JP2006226777A - Manufacturing method of mechanical quantity sensor, mechanical quantity sensor and electronic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス基板とシリコン基板とを用いて密閉室を形成し、その密閉室内に加速度や角速度等の各種の力学量を検出する検出部を収容した加速度センサや角速度センサに代表される力学量センサの製造方法、及びその製造方法を用いて製造された力学量センサ、並びにその力学量センサを有する電子機器に関する。 The present invention provides a dynamic chamber represented by an acceleration sensor and an angular velocity sensor in which a sealed chamber is formed using a glass substrate and a silicon substrate, and a detection unit for detecting various mechanical quantities such as acceleration and angular velocity is housed in the sealed chamber. The present invention relates to a manufacturing method of a quantity sensor, a mechanical quantity sensor manufactured using the manufacturing method, and an electronic apparatus having the mechanical quantity sensor.
従来から、電子機器に加わる加速度若しくは角速度を検出するにあたっては、シリコン基板を挟み込むように一対のガラス基板が接合された力学量センサが提供されている。この種の力学量センサは、ガラス基板とシリコン基板とを用いることによって密閉室を形成し、その密閉室内に加速度や角速度等の各種の力学量を検出する検出部を収容している。 Conventionally, in detecting acceleration or angular velocity applied to an electronic device, a mechanical quantity sensor in which a pair of glass substrates are bonded so as to sandwich a silicon substrate is provided. This type of mechanical quantity sensor forms a sealed chamber by using a glass substrate and a silicon substrate, and houses a detection unit for detecting various mechanical quantities such as acceleration and angular velocity in the sealed chamber.
ところで、このシリコン基板の上下面にガラス基板を接合するにあたっては、一般に広く陽極接合法が用いられている。すなわち、陽極接合法を用いて、シリコン基板の上下面の片面ずつを、陽極接合法を用いてガラス基板を接合していた。この際、そのシリコン基板に第1ガラス基板を陽極接合するにあたっては、何ら問題なく互いを陽極接合できる。 By the way, in joining the glass substrate to the upper and lower surfaces of the silicon substrate, an anodic bonding method is generally widely used. That is, the glass substrate is bonded to each one side of the upper and lower surfaces of the silicon substrate by using the anodic bonding method. At this time, when the first glass substrate is anodically bonded to the silicon substrate, they can be anodically bonded to each other without any problem.
しかしながら、第1ガラス基板が接合されたシリコン基板に、第2ガラス基板を陽極接合しようとした場合、予めシリコン基板に陽極接合されている第1ガラス基板が電気的絶縁材料となっているので、印加する電圧を高いものにしなければならない上、このシリコン基板及び第2ガラス基板を高温にしなければならなかった。具体的には、印加する電圧は数千V近くの高電圧を印加しなければならず、さらに熱する温度は300〜500℃の高温にまで熱しなくてはならなかった。
しかしながら、上述したように、第2ガラス基板をシリコン基板に陽極接合しようとした場合には、これらのガラス基板やシリコン基板に高電圧を印加することや、高温に熱することによって不具合が生じていた。すなわち、ガラス基板やシリコン基板に高電圧を印加した場合には、これらのガラス基板やシリコン基板に設けられている電気配線を損傷してしまったり、また、絶縁個所を破壊してしまう問題が生じていた。また、ガラス基板やシリコン基板を高温に熱した場合には、電気配線として用いられているアルミニウムや銅等の融点の低い金属が溶融してしまう虞があり、加熱温度は低く設定したい要請がある。 However, as described above, when the second glass substrate is to be anodically bonded to the silicon substrate, a problem is caused by applying a high voltage to the glass substrate or the silicon substrate or heating to a high temperature. It was. That is, when a high voltage is applied to a glass substrate or silicon substrate, there is a problem that the electric wiring provided on the glass substrate or silicon substrate is damaged or that the insulating portion is destroyed. It was. In addition, when a glass substrate or a silicon substrate is heated to a high temperature, a metal having a low melting point such as aluminum or copper used for electrical wiring may melt, and there is a demand for setting the heating temperature low. .
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、その目的は、上述したような陽極接合法を用いた力学量センサの製造方法であって、電気配線を損傷させることがなく、また絶縁個所を破壊させることがなく、さらに電気配線を溶融することがなくされると共に、接合強度が好ましいものとされた力学量センサの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is a method of manufacturing a mechanical quantity sensor using the anodic bonding method as described above, without damaging the electrical wiring, It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a mechanical quantity sensor that does not destroy an insulating portion, further prevents electric wiring from being melted, and has favorable bonding strength.
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明の力学量センサの製造方法は、シリコン基板を第1ガラス基板及び第2ガラス基板により挟み込んで構成される力学量センサの製造方法であって、前記第1ガラス基板に貫通孔を設ける貫通孔形成工程と、前記貫通孔が設けられた前記第1ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合する第1陽極接合工程と、前記貫通孔を通って前記シリコン基板と電気的に接続される導電膜を前記シリコン基板が接合された面とは逆側の前記第1ガラス基板の面に設ける導電膜形成工程と、前記第2ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合する第2陽極接合工程とを備えたことを特徴とする。
The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
The method of manufacturing a mechanical quantity sensor according to the present invention is a method of manufacturing a mechanical quantity sensor configured by sandwiching a silicon substrate between a first glass substrate and a second glass substrate, and a through hole provided with a through hole in the first glass substrate. A hole forming step, a first anodic bonding step for anodically bonding the first glass substrate provided with the through hole and the silicon substrate, and a conductive material electrically connected to the silicon substrate through the through hole. A conductive film forming step of providing a film on the surface of the first glass substrate opposite to the surface on which the silicon substrate is bonded; a second anodic bonding step of anodic bonding the second glass substrate and the silicon substrate; It is provided with.
本発明の力学量センサの製造方法は、貫通孔形成工程と、第1陽極接合工程と、導電膜形成工程と、第2陽極接合工程とを有する。導電膜形成工程においては、その第1ガラス基板のシリコン基板が接合される面とは逆側の面に亘って、導電膜が設けられる。この導電膜は、シリコン基板と、貫通孔形成工程において第1ガラス基板に設けられた貫通孔内を通って電気的に接続されている。従って、導電板とシリコン基板との間にガラス基板が介装されているものでありながら、この導電膜に導電板を介して電圧を印加した場合には、導電膜を通電してシリコン基板に電圧を印加することとなる。 The method for manufacturing a mechanical quantity sensor of the present invention includes a through-hole forming step, a first anodic bonding step, a conductive film forming step, and a second anodic bonding step. In the conductive film forming step, a conductive film is provided over the surface of the first glass substrate opposite to the surface to which the silicon substrate is bonded. The conductive film is electrically connected to the silicon substrate through the through hole provided in the first glass substrate in the through hole forming step. Accordingly, when a voltage is applied to the conductive film through the conductive plate while a glass substrate is interposed between the conductive plate and the silicon substrate, the conductive film is energized to the silicon substrate. A voltage is applied.
これによって、第2ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合する第2陽極接合工程においては、第1ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合するのと同様に、シリコン基板に電圧を好適に印加可能となる。従って、第2ガラス基板とシリコン基板とは、好ましく陽極接合される。つまり、絶縁性を有するガラス基板を介した状態でありながら、このガラス基板に設けられた貫通孔内を通ってシリコン基板に通電することが可能とされているので、従来のような高電圧を印加することも必要とされず、さらに、アルカリ金属イオンの熱拡散が生じさせるためにガラス基板を加熱する温度も、通常のように200〜400℃程度の温度を選択することができる。 As a result, in the second anodic bonding step of anodic bonding the second glass substrate and the silicon substrate, a voltage can be suitably applied to the silicon substrate in the same manner as the anodic bonding of the first glass substrate and the silicon substrate. Become. Therefore, the second glass substrate and the silicon substrate are preferably anodically bonded. In other words, it is possible to energize the silicon substrate through the through-hole provided in the glass substrate while being in the state of being through the insulating glass substrate, so that a high voltage as in the conventional case is applied. It is not necessary to apply it, and the temperature at which the glass substrate is heated in order to cause thermal diffusion of alkali metal ions can be selected from about 200 to 400 ° C. as usual.
具体的には、電気配線を損傷させたり、また絶縁個所を破壊させたりしてしまうような、数千Vの電圧を印加することが不要とされ、通常通りの200〜600Vの電圧を印加すればよいものとなる。また、この接合時にあっては、加熱温度も通常通りの200〜400℃を選択することができることとなる。従って、第2ガラス基板とシリコン基板とは好適に陽極接合されることとなる。 Specifically, it is not necessary to apply a voltage of several thousand volts, which damages the electrical wiring or destroys the insulating part, and a normal voltage of 200 to 600 V is applied. It will be good. Moreover, at the time of this joining, the heating temperature can select 200-400 degreeC as usual. Therefore, the second glass substrate and the silicon substrate are preferably anodically bonded.
また、この製造方法にあっては、検出部と該検出部の周囲に配される柱状部とを前記第1ガラス基板と接合された前記シリコン基板に形成するようにエッチング処理する検出部形成工程を含めるものであってもよい。この検出部形成工程が含められた場合は、導電膜形成工程において導電膜が電気的に接続される個所は、シリコン基板の柱状部とされる。なお、この柱状部とは、このシリコン基板のうち、一対のガラス基板の互いを支持する柱状の部分である。 Moreover, in this manufacturing method, the detection part formation process which etches so that a detection part and the columnar part distribute | arranged around this detection part may be formed in the said silicon substrate joined to the said 1st glass substrate. May be included. When this detection part formation process is included, the location where the conductive film is electrically connected in the conductive film formation process is a columnar part of the silicon substrate. In addition, this columnar part is a columnar part which supports each other of a pair of glass substrate among this silicon substrate.
このように検出部形成工程が設けられた場合は、導電膜は、シリコン基板をエッチング処理して設けられる柱状部と、貫通孔形成工程において第1ガラス基板に設けられた貫通孔内を通って電気的に接続される。従って、上述したように、導電板とシリコン基板との間にガラス基板が介装されているものでありながら、この導電膜に導電板を介して電圧を印加した場合には、その一対の第1ガラス基板及び第2ガラス基板の互いを支持する柱状部に電圧を印加することとなる。これによって、第2ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合する第2陽極接合工程においては、第1ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合するのと同様に、シリコン基板の柱状部に電圧を好適に印加可能となる。従って、第2ガラス基板とシリコン基板の柱状部とは、好ましく陽極接合される。 When the detection part forming step is provided in this way, the conductive film passes through the columnar part provided by etching the silicon substrate and the through hole provided in the first glass substrate in the through hole forming step. Electrically connected. Therefore, as described above, when a voltage is applied to the conductive film through the conductive plate even though the glass substrate is interposed between the conductive plate and the silicon substrate, the pair of first electrodes A voltage is applied to the columnar portions that support the first glass substrate and the second glass substrate. Thus, in the second anodic bonding step of anodic bonding the second glass substrate and the silicon substrate, a voltage is suitably applied to the columnar portion of the silicon substrate, similarly to the anodic bonding of the first glass substrate and the silicon substrate. Application is possible. Therefore, the second glass substrate and the columnar portion of the silicon substrate are preferably anodically bonded.
さらに、上述した発明の力学量センサの製造方法にあっては、前記導電膜を分断して前記貫通孔ごとに独立した端子を設ける端子形成工程を含めるものであってもよい。この端子形成工程を、上述した力学量センサの製造方法に含めた場合には、導電膜形成工程において設けられた導電膜を分断することによって電気的接続が可能な端子が設けられることとなる。従って、この導電膜を利用して端子が設けられるので、新たに端子を設けるための形成工程を省くことができることとなる。これによって、製造の作業性を向上させることとなって、製造時間の短縮や、製造コストの削減に繋がることとなる。 Furthermore, in the manufacturing method of the mechanical quantity sensor of the invention described above, a terminal forming step of dividing the conductive film and providing an independent terminal for each of the through holes may be included. When this terminal formation step is included in the above-described method for manufacturing a mechanical quantity sensor, a terminal capable of electrical connection is provided by dividing the conductive film provided in the conductive film formation step. Therefore, since a terminal is provided using this conductive film, a formation process for newly providing a terminal can be omitted. As a result, the workability of the manufacturing is improved, leading to a reduction in manufacturing time and a reduction in manufacturing cost.
また、本発明の力学量センサの製造方法は、シリコン基板を第1ガラス基板及び第2ガラス基板により挟み込んで構成される力学量センサの製造方法であって、前記第1ガラス基板に貫通孔を設ける貫通孔形成工程と、前記貫通孔が設けられた前記第1ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合する第1陽極接合工程と、前記貫通孔を通って前記シリコン基板と電気的に接続される導電体を前記貫通孔内に埋設する導電体埋設工程と、前記第2ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合する第2陽極接合工程とを備えたことを特徴とする。 The manufacturing method of a mechanical quantity sensor of the present invention is a manufacturing method of a mechanical quantity sensor configured by sandwiching a silicon substrate between a first glass substrate and a second glass substrate, and a through hole is formed in the first glass substrate. A through hole forming step to be provided; a first anodic bonding step for anodically bonding the first glass substrate provided with the through hole and the silicon substrate; and the silicon substrate through the through hole. A conductive material burying step of burying the conductive material in the through-hole, and a second anodic bonding step of anodic bonding the second glass substrate and the silicon substrate.
本発明の力学量センサの製造方法は、貫通孔形成工程と、第1陽極接合工程と、導電体埋設工程と、第2陽極接合工程とを有する。導電体埋設工程においては、貫通孔形成工程において第1ガラス基板に設けられた貫通孔内に導電体が埋設される。この貫通孔内に設けられた導電体は、シリコン基板と電気的に接続されている。従って、この導電板とシリコン基板との間にガラス基板が介装されているものでありながら、この導電体に導電板を介して電圧を印加した場合には、導電体を通電してシリコン基板に電圧を印加することとなる。 The method for manufacturing a mechanical quantity sensor of the present invention includes a through-hole forming step, a first anodic bonding step, a conductor embedding step, and a second anodic bonding step. In the conductor embedding step, the conductor is embedded in the through hole provided in the first glass substrate in the through hole forming step. The conductor provided in the through hole is electrically connected to the silicon substrate. Accordingly, when a glass substrate is interposed between the conductive plate and the silicon substrate, and a voltage is applied to the conductor via the conductive plate, the conductive substrate is energized to pass through the silicon substrate. A voltage is applied to.
これによって、第2ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合する第2陽極接合工程においては、第1ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合するのと同様に、シリコン基板に電圧を好適に印加可能となる。従って、第2ガラス基板とシリコン基板とは、好ましく陽極接合される。つまり、絶縁性を有するガラス基板を介した状態でありながら、このガラス基板に設けられた貫通孔内を通ってシリコン基板に通電することが可能とされているので、従来のような高電圧を印加することも必要とされず、さらに、アルカリ金属イオンの熱拡散が生じさせるためにガラス基板を加熱する温度も、通常のように200〜400℃程度の温度を選択することができる。 As a result, in the second anodic bonding step of anodic bonding the second glass substrate and the silicon substrate, a voltage can be suitably applied to the silicon substrate in the same manner as the anodic bonding of the first glass substrate and the silicon substrate. Become. Therefore, the second glass substrate and the silicon substrate are preferably anodically bonded. In other words, it is possible to energize the silicon substrate through the through-hole provided in the glass substrate while being in the state of being through the insulating glass substrate, so that a high voltage as in the conventional case is applied. It is not necessary to apply it, and the temperature at which the glass substrate is heated in order to cause thermal diffusion of alkali metal ions can be selected from about 200 to 400 ° C. as usual.
具体的には、電気配線を損傷させたり、また絶縁個所を破壊させたりしてしまうような、数千Vの電圧を印加することが不要とされ、通常通りの200〜600Vの電圧を印加すればよいものとなる。また、この接合時にあっては、加熱温度も通常通りの200〜400℃を選択することができることとなる。従って、第2ガラス基板とシリコン基板とは好適に陽極接合されることとなる。 Specifically, it is not necessary to apply a voltage of several thousand volts, which damages the electrical wiring or destroys the insulating part, and a normal voltage of 200 to 600 V is applied. It will be good. Moreover, at the time of this joining, the heating temperature can select 200-400 degreeC as usual. Therefore, the second glass substrate and the silicon substrate are preferably anodically bonded.
また、この製造方法にあっては、検出部と該検出部の周囲に配される柱状部とを前記第1ガラス基板と接合された前記シリコン基板に形成するようにエッチング処理する検出部形成工程を含めるものであってもよい。この検出部形成工程が含められた場合は、導電体埋設工程において導電体が電気的に接続される個所は、シリコン基板の柱状部とされる。なお、この柱状部とは、このシリコン基板のうち、一対のガラス基板の互いを支持する柱状の部分である。 Moreover, in this manufacturing method, the detection part formation process which etches so that a detection part and the columnar part distribute | arranged around this detection part may be formed in the said silicon substrate joined to the said 1st glass substrate. May be included. When this detection part formation process is included, the part where the conductor is electrically connected in the conductor embedding process is a columnar part of the silicon substrate. In addition, this columnar part is a columnar part which supports each other of a pair of glass substrate among this silicon substrate.
このように検出部形成工程が設けられた場合は、導電体は、シリコン基板をエッチング処理して設けられる柱状部と、貫通孔形成工程において第1ガラス基板に設けられた貫通孔内を通って電気的に接続される。従って、上述したように、導電板とシリコン基板との間にガラス基板が介装されているものでありながら、この導電体に導電板を介して電圧を印加した場合には、その一対の第1ガラス基板及び第2ガラス基板の互いを支持する柱状部に電圧を印加することとなる。これによって、第2ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合する第2陽極接合工程においては、第1ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合するのと同様に、シリコン基板の柱状部に電圧を好適に印加可能となる。従って、第2ガラス基板とシリコン基板の柱状部とは、好ましく陽極接合される。また、第2ガラス基板とシリコン基板とが好適に陽極接合された後は、貫通孔に設けられた導電体を端子として用いることができるので、新たに端子を設けるための形成工程を省くことができることとなって、製造上の作業性を向上させる。 When the detection part forming step is thus provided, the conductor passes through the columnar part provided by etching the silicon substrate and the through hole provided in the first glass substrate in the through hole forming step. Electrically connected. Therefore, as described above, when a voltage is applied to the conductor via the conductive plate while the glass substrate is interposed between the conductive plate and the silicon substrate, the pair of second electrodes A voltage is applied to the columnar portions that support the first glass substrate and the second glass substrate. Thus, in the second anodic bonding step of anodic bonding the second glass substrate and the silicon substrate, a voltage is suitably applied to the columnar portion of the silicon substrate, similarly to the anodic bonding of the first glass substrate and the silicon substrate. Application is possible. Therefore, the second glass substrate and the columnar portion of the silicon substrate are preferably anodically bonded. In addition, after the second glass substrate and the silicon substrate are suitably anodically bonded, the conductor provided in the through hole can be used as a terminal, so that a forming step for newly providing a terminal can be omitted. As a result, manufacturing workability is improved.
また、本発明の力学量センサの製造方法は、前記貫通孔が設けられる位置が、前記第1ガラス基板のうち前記柱状部と接するそれぞれの個所とされることを特徴とする。 In the method of manufacturing a mechanical quantity sensor according to the present invention, the positions where the through holes are provided are the respective positions in contact with the columnar portion of the first glass substrate.
本発明の力学量センサの製造方法にあっては、前記第1ガラス基板のうち前記柱状部と接するそれぞれの個所に前記貫通孔が設けられるので、貫通孔内に設けられた導電膜または導電体は、検出部形成工程においてシリコン基板をエッチング処理して設けられる柱状部のそれぞれに好適に接続されるものとなる。これによって、このシリコン基板の柱状部が他の柱状部と接していない場合であっても、この独立した柱状部のそれぞれに電圧が好適に印加されることとなって、この独立した柱状部のそれぞれは第2ガラス基板と好適に陽極接合されることとなる。 In the manufacturing method of the mechanical quantity sensor of the present invention, since the through hole is provided at each position in contact with the columnar portion of the first glass substrate, the conductive film or conductor provided in the through hole. Are suitably connected to each of the columnar parts provided by etching the silicon substrate in the detection part forming step. As a result, even when the columnar portion of the silicon substrate is not in contact with other columnar portions, a voltage is suitably applied to each of the independent columnar portions. Each is suitably anodically bonded to the second glass substrate.
従って、この第1ガラス基板と、第2ガラス基板と、これらのガラス基板とに挟まれるシリコン基板とによって、密閉室が好適に構成されることとなる。従って、その密閉室内に、加速度や角速度等の各種の力学量を検出する検出部を、好適に収容することができる。これによって、加速度センサや角速度センサ等の力学量センサとして好適に用いることができることとなる。 Therefore, the sealed chamber is suitably configured by the first glass substrate, the second glass substrate, and the silicon substrate sandwiched between these glass substrates. Therefore, a detection unit that detects various mechanical quantities such as acceleration and angular velocity can be suitably accommodated in the sealed chamber. Accordingly, it can be suitably used as a mechanical quantity sensor such as an acceleration sensor or an angular velocity sensor.
また、上述の力学量センサの製造方法を用いて製造された力学量センサを用いて電子機器を構成した場合には、印加する電圧を数千Vから、電気配線を損傷させたり絶縁個所を破壊させたりし難くなる通常通りの200〜600Vの電圧とすることができる上、また、加熱温度も通常通りの200〜400℃を選択することができる。従って、第2ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合するにあたって、電気配線の損傷若しく溶融乃至絶縁個所の破壊等の問題から回避された力学量センサを備えて電子機器が構成されることとなる。このようにして、力学量が好適に検出可能な電子機器となる。 In addition, when an electronic device is configured using a mechanical quantity sensor manufactured using the above-described mechanical quantity sensor manufacturing method, the applied voltage is changed from several thousand volts to damage the electrical wiring or destroy the insulation part. It is possible to select a normal voltage of 200 to 600 V that makes it difficult to cause the heating to occur, and it is also possible to select a normal heating temperature of 200 to 400 ° C. Therefore, when anodically bonding the second glass substrate and the silicon substrate, an electronic device is configured with a mechanical quantity sensor that is avoided from problems such as damage to the electrical wiring or melting or destruction of the insulation portion. . In this way, an electronic device whose mechanical quantity can be suitably detected is obtained.
本発明に係る力学量センサの製造方法によれば、陽極接合法を用いた力学量センサの製造方法でありながら、シリコン基板とガラス基板とを陽極接合するにあたって、印加電圧を200〜600Vに下げることができ、さらに、接合時の加熱温度も200〜300℃を選択することができる。これらによって、電気配線を損傷、絶縁個所を破壊、電気配線を構成する金属の溶融等の従来から発生していた問題を解消すると共に、シリコン基板とガラス基板との接合強度が好ましいものとされた力学量センサを得ることができる。 According to the manufacturing method of the mechanical quantity sensor according to the present invention, the applied voltage is reduced to 200 to 600 V when the silicon substrate and the glass substrate are anodic bonded, although it is a manufacturing method of the mechanical quantity sensor using the anodic bonding method. Furthermore, the heating temperature at the time of joining can also select 200-300 degreeC. As a result, the conventional problems such as damage to the electrical wiring, destruction of the insulating portion, melting of the metal constituting the electrical wiring and the like have been solved, and the bonding strength between the silicon substrate and the glass substrate has been made favorable. A mechanical quantity sensor can be obtained.
以下、本発明に係る力学量センサが組み込まれた電子機器、その力学量センサ、そして、その力学量センサの製造方法に関する実施の形態について、図を参照しながら説明する。なお、この実施の形態にあっては、電子機器を、デジタルカメラや携帯電話機等のカメラ機構を有する電子機器1として、また、力学量センサを、角速度を検出するジャイロセンサ2として以下に説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments relating to an electronic device in which a mechanical quantity sensor according to the present invention is incorporated, a mechanical quantity sensor thereof, and a manufacturing method of the mechanical quantity sensor will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the electronic device is described as an
図1に示す符号1は、デジタルカメラや携帯電話機等のカメラ機構を有する電子機器であって、カメラモジュール3と前記ジャイロセンサ2を有するセンサユニット4とを備えている。カメラモジュール3は、センサユニット4から送られてきた角速度に基づいて、図示しないカメラレンズの補正量の算出を行うレンズ補正量算出回路5と、該レンズ補正量算出回路5で算出された補正量に基づいてX軸用レンズアクチュエータ6及びY軸用レンズアクチュエータ7を駆動するレンズ駆動回路8とを備えている。そして、両レンズアクチュエータ6,7は、それぞれカメラレンズをX方向及びY方向に適時変位させることで、手振れ補正等ができるようになっている。
前記センサユニット4は、前記ジャイロセンサ2と、該ジャイロセンサ2で検出された角速度に応じた静電容量を電圧に変換するC−V変換回路9と、変換された電圧から角速度を算出する角速度算出回路10とを備えている。また、角速度算出回路10は、算出した角速度を前記レンズ補正量算出回路5に出力するようになっている。
The sensor unit 4 includes the
ジャイロセンサ2は、図2(a)及び図2(b)に示すように、一対のガラス基板20(20a,20b)と、該一対のガラス基板20(20a,20b)の間に挟まれた状態で陽極接合により接合されたシリコン基板21と、該シリコン基板21と一対のガラス基板20とで囲まれた密閉室22と、該密閉室22内に収容され外部から作用した角速度(力学量)を検出する検出部23とを備えている。なお、本実施形態においては、前記シリコン基板21として、シリコン(Si)支持基板25(例えば、厚さ300〜800μm)と該Si支持基板25上に形成された二酸化珪素(SiO2)のBOX層(Buried Oxide)26と、該BOX層26上に形成されたSi活性層27(例えば、厚さ5〜100μm)とを有するSOI(Silicon On Insulator)基板(以下、単にシリコン基板)21を用いた例を説明する。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
前記密閉室22は、シリコン基板21に形成された凹部30と一対のガラス基板20とで囲まれた空間より形成されている。また、シリコン基板21には、図2(a)及び図2(b)に示すように、密閉室22内に4本のビーム(梁部)31によりガラス基板20(20a,20b)に接触しないように(中空状態)吊り下げられたプルーフマス32が形成されている。この4本のビーム31は、四角形状に囲まれたフレーム33(33a,33b)に基端側が支持されており、フレーム33の4つの各辺の中間位置からそれぞれ内側に向けて延びた状態とされている。また、フレーム33の周囲には、図2(a)に示すように、所定間隔を空けた状態でポスト34(34a,34b)が一対のガラス基板20(20a,20b)の間に設けられている。なお、このフレーム33(33a,33b)及びポスト34(34a,34b)は、本発明におけるシリコン基板21の柱状部に相当するものである。
The sealed
また、Si活性層27側のガラス基板20(第1ガラス基板20a)上であって、プルーフマス32に対向する位置には、第1電極35aが設けられている。この第1電極35aは、第1ガラス基板20aとフレーム33との間に設けられた第1電極パッド36a及び第4の電極パッド36bに、図示しない配線によって電気的接続されている。そして、第1電極パッド36aに電圧が印加されると、第1電極35aからプルーフマス32の上部に静電引力が作用するようになっている。
A
また、Si支持基板25側のガラス基板20(第2ガラス基板20b)上であって、プルーフマス32に対向する位置には、第2電極35bが設けられている。この第2電極35bは、第2ガラス基板20bと第1ポスト34aとの間に設けられた第3電極パッド36cと第1ポスト34aと配線38aを介して接続されていると共に、配線38bと第2ポスト34bとを介して第4電極パッド36dに電気的接続されている。そして、第3電極パッド36cに電圧が印加されると、第2電極35bからプルーフマス32の下部に静電引力が作用するようになっている。
A
前記プルーフマス32は、図2(a)及び図2(b)に示すように、前記第1電極35a及び第2電極35bによる静電引力によって所定の入力波形で励振する。そして、プルーフマス32は、この励振状態で外部から角速度を受けると4本のビーム31を回転中心として、X方向或いはY方向回りに捩れて変位するようになっている。ここで、Si活性層27側のガラス基板20上には、プルーフマス32に対向する位置に、プルーフマス32との距離を測定する図示しない検出用電極が設けられている。この検出用電極は、プルーフマス32との距離変化を静電容量の変化として検出する。これにより、プルーフマス32の変位を該変位に応じた静電容量として検出でき、また、検出した容量を第1ガラス基板20aとポスト34(34a,34b)との間に設けられた第2の電極パッド36b及び第4電極パッド36dを介してC−V変換回路9に出力するようになっている。すなわち、これらプルーフマス32、第1電極35a、第2電極35b及び検出用電極は、密閉室22内に収容された前記検出部23として機能するようになっている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
前記第1ガラス基板20aには、上述した第1〜第4電極パッド36a,36b,36c,36dを設けるにあたって、貫通孔40(40a,40b,40c,40d)が所定間隔で4つ設けられたものとなっており、この第1〜第4貫通孔40a,40b,40c,40dのそれぞれに電極パッドが成膜されて形成されたものとなっている。そして、この第1〜第4電極パッド36a,36b,36c,36dは、外部機器と電気的接続可能となっている。さらに、この第1〜第4電極パッド36a,36b,36c,36dは、前記貫通孔40(40a,40b,40c,40d)の内周面全周亘って形成されていると共に、この貫通孔40の開口端周縁に亘っても形成されている。なお、この第1〜第4電極パッド36a,36b,36c,36dは、本発明における端子に相当するものであって、シリコン基板21の柱状部に相当する33(33a,33b),34(34a,34b)と電気的接続されながら形成されたものとなっている。さらに、前記第1〜第4電極パッド36a,36b,36c,36dのそれぞれの間には、前記第1ガラス基板20aの表面51を切り欠いたように形成される面切り欠き部60(60a,60b,60c)が設けられている。
The
次に、このジャイロセンサ2を製造するにあたっての製造方法を、図3〜図10を参照しながら説明する。なお、次に説明するジャイロセンサ2の製造方法の実施の形態にあっては、上に述べた課題を解決するための手段とされているように、本発明と要部とされるシリコン基板とガラス基板の接合を主にして説明するものであり、図示して以下に説明するジャイロセンサ2a,2bは、上述したジャイロセンサ2を簡略化したものとなっている。つまり、上において説明したシリコン基板21のうち、前記シリコン支持基板25と、前記BOX層26と、前記Si活性層27とについての分別の図示を省略すると共に、前記第1電極35a及び前記第2電極35bについての図示も省略している。なお、これらは、後に説明するこのジャイロセンサ2の製造工程中における検出部形成工程において形成される。
Next, a manufacturing method for manufacturing the
さらに、上において説明したジャイロセンサ2の電極パッド36あっては、4つからなるものとして構成したが、次に説明するジャイロセンサ2(2a,2b)の電極パッド36にあっては、これを簡略化して3つからなるものとして構成している。そして、上述したシリコン基板21のうち、この一対のガラス基板20a,20bの互いを支持する柱状部位とされた柱状部に相当するフレーム33及びポスト34にあっても、上述のジャイロセンサ2を簡略化したものとなっている。このフレーム33及びポスト34は、後に詳述するが、図7に示すように、互いの間に空間が形成されて一対のガラス基板20a,20bに陽極接合される。また、次に説明するジャイロセンサ2の製造方法の実施の形態にあっては、各工程に適宜の工程を含めてなるものであってもよいし、また各工程間に新たな工程を含めてなるものとしてもよい。なお、以下に説明する第1の実施の形態及び第2の実施の形態においては、シリコン基板をエッチング処理して柱状部とされるフレーム33及びポスト34をシリコン基板に設けた例を説明する。
Furthermore, although the
〔第1の実施の形態〕
すなわち、図3に示す符号2a(2)は、一対のガラス基板20とされる第1ガラス基板20a及び第2ガラス基板20bに、前記シリコン基板21を挟み込むようにして陽極接合して構成されるジャイロセンサを模式的に示したものである。このジャイロセンサ2aは、図4(a)〜図4(f)において図示される工程を踏んで製造される。すなわち、このジャイロセンサ2aの製造にあっては、貫通孔形成工程と、第1陽極接合工程と、検出部形成工程と、導電膜形成工程と、第2陽極接合工程と、端子形成工程とを含んでいる。
[First Embodiment]
That is, the
まず、貫通孔形成工程においては、図4(a)に示すように、第1ガラス基板20aに貫通孔40(40a,40b,40c)が設けられる。この貫通孔40(40a,40b,40c)は、前記第1ガラス基板20aのうち、後に詳述する検出部形成工程(図4(c))において前記シリコン基板21に設けられる柱状部とされるフレーム33及びポスト34と接する個所のそれぞれに、サンドブラスト等の加工処理によって設けられるものである。
First, in the through hole forming step, as shown in FIG. 4A, through holes 40 (40a, 40b, 40c) are provided in the
具体的には、前記第1ガラス基板20aのうち、後の検出部形成工程(図4(c))において前記シリコン基板21に設けられる柱状部とされる前記フレーム33及びポスト34と接する個所についてのみに穴がパターニングされたマスキングシート作製する。そして、そのマスキングシートを、前記第1ガラス基板20aの一面(図中において上面)に取り付け、このマスキングシートが取り付けられた一面に、金剛砂等の研磨用砂が混入された圧縮空気を吹き付け、マスキングシートが保護していない個所を掘削する。このようにして、前記第1ガラス基板20aの一面から他面(図中において下面)に貫通するまで掘削して、貫通孔40(40a,40b,40c)を設ける。なお、このような物理的な掘削は、サンドブラストによるものに限定されず、例えば、高圧の水を吹き付けることのよってなされる掘削であってもよい。そして、前記第1ガラス基板20aに貫通孔40が設けられた後には、前記第1ガラス基板20aに取り付けられたマスキングシートを取り外して、この第1ガラス基板20aを洗浄する。さらに、このような物理的な掘削によって前記貫通孔40が設けられた場合は、その貫通孔は一般に、図4(a)に示すように、前記第1ガラス基板20aの他面に向かって縮径されていくように構成される。なお、この貫通孔40(40a,40b,40c)を設けるにあたっての掘削は、上述のサンドブラスト等の物理的な掘削に限定されず、公知のエッチング処理等による化学的な掘削であっても、何ら問題はない。
Specifically, in the
そして、この貫通孔形成工程の後に、第1陽極接合工程に移る。この第1陽極接合工程においては、図4(b)に示すように、上述のように貫通孔40(40a,40b,40c)が設けられた第1ガラス基板20aがシリコン基板21と陽極接合される。具体的には、前記第1ガラス基板20aの他面(図中において下面)とシリコン基板21の一面(図中において上面)とを、全面に亘って当接させる。そして、図示しないが、シリコン基板21の他面(図中においてした面)に当接された導電板に正の電圧を印加すると共に、第1ガラス基板20aの一面(図中において上面)に当接された導電板に負の電圧を印加する。そうすると、このシリコン基板21と第1ガラス基板20aとの間に静電引力が発生し、その当接された互いの面は化学結合する。このようにして、前記第1ガラス基板20aとシリコン基板21とは陽極接合される。なお、この陽極接合の際は、前記第1ガラス基板20aの一面(図中において上面)に当接された導電板に内蔵されるヒータによって、前記第1ガラス基板20aは200〜400℃に加熱されている。また、印加される電圧は200〜600Vとされている。
And after this through-hole formation process, it moves to a 1st anodic bonding process. In the first anodic bonding step, as shown in FIG. 4B, the
次いで、検出部形成工程に移る。この検出部形成工程においては、図4(c)に示すように、前記第1ガラス基板20aが接合された前記シリコン基板21を、その接合面とは逆側とされる他面(図中において下面)側からエッチング処理して、上述した検出部23、フレーム(柱状部)33及びポスト(柱状部)34が設けられる。このエッチング処理は、公知のエッチング処理と大差変わらぬものであって、検出部23、フレーム(柱状部)33及びポスト(柱状部)34が形成されるように適宜のレジスト膜を、前記シリコン基板21の他面に成膜し、その後、適宜の吹き付けエッチング等によって、このシリコン基板21の他面をエッチング処理する。エッチング処理後、成膜されたレジスト膜を除去すると共に除去面を洗浄する。このようにして、前記シリコン基板21には所望の空間を形成され、これによって、シリコン基板21に検出部23、フレーム(柱状部)33及びポスト(柱状部)34が設けられることとなる。
Next, the process proceeds to the detection part forming step. In this detection part forming step, as shown in FIG. 4C, the
この検出部形成工程の後に、図4(d)に示す前記第1ガラス基板20aに導電膜を成膜する導電膜形成工程に移る。この導電膜形成工程においては、導電性を有する導電膜37が、前記シリコン基板21と接合された面とは逆側の前記第1ガラス基板20aの面、すなわち前記第1ガラス基板20aの一面(図中において上面)に、成膜される。また、この導電膜37は、前記貫通孔40(40a,40b,40c)の内周面及び該貫通孔40(40a,40b,40c)内の前記シリコン基板21の一面に亘っても成膜されており、これらの成膜された個所によって、この導電膜37は、前記柱状部を構成するフレーム33及びポスト34と電気的な接続がなされるものとなっている。つまり、言い換えれば、第1ガラス基板20aの一面(図中において上面)側の全面に亘って導電膜37が成膜されている。この成膜にあっては、適宜の成膜方法を採用することができ、例えば、アルミニウム等の導電性を有する金属を蒸着によって成膜されたり、スパッタリング法やCVD(Chemical Vapor Deposition)法等によって成膜されるものであってもよい。
After this detection part forming process, the process proceeds to a conductive film forming process for forming a conductive film on the
この導電膜形成工程の後に、第2陽極接合工程に移る。この第2陽極接合工程においては、図4(e)に示すように、第2ガラス基板20bが、前記第1ガラス基板20aと陽極接合されているシリコン基板21と陽極接合される。具体的には、前記第1ガラス基板20aに設けられた導電膜37に第1導電板91を当接させて配置すると共に、前記第2ガラス基板20bの他面(図中において下面)に、第2導電板92を当接させて配置する。そして、第2ガラス基板20bの一面(図中において上面)とシリコン基板21の他面(図中において下面)とを全面に亘って当接させる。そして、電極93によって前記第1導電板91に正の電圧を印加すると共に、前記第2導電板92に負の電圧を印加する。前記第1導電板91に印加された正の電圧は、前記第1ガラス基板20aに設けられた導電膜37を介して、前記シリコン基板21に通電される。そうすると、このシリコン基板21と第2ガラス基板20bとの間に静電引力が発生し、その当接された互いの面は化学結合する。このようにして、前記第2ガラス基板20bとシリコン基板21とは陽極接合される。なお、この陽極接合の際は、前記第2導電板92に内蔵されるヒータによって、前記第2ガラス基板20bは200〜400℃に加熱されている。また、印加される電圧は、前記第1ガラス基板20aを陽極接合する際と同様に、200〜600Vとされている。
After this conductive film forming step, the process proceeds to the second anodic bonding step. In this second anodic bonding step, as shown in FIG. 4E, the
そして、この第2陽極接合工程の後に、端子形成工程に移る。この端子形成工程においては、図4(f)に示すように、前記導電膜37を分断して、前記貫通孔40(40a,40b,40c)が設けられた個所ごとに、独立した端子を形成する。すなわち、前記導電膜37をエッチング処理等によって、前記貫通孔40(40a,40b,40c)が設けられた個所ごとに独立した端子となるように、前記電極パッド36(36e,36f,36g)を形成する。具体的には、前記導電膜37のうち、前記貫通孔40(40a,40b,40c)が配置される個所ごとに、その貫通孔40(40a,40b,40c)より僅かに拡大された径のレジスト膜を成膜する。その後に、適宜の吹き付けエッチング等によって、この導電膜37をエッチング処理する。エッチング処理後、成膜されたレジスト膜を除去すると共に除去面を洗浄する。このようにして、前記第1ガラス基板20aに設けられた導電膜37のうち、前記貫通孔40(40a,40b,40c)が配置される個所ごとのみが残されることとなる。言い換えれば、前記導電膜37のうち、その貫通孔40(40a,40b,40c)が配置される個所以外の導電膜はエッチング処理によって除去されて、互いは分断される。そして、この残された導電膜が、電極パッド36(36e,36f,36g)を構成することとなる。
Then, after the second anodic bonding process, the process proceeds to a terminal forming process. In this terminal forming step, as shown in FIG. 4 (f), the
以上の工程を踏むことによって、図3に示すジャイロセンサ2a(2)を製造することができる。このように製造されたジャイロセンサ2a(2)は、次のような作用を奏する。すなわち、導電膜形成工程において設けられた導電膜37は、シリコン基板21をエッチング処理して設けられる柱状部とされるフレーム33及びポスト34と、貫通孔形成工程において第1ガラス基板に設けられた貫通孔40(40a,40b,40c)内を通って電気的に接続されている。従って、第1導電板91とシリコン基板21との間にガラス基板20aが介装されているものでありながら、この導電膜37に第1導電板91を介して電圧を印加した場合には、印加された電圧は、導電膜37を通電してシリコン基板21の柱状部とされるフレーム33及びポスト34まで電圧を印加することとなる。
By taking the above steps, the
これによって、第2ガラス基板20bとシリコン基板21とを陽極接合する第2陽極接合工程においては、第1ガラス基板20aとシリコン基板21とを陽極接合するのと同様に、シリコン基板21に電圧を好適に印加可能となる。従って、第2ガラス基板20bとシリコン基板21とは、好ましく陽極接合される。つまり、絶縁性を有する第1ガラス基板20aを介した状態でありながら、この第1ガラス基板20aに設けられた貫通孔40(40a,40b,40c)内を通ってシリコン基板21に通電することが可能とされているので、従来のような高電圧を印加することも必要とされず、さらに、アルカリ金属イオンの熱拡散が生じさせるためにガラス基板を加熱する温度も、通常のように200〜400℃程度の温度を選択することができる。
Thus, in the second anodic bonding step of anodic bonding the
具体的には、電気配線を損傷させたり、また絶縁個所を破壊させたりしてしまうような、数千Vの電圧を印加することが不要とされ、通常通りの200〜600Vの電圧を印加すればよいものとなる。また、この接合時にあっては、加熱温度も通常通りの200〜400℃を選択することができることとなる。従って、第2ガラス基板20bとシリコン基板21とは好適に陽極接合されることとなる。
Specifically, it is not necessary to apply a voltage of several thousand volts, which damages the electrical wiring or destroys the insulating part, and a normal voltage of 200 to 600 V is applied. It will be good. Moreover, at the time of this joining, the heating temperature can select 200-400 degreeC as usual. Therefore, the
さらに、この力学量センサの製造方法にあっては、前記導電膜37を分断して前記貫通孔40(40a,40b,40c)ごとに独立した端子36を設ける端子形成工程を含めているので、この導電膜を利用して電気的接続が可能な端子が設けられることとなる。従って、新たに端子を設けるための形成工程を省くことができることとなる。これによって、製造の作業性を向上させることとなって、製造時間の短縮や、製造コストの削減に繋がることとなる。
Furthermore, in this method of manufacturing a mechanical quantity sensor, since the
また、前記第1ガラス基板20aのうち柱状部とされるフレーム33及びポスト34と接するそれぞれの個所に前記貫通孔40(40a,40b,40c)が設けられるので、貫通孔40(40a,40b,40c)内に設けられた導電膜37は、検出部形成工程においてシリコン基板21をエッチング処理して設けられる柱状部とされるフレーム33及びポスト34のそれぞれに好適に接続されるものとなる。これによって、このシリコン基板21のフレーム33がポスト34と接していない場合であっても、この独立したフレーム33及びポスト34のそれぞれ電圧が好適に印加されることとなって、この独立した柱状部とされるフレーム33及びポスト34のそれぞれは第2ガラス基板20bと好適に陽極接合されることとなる。
In addition, since the through holes 40 (40a, 40b, 40c) are provided in the respective portions of the
従って、この第1ガラス基板20aと、第2ガラス基板20bと、これらのガラス基板とに挟まれるシリコン基板21とによって、密閉室が好適に構成されることとなる。従って、その密閉室内に、加速度や角速度等の各種の力学量を検出する検出部23を、好適に収容することができる。これによって、加速度センサや角速度センサ等の力学量センサとして好適に用いることができる。
Therefore, the sealed chamber is suitably configured by the
〔第2の実施の形態〕
次に、上述の第1の実施の形態とは異なる第2の実施の形態について説明する。なお、以下において上述の第1の実施の形態と同一の符号が付される個所は、上述の第1の実施の形態と同一に構成されている。図5に示す符号2b(2)は、一対のガラス基板20とされる第1ガラス基板20a及び第2ガラス基板20bに、前記シリコン基板21を挟み込むようにして陽極接合して構成されるジャイロセンサを模式的に示したものである。このジャイロセンサ2bは、図6(a)〜図6(e)において図示される工程を踏んで製造される。すなわち、このジャイロセンサ2bの製造にあっては、貫通孔形成工程と、第1陽極接合工程と、検出部形成工程と、導電体埋設工程と、第2陽極接合工程と、端子形成工程とを含んでいる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment different from the above-described first embodiment will be described. In the following description, the same reference numerals as those in the first embodiment described above are the same as those in the first embodiment described above.
まず、貫通孔形成工程においては、図6(a)に示すように、第1ガラス基板20aに貫通孔40(40a,40b,40c)が設けられる。この貫通孔40(40a,40b,40c)は、前記第1ガラス基板20aのうち、後に詳述する検出部形成工程(図6(d))において前記シリコン基板21に設けられる柱状部とされるフレーム33及びポスト34と接する個所のそれぞれに、公知のエッチング処理によって設けられる。
First, in the through hole forming step, as shown in FIG. 6A, through holes 40 (40a, 40b, 40c) are provided in the
具体的には、前記第1ガラス基板20aのうち、後の検出部形成工程(図6(d))において前記シリコン基板21に設けられる柱状部とされる前記フレーム33及びポスト34と接する個所を除いて、前記第1ガラス基板の一面(図中において上面)20aにレジスト膜が成膜される。そして、このレジスト膜が成膜された第1ガラス基板20aを、適宜の吹き付けエッチング等によって、この第1ガラス基板20aの一面をエッチング処理する。エッチング処理後、成膜されたレジスト膜を除去すると共に除去面を洗浄する。このようにして、この第1ガラス基板20aには、第1ガラス基板20aの一面(図中の上面)から他面(図中において下面)に貫通する貫通孔40(40a,40b,40c)が設けられる。なお、このエッチング処理にあっては、片面のみにレジスト膜を成膜してエッチング処理するものとしたが、両面にレジスト膜を成膜してエッチング処理するものとしてもよい。
Specifically, in the
なお、前記貫通孔40(40a,40b,40c)を設けるにあたっては、上述した化学的なものに限定されることなく、第1の実施の形態において説明したように、サンドブラスト等の物理的な掘削を用いて、この第1ガラス基板20aに設けられるものであってもよい。
In addition, in providing the said through-hole 40 (40a, 40b, 40c), as demonstrated in 1st Embodiment, it is not limited to the chemical thing mentioned above, but physical excavation, such as sandblasting, is carried out. May be provided on the
そして、この貫通孔形成工程の後に、第1陽極接合工程に移る。この第1陽極接合工程においては、図6(b)に示すように、上述のように貫通孔40(40a,40b,40c)が設けられた第1ガラス基板20aがシリコン基板21と陽極接合される。具体的には、前記第1ガラス基板20aの他面(図中において下面)とシリコン基板21の一面(図中において上面)とを、全面に亘って当接させる。そして、図示しないが、シリコン基板21の他面(図中においてした面)に当接された導電板に正の電圧を印加すると共に、第1ガラス基板20aの一面(図中において上面)に当接された導電板に負の電圧を印加する。そうすると、このシリコン基板21と第1ガラス基板20aとの間に静電引力が発生し、その当接された互いの面は化学結合する。このようにして、前記第1ガラス基板20aとシリコン基板21とは陽極接合される。なお、この陽極接合の際は、前記第1ガラス基板20aの一面(図中において上面)に当接された導電板に内蔵されるヒータによって、前記第1ガラス基板20aは200〜400℃に加熱されている。また、印加される電圧は200〜600Vとされている。
And after this through-hole formation process, it moves to a 1st anodic bonding process. In this first anodic bonding step, as shown in FIG. 6B, the
次いで、検出部形成工程に移る。この検出部形成工程においては、図6(c)に示すように、前記第1ガラス基板20aが接合された前記シリコン基板21を、その接合面とは逆側とされる他面(図中において下面)側からエッチング処理して、上述した検出部23、フレーム(柱状部)33及びポスト(柱状部)34が設けられる。このエッチング処理は、公知のエッチング処理と大差変わらぬものであって、検出部23、フレーム(柱状部)33及びポスト(柱状部)34が形成されるように適宜のレジスト膜を、前記シリコン基板21の他面に成膜し、その後、適宜の吹き付けエッチング等によって、このシリコン基板21の他面をエッチング処理する。エッチング処理後、成膜されたレジスト膜を除去すると共に除去面を洗浄する。このようにして、前記シリコン基板21には所望の空間を形成され、これによって、シリコン基板21に検出部23、フレーム(柱状部)33及びポスト(柱状部)34が設けられることとなる。
Next, the process proceeds to the detection part forming step. In this detection portion forming step, as shown in FIG. 6C, the
この検出部形成工程の後に、図6(d)に示すように、前記第1ガラス基板20aに設けられた貫通孔40(40a,40b,40c)内に導電体37aを埋め込めて設ける導電体埋設工程に移る。なお、この導電体37aは、導電性を有し、電極パッド36(36h,36i,36j)を兼ねるものである。具体的には、溶融された導電性を有する金属が、貫通孔40(40a,40b,40c)内に流し込まれたり、固体の金属が貫通孔40(40a,40b,40c)内に嵌め込まれたりして、なるものである。この導電体37aは、前記柱状部を構成するフレーム33及びポスト34と電気的に接続されると共に、第1ガラス基板20aの一面(図中において上面)と面一或いは僅か突出するように設けられる。従って、導電性を有する金属チップが貫通孔40(40a,40b,40c)内に嵌め込まれた際は、前記シリコン基板21と好適に電気的接続されるように間隙を埋める電気的接合材が注入され、また、第1ガラス基板20aの一面(図中において上面)側には、金属チップが僅かに突き出すようにして、導電体37aが設けられる。
After this detection portion forming step, as shown in FIG. 6 (d), a conductor embedded in which a
この導電体埋設工程の後に、第2陽極接合工程に移る。この第2陽極接合工程においては、図6(e)に示すように、第2ガラス基板20bが、前記第1ガラス基板20aと陽極接合されているシリコン基板21と陽極接合される。具体的には、前記第1ガラス基板20aに設けられた導電体37aに第1導電板91を当接させて配置すると共に、前記第2ガラス基板20bの他面(図中において下面)に、第2導電板92を当接させて配置する。そして、第2ガラス基板20bの一面(図中において上面)とシリコン基板21の他面(図中において下面)とを全面に亘って当接させる。そして、電極93によって前記第1導電板91に正の電圧を印加すると共に、前記第2導電板92に負の電圧を印加する。前記第1導電板91に印加された正の電圧は、前記第1ガラス基板20aに設けられた導電膜37を介して、前記シリコン基板21に通電される。そうすると、このシリコン基板21と第2ガラス基板20bとの間に静電引力が発生し、その当接された互いの面は化学結合する。このようにして、前記第2ガラス基板20bとシリコン基板21とは陽極接合される。なお、この陽極接合の際は、前記第2導電板92に内蔵されるヒータによって、前記第2ガラス基板20bは200〜400℃に加熱されている。また、印加される電圧は、前記第1ガラス基板20aを陽極接合する際と同様に、200〜600Vとされている。
After this conductor embedding process, the process proceeds to the second anodic bonding process. In the second anodic bonding step, as shown in FIG. 6E, the
以上の工程を踏むことによって、図5に示すジャイロセンサ2b(2)を製造することができる。このように製造されたジャイロセンサ2b(2)は、次のような作用を奏する。すなわち、導電体埋設工程において、導電体37aは、貫通孔形成工程において第1ガラス基板に設けられた貫通孔40(40a,40b,40c)内に設けられ、シリコン基板21をエッチング処理して設けられる柱状部とされるフレーム33及びポスト34と電気的に接続されている。従って、第1導電板91とシリコン基板21との間にガラス基板20aが介装されているものでありながら、この導電体37aに第1導電板91を介して電圧を印加した場合には、印加された電圧は、導電膜37を通電してシリコン基板21の柱状部とされるフレーム33及びポスト34まで電圧を印加することとなる。
By taking the above steps, the
これによって、第2ガラス基板20bとシリコン基板21とを陽極接合する第2陽極接合工程においては、第1ガラス基板20aとシリコン基板21とを陽極接合するのと同様に、シリコン基板21に電圧を好適に印加可能となる。従って、第2ガラス基板20bとシリコン基板21とは、好ましく陽極接合される。つまり、絶縁性を有する第1ガラス基板20aを介した状態でありながら、この第1ガラス基板20aに設けられた貫通孔40(40a,40b,40c)内を通ってシリコン基板21に通電することが可能とされているので、従来のような高電圧を印加することも必要とされず、さらに、アルカリ金属イオンの熱拡散が生じさせるためにガラス基板を加熱する温度も、通常のように200〜400℃程度の温度を選択することができる。
Thus, in the second anodic bonding step of anodic bonding the
具体的には、電気配線を損傷させたり、また絶縁個所を破壊させたりしてしまうような、数千Vの電圧を印加することが不要とされ、通常通りの200〜600Vの電圧を印加すればよいものとなる。また、この接合時にあっては、加熱温度も通常通りの200〜400℃を選択することができることとなる。従って、第2ガラス基板20bとシリコン基板21とは好適に陽極接合されることとなる。
Specifically, it is not necessary to apply a voltage of several thousand volts, which damages the electrical wiring or destroys the insulating part, and a normal voltage of 200 to 600 V is applied. It will be good. Moreover, at the time of this joining, the heating temperature can select 200-400 degreeC as usual. Therefore, the
さらに、この力学量センサの製造方法にあっては、
前記導電体37aは、導電性を有し、電極パッド36(36h,36i,36j)を兼ねるものである。
前記導電体37aが前記貫通孔40(40a,40b,40c)ごとに独立した端子とされる電極パッド36(36h,36i,36j)を兼ねるので、この導電体37aを利用して電気的接続が可能な端子が設けられることとなる。従って、新たに端子を設けるための形成工程を省くことができることとなる。これによって、製造の作業性を向上させることとなって、製造時間の短縮や、製造コストの削減に繋がることとなる。
Furthermore, in the manufacturing method of this mechanical quantity sensor,
The
Since the
また、前記第1ガラス基板20aのうち柱状部とされるフレーム33及びポスト34と接するそれぞれの個所に前記貫通孔40(40a,40b,40c)が設けられるので、貫通孔40(40a,40b,40c)内に設けられた導電体37aは、検出部形成工程においてシリコン基板21をエッチング処理して設けられる柱状部とされるフレーム33及びポスト34のそれぞれに好適に接続されるものとなる。これによって、このシリコン基板21のフレーム33がポスト34と接していない場合であっても、この独立したフレーム33及びポスト34のそれぞれ電圧が好適に印加されることとなって、この独立した柱状部とされるフレーム33及びポスト34のそれぞれは第2ガラス基板20bと好適に陽極接合されることとなる。
In addition, since the through holes 40 (40a, 40b, 40c) are provided in the respective portions of the
従って、この第1ガラス基板20aと、第2ガラス基板20bと、これらのガラス基板とに挟まれるシリコン基板21とによって、密閉室が好適に構成されることとなる。従って、その密閉室内に、加速度や角速度等の各種の力学量を検出する検出部23を、好適に収容することができる。これによって、加速度センサや角速度センサ等の力学量センサとして好適に用いることができる。
Therefore, the sealed chamber is suitably configured by the
以上をもって、上述した力学量センサの製造方法によれば、陽極接合法を用いた力学量センサの製造方法でありながら、シリコン基板21と一対のガラス基板20(20a,20b)とを陽極接合するにあたって、通常の陽極接合と同様に、印加電圧を200〜600Vに下げることができ、さらに、接合時の加熱温度も200〜300℃を選択することができる。これらによって、電気配線を損傷、絶縁個所を破壊、電気配線を構成する金属の溶融等の従来から発生していた問題を解消すると共に、シリコン基板とガラス基板との接合強度が好ましいものとされた力学量センサを得ることができる。
With the above, according to the manufacturing method of the mechanical quantity sensor described above, the
この第1ガラス基板20aと、第2ガラス基板20bと、これらのガラス基板20a,20bとに挟まれるシリコン基板21とによって、密閉室が好適に構成されることとなる。従って、その密閉室内に、加速度や角速度等の各種の力学量を検出する検出部23を、好適に収容することができる。これによって、加速度センサや角速度センサ等の力学量センサとして好適に用いることができ、前記電子機器1のように電子機器に組み込んだ場合に、加速度や角速度等の力学量が好適に検出可能なものとなる。
The sealed chamber is suitably configured by the
なお、本発明の技術範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施の形態にあっては、力学量センサとして角速度が検出可能なジャイロセンサ2を例にして説明したが、ジャイロセンサ2に限られるものではなく、例えば、加速度を検出可能な加速度センサとして構成してもよい。このような加速度センサの場合にあっては、プルーフマス32を強制的に励振させる必要がなくなる。
また、上述した製造方法においては、面切り欠き部60を設けていないが、端子形成工程において前記導電膜37を分断する際に、図2(a)における符号60に示すように、同時に面切り欠き部60を設けてもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the
Further, in the manufacturing method described above, the
1 電子機器
2 ジャイロセンサ(力学量センサ)
20 ガラス基板
20a 第1ガラス基板
20b 第2ガラス基板
21 SOI基板(シリコン基板)
23 検出部
33 フレーム(柱状部)
34 ポスト(柱状部)
40 貫通孔
37 導電膜
60 面切り欠き部
1
20
23
34 post (columnar part)
40 through
Claims (8)
前記第1ガラス基板に貫通孔を設ける貫通孔形成工程と、
前記貫通孔が設けられた前記第1ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合する第1陽極接合工程と、
前記貫通孔を通って前記シリコン基板と電気的に接続される導電膜を前記シリコン基板が接合された面とは逆側の前記第1ガラス基板の面に設ける導電膜形成工程と、
前記第2ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合する第2陽極接合工程とを備えたことを特徴とする力学量センサの製造方法。 A method of manufacturing a mechanical quantity sensor configured by sandwiching a silicon substrate between a first glass substrate and a second glass substrate,
A through hole forming step of providing a through hole in the first glass substrate;
A first anodic bonding step of anodically bonding the first glass substrate provided with the through hole and the silicon substrate;
A conductive film forming step of providing a conductive film electrically connected to the silicon substrate through the through hole on a surface of the first glass substrate opposite to a surface to which the silicon substrate is bonded;
A method of manufacturing a mechanical quantity sensor, comprising: a second anodic bonding step of anodic bonding the second glass substrate and the silicon substrate.
検出部と該検出部の周囲に配される柱状部とを前記第1ガラス基板と接合された前記シリコン基板に形成するようにエッチング処理する検出部形成工程を備え、
前記導電膜形成工程において前記導電膜が電気的に接続される個所が前記シリコン基板の前記柱状部とされることを特徴とする力学量センサの製造方法。 In the manufacturing method of the mechanical quantity sensor of Claim 1,
A detection unit forming step of performing an etching process so as to form a detection unit and a columnar unit arranged around the detection unit on the silicon substrate bonded to the first glass substrate;
A method of manufacturing a mechanical quantity sensor, wherein a portion where the conductive film is electrically connected in the conductive film forming step is the columnar portion of the silicon substrate.
前記導電膜を分断して前記貫通孔ごとに独立した端子を設ける端子形成工程を備えたことを特徴とする力学量センサの製造方法。 In the manufacturing method of the mechanical quantity sensor according to claim 1 or 2,
A method of manufacturing a mechanical quantity sensor, comprising: a terminal forming step of dividing the conductive film and providing an independent terminal for each through hole.
前記第1ガラス基板に貫通孔を設ける貫通孔形成工程と、
前記貫通孔が設けられた前記第1ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合する第1陽極接合工程と、
前記貫通孔を通って前記シリコン基板と電気的に接続される導電体を前記貫通孔内に埋設する導電体埋設工程と、
前記第2ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合する第2陽極接合工程とを備えたことを特徴とする力学量センサの製造方法。 A method of manufacturing a mechanical quantity sensor configured by sandwiching a silicon substrate between a first glass substrate and a second glass substrate,
A through hole forming step of providing a through hole in the first glass substrate;
A first anodic bonding step of anodically bonding the first glass substrate provided with the through hole and the silicon substrate;
A conductor burying step of burying a conductor electrically connected to the silicon substrate through the through hole in the through hole;
A method of manufacturing a mechanical quantity sensor, comprising: a second anodic bonding step of anodic bonding the second glass substrate and the silicon substrate.
検出部と該検出部の周囲に配される柱状部とを前記第1ガラス基板と接合された前記シリコン基板に形成するようにエッチング処理する検出部形成工程を備え、
前記導電体埋設工程において前記導電体が電気的に接続される個所が前記シリコン基板の前記柱状部とされることを特徴とする力学量センサの製造方法。 In the manufacturing method of the mechanical quantity sensor of Claim 4,
A detection unit forming step of performing an etching process so as to form a detection unit and a columnar unit arranged around the detection unit on the silicon substrate bonded to the first glass substrate;
The method of manufacturing a mechanical quantity sensor, wherein a portion where the conductor is electrically connected in the conductor burying step is the columnar portion of the silicon substrate.
前記貫通孔が設けられる位置が、前記第1ガラス基板のうち前記柱状部と接するそれぞれの個所とされることを特徴とする力学量センサの製造方法。 In the manufacturing method of the mechanical quantity sensor as described in any one of Claims 1-5,
The method for manufacturing a mechanical quantity sensor, wherein the positions where the through holes are provided are the respective positions in contact with the columnar portion of the first glass substrate.
An electronic apparatus comprising: a mechanical quantity sensor manufactured by the method for manufacturing a mechanical quantity sensor according to claim 1.
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