、この研磨面と活性層の一部に、アルミ、ニッケ
ル、チタン、金、クロム、銀などの金属薄膜をスパッタ
により形成し、このスパッタによって形成したメタライ
ズ層で前記支持層および活性層を電気的に接続する方法
でもよい（請求項７）。この方法でも、支持層および活
性層が金属薄膜、つまりメタライズ層で電気的に接続さ
れるので、中間酸化膜の破壊が防止される。

【００１９】さらに、請求項１記載の加速度センサの製
造方法において、前記ＳＯＩウエハの外周に露出した中
間酸化膜とその外周近傍における前記支持層および活性
層間の中間酸化膜とをエッチングにより除去し、前記第
１および第２ガラスキャップの少なくとも一方を陽極接
合で接合する際、前記ＳＯＩウエハ外周の中間酸化膜が
除去された上方にある活性層に正極の電圧印加ピンを当
接し、前記支持層および活性層そのものを互いに接触さ
せることにより、前記支持層および活性層を電気的に接
続する方法でもよい（請求項８）。この方法によれば、
中間酸化膜の破壊を防止しつつ第１および第２ガラスキ
ャップの少なくとも一方をＳＯＩウエハに陽極接合する
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１〜図４は本発明の加速度セン
サの製造方法に係る第１実施形態の説明図、図５は第１
実施形態の加速度センサの製造方法により得られる加速
度センサチップの断面構造図で、これらの図を用いて以
下に第１実施形態の説明を行う。

【００２１】まず、製造すべき加速度センサは、図５に
示すように、重りとしてのマス部１１、弾性を有するカ
ンチレバー１２、およびこのカンチレバー１２を介して
マス部１１を支持する支持部１３を形成して成り、カン
チレバー１２上に形成されたゲージ抵抗１４などを有す
るセンサチップ１と、過大な加速度が加わったときにマ
ス部１１が一定値以上変位しないように規制するもので
あって、センサチップ１の両面の支持部１３側にそれぞ
れ接合され、マス部１１の揺動領域に形成された凹部２
１，３１をそれぞれ有する上下ガラスキャップ２，３と
を備え、これら上下ガラスキャップ２，３間の間隙にお
けるエアダンビングによりセンサとしての周波数特性を
制御する機能を有し、ゲージ抵抗１４を通じて加速度に
比例した電圧を出力として取り出すものである。

【００２２】次に、上記構造の加速度センサの製造方法
を説明する。まず、図２に示すＳＯＩウエハＷ１０を用
意する。このＳＯＩウエハＷ１０は、上記センサチップ
１形成用のウエハであって、支持層１ａ、この支持層１
ａ上に積層された中間酸化膜１ｂ、およびこの中間酸化
膜１ｂ上に積層された活性層１ｃから成り、一般的に
は、支持層１ａ側の表面を約１０５０℃で酸化し、厚さ
数（０．５〜２）μｍのシリコン熱酸化膜を形成し、活
性層１ｃ側のボンドウエハを重ね、約１１００℃で結合
熱処理し、続いて、活性層１ｃ側のボンドウエハを数μ
ｍ〜約２０μｍの厚さまで表面研磨することにより得ら
れる。ここで、結合熱処理による接合時の位置合わせを
容易にするため、活性層１ｃ側のボンドウエハの径は、
支持層１ａ側の径より数ｍｍ小さめに設定される。ま
た、上記構造の加速度センサでは、下ガラスキャップ３
と支持層１ａとを陽極接合することになるため（図５参
照）、支持層１ａの裏面（陽極接合する面の反対側の
面）の熱酸化膜は除去される。このような一般的なＳＯ
ＩウエハＷ１０では、図２に示すように、中間酸化膜１
ｂがＳＯＩウエハＷ１０の外周部でリング状に露出す
る。

【００２３】続いて、図３に示すように、ＳＯＩウエハ
Ｗ１０の外周に露出した中間酸化膜１ｂをドライエッチ
ングなどで除去して、ＳＯＩウエハＷ１１を得る。ドラ
イエッチングの方法は、真空中にＣＦ₄やＣＨ₂Ｆ₂，
ＢＣｌ₃などのガスを導入し、高周波を印加することに
より、プラズマを発生させて、Ｆラジカルあるいはそれ
らのイオンを生成してエッチングを行うもので、ＲＩＥ
（リアクティブ・イオン・エッチング）などの方法があ
る。なお、ドライエッチングに限らず、ウエットエッチ
ングでもよい。

【００２４】続いて、図４に示すように、活性層１ｃ側
から厚さ数μｍのアルミの金属薄膜１０をスパッタ（ス
パッタリング）により形成する。これにより、支持層１
ａおよび活性層１ｃが金属薄膜１０で電気的に接続され
たＳＯＩウエハＷ１２が得られる。なお、アルミのスパ
ッタの後、金属薄膜１０を約３６０〜約４４０℃で数時
間シンターリング（熱処理）すれば、シリコンとのコン
タクト性を良くすることができる。

【００２５】続いて、図４に示すＳＯＩウエハＷ１２を
使用し、従来と同様の製造手順に従って、図１に示す断
面構造の加速度センサウエハ（ＳＯＩウエハ）Ｗ１３を
形成する。この後、加速度センサウエハＷ１３の両面に
上下ガラスキャップ２，３をそれぞれ陽極接合する。こ
こで、この陽極接合の手順を詳述すると、まず、図１に
示すように、加速度センサウエハＷ１３を両面から上下
ガラスキャップ２，３で挟み込むようにしながら、それ
らを電極板兼用の接地されたヒート板１００上にセット
する。この後、正極の電極ピン１０１を活性層１ｃ表面
の金属薄膜１０に当接し（活性層１ｃに直接当接させて
もよい）、接地された電極ピン１０２を上ガラスキャッ
プ２に当接して、約６００〜約１０００Ｖの電圧を印加
する。ただし、陽極接合は、真空中、約３５０℃〜約４
５０℃の雰囲気で行われる。

【００２６】このように、第１実施形態では、支持層１
ａおよび活性層１ｃが金属薄膜１０で電気的に接続され
るので、中間酸化膜１ｂの破壊を防止することができ
る。また、加速度センサウエハＷ１３に上下ガラスキャ
ップ２，３を１度に陽極接合することができる。

【００２７】なお、後述する各実施形態でも、加速度セ
ンサウエハおよび上下ガラスキャップ２，３は、本実施
形態と同様に同時に陽極接合されるものとする。

【００２８】図６〜図８は本発明の加速度センサの製造
方法に係る第２実施形態の説明図で、この図を用いて以
下に第２実施形態の説明を行うと、まず、第１実施形態
と同様に、図６に示すＳＯＩウエハＷ１０を用意する。

【００２９】続いて、図７に示すように、活性層１ｃ側
から異方性エッチングによりエッチング面が斜面となる
ように溝を形成する。ここで、シリコン基板では、以下
に示すエッチング液を用いると、（１００）面，（１１
０）面は約１μｍ／分の速度でエッチングされるが、
（１１１）面はほとんどエッチングされない。また、シ
リコン酸化膜もエッチングされない。

【００３０】ＥＤＰ１１６℃ ＴＭＡＨ８０℃ 水酸化カリウム水溶液８０℃ ここに、ＥＤＰはエチレンジアミンピロカテコール水溶
液のことであり、ＴＭＡＨは水酸化テトラメチルアンモ
ニウム水溶液のことである。

【００３１】続いて、図７に示すように、中間酸化膜１
ｂをフッ酸とフッ化アンモニウム水溶液の混合液（１：
６）でエッチングし、支持層１ａの表面を露出させ、Ｓ
ＯＩウエハＷ２１を得る。

【００３２】続いて、図８に示すように、活性層１ｃ側
から厚さ数μｍのアルミの金属薄膜２０をスパッタによ
り形成する。これにより、支持層１ａおよび活性層１ｃ
が金属薄膜２０で電気的に接続されたＳＯＩウエハＷ２
２が得られる。なお、この電気的な接続点はウエハに１
箇所以上形成すればよい。

【００３３】図９は本発明の加速度センサの製造方法に
係る第３実施形態の説明図で、この図を用いて以下に第
３実施形態の説明を行うと、まず、従来の製法と同様
に、ＳＯＩウエハを用いて、異方性エッチングでマス部
１１を形成するなどして得られる図９に示すような加速
度センサウエハＷ３１（金属薄膜３０を除く）を用意す
る。

【００３４】続いて、マス部１１の周囲に形成されたス
リット（貫通溝）Ｓのエッチング斜面に対して、活性層
１ｃ側の面から、アルミの金属薄膜３０をスパッタによ
り形成する。これにより、支持層１ａおよび活性層１ｃ
が金属薄膜３０で電気的に接続される。

【００３５】ただし、図９の例では、支持層１ａの表面
が露出するように、スリットＳの異方性エッチング開口
部のマスク寸法は、活性層１ｃ側が大きくなるように設
定されている。マス部１１の形成にあたり、異方性エッ
チングはウエハの両面から行われるが、中間酸化膜１ｂ
でエッチングストップとなる。中間酸化膜のエッチング
はフッ酸とフッ化アンモニウム水溶液の混合液やドライ
エッチングで行えばよい。

【００３６】図１０は本発明の加速度センサの製造方法
に係る第４実施形態の説明図で、この図を用いて以下に
第４実施形態の説明を行うと、まず、従来の製法と同様
に、ＳＯＩウエハを用いて、異方性エッチングでマス部
１１を形成するなどして得られる図１０に示すような加
速度センサウエハＷ４１（金属薄膜４０を除く）を用意
する。

【００３７】続いて、マス部１１の周囲に形成されたス
リットＳのエッチング斜面に対して、支持層１ａ側の面
から、アルミの金属薄膜４０をスパッタにより形成す
る。これにより、支持層１ａおよび活性層１ｃが金属薄
膜４０で電気的に接続される。

【００３８】ただし、図１０の例では、活性層１ｃの表
面が露出するように、スリットＳの異方性エッチング開
口部のマスク寸法は、支持層１ａ側が大きくなるように
設定されている。マス部１１の形成にあたり、異方性エ
ッチングはウエハの両面から行われるが、中間酸化膜１
ｂでエッチングストップとなる。中間酸化膜のエッチン
グはフッ酸とフッ化アンモニウム水溶液の混合液やドラ
イエッチングで行えばよい。

【００３９】図１１は本発明の加速度センサの製造方法
に係る第５実施形態の説明図で、この図を用いて以下に
第５実施形態の説明を行うと、活性層１ｃ側から異方性
エッチングによりエッチング面が斜面となる溝を形成
し、さらに中間酸化膜１ｂを除去して、支持層１ａの上
面Ａを露出させ、図１１に示すような加速度センサウエ
ハＷ５１を用意する。続いて、この加速度センサウエハ
Ｗ５１における支持層１ａの上面Ａに上ガラスキャップ
２の底面部を合わせ、陽極接合により両者を接合する。

【００４０】ここで、図示しないが、上ガラスキャップ
２だけではなく、下ガラスキャップ３も同時に接合する
ことができる。例えば、図２３の従来の製法と同様に、
加速度センサウエハＷ５１および上下ガラスキャップ
２，３を配置し、絶縁性のヒート板１００ｐに代えて図
１と同様の接地されたヒート板１００を使用し、加速度
センサウエハＷ５１の裏面の支持層１ａの端部に、正極
の電極ピン１０１を当接し、下ガラスキャップ３の面
に、接地された電極ピン１０２を当接すればよい。

【００４１】図１２〜図１４は本発明の加速度センサの
製造方法に係る第６実施形態の説明図で、これらの図を
用いて以下に第６実施形態の説明を行うと、まず、ＳＯ
ＩウエハＷ１０を用意する（図２参照）。

【００４２】続いて、約６０°〜９０°に尖った刃先の
ブレード１０３を用いて（図１２参照）、図１３に示す
ように、ＳＯＩウエハＷ１０の活性層１ｃ側からハーフ
カットを行うことにより、Ｖ字形の切込み溝Ｂを形成す
る。ここで、切込み溝Ｂの下端が支持層１ａに達するよ
うにハーフカットが行われる。なお、ダイシングでのブ
レード１０３の回転速度は約３万〜約４万ｒｐｍでよ
い。

【００４３】続いて、図１４に示すように、アルミの金
属薄膜６０を切込み溝Ｂの斜面などに形成し、支持層１
ａおよび活性層１ｃを電気的に接続する。

【００４４】図１５〜図１７は本発明の加速度センサの
製造方法に係る第７実施形態の説明図で、これらの図を
用いて以下に第７実施形態の説明を行うと、まず、ＳＯ
ＩウエハＷ１０（図２参照）などの外周を斜めに研磨
し、図１５に示すように、約１０°〜約４５°の傾斜面
を有するＳＯＩウエハＷ７１を得る。

【００４５】続いて、図１６および図１７に示すよう
に、研磨により形成されたＳＯＩウエハＷ７１の外周部
に、アルミ、ニッケル、チタン、金、クロムなどの導電
の金属を用いたスパッタで、金属薄膜７０を形成する。
これにより、支持層１ａおよび活性層１ｃが金属薄膜１
０のメタライズ薄膜で電気的に接続される。ただし、図
１７は図１６を上方から見た図である。

【００４６】図１８〜図２０は本発明の加速度センサの
製造方法に係る第８実施形態の説明図で、これらの図を
用いて以下に第８実施形態の説明を行うと、まず、図１
８に示すように、ＳＯＩウエハＷ１０を用意する。

【００４７】続いて、図１９に示すように、フッ酸とフ
ッ化アンモニウム水溶液の混合液などを用いたエッチン
グによって、ＳＯＩウエハＷ１０の外周に露出した中間
酸化膜１ｂを除去するとともに、その外周近傍における
支持層１ａおよび活性層１ｃ間の中間酸化膜１ｂをある
程度の深さまで除去し、これにより、ＳＯＩウエハＷ８
１を得る。

【００４８】続いて、支持層１ａから浮いた状態の活性
層１ｃの上方から正極の電極ピン１０１を押し当て、支
持層１ａおよび活性層１ｃそのものを接触させて電気的
に接続し、これにより、ＳＯＩウエハＷ８２を得る。

【００４９】なお、このＳＯＩウエハＷ８２の上下に
は、マス部１１などを形成した後、それぞれ上下ガラス
キャップ２，３が重ねられ、これら上下ガラスキャップ
２，３を接地し、活性層１ｃに押し当てられる電極ピン
１０１に約６００〜約１０００Ｖの電圧を印加し、真空
中で、約３５０℃〜約４５０℃の温度下で、ＳＯＩウエ
ハＷ８２に上下ガラスキャップ２，３が同時に陽極接合
される。

【００５０】なお、上記各実施形態は、加速度センサウ
エハ（図１参照）に下ガラスキャップのみを陽極接合す
る構造のものにも適用できる。

【００５１】また、上記各実施形態では、加速度センサ
ウエハを例に説明したが、上ガラス台座または下ガラス
台座のみを接合する圧力センサウエハにも適用できる。
例えば、図２１に示すように、ＳＯＩウエハから、アル
ミの金属薄膜９０などで支持層Ｗ９０１および活性層Ｗ
９０３が電気的に接続され、ダイヤフラムを有する圧力
センサウエハＷ９０を形成し、この圧力センサウエハＷ
９０の支持層Ｗ９０１側と、圧力導入孔３００ａが形成
された下ガラス台座３００を陽極接合する際、下ガラス
台座３００の底面を、接地されたヒート板１００を介し
て接地し、圧力センサウエハＷ９０のパターン側（活性
層Ｗ９０３がある側）に正極で数１００Ｖ〜約１０００
Ｖの電極ピン１０４を当接すれば、陽極接合が容易に行
える。なお、Ｗ９０２は中間酸化膜、Ｗ９０４はゲージ
抵抗である。

【００５２】以上、ＳＯＩウエハを用いた加速度センサ
ウエハに対する上下ガラスキャップの陽極接合の回数が
１回で済むので、工程の簡素化および組立時間の短縮が
可能になる。これにより、コストの低減が図れる。

【００５３】また、中間酸化膜の放電破壊を防止するよ
うな接合構成となっているため、接合品質が向上する。

【００５４】さらに、組立工程（ウエハおよび上下ガラ
スキャップの陽極接合装置へのセッティングや搬送な
ど）が簡素化され、ハンドリングなどによる振動や衝撃
が加わる工程が少なくなり、カンチレバーの折れが減少
し、収率を向上できるという効果がある。つまり、カン
チレバー（ビーム）の折れ数は、ハンドリングの回数と
相関があり、陽極接合のセット回数を２回から１回に減
らすことで、カンチレバーの折れ数の減少が見込める。

【００５５】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、重りとしてのマス部、弾性を有
するカンチレバー、およびこのカンチレバーを介して前
記マス部を支持する支持部を形成して成り、前記カンチ
レバー上に形成されたゲージ抵抗を有するセンサチップ
と、このセンサチップの両面の前記支持部側にそれぞれ
接合され過大な加速度が加わったときに前記マス部が一
定値以上変位しないように規制する第１および第２ガラ
スキャップとを備え、これら第１および第２ガラスキャ
ップ間の間隙におけるエアダンビングによりセンサとし
ての周波数特性を制御する機能を有し、前記ゲージ抵抗
を通じて加速度に比例した電圧を出力として取り出す加
速度センサを製造する方法であって、支持層、この支持
層上に積層された中間酸化膜、およびこの中間酸化膜上
に積層された活性層から成るＳＯＩウエハを前記センサ
チップ形成用のウエハとして使用し、このウエハ外周に
露出された前記中間酸化膜を除去し、前記支持層および
活性層を、これらに対するスパッタまたは蒸着による金
属薄膜の成膜で、電気的に接続するので、中間酸化膜の
破壊防止が可能になる。また、センサチップ形成用のＳ
ＯＩウエハへの第１および第２ガラスキャップの陽極接
合の回数低減が可能になり、工程の簡素化および組立時
間の短縮が可能になる。

【００５６】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の加速度センサの製造方法において、前記活性層の一
部を異方性エッチングにより除去し、続いて中間酸化膜
をエッチングなどで除去し、前記支持層および活性層を
電気的に接続するように、スパッタまたは蒸着により金
属薄膜を成膜するので、中間酸化膜の破壊防止が可能に
なる。

【００５７】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の加速度センサの製造方法において、異方性エッチン
グにより前記マス部を形成し、このマス部の周囲に形成
された貫通溝のエッチング斜面に対して、前記活性層側
の面から、前記支持層および活性層を電気的に接続する
ように、スパッタまたは蒸着により金属薄膜を成膜する
ので、中間酸化膜の破壊防止が可能になる。

【００５８】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の加速度センサの製造方法において、異方性エッチン
グにより前記マス部を形成し、このマス部の周囲に形成
された貫通溝のエッチング斜面に対して、前記支持層側
の面から、前記支持層および活性層を電気的に接続する
ように、スパッタまたは蒸着により金属薄膜を成膜する
ので、中間酸化膜の破壊防止が可能になる。

【００５９】請求項５記載の発明によれば、請求項１記
載の加速度センサの製造方法において、前記ＳＯＩウエ
ハの活性層および中間酸化膜の一部を除去し、これによ
り露出した前記支持層の部分と、前記第１および第２ガ
ラスキャップの一方の一の面とを陽極接合することで、
前記第１および第２ガラスキャップの一方を前記ＳＯＩ
ウエハの活性層側に接合するので、中間酸化膜の破壊を
防止しつつ第１および第２ガラスキャップの一方をＳＯ
Ｉウエハの活性層側に接合することができる。

【００６０】請求項６記載の発明によれば、請求項１記
載の加速度センサの製造方法において、前記ＳＯＩウエ
ハの活性層側から、切刃が尖ったダイシング用ブレード
により、前記支持層の一部に到達するＶ形の溝を形成
し、このＶ形の溝の切削斜面を、スパッタまたは蒸着に
よる金属薄膜で被覆して、前記支持層および活性層を電
気的に接続するので、中間酸化膜の破壊防止が可能にな
る。

【００６１】請求項７記載の発明によれば、請求項１記
載の加速度センサの製造方法において、前記ＳＯＩウエ
ハの外周を傾斜させて研磨し、この研磨面と活性層の一
部に、アルミ、ニッケル、チタン、金、クロム、銀など
の金属薄膜をスパッタにより形成し、このスパッタによ
って形成したメタライズ層で前記支持層および活性層を
電気的に接続するので、中間酸化膜の破壊防止が可能に
なる。

【００６２】請求項８記載の発明によれば、請求項１記
載の加速度センサの製造方法において、前記ＳＯＩウエ
ハの外周に露出した中間酸化膜とその外周近傍における
前記支持層および活性層間の中間酸化膜とをエッチング
により除去し、前記第１および第２ガラスキャップの少
なくとも一方を陽極接合で接合する際、前記ＳＯＩウエ
ハ外周の中間酸化膜が除去された上方にある活性層に正
極の電圧印加ピンを当接し、前記支持層および活性層そ
のものを互いに接触させることにより、前記支持層およ
び活性層を電気的に接続するので、中間酸化膜の破壊を
防止しつつ第１および第２ガラスキャップの少なくとも
一方をＳＯＩウエハに陽極接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加速度センサの製造方法に係る第１実
施形態の説明図である。

【図２】本発明の加速度センサの製造方法に係る第１実
施形態の説明図である。

【図３】本発明の加速度センサの製造方法に係る第１実
施形態の説明図である。

【図４】本発明の加速度センサの製造方法に係る第１実
施形態の説明図である。

【図５】第１実施形態の加速度センサの製造方法により
得られる加速度センサチップの断面構造図である。

【図６】本発明の加速度センサの製造方法に係る第２実
施形態の説明図である。

【図７】本発明の加速度センサの製造方法に係る第２実
施形態の説明図である。

【図８】本発明の加速度センサの製造方法に係る第２実
施形態の説明図である。

【図９】本発明の加速度センサの製造方法に係る第３実
施形態の説明図である。

【図１０】本発明の加速度センサの製造方法に係る第４
実施形態の説明図である。

【図１１】本発明の加速度センサの製造方法に係る第５
実施形態の説明図である。

【図１２】本発明の加速度センサの製造方法に係る第６
実施形態の説明図である。

【図１３】本発明の加速度センサの製造方法に係る第６
実施形態の説明図である。

【図１４】本発明の加速度センサの製造方法に係る第６
実施形態の説明図である。

【図１５】本発明の加速度センサの製造方法に係る第７
実施形態の説明図である。

【図１６】本発明の加速度センサの製造方法に係る第７
実施形態の説明図である。

【図１７】本発明の加速度センサの製造方法に係る第７
実施形態の説明図である。

【図１８】本発明の加速度センサの製造方法に係る第８
実施形態の説明図である。

【図１９】本発明の加速度センサの製造方法に係る第８
実施形態の説明図である。

【図２０】本発明の加速度センサの製造方法に係る第８
実施形態の説明図である。

【図２１】本発明の圧力センサウエハへの適用例の説明
図である。

【図２２】従来の半導体加速度センサの一例を示す構成
図である。

【図２３】従来の半導体加速度センサの一例を示す構成
図である。

【符号の説明】

１０金属薄膜１センサチップ１ａ支持層１ｂ中間酸化膜１ｃ活性層１１マス部１２カンチレバー１３支持部１４ゲージ抵抗２上ガラスキャップ２１凹部３下ガラスキャップ３１凹部Ｗ１０ＳＯＩウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田拓郎大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者片岡万士大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者上浩則大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者西條隆司大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者斉藤誠大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 4M112 AA02 BA01 CA23 CA31 CA33 DA02 DA08 DA09 DA18 EA02 EA13 GA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重りとしてのマス部、弾性を有するカン
チレバー、およびこのカンチレバーを介して前記マス部
を支持する支持部を形成して成り、前記カンチレバー上
に形成されたゲージ抵抗を有するセンサチップと、この
センサチップの両面の前記支持部側にそれぞれ接合され
過大な加速度が加わったときに前記マス部が一定値以上
変位しないように規制する第１および第２ガラスキャッ
プとを備え、これら第１および第２ガラスキャップ間の
間隙におけるエアダンビングによりセンサとしての周波
数特性を制御する機能を有し、前記ゲージ抵抗を通じて
加速度に比例した電圧を出力として取り出す加速度セン
サを製造する方法であって、支持層、この支持層上に積層された中間酸化膜、および
この中間酸化膜上に積層された活性層から成るＳＯＩウ
エハを前記センサチップ形成用のウエハとして使用し、
このウエハ外周に露出された前記中間酸化膜を除去し、
前記支持層および活性層を、これらに対するスパッタま
たは蒸着による金属薄膜の成膜で、電気的に接続する加
速度センサの製造方法。
【請求項２】請求項１記載の加速度センサの製造方法
において、前記活性層の一部を異方性エッチングにより
除去し、続いて中間酸化膜をエッチングなどで除去し、
前記支持層および活性層を電気的に接続するように、ス
パッタまたは蒸着により金属薄膜を成膜する加速度セン
サの製造方法。
【請求項３】請求項１記載の加速度センサの製造方法
において、異方性エッチングにより前記マス部を形成
し、このマス部の周囲に形成された貫通溝のエッチング
斜面に対して、前記活性層側の面から、前記支持層およ
び活性層を電気的に接続するように、スパッタまたは蒸
着により金属薄膜を成膜する加速度センサの製造方法。
【請求項４】請求項１記載の加速度センサの製造方法
において、異方性エッチングにより前記マス部を形成
し、このマス部の周囲に形成された貫通溝のエッチング
斜面に対して、前記支持層側の面から、前記支持層およ
び活性層を電気的に接続するように、スパッタまたは蒸
着により金属薄膜を成膜する加速度センサの製造方法。
【請求項５】請求項１記載の加速度センサの製造方法
において、前記ＳＯＩウエハの活性層および中間酸化膜
の一部を除去し、これにより露出した前記支持層の部分
と、前記第１および第２ガラスキャップの一方の一の面
とを陽極接合することで、前記第１および第２ガラスキ
ャップの一方を前記ＳＯＩウエハの活性層側に接合する
加速度センサの製造方法。
【請求項６】請求項１記載の加速度センサの製造方法
において、前記ＳＯＩウエハの活性層側から、切刃が尖
ったダイシング用ブレードにより、前記支持層の一部に
到達するＶ形の溝を形成し、このＶ形の溝の切削斜面
を、スパッタまたは蒸着による金属薄膜で被覆して、前
記支持層および活性層を電気的に接続する加速度センサ
の製造方法。
【請求項７】請求項１記載の加速度センサの製造方法
において、前記ＳＯＩウエハの外周を傾斜させて研磨
し、この研磨面と活性層の一部に、アルミ、ニッケル、
チタン、金、クロム、銀などの金属薄膜をスパッタによ
り形成し、このスパッタによって形成したメタライズ層
で前記支持層および活性層を電気的に接続する加速度セ
ンサの製造方法。
【請求項８】請求項１記載の加速度センサの製造方法
において、前記ＳＯＩウエハの外周に露出した中間酸化
膜とその外周近傍における前記支持層および活性層間の
中間酸化膜とをエッチングにより除去し、前記第１およ
び第２ガラスキャップの少なくとも一方を陽極接合で接
合する際、前記ＳＯＩウエハ外周の中間酸化膜が除去さ
れた上方にある活性層に正極の電圧印加ピンを当接し、
前記支持層および活性層そのものを互いに接触させるこ
とにより、前記支持層および活性層を電気的に接続する
加速度センサの製造方法。