JP4766932B2 - Manufacturing method of sensor using capacitive element - Google Patents

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Description

本発明は、容量素子を用いたセンサの製造方法に関し、特に、加速度や角速度を容量素子を用いて検出するタイプのセンサにおける効率的な配線方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a sensor using a capacitive element, and more particularly to an efficient wiring method in a sensor of a type that detects acceleration and angular velocity using a capacitive element.

小型で単純な構造を有する加速度センサあるいは角速度センサとして、静電容量素子を利用したタイプのセンサが実用化されている。これらのタイプのセンサでは、通常、所定の自由度をもって変位可能となるように支持された重錘体を用意し、この重錘体に対して作用する加速度や角速度を、重錘体の変位として検出する機能を有している。変位の検出は、容量素子の静電容量値に基づいて行われる。   A sensor using a capacitive element has been put into practical use as an acceleration sensor or an angular velocity sensor having a small and simple structure. In these types of sensors, normally, a weight body supported so as to be displaceable with a predetermined degree of freedom is prepared, and acceleration and angular velocity acting on the weight body are defined as displacement of the weight body. It has a function to detect. The displacement is detected based on the capacitance value of the capacitive element.

たとえば、下記の特許文献1〜3には、重錘体側に形成された変位電極と、装置筐体側に形成された固定電極とによって容量素子を構成し、この容量素子の静電容量値の変化に基づいて、重錘体の変位を検出し、作用した加速度を電気的に検出することができる加速度センサが開示されている。複数の容量素子を工夫して配置することにより、XYZ三次元座標系における各座標軸方向の変位が独立して検出可能になるため、比較的単純な構成にもかかわらず、多次元加速度センサを実現することが可能になる。   For example, in Patent Documents 1 to 3 below, a capacitive element is constituted by a displacement electrode formed on the weight body side and a fixed electrode formed on the apparatus housing side, and the capacitance value of this capacitive element changes. An acceleration sensor that can detect the displacement of the weight body and electrically detect the applied acceleration is disclosed. By disposing a plurality of capacitive elements, displacement in each coordinate axis direction in the XYZ three-dimensional coordinate system can be detected independently, thus realizing a multidimensional acceleration sensor despite a relatively simple configuration. It becomes possible to do.

また、下記の特許文献4には、ほぼ同様の構造体を用いて角速度を検出するセンサが開示されている。角速度の検出は、所定の容量素子に交流信号を供給して、クーロン力により重錘体を運動させ、この運動中の重錘体に対して角速度が作用することにより生じるコリオリ力を、所定の容量素子の静電容量の変化として検出することにより行われる。やはり複数の容量素子を工夫して配置することにより、重錘体に、単振動、円運動、歳差運動など、所定の軌道に沿ったくり返し運動を行わせることができ、かつ、XYZ三次元座標系における所望の座標軸方向の変位が独立して検出可能になるため、比較的単純な構成にもかかわらず、複数の座標軸まわりの角速度を検出可能な多次元角速度センサを実現することが可能になる。
特開平4−299227号公報 特開平5−26754号公報 特開平5−215627号公報 特開平10−227644号公報
Patent Document 4 below discloses a sensor that detects an angular velocity using a substantially similar structure. The angular velocity is detected by supplying an AC signal to a predetermined capacitive element, moving the weight body by the Coulomb force, and generating a Coriolis force generated by the angular velocity acting on the moving weight body. This is performed by detecting the change in the capacitance of the capacitive element. Also by devising and arranging a plurality of capacitive elements, it is possible to cause the weight body to perform repeated movements along a predetermined trajectory such as simple vibration, circular movement, precession movement, etc., and XYZ three-dimensional Since the displacement in the desired coordinate axis direction in the coordinate system can be detected independently, it is possible to realize a multidimensional angular velocity sensor capable of detecting angular velocities around a plurality of coordinate axes in spite of a relatively simple configuration. Become.
JP-A-4-299227 Japanese Patent Laid-Open No. 5-26754 JP-A-5-215627 JP-A-10-227644

上述したように、静電容量素子を利用した加速度センサや角速度センサは、比較的単純な構成にもかかわらず、多次元成分の加速度や角速度を検出することができる特徴を有しており、半導体基板などを材料に用いることにより、量産化が行われている。しかしながら、容量素子を利用して力の検出や重錘体の駆動が行われるため、容量素子を構成する個々の電極に対する外部への配線が不可欠になる。   As described above, an acceleration sensor and an angular velocity sensor using a capacitive element have a feature that can detect acceleration and angular velocity of a multidimensional component in spite of a relatively simple configuration. Mass production is performed by using a substrate or the like as a material. However, since the detection of force and the driving of the weight body are performed using the capacitive element, wiring to the outside for the individual electrodes constituting the capacitive element is indispensable.

重錘体を導電性材料で構成しておけば、重錘体自身を複数の容量素子についての共通変位電極として利用することが可能になり、物理的な配線を低減させることができるが、容量素子の数に応じて、外部への物理的な配線を確保する必要があることに変わりはない。特に、多次元の加速度センサや角速度センサでは、用いる容量素子の数も多くなり、外部への物理的な配線が複雑になるのは避けられない。また、角速度センサでは、重錘体を駆動するための駆動用容量素子と、重錘体の変位を検出するための変位検出用容量素子とが必要になり、それだけ外部への配線数が増えることになる。   If the weight body is made of a conductive material, the weight body itself can be used as a common displacement electrode for a plurality of capacitive elements, and physical wiring can be reduced. Depending on the number of elements, it is still necessary to secure physical wiring to the outside. In particular, in a multidimensional acceleration sensor and angular velocity sensor, the number of capacitive elements to be used increases, and it is inevitable that physical wiring to the outside becomes complicated. In addition, the angular velocity sensor requires a driving capacitive element for driving the weight body and a displacement detecting capacitive element for detecting the displacement of the weight body, which increases the number of wirings to the outside. become.

そこで本発明は、2枚の絶縁性基板の間に導電性基板を挟んだ三層構造を有し、容量素子によって重錘体の変位を検出する機能をもったセンサについて、外部に対する効率的な配線を行うことが可能な製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a sensor having a three-layer structure in which a conductive substrate is sandwiched between two insulating substrates and having a function of detecting displacement of a weight body by a capacitive element. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of performing wiring.

本発明に係る容量素子を用いたセンサの製造方法は、絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ固有の構造を有するセンサを製造することを前提とするものである。ここで、中間部材は、重錘体と、この重錘体を支持するために上端が上方基板に接合され下端が下方基板に接合された台座と、台座と重錘体との間を可撓性をもって接続する接続部と、によって構成されるセンサ本体構造体を有しており、重錘体に対して、加速度もしくは角速度に起因する力が作用すると、接続部の撓みにより重錘体に変位が生じるように構成されている。また、上方基板下面の重錘体に対向する部分には上方電極が形成され、下方基板上面の重錘体に対向する部分には下方電極が形成され、上方電極と重錘体の対向面とによって上部容量素子が形成され、下方電極と重錘体の対向面とによって下部容量素子が形成されており、重錘体に生じた変位を、上部容量素子および下部容量素子の静電容量に基づいて検出することにより、作用した加速度もしくは角速度を検出することができる。このようなセンサを製造することを前提として、本発明は次のようないくつかの態様をもっている。
なお、本願の「特許請求の範囲」の各請求項1〜21に記載された発明と、下記の各態様との対応関係は次のとおりである。
請求項1に記載された発明:下記の第3の態様に対応する。
請求項2に記載された発明:下記の第4の態様に対応する。
請求項3に記載された発明:下記の第7の態様に対応する。
請求項4に記載された発明:下記の第8の態様に対応する。
請求項5に記載された発明:下記の第9の態様の一部に対応する。
請求項6に記載された発明:下記の第10の態様の一部に対応する。
請求項7に記載された発明:下記の第11の態様の一部に対応する。
請求項8に記載された発明:下記の第12の態様の一部に対応する。
請求項9に記載された発明:下記の第13の態様の一部に対応する。
請求項10に記載された発明:下記の第1および第11の態様の組合せに対応する。
請求項11に記載された発明:下記の第2の態様の一部に対応する。
請求項12に記載された発明:下記の第12の態様の一部に対応する。
請求項13に記載された発明:下記の第5および第11の態様の組合せに対応する。
請求項14に記載された発明:下記の第6の態様の一部に対応する。
請求項15に記載された発明:下記の第12の態様の一部に対応する。
請求項16に記載された発明:下記の第13の態様の一部に対応する。
請求項17に記載された発明:下記の第14の態様の一部に対応する。
請求項18に記載された発明:下記の第15の態様の一部に対応する。
請求項19に記載された発明:下記の第16の態様の一部に対応する。
請求項20に記載された発明:下記の第17の態様の一部に対応する。
請求項21に記載された発明:下記の第18の態様の一部に対応する。
The sensor manufacturing method using the capacitive element according to the present invention has a unique structure in which an intermediate member mainly made of a conductive material is sandwiched between an upper substrate made of an insulating material and a lower substrate made of an insulating material. It is premised on manufacturing a sensor. Here, the intermediate member is flexible between the pedestal and the weight body, the pedestal whose upper end is joined to the upper substrate and the lower end is joined to the lower substrate to support the weight body, and the pedestal and the weight body. The sensor body structure is composed of a connecting portion that is connected to the weight body, and when a force due to acceleration or angular velocity is applied to the weight body, the weight is displaced to the weight body due to the bending of the connection section. Is configured to occur. An upper electrode is formed on a portion of the lower surface of the upper substrate facing the weight body, and a lower electrode is formed on a portion of the upper surface of the lower substrate facing the weight body. The upper capacitive element is formed by the lower electrode and the lower capacitive element is formed by the opposing surface of the weight body, and the displacement generated in the weight body is based on the capacitance of the upper capacitive element and the lower capacitive element. The detected acceleration or angular velocity can be detected. On the premise of manufacturing such a sensor, the present invention has several aspects as follows.
The correspondence relationship between the invention described in each of claims 1 to 21 in the “Claims” of the present application and each of the following modes is as follows.
Invention of Claim 1: It respond | corresponds to the following 3rd aspect.
Invention of Claim 2: It respond | corresponds to the following 4th aspect.
Invention of Claim 3: It respond | corresponds to the following 7th aspect.
Invention of Claim 4: It respond | corresponds to the following 8th aspect.
Invention of Claim 5: It respond | corresponds to a part of following 9th aspect.
Invention of Claim 6: It respond | corresponds to a part of following 10th aspect.
Invention of Claim 7: It respond | corresponds to a part of the following 11th aspect.
Invention of Claim 8: It corresponds to a part of the following 12th aspect.
Invention of Claim 9: It respond | corresponds to a part of following 13th aspect.
Invention of Claim 10: It respond | corresponds to the combination of the following 1st and 11th aspect.
Invention of Claim 11: It respond | corresponds to a part of following 2nd aspect.
Invention of Claim 12: It corresponds to a part of the following twelfth aspect.
Invention of Claim 13: It respond | corresponds to the combination of the following 5th and 11th aspect.
Invention of Claim 14: It respond | corresponds to a part of following 6th aspect.
The invention described in claim 15 corresponds to a part of the following twelfth aspect.
The invention described in claim 16 corresponds to a part of the following thirteenth aspect.
The invention described in claim 17 corresponds to a part of the following fourteenth aspect.
The invention described in claim 18 corresponds to a part of the fifteenth aspect described below.
Invention of Claim 19: It respond | corresponds to a part of following 16th aspect.
The invention described in claim 20 corresponds to a part of the following seventeenth aspect.
The invention described in claim 21 corresponds to a part of the following eighteenth aspect.

(1) 本発明の第1の態様は、図3に第1の実施形態として示す容量素子を用いたセンサの製造方法において、
上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
シリコン基板を加工することにより、センサ本体構造体と、上方基板と下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
下方用ガラス基板の上面に、下方電極と、下方電極と柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
上方用ガラス基板について、第1の位置に第1の貫通孔を形成し、柱状体の上端が接触することになる第2の位置に第2の貫通孔を形成し、第1の貫通孔および第2の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第1の貫通配線部および第2の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
上方用ガラス基板の下面に、上方電極と、上方電極と第1の貫通配線部とを接続するための上方配線層と、を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
上方基板の上面に、第1の貫通配線部に接続された第1の外部端子および第2の貫通配線部に接続された第2の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
を行うようにしたものである。
(1) A first aspect of the present invention is a method for manufacturing a sensor using a capacitive element shown as the first embodiment in FIG.
A preparation stage for preparing an upper glass substrate for use as an upper substrate, a lower glass substrate for use as a lower substrate, and a silicon substrate for use as an intermediate member, respectively;
An intermediate member forming step of forming an intermediate member having a sensor body structure and a columnar body for connecting the upper substrate and the lower substrate by processing the silicon substrate;
A lower substrate forming step in which a lower electrode and a lower wiring layer for connecting the lower electrode and the lower end of the columnar body are formed on the upper surface of the lower glass substrate to form a lower substrate;
For the upper glass substrate, the first through hole is formed at the first position, the second through hole is formed at the second position where the upper end of the columnar body comes into contact, and the first through hole and A through-wiring part forming step of forming a first through-wiring part and a second through-wiring part, respectively, by filling the second through-hole with a conductive material;
Forming an upper substrate on the lower surface of the upper glass substrate by forming an upper electrode and an upper wiring layer for connecting the upper electrode and the first through-wiring portion;
A lower substrate bonding stage in which the intermediate member or an intermediate member in the middle of forming the intermediate member and the lower substrate are subjected to anodic bonding while applying an electric field between the lower substrate,
An intermediate substrate or an intermediate substrate forming step and an upper substrate bonding step for anodic bonding them while applying an electric field between the upper substrate and the intermediate member,
Forming an external terminal on the upper surface of the upper substrate, forming a first external terminal connected to the first through wiring portion and a second external terminal connected to the second through wiring portion;
Is to do.

(2) 本発明の第2の態様は、上述した第1の態様に係るセンサの製造方法において、
柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、第2の貫通孔の中心を、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定したものである。
(2) According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the first aspect described above,
A position where the center of the second through hole is a predetermined distance away from the center of the region where the upper end of the columnar body is in contact so that the upper end of the columnar body is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength Is set.

(3) 本発明の第3の態様は、図15に第2の実施形態として示す容量素子を用いたセンサの製造方法において、
上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
シリコン基板を加工することにより、センサ本体構造体と、上方基板と下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
下方用ガラス基板の上面に、下方電極と、下方電極と柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
上方用ガラス基板について、第1の位置および第2の位置に、それぞれ第1の貫通孔および第2の貫通孔を形成し、第1の貫通孔および第2の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第1の貫通配線部および第2の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
上方用ガラス基板の下面に、上方電極と、上方電極と第1の貫通配線部とを接続するための上方電極用上方配線層と、柱状体の上端と第2の貫通配線部とを接続するための下方電極用上方配線層と、を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
上方基板の上面に、第1の貫通配線部に接続された第1の外部端子および第2の貫通配線部に接続された第2の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
を行うようにしたものである。
(3) A third aspect of the present invention is a method for manufacturing a sensor using a capacitive element shown in FIG. 15 as the second embodiment.
A preparation stage for preparing an upper glass substrate for use as an upper substrate, a lower glass substrate for use as a lower substrate, and a silicon substrate for use as an intermediate member, respectively;
An intermediate member forming step of forming an intermediate member having a sensor body structure and a columnar body for connecting the upper substrate and the lower substrate by processing the silicon substrate;
A lower substrate forming step in which a lower electrode and a lower wiring layer for connecting the lower electrode and the lower end of the columnar body are formed on the upper surface of the lower glass substrate to form a lower substrate;
With respect to the upper glass substrate, a first through hole and a second through hole are formed at a first position and a second position, respectively, and a conductive material is placed in the first through hole and the second through hole. A through-wiring portion forming stage for forming a first through-wiring portion and a second through-wiring portion, respectively, by filling;
The upper electrode, the upper electrode upper wiring layer for connecting the upper electrode and the first through wiring portion, the upper end of the columnar body, and the second through wiring portion are connected to the lower surface of the upper glass substrate. Forming an upper wiring layer for a lower electrode for forming an upper substrate, and forming an upper substrate;
A lower substrate bonding stage in which the intermediate member or an intermediate member in the middle of forming the intermediate member and the lower substrate are subjected to anodic bonding while applying an electric field between the lower substrate,
An intermediate substrate or an intermediate substrate forming step and an upper substrate bonding step for anodic bonding them while applying an electric field between the upper substrate and the intermediate member,
Forming an external terminal on the upper surface of the upper substrate, forming a first external terminal connected to the first through wiring portion and a second external terminal connected to the second through wiring portion;
Is to do.

(4) 本発明の第4の態様は、上述した第3の態様に係るセンサの製造方法において、
柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、下方電極用上方配線層が、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定したものである。
(4) According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the third aspect described above,
The upper wiring layer for the lower electrode is positioned at a predetermined distance from the center of the region where the upper end of the columnar body is in contact so that the upper end of the columnar body is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength. It is set to terminate.

(5) 本発明の第5の態様は、図16に第3の実施形態として示す容量素子を用いたセンサの製造方法において、
上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
シリコン基板を加工することにより、センサ本体構造体と、上方基板と下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
下方用ガラス基板の上面に、下方電極と、下方電極と柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
上方用ガラス基板について、上方電極を形成予定の領域に含まれる第1の位置に第1の貫通孔を形成し、柱状体の上端が接触することになる第2の位置に第2の貫通孔を形成し、第1の貫通孔および第2の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第1の貫通配線部および第2の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
上方用ガラス基板の下面に、上方電極を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
上方基板の上面に、第1の貫通配線部に接続された第1の外部端子および第2の貫通配線部に接続された第2の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
を行うようにしたものである。
(5) According to a fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor using the capacitive element shown as the third embodiment in FIG.
A preparation stage for preparing an upper glass substrate for use as an upper substrate, a lower glass substrate for use as a lower substrate, and a silicon substrate for use as an intermediate member, respectively;
An intermediate member forming step of forming an intermediate member having a sensor body structure and a columnar body for connecting the upper substrate and the lower substrate by processing the silicon substrate;
A lower substrate forming step in which a lower electrode and a lower wiring layer for connecting the lower electrode and the lower end of the columnar body are formed on the upper surface of the lower glass substrate to form a lower substrate;
For the upper glass substrate, the first through hole is formed at the first position included in the region where the upper electrode is to be formed, and the second through hole is formed at the second position where the upper end of the columnar body comes into contact. Forming a first through-hole portion and a second through-hole portion by filling the first through-hole and the second through-hole with a conductive material, respectively,
Forming an upper electrode on the lower surface of the upper glass substrate to form an upper substrate;
A lower substrate bonding stage in which the intermediate member or an intermediate member in the middle of forming the intermediate member and the lower substrate are subjected to anodic bonding while applying an electric field between the lower substrate,
An intermediate substrate or an intermediate substrate forming step and an upper substrate bonding step for anodic bonding them while applying an electric field between the upper substrate and the intermediate member,
Forming an external terminal on the upper surface of the upper substrate, forming a first external terminal connected to the first through wiring portion and a second external terminal connected to the second through wiring portion;
Is to do.

(6) 本発明の第6の態様は、上述した第5の態様に係るセンサの製造方法において、
柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、第2の貫通孔の中心を、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定したものである。
(6) According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the fifth aspect described above,
A position where the center of the second through hole is a predetermined distance away from the center of the region where the upper end of the columnar body is in contact so that the upper end of the columnar body is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength Is set.

(7) 本発明の第7の態様は、図17に第4の実施形態として示す容量素子を用いたセンサの製造方法において、
上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
シリコン基板を加工することにより、センサ本体構造体と、上方基板と下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
下方用ガラス基板の上面に、下方電極と、下方電極と柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
上方用ガラス基板について、上方電極を形成予定の領域に含まれる第1の位置に第1の貫通孔を形成し、第1の位置とは別の第2の位置に第2の貫通孔を形成し、第1の貫通孔および第2の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第1の貫通配線部および第2の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
上方用ガラス基板の下面に、上方電極と、柱状体の上端と第2の貫通配線部とを接続するための下方電極用上方配線層と、を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
上方基板の上面に、第1の貫通配線部に接続された第1の外部端子および第2の貫通配線部に接続された第2の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
を行うようにしたものである。
(7) According to a seventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor using the capacitive element shown as the fourth embodiment in FIG.
A preparation stage for preparing an upper glass substrate for use as an upper substrate, a lower glass substrate for use as a lower substrate, and a silicon substrate for use as an intermediate member, respectively;
An intermediate member forming step of forming an intermediate member having a sensor body structure and a columnar body for connecting the upper substrate and the lower substrate by processing the silicon substrate;
A lower substrate forming step in which a lower electrode and a lower wiring layer for connecting the lower electrode and the lower end of the columnar body are formed on the upper surface of the lower glass substrate to form a lower substrate;
For the upper glass substrate, a first through hole is formed at a first position included in a region where an upper electrode is to be formed, and a second through hole is formed at a second position different from the first position. A through-wiring portion forming step for forming the first through-wiring portion and the second through-wiring portion, respectively, by filling the first through-hole and the second through-hole with a conductive material;
Forming an upper substrate on the lower surface of the upper glass substrate by forming an upper electrode and an upper wiring layer for the lower electrode for connecting the upper end of the columnar body and the second through wiring portion; ,
A lower substrate bonding stage in which the intermediate member or an intermediate member in the middle of forming the intermediate member and the lower substrate are subjected to anodic bonding while applying an electric field between the lower substrate,
An intermediate substrate or an intermediate substrate forming step and an upper substrate bonding step for anodic bonding them while applying an electric field between the upper substrate and the intermediate member,
Forming an external terminal on the upper surface of the upper substrate, forming a first external terminal connected to the first through wiring portion and a second external terminal connected to the second through wiring portion;
Is to do.

(8) 本発明の第8の態様は、上述した第7の態様に係るセンサの製造方法において、
柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、下方電極用上方配線層が、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定したものである。
(8) According to an eighth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the seventh aspect described above,
The upper wiring layer for the lower electrode is positioned at a predetermined distance from the center of the region where the upper end of the columnar body is in contact so that the upper end of the columnar body is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength. It is set to terminate.

(9) 本発明の第9の態様は、上述した第1〜第8の態様に係るセンサの製造方法において、
貫通配線部形成段階に、上方用ガラス基板における「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる第3の位置に第3の貫通孔を形成し、この第3の貫通孔内に導電性材料を充填することにより第3の貫通配線部を形成する工程を付加し、
外部端子形成段階に、上方基板の上面に第3の貫通配線部に接続された第3の外部端子を形成する工程を付加するようにしたものである。
(9) According to a ninth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the first to eighth aspects described above,
In the through wiring portion formation stage, a third through hole is formed at a third position where the upper end of the “base or a portion having the same potential as the pedestal” in the upper glass substrate comes into contact, and this third through hole is formed. Adding a step of forming a third through wiring portion by filling the hole with a conductive material;
In the external terminal formation stage, a step of forming a third external terminal connected to the third through wiring portion on the upper surface of the upper substrate is added.

(10) 本発明の第10の態様は、上述した第9の態様に係るセンサの製造方法において、
「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、第3の貫通孔の中心を、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定するようにしたものである。
(10) According to a tenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the ninth aspect described above,
The center of the third through-hole is set to “the portion having the same potential as the pedestal or the pedestal” so that the upper end of “the pedestal or the portion having the same potential as the pedestal” is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength. Is set at a position that is a predetermined distance away from the center of the region that is to be contacted by the upper end.

(11) 本発明の第11の態様は、上述した第1〜第8の態様に係るセンサの製造方法において、
貫通配線部形成段階に、上方用ガラス基板における第3の位置に第3の貫通孔を形成し、この第3の貫通孔内に導電性材料を充填することにより第3の貫通配線部を形成する工程を付加し、
上方基板形成段階に、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端と第3の貫通配線部とを接続するための台座用上方配線層を形成する工程を付加するようにしたものである。
(11) According to an eleventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the first to eighth aspects described above,
In the through wiring portion forming stage, a third through hole is formed at a third position on the upper glass substrate, and the third through wiring portion is formed by filling the third through hole with a conductive material. Add a process to
In the upper substrate formation stage, a step of forming a pedestal upper wiring layer for connecting the upper end of the pedestal or the portion having the same potential as the pedestal and the third through wiring portion is added. .

(12) 本発明の第12の態様は、上述した第11の態様に係るセンサの製造方法において、
「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、台座用上方配線層が、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定したものである。
(12) According to a twelfth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the eleventh aspect described above,
The upper wiring layer for the pedestal is connected to the upper part of the pedestal or the part having the same potential as the pedestal so that the upper edge of the pedestal or the part having the same potential as the pedestal is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength. Is set so as to end at a position a short distance from the center of the region that will contact.

(13) 本発明の第13の態様は、上述した第2,4,6,8,10,12の態様に係るセンサの製造方法において、
貫通孔配線部の形成位置、下方電極用上方配線層の終端位置、もしくは台座用上方配線層の終端位置が、柱状体の幅または「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の幅をDとしたときに、柱状体または「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の輪郭位置から内側方向に向かってD/3以内にくるように設定したものである。
(13) According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the second, fourth, sixth, eighth, tenth, and twelfth aspects described above,
The width of the through-hole wiring part, the lower electrode upper wiring layer end position, or the pedestal upper wiring layer end position is the width of the columnar body or the contact portion of the “base or the part that is equipotential to the pedestal” Is set to be within D / 3 from the contour position of the contact portion of the columnar body or the “part that is equipotential to the pedestal or the pedestal” toward the inner side.

(14) 本発明の第14の態様は、上述した第1〜第13の態様に係るセンサの製造方法において、
中間部材形成段階を、シリコン基板に対してその下面側から加工を行い、加工途中体を形成する前半段階と、加工途中体に対してその上面側から加工を行い、中間部材を形成する後半段階と、に分けて行い、
前半段階を行った後に下方基板接合段階を行い、その後に、後半段階を行い、更にその後に、上方基板接合段階を行うようにし、
下方基板接合段階では、下方基板の上面に加工途中体を載せ、加工途中体の上面に第1の陽極接合用電極を接触させ、下方基板の下面に第2の陽極接合用電極を接触させ、第1の陽極接合用電極と第2の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行い、
上方基板接合段階では、中間部材の上面に上方基板を載せ、この上方基板の上面に第1の陽極接合用電極を接触させ、下方基板の下面に第2の陽極接合用電極を接触させ、第1の陽極接合用電極と第2の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行うようにしたものである。
(14) In a fourteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the first to thirteenth aspects described above,
An intermediate member forming step is performed on the silicon substrate from its lower surface side to form an intermediate member, and an intermediate member is formed from the upper surface side to form an intermediate member. And divided into
After performing the first half step, perform the lower substrate bonding step, then perform the second half step, and then perform the upper substrate bonding step,
In the lower substrate bonding step, a processing intermediate body is placed on the upper surface of the lower substrate, the first anodic bonding electrode is brought into contact with the upper surface of the processing intermediate body, and the second anodic bonding electrode is brought into contact with the lower surface of the lower substrate, Performing anodic bonding while applying an electric field between the first anodic bonding electrode and the second anodic bonding electrode,
In the upper substrate bonding stage, the upper substrate is placed on the upper surface of the intermediate member, the first anodic bonding electrode is brought into contact with the upper surface of the upper substrate, the second anodic bonding electrode is brought into contact with the lower surface of the lower substrate, The anodic bonding is performed while applying an electric field between the first anodic bonding electrode and the second anodic bonding electrode.

(15) 本発明の第15の態様は、上述した第1〜第13の態様に係るセンサの製造方法において、
中間部材形成段階を、シリコン基板に対してその上面側から加工を行い、加工途中体を形成する前半段階と、加工途中体に対してその下面側から加工を行い、中間部材を形成する後半段階と、に分けて行い、
前半段階を行った後に上方基板接合段階を行い、その後に、後半段階を行い、更にその後に、下方基板接合段階を行うようにし、
上方基板接合段階では、加工途中体の上面に上方基板を載せ、この上方基板の上面に第1の陽極接合用電極を接触させ、加工途中体の下面に第2の陽極接合用電極を接触させ、第1の陽極接合用電極と第2の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行い、
下方基板接合段階では、中間部材の下面に下方基板を配置し、上方基板の上面に第1の陽極接合用電極を接触させ、下方基板の下面に第2の陽極接合用電極を接触させ、第1の陽極接合用電極と第2の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行うようにしたものである。
(15) According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the first to thirteenth aspects described above,
An intermediate member forming step is performed on the silicon substrate from its upper surface side to form an intermediate member, and an intermediate member is formed from the lower surface side of the intermediate member to be processed from its lower surface side. And divided into
After performing the first half stage, perform the upper substrate bonding stage, then perform the second half stage, and then perform the lower substrate bonding stage,
In the upper substrate bonding stage, the upper substrate is placed on the upper surface of the intermediate workpiece, the first anodic bonding electrode is brought into contact with the upper surface of the upper substrate, and the second anodic bonding electrode is brought into contact with the lower surface of the intermediate workpiece. Performing anodic bonding while applying an electric field between the first anodic bonding electrode and the second anodic bonding electrode,
In the lower substrate bonding step, the lower substrate is disposed on the lower surface of the intermediate member, the first anodic bonding electrode is brought into contact with the upper surface of the upper substrate, the second anodic bonding electrode is brought into contact with the lower surface of the lower substrate, The anodic bonding is performed while applying an electric field between the first anodic bonding electrode and the second anodic bonding electrode.

(16) 本発明の第16の態様は、上述した第1〜第15の態様に係るセンサの製造方法において、
中間部材形成段階で、重錘体および柱状体を密閉した空間内に封止できるように、台座および外壁部を形成し、
貫通配線部形成段階で、貫通孔を密封する機能をもった貫通配線部を形成し、
上方基板接合段階および下方基板接合段階で、重錘体が密閉した空間内に封止されるように、台座および外壁部の上面および下面を上方基板および下方基板に接合するようにしたものである。
(16) According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the first to fifteenth aspects described above,
In the intermediate member forming stage, the pedestal and the outer wall are formed so that the weight body and the columnar body can be sealed in a sealed space,
In the through wiring part formation stage, a through wiring part having a function of sealing the through hole is formed,
In the upper substrate bonding step and the lower substrate bonding step, the upper surface and the lower surface of the base and the outer wall portion are bonded to the upper substrate and the lower substrate so that the weight body is sealed in a sealed space. .

(17) 本発明の第17の態様は、上述した第16の態様に係るセンサの製造方法において、
上方基板接合段階および下方基板接合段階のうち、少なくとも後に行われる一方の接合段階を、真空中で行うことにより、重錘体が真空中に密閉されるようにしたものである。
(17) According to a seventeenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the sixteenth aspect described above,
Of the upper substrate bonding step and the lower substrate bonding step, at least one of the bonding steps performed later is performed in a vacuum so that the weight body is sealed in the vacuum.

(18) 本発明の第18の態様は、上述した第1〜第17の態様に係るセンサの製造方法において、
中間部材として利用するためのシリコン基板として、絶縁層を挟んだSOI基板を用いるようにし、この絶縁層を跨いで導通させる必要がある部分については、この絶縁層を貫通する導通部を形成するようにしたものである。
(18) According to an eighteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sensor according to the first to seventeenth aspects described above,
An SOI substrate sandwiching an insulating layer is used as a silicon substrate for use as an intermediate member, and a conductive portion that penetrates the insulating layer is formed for a portion that needs to be conducted across the insulating layer. It is a thing.

本発明に係る容量素子を用いたセンサの製造方法によれば、2枚のガラス基板と1枚のシリコン基板とを用意し、上方に配置するガラス基板には、予め貫通孔を形成して貫通配線部を形成しておくようにし、この貫通配線部をシリコン基板に接触させるようにして三層を接合するようにしたため、外部に対する効率的な配線を行うことが可能になる。   According to the method for manufacturing a sensor using the capacitive element according to the present invention, two glass substrates and one silicon substrate are prepared, and a through hole is formed in advance in the glass substrate disposed above. Since the wiring portion is formed and the three layers are joined so that the through wiring portion is in contact with the silicon substrate, efficient wiring to the outside can be performed.

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.

<<< §0. 適用対象となるセンサの基本構造 >>>
本発明に係る容量素子を用いたセンサの製造方法は、絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ固有の構造を有するセンサを製造することを前提とするものである。そこで、ここでは、本発明の適用対象となるセンサの基本的な構造および基本動作を説明する。
<<< §0. Basic structure of applicable sensor >>>
The sensor manufacturing method using the capacitive element according to the present invention has a unique structure in which an intermediate member mainly made of a conductive material is sandwiched between an upper substrate made of an insulating material and a lower substrate made of an insulating material. It is premised on manufacturing a sensor. Therefore, here, the basic structure and basic operation of the sensor to which the present invention is applied will be described.

図1は、本発明に係る製造方法の適用対象となる三層構造をもった一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。図示のとおり、このセンサは、上方基板10、中間部材20、下方基板30の三層構造を有している。上方基板10および下方基板30は、絶縁性材料からなる基板であり、この例ではガラス基板を用いている。中間部材20は、導電性材料からなり、この例ではシリコン基板に加工を施したものを用いている。図示のとおり、中間部材20は、重錘体21と、この重錘体21を支持するために上端が上方基板10に接合され下端が下方基板30に接合された台座23と、台座23と重錘体21との間を可撓性をもって接続する接続部22と、によって構成されている。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a basic form of a one-dimensional acceleration sensor having a three-layer structure to which a manufacturing method according to the present invention is applied. As illustrated, this sensor has a three-layer structure of an upper substrate 10, an intermediate member 20, and a lower substrate 30. The upper substrate 10 and the lower substrate 30 are substrates made of an insulating material. In this example, glass substrates are used. The intermediate member 20 is made of a conductive material, and in this example, a silicon substrate processed is used. As illustrated, the intermediate member 20 includes a weight body 21, a pedestal 23 having an upper end bonded to the upper substrate 10 and a lower end bonded to the lower substrate 30 to support the weight body 21, It is comprised by the connection part 22 which connects between the weight bodies 21 with flexibility.

重錘体21は、加速度検出に必要な質量をもった塊であり、台座23は、この重錘体21の周囲を取り囲む筒状の構造体である。接続部22は、重錘体21と台座23とを接続する構成要素であるが、図示のとおり、その厚みが薄いために可撓性を有している。結局、重錘体21は、上方基板10、台座23、下方基板30によって形成される内部空間内に、接続部22によって宙吊りの状態で支持されている。この内部空間の壁面と重錘体21との間には、空隙部SP1,SP2が形成されており、重錘体21は、この空隙部SP1,SP2の範囲内で変位することが可能である。このセンサ全体に加速度が作用すると、重錘体21には、作用した加速度に応じた力が加わることになり、接続部22が撓みを生じ、重錘体21が変位する。この変位を検出することにより、作用した加速度を求めることができる。   The weight body 21 is a mass having a mass necessary for acceleration detection, and the pedestal 23 is a cylindrical structure surrounding the weight body 21. Although the connection part 22 is a component which connects the weight body 21 and the base 23, since the thickness is thin as shown in the figure, it has flexibility. After all, the weight body 21 is supported in a suspended state by the connection portion 22 in the internal space formed by the upper substrate 10, the pedestal 23, and the lower substrate 30. Gaps SP1 and SP2 are formed between the wall surface of the internal space and the weight body 21, and the weight body 21 can be displaced within the range of the gaps SP1 and SP2. . When acceleration acts on the entire sensor, a force corresponding to the applied acceleration is applied to the weight body 21, the connecting portion 22 is bent, and the weight body 21 is displaced. By detecting this displacement, the applied acceleration can be obtained.

重錘体21の変位を検出するために、上方基板10の下面に上方電極E1、下方基板30の上面に下方電極E2が設けられている。上方電極E1は、重錘体21の上面に対向する電極であり、この重錘体21の上面と上方電極E1とにより上部容量素子C1が形成される。一方、下方電極E2は、重錘体21の下面に対向する電極であり、この重錘体21の下面と下方電極E2とにより下部容量素子C2が形成される。   In order to detect the displacement of the weight body 21, an upper electrode E <b> 1 is provided on the lower surface of the upper substrate 10, and a lower electrode E <b> 2 is provided on the upper surface of the lower substrate 30. The upper electrode E1 is an electrode facing the upper surface of the weight body 21, and the upper capacitor element C1 is formed by the upper surface of the weight body 21 and the upper electrode E1. On the other hand, the lower electrode E2 is an electrode facing the lower surface of the weight body 21, and the lower capacitor C2 is formed by the lower surface of the weight body 21 and the lower electrode E2.

図1の上下方向に加速度が作用すると、重錘体21には上下方向の力が加わり、各容量素子C1,C2の電極間隔が変化し、その静電容量値が変わることになる。たとえば、重錘体21が図の上方へ変位すると、上方電極E1と重錘体21の上面との距離は小さくなり、上部容量素子C1の静電容量値は増加するが、下方電極E2と重錘体21の下面との距離は大きくなり、下部容量素子C2の静電容量値は減少する。重錘体21が図の下方へ変位すると、これとは逆の現象が起こる。結局、図の上下方向に作用した加速度は、上部容量素子C1の静電容量値と下部容量素子C2の静電容量値との差を検出することにより求めることが可能である。   When acceleration is applied in the vertical direction in FIG. 1, a force in the vertical direction is applied to the weight body 21, and the electrode interval between the capacitive elements C1 and C2 changes, and the capacitance value changes. For example, when the weight body 21 is displaced upward in the figure, the distance between the upper electrode E1 and the upper surface of the weight body 21 is reduced, and the capacitance value of the upper capacitive element C1 is increased. The distance from the lower surface of the weight body 21 increases, and the capacitance value of the lower capacitive element C2 decreases. When the weight body 21 is displaced downward in the figure, a reverse phenomenon occurs. Eventually, the acceleration acting in the vertical direction in the figure can be obtained by detecting the difference between the capacitance value of the upper capacitive element C1 and the capacitance value of the lower capacitive element C2.

図2は、図1に示すセンサに含まれる容量素子の等価回路である。上述したように、上部容量素子C1は、上方電極E1と重錘体21の上面によって構成され、下部容量素子C2は、下方電極E2と重錘体21の下面によって構成されている。ここで、重錘体21は、主として導電性材料からなる1つの塊であるため、この等価回路に示すとおり、上部容量素子C1の下側の電極(重錘体21の上面)と下部容量素子C2の上側の電極(重錘体21の下面)とは等電位となる。したがって、このセンサについて外部への配線を行うためには、図示のとおり、3つの外部端子T1,T2,T3を設けておけばよい。   FIG. 2 is an equivalent circuit of a capacitive element included in the sensor shown in FIG. As described above, the upper capacitive element C1 is configured by the upper electrode E1 and the upper surface of the weight body 21, and the lower capacitive element C2 is configured by the lower electrode E2 and the lower surface of the weight body 21. Here, since the weight body 21 is a single lump mainly made of a conductive material, as shown in this equivalent circuit, the lower electrode of the upper capacitor element C1 (the upper surface of the weight body 21) and the lower capacitor element It is equipotential with the upper electrode of C2 (the lower surface of the weight body 21). Therefore, in order to wire this sensor to the outside, it is only necessary to provide three external terminals T1, T2, T3 as shown in the figure.

したがって、図1に示す構造の場合、上方電極E1を外部端子T1へと配線し、下方電極E2を外部端子T2へと配線し、重錘体21を外部端子T3へと配線する必要がある。利用上の便宜を考慮すると、これら3つの外部端子T1〜T3は、たとえば、上方基板10の上面など、同一面上に配置するのが好ましい。本発明は、このような外部端子への配線を効率的に行うための製造方法を提供するものである。   Accordingly, in the structure shown in FIG. 1, it is necessary to wire the upper electrode E1 to the external terminal T1, wire the lower electrode E2 to the external terminal T2, and wire the weight body 21 to the external terminal T3. In consideration of convenience in use, these three external terminals T1 to T3 are preferably arranged on the same surface such as the upper surface of the upper substrate 10, for example. The present invention provides a manufacturing method for efficiently performing wiring to such external terminals.

なお、以下の実施形態では、説明の便宜上、図1に示すような一次元加速度センサを製造するプロセスに本発明を適用した例を述べるが、本発明は、必ずしも一次元加速度センサへの適用に限定されるものではなく、多次元加速度センサへも同様に適用可能である。多次元の加速度を検出するためには、より多数の電極を設け、重錘体21の変位形態をより詳細に検出できるようにすればよい。このような多次元加速度センサについての電極配置は、前掲の各特許文献などに開示されているため、ここでは具体的な説明は省略する。   In the following embodiments, for convenience of explanation, an example in which the present invention is applied to a process for manufacturing a one-dimensional acceleration sensor as shown in FIG. 1 will be described. However, the present invention is not necessarily applied to a one-dimensional acceleration sensor. The present invention is not limited and can be similarly applied to a multidimensional acceleration sensor. In order to detect multidimensional acceleration, a larger number of electrodes may be provided so that the displacement form of the weight body 21 can be detected in more detail. Since the electrode arrangement for such a multidimensional acceleration sensor is disclosed in the above-mentioned patent documents and the like, detailed description thereof is omitted here.

また、本発明は、一次元もしくは多次元の角速度センサを製造するプロセスにも適用可能である。たとえば、XYZ三次元座標系上で、X軸まわりの角速度を検出するためには、重錘体21をY軸方向に振動させた状態において、Z軸方向に作用するコリオリ力を検出すればよい。この場合、重錘体21を振動させるために、励振用の電極を配置し、コリオリ力を重錘体21の変位として検出するために、検出用の電極を配置することになるので、やはりより多数の電極を形成する必要がある。このような多次元角速度センサについての電極配置も、前掲の各特許文献などに開示されているため、ここでは具体的な説明は省略する。   The present invention is also applicable to a process for manufacturing a one-dimensional or multi-dimensional angular velocity sensor. For example, in order to detect the angular velocity around the X axis on the XYZ three-dimensional coordinate system, it is only necessary to detect the Coriolis force acting in the Z axis direction when the weight body 21 is vibrated in the Y axis direction. . In this case, an excitation electrode is arranged to vibrate the weight body 21, and a detection electrode is arranged to detect the Coriolis force as a displacement of the weight body 21. A large number of electrodes need to be formed. Since the electrode arrangement for such a multidimensional angular velocity sensor is also disclosed in the above-mentioned patent documents and the like, detailed description thereof is omitted here.

このように、本発明は、一次元か多次元かに拘わらず、あるいは、加速度センサか角速度センサかに拘わらず、絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ三層構造を有し、上方基板の下面に1枚もしくは複数枚の上方電極が形成され、下方基板の上面に1枚もしくは複数枚の下方電極が形成されたセンサについて共通して適用可能な技術である。   As described above, the present invention is mainly performed between an upper substrate made of an insulating material and a lower substrate made of an insulating material regardless of one-dimensional or multi-dimensional, or an acceleration sensor or an angular velocity sensor. It has a three-layer structure sandwiching an intermediate member made of a conductive material. One or more upper electrodes are formed on the lower surface of the upper substrate, and one or more lower electrodes are formed on the upper surface of the lower substrate. This is a technology that can be applied in common to other sensors.

本発明に係る製造方法は、上述したように、配線の効率化を目的としたものであり、次の3つの重要な特徴を有している。第1の特徴は、上方基板10および下方基板30としてガラス基板を用い、中間部材20としてシリコン基板を加工したものを用い、これら三層を陽極接合により互いに接合するようにした点にある。陽極接合は、半導体デバイスの製造で広く用いられている技術であり、ガラス基板とシリコン基板との接合に特に適した接合方法である。第2の特徴は、下方基板30側に形成された下方電極E2に対する配線を行うために、シリコン基板の一部から形成した柱状体を用いるようにした点にある。そうすることにより、中間部材20の一構成要素である柱状体を、そのまま配線の用に供することが可能になる。そして第3の特徴は、予め上方基板10に貫通孔を開け、この貫通孔内に導電性材料を充填することにより貫通配線部を形成しておき、そのような準備がなされた上方基板10を中間部材20へと接合するようにする点にある。中間部材20に対する接合を行う前に、上方基板10側に貫通配線部を形成するようにしたため、断線などが生じることのない良好な配線形成が可能になる。   As described above, the manufacturing method according to the present invention is aimed at increasing the efficiency of wiring, and has the following three important features. The first feature is that a glass substrate is used as the upper substrate 10 and the lower substrate 30, and a silicon substrate is processed as the intermediate member 20, and these three layers are bonded to each other by anodic bonding. Anodic bonding is a technique widely used in the manufacture of semiconductor devices, and is a bonding method particularly suitable for bonding between a glass substrate and a silicon substrate. The second feature is that a columnar body formed from a part of a silicon substrate is used for wiring to the lower electrode E2 formed on the lower substrate 30 side. By doing so, the columnar body which is one component of the intermediate member 20 can be used for wiring as it is. The third feature is that a through hole is formed in the upper substrate 10 in advance and a conductive material is filled in the through hole to form a through wiring portion. It exists in the point made to join to the intermediate member 20. FIG. Before the bonding to the intermediate member 20 is performed, the through wiring portion is formed on the upper substrate 10 side, so that it is possible to form a favorable wiring without causing disconnection or the like.

以下、本発明の具体的な実施形態のいくつかを、図を参照しながら説明する。なお、以下に述べる個々の実施形態は、それぞれセンサの製造プロセスの手順を示すものであるが、個々の実施形態ごとに、配線の方法が異なるため、それぞれ完成品としてのセンサの構造も異なったものとなる。もっとも、これらの構造の相違は、配線に係る部分についての相違であり、センサとしての本質的な機能に係る部分についての相違ではない。   Hereinafter, some specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, although each embodiment described below shows the procedure of the manufacturing process of a sensor, since the wiring method is different for each embodiment, the structure of the sensor as a finished product is also different. It will be a thing. However, the difference in these structures is the difference regarding the portion related to the wiring, not the difference regarding the portion related to the essential function as the sensor.

<<< §1. 第1の実施形態 >>>
まず、ここで述べる第1の実施形態に係る方法で製造されたセンサの基本形態を、図3の縦断面図を参照しながら説明する。この図3に示すセンサは、一次元加速度センサであり、その基本原理は図1に示したセンサと全く同様である。すなわち、基本的には、絶縁性材料からなる上方基板100および絶縁性材料からなる下方基板300の間に、導電性材料からなる中間部材200を挟み込んだ三層構造を有している。ここで、上方基板100および下方基板300はガラス基板からなり、中間部材200はシリコン基板を加工することによって構成されている。
<<< §1. First Embodiment >>>
First, a basic form of a sensor manufactured by the method according to the first embodiment described here will be described with reference to a longitudinal sectional view of FIG. The sensor shown in FIG. 3 is a one-dimensional acceleration sensor, and its basic principle is exactly the same as that of the sensor shown in FIG. That is, basically, it has a three-layer structure in which an intermediate member 200 made of a conductive material is sandwiched between an upper substrate 100 made of an insulating material and a lower substrate 300 made of an insulating material. Here, the upper substrate 100 and the lower substrate 300 are glass substrates, and the intermediate member 200 is formed by processing a silicon substrate.

中間部材200のうち、図の右半分に示されている部分が、センサ本体構造体をなす部分(図1の中間部材20に対応する部分)である。すなわち、図3に示すセンサの場合、センサ本体構造体は、重錘体210と、この重錘体210を支持するために上端が上方基板100に接合され下端が下方基板300に接合された台座230と、台座230と重錘体210との間を可撓性をもって接続する接続部220と、によって構成される。このセンサ本体構造体の機能は、図1に示すセンサにおける中間部材20の機能と全く同様であり、重錘体210に対して、加速度もしくは角速度に起因する力が作用すると、接続部220の撓みにより重錘体210に変位が生じるように構成されている。   Of the intermediate member 200, the portion shown in the right half of the figure is the portion that forms the sensor body structure (the portion corresponding to the intermediate member 20 in FIG. 1). That is, in the case of the sensor shown in FIG. 3, the sensor body structure includes a weight body 210 and a pedestal whose upper end is joined to the upper substrate 100 and lower end is joined to the lower substrate 300 to support the weight body 210. 230, and the connection part 220 which connects the base 230 and the weight body 210 with flexibility. The function of this sensor main body structure is exactly the same as the function of the intermediate member 20 in the sensor shown in FIG. 1, and when a force due to acceleration or angular velocity acts on the weight body 210, the connection portion 220 bends. Thus, the weight body 210 is configured to be displaced.

また、上方基板100下面の重錘体210に対向する部分には上方電極E1が形成され、下方基板300上面の重錘体210に対向する部分には下方電極E2が形成され、上方電極E1と重錘体210の対向面(上面)とによって上部容量素子C1が形成され、下方電極E2と重錘体210の対向面(下面)とによって下部容量素子C2が形成されている点も、図1に示すセンサと全く同様である。もちろん、重錘体210に生じた変位を、上部容量素子C1および下部容量素子C2の静電容量に基づいて検出することにより、作用した加速度もしくは角速度を検出する点も、図1に示すセンサと全く同様である。   Further, an upper electrode E1 is formed on a portion of the lower surface of the upper substrate 100 facing the weight body 210, and a lower electrode E2 is formed on a portion of the upper surface of the lower substrate 300 facing the weight body 210. The upper capacitive element C1 is formed by the facing surface (upper surface) of the weight body 210, and the lower capacitive element C2 is formed by the lower electrode E2 and the facing surface (lower surface) of the weight body 210. This is exactly the same as the sensor shown in FIG. Of course, the detected acceleration or angular velocity is detected by detecting the displacement generated in the weight body 210 based on the capacitance of the upper capacitive element C1 and the lower capacitive element C2. It is exactly the same.

ここでは、この図3に示すセンサの製造プロセスを説明する便宜上、その構造をより詳細に説明しておく。図4は、図3に示すセンサを切断線4−4に沿って切断した横断面図である。前述したように、重錘体210、接続部220、台座230によって構成されるセンサ本体構造体は、図4の右側半分を占めている。この例では、重錘体210は、横断面が正方形をなす角柱によって構成され、台座230は、その周囲を取り囲む「ロ」の字型の構造体からなる。接続部220は、重錘体210と台座230との間に形成された肉厚の薄い部分であり、その上方の空間に空隙部SP1が形成されることになる。なお、図3に示すように、重錘体210の下方には、空隙部SP2が形成されている。   Here, for the convenience of describing the manufacturing process of the sensor shown in FIG. 3, the structure will be described in more detail. FIG. 4 is a cross-sectional view of the sensor shown in FIG. 3 cut along cutting line 4-4. As described above, the sensor main body structure including the weight body 210, the connection portion 220, and the base 230 occupies the right half of FIG. In this example, the weight body 210 is constituted by a prism having a square cross section, and the pedestal 230 is formed of a “B” -shaped structure surrounding the periphery thereof. The connecting portion 220 is a thin portion formed between the weight body 210 and the pedestal 230, and the gap portion SP1 is formed in the space above the connecting portion 220. As shown in FIG. 3, a gap SP <b> 2 is formed below the weight body 210.

一方、図4の左側半分には、配線の役割を果たすための柱状体240と、これを囲う外壁部235とが設けられている。柱状体240は、下方電極E2に対する配線を行うためのものである。すなわち、図3に示すとおり、下方電極E2には、下方配線層L2が接続されており、この下方配線層L2は、柱状体240の下端に接触した状態となっている。結局、下方電極E2は柱状体240に電気的に接続された状態となっており、下方電極E2についての外部端子T2を上方基板100側に配置するための配線路が形成されている。   On the other hand, the left half of FIG. 4 is provided with a columnar body 240 for playing the role of wiring and an outer wall portion 235 surrounding the columnar body 240. The columnar body 240 is for wiring to the lower electrode E2. That is, as shown in FIG. 3, the lower wiring layer L <b> 2 is connected to the lower electrode E <b> 2, and the lower wiring layer L <b> 2 is in contact with the lower end of the columnar body 240. Eventually, the lower electrode E2 is in a state of being electrically connected to the columnar body 240, and a wiring path for arranging the external terminal T2 for the lower electrode E2 on the upper substrate 100 side is formed.

この柱状体240も、重錘体210と同様に、横断面が正方形をなす角柱によって構成されている。ただし、図3に示されているとおり、柱状体240の上端は上方基板100の下面に接合されており、下端は下方基板300の上面に接合されており、完全に固定された状態となっている。また、重錘体210は、加速度や角速度の検出を行うのに十分な質量を有している必要があるが、柱状体240は、配線として機能するのに十分な太さを有していれば足りる。   Similarly to the weight body 210, the columnar body 240 is also configured by a rectangular column having a square cross section. However, as shown in FIG. 3, the upper end of the columnar body 240 is bonded to the lower surface of the upper substrate 100, and the lower end is bonded to the upper surface of the lower substrate 300, and is in a completely fixed state. Yes. The weight body 210 needs to have a mass sufficient to detect acceleration and angular velocity, but the columnar body 240 has a thickness sufficient to function as a wiring. It's enough.

柱状体240と外壁部235との間には、空隙部SP3が形成されているが、これは、柱状体240が外壁部235に対して電気的に接触しないようにするための配慮である。外壁部235は、構造上、台座230に連なっており、電気的には、重錘体210と等電位となる。空隙部SP3を設けて、柱状体240を外壁部235から隔絶する構造にすることにより、柱状体240を重錘体210と電気的に絶縁状態に維持することが可能になる。なお、図4において、下方配線層L2は、台座230(図の右半分と左半分との仕切りとして機能している部分)の下を通り抜けているが、図3に示すように、この通り抜け部分に相当する台座230の下面側には、空隙部SP4を形成するためのトンネルが設けられているため、下方配線層L2と台座230とは電気的に隔絶されている。   A space SP3 is formed between the columnar body 240 and the outer wall portion 235, which is a consideration for preventing the columnar body 240 from being in electrical contact with the outer wall portion 235. The outer wall portion 235 is connected to the pedestal 230 in structure, and is electrically equipotential with the weight body 210. By providing the gap portion SP3 so that the columnar body 240 is isolated from the outer wall portion 235, the columnar body 240 can be electrically insulated from the weight body 210. In FIG. 4, the lower wiring layer L2 passes under the pedestal 230 (a portion functioning as a partition between the right half and the left half in the drawing). As shown in FIG. Since a tunnel for forming the gap SP4 is provided on the lower surface side of the pedestal 230 corresponding to the lower wiring layer L2, the lower wiring layer L2 and the pedestal 230 are electrically isolated.

図3に示すとおり、上方基板100には、3カ所に貫通孔が形成されており、これらの貫通孔内に、それぞれ貫通配線部H1,H2,H3が形成されており、上方基板100の上面には、各貫通配線部H1,H2,H3に接合するように、外部端子T1,T2,T3が形成されている。また、上方基板100の下面には、上方電極E1と貫通配線部H1とを接続するための上方配線層L1が形成されている。   As shown in FIG. 3, the upper substrate 100 has through holes formed at three locations, and through wiring portions H1, H2, and H3 are formed in these through holes, respectively. The external terminals T1, T2, and T3 are formed so as to be joined to the through wiring portions H1, H2, and H3. An upper wiring layer L1 for connecting the upper electrode E1 and the through wiring portion H1 is formed on the lower surface of the upper substrate 100.

結局、上方電極E1は、上方配線層L1および貫通配線部H1を介して外部端子T1へと配線され、下方電極E2は、下方配線層L2、柱状体240、貫通配線部H2を介して外部端子T2へと配線され、重錘体210は、接続部220、台座230、貫通配線部H3を介して外部端子T3へと配線されることになる。その結果、図2に示す等価回路に必要な3つの外部端子T1,T2,T3が、いずれも上方基板100の上面に配置されることになる。   Eventually, the upper electrode E1 is wired to the external terminal T1 via the upper wiring layer L1 and the through wiring portion H1, and the lower electrode E2 is connected to the external terminal via the lower wiring layer L2, the columnar body 240, and the through wiring portion H2. The weight body 210 is wired to T2, and the weight body 210 is wired to the external terminal T3 via the connection portion 220, the base 230, and the through wiring portion H3. As a result, the three external terminals T1, T2, T3 necessary for the equivalent circuit shown in FIG. 2 are all arranged on the upper surface of the upper substrate 100.

続いて、この図3に示す構造を有するセンサの製造工程を順に説明する。まず、準備段階として、上方基板100として利用するための上方用ガラス基板と、下方基板300として利用するための下方用ガラス基板と、中間部材200として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する。上方用ガラス基板および下方用ガラス基板は、いずれも中間部材200として利用するためのシリコン基板に対して陽極接合するのに適したガラス(可動イオンを含むガラス)を用いた基板にする。   Then, the manufacturing process of the sensor which has a structure shown in this FIG. 3 is demonstrated in order. First, as a preparation stage, an upper glass substrate for use as the upper substrate 100, a lower glass substrate for use as the lower substrate 300, and a silicon substrate for use as the intermediate member 200 are prepared. . Both the upper glass substrate and the lower glass substrate are substrates using glass (glass containing movable ions) suitable for anodic bonding to a silicon substrate for use as the intermediate member 200.

次に、用意した下方用ガラス基板の上面に、下方電極E2および下方配線層L2を形成して下方基板300とする下方基板形成段階を行う。図5は、このようにして形成された下方基板300の上面図である。下方電極E2は、重錘体210の下面に対向する位置に形成され、下方配線層L2は、この下方電極E2と柱状体240の下端とを接続するのに適した位置に形成される。下方電極E2および下方配線層L2は、どのような材質で形成してもかまわないが、実用上は、下方用ガラス基板の上面全面にアルミニウムやクロムなどの金属層を形成した後、これをパターニングすることにより形成するのが好ましい。   Next, a lower substrate forming step is performed in which the lower electrode E2 and the lower wiring layer L2 are formed on the upper surface of the prepared lower glass substrate to form the lower substrate 300. FIG. 5 is a top view of the lower substrate 300 formed as described above. The lower electrode E2 is formed at a position facing the lower surface of the weight body 210, and the lower wiring layer L2 is formed at a position suitable for connecting the lower electrode E2 and the lower end of the columnar body 240. The lower electrode E2 and the lower wiring layer L2 may be formed of any material, but in practice, a metal layer such as aluminum or chromium is formed on the entire upper surface of the lower glass substrate and then patterned. It is preferable to form by doing.

続いて、用意したシリコン基板を加工することにより、センサ本体構造体および柱状体を有する中間部材200を形成する中間部材形成段階を行う。前述したとおり、センサ本体構造体は、重錘体210、接続部220、台座230から構成され、柱状体240は、上方基板100と下方基板300とを連結する構造体によって構成される。ただ、図3に示すとおり、この中間部材200は若干複雑な構造を有しており、特に、センサ本体構造体を構成するためには、用意したシリコン基板の上面側からの加工と、下面側からの加工が必要になる。   Subsequently, an intermediate member forming step of forming the intermediate member 200 having the sensor body structure and the columnar body is performed by processing the prepared silicon substrate. As described above, the sensor main body structure includes the weight body 210, the connection portion 220, and the pedestal 230, and the columnar body 240 includes the structure that connects the upper substrate 100 and the lower substrate 300. However, as shown in FIG. 3, the intermediate member 200 has a slightly complicated structure. In particular, in order to construct the sensor body structure, the processing from the upper surface side of the prepared silicon substrate and the lower surface side are performed. Processing from is required.

そこで、ここで述べる実施形態では、この中間部材形成段階を、用意したシリコン基板に対してその下面側から加工を行い、加工途中体200′を形成する前半段階と、加工途中体に対してその上面側から加工を行い、中間部材200を形成する後半段階と、に分けて行うようにしている。図6は、この前半段階によって形成された加工途中体200′の縦断面図である。図示のとおり、この加工途中体200′は、シリコン基板の下面に、空隙部SP2およびSP4′を形成したものである。ここで、空隙部SP2は、図3に示す空隙部SP2であり、下方電極E2と重錘体210との間に必要な空間を確保するためのものである。一方、空隙部SP4′は、図3に示す空隙部SP4に、更に、空隙部SP3となるべき部分を加え、図5に示す下方配線層L2の配置空間を確保するようにしたものである。   Therefore, in the embodiment described here, this intermediate member forming step is performed on the prepared silicon substrate from the lower surface side to form a processing intermediate body 200 ', and the intermediate processing member is processed with respect to the intermediate processing member. Processing is performed from the upper surface side, and the latter half of forming the intermediate member 200 is performed separately. FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of the processing intermediate body 200 ′ formed by this first half stage. As shown in the figure, this processed intermediate body 200 'is formed by forming voids SP2 and SP4' on the lower surface of the silicon substrate. Here, the gap portion SP2 is the gap portion SP2 shown in FIG. 3, and is for securing a necessary space between the lower electrode E2 and the weight body 210. On the other hand, the gap portion SP4 ′ is obtained by adding a portion to be the gap portion SP3 to the gap portion SP4 shown in FIG. 3 to secure a space for arranging the lower wiring layer L2 shown in FIG.

シリコン基板の下面に、このような空隙部SP2,SP4′を形成するには、たとえば、下面側からのエッチング工程を行えばよい。このようなシリコン基板に対するエッチング工程は、種々の方法が公知であるため、ここでは詳しい説明は省略する。   In order to form such voids SP2 and SP4 'on the lower surface of the silicon substrate, for example, an etching process from the lower surface side may be performed. Since various methods are known for the etching process for such a silicon substrate, detailed description thereof is omitted here.

こうして、図6に示す加工途中体200′が準備できたら、その下面に、図5に示す下方基板300を接合する下方基板接合段階を行う。この接合は、陽極接合(Anodic bonding)によって行われる。図7は、下方基板300上に加工途中体200′を載せて両者を陽極接合している状態を示す縦断面図である。加工途中体200′の下面には、既に、空隙部SP2,SP4′が形成されているので、下方基板300の上面に形成されている下方電極E2および下方配線層L2は、この空隙部内に収容された状態になる。ただし、下方配線層L2の終端位置(図7の左端)は、空隙部SP4′から更に左方へ食み出している。このため、下方配線層L2の終端部は、加工途中体200′の下面によって踏みつけられ、若干、押し潰された状態になる。   6 is prepared, a lower substrate bonding step for bonding the lower substrate 300 shown in FIG. 5 to the lower surface is performed. This bonding is performed by anodic bonding. FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a state in which the workpiece 200 ′ is placed on the lower substrate 300 and the two are anodically bonded. Since the gap portions SP2 and SP4 'are already formed on the lower surface of the processing intermediate body 200', the lower electrode E2 and the lower wiring layer L2 formed on the upper surface of the lower substrate 300 are accommodated in the gap portion. It will be in the state. However, the terminal position of the lower wiring layer L2 (left end in FIG. 7) protrudes further leftward from the gap SP4 ′. For this reason, the terminal portion of the lower wiring layer L2 is stepped on by the lower surface of the workpiece 200 ′ and is slightly crushed.

陽極接合は、半導体製造プロセスなどにおいて、ガラス基板とシリコン基板との接合に利用されている接合方法であり、接合対象となる両基板を物理的に接触させた状態にし、所定の温度条件下で両基板間に電界をかけることにより行われる。ここに示す実施形態では、図7に示すように、下方基板300の上面に加工途中体200′を載せ、加工途中体200′の上面に第1の陽極接合用電極EE1を接触させ、下方基板300の下面に第2の陽極接合用電極EE2を接触させ、第1の陽極接合用電極EE1と第2の陽極接合用電極EE2との間に電界をかけながら陽極接合を行っている。具体的には、ここで述べる実施形態の場合、第1の陽極接合用電極EE1側が正、第2の陽極接合用電極EE2側が負となるように両電極間に1000V程度の電界を加え、シリコンからなる加工途中体200′側が陽極となるようにしている。このとき、ガラス基板がパイレックス(登録商標)ガラスの場合、温度400°C程度の加熱環境下におくことにより、ガラス側を軟化させるようにすれば、両者が固相で接合される。下方配線層L2の終端部は、互いに陽極接合された柱状体240(現時点では、加工途中体200′の一部分)の下面と下方基板300の上面との間に挟まれた状態になり、柱状体240に対する良好な導通状態が確保される。   Anodic bonding is a bonding method used for bonding a glass substrate and a silicon substrate in a semiconductor manufacturing process or the like. Both substrates to be bonded are brought into physical contact with each other under a predetermined temperature condition. This is done by applying an electric field between the two substrates. In the embodiment shown here, as shown in FIG. 7, a processing intermediate body 200 ′ is placed on the upper surface of the lower substrate 300, and the first anodic bonding electrode EE <b> 1 is brought into contact with the upper surface of the processing intermediate body 200 ′. The second anodic bonding electrode EE2 is brought into contact with the lower surface of 300, and anodic bonding is performed while an electric field is applied between the first anodic bonding electrode EE1 and the second anodic bonding electrode EE2. Specifically, in the case of the embodiment described here, an electric field of about 1000 V is applied between the two electrodes so that the first anodic bonding electrode EE1 side is positive and the second anodic bonding electrode EE2 side is negative. The intermediate body 200 'side made of is made the anode. At this time, when the glass substrate is Pyrex (registered trademark) glass, if the glass side is softened by placing it in a heating environment at a temperature of about 400 ° C., both are bonded in a solid phase. The terminal portion of the lower wiring layer L2 is sandwiched between the lower surface of the columnar bodies 240 (currently part of the processing intermediate body 200 ') and the upper surface of the lower substrate 300 which are anodically bonded to each other. A good conduction state for 240 is ensured.

こうして、下方基板接合段階が完了したら、陽極接合用電極EE1,EE2を取り外し、中間部材形成段階の後半段階を行う。すなわち、加工途中体200′に対して、その上面側から加工を行い、中間部材200を形成する。図8は、加工途中体200′に対して、加工の後半段階を実行することにより、中間部材200を形成した状態を示す縦断面図である。上面側からの加工により、空隙部SP1,SP3となる溝が掘られ、図示のとおり、重錘体210、接続部220、台座230、外壁部235、柱状体240をもった中間部材200が形成される。加工途中体200′の上面に、このような空隙部SP1,SP3を形成するには、やはり公知の方法を利用して、上面側からのエッチング工程を行えばよい。   Thus, when the lower substrate bonding step is completed, the anode bonding electrodes EE1 and EE2 are removed, and the latter half of the intermediate member forming step is performed. That is, the intermediate member 200 is formed by processing the intermediate body 200 ′ from the upper surface side. FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a state in which the intermediate member 200 is formed by executing the latter half of the processing on the processing intermediate body 200 ′. By processing from the upper surface side, grooves serving as the gap portions SP1 and SP3 are dug, and as shown in the figure, the intermediate member 200 having the weight body 210, the connection portion 220, the pedestal 230, the outer wall portion 235, and the columnar body 240 is formed. Is done. In order to form such voids SP1 and SP3 on the upper surface of the intermediate body 200 ′, an etching process from the upper surface side may be performed using a known method.

続いて、用意した上方用ガラス基板の3カ所に、貫通孔を形成し、各貫通孔内に導電性材料を充填することにより、貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階を行う。図9は、上方基板100の上面図であり、3つの貫通配線部H1,H2,H3が形成された状態が示されている。ここで、第1の貫通配線部H1は、図3に示すように、上方配線層L1を介して上方電極E1に対する配線を行うのに適した位置であれば、任意の位置に形成することができる。一方、第2の貫通配線部H2は、柱状体240の上端が接触することになる位置に形成するようにし、第3の貫通配線部H3は、台座230の上端が接触することになる位置に形成するようにする。なお、図4に示すように、外壁部235は、台座230と等電位となる部分であるので、第3の貫通配線部H3は、必ずしも台座230の上端が接触することになる位置に形成する必要はなく、外壁部235のように、台座230と等電位となる部分の上端が接触することになる位置に形成することも可能である。   Subsequently, through-hole portions are formed at three locations on the prepared upper glass substrate, and through-hole portions are formed by filling each through-hole with a conductive material. FIG. 9 is a top view of the upper substrate 100 and shows a state in which three through wiring portions H1, H2, and H3 are formed. Here, as shown in FIG. 3, the first through wiring portion H1 may be formed at any position as long as it is suitable for wiring with respect to the upper electrode E1 via the upper wiring layer L1. it can. On the other hand, the second penetrating wiring portion H2 is formed at a position where the upper end of the columnar body 240 comes into contact, and the third penetrating wiring portion H3 is located at a position where the upper end of the base 230 comes into contact. To form. As shown in FIG. 4, the outer wall portion 235 is a portion having the same potential as the pedestal 230, and therefore the third through wiring portion H <b> 3 is not necessarily formed at a position where the upper end of the pedestal 230 comes into contact. There is no need, and it is possible to form the outer wall 235 at a position where the upper end of the portion having the same potential as the pedestal 230 comes into contact.

ガラス基板に貫通孔を形成するには、ブラスト法、超音波法、そしてドリルを用いた機械的加工など、一般的な方法を用いればよい。貫通孔に充填する導電性材料は、どのような材料でもかまわないが、一般的には、アルミニウムや銅などの金属を充填し、金属からなる貫通配線部を形成すればよい。ただ、貫通孔へ金属を充填する場合に、溶融金属を流し込んだり、蒸発させた金属を貫通孔内に堆積させる一般的な方法を採ると、充填むらが生じ、形成した貫通配線部が断線を生じる可能性があるので、できるだけ充填むらが生じないような方法を採るのが好ましい。たとえば、金属を樹脂に溶かして、比較的粘性の低い溶融物を作成し、この溶融物を貫通孔に流し込んでむらなく充填した後、樹脂を蒸発させて除去するような手法を用いると効果的である。   In order to form the through hole in the glass substrate, a general method such as a blast method, an ultrasonic method, or mechanical processing using a drill may be used. The conductive material filling the through hole may be any material, but generally, a metal such as aluminum or copper may be filled to form a through wiring portion made of metal. However, when filling the metal into the through-hole, if a general method of pouring molten metal or depositing evaporated metal in the through-hole is used, filling unevenness occurs, and the formed through-wiring part is disconnected. Since this may occur, it is preferable to adopt a method that does not cause uneven filling as much as possible. For example, it is effective to create a melt with relatively low viscosity by dissolving metal in a resin, fill the melt by pouring the melt evenly, and then evaporate the resin to remove it. It is.

次に、上方用ガラス基板の下面に、上方電極E1および上方配線層L1を形成して上方基板とする上方基板形成段階を行う。図10は、上方基板100の下面図であり、上方電極E1および上方配線層L1の平面形状および位置が明瞭に示されている。上方電極E1は、重錘体210の上面に対向する位置に形成され、上方配線層L1は、この上方電極E1と第1の貫通配線部H1とを接続するのに適した位置に形成される。図示の例では、上方配線層L1の右端は、ちょうど第1の貫通配線部H1の直下まで伸びている。上方電極E1および上方配線層L1は、どのような材質で形成してもかまわないが、実用上は、上方用ガラス基板の下面全面にアルミニウムや銅などの金属層を形成した後、これをパターニングすることにより形成するのが好ましい。   Next, an upper substrate forming step is performed in which the upper electrode E1 and the upper wiring layer L1 are formed on the lower surface of the upper glass substrate to form the upper substrate. FIG. 10 is a bottom view of the upper substrate 100 and clearly shows the planar shapes and positions of the upper electrode E1 and the upper wiring layer L1. The upper electrode E1 is formed at a position facing the upper surface of the weight body 210, and the upper wiring layer L1 is formed at a position suitable for connecting the upper electrode E1 and the first through wiring portion H1. . In the illustrated example, the right end of the upper wiring layer L1 extends just below the first through wiring portion H1. The upper electrode E1 and the upper wiring layer L1 may be formed of any material, but in practice, a metal layer such as aluminum or copper is formed on the entire lower surface of the upper glass substrate and then patterned. It is preferable to form by doing.

ここで重要な点は、図9に示す貫通配線部H1,H2,H3を形成した後に、図10に示す上方電極E1および上方配線層L1を形成する点である。この順序を逆にすると、貫通孔内に導電性材料を充填する工程を十分に行うことができなくなり、貫通配線部に断線が生じるおそれがある。もちろん、理論的には、貫通孔を形成し、更に、下面に上方電極E1および上方配線層L1を形成した上方基板100を、中間部材200に接合し、その後に各貫通配線部H1,H2,H3を形成するようなことも可能であるが、既に上方電極E1および上方配線層L1を形成した状態、あるいは更に中間部材200に接合した状態において、貫通孔内に導電性材料をむらなく充填する処理は比較的困難であり、形成された貫通配線部に断線が生じる可能性が高い。そこで、上述したように、両面に何も形成されていない状態のガラス基板に、まず、貫通配線部H1,H2,H3を形成しておき、その後で、このガラス基板の下面に、上方電極E1および上方配線層L1を形成するようにすれば、断線が生じることのない貫通配線部を形成しやすくなる。   The important point here is that the upper electrode E1 and the upper wiring layer L1 shown in FIG. 10 are formed after the through wiring portions H1, H2, and H3 shown in FIG. 9 are formed. If this order is reversed, the step of filling the through hole with the conductive material cannot be sufficiently performed, and there is a possibility that the through wiring portion may be disconnected. Of course, theoretically, the upper substrate 100 in which the through hole is formed and the upper electrode E1 and the upper wiring layer L1 are further formed on the lower surface is joined to the intermediate member 200, and then each of the through wiring portions H1, H2, and so on. Although it is possible to form H3, in a state where the upper electrode E1 and the upper wiring layer L1 are already formed, or in a state where the upper member is further joined to the intermediate member 200, the conductive material is uniformly filled in the through hole. Processing is relatively difficult, and there is a high possibility that disconnection will occur in the formed through wiring portion. Therefore, as described above, the through wiring portions H1, H2, and H3 are first formed on the glass substrate in which nothing is formed on both surfaces, and then the upper electrode E1 is formed on the lower surface of the glass substrate. If the upper wiring layer L1 is formed, it is easy to form a through wiring portion in which no disconnection occurs.

こうして、上方基板100が作成できたら、これを図8に示す中間部材200の上面に陽極接合する上方基板接合段階を行う。図11は、この陽極接合を行っている状態を示す縦断面図である。図示のとおり、この上方基板接合段階では、中間部材200の上面に上方基板100を載せ、この上方基板100の上面に第1の陽極接合用電極EE1を接触させ、下方基板300の下面に第2の陽極接合用電極EE2を接触させ、第1の陽極接合用電極EE1と第2の陽極接合用電極EE2との間に電界をかけながら陽極接合が行われる。具体的には、この実施形態の場合、第1の陽極接合用電極EE1側が負、第2の陽極接合用電極EE2側が正となるように両電極間に1000V程度の電界を加え、温度400°C程度の加熱環境下において接合を行っている。   When the upper substrate 100 is thus formed, an upper substrate bonding step is performed in which the upper substrate 100 is anodically bonded to the upper surface of the intermediate member 200 shown in FIG. FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a state where the anodic bonding is performed. As shown in the figure, in this upper substrate bonding stage, the upper substrate 100 is placed on the upper surface of the intermediate member 200, the first anodic bonding electrode EE1 is brought into contact with the upper surface of the upper substrate 100, and the second substrate is placed on the lower surface of the lower substrate 300. The anodic bonding electrode EE2 is brought into contact, and anodic bonding is performed while applying an electric field between the first anodic bonding electrode EE1 and the second anodic bonding electrode EE2. Specifically, in the case of this embodiment, an electric field of about 1000 V is applied between the two electrodes so that the first anodic bonding electrode EE1 side is negative and the second anodic bonding electrode EE2 side is positive, and the temperature is 400 ° Bonding is performed in a heating environment of about C.

なお、中間部材200に対しては、下方基板300を挟んで間接的に第2の陽極接合用電極EE2からの電界が加わることになるが、中間部材200側が正、上方基板100側が負となるような電界がかかり、中間部材200の上面と上方基板100の下面とが固相で接合される。このとき、第2の貫通配線部H2の下端は柱状体240の上面に接合され、両者間には良好な電気的接触が確保される。同様に、第3の貫通配線部H3の下端は台座230の上面に接合され、両者間には良好な電気的接触が確保される。   Note that an electric field from the second anodic bonding electrode EE2 is indirectly applied to the intermediate member 200 with the lower substrate 300 interposed therebetween, but the intermediate member 200 side is positive and the upper substrate 100 side is negative. Such an electric field is applied, and the upper surface of the intermediate member 200 and the lower surface of the upper substrate 100 are bonded in a solid phase. At this time, the lower end of the second through wiring portion H2 is joined to the upper surface of the columnar body 240, and good electrical contact is ensured between the two. Similarly, the lower end of the third through wiring portion H3 is joined to the upper surface of the pedestal 230, and good electrical contact is ensured between them.

こうして、上方基板接合段階が完了したら、陽極接合用電極EE1,EE2を取り外し、上方基板100の上面に、各貫通配線部H1,H2,H3に接続された外部端子T1,T2,T3を形成する外部端子形成段階を行う。図12は、こうして外部端子T1,T2,T3を形成した後の上方基板100の状態を示す上面図である。なお、この図には、説明の便宜上、各貫通配線部H1,H2,H3の位置も示してあるが、実際には、これら各貫通配線部H1,H2,H3は、各外部端子T1,T2,T3の下層に隠れ、上面からは見えない。図示の例では、各外部端子T1,T2,T3は、いずれも円形の端子であり、外周部付近で各貫通配線部H1,H2,H3に接触する位置に配置されているが、これら外部端子は各貫通配線部H1,H2,H3に電気的に接続されていれば、形状や位置は任意でかまわない。   Thus, when the upper substrate bonding step is completed, the anode bonding electrodes EE1 and EE2 are removed, and external terminals T1, T2, and T3 connected to the through wiring portions H1, H2, and H3 are formed on the upper surface of the upper substrate 100. The external terminal formation stage is performed. FIG. 12 is a top view showing the state of the upper substrate 100 after the external terminals T1, T2, T3 are formed in this way. In this figure, for convenience of explanation, the positions of the through wiring portions H1, H2, and H3 are also shown, but actually, the through wiring portions H1, H2, and H3 are connected to the external terminals T1, T2, respectively. , Hidden behind T3 and not visible from above. In the illustrated example, each of the external terminals T1, T2, and T3 is a circular terminal and is disposed at a position in contact with each of the through wiring portions H1, H2, and H3 in the vicinity of the outer peripheral portion. As long as they are electrically connected to the respective through wiring portions H1, H2, and H3, their shapes and positions may be arbitrary.

かくして、図3に示すような三層構造からなる一次元加速度センサが得られることになる。実用上は、図12に示されている各外部端子T1,T2,T3をそれぞれ所定の検出用電気回路に配線し、図2の等価回路に示されているとおり、外部端子T1,T3間の静電容量を上部容量素子C1の静電容量として検出し、外部端子T2,T3間の静電容量を下部容量素子C2の静電容量として検出すればよい。   Thus, a one-dimensional acceleration sensor having a three-layer structure as shown in FIG. 3 is obtained. Practically, each external terminal T1, T2, T3 shown in FIG. 12 is wired to a predetermined electric circuit for detection, and as shown in the equivalent circuit of FIG. 2, between the external terminals T1, T3. The capacitance may be detected as the capacitance of the upper capacitance element C1, and the capacitance between the external terminals T2 and T3 may be detected as the capacitance of the lower capacitance element C2.

ところで、図3において、第2の貫通配線部H2は、柱状体240の中心位置ではなく、中心から若干ずれた位置に配置されている。同様に、第3の貫通配線部H3も、台座230の接触部分の中心位置ではなく、中心から若干ずれた位置に配置されている。このように、貫通配線部を、その電気的な接合相手である柱状体240や台座230の接触部分の中心位置からずらして配置しているのは、上方基板接合段階における陽極接合を妨げないようにするための配慮である。   By the way, in FIG. 3, the 2nd penetration wiring part H2 is arrange | positioned not in the center position of the columnar body 240 but in the position shifted | deviated slightly from the center. Similarly, the third through wiring portion H3 is also arranged at a position slightly deviated from the center, not the center position of the contact portion of the base 230. As described above, the through wiring portion is arranged so as to be shifted from the center position of the contact portion of the columnar body 240 or the pedestal 230 which is an electrical bonding partner so as not to prevent anodic bonding in the upper substrate bonding stage. It is consideration to make.

たとえば、上方基板接合段階において、図13(a) に示すように、柱状体240の上面と上方基板100の下面とを陽極接合することを考える。このとき、上方基板100側に形成されている第2の貫通配線部H2は、柱状体240に対して良好な電気的な接触を確保する必要があるので、本来であれば、図13(a) に示す例のように、第2の貫通配線部H2の中心位置を、柱状体240の中心位置に揃えるようにするのが好ましい。このように、両者の中心位置を揃えておけば、多少の位置合わせ誤差が生じたとしても、両者間に良好な電気的接触が確保される可能性が高いからである。   For example, in the upper substrate bonding stage, it is considered that the upper surface of the columnar body 240 and the lower surface of the upper substrate 100 are anodically bonded as shown in FIG. At this time, the second through wiring portion H2 formed on the upper substrate 100 side needs to ensure good electrical contact with the columnar body 240. It is preferable that the center position of the second through wiring portion H2 is aligned with the center position of the columnar body 240 as in the example shown in FIG. Thus, if the center positions of the two are aligned, even if a slight alignment error occurs, there is a high possibility that good electrical contact is ensured between the two.

しかしながら、本発明のように、上方基板100と中間部材200とを陽極接合することを前提とした場合、第2の貫通配線部H2の中心位置と柱状体240の中心位置とを揃えると、陽極接合に固有の弊害が生じる可能性がある。前述したとおり、陽極接合を行うには、接合対象となる2枚の基板間に電界を加える必要がある。図13(a) に示す例の場合、上方基板100の上面には、第1の陽極接合用電極EE1が載せられ、上方基板100と柱状体240との間に所定の電界が加えられる。ところが、第2の貫通配線部H2は導電性を有しているため、その下端までもが第1の陽極接合用電極EE1と等電位になってしまう。   However, when it is assumed that the upper substrate 100 and the intermediate member 200 are anodically bonded as in the present invention, if the center position of the second through wiring portion H2 and the center position of the columnar body 240 are aligned, the anode There is a possibility that an adverse effect inherent in bonding may occur. As described above, in order to perform anodic bonding, it is necessary to apply an electric field between two substrates to be bonded. In the example shown in FIG. 13A, the first anodic bonding electrode EE <b> 1 is placed on the upper surface of the upper substrate 100, and a predetermined electric field is applied between the upper substrate 100 and the columnar body 240. However, since the second through wiring portion H2 has conductivity, even the lower end thereof becomes equipotential with the first anodic bonding electrode EE1.

そもそも陽極接合は、可動イオンを含むガラス基板の厚み方向に電界を加え、ガラス基板中のイオンを移動させることを利用した接合方法であり、本来であれば、上方基板100の厚み方向に所定の電界が加わらねばならない。ところが、第2の貫通配線部H2の存在により、その近傍には、上方基板100の厚み方向への有効な電界が加わらなくなる。その結果、図13(a) に×印を示したように、貫通配線部H2の近傍部分では、柱状体240と上方基板100との間の陽極接合の強度が不十分になる可能性がある。その結果、柱状体240と第2の貫通配線部H2との間の電気的な接触も不完全になる可能性がある。   In the first place, anodic bonding is a bonding method that uses an electric field applied in the thickness direction of a glass substrate containing movable ions to move ions in the glass substrate. An electric field must be applied. However, due to the presence of the second through wiring portion H2, an effective electric field in the thickness direction of the upper substrate 100 is not applied in the vicinity thereof. As a result, as indicated by a cross in FIG. 13A, the strength of anodic bonding between the columnar body 240 and the upper substrate 100 may be insufficient in the vicinity of the through wiring portion H2. . As a result, the electrical contact between the columnar body 240 and the second through wiring portion H2 may be incomplete.

そこで、ここで述べる実施形態では、図13(b) に示すように、第2の貫通配線部H2の中心位置を、柱状体240の中心位置から若干ずらすような設定を行っている。この場合、やはり図13(b) に×印を示したように、貫通配線部H2の近傍部分(図の右側部分)では、柱状体240と上方基板100との間の陽極接合の強度が不十分になる可能性があるが、貫通配線部H2から離れた部分(図の左側部分)では、上方基板100の厚み方向について有効な電界が加わり、十分な接合強度が得られることになる。かくして、全体としてみれば、柱状体240の上端が上方基板100に対して十分な強度をもって陽極接合されるようになる。   Therefore, in the embodiment described here, as shown in FIG. 13B, the center position of the second through wiring portion H2 is set to be slightly shifted from the center position of the columnar body 240. In this case, as indicated by x in FIG. 13 (b), the strength of anodic bonding between the columnar body 240 and the upper substrate 100 is low in the vicinity of the through wiring portion H2 (right side portion in the figure). Although it may be sufficient, an effective electric field is applied in the thickness direction of the upper substrate 100 in a portion away from the through wiring portion H2 (left portion in the figure), and sufficient bonding strength is obtained. Thus, as a whole, the upper end of the columnar body 240 is anodically bonded to the upper substrate 100 with sufficient strength.

このように、第2の貫通配線部H2の配置を、柱状体240の中心位置から若干ずらすには、貫通配線部形成段階でガラス基板に貫通孔を形成する際に、この第2の貫通配線部H2のための貫通孔の中心を、柱状体240の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定すればよい。柱状体240の中心からどの程度離せばよいかは、上方基板100の厚み、柱状体240の幅、貫通配線部H2の幅、加える電圧値などに依存した値になると考えられるが、本願発明者が行った実験によると、図13(b) に示すように、柱状体240の上方基板100に対する接触部分の幅をDとしたときに、この柱状体240の輪郭位置から内側方向に向かってD/3以内の範囲に貫通配線部H2が含まれるような設定を行うと、陽極接合により、柱状体240と上方基板100との間に十分な接合強度が確保できることが確認できた。   Thus, in order to slightly shift the arrangement of the second through wiring portion H2 from the center position of the columnar body 240, the second through wiring is formed when the through hole is formed in the glass substrate in the through wiring portion forming stage. What is necessary is just to set the center of the through-hole for part H2 in the position away from the center of the area | region where the upper end of the columnar body 240 contacts only a predetermined distance. It is considered that the distance from the center of the columnar body 240 depends on the thickness of the upper substrate 100, the width of the columnar body 240, the width of the through wiring portion H2, the applied voltage value, etc. As shown in FIG. 13 (b), when the width of the contact portion of the columnar body 240 with respect to the upper substrate 100 is D, the direction from the contour position of the columnar body 240 toward the inner side is shown in FIG. It was confirmed that sufficient bonding strength could be secured between the columnar body 240 and the upper substrate 100 by anodic bonding when setting was made such that the through wiring portion H2 was included in the range within / 3.

なお、図13では、柱状体240と上方基板100との間で良好な陽極接合を行うために、第2の貫通配線部H2の好ましい配置を説明したが、第3の貫通配線部H3の配置に関しても同じことが言える。すなわち、図3に示すように、第3の貫通配線部H3は、台座230の接触部分の中心位置ではなく、中心から左側に若干ずれた位置に配置されているが、これも、台座230の上面と上方基板100の下面との間に、十分な強度をもった陽極接合がなされるようにするための配慮である。   In FIG. 13, the preferred arrangement of the second through wiring portion H2 has been described in order to perform good anodic bonding between the columnar body 240 and the upper substrate 100. However, the arrangement of the third through wiring portion H3 is described. The same can be said about. That is, as shown in FIG. 3, the third penetrating wiring portion H3 is not located at the center position of the contact portion of the pedestal 230 but at a position slightly shifted to the left side from the center. This is a consideration for making anodic bonding with sufficient strength between the upper surface and the lower surface of the upper substrate 100.

また、前述したとおり、第3の貫通配線部H3は、必ずしも台座230と接続する必要はなく、台座230と等電位となる部分(たとえば、外壁部235)に接続してもかまわない。この場合も、第3の貫通配線部H3は、台座230と等電位となる接触部分の中心位置ではなく、中心から若干ずれた位置に配置すればよい。   Further, as described above, the third through wiring portion H3 does not necessarily need to be connected to the pedestal 230, and may be connected to a portion (for example, the outer wall portion 235) that has the same potential as the pedestal 230. Also in this case, the third through wiring portion H3 may be arranged at a position slightly deviated from the center, not the center position of the contact portion having the same potential as the base 230.

第3の貫通配線部H3についてのずれ量の目安は、第2の貫通配線部H2についてのずれ量の目安と同様に、「台座230もしくは台座と等電位となる部分(たとえば、外壁部235)」の接触部分の幅をDとしたときに、「台座230もしくは台座と等電位となる部分(たとえば、外壁部235)」の接触部分の輪郭位置から内側方向に向かってD/3以内にくるように設定すればよい。   The standard of the shift amount for the third through-wiring portion H3 is the same as the standard of the shift amount for the second through-wiring portion H2, such as “the base 230 or a portion having the same potential as the base (for example, the outer wall portion 235). When the width of the contact portion of D is “D”, it comes within D / 3 from the contour position of the contact portion of “pedestal 230 or a portion having the same potential as the pedestal (for example, outer wall portion 235)” toward the inside. It should be set as follows.

<<< §2. 第2の実施形態 >>>
続いて、本発明の第2の実施形態を説明する。この第2の実施形態は、上述した第1の実施形態における柱状体240と第2の貫通配線部H2との接続方法を若干変更したものである。図14は、この変更された接続方法を示す縦断面図である。図13(a) ,(b) に示す第1の実施形態では、第2の貫通配線部H2の下端を、柱状体240の上端に直接的に接続させる方法をとっているのに対し、図14に示す第2の実施形態では、第2の貫通配線部H2′を下方電極用上方配線層L2′を仲介して間接的に柱状体240に接続させている。図示の例では、下方電極用上方配線層L2′の右端は第2の貫通配線部H2′の直下に位置し、左端は、柱状体240と上方基板100との間に挟まった状態となっている。このように、下方電極用上方配線層L2′を仲介して柱状体240と第2の貫通配線部H2′とを接続するようにしても、前掲の第1の実施形態とほぼ同様に、効率的な配線が可能になる。
<<< §2. Second Embodiment >>>
Subsequently, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the connection method between the columnar body 240 and the second through wiring portion H2 in the first embodiment described above is slightly changed. FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing the changed connection method. In the first embodiment shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), the lower end of the second through wiring portion H2 is directly connected to the upper end of the columnar body 240. In the second embodiment shown in FIG. 14, the second through wiring portion H2 ′ is indirectly connected to the columnar body 240 through the lower electrode upper wiring layer L2 ′. In the example shown in the drawing, the right end of the lower electrode upper wiring layer L2 ′ is located immediately below the second through wiring portion H2 ′, and the left end is sandwiched between the columnar body 240 and the upper substrate 100. Yes. Thus, even if the columnar body 240 and the second through wiring portion H2 ′ are connected via the lower electrode upper wiring layer L2 ′, the efficiency is substantially the same as in the first embodiment described above. Wiring becomes possible.

なお、図14に示す構造において、柱状体240の上面と上方基板100の下面とを陽極接合するには、上方基板100の上面に第1の陽極接合用電極EE1を載せ、上方基板100と柱状体240との間に所定の電界を加える必要がある。したがって、ここでも、第2の貫通配線部H2′が導電性を有しているため、下方電極用上方配線層L2′の左端までもが第1の陽極接合用電極EE1と等電位になってしまう現象が生じる。このため、下方電極用上方配線層L2′の左端があまり左方まで伸びていると、柱状体240と上方基板100との接触部分に関して、上方基板100の厚み方向に加えられる電界が不十分になり、十分な強度をもった陽極接合が行われない可能性がある。   In the structure shown in FIG. 14, in order to perform anodic bonding between the upper surface of the columnar body 240 and the lower surface of the upper substrate 100, the first anodic bonding electrode EE <b> 1 is placed on the upper surface of the upper substrate 100. A predetermined electric field needs to be applied to the body 240. Therefore, the second through wiring portion H2 'is also conductive here, so that even the left end of the lower electrode upper wiring layer L2' is equipotential with the first anodic bonding electrode EE1. Will occur. For this reason, if the left end of the lower electrode upper wiring layer L2 ′ extends too far to the left, the electric field applied in the thickness direction of the upper substrate 100 is insufficient at the contact portion between the columnar body 240 and the upper substrate 100. Therefore, anodic bonding with sufficient strength may not be performed.

そこで、この第2の実施形態の場合は、柱状体240の上端が上方基板100に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、下方電極用上方配線層L2′が、柱状体240の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定すればよい。図14に示す例の場合、図に×印を示したように、下方電極用上方配線層L2′の終端部近傍では、上方基板100の厚み方向に十分な電界が加わらなくなり、柱状体240と上方基板100との間の陽極接合の強度が不十分になる可能性がある。しかしながら、下方電極用上方配線層L2′の終端部分から離れた部分(図の左側部分)では、上方基板100の厚み方向について有効な電界が加わり、十分な接合強度が得られることになる。かくして、全体としてみれば、柱状体240の上端が上方基板100に対して十分な強度をもって陽極接合されるようになる。   Therefore, in the case of the second embodiment, the lower electrode upper wiring layer L <b> 2 ′ is connected to the upper end of the columnar body 240 so that the upper end of the columnar body 240 is anodically bonded to the upper substrate 100 with sufficient strength. What is necessary is just to set so that it may terminate in the position in front by a predetermined distance from the center of the area | region which will contact. In the case of the example shown in FIG. 14, as indicated by a cross in the figure, in the vicinity of the terminal portion of the lower electrode upper wiring layer L2 ′, a sufficient electric field is not applied in the thickness direction of the upper substrate 100. The strength of anodic bonding with the upper substrate 100 may be insufficient. However, an effective electric field is applied in the thickness direction of the upper substrate 100 at a portion away from the terminal portion of the lower electrode upper wiring layer L2 '(the left portion in the figure), and sufficient bonding strength is obtained. Thus, as a whole, the upper end of the columnar body 240 is anodically bonded to the upper substrate 100 with sufficient strength.

下方電極用上方配線層L2′の終端を、柱状体240の上端が接触することになる領域の中心からどの程度離せばよいかは、上方基板100の厚み、柱状体240の幅、下方電極用上方配線層L2′の幅、加える電圧値などに依存した値になると考えられるが、本願発明者が行った実験によると、図14に示すように、柱状体240の上方基板100に対する接触部分の幅をDとしたときに、この柱状体240の輪郭位置から内側方向に向かってD/3以内の範囲に下方電極用上方配線層L2′の終端がくるようにすれば(別言すれば、柱状体240の輪郭位置から内側方向に向かってD/3を越える領域に、下方電極用上方配線層L2′が侵入しないようにすれば)、陽極接合により、柱状体240と上方基板100との間に十分な接合強度が確保できた。   The distance from the center of the region where the upper end of the columnar body 240 is in contact with the end of the upper electrode layer L2 ′ for the lower electrode depends on the thickness of the upper substrate 100, the width of the columnar body 240, and the lower electrode layer. Although it is considered that the value depends on the width of the upper wiring layer L2 ′, the voltage value to be applied, and the like, according to the experiment conducted by the inventor of the present application, as shown in FIG. If the width is D, the end of the lower electrode upper wiring layer L2 ′ is within the range of D / 3 from the contour position of the columnar body 240 toward the inner side (in other words, If the upper electrode layer L2 ′ for the lower electrode does not enter the region exceeding D / 3 from the contour position of the columnar body 240 in the inward direction), the columnar body 240 and the upper substrate 100 are bonded by anodic bonding. Enough joint strength between There can be secured.

図15は、この第2の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。図3に示すセンサとの相違は、第2の貫通配線部H2′、外部端子T2′、下方電極用上方配線層L2′の部分だけであり、その他の構造は、図3に示す第1の実施形態に係るセンサと全く同様である。この図15に示すセンサの場合、下方電極E2に対する外部への配線は、下方配線層L2、柱状体240、下方電極用上方配線層L2′、第2の貫通配線部H2′、外部端子T2′という経路を経ることになる。   FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing a basic form of a one-dimensional acceleration sensor obtained by applying the manufacturing method according to the second embodiment. The only difference from the sensor shown in FIG. 3 is the second through wiring portion H2 ′, the external terminal T2 ′, and the lower electrode upper wiring layer L2 ′. Other structures are the same as those in the first embodiment shown in FIG. This is exactly the same as the sensor according to the embodiment. In the case of the sensor shown in FIG. 15, the wiring to the outside with respect to the lower electrode E2 is the lower wiring layer L2, the columnar body 240, the lower wiring upper wiring layer L2 ', the second through wiring portion H2', and the external terminal T2 '. It will go through the path.

ここで述べる第2の実施形態に係る製造方法は、次のとおりである。まず、準備段階において、上方用ガラス基板、下方用ガラス基板、シリコン基板、をそれぞれ用意する点は、前述の第1の実施形態と全く同じである。そして、下方用ガラス基板の上面に、下方電極E2および下方配線層L2を形成して下方基板300とする下方基板形成段階を行い、シリコン基板に対して下方側からの加工を行い、図6に示す加工途中体200′を作成し、下方基板接合段階を行い、図8に示す構造体を得る点も、前述の第1の実施形態と全く同じである。   The manufacturing method according to the second embodiment described here is as follows. First, in the preparation stage, the upper glass substrate, the lower glass substrate, and the silicon substrate are prepared, which is exactly the same as in the first embodiment. Then, a lower substrate forming step is performed in which the lower electrode E2 and the lower wiring layer L2 are formed on the upper surface of the lower glass substrate to form the lower substrate 300, the silicon substrate is processed from below, and FIG. The intermediate part 200 ′ shown in the drawing is produced, and the lower substrate bonding step is performed to obtain the structure shown in FIG. 8, which is exactly the same as in the first embodiment.

続いて、上方用ガラス基板について、3つの貫通孔を形成し、各貫通孔内に導電性材料を充填することにより、3つの貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階も、前述の第1の実施形態とほぼ同じである。ただし、ここで形成する3つの貫通配線部は、H1,H2′,H3ということになる。貫通配線部H2′は、第1の実施形態における貫通配線部H2と同様に、下方電極E2に対する配線機能を有しているが、その形成位置は、柱状体240の上端が接触することになる位置ではなく、下方電極用上方配線層L2′による配線が可能な位置であれば、任意の位置でよい。   Subsequently, the through-wiring portion forming step of forming three through-wiring portions by forming three through-holes in the upper glass substrate and filling each through-hole with a conductive material is also performed in the first described above. This is almost the same as the embodiment. However, the three through wiring portions formed here are H1, H2 ′, and H3. The through wiring portion H2 ′ has a wiring function for the lower electrode E2 like the through wiring portion H2 in the first embodiment, but the upper end of the columnar body 240 is in contact with the formation position. Any position can be used as long as the wiring by the upper electrode layer L2 ′ for the lower electrode is possible instead of the position.

次に、上方用ガラス基板の下面に、上方電極E1、上方配線層L1(この実施形態では、L2′と区別するために、上方電極用上方配線層L1と呼ぶ)、下方電極用上方配線層L2′を形成する。ここで、下方電極用上方配線層L2′は、第2の貫通配線部H2′と柱状体240とを接続するのに適した位置に形成すればよい。ただし、前述したように、柱状体240の上端が上方基板100に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、下方電極用上方配線層L2′が、柱状体240の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置で終端するように設定するのが好ましく、より具体的には、柱状体240の上方基板100に対する接触部分の幅をDとしたときに、この柱状体240の輪郭位置から内側方向に向かってD/3以内の範囲に下方電極用上方配線層L2′の終端がくるように設定するのが好ましい。   Next, on the lower surface of the upper glass substrate, the upper electrode E1, the upper wiring layer L1 (in this embodiment, referred to as upper wiring layer L1 for upper electrode in order to distinguish from L2 '), the upper wiring layer for lower electrode L2 'is formed. Here, the lower electrode upper wiring layer L2 ′ may be formed at a position suitable for connecting the second through wiring portion H2 ′ and the columnar body 240. However, as described above, the lower electrode upper wiring layer L2 ′ is in contact with the upper end of the columnar body 240 so that the upper end of the columnar body 240 is anodically bonded to the upper substrate 100 with sufficient strength. It is preferable to set it to terminate at a position away from the center of the region by a predetermined distance. More specifically, when the width of the contact portion of the columnar body 240 with respect to the upper substrate 100 is D, this columnar body It is preferable that the upper electrode layer L2 ′ for the lower electrode is set so that the terminal end comes within a range of D / 3 from the contour position of 240 toward the inside.

こうして、上方基板100の準備ができたら、これを中間部材200の上面に接合する上方基板接合段階を行う。この上方基板接合段階も、前述した第1の実施形態とほぼ同様のプロセスで行われる。すなわち、中間部材200の上に、上方基板100を載せ、第1の陽極接合用電極EE1と第2の陽極接合用電極EE2とにより上下方向に電界をかけ、所定温度に加熱することにより、中間部材200の上面と上方基板100の下面とを陽極接合する。なお、このとき、下方電極用上方配線層L2′の終端部は、柱状体240と上方基板100との間に挟まれ、若干潰れた状態になる。図14に示すように、図に×印を付した右側部分の接合は不十分になる可能性があるが、左側部分では、柱状体240と上方基板100とが十分な強度で接合されることになり、両者に挟まれた下方電極用上方配線層L2′の終端部は、柱状体240に対して良好な電気的接触を確保する。   Thus, when the upper substrate 100 is ready, an upper substrate bonding step of bonding the upper substrate 100 to the upper surface of the intermediate member 200 is performed. This upper substrate bonding step is also performed by a process substantially similar to that of the first embodiment described above. That is, the upper substrate 100 is placed on the intermediate member 200, an electric field is applied in the vertical direction by the first anodic bonding electrode EE1 and the second anodic bonding electrode EE2, and heated to a predetermined temperature. The upper surface of the member 200 and the lower surface of the upper substrate 100 are anodically bonded. At this time, the terminal portion of the lower electrode upper wiring layer L <b> 2 ′ is sandwiched between the columnar body 240 and the upper substrate 100 and is slightly crushed. As shown in FIG. 14, there is a possibility that the right side portion marked with “x” in the drawing may be insufficiently bonded, but in the left side portion, the columnar body 240 and the upper substrate 100 are bonded with sufficient strength. Thus, the terminal portion of the lower electrode upper wiring layer L2 ′ sandwiched between the two ensures good electrical contact with the columnar body 240.

最後に、上方基板100の上面に、外部端子T1,T2′,T3を形成し、各貫通配線部H1,H2′,H3に接続させる。以上で、図15に示す構造をもったセンサを製造することができる。   Finally, external terminals T1, T2 ′, T3 are formed on the upper surface of the upper substrate 100, and are connected to the through wiring portions H1, H2 ′, H3. With the above, a sensor having the structure shown in FIG. 15 can be manufactured.

<<< §3. 第3の実施形態 >>>
次に、本発明の第3の実施形態を説明する。この第3の実施形態は、前述した第1の実施形態における上方電極E1と第1の貫通配線部H1との接続方法を若干変更したものである。図3に示す第1の実施形態に係る構造では、第1の貫通配線部H1は、上方電極E1の近傍に配置され、両者間は上方配線層L1によって接続されていた。これに対して、ここで述べる第3の実施形態では、第1の貫通配線部H1を上方電極E1の直上に配置することにより、上方配線層L1を省略できるようにしたものである。
<<< §3. Third embodiment >>>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, the connection method between the upper electrode E1 and the first through wiring portion H1 in the first embodiment is slightly changed. In the structure according to the first embodiment shown in FIG. 3, the first through wiring portion H1 is disposed in the vicinity of the upper electrode E1, and the two are connected by the upper wiring layer L1. On the other hand, in the third embodiment described here, the first through wiring portion H1 is arranged immediately above the upper electrode E1, so that the upper wiring layer L1 can be omitted.

図16は、この第3の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。第1の実施形態に係る製造方法で得られるセンサの構造との唯一の相違点は、図3に示す第1の貫通配線部H1の位置を、図16に示す第1の貫通配線部H1′の位置に変更し、上方配線層L1を省略するようにした点のみである。図16を見れば明らかなように、貫通配線部H1′,H2,H3は、それぞれ上方電極E1,柱状体240,台座230の真上に配置されているため、上方基板100の下面には、上方電極E1のみを形成すれば足り、配線層は一切不要になる。この点において、ここで述べる第3の実施形態は、本願実施形態の中でも、非常に単純な配線によって構成される実施形態と言うことができる。   FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing a basic form of a one-dimensional acceleration sensor obtained by applying the manufacturing method according to the third embodiment. The only difference from the sensor structure obtained by the manufacturing method according to the first embodiment is that the position of the first through wiring portion H1 shown in FIG. 3 is changed to the first through wiring portion H1 ′ shown in FIG. This is only the point that the upper wiring layer L1 is omitted. As can be seen from FIG. 16, the through wiring portions H1 ′, H2, and H3 are disposed right above the upper electrode E1, the columnar body 240, and the pedestal 230, respectively. It is sufficient to form only the upper electrode E1, and no wiring layer is required. In this respect, it can be said that the third embodiment described here is an embodiment constituted by very simple wiring among the embodiments of the present application.

この第3の実施形態に係る製造方法は、前述した第1の実施形態に係る製造方法と、次の2つの相違点を除いて全く同様である。第1の相違点は、貫通配線部形成段階において、上方用ガラス基板に形成する3つの貫通孔の位置である。すなわち、第2の貫通配線部H2および第3の貫通配線部H3の形成位置は、第1の実施形態と全く同じであるが、第1の貫通配線部H1′を、上方電極E1を形成する予定の領域に含まれる位置に形成するようにする点が異なる。その結果、図16に示すように、第1の貫通配線部H1′は、上方電極E1の真上に形成されることになる。一方、第2の相違点は、上方基板形成段階において、上方用ガラス基板の下面に形成する導電層が、上方電極E1のみになるという点である。上述したように、上方配線層L1を形成する必要はない。   The manufacturing method according to the third embodiment is exactly the same as the manufacturing method according to the first embodiment described above except for the following two differences. The first difference is the position of the three through holes formed in the upper glass substrate in the through wiring portion forming stage. That is, the formation positions of the second through wiring portion H2 and the third through wiring portion H3 are exactly the same as those in the first embodiment, but the first through wiring portion H1 ′ is formed in the upper electrode E1. The difference is that it is formed at a position included in the planned area. As a result, as shown in FIG. 16, the first through wiring portion H1 ′ is formed immediately above the upper electrode E1. On the other hand, the second difference is that the upper electrode E1 is the only conductive layer formed on the lower surface of the upper glass substrate in the upper substrate formation stage. As described above, it is not necessary to form the upper wiring layer L1.

<<< §4. 第4の実施形態 >>>
続いて、本発明の第4の実施形態を説明する。この第4の実施形態は、前述した第2の実施形態における上方電極E1と第1の貫通配線部H1との接続方法を若干変更したものである。すなわち、図15に示す第2の実施形態に係る構造では、第1の貫通配線部H1は、上方電極E1の近傍に配置され、両者間は上方配線層L1によって接続されていた。これに対して、ここで述べる第4の実施形態では、第1の貫通配線部H1を上方電極E1の直上に配置することにより、上方配線層L1を省略できるようにしたものである。
<<< §4. Fourth Embodiment >>>
Subsequently, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, the connection method between the upper electrode E1 and the first through wiring portion H1 in the second embodiment is slightly changed. That is, in the structure according to the second embodiment shown in FIG. 15, the first through wiring portion H1 is disposed in the vicinity of the upper electrode E1, and the two are connected by the upper wiring layer L1. On the other hand, in the fourth embodiment described here, the first through wiring portion H1 is disposed immediately above the upper electrode E1, so that the upper wiring layer L1 can be omitted.

図17は、この第4の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。第2の実施形態に係る製造方法で得られるセンサの構造との唯一の相違点は、図15に示す第1の貫通配線部H1の位置を、図17に示す第1の貫通配線部H1′の位置に変更し、上方配線層L1を省略するようにした点のみである。図17を見れば明らかなように、貫通配線部H2′は、下方電極用上方配線層L2′を介して柱状体240に接続されているが、貫通配線部H1′,H3は、それぞれ上方電極E1,台座230の真上に配置されている。このため、上方基板100の下面には、上方電極E1と下方電極用上方配線層L2′を形成すれば足り、上方電極用上方配線層L1は不要になる。   FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing a basic form of a one-dimensional acceleration sensor obtained by applying the manufacturing method according to the fourth embodiment. The only difference from the structure of the sensor obtained by the manufacturing method according to the second embodiment is that the position of the first through wiring portion H1 shown in FIG. 15 is changed to the first through wiring portion H1 ′ shown in FIG. This is only the point that the upper wiring layer L1 is omitted. As is apparent from FIG. 17, the through wiring portion H2 ′ is connected to the columnar body 240 via the lower electrode upper wiring layer L2 ′, but the through wiring portions H1 ′ and H3 are respectively connected to the upper electrode. E1 is arranged right above the pedestal 230. Therefore, it is sufficient to form the upper electrode E1 and the lower electrode upper wiring layer L2 ′ on the lower surface of the upper substrate 100, and the upper electrode upper wiring layer L1 becomes unnecessary.

この第3の実施形態に係る製造方法は、前述した第2の実施形態に係る製造方法と、次の2つの相違点を除いて全く同様である。第1の相違点は、貫通配線部形成段階において、上方用ガラス基板に形成する3つの貫通孔の位置である。すなわち、第2の貫通配線部H2′および第3の貫通配線部H3の形成位置は、第2の実施形態と全く同じであるが、第1の貫通配線部H1′を、上方電極E1を形成する予定の領域に含まれる位置に形成するようにする点が異なる。その結果、図17に示すように、第1の貫通配線部H1′は、上方電極E1の真上に形成されることになる。一方、第2の相違点は、上方基板形成段階において、上方用ガラス基板の下面に形成する導電層が、上方電極E1および下方電極用上方配線層L2′になるという点である。上述したように、上方電極用上方配線層L1を形成する必要はない。   The manufacturing method according to the third embodiment is exactly the same as the manufacturing method according to the second embodiment described above except for the following two differences. The first difference is the position of the three through holes formed in the upper glass substrate in the through wiring portion forming stage. That is, the formation positions of the second through wiring portion H2 ′ and the third through wiring portion H3 are exactly the same as those in the second embodiment, but the first through wiring portion H1 ′ is formed in the upper electrode E1. The difference is that it is formed at a position included in a region to be planned. As a result, as shown in FIG. 17, the first through wiring portion H1 ′ is formed immediately above the upper electrode E1. On the other hand, the second difference is that, in the upper substrate formation stage, the conductive layer formed on the lower surface of the upper glass substrate becomes the upper electrode E1 and the lower electrode upper wiring layer L2 ′. As described above, it is not necessary to form the upper electrode upper wiring layer L1.

<<< §5. その他の変形例 >>>
これまで、本発明に係る容量素子を用いたセンサの製造方法を4つの実施形態に基づいて説明したが、ここでは、これら4つの実施形態に対する更なる変形例を述べる。
<<< §5. Other variations >>
So far, the manufacturing method of the sensor using the capacitive element according to the present invention has been described based on the four embodiments. Here, further modifications to these four embodiments will be described.

(1) これまで述べた4つの実施形態では、いずれも第3の貫通配線部H3を台座230の真上に設け、第3の貫通配線部H3の底部を台座230の上面に直接的に接合する形態をとっているが、両者は必ずしも直接的に接合する必要はなく、上方基板100の下面に形成した台座用上方配線層を介して間接的に接合するようにしてもかまわない。この場合、第3の貫通配線部H3は、台座230の真上ではなく、その近傍の任意の位置に形成すればよく、上方基板形成段階において、上方基板100の下面に、第3の貫通配線部H3と台座230とを接続するための台座用上方配線層を形成すればよい。   (1) In the four embodiments described so far, the third through wiring portion H3 is provided directly above the pedestal 230, and the bottom of the third through wiring portion H3 is directly bonded to the upper surface of the pedestal 230. However, it is not always necessary to directly join the two, and they may be indirectly joined via a pedestal upper wiring layer formed on the lower surface of the upper substrate 100. In this case, the third through wiring portion H3 may be formed at an arbitrary position in the vicinity thereof, not directly above the pedestal 230, and the third through wiring is formed on the lower surface of the upper substrate 100 in the upper substrate formation stage. A pedestal upper wiring layer for connecting the portion H3 and the pedestal 230 may be formed.

なお、既に述べたとおり、第3の貫通配線部H3は、必ずしも台座230に対して電気的に接続する必要はなく、「台座230と等電位となる部分」(たとえば、外壁部235)に接続してもかまわない。しかも、この場合も、第3の貫通配線部H3を、「台座230と等電位となる部分」の真上に形成して、第3の貫通配線部H3を「台座230と等電位となる部分」に直接的に接合してもよいし、第3の貫通配線部H3を任意の位置に形成して、第3の貫通配線部H3と「台座230と等電位となる部分」との間を、上方基板100の下面に形成した台座用上方配線層を介して間接的に接合してもかまわない。   As already described, the third through wiring portion H3 does not necessarily need to be electrically connected to the pedestal 230, but is connected to a “portion that is equipotential to the pedestal 230” (for example, the outer wall portion 235). It doesn't matter. In this case as well, the third through wiring portion H3 is formed immediately above the “portion having the same potential as the pedestal 230”, and the third through wiring portion H3 is formed into the “portion having the same potential as the pedestal 230”. May be directly joined to each other, or the third through-wiring portion H3 may be formed at an arbitrary position between the third through-wiring portion H3 and “the portion having the same potential as the base 230”. Alternatively, it may be indirectly bonded via a pedestal upper wiring layer formed on the lower surface of the upper substrate 100.

また、既に述べたとおり、台座230もしくは「台座230と等電位となる部分」と、上方基板100との間に、良好な陽極接合を確保するためには、陽極接合時に、上方基板100の厚み方向に必要な電界を加える必要がある。したがって、実用上は、「台座230もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板100に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、台座用上方配線層が、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定するのが好ましい。より具体的には、台座用上方配線層の終端位置が、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の幅をDとしたときに、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の輪郭位置から内側方向に向かってD/3以内にくるように設定するのが好ましい。   Further, as described above, in order to ensure good anodic bonding between the pedestal 230 or the “part having the same potential as the pedestal 230” and the upper substrate 100, the thickness of the upper substrate 100 during anodic bonding. It is necessary to apply the necessary electric field in the direction. Therefore, practically, the upper wiring layer for the pedestal is “the pedestal or the pedestal and the pedestal so that the upper end of the“ pedestal 230 or the portion having the same potential as the pedestal ”is anodically bonded to the upper substrate 100 with sufficient strength. It is preferable to set so that the upper end of the “potential part” is terminated at a position a predetermined distance from the center of the region to be contacted. More specifically, the end position of the upper wiring layer for the pedestal is “a portion that is equipotential to the pedestal or pedestal” when the width of the contact portion of the “pedestal or portion that is equipotential to the pedestal” is D. It is preferable to set so as to be within D / 3 from the contour position of the contact portion toward the inside.

(2) これまで述べた4つの実施形態では、外部端子T3を上方基板100上に形成するために、いずれも第3の貫通配線部H3を設けているが、外部端子T3は、必ずしも上方基板100の上面に形成する必要はない。そもそも、外部端子T3は、重錘体210に対する配線であるが、前述した実施形態の場合、図4の横断面図からも明らかなように、重錘体210、接続部220、台座230、外壁部235は、いずれも電気的には等電位となる部材であるので、これらの各部材のいずれもが、外部端子T3と同等の機能を果たすことができる。したがって、上方基板100の上面に必ずしも外部端子T3を設けなくても、大きな支障は生じない。   (2) In the four embodiments described so far, the third through wiring portion H3 is provided in order to form the external terminal T3 on the upper substrate 100. However, the external terminal T3 is not necessarily provided on the upper substrate. It is not necessary to form on the upper surface of 100. In the first place, the external terminal T3 is a wiring to the weight body 210, but in the case of the above-described embodiment, the weight body 210, the connection portion 220, the pedestal 230, the outer wall, as is apparent from the cross-sectional view of FIG. Since the parts 235 are members that are electrically equipotential, any of these members can perform the same function as the external terminal T3. Therefore, even if the external terminal T3 is not necessarily provided on the upper surface of the upper substrate 100, no major trouble occurs.

図18は、図16に示す第3の実施形態に係るセンサ構造から、貫通配線部H3および外部端子T3を除いた変形例を示す縦断面図である。これらを除いたことにより、この図18に示す配線形態は、本願の中で最も単純な配線形態となっている。上方基板100の上面には、上方電極E1に対する外部端子T1および下方電極E2に対する外部端子T2しか形成されていないので、重錘体210に対する配線を別途確保する必要があるが、たとえば、台座230や外壁部235は、重錘体210と等電位であるので、台座230や外壁部235の外面を重錘体210に対する外部端子T3として代用することが可能である。   FIG. 18 is a longitudinal sectional view showing a modified example in which the through wiring portion H3 and the external terminal T3 are removed from the sensor structure according to the third embodiment shown in FIG. By removing these, the wiring form shown in FIG. 18 is the simplest wiring form in the present application. Since only the external terminal T1 for the upper electrode E1 and the external terminal T2 for the lower electrode E2 are formed on the upper surface of the upper substrate 100, it is necessary to separately secure wiring for the weight body 210. Since the outer wall portion 235 is equipotential with the weight body 210, the outer surface of the pedestal 230 and the outer wall portion 235 can be used as an external terminal T3 for the weight body 210.

たとえば、図2に示す等価回路において、外部端子T3を接地端子として利用することにすれば、図18に示すセンサにおける中間部材200の外周面を、そのまま接地して用いることができる。もちろん、この図18に示す例のように、第3の貫通配線部H3および外部端子T3を省略する場合、貫通配線部形成段階では、第3の貫通配線部H3の形成プロセスを省略することができ、外部端子形成段階では、外部端子T3の形成プロセスを省略することができる。   For example, in the equivalent circuit shown in FIG. 2, if the external terminal T3 is used as a ground terminal, the outer peripheral surface of the intermediate member 200 in the sensor shown in FIG. Of course, as in the example shown in FIG. 18, when the third through wiring portion H3 and the external terminal T3 are omitted, the formation process of the third through wiring portion H3 may be omitted in the through wiring portion forming stage. In addition, in the external terminal formation stage, the formation process of the external terminal T3 can be omitted.

(3) これまで述べた4つの実施形態では、シリコン基板から中間部材200を形成する中間部材形成段階を、シリコン基板に対してその下面側から加工を行い、加工途中体200′を形成する前半段階と、この加工途中体200′に対してその上面側から加工を行い、中間部材を形成する後半段階と、に分けて行い、前半段階を行った後に、図7に示すような陽極接合プロセスによる下方基板接合段階を行い、その後に、後半段階を行い、更にその後に、図11に示すような陽極接合プロセスによる上方基板接合段階を行うようにしているが、前半段階と後半段階の内容を入れ替えるようにしてもかまわない。   (3) In the four embodiments described so far, the intermediate member forming step of forming the intermediate member 200 from the silicon substrate is processed from the lower surface side of the silicon substrate, and the first half of forming the intermediate body 200 ′. The anodic bonding process as shown in FIG. 7 is performed after the first half stage and the second half stage where the intermediate member is formed by processing the intermediate body 200 ′ from the upper surface side. The lower substrate bonding step is performed, followed by the second half step, and then the upper substrate bonding step by the anodic bonding process as shown in FIG. 11 is performed. You can replace them.

具体的には、中間部材形成段階を、シリコン基板に対してその上面側から加工を行い、加工途中体を形成する前半段階と、加工途中体に対してその下面側から加工を行い、中間部材を形成する後半段階と、に分けて行い、前半段階を行った後に上方基板接合段階(上面側からの加工が完了した加工途中体の上に上方基板を接合する段階)を行い、その後に、後半段階を行い、更にその後に、下方基板接合段階(下面側からの加工を終えて形成された中間部材の下に下方基板を接合する段階)を行うようにしてもかまわない。   Specifically, the intermediate member forming step is performed on the silicon substrate from the upper surface side to form an intermediate workpiece, and the intermediate member is processed from the lower surface side to the intermediate workpiece. After the first half stage is performed, the upper substrate bonding stage (the stage where the upper substrate is bonded onto the intermediate body that has been processed from the upper surface side) is performed, and then, The second half step may be performed, and then the lower substrate bonding step (the step of bonding the lower substrate under the intermediate member formed after finishing the processing from the lower surface side) may be performed.

この場合、上方基板接合段階では、加工途中体の上面に上方基板を載せ、この上方基板の上面に第1の陽極接合用電極を接触させ、加工途中体の下面に第2の陽極接合用電極を接触させ、第1の陽極接合用電極と第2の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行うようにし、下方基板接合段階では、中間部材の下面に下方基板を配置し、上方基板の上面に第1の陽極接合電極を接触させ、下方基板の下面に第2の陽極接合用電極を接触させ、第1の陽極接合用電極と第2の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行うようにすればよい。   In this case, in the upper substrate bonding stage, the upper substrate is placed on the upper surface of the intermediate workpiece, the first anodic bonding electrode is brought into contact with the upper surface of the upper substrate, and the second anodic bonding electrode is formed on the lower surface of the intermediate workpiece. And anodic bonding is performed while applying an electric field between the first anodic bonding electrode and the second anodic bonding electrode. In the lower substrate bonding stage, a lower substrate is disposed on the lower surface of the intermediate member. The first anodic bonding electrode is brought into contact with the upper surface of the upper substrate, the second anodic bonding electrode is brought into contact with the lower surface of the lower substrate, and the gap between the first anodic bonding electrode and the second anodic bonding electrode An anodic bonding may be carried out while applying an electric field.

もちろん、中間部材形成段階は、シリコン基板を加工することにより、センサ本体構造体(重錘体210、接続部220、台座230)と、上方基板と下方基板とを連結するための柱状体240と、を有する中間部材200を形成することができれば、どのような形態で行ってもかまわないので、上述した例のように、必ずしも前半段階と後半段階とに分けて行う必要はない。ただ、中間部材200の形態まで加工が完了してしまうと、柱状体240がセンサ本体構造体から物理的に分離した形になってしまうため、量産を行う上では好ましくない。したがって、実用上は、これまで述べてきた例のように、シリコン基板に対してその下面側もしくは上面側からの加工を行う前半段階を行い、加工途中体の形態にした後、これを下方基板もしくは上方基板のいずれかに接合し、その後に、加工途中体に対して反対の面側からの加工を行う後半段階を行うようにするのが好ましい。   Of course, in the intermediate member forming step, by processing the silicon substrate, the sensor main body structure (the weight body 210, the connecting portion 220, the pedestal 230), and the columnar body 240 for connecting the upper substrate and the lower substrate, As long as the intermediate member 200 having the above can be formed, it may be performed in any form. Therefore, as in the above-described example, it is not necessarily performed in the first half stage and the second half stage. However, when the processing to the form of the intermediate member 200 is completed, the columnar body 240 is physically separated from the sensor main body structure, which is not preferable in mass production. Therefore, in practice, as in the example described so far, the first half of the processing is performed on the silicon substrate from the lower surface side or the upper surface side, and after the shape of the intermediate body is processed, the lower substrate is formed. Alternatively, it is preferable that the latter half of the process is performed by bonding to any one of the upper substrates and then performing processing from the opposite surface side with respect to the intermediate body.

(4) これまで述べた4つの実施形態では、中間部材形成段階で、図4の横断面図に示すように、重錘体210の周囲を取り囲むような台座230が形成され、柱状体240の周囲を取り囲むような外壁部235が形成されている。また、中間部材200の下面と下方基板300との間は陽極接合され、中間部材200の上面と上方基板100との間も陽極接合されている。この陽極接合は、極めて密閉性の高い接合であるので、貫通配線部形成段階において、貫通孔を密封する機能をもった貫通配線部を形成するようにすれば、重錘体210および柱状体240は、上方基板100および下方基板300と、中間部材200の外周部とによって囲まれた空間内に完全に密封された状態になる。   (4) In the four embodiments described so far, in the intermediate member forming stage, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4, the pedestal 230 is formed so as to surround the weight body 210. An outer wall portion 235 that surrounds the periphery is formed. The lower surface of the intermediate member 200 and the lower substrate 300 are anodically bonded, and the upper surface of the intermediate member 200 and the upper substrate 100 are also anodically bonded. Since this anodic bonding is a highly hermetic bonding, if the through wiring portion having a function of sealing the through hole is formed in the through wiring portion forming stage, the weight body 210 and the columnar body 240 are formed. Is completely sealed in a space surrounded by the upper substrate 100 and the lower substrate 300 and the outer peripheral portion of the intermediate member 200.

前述したように、本発明では、上方電極や上方配線層などを形成したり、陽極接合を行ったりする前に、予め上方用ガラス基板に貫通配線部を形成する工程を行っておくようにしている。そのため、ガラス基板に貫通孔を形成し、その中に導電性材料を充填する、という処理を、何の制約もなしに行うことができる。したがって、貫通孔を完全に密封する機能をもった貫通配線部を、比較的容易に形成することができ、センサ内部を密閉状態に維持することが可能になる。たとえば、図3に示す例の場合、空隙部SP2と空隙部SP3とは、トンネル状の空隙部SP4を介して連結されているが、外部とは完全に遮断された状態となる。同様に、空隙部SP1も、外部と完全に遮断された状態となっている。   As described above, in the present invention, before forming the upper electrode, the upper wiring layer, etc., or performing the anodic bonding, a step of forming the through wiring portion in the upper glass substrate is performed in advance. Yes. Therefore, the process of forming a through hole in the glass substrate and filling it with a conductive material can be performed without any limitation. Therefore, the through wiring portion having a function of completely sealing the through hole can be formed relatively easily, and the inside of the sensor can be maintained in a sealed state. For example, in the example shown in FIG. 3, the gap portion SP2 and the gap portion SP3 are connected via the tunnel-like gap portion SP4, but are completely blocked from the outside. Similarly, the gap SP1 is also completely blocked from the outside.

このように、重錘体が密閉した空間内に封止されるように、台座230および外壁部235の上面および下面を上方基板100および下方基板300に接合するようにすると、センサの内部が外部から完全に遮断された状態となるので、外部からの水の侵入などを防ぐことができ、センサの信頼性、耐久性を向上する上で好ましい。また、このセンサを量産する場合、ウエハ上に多数のセンサチップを形成し、最終的にダイシング工程を行って、個々のセンサチップごとに切り離すことになるが、このダイシング工程では、通常、水が用いられるので、センサ内部が密閉された状態になっていれば、ダイシング工程時における水の侵入を防ぐ効果も得られる。   As described above, when the upper surface and the lower surface of the pedestal 230 and the outer wall portion 235 are joined to the upper substrate 100 and the lower substrate 300 so that the weight body is sealed in the sealed space, the inside of the sensor is external. Therefore, it is preferable to improve the reliability and durability of the sensor. Also, when mass-producing this sensor, a large number of sensor chips are formed on the wafer, and finally a dicing process is performed to separate each sensor chip. In this dicing process, water is usually used. Since it is used, if the inside of the sensor is in a sealed state, an effect of preventing water from entering during the dicing process can be obtained.

このような密閉性を利用すれば、センサ内部を真空にし、重錘体210が真空中に密閉されるようにすることも可能である。具体的には、上方基板接合段階および下方基板接合段階のうち、少なくとも後に行われる一方の接合段階を、真空中で行うようにすればよい。たとえば、前述した第1の実施形態の場合、図11に示す上方基板接合段階を真空チャンバ内で行うようにすれば、重錘体210を真空中に密閉することができる。重錘体210の変位空間を真空に維持することは、センサの検出精度を高める上でメリットがある。特に、角速度センサの場合、重錘体210を振動させる必要があるが、変位空間に空気が存在すると、重錘体210に空気によるダンパー効果が加えられることになり好ましくない。したがって、実用上は、角速度センサを製造する場合、上方基板接合段階および下方基板接合段階のうち、少なくとも後に行われる一方の接合段階を、真空チャンバ内で行うのが極めて好ましい。   If such a sealing property is used, the inside of the sensor can be evacuated and the weight body 210 can be sealed in the vacuum. Specifically, at least one of the upper substrate bonding step and the lower substrate bonding step, which is performed later, may be performed in a vacuum. For example, in the case of the first embodiment described above, if the upper substrate bonding step shown in FIG. 11 is performed in a vacuum chamber, the weight body 210 can be sealed in a vacuum. Maintaining the displacement space of the weight body 210 in a vacuum has an advantage in increasing the detection accuracy of the sensor. In particular, in the case of an angular velocity sensor, it is necessary to vibrate the weight body 210. However, if air exists in the displacement space, a damper effect due to air is added to the weight body 210, which is not preferable. Therefore, in practical use, when manufacturing an angular velocity sensor, it is highly preferable that at least one of the upper substrate bonding step and the lower substrate bonding step is performed in a vacuum chamber.

(5) これまで述べた例では、いずれも中間部材200として利用するためのシリコン基板として、全体が導電性をもったシリコンのみの基板を用いた例であるが、本発明において、中間部材200の材料として利用する「シリコン基板」とは、必ずしも全体がすべてシリコンから構成されている基板である必要はない。たとえば、シリコン層/酸化シリコン層/シリコン層という3層構造をもったSOI(Silicon On Insulator)基板は、半導体デバイスの製造に多用される基板であるが、本発明を実施する上では、このように、間に酸化シリコン層などの絶縁層を挟んだシリコン基板を加工して、中間部材200を構成することも可能である。   (5) In the examples described so far, the silicon substrate for use as the intermediate member 200 is an example using a silicon-only substrate as a whole, but in the present invention, the intermediate member 200 is used. The “silicon substrate” used as the material of the above does not necessarily need to be a substrate entirely made of silicon. For example, an SOI (Silicon On Insulator) substrate having a three-layer structure of silicon layer / silicon oxide layer / silicon layer is a substrate that is frequently used in the manufacture of semiconductor devices. In addition, the intermediate member 200 can be configured by processing a silicon substrate with an insulating layer such as a silicon oxide layer interposed therebetween.

別言すれば、本発明に係るセンサにおける中間部材200は、主として導電性材料からなる基板を加工して構成されたものであればよく、全体がすべて導電性材料で構成されている必要はない。本発明にいう「シリコン基板」とは、主としてシリコンの層から構成されている基板を広く意味するものであり、上述したSOI基板なども含むものである。   In other words, the intermediate member 200 in the sensor according to the present invention only needs to be formed by processing a substrate mainly made of a conductive material, and does not need to be entirely made of a conductive material. . The “silicon substrate” in the present invention broadly means a substrate mainly composed of a silicon layer, and includes the above-described SOI substrate and the like.

もっとも、SOI基板のように、間に絶縁層を含むシリコン基板を中間部材200の材料として用いた場合は、この絶縁層を跨いで導通させる必要がある部分については、この絶縁層を貫通する導通部を形成する工程を行うようにする。たとえば、柱状体240は、下方電極E2に対する配線として機能する構成要素であるので、上端から下端までが電気的に導通している必要がある。したがって、SOI基板を用いて中間部材200を構成する場合には、この柱状体240を構成する部分に関しては、絶縁層を貫通する導通部を形成しておき、上端から下端までを導通させる必要がある。   However, when a silicon substrate including an insulating layer is used as the material of the intermediate member 200, such as an SOI substrate, the portion that needs to be connected across the insulating layer is electrically connected through the insulating layer. The step of forming the part is performed. For example, since the columnar body 240 is a component that functions as a wiring for the lower electrode E2, the columnar body 240 needs to be electrically connected from the upper end to the lower end. Therefore, in the case where the intermediate member 200 is configured using an SOI substrate, it is necessary to form a conducting portion that penetrates the insulating layer and to conduct from the upper end to the lower end for the portion that constitutes the columnar body 240. is there.

(6) これまで述べてきた個々の実施形態を構成する各段階は、必ずしも上述のとおりの順序で行う必要はなく、発明の本質を損なわない範囲内で、その順序を入れ替えてもかまわない。たとえば、前述した第1の実施形態では、下方基板300を形成する下方基板形成段階を、上方基板100を形成する上方基板形成段階より先に行うような説明を行ったが、これらの各段階の順序を逆にしても、発明の本質には何ら変わりはなく、両段階を行う順序は任意でかまわない。   (6) The steps constituting the individual embodiments described so far do not necessarily have to be performed in the order as described above, and the order may be changed within a range not impairing the essence of the invention. For example, in the above-described first embodiment, the lower substrate forming step for forming the lower substrate 300 has been described before the upper substrate forming step for forming the upper substrate 100. Even if the order is reversed, the essence of the invention is not changed, and the order of performing both steps may be arbitrary.

(7) 本願明細書では、説明の便宜上、一次元加速度センサを製造するプロセスに本発明を適用した例を述べたが、前述したとおり、本発明は、一次元加速度センサへの適用に限定されるものではなく、多次元加速度センサへも同様に適用可能であり、また、一次元もしくは多次元の角速度センサへも同様に適用可能である。すなわち、上方電極の枚数が増えた場合には、第1の貫通配線部H1の数をそれに応じて増加させればよく、下方電極の枚数が増えた場合には、柱状体240および第2の貫通配線部H2の数をそれに応じて増加させればよい。   (7) In this specification, for convenience of explanation, an example in which the present invention is applied to a process for manufacturing a one-dimensional acceleration sensor has been described. However, as described above, the present invention is limited to application to a one-dimensional acceleration sensor. However, the present invention can be similarly applied to a multidimensional acceleration sensor, and can also be similarly applied to a one-dimensional or multidimensional angular velocity sensor. That is, when the number of upper electrodes increases, the number of first through wiring portions H1 may be increased accordingly. When the number of lower electrodes increases, the columnar body 240 and the second electrode What is necessary is just to increase the number of the penetration wiring parts H2 according to it.

本発明に係る製造方法の適用対象となる三層構造をもった一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the basic form of the one-dimensional acceleration sensor with the three-layer structure used as the application object of the manufacturing method which concerns on this invention. 図1に示すセンサに含まれる容量素子の等価回路である。It is an equivalent circuit of the capacitive element contained in the sensor shown in FIG. 本発明の第1の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the basic form of the one-dimensional acceleration sensor obtained by applying the manufacturing method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図3に示すセンサを切断線4−4に沿って切断した横断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the sensor shown in FIG. 3 cut along a cutting line 4-4. 図3に示すセンサの下方基板300の上面図である。FIG. 4 is a top view of a lower substrate 300 of the sensor shown in FIG. 3. 図3に示すセンサにおける中間部材200を形成するプロセスの前半段階で得られる加工途中体200′の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a processing intermediate body 200 ′ obtained in the first half of the process of forming the intermediate member 200 in the sensor shown in FIG. 3. 図5に示す下方基板300上に図6に示す加工途中体200′を載せて両者を陽極接合している状態を示す縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a state where the processing intermediate body 200 ′ shown in FIG. 6 is placed on the lower substrate 300 shown in FIG. 図7に示す加工途中体200′に対して、加工の後半段階を実行することにより、中間部材200を形成した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which formed the intermediate member 200 by performing the latter half stage of a process with respect to the process intermediate body 200 'shown in FIG. 図3に示すセンサの上方基板100の上面図である。FIG. 4 is a top view of the upper substrate 100 of the sensor shown in FIG. 3. 図3に示すセンサの上方基板100の下面図である。FIG. 4 is a bottom view of the upper substrate 100 of the sensor shown in FIG. 3. 図8に示す中間部材200上に図9および図10に示す上方基板100を載せて両者を陽極接合している状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which mounted the upper board | substrate 100 shown in FIG. 9 and FIG. 10 on the intermediate member 200 shown in FIG. 8, and anodic-bonded both. 図9に示す上方基板100上に外部配線用の端子を形成した状態を示す上面図である。FIG. 10 is a top view showing a state in which terminals for external wiring are formed on the upper substrate 100 shown in FIG. 9. 本発明における貫通配線部の好ましい配置を示すための縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view for showing the preferable arrangement | positioning of the penetration wiring part in this invention. 本発明における貫通配線部の好ましい別な配置を示すための縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view for showing another preferable arrangement | positioning of the penetration wiring part in this invention. 本発明の第2の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the basic form of the one-dimensional acceleration sensor obtained by applying the manufacturing method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the basic form of the one-dimensional acceleration sensor obtained by applying the manufacturing method which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the basic form of the one-dimensional acceleration sensor obtained by applying the manufacturing method which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の変形例に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the basic form of the one-dimensional acceleration sensor obtained by applying the manufacturing method which concerns on the modification of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…上方基板
20…中間部材
21…重錘体
22…接続部
23…台座
30…下方基板
100…上方基板(ガラス基板)
200…中間部材(導電性をもったシリコン基板を加工したもの)
200′…加工途中体
210…重錘体(導電体)
220…接続部(導電体)
230…台座(導電体)
235…外壁部(導電体)
240…柱状体(導電体)
300…下方基板(ガラス基板)
C1…上部容量素子
C2…下部容量素子
D…柱状体240の幅
E1…上方電極
E2…下方電極
EE1…第1の陽極接合用電極
EE2…第2の陽極接合用電極
H1,H1′…第1の貫通配線部
H2,H2′…第2の貫通配線部
H3…第3の貫通配線部
L1…上方配線層(上方電極用上方配線層)の
L2…下方配線層
L2′…下方電極用上方配線層
L3…台座用上方配線層
SP1〜SP4,SP4′…空隙部
T1,T2,T2′,T3…外部端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Upper substrate 20 ... Intermediate member 21 ... Weight body 22 ... Connection part 23 ... Base 30 ... Lower substrate 100 ... Upper substrate (glass substrate)
200: Intermediate member (processed silicon substrate with conductivity)
200 '... intermediate body 210 ... weight (conductor)
220 ... Connection part (conductor)
230: Pedestal (conductor)
235 ... Outer wall portion (conductor)
240 ... Columnar body (conductor)
300 ... Lower substrate (glass substrate)
C1 ... upper capacitive element C2 ... lower capacitive element D ... width E1 of columnar body 240 ... upper electrode E2 ... lower electrode EE1 ... first anodic bonding electrode EE2 ... second anodic bonding electrodes H1, H1 '... first Through-wiring portions H2, H2 '... second through-wiring portion H3 ... third through-wiring portion L1 ... upper wiring layer (upper electrode upper wiring layer) L2 ... lower wiring layer L2' ... lower electrode upper wiring Layer L3 ... Upper wiring layers SP1 to SP4, SP4 'for pedestal ... Gaps T1, T2, T2', T3 ... External terminals

Claims (21)

絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ構造を有し、
前記中間部材は、重錘体と、この重錘体を支持するために上端が前記上方基板に接合され下端が前記下方基板に接合された台座と、前記台座と前記重錘体との間を可撓性をもって接続する接続部と、によって構成されるセンサ本体構造体を有し、前記重錘体に対して、加速度もしくは角速度に起因する力が作用すると、前記接続部の撓みにより前記重錘体に変位が生じるように構成され、
前記上方基板下面の前記重錘体に対向する部分には上方電極が形成され、前記下方基板上面の前記重錘体に対向する部分には下方電極が形成され、前記上方電極と前記重錘体の対向面とによって上部容量素子が形成され、前記下方電極と前記重錘体の対向面とによって下部容量素子が形成され、
前記重錘体に生じた変位を、前記上部容量素子および前記下部容量素子の静電容量に基づいて検出することにより、作用した加速度もしくは角速度を検出することができるセンサについて、当該センサを製造する方法であって、
前記上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、前記下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、前記中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
前記シリコン基板を加工することにより、前記センサ本体構造体と、前記上方基板と前記下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
前記下方用ガラス基板の上面に、前記下方電極と、前記下方電極と前記柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
前記上方用ガラス基板について、第1の位置および第2の位置に、それぞれ第1の貫通孔および第2の貫通孔を形成し、前記第1の貫通孔および前記第2の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第1の貫通配線部および第2の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
前記上方用ガラス基板の下面に、前記上方電極と、前記上方電極と前記第1の貫通配線部とを接続するための上方電極用上方配線層と、前記柱状体の上端と前記第2の貫通配線部とを接続するための下方電極用上方配線層と、を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
前記上方基板の上面に、前記第1の貫通配線部に接続された第1の外部端子および前記第2の貫通配線部に接続された第2の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
を有することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
It has a structure in which an intermediate member mainly made of a conductive material is sandwiched between an upper substrate made of an insulating material and a lower substrate made of an insulating material,
The intermediate member includes a weight body, a pedestal having an upper end bonded to the upper substrate and a lower end bonded to the lower substrate to support the weight body, and a space between the pedestal and the weight body. A sensor main body structure configured to be connected with flexibility, and when a force due to acceleration or angular velocity is applied to the weight body, the weight is caused by bending of the connection section. Configured to cause displacement in the body,
An upper electrode is formed on a portion of the lower surface of the upper substrate facing the weight body, and a lower electrode is formed on a portion of the upper surface of the lower substrate facing the weight body. The upper electrode and the weight body An upper capacitive element is formed by the facing surface of the lower electrode, and a lower capacitive element is formed by the facing surface of the lower electrode and the weight body,
A sensor capable of detecting the applied acceleration or angular velocity by detecting the displacement generated in the weight body based on the capacitance of the upper capacitive element and the lower capacitive element is manufactured. A method,
Preparation steps for preparing an upper glass substrate for use as the upper substrate, a lower glass substrate for use as the lower substrate, and a silicon substrate for use as the intermediate member,
An intermediate member forming step of forming an intermediate member having the sensor body structure and a columnar body for connecting the upper substrate and the lower substrate by processing the silicon substrate;
Forming a lower substrate on the upper surface of the lower glass substrate by forming the lower electrode and a lower wiring layer for connecting the lower electrode and a lower end of the columnar body;
The upper glass substrate is formed with a first through hole and a second through hole at a first position and a second position, respectively, and conductive in the first through hole and the second through hole. A through-wiring portion forming step of forming a first through-wiring portion and a second through-wiring portion, respectively, by filling the conductive material;
On the lower surface of the upper glass substrate, the upper electrode, the upper electrode upper wiring layer for connecting the upper electrode and the first through wiring portion, the upper end of the columnar body and the second through hole Forming an upper wiring layer for a lower electrode for connecting the wiring portion, and forming an upper substrate as an upper substrate;
A lower substrate bonding step for anodic bonding the intermediate member or the intermediate member in the middle of forming the intermediate member, while applying an electric field between the lower substrate,
An upper substrate bonding step of anodic bonding the intermediate member or the intermediate member forming the intermediate member while applying an electric field between the upper substrate and the intermediate member;
Forming an external terminal on the upper surface of the upper substrate; forming a first external terminal connected to the first through wiring portion and a second external terminal connected to the second through wiring portion;
A method for manufacturing a sensor using a capacitive element.
請求項1に記載の製造方法において、
柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、下方電極用上方配線層が、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
The manufacturing method according to claim 1,
The upper wiring layer for the lower electrode is positioned at a predetermined distance from the center of the region where the upper end of the columnar body is in contact so that the upper end of the columnar body is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength. A method for manufacturing a sensor using a capacitive element, wherein the sensor element is set to be terminated.
絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ構造を有し、
前記中間部材は、重錘体と、この重錘体を支持するために上端が前記上方基板に接合され下端が前記下方基板に接合された台座と、前記台座と前記重錘体との間を可撓性をもって接続する接続部と、によって構成されるセンサ本体構造体を有し、前記重錘体に対して、加速度もしくは角速度に起因する力が作用すると、前記接続部の撓みにより前記重錘体に変位が生じるように構成され、
前記上方基板下面の前記重錘体に対向する部分には上方電極が形成され、前記下方基板上面の前記重錘体に対向する部分には下方電極が形成され、前記上方電極と前記重錘体の対向面とによって上部容量素子が形成され、前記下方電極と前記重錘体の対向面とによって下部容量素子が形成され、
前記重錘体に生じた変位を、前記上部容量素子および前記下部容量素子の静電容量に基づいて検出することにより、作用した加速度もしくは角速度を検出することができるセンサについて、当該センサを製造する方法であって、
前記上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、前記下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、前記中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
前記シリコン基板を加工することにより、前記センサ本体構造体と、前記上方基板と前記下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
前記下方用ガラス基板の上面に、前記下方電極と、前記下方電極と前記柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
前記上方用ガラス基板について、前記上方電極を形成予定の領域に含まれる第1の位置に第1の貫通孔を形成し、前記第1の位置とは別の第2の位置に第2の貫通孔を形成し、前記第1の貫通孔および前記第2の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第1の貫通配線部および第2の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
前記上方用ガラス基板の下面に、前記上方電極と、前記柱状体の上端と前記第2の貫通配線部とを接続するための下方電極用上方配線層と、を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
前記上方基板の上面に、前記第1の貫通配線部に接続された第1の外部端子および前記第2の貫通配線部に接続された第2の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
を有することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
It has a structure in which an intermediate member mainly made of a conductive material is sandwiched between an upper substrate made of an insulating material and a lower substrate made of an insulating material,
The intermediate member includes a weight body, a pedestal having an upper end bonded to the upper substrate and a lower end bonded to the lower substrate to support the weight body, and a space between the pedestal and the weight body. A sensor main body structure configured to be connected with flexibility, and when a force due to acceleration or angular velocity is applied to the weight body, the weight is caused by bending of the connection section. Configured to cause displacement in the body,
An upper electrode is formed on a portion of the lower surface of the upper substrate facing the weight body, and a lower electrode is formed on a portion of the upper surface of the lower substrate facing the weight body. The upper electrode and the weight body An upper capacitive element is formed by the facing surface of the lower electrode, and a lower capacitive element is formed by the facing surface of the lower electrode and the weight body,
A sensor capable of detecting the applied acceleration or angular velocity by detecting the displacement generated in the weight body based on the capacitance of the upper capacitive element and the lower capacitive element is manufactured. A method,
Preparation steps for preparing an upper glass substrate for use as the upper substrate, a lower glass substrate for use as the lower substrate, and a silicon substrate for use as the intermediate member,
An intermediate member forming step of forming an intermediate member having the sensor body structure and a columnar body for connecting the upper substrate and the lower substrate by processing the silicon substrate;
Forming a lower substrate on the upper surface of the lower glass substrate by forming the lower electrode and a lower wiring layer for connecting the lower electrode and a lower end of the columnar body;
In the upper glass substrate, a first through hole is formed at a first position included in a region where the upper electrode is to be formed, and a second through hole is formed at a second position different from the first position. Forming a through-wiring portion that forms a first through-wiring portion and a second through-wiring portion by forming a hole and filling the first through-hole and the second through-hole with a conductive material, respectively Stages,
An upper substrate formed by forming, on the lower surface of the upper glass substrate, the upper electrode and a lower electrode upper wiring layer for connecting the upper end of the columnar body and the second through wiring portion. A substrate formation stage;
A lower substrate bonding step for anodic bonding the intermediate member or the intermediate member in the middle of forming the intermediate member, while applying an electric field between the lower substrate,
An upper substrate bonding step of anodic bonding the intermediate member or the intermediate member forming the intermediate member while applying an electric field between the upper substrate and the intermediate member;
Forming an external terminal on the upper surface of the upper substrate; forming a first external terminal connected to the first through wiring portion and a second external terminal connected to the second through wiring portion;
A method for manufacturing a sensor using a capacitive element.
請求項3に記載の製造方法において、
柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、下方電極用上方配線層が、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method of Claim 3,
The upper wiring layer for the lower electrode is positioned at a predetermined distance from the center of the region where the upper end of the columnar body is in contact so that the upper end of the columnar body is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength. A method for manufacturing a sensor using a capacitive element, wherein the sensor element is set to be terminated.
請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法において、
貫通配線部形成段階に、上方用ガラス基板における「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる第3の位置に第3の貫通孔を形成し、この第3の貫通孔内に導電性材料を充填することにより第3の貫通配線部を形成する工程を付加し、
外部端子形成段階に、上方基板の上面に前記第3の貫通配線部に接続された第3の外部端子を形成する工程を付加したことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1-4,
In the through wiring portion formation stage, a third through hole is formed at a third position where the upper end of the “base or a portion having the same potential as the pedestal” in the upper glass substrate comes into contact, and this third through hole is formed. Adding a step of forming a third through wiring portion by filling the hole with a conductive material;
A method of manufacturing a sensor using a capacitive element, wherein a step of forming a third external terminal connected to the third through wiring portion on an upper surface of an upper substrate is added to the external terminal forming step.
請求項5に記載の製造方法において、
「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、第3の貫通孔の中心を、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method of Claim 5,
The center of the third through-hole is set to “the portion having the same potential as the pedestal or the pedestal” so that the upper end of “the pedestal or the portion having the same potential as the pedestal” is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength. A method for manufacturing a sensor using a capacitive element, characterized in that the sensor is set at a position separated by a predetermined distance from the center of a region where the upper end of the electrode contacts.
請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法において、
貫通配線部形成段階に、上方用ガラス基板における第3の位置に第3の貫通孔を形成し、この第3の貫通孔内に導電性材料を充填することにより第3の貫通配線部を形成する工程を付加し、
上方基板形成段階に、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端と前記第3の貫通配線部とを接続するための台座用上方配線層を形成する工程を付加したことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1-4,
In the through wiring portion forming stage, a third through hole is formed at a third position on the upper glass substrate, and the third through wiring portion is formed by filling the third through hole with a conductive material. Add a process to
A step of forming an upper wiring layer for a pedestal for connecting the upper end of the pedestal or a portion having the same potential as the pedestal and the third through wiring portion is added to the upper substrate forming stage. A method for manufacturing a sensor using a capacitive element.
請求項7に記載の製造方法において、
「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、台座用上方配線層が、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method of Claim 7,
The upper wiring layer for the pedestal is connected to the upper part of the pedestal or the part having the same potential as the pedestal so that the upper edge of the pedestal or the part having the same potential as the pedestal is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength. A method for manufacturing a sensor using a capacitive element, characterized in that it is set so as to terminate at a position a short distance from the center of a region where a contact is made.
請求項2,4,6,8のいずれかに記載の製造方法において、
貫通孔配線部の形成位置、下方電極用上方配線層の終端位置、もしくは台座用上方配線層の終端位置が、柱状体の幅または「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の幅をDとしたときに、柱状体または「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の輪郭位置から内側方向に向かってD/3以内にくるように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claim 2,4,6,8,
The width of the through-hole wiring part, the lower electrode upper wiring layer end position, or the pedestal upper wiring layer end position is the width of the columnar body or the contact portion of the “base or the part that is equipotential to the pedestal” Is set so as to be within D / 3 from the contour position of the contact portion of the columnar body or the “pedestal or a portion having the same potential as the pedestal” toward the inner side when D is Manufacturing method of sensor using
絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ構造を有し、
前記中間部材は、重錘体と、この重錘体を支持するために上端が前記上方基板に接合され下端が前記下方基板に接合された台座と、前記台座と前記重錘体との間を可撓性をもって接続する接続部と、によって構成されるセンサ本体構造体を有し、前記重錘体に対して、加速度もしくは角速度に起因する力が作用すると、前記接続部の撓みにより前記重錘体に変位が生じるように構成され、
前記上方基板下面の前記重錘体に対向する部分には上方電極が形成され、前記下方基板上面の前記重錘体に対向する部分には下方電極が形成され、前記上方電極と前記重錘体の対向面とによって上部容量素子が形成され、前記下方電極と前記重錘体の対向面とによって下部容量素子が形成され、
前記重錘体に生じた変位を、前記上部容量素子および前記下部容量素子の静電容量に基づいて検出することにより、作用した加速度もしくは角速度を検出することができるセンサについて、当該センサを製造する方法であって、
前記上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、前記下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、前記中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
前記シリコン基板を加工することにより、前記センサ本体構造体と、前記上方基板と前記下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
前記下方用ガラス基板の上面に、前記下方電極と、前記下方電極と前記柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
前記上方用ガラス基板について、第1の位置に第1の貫通孔を形成し、前記柱状体の上端が接触することになる第2の位置に第2の貫通孔を形成し、前記第1の貫通孔および前記第2の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第1の貫通配線部および第2の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
前記上方用ガラス基板の下面に、前記上方電極と、前記上方電極と前記第1の貫通配線部とを接続するための上方配線層と、を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
前記上方基板の上面に、前記第1の貫通配線部に接続された第1の外部端子および前記第2の貫通配線部に接続された第2の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
を有し、
前記貫通配線部形成段階に、前記上方用ガラス基板における第3の位置に第3の貫通孔を形成し、この第3の貫通孔内に導電性材料を充填することにより第3の貫通配線部を形成する工程を付加し、
前記上方基板形成段階に、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端と前記第3の貫通配線部とを接続するための台座用上方配線層を形成する工程を付加したことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
It has a structure in which an intermediate member mainly made of a conductive material is sandwiched between an upper substrate made of an insulating material and a lower substrate made of an insulating material,
The intermediate member includes a weight body, a pedestal having an upper end bonded to the upper substrate and a lower end bonded to the lower substrate to support the weight body, and a space between the pedestal and the weight body. A sensor main body structure configured to be connected with flexibility, and when a force due to acceleration or angular velocity is applied to the weight body, the weight is caused by bending of the connection section. Configured to cause displacement in the body,
An upper electrode is formed on a portion of the lower surface of the upper substrate facing the weight body, and a lower electrode is formed on a portion of the upper surface of the lower substrate facing the weight body. The upper electrode and the weight body An upper capacitive element is formed by the facing surface of the lower electrode, and a lower capacitive element is formed by the facing surface of the lower electrode and the weight body,
A sensor capable of detecting the applied acceleration or angular velocity by detecting the displacement generated in the weight body based on the capacitance of the upper capacitive element and the lower capacitive element is manufactured. A method,
Preparation steps for preparing an upper glass substrate for use as the upper substrate, a lower glass substrate for use as the lower substrate, and a silicon substrate for use as the intermediate member,
An intermediate member forming step of forming an intermediate member having the sensor body structure and a columnar body for connecting the upper substrate and the lower substrate by processing the silicon substrate;
Forming a lower substrate on the upper surface of the lower glass substrate by forming the lower electrode and a lower wiring layer for connecting the lower electrode and a lower end of the columnar body;
For the upper glass substrate, a first through hole is formed at a first position, a second through hole is formed at a second position where the upper end of the columnar body comes into contact, and the first through hole is formed. A through-wiring part forming step of forming a first through-wiring part and a second through-wiring part by filling a conductive material in the through-hole and the second through-hole, respectively;
Forming an upper substrate by forming the upper electrode and an upper wiring layer for connecting the upper electrode and the first through wiring portion on the lower surface of the upper glass substrate;
A lower substrate bonding step for anodic bonding the intermediate member or the intermediate member in the middle of forming the intermediate member, while applying an electric field between the lower substrate,
An upper substrate bonding step of anodic bonding the intermediate member or the intermediate member forming the intermediate member while applying an electric field between the upper substrate and the intermediate member;
Forming an external terminal on the upper surface of the upper substrate; forming a first external terminal connected to the first through wiring portion and a second external terminal connected to the second through wiring portion;
Have
In the through wiring portion forming stage, a third through hole is formed at a third position on the upper glass substrate, and a conductive material is filled in the third through hole, whereby a third through wiring portion is formed. Adding the process of forming
The step of forming an upper wiring layer for a pedestal for connecting the upper end of “a pedestal or a portion having the same potential as the pedestal” and the third through wiring portion is added to the upper substrate forming step. Of manufacturing a sensor using a capacitive element.
請求項10に記載の製造方法において、
柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、第2の貫通孔の中心を、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method of Claim 10,
A position where the center of the second through hole is a predetermined distance away from the center of the region where the upper end of the columnar body is in contact so that the upper end of the columnar body is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength A method for manufacturing a sensor using a capacitive element, characterized in that:
請求項10または11に記載の製造方法において、
「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、台座用上方配線層が、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method of Claim 10 or 11,
The upper wiring layer for the pedestal is connected to the upper part of the pedestal or the part having the same potential as the pedestal so that the upper edge of the pedestal or the part having the same potential as the pedestal is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength. A method for manufacturing a sensor using a capacitive element, characterized in that it is set so as to terminate at a position a short distance from the center of a region where a contact is made.
絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ構造を有し、
前記中間部材は、重錘体と、この重錘体を支持するために上端が前記上方基板に接合され下端が前記下方基板に接合された台座と、前記台座と前記重錘体との間を可撓性をもって接続する接続部と、によって構成されるセンサ本体構造体を有し、前記重錘体に対して、加速度もしくは角速度に起因する力が作用すると、前記接続部の撓みにより前記重錘体に変位が生じるように構成され、
前記上方基板下面の前記重錘体に対向する部分には上方電極が形成され、前記下方基板上面の前記重錘体に対向する部分には下方電極が形成され、前記上方電極と前記重錘体の対向面とによって上部容量素子が形成され、前記下方電極と前記重錘体の対向面とによって下部容量素子が形成され、
前記重錘体に生じた変位を、前記上部容量素子および前記下部容量素子の静電容量に基づいて検出することにより、作用した加速度もしくは角速度を検出することができるセンサについて、当該センサを製造する方法であって、
前記上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、前記下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、前記中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
前記シリコン基板を加工することにより、前記センサ本体構造体と、前記上方基板と前記下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
前記下方用ガラス基板の上面に、前記下方電極と、前記下方電極と前記柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
前記上方用ガラス基板について、前記上方電極を形成予定の領域に含まれる第1の位置に第1の貫通孔を形成し、前記柱状体の上端が接触することになる第2の位置に第2の貫通孔を形成し、前記第1の貫通孔および前記第2の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第1の貫通配線部および第2の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
前記上方用ガラス基板の下面に、前記上方電極を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
前記上方基板の上面に、前記第1の貫通配線部に接続された第1の外部端子および前記第2の貫通配線部に接続された第2の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
を有し、
前記貫通配線部形成段階に、前記上方用ガラス基板における第3の位置に第3の貫通孔を形成し、この第3の貫通孔内に導電性材料を充填することにより第3の貫通配線部を形成する工程を付加し、
前記上方基板形成段階に、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端と前記第3の貫通配線部とを接続するための台座用上方配線層を形成する工程を付加したことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
It has a structure in which an intermediate member mainly made of a conductive material is sandwiched between an upper substrate made of an insulating material and a lower substrate made of an insulating material,
The intermediate member includes a weight body, a pedestal having an upper end bonded to the upper substrate and a lower end bonded to the lower substrate to support the weight body, and a space between the pedestal and the weight body. A sensor main body structure configured to be connected with flexibility, and when a force due to acceleration or angular velocity is applied to the weight body, the weight is caused by bending of the connection section. Configured to cause displacement in the body,
An upper electrode is formed on a portion of the lower surface of the upper substrate facing the weight body, and a lower electrode is formed on a portion of the upper surface of the lower substrate facing the weight body. The upper electrode and the weight body An upper capacitive element is formed by the facing surface of the lower electrode, and a lower capacitive element is formed by the facing surface of the lower electrode and the weight body,
A sensor capable of detecting the applied acceleration or angular velocity by detecting the displacement generated in the weight body based on the capacitance of the upper capacitive element and the lower capacitive element is manufactured. A method,
Preparation steps for preparing an upper glass substrate for use as the upper substrate, a lower glass substrate for use as the lower substrate, and a silicon substrate for use as the intermediate member,
An intermediate member forming step of forming an intermediate member having the sensor body structure and a columnar body for connecting the upper substrate and the lower substrate by processing the silicon substrate;
Forming a lower substrate on the upper surface of the lower glass substrate by forming the lower electrode and a lower wiring layer for connecting the lower electrode and a lower end of the columnar body;
In the upper glass substrate, a first through hole is formed at a first position included in a region where the upper electrode is to be formed, and a second position at which the upper end of the columnar body comes into contact is formed. Through-holes, and the first through-hole portion and the second through-hole portion are filled with a conductive material, thereby forming the first through-wire portion and the second through-wire portion, respectively. Part formation stage,
Forming an upper substrate on the lower surface of the upper glass substrate to form an upper substrate;
A lower substrate bonding step for anodic bonding the intermediate member or the intermediate member in the middle of forming the intermediate member, while applying an electric field between the lower substrate,
An upper substrate bonding step of anodic bonding the intermediate member or the intermediate member forming the intermediate member while applying an electric field between the upper substrate and the intermediate member;
Forming an external terminal on the upper surface of the upper substrate; forming a first external terminal connected to the first through wiring portion and a second external terminal connected to the second through wiring portion;
Have
In the through wiring portion forming stage, a third through hole is formed at a third position on the upper glass substrate, and a conductive material is filled in the third through hole, whereby a third through wiring portion is formed. Adding the process of forming
The step of forming an upper wiring layer for a pedestal for connecting the upper end of “a pedestal or a portion having the same potential as the pedestal” and the third through wiring portion is added to the upper substrate forming step. Of manufacturing a sensor using a capacitive element.
請求項13に記載の製造方法において、
柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、第2の貫通孔の中心を、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method of Claim 13,
A position where the center of the second through hole is a predetermined distance away from the center of the region where the upper end of the columnar body is in contact so that the upper end of the columnar body is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength A method for manufacturing a sensor using a capacitive element, characterized in that:
請求項13または14に記載の製造方法において、
「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、台座用上方配線層が、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
The manufacturing method according to claim 13 or 14,
The upper wiring layer for the pedestal is connected to the upper part of the pedestal or the part having the same potential as the pedestal so that the upper edge of the pedestal or the part having the same potential as the pedestal is anodically bonded to the upper substrate with sufficient strength. A method for manufacturing a sensor using a capacitive element, characterized in that it is set so as to terminate at a position a short distance from the center of a region where a contact is made.
請求項11,12,14,15のいずれかに記載の製造方法において、
貫通孔配線部の形成位置、下方電極用上方配線層の終端位置、もしくは台座用上方配線層の終端位置が、柱状体の幅または「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の幅をDとしたときに、柱状体または「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の輪郭位置から内側方向に向かってD/3以内にくるように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 11, 12, 14, and 15,
The width of the through-hole wiring part, the lower electrode upper wiring layer end position, or the pedestal upper wiring layer end position is the width of the columnar body or the contact portion of the “base or the part that is equipotential to the pedestal” Is set so as to be within D / 3 from the contour position of the contact portion of the columnar body or the “pedestal or a portion having the same potential as the pedestal” toward the inner side when D is Manufacturing method of sensor using
請求項1〜16のいずれかに記載の製造方法において、
中間部材形成段階を、シリコン基板に対してその下面側から加工を行い、加工途中体を形成する前半段階と、前記加工途中体に対してその上面側から加工を行い、中間部材を形成する後半段階と、に分けて行い、
前記前半段階を行った後に下方基板接合段階を行い、その後に、前記後半段階を行い、更にその後に、上方基板接合段階を行うようにし、
下方基板接合段階では、下方基板の上面に前記加工途中体を載せ、前記加工途中体の上面に第1の陽極接合用電極を接触させ、前記下方基板の下面に第2の陽極接合用電極を接触させ、前記第1の陽極接合用電極と前記第2の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行い、
上方基板接合段階では、前記中間部材の上面に上方基板を載せ、この上方基板の上面に第1の陽極接合用電極を接触させ、前記下方基板の下面に第2の陽極接合用電極を接触させ、前記第1の陽極接合用電極と前記第2の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行うことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1-16,
An intermediate member forming step is performed on the silicon substrate from its lower surface side to form an intermediate member, and an intermediate member is formed from the upper surface side of the intermediate member to be processed from the upper surface side. Divided into stages,
The lower substrate bonding step is performed after the first half step is performed, and then the second half step is performed, and then the upper substrate bonding step is performed.
In the lower substrate bonding step, the processing intermediate body is placed on the upper surface of the lower substrate, the first anodic bonding electrode is brought into contact with the upper surface of the processing intermediate body, and the second anodic bonding electrode is mounted on the lower surface of the lower substrate. Contacting and performing anodic bonding while applying an electric field between the first anodic bonding electrode and the second anodic bonding electrode,
In the upper substrate bonding step, the upper substrate is placed on the upper surface of the intermediate member, the first anodic bonding electrode is brought into contact with the upper surface of the upper substrate, and the second anodic bonding electrode is brought into contact with the lower surface of the lower substrate. A method for producing a sensor using a capacitive element, wherein anodic bonding is performed while applying an electric field between the first anodic bonding electrode and the second anodic bonding electrode.
請求項1〜16のいずれかに記載の製造方法において、
中間部材形成段階を、シリコン基板に対してその上面側から加工を行い、加工途中体を形成する前半段階と、前記加工途中体に対してその下面側から加工を行い、中間部材を形成する後半段階と、に分けて行い、
前記前半段階を行った後に上方基板接合段階を行い、その後に、前記後半段階を行い、更にその後に、下方基板接合段階を行うようにし、
上方基板接合段階では、前記加工途中体の上面に上方基板を載せ、この上方基板の上面に第1の陽極接合用電極を接触させ、前記加工途中体の下面に第2の陽極接合用電極を接触させ、前記第1の陽極接合用電極と前記第2の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行い、
下方基板接合段階では、前記中間部材の下面に下方基板を配置し、前記上方基板の上面に第1の陽極接合用電極を接触させ、前記下方基板の下面に第2の陽極接合用電極を接触させ、前記第1の陽極接合用電極と前記第2の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行うことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1-16,
An intermediate member forming step is performed on the silicon substrate from its upper surface side to form an intermediate member, and an intermediate member is formed from the lower surface side of the intermediate member to be processed from its lower surface side. Divided into stages,
Performing the upper substrate bonding step after performing the first half step, then performing the second half step, and further performing the lower substrate bonding step thereafter,
In the upper substrate bonding stage, an upper substrate is placed on the upper surface of the intermediate workpiece, a first anodic bonding electrode is brought into contact with the upper surface of the upper substrate, and a second anodic bonding electrode is formed on the lower surface of the intermediate workpiece. Contacting and performing anodic bonding while applying an electric field between the first anodic bonding electrode and the second anodic bonding electrode,
In the lower substrate bonding step, the lower substrate is disposed on the lower surface of the intermediate member, the first anodic bonding electrode is brought into contact with the upper surface of the upper substrate, and the second anodic bonding electrode is brought into contact with the lower surface of the lower substrate. A method of manufacturing a sensor using a capacitive element, wherein anodic bonding is performed while applying an electric field between the first anodic bonding electrode and the second anodic bonding electrode.
請求項1〜18のいずれかに記載の製造方法において、
中間部材形成段階で、重錘体および柱状体を密閉した空間内に封止できるように、台座および外壁部を形成し、
貫通配線部形成段階で、貫通孔を密封する機能をもった貫通配線部を形成し、
上方基板接合段階および下方基板接合段階で、重錘体が密閉した空間内に封止されるように、台座および外壁部の上面および下面を上方基板および下方基板に接合するようにしたことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1-18,
In the intermediate member forming stage, the pedestal and the outer wall are formed so that the weight body and the columnar body can be sealed in a sealed space,
In the through wiring part formation stage, a through wiring part having a function of sealing the through hole is formed,
The upper and lower surfaces of the pedestal and outer wall are bonded to the upper and lower substrates so that the weight body is sealed in a sealed space in the upper substrate bonding step and the lower substrate bonding step. A method for manufacturing a sensor using the capacitive element.
請求項19に記載の製造方法において、
上方基板接合段階および下方基板接合段階のうち、少なくとも後に行われる一方の接合段階を、真空中で行うことにより、重錘体が真空中に密閉されるようにしたことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
The manufacturing method according to claim 19, wherein
A capacitive element characterized in that a weight body is hermetically sealed in a vacuum by performing at least one of the upper substrate bonding step and the lower substrate bonding step performed in a vacuum in a vacuum. The manufacturing method of the sensor used.
請求項1〜20のいずれかに記載の製造方法において、
中間部材として利用するためのシリコン基板として、絶縁層を挟んだSOI基板を用いるようにし、前記絶縁層を跨いで導通させる必要がある部分については、前記絶縁層を貫通する導通部を形成するようにすることを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1-20,
An SOI substrate sandwiching an insulating layer is used as a silicon substrate to be used as an intermediate member, and a conductive portion that penetrates the insulating layer is formed for a portion that needs to be conducted across the insulating layer. A method of manufacturing a sensor using a capacitive element.
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