JP2010221307A

JP2010221307A - 電気装置

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Publication number: JP2010221307A
Application number: JP2009068482A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Fujitsuka; 徳夫藤塚; Motohiro Fujiyoshi; 基弘藤吉
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】本発明は、導電路の機能劣化を抑制しつつ、寄生容量を低減させる技術を提供する。
【解決手段】本発明は、電気装置を提供する。この電気装置は、導電性の基板層と、基板層の表面に積層されている絶縁層と、絶縁層の表面に積層されており、導電路を形成する平面形状にパターニングされているとともに、導電性の単結晶で形成されている導電層を備える。この電気装置では、その導電層の表面から裏面に達する側壁が、前記導電層の表面に対して、前記導電層の裏面側表面積が前記導電層の表面側表面積よりも縮小する方向に傾斜していることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、配線やボンディングパッドといった導電路が形成されている電気装置に関する。ここでいう電気装置は、導電性の基板層の表面を覆っている絶縁層の表面に積層されている単結晶材料をパターニングすることによって、導電路が形成されている装置のことをいう。

導電性基板層と絶縁層と導電性単結晶層が積層されている積層基板から、電気装置を製造する技術が開発されている。例えば特許文献１に、単結晶層を利用して可動電極と固定電極が対向する構造を形成し、対向する可動電極と固定電極で構成される静電容量の変化から単結晶層に作用した加速度等を検出する電気装置が開発されている。この種の電気装置では、静電容量の変化を外部回路に出力するために、配線やボンディングパッドを必要とする。特許文献１の電気装置では、導電性の単結晶層をパターニングして導電路を形成する。

単結晶層を利用して製造する電気装置は一般に微小であり、外部回路で処理する静電容量の変化も小さい。その一方において、導電性の単結晶層をパターニングして導電路を形成すると、導電路が絶縁層を介して導電性基板層に対向する構造となってしまい、意図に反した静電容量(以下では寄生容量という)が発生してしまう。検出部の微小な静電容量の変化を、大きな寄生容量を持つ導電路によって外部回路に伝達すると、ＳＮ比が低下してしまう。

特許文献１の技術では、導電路の寄生容量を低下させるために、導電路に貫通孔や除去領域を設けることによって導電路の横断面積を小さくする技術が開示されている。この技術によれば、導電路の寄生容量を低減することができる。

特開２００８−１６４６２５号公報

特許文献１に開示された技術では、導電路の寄生容量を低減するために、導電路の横断面積を減少させる。しかし、導電路の横断面積を減少させると、導電路の抵抗値が上昇してしまう。また、特許文献１に開示された技術では、導電路の寄生容量の低減は可能であるが、ボンディングパッド部の寄生容量の低減はできないという問題を有している。本発明では、上述の課題、すなわち、導電路の横断面積を減少させないで導電路の寄生容量を低減する技術を提供する。

本発明は、以下の構成や態様として例示される技術を提供することができる。
第１構成例は、第１段落で定義した電気装置に関わり、導電性の基板層と、基板層の表面に積層されている絶縁層と、絶縁層の表面に積層されている導電層を備えている。その導電層は、導電性の単結晶で形成されており、平面視すると、導電路を形成する平面形状にパターニングされている。その導電層の側壁は、導電層の表面に対して傾斜している。正確にいうと、導電層の裏面側表面積が導電層の表面側表面積よりも縮小する方向に傾斜している。

第１構成例の電気装置では、導電路の側壁が傾斜しており、導電路の裏面側表面積が表面側表面積よりも縮小している。導電路の側壁が上記方向に傾斜していると、導電路との断面積を確保して導電路の抵抗を下げるのと同時に、絶縁層を介して基板層に対向する導電路の面積を縮小して寄生容量を低減させることができる。導電路の表面側も基板層に対向しているが、導電路の表面に近づくほど基板層からの距離が大きくなるので、表面側表面積が拡大していても、寄生容量に与える影響は小さい。側壁が傾斜していない横断面を持つ導電路と、側壁が傾斜している導電路（典型的には裏面側の辺の長さが表面側の辺の長さよりも短い台形の横断面を持つ）を比較した場合、両者の横断面積が等しければ、前者の寄生容量よりも後者の寄生容量の方が低い。

側壁が傾斜するという表現は、傾斜角が一定であることに限定されない。導電路の厚みの中で、傾斜角が連続ないし不連続に変化してもよい。局所的な厚み範囲内では、裏面側に向けて拡大する逆転領域を有していても良い。

第２構成例は、その導電層に表面から裏面に達する貫通孔が形成されており、その貫通孔の側壁が前記した方向に傾斜していることを特徴とする。第２の構成例の場合、導電路の外側輪郭を形成する側壁は傾斜していなくてもよい。導電路の内側輪郭（貫通孔の輪郭のこと）を形成する側壁さえ傾斜していれば、導電路の裏面側表面積が表面側表面積よりも縮小している関係を得ることができるからである。すなわち、導電路が外側輪郭と内側輪郭を備えている場合には、いずれか一方の輪郭を画定する側壁が、前記の方向に傾斜しているときに、第１構成例に該当する。もちろん、外側輪郭と内側輪郭を画定する両側壁が、前記の方向に傾斜していてもよい。

導電路に貫通孔を形成するともにその傾斜角を調整する構成によると、導電路の抵抗値と寄生容量の両者を目標値に低減することが容易化される。あるいは、導電路の機械的剛性を目標値に調整しやすくなる。

導電層の側壁が傾斜した結果、導電層の裏面側では傾斜した側壁同士が交差して頂点を形成する場合がある。すなわち三角形の横断面形状を持つことがある。この場合、導電層が絶縁層から離反することになるが、適宜なピッチで導電層を絶縁層に支持する構造を提供することによって、導電路を支持することができる。しかしながら、本発明の技術は、傾斜した側壁同士が交差しない場合、すなわち、裏面側の辺の長さが表面側の辺の長さよりも短い台形の横断面形状を持つ場合に、特に有用である。第３構成例では、台形の横断面形状を持つ導電層の裏面が絶縁層に接触している。これは、裏面の絶縁層の少なくとも一部を残存させることによって実現される。

第３構成例によると、導電層が絶縁層によって直接的に支持されるので、導電層の支持構造を別途確保しなくてもよい。

本発明は、配線やボンディングパッドといった導電路が形成されている電気装置に広く活用できる。機械的な動きを電気信号に変換して導電路を介して外部の出力する機電装置にも活用できるし、導電路を介して加えた電気信号によって機械的な動きを生成する電機装置にも活用できる。あるいは機械的な機構を含まない狭義の電気装置にも活用できる。本明細書の電気装置は広義に解釈すべきものである。

第１構成例によれば、導電路の抵抗値と寄生容量の両者を低減することができる。第２構成例によれば、導電路の抵抗値と寄生容量と機械的剛性を目標値に調整しやすい。第３構成例によれば、導電路を絶縁層で直接的に支持することができ、構造が簡単化できる。第４構成例によれば、単結晶シリコンで培われて確立された各種の加工技術と加工装置を利用することができる。

本発明の第１実施例に係る電気装置１０の構成を示す説明図。第１実施例の電気装置１０の構成の一部を示す断面図。第１実施例の電気装置１０の製造方法の工程を示すフローチャート。非傾斜エッチング領域における構造体形成工程の各工程を示すフローチャート。非傾斜エッチング用のレジストパターニングの工程の様子を示す説明図。非傾斜エッチングの工程の様子を示す説明図。レジスト除去の工程の様子を示す説明図。傾斜エッチング領域における導電路形成工程の各工程を示すフローチャート。傾斜エッチング用のレジストパターニングの工程の様子を示す説明図。傾斜エッチングの工程の様子を示す説明図。レジスト除去の工程の様子を示す説明図。本発明の第２実施例に係る電気装置１０ａの製造方法の工程を示すフローチャート。ポリイミド塗布の工程の様子を示す説明図。犠牲層エッチングの工程の様子を示す説明図。アッシングの工程の様子を示す説明図。第３実施例の電気装置１０ｂの製造方法の工程を示すフローチャート。第３実施例のメタル成膜の工程の様子を示す説明図。第４実施例の電気装置１０ｃの製造方法の工程を示すフローチャート。エッチバックの工程の様子を示す説明図。メタル成膜の工程の様子を示す説明図。犠牲層エッチングの工程の様子を示す説明図。第１変形例の変形例のボンディングパッドの断面を示す説明図。第２変形例のメッシュ構造を示す説明図。

本発明は、たとえば以下の特徴を単独あるいは組み合わせて備えることによって好ましい形態として実現することもできる。
（特徴１）導電路に形成されている貫通孔に絶縁性の充填物が充填されている。
（特徴２）導電路の傾斜した斜面が絶縁物で被覆されている。
（特徴３）導電路がボンディングパッドを構成している。ボンディングパッドに形成されている貫通孔に充填物が充填されており、充填物の表面と導電層の表面が共通面に形成されている。その共通面に、金属膜が形成されている。
（特徴４）同一基板面に、基板面に対して側壁が傾斜する傾斜エッチングと、基板面に対して側壁が直交する非傾斜エッチングの双方が施されている。傾斜エッチングは、たとえば導電路の形成に使用されている。非傾斜エッチングは、たとえばマイクロメカニカル構造体（ＭＥＭＳ）の形成に使用されている。
（特徴５）導電層に形成されている貫通孔の側壁は、基板層の表面から離れるほど基板層の表面の上方に張り出すように傾斜した傾斜壁によって構成されている。この貫通孔は、たとえば金属膜が形成されたボンディングパッドに形成されている。傾斜壁は、たとえばテーパ状、すなわちほぼ直線状に傾斜した壁として形成される。
（特徴６）導電路が絶縁層を介して基板層に固定されている。すなわち、導電路が絶縁層から遊離していない。絶縁層は、たとえば貫通孔の各々の周囲において、導電路と基板層を固定している。
（特徴７）電気装置が対向する固定電極と可動電極の対を備えており、静電容量を持っている。導電路が固定電極または可動電極の一方に接続されており、外部回路で静電容量を検出可能とする電気量を伝達する。
（特徴８）導電層に形成された貫通孔に充填された充填物と、ボンディングパッドとが共通する共通面を形成し、この共通面には、金属膜が形成されている。

以下では、上述の特徴を踏まえて本発明の作用や効果を明確に説明するために、本発明の実施の形態を、次のような順序に従って説明する。
Ａ．本発明の第１実施例に係る電気装置の構成と製造方法：
Ｂ．本発明の第２実施例に係る電気装置の構成と製造方法：
Ｃ．本発明の第３実施例に係る電気装置の構成と製造方法：
Ｄ．本発明の第４実施例に係る電気装置の構成と製造方法：
Ｅ．変形例：

Ａ．本発明の第１実施例に係る電気装置の構成と製造方法：
図１は、本発明の第１実施例に係る電気装置１０の構成を示す説明図である。電気装置１０は、ボンディングパッド３００（導電路の一例）と、半導体センサ素子要素１００と、ボンディングパッド３００と半導体センサ素子要素１００とを電気的に接続する配線路２００（導電路の一例）等を備えている。実際の電気装置１０では、後記するマス部１１０に結合され、マス部１１０の移動に応じて静電容量を変化させる櫛歯電極（図示を省略している）が装備されている。電気装置１０は、慣性力に応じたマス部１１０の移動に起因する静電容量の変化を外部に出力することができる。

半導体センサ素子要素１００は、複数のエッチング孔１１０ｈを有するマス部１１０と、４個の弾性支持部１２１〜１２４と、４個の固定部（アンカー部）１３１〜１３４とを有している。固定部１３１〜１３４およびボンディングパッド３００は、基板層５００に積層された絶縁層（後述）を介して基板層５００に固定されている。一方、マス部１１０、弾性支持部１２１〜１２４、および配線路２００は、それらの裏面から絶縁層が除去されることによって基板層５００から遊離している。ボンディングパッド３００は、枠形状を有する枠部３１０と、それに囲まれた領域に形成された３個のスリット３００ｈと、３個のスリット３００ｈの間の２個の凸部３２０と、を有している。

図２は、第１実施例の電気装置１０の構成の一部を示す断面図である。図２には、非傾斜エッチング領域に形成された半導体センサ素子要素１００が有するエッチング孔１１０ｈと、傾斜エッチング領域に形成された配線路２００並びにボンディングパッド３００と、が開示されている。非傾斜エッチング領域とは、積層方向に垂直な壁を形成するようにエッチングが実行される領域である。傾斜エッチング領域とは、積層方向に対して所定の方向に傾斜した壁を形成するようにエッチングが実行される領域である。換言すれば、傾斜エッチング領域は、導電層Ｌ３の表面（開放された上面）から裏面（絶縁層との接合面）に達する側壁が、導電層Ｌ３の表面に対して、導電層Ｌ３の裏面側表面積が導電層Ｌ３の表面側表面積よりも縮小する方向に傾斜するようにエッチングが行われる領域である。

エッチング孔１１０ｈは、非傾斜エッチング領域において、積層方向に垂直な垂直壁１１０ｎｗの形成によって予め設定された機械的性質（剛性、強度、および変形方向）を有する構造体として構成されている。ボンディングパッド３００は、傾斜エッチング領域において傾斜した傾斜壁３００ｓｗの形成によって予め設定された電気的性質（アドミッタンスや寄生容量）を有する電気端子として構成されている。配線路２００は、傾斜エッチング領域において傾斜した傾斜壁２００ｓｗの形成によって予め設定された電気的性質（アドミッタンスや寄生容量）を有する配線路として構成されている。

図３は、第１実施例の電気装置１０の製造方法の工程を示すフローチャートである。この製造方法は、非傾斜エッチング領域における構造体形成工程（ステップＳ１００）と、傾斜エッチング領域における導電路形成工程（ステップＳ２００）と、犠牲層エッチング（ステップＳ３００）の工程と、を備えている。構造体形成工程（ステップＳ１００）では、半導体センサ素子要素１００が形成され、導電路形成工程（ステップＳ２００）では、配線路２００やボンディングパッド３００といった導電路が形成される。

図４は、非傾斜エッチング領域における構造体形成工程（ステップＳ１００）の各工程を示すフローチャートである。ステップＳ１１０では、図５に示されるように、ＳＯＩウェハ１２に対してレジストパターニングが行われる。ＳＯＩウェハ１２は、活性層Ｌ１（導電層の一例）と、支持基板ＳＬ（基板層の一例）と、埋め込み酸化膜ＢＬ１（絶縁層の一例）とを備えている。活性層Ｌ１並びに支持基板ＳＬは、単結晶シリコンで形成されている。埋め込み酸化膜ＢＬ１は酸化シリコンで形成されている。単結晶シリコンに対しては多くの加工方法が確立しており、各種の加工が可能である。加工プロセスに固有のノウハウを必要とするため実施化が困難なポリシリコン・マイクロメカニカル構造体（ＭＥＭＳ）と異なり、単結晶シリコンの活性層Ｌ１を持っているＳＯＩウェハを利用すると、普及している技術で加工可能であるという利点をも有している。ただし、必ずしもＳＯＩウェハを利用する必要はなく、他のウェハを利用するようにしてもよい。

なお、他のウェハを利用する場合には、たとえば支持基板ＳＬを不導体として寄生容量を大きく低減することも可能である。ただし、支持基板ＳＬを導電体とすれば、支持基板ＳＬを利用する配線ルートを利用することができるとともに、たとえば支持基板ＳＬを接地して電磁干渉を抑制することできるという利点を有する。

レジストパターニングとは、本実施例では、非傾斜エッチングの前処理として、非傾斜エッチング領域における半導体センサ素子要素１００（図１）と、傾斜エッチング領域の全体を残存させるためのレジストＲを塗布する処理である。図５には、例示として、半導体センサ素子要素１００が有するマス部１１０を形成させるためのレジストＲ１のパターンが示されている。

ステップＳ１２０では、図６に示されるように、非傾斜エッチングが行われる。非傾斜エッチングとは、レジストＲ１が塗布されていない領域において活性層Ｌ１を除去して、活性層Ｌ２を形成する処理である。この処理によって、実質的に非傾斜エッチング領域においてのみ非傾斜エッチングが実行され、半導体センサ素子要素１００の外形形状が形成されることになる。

非傾斜エッチングとは、エッチングの深さが変わっても、各除去領域の大きさが変化しないようにエッチング条件が設定されたエッチングである。具体的には、図６に示されるように、除去領域としてのエッチング孔１１０ｈは、垂直壁１１０ｎｗによって囲まれるので、エッチングの深さが変わっても、その大きさが変化しないことになる。具体的には、たとえばエッチング孔１１０ｈの幅Ｗ_０は、エッチングの深さ（積層方向の位置）に拘わらず一定である。このような非傾斜エッチングは、弾性支持部１２１〜１２４（図１）の形成にも使用されるので、弾性支持部１２２は、マス部１１０から受ける積層面方向の荷重に応じて、積層面方向に変位あるいは変形をするように構成された外形形状を得ることができる。

ステップＳ１３０では、図７に示されるように、レジスト除去が実行される。レジストが除去されると、導電層Ｌ２の層方向（積層方向と垂直な方向）に沿って円滑に変形可能な矩形の側壁を有する構造体としての半導体センサ素子要素１００が形成されることになる。これにより、予め設定された剛性や強度、変形・変位方向といった機械的性質を有する半導体センサ素子要素１００の外形形状を形成することができる。

図８は、傾斜エッチング領域における導電路形成工程（ステップＳ２００）の各工程を示すフローチャートである。ステップＳ２１０では、図９に示されるように、２回目のレジストパターニングが行われる。２回目のレジストパターニングは、本実施例では、傾斜エッチングの前処理として、傾斜エッチング領域における配線路２００やボンディングパッド３００といった導電路と、非傾斜エッチング領域の全体を残存させるためのレジストＲ２を塗布する処理である。

ステップＳ２２０では、図１０に示されるように、傾斜エッチングが行われる。傾斜エッチングとは、レジストＲ２が塗布されていない領域において活性層Ｌ１を除去する処理である。この処理によって、傾斜エッチング領域においてのみエッチングが実行され、配線路２００やボンディングパッド３００の外形形状が形成されることになる。傾斜エッチングは、上述の非傾斜エッチングとエッチング条件が相違し、エッチングの深さが深くなるほど、その除去領域が広がるようにエッチング条件が設定されたエッチングである。傾斜エッチングによって、配線路２００やボンディングパッド３００は、それぞれ傾斜壁２００ｓｗや傾斜壁３００ｓｗによって外形形状（断面形状）が形成されることになる。さらに、配線路２００やボンディングパッド３００の周囲においても同様に傾斜した壁（図示省略）が形成されることになる。

ステップＳ２３０では、図１１に示されるように、レジスト除去が実行される。レジストが除去されると、上述の外形形状を有する配線路２００やボンディングパッド３００が形成されることになる。配線路２００やボンディングパッド３００は、導電層Ｌ３の表面から裏面に達する側壁が、導電層Ｌ３の表面に対して、導電層Ｌ３の裏面側表面積が導電層Ｌ３の表面側表面積よりも縮小する方向に傾斜するような外形形状として形成されることになる。具体的には、たとえばボンディングパッド３００の枠部３１０の幅は、導電層Ｌ３の表面から裏面に移動するにしたがって幅Ｗ_２から幅Ｗ_１まで狭くなるように構成されている。

このような配線路２００の外形形状は、後述の犠牲層エッチング後において、配線路２００のアドミッタンスを確保しつつ寄生容量を低減させることができる。配線路２００の側壁が導電層Ｌ３の表面に対して傾斜していると、配線路２００の断面積を確保して配線路２００の抵抗を下げるのと同時に、絶縁層ＢＬ２を介して基板層５００に対向する配線路２００の面積を縮小して寄生容量を低減させることができるからである。なお、配線路２００の表面側も基板層５００に対向しているが、配線路２００の表面に近づくほど基板層５００からの距離が大きくなるので、配線路２００の表面側表面積が拡大していても、寄生容量に与える影響は小さい。一方、ボンディングパッド３００の外形形状は、ボンディング面を確保しつつ寄生容量を低減させることができるという効果をも奏することができる。

図３のステップＳ３５０では、犠牲層エッチングが行われる。犠牲層エッチングは、図２に示されるように、非傾斜エッチング領域における構造体形成工程（ステップＳ１００）と、傾斜エッチング領域における導電路形成工程（ステップＳ２００）とによって、表面シリコン層Ｌ３が除去されることによって埋め込み酸化膜ＢＬ１が露出した部分から埋め込み酸化膜ＢＬ１を除去し、これにより残存する絶縁層ＢＬ２を形成する処理である。

犠牲層エッチングは、たとえば等方エッチングを施すことによって、図２に示されるように、ボンディングパッド３００においてアンダーカット３００ｕｃを形成するように実行され、絶縁層ＢＬ２として部分的に残存する。このような絶縁層ＢＬ２の部分的な残存は、４個の固定部１３１〜１３４においても同様に起こる。一方、このような等方エッチングは、配線路２００や弾性支持部１２２では、それらの幅が狭いので、埋め込み酸化膜ＢＬ１が除去されて支持基板ＳＬから配線路２００や弾性支持部１２２が遊離することになる。マス部１１０は、マス部１１０に形成されたエッチング孔１１０ｈのピッチＰが狭いので、支持基板ＳＬから遊離することになる。換言すれば、エッチング条件や上述のレジストパターニング（ステップＳ１１０、ステップＳ２１０）は、このような絶縁層ＢＬ２が形成されるように相互に関係付けて決定されることになる。このような各工程の処理を経て、アドミッタンスを確保しつつ寄生容量を低減させることができる配線路２００の外形形状が実現されることになる。

このように、第１実施例は、非傾斜エッチングによって矩形断面を有する構造体を形成するとともに、傾斜エッチングによってアドミッタンスやボンディング面を確保しつつ寄生容量が低減された配線路２００やボンディングパッド３００を形成することができる。

Ｂ．本発明の第２実施例に係る電気装置１０ａの構成と製造方法：
図１２は、本発明の第２実施例に係る電気装置１０ａの製造方法の工程を示すフローチャートである。第２実施例の製造方法は、ポリイミド塗布（ステップＳ３１０）とアッシング（ステップＳ３６０）の各工程が追加されている点で第１実施例の製造方法と相違する。第２実施例の電気装置１０ａは、後述するように、ボンディングパッド３００に積層された領域で埋め込み酸化膜ＢＬ１を残存させ、これによりボンディングパッド３００の基板層５００への固定を強固としている点で第１実施例の電気装置１０と相違する。

図１３は、ポリイミド塗布（ステップＳ３１０）の工程の様子を示す説明図である。ポリイミド塗布は、表面シリコン層Ｌ３と埋め込み酸化膜ＢＬ１とにポリイミドＰ１が塗布される工程である。ポリイミドＰ１の塗布によって、傾斜エッチングで形成されたボンディングパッド３００に形成されたスリット３００ｈにポリイミドが充填されるとともに、表面シリコン層Ｌ３を囲んで埋め込み酸化膜ＢＬ１の一部を覆うようにポリイミドの層が形成される。

図１４は、犠牲層エッチング（ステップＳ３５０）の工程の様子を示す説明図である。犠牲層エッチングは、処理内容を第１実施例とほぼ共通にするが、その効果は相違する。この相違は、ボンディングパッド３００が形成された表面シリコン層Ｌ３と埋め込み酸化膜ＢＬ１の接合部分がポリイミドの層によって保護されるからである。これにより、ポリイミドによって保護された領域の埋め込み酸化膜ＢＬ１を残存させて、他の領域の埋め込み酸化膜ＢＬ１を除去することができる。ポリイミドの層は、図１５に示されるように、後の工程であるアッシング（ステップＳ３６０）の工程によって灰化除去される。

このように、第２実施例では、ポリイミドの塗布によって残存する絶縁層ＢＬ２を介してボンディングパッド３００が支持基板ＳＬに対して、高い剛性で堅固に固定された状態を実現することができる。

Ｃ．本発明の第３実施例に係る電気装置１０ｂの構成と製造方法：
図１６は、第３実施例の電気装置１０ｂの製造方法の工程を示すフローチャートである。この製造方法は、メタル成膜（ステップＳ３７０）の工程が追加されている点で第２実施例の製造方法と相違する。

図１７は、第３実施例のメタル成膜（ステップＳ３７０）の工程の様子を示す説明図である。第３実施例のメタル成膜は、たとえばスパッタリングなどで金属膜が形成される工程である。スパッタリングは、金属膜の形成対象に金属イオンを衝突させて成膜する処理である。スパッタリングによって、傾斜エッチングが施された表面シリコン層Ｌ３と、絶縁層ＢＬ２と、にそれぞれ金属膜ＭＬと、金属堆積物ＭＤとが形成される。

金属膜ＭＬおよび金属堆積物ＭＤは、分離領域６００によって十分に分離されている。分離領域６００は、傾斜した壁３００ｓｗを有するオーバーハング状の断面形状に起因して形成されたものである。分離領域６００では、傾斜した壁３００ｓｗのオーバーハングによるシャドウイング効果によって、スパッタリングによる金属イオンの到達が阻害されるからである。これにより、金属膜ＭＬと金属堆積物ＭＤの導通に起因する寄生容量の増大を防止することができる。寄生容量の増大は、金属膜ＭＬと金属堆積物ＭＤとが導通して金属堆積物ＭＤによって、実質的に表面シリコン層Ｌ３と支持基板ＳＬとの間の対向面積が増大することに起因する。壁３００ｓｗのオーバーハングは、スリット３００ｈが支持基板ＳＬの表面から表面シリコン層Ｌ３の表面に近づくほど、支持基板ＳＬの表面の上方に張り出すように傾斜した傾斜壁によって構成されている。

このように、第３実施例は、傾斜した壁３００ｓｗの形成に起因する対向面積の削減を実現しつつ、金属膜の成膜範囲を精密に制限することなく簡易に金属膜を成膜することができる。

Ｄ．本発明の第４実施例に係る電気装置１０ｃの構成と製造方法：
図１８は、第４実施例の電気装置１０ｃの製造方法の工程を示すフローチャートである。この製造方法は、以下の３点で第３実施例の製造方法と相違する。
（１）エッチバック（ステップＳ３２０）の工程が追加されている。
（２）メタル成膜の工程が犠牲層エッチング（ステップＳ３５０）の前に移動し、その成膜範囲が変更されている。
（３）アッシング（ステップＳ３６０）の工程が削除されている。

エッチバック（ステップＳ３２０）の工程は、図１９に示されるように、ポリイミドＰ１が塗布された表面シリコン層Ｌ３を露出させ、平坦化させて平坦化シリコン面Ｌ３ｓを形成するとともに、平坦化シリコン面Ｌ３ｓとエッチバックによって形成されたポリイミドＰ２の表面Ｐ２ｓの共通平坦面Ｓｃを形成する工程である。共通平坦面Ｓｃは、必ずしも平坦であることを要しないが、ボンディングパッド３００ａとスリット３００ｈに充填された充填物（本実施例では、ポリイミド）とがほぼ共通する共通面（あるいは連続面）を形成するようにエッチバックが行われることによって形成されるものである。

メタル成膜（ステップＳ３３０）は、図２０に示されるように、共通平坦面Ｓｃに金属膜ＭＬａを形成する工程である。一方、本実施例では、アッシング（ステップＳ４１０）の工程が削除されているので、ポリイミドの層が残存することになる。犠牲層エッチング（ステップＳ３５０）の工程では、図２１に示されるように、上述の各実施例と同様に、ポリイミドの塗布によって絶縁層ＢＬ２が残存するので、ボンディングパッド３００が支持基板ＳＬに対して、高い剛性で堅固に固定された状態を実現することができる。

このように、第４実施例は、寄生容量を低減しつつ、表面シリコン層Ｌ３と支持基板ＳＬとが充填物を介して相互に固定された堅固な構造を実現するとともに、図２０に示されるように、ボンディング作業性の良い連続面を有するボンディング面ＭＬａｓを備えたボンディングパッド３００ｂを実現することができる。

Ｅ．変形例：
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。具体的には、たとえば以下のような変形例も実施可能で-ある。

Ｅ−１．第１変形例：上述の実施例では、配線路やボンディングパッドには、貫通孔が形成されているが、このような貫通孔は必ずしも必要とされない。本願発明は、貫通孔の側壁だけでなく外周面の側壁が導電層の表面に対して傾斜し、その傾斜の方向が導電層の裏面側表面積が導電層の表面側表面積よりも縮小する方向に傾斜していれば良い。

Ｅ−２．第２変形例：上述の実施例では、配線路やボンディングパッドには、絶縁層に向かって近づくほど線形に断面積が大きくなるような貫通孔が形成されているが、たとえば図２２に示される変形例のボンディングパッドの枠部３１０ｖ１、３１０ｖ２、３１０ｖ３のように非線形に減少するように構成されていても良い。

具体的には、３つの枠部３１０ｖ１、３１０ｖ２、３１０ｖ３では、それぞれ壁３００ｓｗ１、３００ｓｗ２、３００ｓｗ３が非線形の形状を有し、それぞれ開放面３１０ｖ１ｓ２、３１０ｖ２ｓ２、３１０ｖ３ｓ２から対向面３１０ｖ１ｓ１、３１０ｖ２ｓ１、３１０ｖ３ｓ１（基板層）に近づくほど絶縁層への投影面積が大きくなるような形状の貫通孔が形成されている。さらに、壁３００ｓｗ１、３００ｓｗ２、３００ｓｗ３は、必ずしも左右対称である必要もない。加えて、局所的に断面積の大きさが逆転する領域（断面積が小さくなるという局所的な逆転領域）が存在しても良い。

このように、本発明で利用可能な貫通孔は、一般的に、基板層に近づくほど基板層の表面に対向する断面積が大きくなる形状を有すればよい。この形状は、広い意味を有し、局所的な逆転領域を有する形状をも含み、基板層に近づくほど基板層の表面に対向する断面積が「導電路の一面３１０ｖ１ｓ２、３１０ｖ２ｓ２、３１０ｖ３ｓ２から基板層側の面３１０ｖ１ｓ１、３１０ｖ２ｓ１、３１０ｖ３ｓ１に向かって大域的に」大きくなればよい。ただし、上述の各実施例のように、テーパ状の断面形状となるように傾斜した壁３００ｓｗがほぼ直線状に形成する構成は、たとえば等方エッチングとエッチング側壁保護のバランスの調整という簡易な方法で安定的に形成することができるという利点を有している。

Ｅ−３．第３変形例：上述の実施例や変形例では、ボンディングパッドや配線路にスリット状の貫通孔（本明細書では、単に「スリット」とも呼ばれる。）を形成することによって寄生容量を低減するスリット構造を採用しているが、たとえばメッシュ状の貫通孔３００ｈｆを形成するメッシュ構造（図２３）のボンディングパッド３００ｆや配線路としても良い。一般に、本発明で使用可能な貫通孔は、少なくとも一部の領域において、開放面から対向面に近づくほど、対向面と平行の面に投影される断面積が大きくなるように構成されていれば良い。

Ｅ−４．第４変形例：上述の実施例や変形例では、加速度センサ素子が使用されているが、たとえば角速度センサ、ピエゾ加速度センサ、走査トンネル顕微鏡の探針といった受動素子、あるいはスイッチミラーのような能動素子を使用する構成にも本発明は適用することができる。これらのデバイスは、たとえば前述のようにマイクロメカニカル構造体（ＭＥＭＳ）といった実装技術によって実現することができる。ただし、本発明は、配線の寄生容量を低減することができるので、静電容量の変化に応じて計測する加速度センサや角速度センサといった静電容量を検出して計測する慣性センサを搭載する電気装置において顕著な効果を奏する。

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：電気装置
１２：ウェハ
１００：半導体センサ素子要素
１１０ｈ：エッチング孔
１１０：マス部
１２１-１２４：弾性支持部
１３１-１３４：固定部
１１０ｎｗ：垂直壁
２００：配線路
２００ｓｗ、３００ｓｗ：傾斜壁
３００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｆ：ボンディングパッド
３００ｈｆ貫通孔
３１０：枠部
３２０：凸部
５００：基板層
６００：分離領域

Claims

導電性の基板層と、
前記基板層の表面に積層されている絶縁層と、
前記絶縁層の表面に積層されており、導電路を形成する平面形状にパターニングされているとともに、導電性の単結晶で形成されている導電層を備えており、
その導電層の側壁が、前記導電層の表面に対して、前記導電層の裏面側表面積が前記導電層の表面側表面積よりも縮小する方向に傾斜していることを特徴とする電気装置。
前記導電層にその導電層の表面から裏面に達する貫通孔が形成されており、その貫通孔の側壁が、前記導電層の表面に対して、前記方向に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の電気装置。
前記導電層の裏面が前記絶縁層に接触していることを特徴とする請求項１または２の電気装置。
前記基板層が単結晶シリコンで形成されており、前記絶縁層が酸化シリコンで形成されており、前記導電層が単結晶シリコンで形成されていることを特徴とする請求項1から３のいずれか1項に記載の電気装置。