JP2010169535A - Physical quantity sensor and method of manufacturing the same - Google Patents

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Takashi Kunimi
敬 国見
Takahiro Tsunoda
貴弘 角田
Toshibumi Matsuoka
俊文 松岡
Takao Aizawa
隆生 相澤
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Akebono Brake Industry Co Ltd
Japan Oil Gas and Metals National Corp
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Akebono Brake Industry Co Ltd
Japan Oil Gas and Metals National Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve positive electrode junction by suppressing fixation of movable and fixed electrodes by a simple procedure. <P>SOLUTION: The physical quantity sensor includes: a pair of insulating substrates 7A, 7B including through-holes each; a center substrate that includes a movable electrode 1 that is supported in a cantilever form by a beam section 4, includes a gap at an area to the pair of insulating substrates, and can be rocked by elasticity of the beam section, is joined to the inner surface of the pair of insulating substrates, and includes conductivity higher than that of the insulating substrates; an outer substrate that is joined to an outer surface of the pair of insulating substrates and includes a conductivity higher than the insulating substrates; and a metal layer including an electrode film formed on inner surfaces that oppose the respective movable electrodes of the pair of insulating substrates and a conducting path extended to the outer substrate on the outer surface of the pair of insulating substrates via through-holes from the electrode film. In the physical quantity sensor, outer substrates 8A, 8B include a plurality of groove-like gaps formed at the depth reaching at least the insulating substrates in a position for sandwiching the through-holes at an interval wider than the width of the through-holes, a first beltlike section abutting on the conductive path while being sandwiched by the intervals, and a second beltlike section insulated from the first beltlike section by the gaps. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、陽極接合にて作成される物理量センサ関する。   The present invention relates to a physical quantity sensor produced by anodic bonding.

静電容量型物理量センサは、加速度あるいは振動等を受けて変位する可動電極(ダイヤフラム)と、可動電極に間隙を隔てて対向する固定電極を有する。可動電極は、シリコンなどの基板に形成される。固定電極は、通常、絶縁材料に金属を成膜して形成されている。静電容量型物理量センサでは、可動電極を形成した基板と、固定電極の金属薄膜を形成した絶縁物を陽極接合して、素子を形成する。   The capacitance type physical quantity sensor has a movable electrode (diaphragm) that is displaced by acceleration or vibration, and a fixed electrode that faces the movable electrode with a gap. The movable electrode is formed on a substrate such as silicon. The fixed electrode is usually formed by forming a metal film on an insulating material. In a capacitance type physical quantity sensor, an element is formed by anodically bonding a substrate on which a movable electrode is formed and an insulator on which a metal thin film of a fixed electrode is formed.

陽極接合では、可動電極を形成した基板と固定電極の金属薄膜を形成した絶縁物とを所定の温度に加熱した状態で接合部分を挟んで電圧を加える。その場合に、電圧の分布等に依存して、可動電極と固定電極との間の静電引力が発生し、可動状態を維持すべき可動電極が固定電極に固着してしまうことがあった。   In anodic bonding, a voltage is applied across a bonding portion in a state where a substrate on which a movable electrode is formed and an insulator on which a metal thin film of a fixed electrode is formed are heated to a predetermined temperature. In that case, depending on the voltage distribution or the like, an electrostatic attractive force is generated between the movable electrode and the fixed electrode, and the movable electrode that should maintain the movable state may adhere to the fixed electrode.

一方、従来、固定電極と可動電極との間の放電を生じないようにするため、固定電極と可動電極を短絡線で短絡して、これらを同電位とすることが提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。   On the other hand, conventionally, in order to prevent discharge between the fixed electrode and the movable electrode, it has been proposed to short-circuit the fixed electrode and the movable electrode with a short-circuit wire so that they have the same potential (for example, See Patent Document 1 below).

特開2006−194771号公報JP 2006-194771 A

したがって、この技術を適用して、固定電極と可動電極とを同電位とすれば、可動電極と固定電極との間の静電引力を抑制でき、可動電極が固定電極に固着してしまうという現象の発生を低減できる可能性もある。しかし、上記従来の技術では、固定電極と可動電極を短絡した短絡線を陽極接合の後で切断、除去する必要があり、工程が複雑となる。本発明の課題は、簡易な手順で、可動電極と固定電極との固着を抑制した上で、陽極接合を実現することにある。   Therefore, if this technique is applied and the fixed electrode and the movable electrode are set to the same potential, the electrostatic attractive force between the movable electrode and the fixed electrode can be suppressed, and the movable electrode is fixed to the fixed electrode. There is a possibility that the occurrence of the occurrence can be reduced. However, in the above conventional technique, it is necessary to cut and remove the short-circuit line obtained by short-circuiting the fixed electrode and the movable electrode after the anodic bonding, which complicates the process. An object of the present invention is to realize anodic bonding after suppressing sticking of a movable electrode and a fixed electrode by a simple procedure.

本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、それぞれ貫通穴を有する一対の絶縁性基板と、
一対の絶縁性基板に挟まれた内面空間で梁部に片持支持され一対の絶縁性基板との間に隙間を有し梁部の弾性によって揺動可能である可動電極を含み、一対の絶縁性基板の内面に接合された、絶縁性基板よりも導電性が高い中央基板と、
一対の絶縁性基板の外面に接合され絶縁性基板よりも導電性が高い外側基板と、
一対の絶縁性基板のそれぞれの可動電極に対向する内面に形成された電極膜と電極膜から貫通穴を通って一対の絶縁性基板の外面の外側基板へ延伸する導電路とを含む金属層と、を備え、
外側基板は、それぞれ、貫通穴の幅より広い間隔で貫通穴を挟む位置に少なくとも絶縁性基板に達する深さで形成された複数の溝状の間隙と、
間隙に挟まれ導電路に接触される第1帯状部と、
間隙によって第1帯状部と絶縁された第2帯状部とを有する。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, the present invention includes a pair of insulating substrates each having a through hole,
A pair of insulations including a movable electrode that is cantilevered and supported by a beam portion in an inner space sandwiched between a pair of insulating substrates and has a gap between the pair of insulating substrates and can be swung by elasticity of the beam portions A central substrate bonded to the inner surface of the conductive substrate and having higher conductivity than the insulating substrate;
An outer substrate bonded to the outer surfaces of the pair of insulating substrates and having higher conductivity than the insulating substrate;
A metal layer including an electrode film formed on an inner surface facing each movable electrode of the pair of insulating substrates, and a conductive path extending from the electrode film through the through hole to an outer substrate on the outer surface of the pair of insulating substrates; With
Each of the outer substrates has a plurality of groove-like gaps formed at a depth reaching at least the insulating substrate at positions sandwiching the through holes at intervals wider than the width of the through holes,
A first strip that is sandwiched between the gaps and in contact with the conductive path;
A first belt-like portion and a second belt-like portion insulated by a gap;

また、本発明は、一対の絶縁性基板と、
一対の絶縁性基板に挟まれ、絶縁性基板よりも導電性が高い中央基板と、
一対の絶縁性基板の外面にある絶縁性基板よりも導電性が高い外側基板とを備える物理量センサの製造方法であって、
中央基板を貫通する穴状空間に、梁部と、梁部に片持支持され梁部の弾性によって揺動可能な中央基板の厚みよりも薄い可動電極とを形成するステップと、
一対の絶縁性基板のそれぞれに貫通穴を形成するステップと、
一対の絶縁性基板のそれぞれの内面に電極膜と電極膜から貫通穴を通って絶縁性基板の外面へ延伸する導電路とを形成するステップと、
一対の絶縁性基板のそれぞれの外面に外側基板を接合して一対の接合基板を形成するステップと、
一対の接合基板の外側基板に、それぞれ、絶縁性基板の貫通穴の幅より広い間隔で貫通穴を挟み込む位置に少なくとも絶縁性基板に達する深さの複数の溝状の間隙を形成し、間隙に挟まれ導電路に接触する第1帯状部と間隙によって第1帯状部と絶縁された第2帯状部とを形成するステップと、
中央基板と一対の接合基板の絶縁性基板側とを、可動電極と電極膜とが対向し、貫通穴が中央基板の梁部近傍に位置するように重ね合わせ、第2帯状部の裏側の絶縁性基板と中央基板の可動電極の周囲の部分とを接触させるステップと、
第1帯状部と中央基板とを接地し、間隙によって第1帯状部から絶縁された第2帯状部に接合電圧を印加して、第2帯状部の裏側の絶縁性基板と中央基板の可動電極の周囲の部分とを接合するステップとを含む。 本発明の物理量センサは、外側基板に間隙を備えることによって、間隙に挟まれた第1帯状部と中央基板とを接地した場合に、第1帯状部と接触する金属層と可動電極とを同電位にすることができる。金属層(金属膜)と可動電極とを同電位にすることによって、第2帯状部に接合電圧を付加して中央基板と第2帯状部の裏側の絶縁性基板とを接合する場合でも、金属層(金属膜)に可動電極が固着する現象の発生を抑制できる。接合終了後には、そのまま、物理量センサの素子を切り出せばよい。すなわち、陽極接合時に、金属膜と可動電極とを同電位としたことに伴う、更なる付加的な工程を要しない。本発明の物理量センサ製造方法では、外側基板に溝状の間隙を形成し、第1帯状部と第2帯状部とを絶縁させることによって、簡易な手順で、可動電極と金属層(金属膜)とを固着させることなく、物理量センサを製造することができる。
The present invention also includes a pair of insulating substrates,
A central substrate sandwiched between a pair of insulating substrates and having higher conductivity than the insulating substrate;
A method of manufacturing a physical quantity sensor comprising an outer substrate having higher conductivity than an insulating substrate on an outer surface of a pair of insulating substrates,
Forming a beam portion in a hole-like space penetrating the central substrate and a movable electrode that is cantilevered by the beam portion and can be swung by the elasticity of the beam portion and thinner than the thickness of the central substrate;
Forming a through hole in each of the pair of insulating substrates;
Forming an electrode film on each inner surface of the pair of insulating substrates and a conductive path extending from the electrode film through the through hole to the outer surface of the insulating substrate;
Bonding the outer substrate to each outer surface of the pair of insulating substrates to form a pair of bonded substrates;
A plurality of groove-like gaps at least deep enough to reach the insulating substrate are formed on the outer substrates of the pair of bonding substrates at positions where the through holes are sandwiched at intervals wider than the width of the through holes of the insulating substrate. Forming a first strip that is sandwiched and in contact with the conductive path and a second strip that is insulated from the first strip by a gap;
The central substrate and the insulating substrate side of the pair of bonded substrates are overlapped so that the movable electrode and the electrode film face each other and the through hole is located in the vicinity of the beam portion of the central substrate, and insulation on the back side of the second belt-shaped portion Contacting the conductive substrate and a portion of the central substrate surrounding the movable electrode;
The first strip and the central substrate are grounded, a junction voltage is applied to the second strip that is insulated from the first strip by the gap, and the insulating substrate on the back side of the second strip and the movable electrode of the central substrate Joining the surrounding portions of the substrate. The physical quantity sensor of the present invention has a gap on the outer substrate, so that when the first strip and the central substrate sandwiched between the gaps are grounded, the metal layer and the movable electrode that are in contact with the first strip are the same. Can be a potential. Even when the metal layer (metal film) and the movable electrode are set to the same potential, even when the junction voltage is applied to the second strip portion and the central substrate and the insulating substrate on the back side of the second strip portion are joined, the metal Occurrence of the phenomenon that the movable electrode adheres to the layer (metal film) can be suppressed. After joining, the physical quantity sensor element may be cut out as it is. That is, there is no need for a further additional process associated with setting the metal film and the movable electrode to the same potential during anodic bonding. In the physical quantity sensor manufacturing method of the present invention, a movable electrode and a metal layer (metal film) are formed in a simple procedure by forming a groove-like gap on the outer substrate and insulating the first and second strips. The physical quantity sensor can be manufactured without fixing.

本発明によれば、簡易な手順で、可動電極と固定電極との固着を抑制した上で、陽極接合を実現できる。   According to the present invention, anodic bonding can be realized with a simple procedure while suppressing the sticking of the movable electrode and the fixed electrode.

物理量センサの斜視図の例である。It is an example of the perspective view of a physical quantity sensor. 物理量センサの断面図の例である。It is an example of a sectional view of a physical quantity sensor. 複数の可動電極を構成したダイヤグラム基板の平面図を模式的に例示する図である。It is a figure which illustrates typically a top view of a diagram board which constituted a plurality of movable electrodes. 加工対象の基盤を外側から見た平面図の例である。It is the example of the top view which looked at the base of processing object from the outside. 物理量センサの製造工程の例を説明する図(その1)である。It is FIG. (1) explaining the example of the manufacturing process of a physical quantity sensor. 物理量センサの製造工程の例を説明する図(その2)である。It is FIG. (2) explaining the example of the manufacturing process of a physical quantity sensor. 陽極接合工程の概念を例示する図である。It is a figure which illustrates the concept of an anodic bonding process. 加工装置の斜視図の例である。It is an example of the perspective view of a processing apparatus. 接合ベースおよび端子の接触状態を例示する拡大図である。It is an enlarged view which illustrates the contact state of a joining base and a terminal. 架橋部に取り付けられた端子が、シリコン基板の帯状部に接触した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which the terminal attached to the bridge | crosslinking part contacted the strip | belt-shaped part of the silicon substrate. ばね内蔵突起ねじの外観図である。It is an external view of a spring built-in protrusion screw. ばね内蔵突起ねじの正面図である。It is a front view of a spring built-in protrusion screw. ばね内蔵突起ねじの断面図であるIt is sectional drawing of a spring built-in protrusion screw. 突起部が外殻部から最も長く延びた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the projection part extended longest from the outer shell part. 突起部が外殻部の中に押し込まれた状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the projection part was pushed in in the outer shell part. 加工装置から架橋部を一部省略した側面図である。It is the side view which abbreviate | omitted some bridge | crosslinking parts from the processing apparatus. 加工装置から架橋部を一部省略した側面図である。It is the side view which abbreviate | omitted some bridge | crosslinking parts from the processing apparatus.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態(以下、実施形態という)に係る静電容量型物理量センサ(以下、単に物理量センサという)の加工装置について説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成には限定されない。   Hereinafter, a processing device for a capacitance type physical quantity sensor (hereinafter simply referred to as a physical quantity sensor) according to an embodiment for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings. The configuration of the following embodiment is an exemplification, and the present invention is not limited to the configuration of the embodiment.

<物理量センサの概要>
図1Aに物理量センサの斜視図と、図1Bに、図1Aにて、ラインL1をA1矢印方向に移動して物理量センサを切断したときの物理量センサの断面図とを例示する。この物理量センサは、シリコンの基板(以下、ダイヤフラム基板6といい、本発明の「中央基板」に相当)と、ダイヤフラム基板6を両面から挟み込んで設けられ、ダイヤフラム基板6に接合されるガラス基板7A,7B(本発明の「一対の絶縁性基板」に相当)と、ガラス基板7A,7Bを外側両面から挟み込んで設けられ、ガラス基板7A,7Bにそれぞれ接合されるシリコンの外側基板8A,8B(本発明の「外側基板」に相当)とを有する。
<Outline of physical quantity sensor>
FIG. 1A illustrates a perspective view of the physical quantity sensor, and FIG. 1B illustrates a cross-sectional view of the physical quantity sensor when the physical quantity sensor is cut by moving the line L1 in the direction of the arrow A1 in FIG. 1A. This physical quantity sensor is provided with a silicon substrate (hereinafter referred to as a diaphragm substrate 6, which corresponds to the “center substrate” of the present invention) and the diaphragm substrate 6 sandwiched from both sides, and a glass substrate 7 </ b> A bonded to the diaphragm substrate 6. , 7B (corresponding to “a pair of insulating substrates” of the present invention) and glass substrates 7A, 7B are sandwiched from both outer surfaces, and silicon outer substrates 8A, 8B (joined to glass substrates 7A, 7B, respectively) Corresponding to the “outer substrate” of the present invention.

ダイヤフラム基板6は、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(以下、TMAHという)を用いてウェットエッチングして形成される梁部4(カンチレバーともいう)と、可動電極1を有する。可動電極1は、梁部4によってダイヤフラム基板6の基部16に片持ち状態で支持され、梁部4の弾性によって揺動可能である。図1Bに示されるように、可動電極1の上下の表面には、ガラス基板7A,7Bの内面との間の間隙を維持するための絶縁物の突起3が設けられている。ただし、物理量センサに加速度等の外力が加わらず、梁部4が撓んでいない状態、すなわち、可動電極1がガラス基板7A,7Bに対して平行に維持された通常の状態では、突起3は、ガラス基板7A,7B、あるいは、ガラス基板7A,7B上に形成された固定電極2A,2Bから離間している。また、梁部4が突き出しているダイヤフラム基板6の基部16には、外部回路へのリード線を接続する金属の可動電極用パッド10が形成されている。   The diaphragm substrate 6 includes a beam portion 4 (also referred to as a cantilever) formed by wet etching using a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (hereinafter referred to as TMAH), and the movable electrode 1. The movable electrode 1 is supported in a cantilevered state on the base portion 16 of the diaphragm substrate 6 by the beam portion 4, and can be swung by the elasticity of the beam portion 4. As shown in FIG. 1B, the upper and lower surfaces of the movable electrode 1 are provided with an insulating protrusion 3 for maintaining a gap between the inner surfaces of the glass substrates 7A and 7B. However, in the state where the external force such as acceleration is not applied to the physical quantity sensor and the beam portion 4 is not bent, that is, in the normal state where the movable electrode 1 is maintained parallel to the glass substrates 7A and 7B, the protrusion 3 is The glass substrates 7A and 7B or the fixed electrodes 2A and 2B formed on the glass substrates 7A and 7B are separated from each other. A metal movable electrode pad 10 for connecting a lead wire to an external circuit is formed on the base portion 16 of the diaphragm substrate 6 from which the beam portion 4 protrudes.

ガラス基板7A,7Bは、接合面20A−20Dにおいて、ダイヤフラム基板6と接合される。また、ガラス基板7A,7Bの可動電極1の上下の表面との間には、間隙11A,11Bが存在する。間隙11A,11Bを挟んで可動電極1の上下の表面と対向するガラス基板7A,7Bの内面には、固定電極2A,2B(本発明の「金属膜」に相当)が形成されている。固定電極2A,2Bは、通常、ガラス基板7A,7Bの表面にスパッタ等にて金属を成膜することで形成する。固定電極2A,2Bが可動電極1の上下の表面との間で間隙を形成することで、可動電極1は、固定電極2A,2Bに挟まれた内面空間で変位する。その変位によって、固定電極2A,2Bと可動電極1とが構成する静電容量が変化し、物理量が検出される。なお、可動電極1の表面に形成された突起3は、可動電極1が極度に変位しても、直接固定電極に接触すること抑制する。   The glass substrates 7A and 7B are bonded to the diaphragm substrate 6 at the bonding surfaces 20A to 20D. Further, gaps 11A and 11B exist between the upper and lower surfaces of the movable electrode 1 of the glass substrates 7A and 7B. Fixed electrodes 2A and 2B (corresponding to the “metal film” of the present invention) are formed on the inner surfaces of the glass substrates 7A and 7B facing the upper and lower surfaces of the movable electrode 1 with the gaps 11A and 11B interposed therebetween. The fixed electrodes 2A and 2B are usually formed by forming a metal film on the surfaces of the glass substrates 7A and 7B by sputtering or the like. Since the fixed electrodes 2A and 2B form a gap between the upper and lower surfaces of the movable electrode 1, the movable electrode 1 is displaced in the inner space sandwiched between the fixed electrodes 2A and 2B. Due to the displacement, the capacitance formed by the fixed electrodes 2A and 2B and the movable electrode 1 changes, and a physical quantity is detected. The protrusion 3 formed on the surface of the movable electrode 1 prevents direct contact with the fixed electrode even when the movable electrode 1 is extremely displaced.

また、ガラス基板7A,7Bの梁部4に対向する部分には、フィードスルー構造5が形成されている。フィードスルー構造5は、ガラス基板7A,7Bに貫通穴を開けて形成される。フィードスルー構造5を通じて、固定電極2A,2Bの一部である金属薄膜がガラス基板7A,7Bから外部方向、すなわち、外側基板外側基板8A,8B方向に引き出される。この外側基板8A、8B方向に引き出される金属を固定電極引き出し金属(本発明の「導電路」に相当)と呼ぶ。なお、外側基板8A,8Bには、固定電極用パッド9A,9Bが設けられており、固定電極用パッド9A,9Bは、フィードスルー構造5によって
引き出される固定電極引き出し金属に接続される。
In addition, a feedthrough structure 5 is formed in a portion of the glass substrates 7A and 7B facing the beam portion 4. The feedthrough structure 5 is formed by making a through hole in the glass substrates 7A and 7B. Through the feedthrough structure 5, the metal thin film which is a part of the fixed electrodes 2A and 2B is drawn from the glass substrates 7A and 7B to the outside direction, that is, toward the outer substrate outer substrates 8A and 8B. The metal drawn in the direction of the outer substrates 8A and 8B is referred to as a fixed electrode lead metal (corresponding to the “conductive path” of the present invention). The outer substrates 8A and 8B are provided with fixed electrode pads 9A and 9B, and the fixed electrode pads 9A and 9B are connected to a fixed electrode lead metal drawn out by the feedthrough structure 5.

外側基板8A,8Bは、それぞれガラス基板7A,7Bに接合されている。以下、接合された外側基板8A(8B)とガラス基板7A(7B)をキャップ層17A(17B)という。外側基板8A,8Bの固定電極用パッド9A,9Bを挟む位置には、絶縁用溝12A,12B,13A,13B(本発明の「溝状の間隙」に相当)が形成されている。例えば、絶縁用溝12A,12Bは、固定電極用パッド9Aおよび固定電極用パッド9Aが形成された外側基板8Aの山状部分14A(本発明の「第1帯状部」に相当)を外側基板8Aの他の部分15A(以下、帯状部分15Aともいい、本発明の「第2帯状部」に相当する)と電気的に分離している。すなわち、絶縁用溝12A,12Bは、深さ方向にガラス
基板7A,7Bに達するまで形成されている。したがって、山状部分14A,14Bと帯
状部分15A,15Bとは、ガラス基板7A,7Bの表面を介して接触するが、電気的には絶縁される。なお、外側基板8Aの山状部分14A,14Bに接触するガラス基板7A,7Bには、フィードスルー構造5の貫通穴が形成されるため、絶縁用溝12A,12B
は、フィードスルー構造5の貫通穴の直径よりも広い間隔で形成される。絶縁用溝13A,13Bも同様である。
The outer substrates 8A and 8B are bonded to the glass substrates 7A and 7B, respectively. Hereinafter, the joined outer substrate 8A (8B) and the glass substrate 7A (7B) are referred to as a cap layer 17A (17B). Insulating grooves 12A, 12B, 13A, and 13B (corresponding to the “groove-like gap” of the present invention) are formed at positions sandwiching the fixed electrode pads 9A and 9B of the outer substrates 8A and 8B. For example, the insulating grooves 12A and 12B are formed such that the fixed electrode pad 9A and the mountain-shaped portion 14A of the outer substrate 8A on which the fixed electrode pad 9A is formed (corresponding to the “first belt-like portion” of the present invention). It is electrically separated from the other portion 15A (hereinafter also referred to as a belt-like portion 15A, which corresponds to the “second belt-like portion” of the present invention). That is, the insulating grooves 12A and 12B are formed in the depth direction until reaching the glass substrates 7A and 7B. Accordingly, the mountain-shaped portions 14A and 14B and the band-shaped portions 15A and 15B are in contact with each other through the surfaces of the glass substrates 7A and 7B, but are electrically insulated. In addition, since the through holes of the feed-through structure 5 are formed in the glass substrates 7A and 7B that contact the mountain-shaped portions 14A and 14B of the outer substrate 8A, the insulating grooves 12A and 12B are formed.
Are formed at an interval wider than the diameter of the through hole of the feedthrough structure 5. The same applies to the insulating grooves 13A and 13B.

したがって、固定電極2A、固定電極2A引き出し金属、および固定電極用パッド9Aは、外側基板8Aの帯状部分15Aから絶縁されている。同様に、絶縁用溝13A,13Bは、固定電極用パッド9Bおよび固定電極用パッド9Bが形成された外側基板8Bの山状部分14Bを外側基板8Bの他の部分15B(以下、帯状部分15Bともいう)から電気的に分離している。   Therefore, the fixed electrode 2A, the fixed electrode 2A lead metal, and the fixed electrode pad 9A are insulated from the band-shaped portion 15A of the outer substrate 8A. Similarly, the insulating grooves 13A and 13B are formed so that the fixed electrode pad 9B and the mountain-shaped portion 14B of the outer substrate 8B where the fixed electrode pad 9B is formed are connected to the other portion 15B of the outer substrate 8B (hereinafter also referred to as the band-shaped portion 15B). Is electrically separated from the

このように、本実施形態に係る物理量センサの特徴は、絶縁用溝12A,12B,13A,13Bにより、固定電極2A,2B引き出し金属、および固定電極用パッド9A,9Bが、外側基板8A,8Bの帯状部分15A,15Bから分離していることにある。そのため、ダイヤフラム基板6と、両側のキャップ層17A,17Bを陽極接合する際、外側基板8A,8Bの帯状部分15A,15Bとは切り離して、固定電極2A,2B、引き出し金属、および固定電極用パッド9A,9Bを接地することが可能となる。   As described above, the physical quantity sensor according to this embodiment is characterized in that the insulating electrodes 12A, 12B, 13A, and 13B cause the fixed electrodes 2A and 2B lead metal and the fixed electrode pads 9A and 9B to be formed on the outer substrates 8A and 8B. Is separated from the belt-like portions 15A and 15B. Therefore, when the diaphragm substrate 6 and the cap layers 17A and 17B on both sides are anodic bonded, the fixed electrodes 2A and 2B, the lead metal, and the fixed electrode pad are separated from the strip portions 15A and 15B of the outer substrates 8A and 8B. 9A and 9B can be grounded.

すなわち、ダイヤフラム基板6と、両側のキャップ層17A,17Bとの陽極接合では、ダイヤフラム基板6を接地し、一方、両側のキャップ層17A,17Bは、マイナス数百ボルト程度まで電圧を加える。そのとき、固定電極2A,2B、引き出し金属、および固定電極用パッド9A,9Bが接地されていると、固定電極2A,2Bと、ダイヤフラム基板6の可動電極1とが同電位となる。したがって、可動電極1が固定電極2Aまたは2Bに静電引力で引き付けられるという現象を抑制できる。なお、この工程は、陽極接合時に、固定電極用パッド9A,9Bを接地すれば実現できるため、極めて簡易かつ安定して物理量センサを製造できる。   That is, in the anodic bonding of the diaphragm substrate 6 and the cap layers 17A and 17B on both sides, the diaphragm substrate 6 is grounded, while the cap layers 17A and 17B on both sides apply a voltage up to about minus several hundred volts. At this time, if the fixed electrodes 2A and 2B, the lead metal, and the fixed electrode pads 9A and 9B are grounded, the fixed electrodes 2A and 2B and the movable electrode 1 of the diaphragm substrate 6 have the same potential. Therefore, the phenomenon that the movable electrode 1 is attracted to the fixed electrode 2A or 2B by electrostatic attraction can be suppressed. Note that this process can be realized by grounding the fixed electrode pads 9A and 9B at the time of anodic bonding, so that a physical quantity sensor can be manufactured extremely simply and stably.

図2に、複数の可動電極を構成したダイヤフラム基板6の平面図を模式的に例示する。図1A,1Bは、最終的には、1つの物理量センサの素子となる素子部分21の構成図である。一方、図2のダイヤフラム基板6は、そのような素子21の可動電極1の部分を複数含む。図2の例では、梁部4は、一対形成されて、側方から矩形状の可動電極を保持する。ただし、梁部4は、このような構造に限定されるわけではなく、例えば、1本の柱状部材で形成してもよいし、3本以上の柱状部材で形成してもよい。なお、図2では、素子部分21を模式的に3×4の配列で示したが、実際のダイヤフラム基板6は、さらに多数の素子部分21を含む。   FIG. 2 schematically illustrates a plan view of the diaphragm substrate 6 having a plurality of movable electrodes. 1A and 1B are configuration diagrams of an element portion 21 that finally becomes an element of one physical quantity sensor. On the other hand, the diaphragm substrate 6 of FIG. 2 includes a plurality of such portions of the movable electrode 1 of the element 21. In the example of FIG. 2, a pair of the beam portions 4 are formed and hold a rectangular movable electrode from the side. However, the beam portion 4 is not limited to such a structure. For example, the beam portion 4 may be formed of one columnar member, or may be formed of three or more columnar members. In FIG. 2, the element portions 21 are schematically shown in a 3 × 4 arrangement, but the actual diaphragm substrate 6 includes a larger number of element portions 21.

図3に、図2のダイヤフラム基板と陽極接合されるキャップ層17Aの基板を外側(ダイヤフラム基板との接合面との反対側の外側基板8A)から見た平面図である。図3のよ
うに、外側基板8Aには、絶縁用溝12A,12Bによって、狭い帯状の山状部分14Aが形成される。また、山状部分14Aよりも広い帯状部分15Aは、絶縁用溝12Aによって、山状部分14Aと電気的に分離される。なお、図3では、広い帯状部分15Aと、狭い帯状の山状部分14Aの組を3組模式的に例示したが、実際の外側基板では、さらに、多くの帯状部分15Aと、山状部分14Aの組が形成される。また、本実施形態の構成では、山状部分14Aよりも帯状部分15Aを構成したが、可動電極1およびフィードスルー構造5の寸法に依存して、山状部分14Aよりも帯状部分15Aが狭くなることがありえる。その意味で、山状部分14Aを第1帯状部といい、帯状部分15Aを第2帯状部のように呼ぶ。
FIG. 3 is a plan view of the substrate of the cap layer 17A that is anodically bonded to the diaphragm substrate of FIG. 2 as viewed from the outside (the outer substrate 8A on the side opposite to the bonding surface with the diaphragm substrate). As shown in FIG. 3, a narrow band-shaped mountain-shaped portion 14A is formed on the outer substrate 8A by the insulating grooves 12A and 12B. Further, the band-shaped portion 15A wider than the mountain-shaped portion 14A is electrically separated from the mountain-shaped portion 14A by the insulating groove 12A. In FIG. 3, three sets of a wide band-shaped portion 15A and a narrow band-shaped mountain-shaped portion 14A are schematically illustrated. However, in an actual outer substrate, more band-shaped portions 15A and mountain-shaped portions 14A are further illustrated. Are formed. Further, in the configuration of the present embodiment, the band-shaped portion 15A is configured rather than the mountain-shaped portion 14A. However, depending on the dimensions of the movable electrode 1 and the feedthrough structure 5, the band-shaped portion 15A is narrower than the mountain-shaped portion 14A. It can happen. In that sense, the mountain-shaped portion 14A is referred to as a first belt-shaped portion, and the belt-shaped portion 15A is referred to as a second belt-shaped portion.

<物理量センサ製造工程の例>
図4および図5に、物理量センサ製造工程を例示する。以下の(1)〜(10)の番号は、図4および図5の(1)〜(10)に対応する。(0)は、加工前のシリコン基板を示している。
<Example of physical quantity sensor manufacturing process>
4 and 5 illustrate the physical quantity sensor manufacturing process. The numbers (1) to (10) below correspond to (1) to (10) in FIGS. 4 and 5. (0) indicates the silicon substrate before processing.

(0)必要な材料
ダイヤフラム基板6として、例えば、低抵抗、厚さ300μm、両面研磨済みのシリコンウェハを用いる。ガラス基板7A,7Bとして、例えば、厚さ300μm、両面研磨済みのガラスを用いる。ガラス基板7A,7Bとして用いるガラスには、ナトリウムイオンなどのアルカリイオンを含んだガラスが好ましい。例えば、パイレックスガラスやテンパックスガラスである。外側基板8A,8Bとして、例えば、低抵抗、厚さ500μm程度、片面研磨済みのシリコンウェハを用いる。固定電極2A,2Bを形成する材料として、例えば、金(元素記号Au)、白金(元素記号Pt)、チタン(元素記号Ti)を用いる。
(0) Necessary Material As the diaphragm substrate 6, for example, a silicon wafer having a low resistance, a thickness of 300 μm, and both surfaces polished is used. As the glass substrates 7A and 7B, for example, glass having a thickness of 300 μm and polished on both sides is used. The glass used as the glass substrates 7A and 7B is preferably a glass containing alkali ions such as sodium ions. For example, Pyrex glass or Tempax glass. As the outer substrates 8A and 8B, for example, a silicon wafer having a low resistance and a thickness of about 500 μm and polished on one side is used. As a material for forming the fixed electrodes 2A and 2B, for example, gold (element symbol Au), platinum (element symbol Pt), and titanium (element symbol Ti) are used.

(1)間隙(ギャップともいう)の形成
ダイヤフラム基板6としてのシリコンウェハを熱酸化して酸化膜を形成する。フォトリソグラフィによりフォトレジストにパターン転写後、フォトレジストをマスクにして酸化膜をパターンニングする。このとき、ダイヤフラム基板6としてのシリコンウェハの可動電極1と梁部4とに該当する箇所を囲む部分(図2の周縁部6A)に相当する箇所をマスクしてパターニングする。この工程をダイヤフラム基板6としての可動電極形成用シリコンウェハの両面について実施する。その後、TMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)によりフォトレジストにマスクされていない部分のシリコンをエッチングする。このとき、フォトレジストにマスクされていない部分のシリコンのエッチング量が可動電極1と固定電極2A,2Bとの間の間隙となる。この工程により、ダイヤフラム基板6の周縁部6A以外のシリコンウェハがエッチングされる。
(1) Formation of a gap (also referred to as a gap) A silicon wafer as the diaphragm substrate 6 is thermally oxidized to form an oxide film. After transferring the pattern to the photoresist by photolithography, the oxide film is patterned using the photoresist as a mask. At this time, patterning is performed while masking a portion corresponding to a portion (peripheral portion 6A in FIG. 2) surrounding a portion corresponding to the movable electrode 1 and the beam portion 4 of the silicon wafer as the diaphragm substrate 6. This process is performed on both surfaces of the movable electrode forming silicon wafer as the diaphragm substrate 6. Thereafter, the silicon not masked by the photoresist is etched by TMAH (Tetra Methyl Ammonium Hydroxide). At this time, the etching amount of silicon in a portion not masked by the photoresist becomes a gap between the movable electrode 1 and the fixed electrodes 2A and 2B. By this step, the silicon wafer other than the peripheral edge portion 6A of the diaphragm substrate 6 is etched.

(2)突部3(ストッパ)の形成
ダイヤフラム基板6としてのシリコンウェハをさらに熱酸化し、酸化膜100(例えば、厚さ1.5μm)を形成する。フォトリソグラフィによりフォトレジストのパターン転写後、フォトレジストをマスクにして酸化膜100をパターンニングする。このとき、ダイヤフラム基板6としてのシリコンウェハの突起3に該当する箇所をマスクしてパターニングする。この工程により、可動電極1(ダイヤフラム)形成時のストッパとなる突起3が形成される。
(2) Formation of the protrusion 3 (stopper) The silicon wafer as the diaphragm substrate 6 is further thermally oxidized to form an oxide film 100 (for example, a thickness of 1.5 μm). After the photoresist pattern is transferred by photolithography, the oxide film 100 is patterned using the photoresist as a mask. At this time, the portion corresponding to the projection 3 of the silicon wafer as the diaphragm substrate 6 is masked and patterned. Through this step, the protrusion 3 is formed as a stopper when the movable electrode 1 (diaphragm) is formed.

(3)可動電極1のパターン形成
ダイヤフラム基板6としてのシリコンウェハをフォトリソグラフィによりフォトレジストのパターン転写後、フォトレジストをマスクにして、酸化膜100をパターニングする。このとき、ダイヤフラム基板6としてのシリコンウェハの周縁部6Aと可動電極1とに相当する箇所をマスクしてパターニングする。この工程により、可動電極1のパターンが
形成される。
(3) Pattern Formation of Movable Electrode 1 A silicon wafer as the diaphragm substrate 6 is transferred to a photoresist pattern by photolithography, and then the oxide film 100 is patterned using the photoresist as a mask. At this time, patterning is performed while masking portions corresponding to the peripheral portion 6A of the silicon wafer as the diaphragm substrate 6 and the movable electrode 1. By this step, the pattern of the movable electrode 1 is formed.

(4)梁部4のパターン形成
さらに、ダイヤフラム基板6としてのシリコンウェハをフォトリソグラフィによりフォトレジストのパターン転写後、酸化膜100をパターンニングする。このとき、ダイヤフラム基板6としてのシリコンウェハの周縁部6Aと可動電極1と梁部4とに該当する箇所をマスクしてパターニングする。(2)から(4)の工程をダイヤフラム基板6の両面に実施する。その後、TMAHにより、フォトレジストで被覆(マスク)されていない部分のシリコンをエッチングし、梁部4(ビームともいう)を形成する。この工程により、周縁部6Aと可動電極1と梁部4とに相当する箇所以外のシリコンがエッチングされ始め、梁部4のパターンが形成される。
(4) Pattern formation of the beam part 4 Furthermore, after transferring the pattern of the photoresist to the silicon wafer as the diaphragm substrate 6 by photolithography, the oxide film 100 is patterned. At this time, patterning is performed by masking portions corresponding to the peripheral portion 6A, the movable electrode 1 and the beam portion 4 of the silicon wafer as the diaphragm substrate 6. Steps (2) to (4) are performed on both surfaces of the diaphragm substrate 6. Thereafter, the portion of silicon not covered (masked) with the photoresist is etched by TMAH to form a beam portion 4 (also referred to as a beam). By this step, silicon other than the portions corresponding to the peripheral portion 6A, the movable electrode 1 and the beam portion 4 starts to be etched, and the pattern of the beam portion 4 is formed.

(5)可動電極1、梁部4の形成
さらに、ダイヤフラム基板6としてのシリコンウェハをフォトリソグラフィによりフォトレジストのパターン転写後、酸化膜100をパターンニングする。このとき、ダイヤフラム基板6としての周縁部6Aと可動電極1に該当する箇所をマスクしてパターニングする。この処理をダイヤフラム基板6としてのシリコンウェハの両面に施す。その後、TMAHにより、フォトレジストで被覆(マスク)されていない部分のシリコンをエッチングする。このTMAHのウェットエッチングにより、周縁部6Aと可動電極1と梁部4とに該当する箇所以外のシリコンが貫通する。梁部4に該当する箇所は、シリコンがエッチングされ梁部4が形成される。工程(1)から(5)により、ダイヤフラム基板6の可動電極1、絶縁性の突起3、及び梁部4が形成される。
(5) Formation of Movable Electrode 1 and Beam 4 Further, a silicon wafer as the diaphragm substrate 6 is subjected to pattern transfer of a photoresist by photolithography, and then the oxide film 100 is patterned. At this time, patterning is performed while masking portions corresponding to the peripheral portion 6A as the diaphragm substrate 6 and the movable electrode 1. This process is performed on both sides of the silicon wafer as the diaphragm substrate 6. Thereafter, the silicon not covered (masked) with the photoresist is etched by TMAH. By this wet etching of TMAH, silicon other than the portions corresponding to the peripheral portion 6A, the movable electrode 1 and the beam portion 4 penetrates. In the portion corresponding to the beam portion 4, silicon is etched to form the beam portion 4. By the steps (1) to (5), the movable electrode 1, the insulating protrusion 3, and the beam portion 4 of the diaphragm substrate 6 are formed.

(6)両側キャップ層の製作、陽極接合
外側基板8A(8B)としてのシリコンウェハの研磨されていない面にチップ識別用のマーキングを行う(ここでは図示しない)。マークは、例えば、DRIE(Deep Reactive Ion Etching)で形成する。次に、外側基板8A(8B)としてのシリコンウェハの研磨済みの面と、ガラス基板7A(7B)としてのガラスの研磨済みの面とを合わせて、陽極接合する。このとき、例えば、350度程度に加熱した状態でガラス基板7A(7B)側に接合電圧として数百ボルトから1キロボルトの負電圧を印加することにより陽極接合を行う。図5では、図1A及び図1Bにおける、外側基板8Bとガラス基板7Bとを例示している。以下、図5は、シリコン基板8Bとガラス基板7Bとの部分を例示する。
(6) Manufacture and anodic bonding of cap layers on both sides A chip identification marking is made on an unpolished surface of a silicon wafer as the outer substrate 8A (8B) (not shown here). The mark is formed by, for example, DRIE (Deep Reactive Ion Etching). Next, the polished surface of the silicon wafer as the outer substrate 8A (8B) and the polished surface of the glass as the glass substrate 7A (7B) are aligned and anodically bonded. At this time, for example, anodic bonding is performed by applying a negative voltage of several hundred volts to 1 kilovolt as a bonding voltage to the glass substrate 7A (7B) while being heated to about 350 degrees. FIG. 5 illustrates the outer substrate 8B and the glass substrate 7B in FIGS. 1A and 1B. Hereinafter, FIG. 5 illustrates portions of the silicon substrate 8B and the glass substrate 7B.

(7)電極取り出し穴(フィードスルー構造5)の形成
ガラス基板7A(7B)としてのガラスの研磨済みの面(工程(6)でシリコンウェハと陽極接合されていない面)にサンドブラスト用のドライフィルムレジストを貼り付け、フォトリソグラフィによるレジストパターンを形成する。レジストパターンに従って、サンドブラストでガラス基板7A(7B)としてのガラスを貫通させ、外側基板8A(8B)としてのシリコンウェハに到達したところで停止し、ガラス基板7A(7B)としてのガラスに穴(フィードスルー構造5)を形成する。フィードスルー構造5は、固定電極2A,2Bを引き込める位置であれば、ガラス基板7A,7Bのどの位置に形成されてもよい。図1A及び図1Bでは、ダイヤフラム基板6の梁部4の対の中心付近にフィードスルー構造5を形成する。
(7) Formation of electrode take-out hole (feedthrough structure 5) Dry film for sandblasting on the polished surface of glass as glass substrate 7A (7B) (the surface not anodically bonded to the silicon wafer in step (6)) A resist is attached and a resist pattern is formed by photolithography. According to the resist pattern, the glass as the glass substrate 7A (7B) is penetrated by sandblasting and stopped when reaching the silicon wafer as the outer substrate 8A (8B), and the glass substrate 7A (7B) has a hole (feedthrough) Structure 5) is formed. The feedthrough structure 5 may be formed at any position on the glass substrates 7A and 7B as long as the fixed electrodes 2A and 2B can be retracted. 1A and 1B, a feedthrough structure 5 is formed in the vicinity of the center of the pair of beam portions 4 of the diaphragm substrate 6.

(8)固定電極(2A,2B)形成
固定電極2A(2B)の材料、例えば、金、白金、チタンをガラス基板7A(7B)としてのガラスの研磨済みの面にスパッタし、リフトオフにより固定電極2A(2B)をパターニングする。例えば、ガラス基板7A(7B)としてのガラス上で、金属膜が不要な部分をレジストで保護し、その上に金属を成膜する。レジストを除去すると必要な部分に
パターンが残り、固定電極2A(2B)が形成される。固定電極2A(2B)を形成する金属膜がフィードスルー構造5の内部に引き込まれ、外側基板8A(8B)に接続される。
(8) Formation of fixed electrode (2A, 2B) The material of fixed electrode 2A (2B), for example, gold, platinum, titanium is sputtered on the polished surface of glass as glass substrate 7A (7B), and fixed electrode is formed by lift-off. 2A (2B) is patterned. For example, on the glass as the glass substrate 7A (7B), a portion where a metal film is unnecessary is protected with a resist, and a metal is formed thereon. When the resist is removed, a pattern remains in a necessary portion, and the fixed electrode 2A (2B) is formed. A metal film forming the fixed electrode 2A (2B) is drawn into the feedthrough structure 5 and connected to the outer substrate 8A (8B).

(9)電極の分離
外側基板8A(8B)としてのシリコンウェハの研磨されていない面(ガラスと陽極接合していない面)に、ダイシングにより絶縁用溝(12A,12B,13A,13B)を形成する。絶縁用溝12A(12B,13A,13B)は、外側基板8A(8B)としてのシリコンウェハの表面から少なくともシリコンウェハの厚さ分の切り込みを入れて形成する。例えば、外側基板8A(8B)としてのシリコンウェハの厚さが50μmであるならば、50μmから50数μmの切込みを入れて絶縁用溝12A(12B,13A,13B)を形成する。さらに、絶縁用溝12A(12B,13A,13B)は、ガラス基板17A及び17Bのフィードスルー構造5の貫通穴を挟むように、少なくとも2本形成する。絶縁用溝12A(12B,13A,13B)は、梁部4と垂直方向及び水平方向のどちらの方向に形成されてもよい(図1A,図1B,及び図3では梁部4と垂直方向に絶縁用溝12を形成する)。このように絶縁用溝12A(12B,13A,13B)を形成することにより、固定電極2A(2B)にからフィードスルー構造5に引き込まれた金属部分を周囲の外側基板8A(8B)から電気的に分離することができる。工程(6)から(9)により、素子両側のキャップ層17A,17Bが形成される。
(9) Separation of electrodes Insulating grooves (12A, 12B, 13A, 13B) are formed by dicing on an unpolished surface (surface that is not anodically bonded to glass) of the silicon wafer as the outer substrate 8A (8B). To do. The insulating grooves 12A (12B, 13A, 13B) are formed by cutting at least the thickness of the silicon wafer from the surface of the silicon wafer as the outer substrate 8A (8B). For example, if the thickness of the silicon wafer as the outer substrate 8A (8B) is 50 μm, the insulating grooves 12A (12B, 13A, 13B) are formed by cutting 50 μm to several 50 μm. Further, at least two insulating grooves 12A (12B, 13A, 13B) are formed so as to sandwich the through holes of the feedthrough structure 5 of the glass substrates 17A and 17B. The insulating groove 12A (12B, 13A, 13B) may be formed in either the vertical direction or the horizontal direction with respect to the beam portion 4 (in FIGS. 1A, 1B, and 3, in the direction perpendicular to the beam portion 4). An insulating groove 12 is formed). By forming the insulating grooves 12A (12B, 13A, 13B) in this way, the metal portion drawn into the feedthrough structure 5 from the fixed electrode 2A (2B) is electrically connected from the surrounding outer substrate 8A (8B). Can be separated. The cap layers 17A and 17B on both sides of the element are formed by the steps (6) to (9).

(10)陽極接合、ダイシング、チップ化
ダイヤフラム基板6とキャップ層17A,17Bのガラス基板7A,7B側とを重ね合わせる。このとき、可動電極1の対面に固定電極2A,2Bが位置付けられるように位置合わせをする。梁部4の近傍にフィードスルー構造5が位置付けられるようにするのが好ましい。位置合わせには、加工工程の中でシリコンウェハにアライメントマークをつけておいたり、シリコンウェハのオリエンテーションフラット等を利用したりしてもよい。上側のキャップ層17Aの外側基板8Aとしてのシリコン層にサンドブラスト等で位置合わせ時にダイヤフラム基板6の可動電極1が見えるような位置合わせ用の窓を形成し、位置合わせ時に位置ずれ等を確認できるようにしてもよい。
(10) Anodic bonding, dicing, chipping diaphragm substrate 6 and glass substrates 7A and 7B side of cap layers 17A and 17B are overlapped. At this time, alignment is performed so that the fixed electrodes 2A and 2B are positioned on the opposite side of the movable electrode 1. The feedthrough structure 5 is preferably positioned in the vicinity of the beam portion 4. For alignment, an alignment mark may be attached to the silicon wafer in the processing step, or an orientation flat of the silicon wafer may be used. An alignment window is formed in the silicon layer as the outer substrate 8A of the upper cap layer 17A so that the movable electrode 1 of the diaphragm substrate 6 can be seen during alignment by sandblasting or the like, so that misalignment or the like can be confirmed during alignment. It may be.

次に、ダイヤフラム基板6と外側基板8A,8Bの山状部分14A,14Bとを接地し、外側基板8A,8Bの帯状部分15A,15Bに接合電圧として数百ボルトから1キロボルトの負電圧を印加して、接合面20Aから20Dを陽極接合する。外側基板8A,8Bの山状部分14A,14Bを接地することにより、固定電極2A,2Bと可動電極1とが同電位になるため、可動電極1が固定電極2A,2Bに静電引力で引き付けられるという現象が発生しないようにすることができる。   Next, the diaphragm substrate 6 and the crest portions 14A and 14B of the outer substrates 8A and 8B are grounded, and a negative voltage of several hundred volts to 1 kilovolt is applied as a junction voltage to the strip portions 15A and 15B of the outer substrates 8A and 8B. Then, the bonding surfaces 20A to 20D are anodically bonded. Since the fixed electrodes 2A and 2B and the movable electrode 1 have the same potential by grounding the mountain-shaped portions 14A and 14B of the outer substrates 8A and 8B, the movable electrode 1 is attracted to the fixed electrodes 2A and 2B by electrostatic attraction. It is possible to prevent the phenomenon of being generated.

ダイシングにより、物理量センサの素子をチップ化する。さらに、図1に示した電極パッド(可動電極用パッド10、固定電極用パッド9等)を素子側面に形成する。   The element of the physical quantity sensor is formed into a chip by dicing. Further, the electrode pads (movable electrode pad 10, fixed electrode pad 9 and the like) shown in FIG. 1 are formed on the side surface of the element.

<ダイヤグラム基板とキャップ層との陽極接合に用いる加工装置>
ダイヤフラム基板6と、両側のキャップ層17A,17Bとの陽極接合を行う際には、例えば、以下のような加工装置を使用する。
<Processing equipment used for anodic bonding of diagram substrate and cap layer>
When performing anodic bonding between the diaphragm substrate 6 and the cap layers 17A and 17B on both sides, for example, the following processing apparatus is used.

図6は、陽極接合工程の概念を例示する図である。図6のように、陽極接合前、ダイヤフラム基板6と、その両側のキャップ層17A,17Bとを重ね合わせた基板は、接合ベース30に搭載される。ダイヤフラム基板6の梁部4の位置と、キャップ層17A,17Bのフィードスルー構造5とが重なるように位置合わせして、ダイヤフラム基板6とキャップ層17A,17Bと重ね合わせ、接合ベース30に搭載する。以下、本加工装置の加工対象であるダイヤフラム基板6とキャップ層17A,17Bとを重ね合わせたものを基
板Wという。
FIG. 6 is a diagram illustrating the concept of the anodic bonding process. As shown in FIG. 6, the substrate in which the diaphragm substrate 6 and the cap layers 17 </ b> A and 17 </ b> B on both sides thereof are overlapped is mounted on the bonding base 30 before anodic bonding. The position of the beam portion 4 of the diaphragm substrate 6 and the feedthrough structure 5 of the cap layers 17A and 17B are aligned so that they are overlapped with each other and mounted on the joining base 30. . Hereinafter, the substrate W that is a processing target of the present processing apparatus and the diaphragm layers 6 and the cap layers 17A and 17B are overlapped is referred to as a substrate W.

接合ベース30は、土台部50との絶縁を確保するガラス基板32と、ガラス基板32に接合(例えば、陽極接合)されたシリコン基板31を含む。シリコン基板31には、キャップ層17Bに含まれる外側基板8Bに形成された絶縁用溝13A,13Bと同様の絶縁用溝43A,43Bが、略同一の間隙幅、略同一の間隔(ピッチ)で形成されている。絶縁用溝43A,43Bが山状部分54を形成し、山状部分54は、絶縁用溝43Aによって、シリコン基板31の他の部分(以下、帯状部分55という)と電気的に分離されている。   The bonding base 30 includes a glass substrate 32 that secures insulation from the base portion 50 and a silicon substrate 31 bonded (for example, anodic bonded) to the glass substrate 32. In the silicon substrate 31, insulating grooves 43A and 43B similar to the insulating grooves 13A and 13B formed in the outer substrate 8B included in the cap layer 17B have substantially the same gap width and substantially the same interval (pitch). Is formed. The insulating grooves 43A and 43B form a mountain-shaped portion 54, and the mountain-shaped portion 54 is electrically separated from the other portion of the silicon substrate 31 (hereinafter referred to as a band-shaped portion 55) by the insulating groove 43A. .

したがって、外側基板8Bに形成された絶縁用溝13A,13Bと、シリコン基板31の絶縁用溝43A,43Bとが重複するようにキャップ層17Bを接合ベース30に搭載することで、外側基板8Bの山状部分14Bと帯状部分15Bとの絶縁を維持して、山状部分14Bと帯状部分15Bをそれぞれシリコン基板31の山状部分54と帯状部分55に接触させることができる。すなわち、山状部分14Bをシリコン基板31の帯状部分55から絶縁した状態で山状部分54に接触させるとともに、帯状部分15Bをシリコン基板31の山状部分54から絶縁した状態で帯状部分55に接触させ、外側基板8Bを含むキャップ層17Bを接合ベース30に搭載できる。   Therefore, by mounting the cap layer 17B on the bonding base 30 so that the insulating grooves 13A and 13B formed in the outer substrate 8B overlap with the insulating grooves 43A and 43B of the silicon substrate 31, the outer substrate 8B The insulation between the mountain-shaped portion 14B and the belt-shaped portion 15B can be maintained, and the mountain-shaped portion 14B and the belt-shaped portion 15B can be brought into contact with the mountain-shaped portion 54 and the belt-shaped portion 55 of the silicon substrate 31, respectively. That is, the mountain-shaped portion 14B is brought into contact with the mountain-shaped portion 54 while being insulated from the band-shaped portion 55 of the silicon substrate 31, and the band-shaped portion 15B is brought into contact with the band-shaped portion 55 while being insulated from the mountain-shaped portion 54 of the silicon substrate 31. The cap layer 17B including the outer substrate 8B can be mounted on the bonding base 30.

この状態で、端子144により外側基板8Aの山状部分14Aを接地することで、固定電極2Aを含む金属部分を接地できる。同様に、端子141によりシリコン基板31の山状部分54を接地することで、外側基板8Bの山状部分14Bを通じて固定電極2Bを含む金属部分を接地できる。   In this state, the metal portion including the fixed electrode 2A can be grounded by grounding the mountain-shaped portion 14A of the outer substrate 8A with the terminal 144. Similarly, by grounding the mountain-shaped portion 54 of the silicon substrate 31 with the terminal 141, the metal portion including the fixed electrode 2B can be grounded through the mountain-shaped portion 14B of the outer substrate 8B.

そして、端子47を通じて、ダイヤフラム基板6を接地するとともに、端子143により、外側基板8Aの帯状部分15Aにマイナス数百ボルトからマイナス1000ボルト(例えば、マイナス500ボルト)程度の電圧を加える。端子143は、複数の帯状部分15Aに対応して複数配列されるので、複数の端子143を区別する場合には、143−1,143−2のように呼ぶことにする。端子144についても、同様とする。   Then, the diaphragm substrate 6 is grounded through the terminal 47, and a voltage of about minus several hundred volts to minus 1000 volts (for example, minus 500 volts) is applied to the strip portion 15A of the outer substrate 8A through the terminal 143. Since a plurality of terminals 143 are arranged corresponding to the plurality of strip-like portions 15A, when distinguishing the plurality of terminals 143, they will be referred to as 143-1 and 143-2. The same applies to the terminal 144.

同様に、端子142によりシリコン基板31の帯状部分55にマイナス数百ボルトからマイナス1000ボルト程度の電圧を加える。端子142は、複数の帯状部分55に対応して複数配列されるので、複数の端子142を区別する場合には、142−1,142−2のように呼ぶことにする。端子141についても、同様とする。   Similarly, a voltage of minus several hundred volts to minus 1000 volts is applied to the band-like portion 55 of the silicon substrate 31 by the terminal 142. Since a plurality of terminals 142 are arranged corresponding to the plurality of belt-like portions 55, when distinguishing the plurality of terminals 142, they will be referred to as 142-1 and 142-2. The same applies to the terminal 141.

以上のように、外側基板8A,8Bの帯状部分15A,15Bにマイナス数百ボルトからマイナス1000ボルト程度の電圧を加えるとともに、ダイヤフラム基板6を接地することで、外側基板8A,8Bに隣接するガラス基板7A,7Bとダイヤフラム基板6との間にも同程度の電圧を加える結果となり、外側基板8A,8Bがダイヤフラム基板6と陽極接合される。この過程で、固定電極2A,2Bは、接地されている。   As described above, by applying a voltage of minus several hundred volts to minus 1000 volts to the strip portions 15A and 15B of the outer substrates 8A and 8B, and grounding the diaphragm substrate 6, the glass adjacent to the outer substrates 8A and 8B. As a result, the same voltage is applied between the substrates 7A and 7B and the diaphragm substrate 6, and the outer substrates 8A and 8B are anodically bonded to the diaphragm substrate 6. In this process, the fixed electrodes 2A and 2B are grounded.

なお、図6では、省略しているが、陽極接合の過程では、加熱手段によって、加工対象のダイヤフラム基板6とキャップ層17A,17Bに含まれるガラス基板7A,7Bとの陽極接合部分は、加熱される。加熱手段は、例えば、接合ベース30の下方に接地され、接合ベース30を通じて陽極接合部分を加熱するヒータである。また、加熱手段は、加工対象のダイヤフラム基板6とキャップ層17A,17Bに放射熱を発する加熱ランプでもよい。   Although omitted in FIG. 6, in the process of anodic bonding, the anodic bonding portion between the diaphragm substrate 6 to be processed and the glass substrates 7A and 7B included in the cap layers 17A and 17B is heated by a heating means. Is done. The heating means is, for example, a heater that is grounded below the bonding base 30 and heats the anodic bonding portion through the bonding base 30. The heating means may be a heating lamp that emits radiant heat to the diaphragm substrate 6 to be processed and the cap layers 17A and 17B.

図7は、加工装置の斜視図の例である。本加工装置は、土台部50の上に構築される。土台部50の上には、接合ベース30が搭載される。接合ベース30は、図6に示したよ
うにガラス基板32により土台から絶縁されている。さらに、接合ベース30の上には、基板W(ダイヤフラム基板6、およびその両側のキャップ層17A,17Bを含む)が搭載される。
FIG. 7 is an example of a perspective view of the processing apparatus. The present processing apparatus is constructed on the base unit 50. On the base part 50, the joining base 30 is mounted. The bonding base 30 is insulated from the base by the glass substrate 32 as shown in FIG. Further, the substrate W (including the diaphragm substrate 6 and the cap layers 17A and 17B on both sides thereof) is mounted on the bonding base 30.

そして、接合ベース30の上側に、橋梁状の架橋部材71,72が配置される。架橋部材71,72は、例えば、ステンレス製で、所定の厚みの板材を切り出した角材の形状である。架橋部材71は、両端を固定具161によって土台部50に固定されている。固定具161は、円盤上の押さえ構造161Aと、押さえ構造161A上のワッシャ161Bと、ワッシャ上のねじ部161Cを含む。なお、固定具161および架橋部材71を下方から支持する支持部161D(図15A,15B参照)は、いずれも、例えば、ステンレス製である。また、固定具161および支持部161Dの少なくとも表面をステンレスよりもさらに導電性の高い材料で被覆してもよい。なお、ワッシャ161Bは必須ではなく、省略しても構わない。   In addition, bridge-shaped bridging members 71 and 72 are arranged on the upper side of the joining base 30. The bridging members 71 and 72 are made of stainless steel, for example, and have a shape of a square member obtained by cutting a plate material having a predetermined thickness. Both ends of the bridging member 71 are fixed to the base portion 50 by the fixture 161. The fixture 161 includes a pressing structure 161A on the disk, a washer 161B on the pressing structure 161A, and a screw portion 161C on the washer. The support 161D (see FIGS. 15A and 15B) that supports the fixture 161 and the bridging member 71 from below is made of, for example, stainless steel. Further, at least the surfaces of the fixture 161 and the support portion 161D may be covered with a material having higher conductivity than stainless steel. The washer 161B is not essential and may be omitted.

すなわち、ねじ部161Cがワッシャ161Bを介して押さえ構造161Aを押圧し、押さえ構造161Aが架橋部材71を、支持部161Dを介して接合ベース30に押圧する。図7の例では、ねじ部161Cは、雄ねじであり、土台部50に設けたねじ孔にねじ着されている。ただし、ねじ部161Cを雌ねじとしてもよい。その場合には、土台部50から上方に、雄ねじを立てればよい。このようにして架橋部材71は、固定具161と接触し、土台部50を通じて接地されている。   That is, the screw part 161C presses the pressing structure 161A via the washer 161B, and the pressing structure 161A presses the bridging member 71 to the joining base 30 via the support part 161D. In the example of FIG. 7, the screw portion 161 </ b> C is a male screw, and is screwed into a screw hole provided in the base portion 50. However, the screw portion 161C may be a female screw. In that case, a male screw may be raised upward from the base portion 50. In this way, the bridging member 71 is in contact with the fixture 161 and is grounded through the base portion 50.

一方、架橋部材72は、絶縁物の支持部162D(図15B参照)を介して土台部50に搭載され、固定具162によって土台部50に固定される。固定具162も、固定具161と同様、円盤上の押さえ構造162Aと、押さえ構造162A上のワッシャ162Bと、ワッシャ上のねじ部162Cを含む。ねじ部162Cの構造は、ねじ部161Cと同様である。ただし、押さえ構造162Aは、絶縁物であり、架橋部材72は、ねじ部161C、ワッシャ161Bおよび土台部50から絶縁されている(図15B参照)。さらに、固定具162は、高圧導電板65を架橋部材72に押圧している。高圧導電板65には、図示しない高圧電源からマイナス数百ボルトからマイナス1000ボルトの電圧を投入可能となっている。   On the other hand, the bridging member 72 is mounted on the base portion 50 via an insulating support portion 162 </ b> D (see FIG. 15B), and is fixed to the base portion 50 by the fixture 162. Similarly to the fixture 161, the fixture 162 also includes a holding structure 162A on the disk, a washer 162B on the holding structure 162A, and a screw portion 162C on the washer. The structure of the screw part 162C is the same as that of the screw part 161C. However, the holding structure 162A is an insulator, and the bridging member 72 is insulated from the screw portion 161C, the washer 161B, and the base portion 50 (see FIG. 15B). Further, the fixture 162 presses the high-voltage conductive plate 65 against the bridging member 72. The high voltage conductive plate 65 can be supplied with a voltage of minus several hundred volts to minus 1000 volts from a high voltage power source (not shown).

そして、架橋部材71には、突起状の端子141が配置され、シリコン基板31の山状部分54を接地可能となっている。また、架橋部材72には、端子142が配置され、シリコン基板31の帯状部分55に、マイナス数百ボルトからマイナス1000ボルトの電圧を伝達可能となっている。   The bridging member 71 is provided with a projecting terminal 141 so that the mountain-shaped portion 54 of the silicon substrate 31 can be grounded. Further, a terminal 142 is disposed on the bridging member 72 so that a voltage of minus several hundred volts to minus 1000 volts can be transmitted to the band-like portion 55 of the silicon substrate 31.

同様に、基板Wの上側に、橋梁状の架橋部材73,74が配置される。架橋部材73の構造および作用は、架橋部材72と同様である。すなわち、架橋部材73は、絶縁物を介して土台部50に搭載され、固定具163によって、高圧導電板65とともに、土台部50に固定されている。固定具163の構造は、固定具162と同様であるので、その説明を省略する。   Similarly, bridge-shaped bridging members 73 and 74 are disposed on the upper side of the substrate W. The structure and action of the bridging member 73 are the same as those of the bridging member 72. That is, the bridging member 73 is mounted on the base portion 50 via an insulator, and is fixed to the base portion 50 together with the high-voltage conductive plate 65 by the fixture 163. Since the structure of the fixture 163 is the same as that of the fixture 162, the description thereof is omitted.

また、架橋部材74は、土台部50に搭載され、固定具164によって、土台部50に固定されている。固定具164の構造は、固定具161と同様であるので、その説明を省略する。   The bridging member 74 is mounted on the base unit 50 and is fixed to the base unit 50 by a fixture 164. Since the structure of the fixture 164 is the same as that of the fixture 161, the description thereof is omitted.

さらに、土台部50には、接地電極86を支持する金属製の支持部85が設けられている。支持部85は、L字アングル状であり、接合ベース30の上方を架橋し、接地電極86を基板W内のダイヤフラム基板6の端子位置までガイドする。接地電極86は、支持部85および土台部50を通じて、ダイヤフラム基板6を接地する。   Further, the base portion 50 is provided with a metal support portion 85 that supports the ground electrode 86. The support portion 85 has an L-shaped angle shape, bridges the upper side of the joining base 30, and guides the ground electrode 86 to the terminal position of the diaphragm substrate 6 in the substrate W. The ground electrode 86 grounds the diaphragm substrate 6 through the support portion 85 and the base portion 50.

オリエンテーションフラット検出部81,82は、基板Wのオリエンテーションフラットを検出する。基板Wと接合ベースとを位置合わせする際には、オリエンテーションフラット検出部81,82に対して基板Wのオリエンテーションフラットを合わせて行う。   The orientation flat detectors 81 and 82 detect the orientation flat of the substrate W. When aligning the substrate W and the bonding base, the orientation flat of the substrate W is aligned with the orientation flat detectors 81 and 82.

図8に、接合ベース30、端子141、および端子142の接触状態を例示する拡大図を示す。図8は、図7のA2矢印方向から、加工装置を見た拡大図である。図8では、接合ベース30上のシリコン基板31の帯状部分55に、高圧(マイナス数百ボルトからマイナス1000ボルト)につながる端子142が接触している。また、接地電位につながる端子141は、山状部分54(帯状部分55よりも狭い帯状の部分)に接触している。   FIG. 8 is an enlarged view illustrating the contact state of the bonding base 30, the terminal 141, and the terminal 142. FIG. 8 is an enlarged view of the processing apparatus as seen from the direction of the arrow A2 in FIG. In FIG. 8, a terminal 142 connected to a high voltage (minus several hundred volts to minus 1000 volts) is in contact with the band-like portion 55 of the silicon substrate 31 on the bonding base 30. Further, the terminal 141 connected to the ground potential is in contact with the mountain-shaped portion 54 (a strip-shaped portion narrower than the strip-shaped portion 55).

図9−図14により、端子141,142,143,144の構造の詳細を例示する。図9は、架橋部材72に取り付けられた端子142が、シリコン基板31の帯状部分55に接触した状態を示す斜視図である。ここでは、端子142を例に詳細構造を説明するが、端子141,143,144についても、その構造は同様である。   9 to 14 illustrate details of the structure of the terminals 141, 142, 143, and 144. FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the terminal 142 attached to the bridging member 72 is in contact with the band-like portion 55 of the silicon substrate 31. Here, the detailed structure will be described using the terminal 142 as an example, but the structure of the terminals 141, 143, and 144 is the same.

図10は、端子141,142,143,144を構成するばね内蔵突起ねじ100の外観図である。図11は、ばね内蔵突起ねじ100の正面図である。また、図12は、正面図に示された平面P1にて、ばね内蔵突起ねじ100を切断した断面をA3矢印方向に見た断面図である。図12のように、ばね内蔵突起ねじ100は、外面にねじ山(雄ねじ)が形成された筒状の外殻部101と、外殻部101内にて、外殻部101の円筒長さ方向に伸縮可能なばね102と、ばね102によって、端面を外殻部101の円筒長さ方向に弾性的に押圧される突起部104を含む。突起部104のばね102と接触する端面には、円盤状のつば部103が形成され、ばね102の押圧力を受けている。突起部104は、つば部103から延伸し、つば部103より、半径の小さい軸部を含む。なお、図12では、ばね102は、つる巻き状のばねであるが、本発明の実施は、このようなばねの形状には限定されない。例えば、ばね102が板ばねであってもよい。   FIG. 10 is an external view of the spring built-in protruding screw 100 constituting the terminals 141, 142, 143, and 144. FIG. 11 is a front view of the spring built-in protruding screw 100. FIG. 12 is a cross-sectional view of the cross section of the spring built-in protruding screw 100 taken along the plane P1 shown in the front view, as viewed in the direction of the arrow A3. As shown in FIG. 12, the spring built-in protrusion screw 100 includes a cylindrical outer shell portion 101 having a thread (male screw) formed on the outer surface, and a cylindrical length direction of the outer shell portion 101 within the outer shell portion 101. A spring 102 that can be expanded and contracted, and a protrusion 104 whose end surface is elastically pressed by the spring 102 in the cylindrical length direction of the outer shell 101. A disc-shaped collar 103 is formed on the end surface of the protrusion 104 that contacts the spring 102, and receives the pressing force of the spring 102. The protruding portion 104 extends from the collar portion 103 and includes a shaft portion having a smaller radius than the collar portion 103. In FIG. 12, the spring 102 is a helical spring, but the implementation of the present invention is not limited to such a spring shape. For example, the spring 102 may be a leaf spring.

外殻部101は、円筒形状であり、円筒形状の内部空間を有する。円筒長手方向の一端は、閉じられており、他端には、円筒形状の内部空間の内面半径より小さい穴部106が設けられている。穴部106を通じて、突起部104の軸部が突き出している。そして、ばね部102は、つば部103を突起部104の軸部が延伸する方向に付勢し、内壁空間の側壁に押圧している。   The outer shell portion 101 has a cylindrical shape and has a cylindrical inner space. One end of the cylinder in the longitudinal direction is closed, and the other end is provided with a hole 106 smaller than the inner surface radius of the cylindrical internal space. The shaft portion of the protruding portion 104 protrudes through the hole portion 106. And the spring part 102 urges | biases the collar part 103 in the direction where the axial part of the projection part 104 is extended, and is pressing it against the side wall of inner wall space.

外部から、突起部104をばね102の弾性力に抗する方向に付勢すると、突起部104を外殻部101に弾性的に押し込むことができる。そして、突起部104へのばね102の弾性力に抗する方向の付勢をやめると、再び、突起部104が外殻部101から円筒長さ方向に突き出す。このときの突起部104が外殻部101から外側に突き出す弾性力は、ばね102の縮んだ長さに比例にして強くなる。図13は、突起部104が外殻部101から最も長く延びた状態(弾性力が最小の状態)を示し、図14は、突起部104が外殻部101の中に押し込まれた状態(弾性力が最大の状態)を示している。   When the protrusion 104 is urged from the outside in a direction against the elastic force of the spring 102, the protrusion 104 can be elastically pushed into the outer shell 101. When the biasing in the direction against the elastic force of the spring 102 is stopped, the protruding portion 104 protrudes from the outer shell portion 101 in the cylindrical length direction again. At this time, the elastic force that the protrusion 104 protrudes outward from the outer shell 101 increases in proportion to the contracted length of the spring 102. FIG. 13 shows a state in which the protruding portion 104 extends the longest from the outer shell portion 101 (a state in which the elastic force is minimum), and FIG. 14 shows a state in which the protruding portion 104 is pushed into the outer shell portion 101 (elasticity). Force is in the maximum state).

端子142を構成するばね内蔵突起ねじ100は、図9に示すように、架橋部材71に形成されたねじ穴(雌ねじ)にねじ着されている。なお、図には、明示しないが、内蔵突起ねじ100の外面のねじ山には、ゆるみ止め防止の接着剤を塗布するようにしてもよい。そして、架橋部材72をシリコン基板31に押圧し、固定具162で固定すると、ばね102の弾性力によって、突起部104が弾性的に、シリコン基板31を押圧することになる。この構造は、端子141と架橋部材71、端子143と架橋部材73、端子144と架橋部材74についても同様である。   The spring built-in protruding screw 100 constituting the terminal 142 is screwed into a screw hole (female screw) formed in the bridging member 71 as shown in FIG. Although not clearly shown in the figure, an adhesive for preventing loosening may be applied to the external thread of the built-in protruding screw 100. When the bridging member 72 is pressed against the silicon substrate 31 and fixed with the fixture 162, the protrusion 104 elastically presses the silicon substrate 31 due to the elastic force of the spring 102. This structure is the same for the terminal 141 and the bridging member 71, the terminal 143 and the bridging member 73, and the terminal 144 and the bridging member 74.

図15Aは、図7のA2矢印方向から見た側面図(ただし、架橋部材71、72の中央右側は省略している)である。図15Bは、架橋部材71部を取り外した状態で、図7のA2矢印方向から見た側面図(ただし、架橋部材72の中央右側は省略している)である。   15A is a side view as seen from the direction of the arrow A2 in FIG. 7 (however, the central right side of the bridging members 71 and 72 is omitted). FIG. 15B is a side view seen from the direction of the arrow A2 in FIG. 7 with the bridging member 71 removed (however, the central right side of the bridging member 72 is omitted).

図15Aに示すように、架橋部材71(74)は、固定具161(164)、および土台部50を通じて接地されている。一方、図15Bに示すように、架橋部材72は、絶縁性の押さえ構造162Aおよび支持部162Dによって電気的には、土台部50から絶縁された状態で固定されている。この構造は、架橋部材72についても同様である。このように、架橋部材71(74)は、土台部50によって接地されている。また、架橋部材72(73)には、高圧導電板65から高電圧の供給が可能となっている。   As illustrated in FIG. 15A, the bridging member 71 (74) is grounded through the fixture 161 (164) and the base unit 50. On the other hand, as shown in FIG. 15B, the bridging member 72 is electrically fixed by the insulating holding structure 162A and the support portion 162D while being insulated from the base portion 50. This structure is the same for the bridging member 72. In this way, the bridging member 71 (74) is grounded by the base portion 50. The bridging member 72 (73) can be supplied with a high voltage from the high-voltage conductive plate 65.

さらに、土台部50には、接地電極86を支持する金属製の支持部85が設けられている。また、土台部50の側方には、基板Wのオリエンテーションフラットを検出するオリエンテーションフラット検出部81,82が設けられている。   Further, the base portion 50 is provided with a metal support portion 85 that supports the ground electrode 86. Further, orientation flat detectors 81 and 82 for detecting the orientation flat of the substrate W are provided on the side of the base unit 50.

さらに、土台部50の下方には、加熱手段90が設けられている。加熱手段90は、例えば、内部に電熱線を含むヒータである。   Further, a heating unit 90 is provided below the base unit 50. The heating means 90 is, for example, a heater that includes a heating wire inside.

以上の構成により、本加工装置は、土台部50に、接合ベース30を搭載し、さらに、基板Wを搭載する。本加工装置は、加熱手段90により、基板Wが所定温度に加熱されている。以下の工程は、この加熱状態で実行される。   With this configuration, the present processing apparatus mounts the bonding base 30 on the base portion 50 and further mounts the substrate W thereon. In the present processing apparatus, the substrate W is heated to a predetermined temperature by the heating means 90. The following steps are performed in this heated state.

基板Wの外側基板8Bの絶縁用溝13A,13Bと、接合ベース30のシリコン基板31の絶縁用溝43A,43Bとを位置合わせして、基板Wを接合ベース30に搭載する。このとき、オリエンテーションフラット検出部81,82に対して、基板Wのオリエンテーションフラットを合わせることで、位置合わせが容易、かつ、確実となる。   The insulating grooves 13A and 13B of the outer substrate 8B of the substrate W and the insulating grooves 43A and 43B of the silicon substrate 31 of the bonding base 30 are aligned, and the substrate W is mounted on the bonding base 30. At this time, by aligning the orientation flat of the substrate W with the orientation flat detectors 81 and 82, alignment is easy and reliable.

そして、架橋部材71を端子141が接合ベース30のシリコン基板31の山状部分54に接触するように載置し、固定具161にて、ねじ止めする。これによって、ばね102の弾性力により、端子141が安定して山状部分54に押圧される。その結果、固定電極2Bが確実に接地される。   Then, the bridging member 71 is placed so that the terminal 141 is in contact with the mountain-shaped portion 54 of the silicon substrate 31 of the bonding base 30, and is screwed with the fixture 161. Thereby, the terminal 141 is stably pressed against the mountain-shaped portion 54 by the elastic force of the spring 102. As a result, the fixed electrode 2B is reliably grounded.

また、架橋部材72を端子142が接合ベース30のシリコン基板31の帯状部分55に接触するように載置し、固定具162にて、ねじ止めする。これによって、ばね102の弾性力により、端子142が安定して帯状部分55に押圧される。   Further, the bridging member 72 is placed so that the terminal 142 is in contact with the band-like portion 55 of the silicon substrate 31 of the bonding base 30, and is screwed with the fixture 162. As a result, the terminal 142 is stably pressed against the belt-like portion 55 by the elastic force of the spring 102.

さらに、架橋部材74を端子144が基板Wの外側基板8Aの山状部分14Aに接触するように載置し、固定具164にて、ねじ止めする。これによって、ばね102の弾性力により、端子144が安定して山状部分14Aに押圧される。その結果、固定電極2Aが確実に接地される。   Further, the bridging member 74 is placed so that the terminal 144 is in contact with the mountain-shaped portion 14 </ b> A of the outer substrate 8 </ b> A of the substrate W, and is screwed with the fixture 164. Thus, the terminal 144 is stably pressed against the mountain-shaped portion 14A by the elastic force of the spring 102. As a result, the fixed electrode 2A is reliably grounded.

また、架橋部材73を端子143が基板Wの外側基板8Aの帯状部分15Aに接触するように載置し、固定具163にて、ねじ止めする。これによって、ばね102の弾性力により、端子143が安定して帯状部分15Aに押圧される。   Further, the bridging member 73 is placed so that the terminal 143 comes into contact with the belt-like portion 15 </ b> A of the outer substrate 8 </ b> A of the substrate W, and is screwed with the fixture 163. As a result, the terminal 143 is stably pressed against the belt-like portion 15A by the elastic force of the spring 102.

また、支持部85を通じて、接地電極86をダイヤフラム基板6のパッド10に押圧する。これによって、ダイヤフラム基板6は、接地電極86を通じて接地される。   Further, the ground electrode 86 is pressed against the pad 10 of the diaphragm substrate 6 through the support portion 85. As a result, the diaphragm substrate 6 is grounded through the ground electrode 86.

そして、高圧導電板65、架橋部材72,73、およびシリコン基板31の帯状部分5
5を通じてキャップ層17A,17Bの帯状部15A,15Bに、高圧電源から例えば、マイナス数百ボルトからマイナス1000ボルト程度の電圧を投入することで、陽極接合を実行する。このとき、ダイヤフラム基板6およびダイヤフラム基板6の可動電極1に対向する固定電極2A,2Bがともに接地されているので、ダイヤフラム基板6に作用する静電引力は、ほとんど存在しないか、極めて微弱なレベルに抑制できる。したがって、可動電極1の固定電極2A,2Bへの固着を抑制した状態で、陽極接合を実行できる。さらに、陽極接合実行後は、電源から高圧導電板65への高電圧を遮断し、基板Wを加工装置から取り外し、基板Wをダイシング工程にて切断し、個々の素子21(図1,図2参照)を形成すればよい。したがって、陽極接合後の特別の工程を追加することなく、安定して陽極接合を実行できる。
Then, the high-voltage conductive plate 65, the bridging members 72 and 73, and the band-shaped portion 5 of the silicon substrate 31.
5 is applied to the strips 15A and 15B of the cap layers 17A and 17B through 5 by applying a voltage of, for example, minus several hundred volts to minus 1000 volts from a high-voltage power source. At this time, since the diaphragm substrate 6 and the fixed electrodes 2A and 2B facing the movable electrode 1 of the diaphragm substrate 6 are both grounded, the electrostatic attractive force acting on the diaphragm substrate 6 hardly exists or is at a very weak level. Can be suppressed. Therefore, anodic bonding can be performed in a state where the fixing of the movable electrode 1 to the fixed electrodes 2A and 2B is suppressed. Further, after the anodic bonding is performed, the high voltage from the power source to the high-voltage conductive plate 65 is cut off, the substrate W is removed from the processing apparatus, the substrate W is cut in a dicing process, and the individual elements 21 (FIGS. 1 and 2). Reference) may be formed. Therefore, anodic bonding can be performed stably without adding a special process after anodic bonding.

<物理量センサ及び物理量センサの製造方法の作用効果>
本実施形態の物理量センサは、外側基板8A(8B)に絶縁用溝12A,12B(13A,13B)を設け、絶縁用溝12A,12B(13A,13B)で挟まれる山状部分14A(14B)とダイヤフラム基板6とを接地することによって、固定電極2A(2B)とダイヤフラム基板6(可動電極1)とを同電位にすることができる。固定電極2A,2Bとダイヤフラム基板6(可動電極1)とを同電位にすることによって、陽極接合を行う際にも、可動電極1が固定電極2A,2Bに静電引力で引き付けられるという現象の発生を防ぐことができる。
<Effects of physical quantity sensor and physical quantity sensor manufacturing method>
In the physical quantity sensor of this embodiment, the outer substrate 8A (8B) is provided with insulating grooves 12A and 12B (13A and 13B), and the mountain-shaped portion 14A (14B) sandwiched between the insulating grooves 12A and 12B (13A and 13B). And the diaphragm substrate 6 are grounded, the fixed electrode 2A (2B) and the diaphragm substrate 6 (movable electrode 1) can be set to the same potential. When the fixed electrodes 2A and 2B and the diaphragm substrate 6 (movable electrode 1) are set to the same potential, the movable electrode 1 is attracted to the fixed electrodes 2A and 2B by electrostatic attraction when performing anodic bonding. Occurrence can be prevented.

本実施形態の物理量センサの製造方法では、ダイヤフラム基板6とキャップ層17A,17Bとの陽極接合の前に、キャップ層17A,17Bの外側基板8A,8Bに絶縁用溝12A,12B,13A,13Bを形成する。このことによって、陽極接合の際に固定電極2A,2Bに可動電極1が静電引力で引きつけられ張り付いてしまう現象を防ぐことができる。さらに、陽極接合後には、従来のような、短絡線を切断、除去するというような特別な処理を必要としない。従って、本実施形態の物理量センサの製造方法によれば、簡易な手順で、可動電極が固定電極に張り付くことなく、物理量センサを製造することができる。   In the physical quantity sensor manufacturing method of the present embodiment, before the anodic bonding of the diaphragm substrate 6 and the cap layers 17A and 17B, the insulating substrates 12A, 12B, 13A and 13B are formed in the outer substrates 8A and 8B of the cap layers 17A and 17B. Form. This can prevent a phenomenon in which the movable electrode 1 is attracted and stuck to the fixed electrodes 2A and 2B by electrostatic attraction during anodic bonding. Furthermore, after the anodic bonding, a special process such as cutting and removing the short-circuit line as in the conventional case is not required. Therefore, according to the physical quantity sensor manufacturing method of the present embodiment, the physical quantity sensor can be manufactured by a simple procedure without the movable electrode sticking to the fixed electrode.

1 可動電極
2 固定電極
4 梁部
6 ダイヤフラム基板
7A,7B ガラス基板
8A,8B 外側基板
17A,17B キャップ層
21 素子
30 接合ベース
50 土台
65 高圧導電板
71,72,73,74 架橋部
141,142,143,144 端子
161,162,163,164 固定部
161C (導電性の)押さえ構造
161D (導電性の)支持部
162C (絶縁性の)押さえ構造
162D (絶縁性の)支持部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Movable electrode 2 Fixed electrode 4 Beam part 6 Diaphragm board | substrate 7A, 7B Glass board | substrate 8A, 8B Outer board | substrate 17A, 17B Cap layer 21 Element 30 Joining base 50 Base 65 High voltage conductive plate 71,72,73,74 Bridging part 141,142 , 143, 144 Terminal 161, 162, 163, 164 Fixing part 161C (conductive) holding structure 161D (conductive) support part 162C (insulating) holding structure 162D (insulating) support part

Claims (2)

それぞれ貫通穴を有する一対の絶縁性基板と、
前記一対の絶縁性基板に挟まれた内面空間で梁部に片持支持され前記一対の絶縁性基板との間に隙間を有し前記梁部の弾性によって揺動可能である可動電極を含み、前記一対の絶縁性基板の内面に接合された、前記絶縁性基板よりも導電性が高い中央基板と、
前記一対の絶縁性基板の外面に接合され前記絶縁性基板よりも導電性が高い外側基板と、
前記一対の絶縁性基板のそれぞれの前記可動電極に対向する内面に形成された電極膜と前記電極膜から前記貫通穴を通って前記一対の絶縁性基板の外面の前記外側基板へ延伸する導電路とを含む金属層と、を備え、
前記外側基板は、それぞれ、前記貫通穴の幅より広い間隔で前記貫通穴を挟む位置に少なくとも前記絶縁性基板に達する深さで形成された複数の溝状の間隙と、
前記間隙に挟まれ前記導電路に接触される第1帯状部と、
前記間隙によって前記第1帯状部と絶縁された第2帯状部と
を有する物理量センサ。
A pair of insulating substrates each having a through hole;
A movable electrode that is cantilevered and supported by a beam portion in an inner space sandwiched between the pair of insulating substrates and has a gap between the pair of insulating substrates and is swingable by elasticity of the beam portions; A central substrate bonded to the inner surfaces of the pair of insulating substrates and having higher conductivity than the insulating substrates;
An outer substrate bonded to the outer surface of the pair of insulating substrates and having higher conductivity than the insulating substrate;
An electrode film formed on the inner surface of each of the pair of insulating substrates facing the movable electrode, and a conductive path extending from the electrode film to the outer substrate on the outer surface of the pair of insulating substrates through the through hole. And a metal layer including
Each of the outer substrates has a plurality of groove-like gaps formed at a depth reaching at least the insulating substrate at positions sandwiching the through holes at intervals wider than the width of the through holes,
A first band-shaped portion that is sandwiched between the gaps and is in contact with the conductive path;
A physical quantity sensor having a second belt portion insulated from the first belt portion by the gap.
一対の絶縁性基板と、
前記一対の絶縁性基板に挟まれ、前記絶縁性基板よりも導電性が高い中央基板と、
前記一対の絶縁性基板の外面にある前記絶縁性基板よりも導電性が高い外側基板とを備える物理量センサの製造方法であって、
前記中央基板を貫通する穴状空間に、梁部と、前記梁部に片持支持され前記梁部の弾性によって揺動可能な前記中央基板の厚みよりも薄い可動電極とを形成するステップと、
前記一対の絶縁性基板のそれぞれに貫通穴を形成するステップと、
前記一対の絶縁性基板のそれぞれの内面に電極膜と前記電極膜から前記貫通穴を通って前記絶縁性基板の外面へ延伸する導電路とを形成するステップと、
前記一対の絶縁性基板のそれぞれの外面に前記外側基板を接合して一対の接合基板を形成するステップと、
前記一対の接合基板の外側基板に、それぞれ、前記絶縁性基板の前記貫通穴の幅より広い間隔で前記貫通穴を挟み込む位置に少なくとも前記絶縁性基板に達する深さの複数の溝状の間隙を形成し、前記間隙に挟まれ前記導電路に接触する第1帯状部と前記間隙によって前記第1帯状部と絶縁された第2帯状部とを形成するステップと、
前記中央基板と前記一対の接合基板の絶縁性基板側とを、前記可動電極と前記電極膜とが対向し、前記貫通穴が前記中央基板の梁部近傍に位置するように重ね合わせ、前記第2帯状部の裏側の前記絶縁性基板と前記中央基板の前記可動電極の周囲の部分とを接触させるステップと、
前記第1帯状部と前記中央基板とを接地し、前記間隙によって前記第1帯状部から絶縁された前記第2帯状部に接合電圧を印加して、前記第2帯状部の裏側の前記絶縁性基板と前記中央基板の前記可動電極の周囲の部分とを接合するステップと
を含む物理量センサ製造方法。
A pair of insulating substrates;
A central substrate sandwiched between the pair of insulating substrates and having higher conductivity than the insulating substrate;
A method of manufacturing a physical quantity sensor comprising an outer substrate having higher conductivity than the insulating substrate on the outer surface of the pair of insulating substrates,
Forming a beam portion in a hole-like space penetrating the central substrate, and a movable electrode that is cantilevered by the beam portion and can be swung by the elasticity of the beam portion, and is thinner than the thickness of the central substrate;
Forming a through hole in each of the pair of insulating substrates;
Forming an electrode film on each inner surface of the pair of insulating substrates and a conductive path extending from the electrode film to the outer surface of the insulating substrate through the through hole;
Bonding the outer substrate to each outer surface of the pair of insulating substrates to form a pair of bonded substrates;
Each of the outer substrates of the pair of bonded substrates has a plurality of groove-shaped gaps at least deep enough to reach the insulating substrate at positions where the through holes are sandwiched at intervals wider than the width of the through holes of the insulating substrate. Forming and forming a first strip portion sandwiched between the gaps and contacting the conductive path and a second strip portion insulated from the first strip portion by the gaps;
The central substrate and the insulating substrate side of the pair of bonded substrates are overlapped so that the movable electrode and the electrode film face each other and the through hole is positioned in the vicinity of the beam portion of the central substrate, Contacting the insulating substrate on the back side of the two band-shaped portions with a portion around the movable electrode of the central substrate;
The first strip and the central substrate are grounded, a junction voltage is applied to the second strip that is insulated from the first strip by the gap, and the insulation on the back side of the second strip A physical quantity sensor manufacturing method comprising: bonding a substrate and a portion of the central substrate around the movable electrode.
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