JP2018132310A - 機能素子、センサー素子、電子機器、および機能素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機能素子、センサー素子、電子機器、および機能素子の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の機能素子１０は、主面１６を有する基板１２と、主面１６上に配置された溝部２４，２６，２８と、基板１２上の溝部２４，２６，２８を跨いで配置された固定部７６と、を有し、溝部２４，２６，２８の内部には、固定部７６に平面視で重複する位置に基板１２の一部である凸部５４，５６，５８が設けられ、凸部５４，５６，５８は、第１面８２と、第１面８２と交差する方向に沿った側面８４と、を有し、側面８４は、第１面８２に向けて傾斜し、第１面８２と側面８４には、電気的に接続されている配線３０，３６，４２を有し、配線３０，３６，４２と固定部７６とは、電気的に接続されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、機能素子、センサー素子、電子機器、および機能素子の製造方法に関するものである。

機能素子としては、固定配置された固定部となる固定電極と、固定電極に対して間隔を隔てて対向するとともに変位可能に設けられた可動部となる可動電極とを有し、固定電極と可動電極との間の静電容量に基づいて、加速度、角速度等の物理量を検出する物理量センサー素子が知られている。

例えば、特許文献１に記載のＭＥＭＳセンサー（物理量センサー素子）は、対向電極（固定電極）と可動対向電極（可動電極）とが設けられた支持基板の複数の支持導通部に第１の接続金属層を形成し、第２の接続金属層が形成された配線基板に、第１の接続金属層と第２の接続金属層とを加重しながら加熱することで共晶接合あるいは拡散接合して、支持基板を固定支持している。

国際公開第２０１０／０３２８２１号

しかしながら、特許文献１に記載のＭＥＭＳセンサーは、支持基板を配線基板に形成された第２の接続金属層のみで固定支持しているため、接合時に支持基板、配線基板、および接続金属層における線膨張係数の違いによる応力が発生し、支持導通部での電気的接続性や接合強度の点で問題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例又は形態として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る機能素子は、主面を有する基板と、前記主面上に配置された溝部と、前記基板上の前記溝部を跨いで配置された固定部と、を有し、前記溝部の内部には、前記固定部に平面視で重複する位置に前記基板の一部である凸部が設けられ、前記凸部は、第１面と、前記第１面と交差する方向に沿った側面と、を有し、前記側面は、前記第１面に向けて傾斜し、前記第１面と前記側面には、電気的に接続されている配線を有し、前記配線と前記固定部とは、電気的に接続されていることを特徴とする。

本適用例によれば、溝部に凸部を形成し、溝部に配置された配線を凸部の第１面に配置した状態で、可動部が設けられた基板上に配置された固定部と接続させることで、凸部において、固定部を支持導通することができる。そのため、凸部が設けられていることにより、配線が配置された基板と固定部が配置された基板との線膨張係数の違いによる応力を凸部で緩和することができ、配線と固定部との電気的接続の信頼性を高めることができる。また、凸部の側面が傾斜しているため、第１面と側面とが接する角部の角度が鈍角化し、角部における配線の断線を低減することができ、配線と固定部との電気的接続の信頼性をより高めることができる。

［適用例２］上記適用例に記載の機能素子において、前記第１面は、平面視で、４隅に切欠き部を有する矩形状であることが好ましい。

本適用例によれば、第１面の４隅に切欠き部が設けられていることにより、２つの側面と第１面とが接する角部の角度を鈍角化し、角部における配線の断線を低減することができ、配線と固定部との電気的接続の信頼性をさらに高めることができる。

［適用例３］上記適用例に記載の機能素子において、前記基板の断面視にて、前記凸部の前記第１面は、前記基板の前記主面よりも高さが低いことが好ましい。

本適用例によれば、配線の厚みを厚くすることができるので、配線と固定部との電気的接続の信頼性を高めることができる。

［適用例４］上記適用例に記載の機能素子において、前記基板は、絶縁材料で構成され、前記固定部は、半導体材料で構成されていることが好ましい。

本適用例によれば、基板と固定部とを容易に絶縁分離することができる。

［適用例５］本適用例に係るセンサー素子は、上記適用例に記載の機能素子を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、基板と固定部との接続の信頼性を高めるとともに、固定部と基板上の他の構成要素との絶縁の信頼性を高めたセンサー素子を提供することができる。

［適用例６］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の機能素子を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、基板と固定部との接続の信頼性を高めるとともに、固定部と基板上の他の構成要素との絶縁の信頼性を高めた電子機器を提供することができる。

［適用例７］本適用例に係る機能素子の製造方法は、基板の主面上に溝部と、前記溝部の内部の少なくとも一部に凸部と、を形成する工程と、前記凸部をエッチングする工程と、前記凸部の側面および前記凸部の第１面に配線を形成する工程と、前記第１面の上方に前記配線を介して固定部を接合する工程と、を含み、前記配線を形成する工程後において、前記凸部の前記第１面上に形成された前記配線の表面は、前記基板の前記主面よりも突出していることを特徴とする。

本適用例によれば、凸部をエッチングすることで、凸部の第１面と側面とが接する角部の角度が鈍角化するので、角部における配線の断線を低減することができ、配線と固定部との電気的接続の信頼性を高めることができる。また、配線を形成する工程後において、凸部の第１面に形成された配線の表面は、基板の主面よりも突出しているので、基板上に固定部を接合したときに凸部と固定部とを強固に接合することができる。

［適用例８］上記適用例に記載の機能素子の製造方法において、前記凸部を形成する工程において、４隅に切欠き部を有する矩形状のマスクを用いることが好ましい。

本適用例によれば、凸部の第１面の４隅に切欠き部を設けることができ、２つの側面と第１面とが接する角部の角度が鈍角化するので、角部における配線の断線を低減し、配線と固定部との電気的接続の信頼性を高めることができる。

［適用例９］上記適用例に記載の機能素子の製造方法において、前記基板は、アルカリ金属イオンを含む材料で構成され、前記固定部は、半導体材料で構成され、前記固定部を接合する工程は、前記基板と前記固定部とを陽極接合により接合することが好ましい。

本適用例によれば、基板と固定部とを強固に接合することができる。また、基板をアルカリ金属イオンを含む絶縁性のガラス基板とすれば、基板と固定部とを容易に絶縁分離することができる。

本実施形態に係る機能素子の平面図。 本実施形態に係る機能素子の斜視図。 図１に示される第１の固定電極指、第２の固定電極指等を含む領域を拡大した平面図。 図３ＡのＡ−Ａ線断面図。 図３ＡのＢ−Ｂ線断面図。 図１に示される固定部等を含む領域を拡大した平面図。 図４ＡのＣ−Ｃ線断面図。 溝部に配置された配線および凸部の詳細図。 本実施形態の機能素子の製造工程を示す図であり、溝部および凸部を形成する工程。 本実施形態の機能素子の製造工程を示す図であり、凸部をエッチングする工程。 本実施形態の機能素子の製造工程を示す図であり、基板に配線材料を積層する工程。 本実施形態の機能素子の製造工程を示す図であり、エッチングにより配線を形成する工程。 本実施形態の機能素子の製造工程を示す図であり、基板に接点層材料を積層する工程。 本実施形態の機能素子の製造工程を示す図であり、エッチングにより接点層を形成する工程。 本実施形態の機能素子の製造工程を示す図であり、基板に絶縁膜を積層する工程。 本実施形態の機能素子の製造工程を示す図であり、エッチングにより接点層および配線を露出させる工程。 本実施形態の機能素子の製造工程を示す図であり、基板と半導体基板とを接合する工程。 本実施形態の機能素子の製造工程を示す図であり、半導体基板を薄膜化する工程。 本実施形態の機能素子の製造工程を示す図であり、半導体基板の薄膜化後エッチング前の平面図。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

（実施形態）
［機能素子］
先ず、本実施形態に係る機能素子１０について、図１および図２を参照して説明する。
図１に、本実施形態に係る機能素子の平面図を示し、図２に本実施形態に係る機能素子の斜視図を示す。本実施形態の機能素子１０は、基板１２上に半導体基板６６（図５、図７参照）を積層し、この積層された半導体基板６６から、可動部６８と、固定部７６（第１の固定電極指７８、第２の固定電極指８０）と、をエッチングにより型抜きしたのち、リッド６４で封止した構成を有している。

基板１２は、半導体基板６６と接合する主面１６を有し、主面１６は、主面１６の平面視で半導体基板６６の外周となる領域であってリッド６４が接合される枠型の外周部１８と、後述する端子電極を備える端子部２０とを有する。また、基板１２の主面１６の平面視で半導体基板６６の内側となる位置には、凹部２２が配置されている。凹部２２は、後述の可動部６８と基板１２との干渉を回避するためのものである。よって、凹部２２は主面１６内であって可動部６８と対向する位置に形成される。なお、後述のように、基板１２の主面１６には絶縁層６２（図５等参照）が形成され、絶縁層６２の表面が半導体基板６６と接合する接合面１４となる。基板１２の少なくとも主面１６が絶縁性を有していれば、基板１２の主面１６上に絶縁層が設けられていなくてもよい。

また、凹部２２の外周に沿って第１の溝部２４が配置され、第１の溝部２４の外周に沿って離間した位置には、第２の溝部２６が配置されている。また、第１の溝部２４および第２の溝部２６とが離間した位置には、第３の溝部２８が配置されている。第１の溝部２４、第２の溝部２６、および第３の溝部２８は、それぞれ主面１６の外周部１８の内側となる領域から端子部２０に亘って配置される。第１の溝部２４と第２の溝部２６とは、図１においては全体としてＵ字型に配置されているが、各溝は互いに離間した形状であれば他の形状であってもよい。

基板１２の構成材料としては、絶縁材料が好ましく、半導体基板６６の構成材料としては、半導体材料が好ましい。
基板１２の絶縁材料としては、具体的には、高抵抗なシリコン材料、ガラス材料を用いるのが好ましく、特に、半導体基板６６がシリコン材料を主材料として構成されている場合、アルカリ金属イオン（可動イオン）を含むガラス材料（例えば、パイレックス（登録商標）のような硼珪酸ガラス）を用いるのが好ましい。これにより、半導体基板６６がシリコンを主原料として構成されている場合、基板１２と半導体基板６６とを陽極接合することができる。

また、基板１２をアルカリ金属イオンを含む絶縁性のガラス基板とすれば、基板１２と半導体基板６６とを容易に絶縁分離することができる。なお、基板１２は、必ずしも絶縁性を有さなくても良く、例えば、低抵抗シリコン材からなる導電性基板であっても良い。その場合は、基板１２と半導体基板６６との間に絶縁膜を挟んで双方を絶縁分離する。さらに、第１の溝部２４、第２の溝部２６、および第３の溝部２８の壁面にも絶縁膜を形成した上で、第１の配線３０、第２の配線３６、および第３の配線４２を配置し、各配線間の短絡を防止する。

また、基板１２の構成材料は、半導体基板６６の構成材料との熱膨張係数差ができるだけ小さいのが好ましく、具体的には、基板１２の構成材料と半導体基板６６の構成材料との熱膨張係数差が３ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。これにより、基板１２と半導体基板６６との間の残留応力を低減することができる。

また、第１の溝部２４の底面には、第１の溝部２４に沿って第１の配線３０が配置され、第２の溝部２６の底面には、第２の溝部２６に沿って第２の配線３６が配置され、第３の溝部２８の底面には、第３の溝部２８に沿って第３の配線４２が配置されている。

第１の配線３０は、後述の第１の固定電極指７８と電気的に接続する配線である。第２の配線３６は、後述の第２の固定電極指８０と電気的に接続する配線である。第３の配線４２は、後述の固定部７６と電気的に接続する配線である。

なお、第１の配線３０、第２の配線３６、および第３の配線４２の端部（端子部２０に配置される端部）は、それぞれ第１の端子電極３４、第２の端子電極４０、および第３の端子電極４６となる。

第１の配線３０、第２の配線３６、および第３の配線４２の構成材料としては、それぞれ導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができるが、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、Ｉｎ₃Ｏ₃、ＳｎＯ₂、Ｓｂ含有ＳｎＯ₂、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物（透明電極材料）、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ又はこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

中でも、前述の各配線の構成材料としては、透明電極材料（特にＩＴＯ）を用いることが好適である。各配線がそれぞれ透明導電材料で構成されていると、基板１２が透明であった場合、半導体基板６６から型抜きされる固定部７６を構成する固定電極部（第１の固定電極指７８、第２の固定電極指８０）の面上に存在する異物等を基板１２の固定電極指（７８，８０）とは反対の面から容易に視認することができ、機能素子１０の検査を容易に行うことができる。

可動部６８は、半導体基板６６からエッチングにより型抜されて形成されたものであり、アーム７０、可動電極指７２、可撓部７４、固定部７６により構成されている。このうち、アーム７０、可動電極指７２、可撓部７４は、基板１２の凹部２２に対向する位置、すなわちＺ軸方向から見て凹部２２に囲まれる位置に配置される。図１に示すように、アーム７０は、Ｘ軸方向に長手方向を有するものであり、その長手方向の両端に可撓部７４が配置されている。

可動電極指７２は、アーム７０の長手方向（Ｘ軸方向）の側面において、アーム７０の長手方向に一定の間隔でアーム７０の長手方向に垂直な方向（Ｙ軸方向）に延出するように櫛歯状に複数配置されたものである。可撓部７４はＸ軸方向からの力を受けてＸ軸方向に撓み変形するものである。固定部７６は、可撓部７４の端部に接続されるとともに基板１２に接合するものである。また、固定部７６の一方は、基板１２上の第３の溝部２８を跨ぐ位置に配置されている。

第１の固定電極指７８は、基板１２上の第１の溝部２４および第２の溝部２６を跨ぐ位置に配置される。また、第１の固定電極指７８は、Ｚ軸方向から見て凹部２２と一部が重なるように配置される。

第２の固定電極指８０は、第１の固定電極指７８と平行に配置され、基板１２上の第１の溝部２４および第２の溝部２６を跨ぐ位置に配置される。また、第２の固定電極指８０は、第１の固定電極指７８と同様に、Ｚ軸方向から見て凹部２２と一部が重なるように配置される。そして、第１の固定電極指７８、第２の固定電極指８０は、櫛歯状に配置された可動電極指７２の間に挟まれる位置ごとに配置される。

図３Ａは、図１に示される第１の固定電極指、第２の固定電極指等を含む領域の拡大した平面図、図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ線断面図、図３Ｃは、図３ＡのＢ−Ｂ線断面図を示す。また、図４Ａは、図１に示される固定部等を含む領域の拡大した平面図、図４Ｂは、図４ＡのＣ−Ｃ線断面図を示す。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第１の溝部２４の第１の固定電極指７８に対向する位置（第１の固定電極指７８に平面視で重複する位置）には凸部５４が形成されている。そして、第１の配線３０は、第１の溝部２４の内部から凸部５４の第１面５４ａ上にかけて配置される。よって、凸部５４の第１面５４ａの部分は第１の固定電極指７８と接続する接続部３２となる。この接続部３２と第１の固定電極指７８とが接続することにより、第１の端子電極３４は、第１の配線３０（接続部３２）を介して第１の固定電極指７８と電気的に接続する。また、第１の配線３０の厚み寸法は、第１の溝部２４の深さ寸法より小さいため、図３Ｃに示すように、第１の配線３０が、主面１６から露出することはなく、第２の固定電極指８０と接続することはない。

図３Ａおよび図３Ｃに示すように、第２の溝部２６の第２の固定電極指８０に対向する位置（第２の固定電極指８０に平面視で重複する位置）には凸部５６が形成されている。そして、第２の配線３６は、第２の溝部２６の内部から凸部５６の第１面５６ａにかけて配置される。よって、凸部５６の第１面５６ａの部分は第２の固定電極指８０と接続する接続部３８となる。この接続部３８と第２の固定電極指８０とが接続することにより、第２の端子電極４０は、第２の配線３６（接続部３８）を介して第２の固定電極指８０と電気的に接続する。また、第２の配線３６の厚み寸法は、第２の溝部２６の深さ寸法より小さいため、図３Ｂに示すように、第２の配線３６が、主面１６から露出することはなく、第１の固定電極指７８と接続することはない。

図４Ａおよび図４Ｂに示すように、第３の溝部２８の固定部７６に対向する位置（固定部７６に平面視で重複する位置）には凸部５８が形成されている。そして、第３の配線４２は、第３の溝部２８の内部から凸部５８の第１面５８ａにかけて配置される。よって、凸部５８の第１面５８ａの部分は固定部７６と接続する接続部４４となる。この接続部４４と固定部７６とが接続することにより、第３の端子電極４６は、第３の配線４２（接続部４４）、固定部７６、可撓部７４、アーム７０を介して可動電極指７２と電気的に接続する。

なお、凸部５８の第１面５８ａは、図４Ａに示すように、接続部４４に平面視で、矩形状の４隅に切欠き部が設けられていても構わない。第１面５８ａの４隅に切欠き部を有することで、２つの側面８４（図５参照）と第１面５８ａとが接する角部の角度を鈍角化し、角部における第３の配線４２の断線を低減することができる。また、凸部５４，５６の第１面５４ａ，５６ａについても同様に、４隅に切欠き部を設けることで配線３０，３６の断線を低減することができる。

よって、上記構成において、第１の固定電極指７８と、第１の固定電極指７８に−Ｘ軸方向から対向する可動電極指７２と、の間で第１のコンデンサーを形成し、第２の固定電極指８０と、第２の固定電極指８０に＋Ｘ軸方向から対向する可動電極指７２と、の間で第２のコンデンサーを形成する。この状態で機能素子１０が、例えば−Ｘ軸方向に加速度を受けると、アーム７０および可動電極指７２は慣性の力を受けて第１の固定電極指７８を基準として＋Ｘ軸方向に相対変位する。このとき、第１の固定電極指７８と、第１の固定電極指７８に−Ｘ軸方向から対向する可動電極指７２と、の間隔は狭くなるので第１のコンデンサーの静電容量は増加する。

また、第２の固定電極指８０と、第２の固定電極指８０に＋Ｘ軸方向から対向する可動電極指７２と、の間隔は広くなるので第２のコンデンサーの静電容量は減少する。一方、アーム７０および可動電極指７２が第２の固定電極指８０を基準として−Ｘ軸方向に変位すると、第１のコンデンサーの静電容量は減少し、第２のコンデンサーの静電容量は増加する。

従って、第１の端子電極３４と第３の端子電極４６との間で検出される第１のコンデンサーの静電容量の変化と、第２の端子電極４０と第３の端子電極４６との間で検出される第２のコンデンサーの静電容量の変化と、の差分をモニターすることにより機能素子１０に印加される加速度等の物理量の大きさとその向きを検知することができる。そして、本実施形態のように２つのコンデンサーの静電容量の変化の差分をモニターするので、高い感度で加速度等の物理量を検知するセンサー素子として用いることができる。

なお、図３Ａ〜図３Ｃ、図４Ａ、および図４Ｂに示すように、基板１２上には、絶縁層６２が積層されている。この絶縁層６２は、第１の配線３０が第１の固定電極指７８と接続する位置（接続部３２、図３Ｂ参照）、第２の配線３６が第２の固定電極指８０と接続する位置（接続部３８、図３Ｃ参照）、第３の配線４２が固定部７６と接続する位置（接続部４４、図４Ｂ参照）において取り払われ、それらの部分において各配線を露出させている。また、絶縁層６２は、各端子電極上では取り払われ、各端子電極は露出している。よって、絶縁層６２は、基板１２の主面１６のうち、凸部５４，５６，５８の第１面５４ａ，５６ａ，５８ａおよび各端子電極以外の領域に配置されることになる。

図５に、溝部に配置された配線および凸部の詳細図を示す。図５の左図は、第１の溝部２４、第２の溝部２６、および第３の溝部２８の内部に、それぞれ凸部５４，５６，５８を形成した箇所の断面図を示し、右図は、第１の溝部２４、第２の溝部２６、および第３の溝部２８の内部にそれぞれ凸部５４，５６，５８を形成していない箇所の断面図を示している。

第１の溝部２４、第２の溝部２６、および第３の溝部２８は、図５の右図に示すような形状となっており、半導体基板６６（第１の固定電極指７８、第２の固定電極指８０、固定部７６）がこれらを跨ぐように基板１２上に配置されている。第１の配線３０、第２の配線３６、および第３の配線４２は、図５の右図に示すように、第１の溝部２４、第２の溝部２６、および第３の溝部２８に配置されている。なお、各配線の幅は、各溝部の底面の幅よりも狭く設計され、かつ各配線の幅方向の中央を通過するように配置されている。

一方、図５の左図に示すように、第１の溝部２４の第１の固定電極指７８に対向する位置、第２の溝部２６の第２の固定電極指８０に対向する位置、および第３の溝部２８の固定部７６に対向する位置には、凸部５４，５６，５８が形成されている。なお、凸部５４，５６，５８は、第１面８２（５４ａ，５６ａ，５８ａ）と第１面８２と交差する方向に沿った側面８４とを有し、側面８４は、各溝部（２４，２６，２８）の底部から第１面８２に向かって傾斜し、第１面８２と側面８４とが接する角部の角度が鈍角化している。

第１の配線３０、第２の配線３６、および第３の配線４２は、図５の左図に示すように、それぞれ凸部５４，５６，５８の第１面８２および側面８４を覆うように配置される。また、凸部５４，５６，５８の第１面８２は、基板１２の主面１６よりも高さがｔ１だけ低いので、各配線の表面が基板１２の主面１６よりも突出するように各配線の厚さが調整されている。つまり、基板１２の主面１６よりも高さがｔ２だけ高くなるように各配線の厚さが調整されている。なお、各配線の凸部５４，５６，５８の第１面８２に配置される部分が上述の接続部３２，３８，４４となる。

さらに、接続部３２，３８，４４上には、接点層６０が配置されている。接点層６０は、半導体基板６６がシリコンで形成されている場合は、シリコンと共晶を形成する材料で形成することが好適であり、Ａｕ等が好適であり、また、Ａｌ等も好適である。この接点層６０を設けることにより、半導体基板６６（第１の固定電極指７８、第２の固定電極指８０、固定部７６）と各配線との間の接触抵抗を低減することができる。

また、上述のように、各配線と半導体基板６６との間にバッファー膜として接点層６０を入れることで、凸部５４，５６，５８の第１面上に形成された各配線の表面を基板１２の主面１６よりもさらに突出させることができる。また、突出量を接点層６０で調整することができ、凸部５４，５６，５８と半導体基板６６とをより強固に接合することができる。

また、上述のように、基板１２には、接続部３２，３８，４４および各端子電極が形成された部分を除いて絶縁層６２が配置されている。本実施形態においては、この絶縁層６２の表面が半導体基板６６と接合する接合面１４を形成する。そして、この絶縁層６２の厚みは、接続部３２，３８，４４と接点層６０とを足し合わせた厚みと同程度もしくは、それよりもやや薄い厚みとなるように形成される。ここで絶縁層６２をＳｉＯ₂で形成することにより、半導体基板６６と基板１２とを絶縁層６２を介して陽極接合することができる。

基板１２上の各溝部に配置された各配線と基板１２上に配置された半導体基板６６（固定電極指（７８，８０）等）とを電気的に接続する場合は、各配線の半導体基板６６に対向する位置にＡｕ等のバンプを配置して、バンプを押しつぶしつつ、半導体基板６６を基板１２に接合する方法も考えられる。しかし、このような方法を用いた場合、各配線、バンプにより形成され各溝部中の各配線から半導体基板６６に至る電気的接続を行なう部材（配線＋バンプ）の厚みが増すことになるため、厚み方向の剛性が低下し、各配線と半導体基板６６との電気的接続の信頼性が低下する。

そのため、本実施形態のように、各配線が凸部５４，５６，５８の第１面８２（５４ａ，５６ａ，５８ａ）および側面８４に配置する構成を適用し、各配線の一部を凸部５４，５６，５８に形成して凸部５４，５６，５８の第１面８２に形成された接続部３２，３８，４４を半導体基板６６に接続する構成とする。これにより、各配線の厚みを厚くすることなく各配線と半導体基板６６（第１の固定電極指７８、第２の固定電極指８０、固定部７６）との電気的接続が行なえるため、半導体基板６６と電気的に接続する部材（配線）の厚み方向の剛性を確保することができる。さらに、各配線を薄く形成できるので、各配線（接続部３２，３８，４４）の凸部５４，５６，５８の第１面８２上での平坦性を維持することができる。

以上に説明したように、本実施形態では、溝部２４，２６，２８に凸部５４，５６，５８を形成し、溝部２４，２６，２８に配置された各配線を凸部５４，５６，５８の第１面８２（５４ａ，５６ａ，５８ａ）に配置した状態で、基板１２上に配置された固定部７６と接続させることで、凸部において、固定部７６を支持導通することができる。そのため、凸部５４，５６，５８が設けられていることにより、各配線が配置された基板１２と半導体基板６６との線膨張係数の違いによる応力を凸部５４，５６，５８で緩和することができ、各配線と固定部７６との電気的接続の信頼性を高めることができる。

また、本実施形態では、凸部５４，５６，５８の側面８４が傾斜しているため、第１面８２と側面８４とが接する角部の角度が鈍角化し、角部における各配線の断線を低減することができるので、各配線と固定部７６との電気的接続の信頼性をより高めることができる。

また、本実施形態では、凸部５４，５６，５８の第１面８２の４隅に切欠き部が設けられていることにより、２つの側面８４と第１面８２とが接する角部の角度を鈍角化し、角部における各配線の断線を低減することができるので、各配線と固定部７６との電気的接続の信頼性をさらに高めることができる。

また、本実施形態では、凸部５４，５６，５８の第１面８２が基板１２の主面１６よりも高さが低いので、各配線の厚さを厚くすることができ、各配線と固定部７６との電気的接続の信頼性を高めることができる。

また、本実施形態では、各配線が配置された基板１２が絶縁材料で構成され、固定部７６が設けられた半導体基板６６が半導体材料で構成されているため、基板１２と固定部７６とを容易に絶縁分離することができる。

［製造方法］
次に、本実施形態に係る機能素子１０の製造工程について、図６Ａ〜図７を参照して説明する。
図６Ａ〜図６Ｊは、本実施形態の機能素子の製造工程を示し、図６Ａは、溝部および凸部を形成する工程、図６Ｂは、凸部をエッチングする工程、図６Ｃは、基板に配線材料を積層する工程、図６Ｄは、エッチングにより配線を形成する工程、図６Ｅは、基板に接点層材料を積層する工程、図６Ｆは、エッチングにより接点層を形成する工程、図６Ｇは、基板に絶縁膜を積層する工程、図６Ｈは、エッチングにより接点層および配線を露出させる工程、図６Ｉは、基板と半導体基板とを接合する工程、図６Ｊは、半導体基板を薄膜化する工程を示す。そして、図７は、本実施形態の機能素子の製造工程を示す図であり、半導体基板の薄膜化後エッチング前の平面図を示す。

なお、図６Ａ〜図６Ｊの左図は、各溝部の内部に凸部５４，５６，５８を形成した箇所の断面図を示し、右図は、各溝部の内部に凸部５４，５６，５８を形成していない箇所の断面図を示す。

先ず、図６Ａに示すように、基板１２の主面１６において、ウェットエッチング又はドライエッチング等のエッチング処理により、第１の溝部２４、第２の溝部２６、第３の溝部２８を形成する。また、各溝部を形成する前に基板１２の主面１６に凹部２２（図６Ａ〜図６Ｊにて不図示）を形成する。このとき、第１の溝部２４の第１の固定電極指７８に対向する位置、第２の溝部２６の第２の固定電極指８０に対向する位置、および第３の溝部２８の固定部７６に対向する位置では、凸部５４，５６，５８の外形を残す形でエッチングを行なう。これにより、第１面８２および側面８４を有する凸部５４，５６，５８が形成されるが、第１面８２は主面１６と同一平面となる。

なお、凸部５４，５６，５８を形成する際に、４隅に切欠き部を有する矩形状のマスクを用いることで、４隅に切欠き部を有する矩形状の第１面８２を有する凸部５４，５６，５８を形成することができる。

次に、図６Ｂに示すように、凸部５４，５６，５８以外を保護膜等で覆いウェットエッチング等により、凸部５４，５６，５８のエッチングを行なう。これにより凸部５４，５６，５８の側面８４に傾斜面が形成される。なお、凸部５４，５６，５８の第１面８２もエッチングされるので、第１面８２は基板１２の主面１６よりも高さがエッチング量に相当する厚さであるｔ１だけ低くなる。

そして、図６Ｃに示すように、スパッタ等により配線材料（例えばＩＴＯ）を基板１２上に堆積させ、図６Ｄに示すように、第１の配線３０、第２の配線３６、および第３の配線４２となる部分を残して配線材料のエッチングを行なう。これにより各配線が形成されるとともに、凸部５４には接続部３２が、凸部５６には接続部３８が、凸部５８には接続部４４が形成される。なお、凸部５４，５６，５８の第１面８２は、基板１２の主面１６よりも高さが低いので、各配線の表面が基板１２の主面１６よりも突出するように各配線の厚さを調整する。つまり、基板１２の主面１６よりも高さがｔ２だけ高くなるように各配線の厚さを調整する。各配線の表面を基板１２の主面１６よりも突出させることで、凸部５４，５６，５８と半導体基板６６とをより強固に接合することができる。

次に、図６Ｅに示すように、スパッタ等によりバッファー層としての接点層６０の材料（例えばＡｕ）を基板１２上に堆積させ、図６Ｆに示すように、接点層６０を形成する位置を残して接点層材料のエッチングを行なう。これにより接続部３２，３８，４４上に接点層６０が形成される。このとき、接点層６０の上面が基板１２の主面１６に対し突出している。そして図６Ｇに示すように、低温ＣＶＤやスパッタ等により絶縁膜である絶縁層６２（例えばＳｉＯ₂）を基板１２上に堆積させる。このとき、絶縁層６２の厚みが各配線（接続部３２，３８，４４）と接点層６０とを足し合わせた厚みと同程度か、それよりもやや薄くなる程度に堆積させる。そして、図６Ｈに示すように、絶縁層６２の接点層６０（およびその周囲の配線）を覆う部分のエッチングを行い、接点層６０（接続部３２，３８，４４）を露出させる。この状態で、接点層６０の半導体基板６６との接続面８６は、基板１２上に配置された絶縁層６２の半導体基板６６との接合面１４と同一平面を形成するか、絶縁層６２の接合面１４よりやや半導体基板６６側に位置するように出っ張る形となる。そして、後述の出っ張る形の方が半導体基板６６との導電接合をより強固にできる。

そして、図６Ｉに示すように、半導体基板６６を基板１２上に載置し、陽極接合法により基板１２と半導体基板６６とを接合する。この工程により、第１面８２の上方に各配線を介して固定部７６が接合される。よって、本工程が本実施形態における固定部７６を接合する工程に相当する。上述のように、接点層６０（接続部３２，３８，４４）が絶縁層６２より半導体基板６６側に出っ張っている場合は、接点層６０（接続部３２，３８，４４）が半導体基板６６に圧接され、接続部３２，３８，４４と半導体基板６６とが接点層６０を介して電気的に接続する。次に、図６Ｊに示すように、必要に応じて半導体基板６６を研磨等により薄膜化する。このような工程を経ることにより、図７に示すように、基板１２上に、固定電極指（７８，８０）や可動部６８が型抜きされる前の半導体基板６６が接合した状態となる。

最後に、第１の固定電極指７８、第２の固定電極指８０、および可動部６８（アーム７０、可動電極指７２、可撓部７４、固定部７６）の外形に倣ったエッチングを半導体基板６６に行ない、リッド６４を外周部１８に接続して固定電極指（７８，８０）や可動部６８を封止することにより、本実施形態の機能素子１０が形成される。

なお、本実施形態では、基板１２の主面１６に絶縁層６２を形成し、その絶縁層６２の表面を半導体基板６６と接合する接合面１４としているが、絶縁層６２を形成しなくても本実施形態の機能素子１０を実現することができる。このとき、基板１２の主面１６が接合面１４となる。そして、基板１２を絶縁層６２と同一材料（ＳｉＯ₂）で形成した場合、基板１２と半導体基板６６とを陽極接合により接合することができる。

以上に説明したように、本実施形態の製造方法では、凸部５４，５６，５８をエッチングする工程において、凸部５４，５６，５８をエッチングすることにより、凸部５４，５６，５８の第１面８２と側面８４とが接する角部の角度を鈍角化させ、角部における各配線の断線を低減することができ、各配線と固定部７６との電気的接続の信頼性を高めることができる。

また、配線を形成する工程後に、凸部５４，５６，５８の第１面８２に形成された各配線の表面を、基板１２の主面１６よりも突出させることで、基板１２上に固定部７６を接合したときに凸部５４，５６，５８と固定部７６とを強固に接合することができる。

また、凸部５４，５６，５８を形成する工程において、第１面８２の４隅に切欠き部を有する矩形状のマスクを用いることにより、凸部の第１面の４隅に切欠き部を設けることができ、２つの側面８４と第１面８２とが接する角部の角度が鈍角化するので、角部における各配線の断線を低減し、各配線と固定部７６との電気的接続の信頼性を高めることができる。

また、基板１２がアルカリ金属イオンを含む材料である絶縁性のガラス基板で構成され、固定部７６が半導体材料で構成されているため、固定部７６を接合する工程において、基板１２と固定部７６とを陽極接合により接合することができ、基板１２と固定部７６とを強固に接合することができる。

［センサー素子および電子機器］
いずれの実施形態に係る機能素子１０においても、機能素子１０を駆動する集積回路（ＩＣ）等に接続して物理量センサーを構築することが可能である。例えばＩＣを角速度検出回路や加速検出回路、圧力検出回路として形成することにより、ジャイロセンサー、加速度センサー、圧力センサーとして構成することができる。またいずれの実施形態に係る機能素子１０を、デジタルカメラ、パーソナルコンピューター、携帯電話機、医療機器、各種測定機器等に搭載した電子機器を構築することができる。

１０…機能素子、１２…基板、１４…接合面、１６…主面、１８…外周部、２０…端子部、２２…凹部、２４…第１の溝部、２６…第２の溝部、２８…第３の溝部、３０…第１の配線、３２…接続部、３４…第１の端子電極、３６…第２の配線、３８…接続部、４０…第２の端子電極、４２…第３の配線、４４…接続部、４６…第３の端子電極、５４…凸部、５４ａ…第１面、５６…凸部、５６ａ…第１面、５８…凸部、５８ａ…第１面、６０…接点層、６２…絶縁層、６４…リッド、６６…半導体基板、６８…可動部、７０…アーム、７２…可動電極指、７４…可撓部、７６…固定部、７８…第１の固定電極指、８０…第２の固定電極指、８２…第１面、８４…側面、８６…接続面。

Claims (9)

1. 主面を有する基板と、
   前記主面上に配置された溝部と、
   前記基板上の前記溝部を跨いで配置された固定部と、を有し、
   前記溝部の内部には、前記固定部に平面視で重複する位置に前記基板の一部である凸部が設けられ、
   前記凸部は、第１面と、前記第１面と交差する方向に沿った側面と、を有し、
   前記側面は、前記第１面に向けて傾斜し、
   前記第１面と前記側面には、電気的に接続されている配線を有し、
   前記配線と前記固定部とは、電気的に接続されていることを特徴とする機能素子。
2. 前記第１面は、平面視で、４隅に切欠き部を有する矩形状であることを特徴とする請求項１に記載の機能素子。
3. 前記基板の断面視にて、前記凸部の前記第１面は、前記基板の前記主面よりも高さが低いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の機能素子。
4. 前記基板は、絶縁材料で構成され、
   前記固定部は、半導体材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の機能素子。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の機能素子を備えていることを特徴とするセンサー素子。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の機能素子を備えていることを特徴とする電子機器。
7. 基板の主面上に溝部と、前記溝部の内部の少なくとも一部に凸部と、を形成する工程と、
   前記凸部をエッチングする工程と、
   前記凸部の側面および前記凸部の第１面に配線を形成する工程と、
   前記第１面の上方に前記配線を介して固定部を接合する工程と、を含み、
   前記配線を形成する工程後において、前記凸部の前記第１面上に形成された前記配線の表面は、前記基板の前記主面よりも突出していることを特徴とする機能素子の製造方法。
8. 前記凸部を形成する工程において、４隅に切欠き部を有する矩形状のマスクを用いることを特徴とする請求項７に記載の機能素子の製造方法。
9. 前記基板は、アルカリ金属イオンを含む材料で構成され、
   前記固定部は、半導体材料で構成され、
   前記固定部を接合する工程は、前記基板と前記固定部とを陽極接合により接合することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の機能素子の製造方法。

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