JP4858547B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、センシング部が設けられたセンサ部とキャップ部とを備え、センサ部にキャップ部が接合されたことにより、センシング部がセンサ部とキャップ部とによって密閉された半導体装置およびその製造方法に関する。

従来より、例えば容量式加速度センサを有する第１基板と、例えばピエゾ式圧力センサを有すると共に、第１基板に当接する第２基板とを備えた半導体装置が、例えば特許文献１で提案されている。この半導体装置は、第１基板に、第２基板が対向して当接することにより封止空間が形成され、この封止空間内に容量式加速度センサが封止された構造を有している。

また、第１基板および第２基板の一方または両方に貫通電極が設けられている。これにより、第１基板および第２基板の積層方向に配線取り出しが可能になっている。さらに、第１基板には、貫通電極に接続するための配線が設けられている。

特開２００８−２０４３３号公報

しかしながら、上記従来の技術では、貫通電極に接続するための配線を第１基板に設けるとなると、容量式加速度センサのセンシング部の構造を考慮して配線をレイアウトしなければならない。具体的には、センシング部の構造が設けられた階層において、可動部の可動電極と固定電極との間の隙間に配線をレイアウトしなければならない場合や、センシング部の各構成要素を迂回して配線をレイアウトしなければならない場合がある。このように、第１基板においてセンシング部の構造が設けられた階層において、該第１基板の平面方向に配線を形成しようとすると、配線を設ける場所が限定されてしまう。このため、配線のレイアウトが複雑になるという問題があった。

本発明は、上記点に鑑み、センシング部を複数の基板で封止した半導体装置において、基板の平面方向に配線を設けたとしても、配線のレイアウトを簡略化することができる構造、およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、キャップ部（３００）は、第１の部位（１１８）と第２の部位（１１９）とを電気的に接続したクロス配線部（３２３）を備えていることを特徴とする。

これによると、センサ部（１００）の第１の部位（１１８）と第２の部位（１１９）とを電気的に接続するクロス配線部（３２３）は、センサ部（１００）とキャップ部（３００）との積層方向において第１の部位（１１８）や第２の部位（１１９）が形成された階層とは異なる階層すなわちキャップ部（３００）に配置されているので、第１の部位（１１８）と第２の部位（１１９）との間に他の構造が設けられていても、該構造の隙間に配線をレイアウトしたり、該構造を迂回して配線をレイアウトする必要がなくなる。このように、クロス配線部（３２３）のレイアウトがセンサ部（１００）において第１の部位（１１８）や第２の部位（１１９）が形成された階層の構造に影響することはないので、クロス配線部（３２３）のレイアウトを簡略化することができる。

また、請求項１に記載の発明では、クロス配線部（３２３）は、キャップ部（３００）の一面（３０１）に平行な平面方向に延設されたクロス配線（３２２）を備えていることを特徴とする。

これによると、該平面方向においてクロス配線（３２２）をレイアウトすることができる。この場合、クロス配線（３２２）は第１の部位（１１８）や第２の部位（１１９）が形成された階層とは異なる階層に配置されるため、第１の部位（１１８）や第２の部位（１１９）が形成された階層の構造に影響することなくクロス配線（３２２）をレイアウトすることができる。

さらに、請求項１に記載の発明では、キャップ部（３００）は、該キャップ部（３００）の一面（３０１）の反対側の他面（３０２）を有し、クロス配線部（３２３）は、キャップ部（３００）の他面（３０２）に配置されると共に、キャップ部（３００）の他面（３０２）の平面方向に延設されたクロス配線（３２２）と、キャップ部（３００）の一面（３０１）と他面（３０２）とを貫通し、一端がクロス配線（３２２）に電気的に接続され、他端が第１の部位（１１８）に電気的に接続された第１貫通電極（３０６）と、キャップ部（３００）の一面（３０１）と他面（３０２）とを貫通し、一端がクロス配線（３２２）に電気的に接続され、他端が第２の部位（１１９）に電気的に接続された第２貫通電極（３０７）とを備えていることを特徴とする。

このように、センサ部（１００）とキャップ部（３００）との積層方向において第１の部位（１１８）や第２の部位（１１９）が形成された階層とは異なる階層であるキャップ部（３００）の他面（３０２）にクロス配線（３２２）を配置している。このため、キャップ部（３００）の他面（３０２）にはクロス配線（３２２）を迂回させる構造がないので、クロス配線（３２２）のレイアウトを簡略化することができる。

また、キャップ部（３００）にクロス配線部（３２３）を構成する第１、第２貫通電極（３０６、３０７）を設けているので、第１の部位（１１８）および第２の部位（１１９）の電位をキャップ部（３００）の他面（３０２）に取り出すことができると共に、クロス配線（３２２）によって第１、第２貫通電極（３０６、３０７）を電気的に接続することができる。これにより、第１の部位（１１８）と第２の部位（１１９）とを電気的に接続することができる。

請求項２に記載の発明では、キャップ部（３００）は、第２センシング部（３１０）を備えた基板（３０３）と、基板（３０３）に接合された隔壁基板（３８７）とを備え、キャップ部（３００）において、隔壁基板（３８７）のうち基板（３０３）が接合された面とは反対側の面側がキャップ部（３００）の一面（３０１）とされ、センサ部（１００）の一面（１０１）とキャップ部（３００）の一面（３０１）とが接合されたことにより、センサ部（１００）とキャップ部（３００）との間に密閉された第１気密室（１２４）が形成され、この第１気密室（１２４）に第１センシング部（１０２）が配置されており、キャップ部（３００）において、該キャップ部（３００）の基板（３０３）と隔壁基板（３８７）とが接合されたことにより基板（３０３）と隔壁基板（３８７）との間に密閉された第２気密室（３８８）が形成され、基板（３０３）のうち第２気密室（３８８）が形成された位置に第２センシング部（３１０）が配置されていることを特徴とする。

このように、キャップ部（３００）に隔壁基板（３８７）を設けているので、センサ部（１００）に係る第１センシング部（１０２）とキャップ部（３００）に係る第２センシング部（３１０）とをそれぞれ異なる気密室（１２４、３８８）に配置することができる。

請求項３に記載の発明では、第１気密室（１２４）と第２気密室（３８８）とは異なる気圧になっていることを特徴とする。

これにより、第１気密室（１２４）を第１センシング部（１０２）に適合した気圧とすることができ、第２気密室（３８８）を第２センシング部（３１０）に適合した気圧とすることができる。

例えば、第１センシング部（１０２）を加速度センサとし、第２センシング部（３１０）を圧力センサとした場合、第１気密室（１２４）を高い気圧にすることで加速度センサ等の可動部分のダンピング効果を得るようにすることができ、第２気密室（３８８）を真空にすることで圧力センサの基準圧とすることができる。第１センシング部（１０２）がジャイロセンサである場合、第１気密室（１２４）を真空にすることができる。

請求項４に記載の発明では、第１気密室（１２４）と第２気密室（３８８）とには異なる気体が充満していることを特徴とする。

これにより、第１気密室（１２４）を第１センシング部（１０２）に適合した気体で充満させることができ、第２気密室（３８８）を第２センシング部（３１０）に適合した気体で充満させることができる。

例えば、第１センシング部（１０２）を加速度センサあるいはジャイロセンサとし、第２センシング部（３１０）を圧力センサとした場合、第１気密室（１２４）を粘性が高い気体で充満させることで加速度センサ等の可動部分のダンピング効果を得るようにすることができ、第２気密室（３８８）を熱伝導性が良い気体で充満させることで第２気密室（３８８）内を均一な温度にすることができる。

一方、クロス配線部（３２３）は、キャップ部（３００）の一面（３０１）に配置されたクロス配線（３２２）と、クロス配線（３２２）の上に配置され、一端がクロス配線（３２２）に電気的に接続され、他端が第１の部位（１１８）に電気的に接続された第１接続部（３４８）と、クロス配線（３２２）の上に配置され、一端がクロス配線（３２２）に電気的に接続され、他端が第２の部位（１１９）に電気的に接続された第２接続部（３４９）とを備えている構成としても良い。

このように、センサ部（１００）とキャップ部（３００）との積層方向において第１の部位（１１８）や第２の部位（１１９）が形成された階層とは異なる階層であるキャップ部（３００）の一面（３０１）にクロス配線（３２２）を配置している。このため、キャップ部（３００）の一面（３０１）にはクロス配線（３２２）を迂回させる構造がないので、クロス配線（３２２）のレイアウトを簡略化することができる。

また、キャップ部（３００）にクロス配線部（３２３）を構成する第１、第２接続部（３４８、３４９）を設けているので、第１、第２接続部（３４８、３４９）およびクロス配線（３２２）によって第１の部位（１１８）と第２の部位（１１９）とを電気的に接続することができる。

上記の場合、キャップ部（３００）は、キャップ部（３００）の一面（３０１）の反対側の他面（３０２）と、キャップ部（３００）の一面（３０１）と他面（３０２）とを貫通し、一端がクロス配線（３２２）に電気的に接続され、他端がキャップ部（３００）の他面（３０２）に配置された貫通電極（３４４）とを備えている構成としても良い。

これにより、貫通電極（３４４）を介してクロス配線（３２２）の電位をキャップ部（３００）の他面（３０２）に取り出すことができる。すなわち、第１の部位（１１８）および第２の部位（１１９）の電位をキャップ部（３００）の他面（３０２）に取り出すことができる。

また、キャップ部（３００）は、基板（３０３）と、基板（３０３）の上に設けられた空中配線補強部（３６３）とを備え、クロス配線（３２２）は、該クロス配線（３２２）の一部が空中配線補強部（３６３）によって支持されていることで、基板（３０３）に対して浮いている構成としても良い。

これによると、空中配線補強部（３６３）によりクロス配線（３２２）と基板（３０３）との間に空間を設けることができるので、クロス配線（３２２）と基板（３０３）との間の寄生容量を低減することができる。

一方、基板（１０４）と、基板（１０４）の上に設けられた絶縁層（１０５）と、この絶縁層（１０５）の上に第１の部位（１０７）とこの第１の部位（１０７）に対して電気的に絶縁された第２の部位（１２８）とを含んだ第１センシング部（１０２）とを有するセンサ部（１００）と、一面（３０１）を有するキャップ部（３００）とを備え、センサ部（１００）のうち第１センシング部（１０２）側がキャップ部（３００）の一面（３０１）に接合されたことにより、第１センシング部（１０２）がセンサ部（１００）とキャップ部（３００）とによって密閉された半導体装置であって、センサ部（１００）は、絶縁層（１０５）の上に該絶縁層（１０５）の平面方向に延設され、一端側の上に第１の部位（１０７）が配置されると共にこの第１の部位（１０７）に電気的に接続され、他端側の上に第２の部位（１２８）が配置されると共にこの第２の部位（１２８）に電気的に接続されることで、第１の部位（１０７）と第２の部位（１２８）とを電気的に接続したクロス配線部（１２９）を備えている構成とすることもできる。

これによると、クロス配線部（１２９）は、センサ部（１００）とキャップ部（３００）との積層方向において第１の部位（１０７）や第２の部位（１２８）が形成された階層とは異なる階層すなわち第１の部位（１０７）等の階層と絶縁層（１０５）の階層との間の階層に配置されているので、第１の部位（１０７）と第２の部位（１２８）との間に他の構造が設けられていても、該構造の隙間に配線をレイアウトしたり、該構造を迂回して配線をレイアウトする必要がなくなる。このように、クロス配線部（１２９）のレイアウトがセンサ部（１００）の第１の部位（１０７）や第２の部位（１２８）が形成された階層の構造に影響しないので、クロス配線部（１２９）をセンサ部（１００）の一面（１０１）に平行な平面方向に形成したとしても、該クロス配線部（１２９）のレイアウトを簡略化することができる。

この場合、キャップ部（３００）は、キャップ部（３００）の一面（３０１）の反対側の他面（３０２）と、キャップ部（３００）の一面（３０１）と他面（３０２）とを貫通し、一端が第１の部位（１０７）または第２の部位（１２８）に電気的に接続され、他端がキャップ部（３００）の他面（３０２）に配置された貫通電極（３８５）とを備えている構成としても良い。

これにより、貫通電極（３８５）を介して第１の部位（１０７）および第２の部位（１２８）の電位をキャップ部（３００）の他面（３０２）に取り出すことができる。

また、キャップ部（３００）は、キャップ部（３００）の一面（３０１）の反対側の他面（３０２）と、第２センシング部（３１０）を備えた基板（３０３）と、基板（３０３）に接合された隔壁基板（３８７）とを備え、キャップ部（３００）において、隔壁基板（３８７）のうち基板（３０３）が接合された面とは反対側の面側がキャップ部（３００）の一面（３０１）とされ、センサ部（１００）の第１センシング部（１０２）側とキャップ部（３００）の一面（３０１）とが接合されたことにより、センサ部（１００）とキャップ部（３００）との間に密閉された第１気密室（１２４）が形成され、この第１気密室（１２４）に第１センシング部（１０２）が配置されており、キャップ部（３００）において、該キャップ部（３００）の基板（３０３）と隔壁基板（３８７）とが接合されたことにより基板（３０３）と隔壁基板（３８７）との間に密閉された第２気密室（３８８）が形成され、基板（３０３）のうち第２気密室（３８８）が形成された位置に第２センシング部（３１０）が配置されている構成としても良い。これにより、請求項２と同様の効果を得ることができる。

また、第１気密室（１２４）と第２気密室（３８８）とは異なる気圧になっている構成も可能である。これにより、請求項３と同様の効果を得ることができる。

そして、第１気密室（１２４）と第２気密室（３８８）とには異なる気体が充満している構成とすることもできる。これにより、請求項４と同様の効果を得ることができる。

請求項５に記載の発明では、一面（１０１）を有し、この一面（１０１）側に第１の部位（１１８）とこの第１の部位（１１８）に対して電気的に絶縁された第２の部位（１１９）とを含んだ第１センシング部（１０２）が設けられたセンサ部（１００）と、一面（３０１）およびこの一面（３０１）の反対側の他面（３０２）とを有するキャップ部（３００）とを備え、センサ部（１００）の一面（１０１）にキャップ部（３００）の一面（３０１）が接合されたことにより、第１センシング部（１０２）がセンサ部（１００）とキャップ部（３００）とによって密閉された半導体装置の製造方法であって、第１センシング部（１０２）が設けられたセンサ部（１００）と、キャップ部（３００）とをそれぞれ用意する工程と、センサ部（１００）の一面（３０１）側とキャップ部（３００）を接合する工程と、キャップ部（３００）の一面（３０１）と他面（３０２）とを貫通し、一端を第１の部位（１１８）に電気的に接続させた第１貫通電極（３０６）を形成すると共に、キャップ部（３００）の一面（３０１）と他面（３０２）とを貫通し、一端を第２の部位（１１９）に電気的に接続させた第２貫通電極（３０７）を形成する工程と、キャップ部（３００）の他面（３０２）に、第１貫通電極（３０６）の他端と第２貫通電極（３０７）の他端とを電気的に接続するクロス配線（３２２）を形成し、第１、第２貫通電極（３０６、３０７）およびクロス配線（３２２）によって構成されたクロス配線部（３２３）によって第１の部位（１１８）と第２の部位（１１９）とを電気的に接続する工程とを含んでいることを特徴とする。

このように、センサ部（１００）とキャップ部（３００）との積層方向において第１の部位（１１８）や第２の部位（１１９）が形成された階層とは異なる階層であるキャップ部（３００）の他面（３０２）にクロス配線（３２２）を形成しているので、キャップ部（３００）の他面（３０２）にはクロス配線（３２２）を迂回させる構造が存在せず、ひいてはクロス配線（３２２）のレイアウトを簡略化することができる。

また、キャップ部（３００）にクロス配線部（３２３）を構成する第１、第２貫通電極（３０６、３０７）を形成しているので、第１の部位（１１８）および第２の部位（１１９）の電位をキャップ部（３００）の他面（３０２）に取り出すと共に、第１、第２貫通電極（３０６、３０７）およびクロス配線（３２２）によって第１の部位（１１８）と第２の部位（１１９）とを電気的に接続する構造を得ることができる。

請求項６に記載の発明では、キャップ部（３００）は、第２センシング部（３１０）を備えた基板（３０３）と、基板（３０３）に接合された隔壁基板（３８７）とを備え、キャップ部（３００）を用意する工程では、キャップ部（３００）を構成する第２センシング部（３１０）を備えた基板（３０３）と、隔壁基板（３８７）とを用意し、センサ部（１００）の一面（３０１）側とキャップ部（３００）を接合する工程では、センサ部（１００）の一面（１０１）と隔壁基板（３８７）を接合することによりセンサ部（１００）とキャップ部（３００）との間に密閉された第１気密室（１２４）を形成し、第１気密室（１２４）に第１センシング部（１０２）を配置する一方、基板（３０３）と隔壁基板（３８７）とを接合することによりキャップ部（３００）を構成し、さらに基板（３０３）と隔壁基板（３８７）との間に密閉された第２気密室（３８８）を形成し、基板（３０３）のうち第２気密室（３８８）が形成された位置に第２センシング部（３１０）を配置することを特徴とする。

このように、キャップ部（３００）に隔壁基板（３８７）を設けて基板（３０３）とセンサ部（１００）とで隔壁基板（３８７）を挟んだ構造を形成しているので、センサ部（１００）に係る第１センシング部（１０２）とキャップ部（３００）に係る第２センシング部（３１０）とをそれぞれ異なる気密室（１２４、３８８）に配置した構造を得ることができる。

請求項７に記載の発明では、センサ部（１００）の一面（３０１）側とキャップ部（３００）を接合する工程では、第１気密室（１２４）と第２気密室（３８８）とを異なる気圧にすることを特徴とする。これにより、請求項３と同様の効果を得ることができる。

請求項８に記載の発明では、センサ部（１００）の一面（３０１）側とキャップ部（３００）を接合する工程では、第１気密室（１２４）と第２気密室（３８８）とに異なる気体を充満させることを特徴とする。これにより、請求項４と同様の効果を得ることができる。

一方、一面（１０１）を有し、この一面（１０１）側に第１の部位（１１８）とこの第１の部位（１１８）に対して電気的に絶縁された第２の部位（１１９）とを含んだ第１センシング部（１０２）が設けられたセンサ部（１００）と、一面（３０１）を有するキャップ部（３００）とを備え、センサ部（１００）の一面（１０１）にキャップ部（３００）の一面（３０１）が接合されたことにより、第１センシング部（１０２）がセンサ部（１００）とキャップ部（３００）とによって密閉された半導体装置の製造方法であって、第１センシング部（１０２）が設けられたセンサ部（１００）を用意する工程と、基板（３０３）を備えたキャップ部（３００）を用意し、基板（３０３）の上に絶縁膜（３０４）を形成し、この絶縁膜（３０４）の上に該絶縁膜（３０４）の平面方向に延びるクロス配線（３２２）を形成する工程と、クロス配線（３２２）のうち第１の部位（１１８）に対応した場所に第１接続部（３４８）を形成すると共に、第２の部位（１１９）に対応した場所に第２接続部（３４９）を形成する工程と、センサ部（１００）の第１センシング部（１０２）側とキャップ部（３００）の一面（３０１）側とを接合し、第１接続部（３４８）を第１の部位（１１８）に接合すると共に、第２接続部（３４９）を第２の部位（１１９）に接合することで、第１接続部（３４８）、クロス配線（３２２）、および第２接続部（３４９）によって構成されるクロス配線部（３２３）を介して第１の部位（１１８）と第２の部位（１１９）とを電気的に接続する工程とを含んでいる方法を採用しても良い。

このように、センサ部（１００）とキャップ部（３００）との積層方向において第１の部位（１１８）や第２の部位（１１９）が形成された階層とは異なる階層であるキャップ部（３００）の一面（３０１）にクロス配線（３２２）を形成しているので、キャップ部（３００）の一面（３０１）にはクロス配線（３２２）を迂回させる構造が存在せず、ひいてはクロス配線（３２２）のレイアウトを簡略化することができる。

また、キャップ部（３００）にクロス配線部（３２３）を構成する第１、第２接続部（３４８、３４９）を形成しているので、第１、第２接続部（３４８、３４９）およびクロス配線（３２２）によって第１の部位（１１８）と第２の部位（１１９）とを電気的に接続する構造を得ることができる。

この場合、第１の部位（１１８）と第２の部位（１１９）とを電気的に接続する工程の後、キャップ部（３００）の一面（３０１）とこの一面（３０１）の反対側の他面（３０２）とを貫通し、一端をクロス配線（３２２）に電気的に接続すると共に、他端をキャップ部（３００）の他面（３０２）に配置した貫通電極（３４４）を形成する工程を含んでいても良い。

これにより、貫通電極（３４４）を介してクロス配線部（３２３）の電位をキャップ部（３００）の他面（３０２）に取り出す構造を得ることができる。すなわち、第１の部位（１１８）および第２の部位（１１９）の電位をキャップ部（３００）の他面（３０２）に取り出す構造を得ることができる。

さらに、第１接続部（３４８）および第２接続部（３４９）を形成する工程では、第１接続部（３４８）および第２接続部（３４９）を形成した後、絶縁膜（３０４）のうち第１接続部（３４８）および第２接続部（３４９）に対応した部分が残るように絶縁膜（３０４）の一部を除去することにより空中配線補強部（３６３）を形成し、この空中配線補強部（３６３）によってクロス配線（３２２）の一部を支持することで、クロス配線（３２２）を基板（３０３）に対して浮かせることもできる。

これにより、空中配線補強部（３６３）によりクロス配線（３２２）と基板（３０３）との間に空間を設けることができるので、クロス配線（３２２）と基板（３０３）との間の寄生容量を低減させた構造を得ることができる。

一方、基板（１０４）と、基板（１０４）の上に設けられた絶縁層（１０５）と、この絶縁層（１０５）の上に第１の部位（１０７）とこの第１の部位（１０７）に対して電気的に絶縁された第２の部位（１２８）とを含んだ第１センシング部（１０２）とを有するセンサ部（１００）と、一面（３０１）を有するキャップ部（３００）とを備え、センサ部（１００）のうち第１センシング部（１０２）側がキャップ部（３００）の一面（３０１）に接合されたことにより、第１センシング部（１０２）がセンサ部（１００）とキャップ部（３００）とによって密閉された半導体装置の製造方法であって、基板（１０４）を用意し、この基板（１０４）の上に絶縁層（１０５）を形成し、この絶縁層（１０５）の上に該絶縁層（１０５）の平面方向に延びるクロス配線部（１２９）を形成する工程と、クロス配線部（１２９）の一端側の上に第１の部位（１０７）が配置されると共に、他端側の上に第２の部位（１２８）が配置されるように、絶縁層（１０５）の上に第１センシング部（１０２）を形成し、クロス配線部（１２９）を介して第１の部位（１０７）と第２の部位（１２８）とを電気的に接続する工程と、キャップ部（３００）を用意する工程と、クロス配線部（１２９）が設けられたセンサ部（１００）の第１センシング部（１０２）側とキャップ部（３００）を接合する工程とを含んでいる方法も可能である。

これによると、センサ部（１００）とキャップ部（３００）との積層方向において第１の部位（１０７）や第２の部位（１２８）が形成された階層とは異なる階層すなわち第１の部位（１０７）等の階層と絶縁層（１０５）の階層との間の階層にクロス配線部（１２９）を形成しているので、第１の部位（１０７）と第２の部位（１２８）との間に他の構造が存在していたとしても、該構造の隙間に配線をレイアウトしたり、該構造を迂回して配線をレイアウトする必要がない。このように、クロス配線部（１２９）のレイアウトがセンサ部（１００）の第１の部位（１０７）や第２の部位（１２８）が形成された階層の構造に影響しないので、該クロス配線部（１２９）のレイアウトを簡略化することができる。

この場合、センサ部（１００）のセンシング部（１０２）側とキャップ部（３００）を接合した後、キャップ部（３００）の一面（３０１）とこの一面（３０１）の反対側の他面（３０２）とを貫通し、一端を第１の部位（１０７）または第２の部位（１２８）に電気的に接続し、他端をキャップ部（３００）の他面（３０２）に配置した貫通電極（３８５）を形成する工程を含んでいる方法としても良い。

これにより、貫通電極（３８５）を介して第１の部位（１０７）および第２の部位（１２８）の電位をキャップ部（３００）の他面（３０２）に取り出す構造を得ることができる。

また、キャップ部（３００）は、第２センシング部（３１０）を備えた基板（３０３）と、基板（３０３）に接合された隔壁基板（３８７）とを備え、キャップ部（３００）を用意する工程では、基板（３０３）と、隔壁基板（３８７）とを用意し、センサ部（１００）の第１センシング部（１０２）側とキャップ部（３００）を接合する工程では、センサ部（１００）の第１センシング部（１０２）側と隔壁基板（３８７）を接合することによりセンサ部（１００）とキャップ部（３００）との間に密閉された第１気密室（１２４）を形成し、第１気密室（１２４）に第１センシング部（１０２）を配置する一方、基板（３０３）と隔壁基板（３８７）とを接合することによりキャップ部（３００）を構成し、さらに基板（３０３）と隔壁基板（３８７）との間に密閉された第２気密室（３８８）を形成し、基板（３０３）のうち第２気密室（３８８）が形成された位置に第２センシング部（３１０）を配置するようにしても良い。

このように、キャップ部（３００）に隔壁基板（３８７）を設けて基板（３０３）とセンサ部（１００）とで隔壁基板（３８７）を挟んだ構造を形成しているので、センサ部（１００）に係る第１センシング部（１０２）とキャップ部（３００）に係る第２センシング部（３１０）とをそれぞれ異なる気密室（１２４、３８８）に配置した構造を得ることができる。

さらに、センサ部（１００）の一面（３０１）側とキャップ部（３００）を接合する工程では、第１気密室（１２４）と第２気密室（３８８）とを異なる気圧にすることも可能である。これにより、請求項３と同様の効果を得ることができる。

そして、センサ部（１００）の一面（３０１）側とキャップ部（３００）を接合する工程では、第１気密室（１２４）と第２気密室（３８８）とに異なる気体を充満させることもできる。これにより、請求項４と同様の効果を得ることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る半導体装置の平面図である。 図１のＡ−Ａ’断面図である。 図１のＢ−Ｂ’断面図である。 図１に示されたセンサ部の平面図である。 ウェハにセンサ部やキャップ部を形成する様子を示した模式図である。 図１に示される半導体装置の製造工程を示した図である。 図６に続く製造工程を示した図である。 図７に続く製造工程を示した図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体装置の平面図である。 図９のＣ−Ｃ’断面図である。 図９のＤ−Ｄ’断面図である。 図９〜図１１に示される半導体装置の製造工程を示した図である。 図１２に続く製造工程を示した図である。 図１３に続く製造工程を示した図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体装置の断面図である。 本発明の第４実施形態に係る半導体装置の平面図である。 図１６のＥ−Ｅ’断面図である。 図１６および図１７に示される半導体装置の製造工程を示した図である。 図１８に続く製造工程を示した図である。 本発明の第５実施形態に係る半導体装置の製造工程を示した図である。 （ａ）は本発明の第６実施形態に係る半導体装置のうちセンサ部の可動電極部の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の破線部分を含んだ半導体装置の断面図である。 本発明の第７実施形態に係る半導体装置のうちセンサ部の平面図である。 第７実施形態に係る半導体装置のうちキャップ部の他面の平面図である。 図２２のＦ−Ｆ’断面図である。 図２２〜図２４に示される半導体装置の製造工程を示した図である。 図２５に続く製造工程を示した図である。 図２６に続く製造工程を示した図である。 本発明の第８実施形態に係る半導体装置の断面図である。 図２８に示される半導体装置の製造工程を示した図である。 図２９に続く製造工程を示した図である。 図３０に続く製造工程を示した図である。 本発明の第９実施形態に係る半導体装置の断面図である。 図３２に示される半導体装置の製造工程を示した図である。 本発明の第１０実施形態に係る半導体装置の断面図である。 図３４に示される半導体装置の製造工程を示した図である。 図３５に続く製造工程を示した図である。 本発明の第１１実施形態に係る半導体装置の断面図である。 本発明の第１２実施形態に係る半導体装置の断面図である。 図３８に示される半導体装置の製造工程を示した図である。 図３９に続く製造工程を示した図である。 本発明の第１３実施形態に係る半導体装置の断面図である。 図４１に示される半導体装置の製造工程を示した図である。 図４２に続く製造工程を示した図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る半導体装置の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。また、図３は、図１のＢ−Ｂ’断面図である。以下、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る半導体装置の構造について説明する。

図２および図３に示されるように、半導体装置は、センサ部１００とキャップ部３００とが積層されて構成されたものである。センサ部１００は、一面１０１を有する板状のものであり、キャップ部３００は一面３０１とこの一面３０１の反対側の他面３０２とを有する板状のものであり、両者が互いに張り合わされて構成されている。

センサ部１００は、該センサ部１００の一面１０１側に加速度等の物理量を検出する第１センシング部１０２が設けられたものである。このセンサ部１００は、第１シリコン層１０３と第２シリコン層１０４とで絶縁層１０５が挟みこまれて構成されるＳＯＩ基板と、第１シリコン層１０３の表層部に設けられたＮ型のイオン注入層１０６とよって構成されている。このイオン注入層１０６の表面がセンサ部１００の一面１０１に該当する。各シリコン層１０３、１０４として、例えばＮ型の単結晶シリコンが採用され、絶縁層１０５として例えばＳｉＯ_２が採用される。

第１センシング部１０２は、ＳＯＩ基板のうち、第１シリコン層１０３およびイオン注入層１０６がパターニングされて設けられている。図４は、図１のうち、センサ部１００のみを抜き出した平面図である。第１シリコン層１０３およびイオン注入層１０６には、図４に示されるように、可動電極固定部１０７、可動電極部１０８、第１固定電極固定部１０９、第２固定電極固定部１１０、および周辺部１１１が形成されている。

可動電極固定部１０７は、ブロック状をなしており、絶縁層１０５の上に２個所設けられている。これら可動電極固定部１０７の間に可動電極部１０８が配置されている。図１に示されるように、可動電極部１０８は、質量部１１２と、梁部１１３と、可動電極１１４とを備えている。

質量部１１２は、半導体装置に加速度や角速度が印加されたときに可動電極固定部１０７に対して可動電極１１４を移動させる錘として機能するものである。この質量部１１２は四角形状をなしており、複数のエッチングホール１１５が形成されている。

可動電極１１４は、質量部１１２の長辺に対して直角方向に延設され、複数本が設けられることで櫛歯状に配置されている。

梁部１１３は、可動電極固定部１０７と質量部１１２とを連結し、バネ性を有するものである。図１に示されるように、梁部１１３は、平行な２本の梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有している。

そして、質量部１１２、梁部１１３が各可動電極固定部１０７の間に連結されることで、可動電極部１０８が第２シリコン層１０４上に浮いた状態になっている。

第１固定電極固定部１０９は配線部１１６と固定電極１１７とを備えている。また、第２固定電極固定部１１０は、電気的に独立した第１固定部１１８と第２固定部１１９とで構成されている。第１固定部１１８は配線部１２０と固定電極１２１とを備え、第２固定部１１９は、配線部１２２と固定電極１２３とを備えている。配線部１１６、１２０、１２２は、固定電極１１７、１２１、１２３と外部とを電気的に接続する部位である。

第１固定電極固定部１０９は、配線部１１６と固定電極１１７とが連結されることで、Ｕ字状にレイアウトされている。第２固定電極固定部１１０の第２固定部１１９は第１固定電極固定部１０９の各固定電極１１７に挟まれている。第１固定電極固定部１０９の一方の固定電極１１７は、第１固定部１１８と第２固定部１１９とによって挟まれている。そして、各固定電極１１７、１２１、１２３は、可動電極１１４に対してそれぞれ対向配置されている。これにより、可動電極部１０８の可動電極１１４と各固定電極１１７、１２１、１２３とが櫛歯状に配置された櫛歯電極、すなわちコンデンサが構成されている。図１や図４では、第１、第２固定電極固定部１０９、１１０や可動電極１１４を最小の個数で示してあるが、実際にはさらに多くの櫛歯電極が形成されている。

周辺部１１１は、第１センシング部１０２を一周して囲むように形成されている。この周辺部１１１はキャップ部３００に接合される部位である。

キャップ部３００は、センサ部１００の第１センシング部１０２への水や異物等の混入を防止するものである。このキャップ部３００は、Ｎ型の単結晶のシリコン基板３０３と、絶縁膜３０４、３０５と、複数の貫通電極３０６〜３０９とを備えている。

図２に示されるように、シリコン基板３０３のうちセンサ部１００に向けられた面にＳｉＯ_２等の絶縁膜３０４が形成されている。この絶縁膜３０４の表面がキャップ部３００の一面３０１に該当する。また、シリコン基板３０３のうち絶縁膜３０４とは反対側にＳｉＯ_２等の絶縁膜３０５が形成されている。この絶縁膜３０５の表面がキャップ部３００の他面３０２に該当する。

このようなシリコン基板３０３に圧力媒体の圧力を検出する圧力センサとしての第２センシング部３１０が形成されている。具体的には、図３に示されるように、キャップ部３００の一面３０１側において、絶縁膜３０４を貫通した凹部３１１によってシリコン基板３０３が薄肉化されたダイヤフラム３１２が形成されている。このダイヤフラム３１２にＰ型のピエゾ抵抗層３１３が形成されている。

図１に示されるように、ピエゾ抵抗層３１３はブリッジ回路を構成するようにダイヤフラム３１２の中央部と外縁部とに波形状にレイアウトされている。これにより、ダイヤフラム３１２に圧力が印加されると、ダイヤフラム３１２が歪むので、圧力に応じて変化したピエゾ抵抗層３１３の抵抗値が検出されるようになっている。

図２に示されるように、キャップ部３００には、絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、絶縁膜３０４を貫通する孔部３１４が設けられている。そして、この孔部３１４の壁面に絶縁膜３１５が形成され、この絶縁膜３１５の上に一端が第１固定部１１８の配線部１２０に電気的に接続された第１貫通電極３０６が設けられている。同様に、キャップ部３００に、絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、絶縁膜３０４を貫通する孔部３１６が設けられ、この孔部３１４の壁面に絶縁膜３１７が形成され、この絶縁膜３１７の上に一端が第２固定部１１９の配線部１２２に電気的に接続された第２貫通電極３０７が設けられている。

この他、絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、絶縁膜３０４を貫通する孔部３１８が設けられ、この孔部３１８に絶縁膜３１９および一端が周辺部１１１に電気的に接続された第３貫通電極３０８が設けられている。

また、図３に示されるように、絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、絶縁膜３０４を貫通する孔部３２０が設けられ、この孔部３２０に絶縁膜３２１および一端が第１固定電極固定部１０９の配線部１１６に電気的に接続された第４貫通電極３０９が設けられている。

上記各貫通電極３０６〜３０９により、配線部１１６、１２０、１２２および周辺部１１１の電位をキャップ部３００の他面３０２に取り出すことが可能となる。このような各貫通電極３０６〜３０９は、ＡｌやＣｕ等の金属により形成されている。また、各絶縁膜３１５、３１７、３１９、３２１は、ＳｉＯ_２等の絶縁体により形成されている。

なお、キャップ部３００には、一端が可動電極固定部１０７に接続された貫通電極も設けられている。

そして、キャップ部３００の絶縁膜３０５の上には、該絶縁膜３０５から露出した各貫通電極３０６〜３０９の他端を接続した配線が形成されている。絶縁膜３０５の上に設けられた配線は、例えばＡｌ等の金属により形成されている。

具体的には、図２に示されるように、絶縁膜３０５の上に該絶縁膜３０５の表面に平行な平面方向に延設されたクロス配線３２２が設けられている。このクロス配線３２２は、絶縁膜３０５から露出した第１貫通電極３０６の他端と第２貫通電極３０７の他端とに電気的に接続されている。これにより、第１、第２貫通電極３０６、３０７およびクロス配線３２２によって、第１固定部１１８の配線部１２０と第２固定部１１９の配線部１２２とを電気的に接続したクロス配線部３２３が構成されている。本実施形態では、図１に示されるように、クロス配線３２２は第１、第２貫通電極３０６、３０７の各他端を最短で結ぶように直線状にレイアウトされている。

これによると、センサ部１００の各配線部１２０、１２２を電気的に接続するためのクロス配線部３２３は、センサ部１００とキャップ部３００との積層方向において各配線部１２０、１２２が形成された階層とは異なる階層であるキャップ部３００に配置されている。つまり、絶縁膜３０４、シリコン基板３０３、および絶縁膜３０５の各階層に第１、第２貫通電極３０６、３０７を設け、絶縁膜３０５の上の階層にクロス配線３２２を設けている。このため、各配線部１２０、１２２を電気的に接続するに際し、各配線部１２０、１２２が形成された第１シリコン層１０３の階層において各配線部１２０、１２２の間に他の構造である第１固定電極固定部１０９の固定電極１１７が配置されていても、該固定電極１１７を迂回するように配線をレイアウトする必要がない。そして、キャップ部３００には絶縁膜３０５の表面に平行な平面方向においてクロス配線３２２を迂回させてレイアウトしなければならないような構造はないので、クロス配線３２２のレイアウトを簡略化することが可能となる。したがって、本実施形態では上述のように、直線状にクロス配線３２２をレイアウトしている。

クロス配線３２２は、絶縁膜３０５上に形成された第１配線３２４に接続されている。この第１配線３２４はダイヤフラム３１２の周囲に設けられており、絶縁膜３０５の外縁部に形成された第１加速度センサ取り出しパッド部３２５に接続されている。

また、第１固定電極固定部１０９の配線部１１６に接続された第４貫通電極３０９は、絶縁膜３０５上に形成された第２配線３２６に接続されている。この第２配線３２６は、絶縁膜３０５の外縁部に形成された第２加速度センサ取り出しパッド部３２７に接続されている。

そして、絶縁膜３０５の上には、ダイヤフラム３１２の中央部および外縁部に形成された各ピエゾ抵抗層３１３を接続する第３配線３２８が形成されている。この第３配線３２８は、絶縁膜３０５の外縁部に形成された第１圧力センサ取り出しパッド部３２９に接続されている。また、絶縁膜３０５の上には、各ピエゾ抵抗層３１３に接続された第４、第５配線３３０、３３１が形成されており、第４、第５配線３３０、３３１は絶縁膜３０５の上に形成された第２、第３圧力センサ取り出しパッド部３３２、３３３にそれぞれ接続されている。

さらに、絶縁膜３０５の上には、該絶縁膜３０５を貫通して第３貫通電極３０８に接続された第３加速度センサ取り出しパッド部３３４が形成されている。また、キャップ部３００のシリコン基板３０３のうち絶縁膜３０５が形成された側の表層部に該シリコン基板３０３の電位を取るためのＮ＋型領域３３５が形成され、絶縁膜３０５の上には該絶縁膜３０５を貫通してＮ＋型領域３３５に接続された第４圧力センサ取り出しパッド部３３６が形成されている。

加えて、可動電極固定部１０７に接続された貫通電極には第６配線３３７が形成されており、この第６配線３３７は絶縁膜３０５の上に形成された第４加速度センサ取り出しパッド部３３８に接続されている。なお、第３〜第６配線３２８、３３０、３３１、３３７は、絶縁膜３０５を貫通して各ピエゾ抵抗層３１３や可動電極固定部に接続された貫通配線にそれぞれ接続されている。

そして、図２および図３に示されるように、絶縁膜３０５の上にＳｉＯ_２やＳｉＮ等のパッシベーション膜３３９が形成されている。このパッシベーション膜３３９は、各配線３２４、３２６、３２８、３３０、３３１、３３７を覆うと共に各パッド部３２５、３２７、３２９、３３２〜３３４、３３６、３３８の一部を露出している。これにより、各パッド部３２５、３２７、３２９、３３２〜３３４、３３６、３３８にワイヤボンドできるようになっている。

上記構造を有するセンサ部１００の一面１０１すなわちイオン注入層１０６に、キャップ部３００の一面３０１すなわち絶縁膜３０４が直接接合されている。これにより、図３に示されるように、センサ部１００とキャップ部３００とによって密閉された気密室１２４が形成され、該気密室１２４に第１センシング部１０２が配置された状態になっている。

本実施形態では、気密室１２４は真空になっている。これにより、キャップ部３００の第２センシング部３１０は、真空圧を基準圧として圧力媒体の圧力の絶対圧を検出することとなる。一方、センサ部１００の第１センシング部１０２では、半導体装置が受けた加速度や角速度等の物理量が検出される。上述のように、気密室１２４を構成するキャップ部３００の他面３０２には凹部３１１が設けられているため、第１センシング部１０２の可動電極部１１４がキャップ部３００に当たってしまうことはない。

以上が、本実施形態に係る半導体装置のセンサ部１００およびキャップ部３００の全体構成である。

次に、図１〜図４に示された半導体装置の製造方法について、図５〜図８を参照して説明する。なお、図６〜図８では、半導体装置において、周辺部１１１、可動電極固定部１０７、配線部１１６、１２０、固定電極１２３、可動電極１１４、Ｎ＋型領域３３５を横切る断面図を示してある。

半導体装置を製造するに当たっては、図５に示されるように、ウェハ５００の状態で製造し、最後に各チップに分割することで半導体装置を得る。

まず、図６（ａ）に示す工程では、ＳＯＩ基板を用意する。このため、０．００１〜０．１Ω・ｃｍの比抵抗を有すると共に、４００〜５００μｍの厚さであり、（１００）面を有するＮ型の単結晶のシリコン基板である第２シリコン層１０４を用意する。この第２シリコン層１０４の表面を熱酸化するか、またはＣＶＤ法により０．５〜３μｍの厚さのＳｉＯ_２膜を形成する。このＳｉＯ_２膜が絶縁層１０５となる。

また、第２シリコン層１０４と同じような比抵抗を有すると共に（１００）面を有するＮ型の単結晶のシリコン基板である第１シリコン層１０３を用意し、例えば、１０００℃〜１１５０℃、Ｎ２雰囲気中、０．５〜１０時間の条件で絶縁層１０５の上面に直接接合する。この後、第１シリコン層１０３の表面を所定の厚さ１０〜３０μｍに研磨する。本実施形態では、第１シリコン層１０３を１５μｍの厚さにまで研磨する。

そして、第１シリコン層１０３の表面にリンイオン、Ａｓイオンを注入すると共に活性化して高濃度化することにより、第１シリコン層１０３の表層部にイオン注入層１０６を形成する。

なお、第１シリコン層１０３は上記のように単結晶であることが望ましいが、高温での高濃度ポリシリコンを所定の厚さに形成することで作製されたものであっても良い。また、第１、第２シリコン層１０３、１０４としてＮ型のものを用いているが、Ｐ型のものを用いても良く、その際の不純物はボロン等を高濃度に導入することで可能である。さらに、第１、第２シリコン層１０３、１０４としてＰ型のものを用い、Ａｌ（アルミニウム）の配線層を形成する場合は、高濃度化のイオン注入は必要ない。

次に、図６（ｂ）に示す工程では、第１シリコン層１０３から可動電極固定部１０７、可動電極部１０８、第１固定電極固定部１０９、第２固定電極固定部１１０、周辺部１１１となる部分をホトリソグラフィーおよびドライエッチングによりパターン形成する。

図６（ｃ）に示す工程では、第１シリコン層１０３のうち質量部１１２、梁部１１３、および可動電極１１４となる部分の下部に形成された絶縁層１０５をフッ酸水溶液または気相でのフッ酸でエッチング除去する。これにより、質量部１１２、梁部１１３、および可動電極１１４を可動状態とする。上記図６（ａ）〜図６（ｃ）の工程により、センサ部１００が完成する。

図６（ｄ）に示す工程では、２〜１０Ω・ｃｍの比抵抗を有し、（１００）面または（１１０）面のＮ型の単結晶のシリコン基板３０３を用意する。そして、シリコン基板３０３のうち所定の領域にボロンイオンを注入することによりピエゾ抵抗層３１３を形成する。また、シリコン基板３０３とオーミックコンタクトをとるためにシリコン基板３０３にイオン注入を行うことにより、Ｎ＋型領域３３５を形成する。さらに、シリコン基板３０３の表面および裏面にＣＶＤ法等によりＳｉＯ_２等の絶縁膜３０４、３０５を形成する。

図６（ｅ）に示す工程では、シリコン基板３０３のうちセンサ部１００と対向する面側の絶縁膜３０４およびシリコン基板３０３の一部をＫＯＨのアルカリエッチング等する。これにより、シリコン基板３０３のうちセンサ部１００とは反対側の面側にダイヤフラム３１２を形成する。また、絶縁膜３０５のうちのピエゾ抵抗層３１３およびＮ＋型領域３３５に対応した部分にコンタクトホール３４０、３４１を形成する。こうして、キャップ部３００の一部が完成する。

続いて、図７（ａ）に示す工程では、センサ部１００が多数形成されたウェハ５００と、キャップ部３００が多数形成されたウェハ５００とを真空装置内に配置する。そして、センサ部１００のうちイオン注入層１０６の表面およびキャップ部３００の絶縁膜３０４の表面にＡｒイオンビームを照射する。これにより、イオン注入層１０６および絶縁膜３０４の各表面を活性化させる。

なお、活性化の手法については、Ａｒイオンビームの照射の他に、大気中または真空中でプラズマ処理を行うことによっても可能である。

図７（ｂ）に示す工程では、真空装置内にて、室温〜５５０℃の低温で両ウェハ５００をいわゆる直接接合する。上述のように、周辺部１１１は第１センシング部１０２を一周して囲むように形成されているため、両ウェハ５００によって密閉された気密室１２４は真空に保たれ、該真空が第２センシング部３１０である圧力センサの基準圧となる。また、可動電極部１０８を有する第１センシング部１０２である加速度センサにとっては、ゴミやパーティクルの無いクリーンな空間を維持することができ、信頼性向上に繋がる。

なお、本工程では真空室内で両ウェハ５００を接合したため、気密室１２４は真空になっているが、両ウェハ５００の接合時における装置内の圧力を調節することにより、気密室１２４の圧力を任意に調節することができる。

図７（ｃ）に示す工程では、キャップ部３００において、ドライエッチングにより絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、および絶縁膜３０４を貫通する孔部３１４、３１８、３２０、３４２を形成する。各孔部３１４、３１８、３２０、３４２は、まず、絶縁膜３０５を垂直ドライエッチングし、次にシリコン基板３０３を垂直ドライエッチングし、この後に絶縁膜３０４を垂直ドライエッチングすることにより形成できる。なお、図示しない孔部３１６も形成する。

そして、各孔部３１４、３１８、３２０、３４２の側壁にＣＶＤ法やスパッタリング法等によりＳｉＯ_２膜等の絶縁膜３１５、３１９、３２１、３４３を形成する。また、各孔部３１４、３１８、３２０、３４２の底部に形成された各絶縁膜３１５、３１９、３２１、３４３を異方性ドライエッチングで除去し、イオン注入層１０６を露出させる。なお、図示しない絶縁膜３１７も形成する。

図８（ａ）に示す工程では、各孔部３１４、３１８、３２０、３４２にＡｌ、Ｃｕ等の金属をＣＶＤ法やメッキ法で埋め込むことで各貫通電極３０６、３０８、３０９、３４４を形成する。表面全体にＡｌ等を０．５〜１．５μｍ形成、コンタクトホール３４０、３４１にも金属を埋め込む。このとき、絶縁膜３０５の上には金属層３４５が残されている。

なお、図示しない貫通電極３０７も形成する。本工程では、各貫通電極３０６〜３０９、３４４のための金属層と、配線パターンとなる金属層３４５とを別々の工程で形成しても良い。また、各金属層は異なる金属で形成されていても良い。この場合、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｇｅ、Ｉｎ等の金属の組み合わせとなる。

図８（ｂ）に示す工程では、絶縁膜３０５上の金属層３４５をパターニングすることにより、クロス配線３２２、各配線３２６、３３０、３３７、第３加速度センサ取り出しパッド部３３４、および第４圧力センサ取り出しパッド部３３６をそれぞれ形成する。この場合、金属層３４５に対し、ホトリソグラフィーおよびエッチングにより不要な金属層３４５を除去することとなる。なお、図示しない各配線３２４、３２８、３３１、各加速度センサ取り出しパッド部３２５、３２７、３３８、各圧力センサ取り出しパッド部３２９、３３２、３３３も形成する。

該金属層３４５のパターニングに際しては、絶縁膜３０５の上には金属層３４５以外の構造は形成されていないため、配線やパッド等のレイアウトの自由度が高い。特に、センサ部１００の第１固定部１１８の配線部１２０と第２固定部１１９の配線部１２２との電気的接続については、各固定部１１８、１１９の間に第１固定電極固定部１０９の固定電極１１７が配置されているため、配線のレイアウトが難しい。しかし、第１、第２貫通電極３０６、３０７でセンサ部１００の第１、第２固定部１１８、１１９の電位を該第１、第２固定部１１８、１１９とは異なる階層である絶縁膜３０５の上に導き、絶縁膜３０５の上でクロス配線３２２によって各貫通電極３０６、３０７を電気的に接続している。このため、第１シリコン層１０３において、各固定部１１８、１１９と固定電極１１７との隙間を通る配線のレイアウトや他の構造を迂回する配線のレイアウトは不要である。つまり、センサ部１００の構造がキャップ部３００の配線のレイアウトにまったく影響しない。したがって、図１に示されるように、絶縁膜３０５の表面に平行な平面方向において、第１固定電極固定部１０９の固定電極１１７をまたぐ直線状のクロス配線３２２を備えたクロス配線部３２３を形成することができる。また、第１、第２貫通電極３０６、３０７を最短の距離で接続することができ、配線の寄生容量が低減されて高信頼性に繋がる。このように、センサ部１００の各固定部１１８、１１９を接続するクロス配線部３２３をキャップ部３００に形成することにより、クロス配線部３２３のレイアウトを簡略化することができる。

この後、プラズマＣＶＤ法等により絶縁膜３０５の上および各配線パターンの上にＳｉＯ_２やＳｉＮ等の絶縁膜を形成し、各パッドとなる部分を開口することによりパッシベーション膜３３９を形成する。そして、ウェハ５００をチップ単位に分割することにより半導体装置が完成する。

また、パッシベーション膜３３９から露出した各パッドにワイヤボンディングされることで半導体装置と外部とが電気的に接続される。なお、ワイヤボンディングではなく、ボンディングボールを用いたフリップチップボンディングによって外部との電気的接続を図ることもできる。

上記のようにして製造された半導体装置において、加速度および圧力は以下のように検出される。

まず、加速度は、第１センシング部１０２によって検出される。具体的には、加速度が印加された質量部１１２が可動電極１１４の延設方向に直角の方向に動くため、可動電極１１４と各固定電極１１７、１２１、１２３との離間距離がそれぞれ変化する。したがって、この離間距離に応じた容量を検出することにより、センサ部１００の平面方向の加速度を得ることができる。

一方、圧力は、第２センシング部３１０によって検出される。具体的には、キャップ部３００において、圧力媒体の圧力がダイヤフラム３１２に印加されると、該圧力と真空圧との差圧つまり絶対圧に応じてピエゾ抵抗層３１３の抵抗値が変化する。したがって、圧力に応じた抵抗値を検出することにより、圧力媒体の圧力を得ることができる。

以上説明したように、本実施形態では、センサ部１００の第１、第２固定部１１８、１１９の各配線部１２０、１２２をキャップ部３００に設けられたクロス配線部３２３を用いて電気的に接続する構造になっていることが特徴となっている。

これによると、クロス配線部３２３を構成する第１、第２貫通電極３０６、３０７およびクロス配線３２２は、センサ部１００とキャップ部３００との積層方向において第１固定部１１８や第２固定部１１９が形成された階層とは異なる階層に配置されているので、第１固定部１１８と第２固定部１１９との間に第１固定電極固定部１０９が設けられていても、これらの隙間に配線をレイアウトしたり、これらを迂回して配線をレイアウトする必要がない。このように、センサ部１００の一面１０１に平行な平面方向におけるクロス配線部３２３のレイアウトがセンサ部１００の第１、第２固定部１１８、１１９が形成された階層の構造に影響することはないので、クロス配線部３２３をセンサ部１００の一面１０１に平行な平面方向に形成したとしても、該クロス配線部３２３のレイアウトを簡略化することができる。

また、第１、第２固定部１１８、１１９をセンサ部１００の一面１０１に平行な平面方向に接続するクロス配線３２２の長さが、センサ部１００に配線が複雑にレイアウトされた場合よりも短くすることができるので、該クロス配線部３２３の寄生容量を低減することができる。さらに、加速度センサとしての第１センシング部１０２がキャップ部３００によって真空の気密室１２４に配置されており、ゴミ等の影響を受けることはない。このため、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

そして、センサ部１００に第１、第２固定部１１８、１１９を電気的に接続するための配線のスペースが不要となるので、センサ部１００の一面１０１に平行な平面方向におけるサイズを小さくすることができる。また、第２固定電極固定部１１０の電位をセンサ部１００とキャップ部３００との積層方向に取り出しているので、センサ部１００の一面１０１に平行な平面方向に延設された第２固定電極固定部１１０の長さを小さくすることができる。このようなことから、該平面方向において半導体装置を小型化することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１固定部１１８が特許請求の範囲の第１の部位に対応し、第２固定部１１９が特許請求の範囲の第２の部位に対応する。また、キャップ部３００のシリコン基板３０３が特許請求の範囲の基板に対応する。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、クロス配線３２２をキャップ部３００のうちセンサ部１００に接合される側に設けたことが特徴となっている。

図９は、本実施形態に係る半導体装置の平面図である。図１０は、図９のＣ−Ｃ’断面図である。また、図１１は、図９のＤ−Ｄ’断面図である。以下、図９〜図１１を参照して、本実施形態に係る半導体装置の構造について説明する。

センサ部１００は、第１実施形態で示されたものと同じ構造のものである。したがって、図９に示されたセンサ部１００の各部の平面レイアウトは、図４に示されたものと同じである。なお、本実施形態では、第１シリコン層１０３にイオン注入層１０６は形成されていない。したがって、本実施形態に係るセンサ部１００の一面１０１は第１シリコン層１０３の表面に相当する。

キャップ部３００は、第１実施形態と同様に、ダイヤフラム３１２にピエゾ抵抗層３１３が形成された第２センシング部３１０を備えた構造になっている。そして、本実施形態では、図１０および図１１に示されるように、キャップ部３００のうちセンサ部１００側の絶縁膜３０４の上にセンサ部１００の各部を電気的に接続するための配線が形成されている。

具体的には、図９に示されるように、第１固定部１１８と第２固定部１１９とを電気的に接続するためのクロス配線３２２、各クロス配線３２２を接続するための第１配線３２４、および２つの第１固定電極固定部１０９を接続するための第２配線３２６が形成されている。また、周辺部１１１に対応してクロス配線３２２等を一周して囲む第７配線３４６が形成されている。これらクロス配線３２２、第１配線３２４、第２配線３２６、および第７配線３４６は、例えばＮ＋型の高濃度ポリシリコンにより形成されている。

そして、絶縁膜３０４の上には、クロス配線３２２、第１配線３２４、第２配線３２６、および第７配線３４６を覆うＳｉＯ_２等の絶縁膜３４７が形成されている。この絶縁膜３４７からクロス配線３２２、第１配線３２４、第２配線３２６が露出するように、絶縁膜３４７の一部が開口させられている。

この絶縁膜３４７の上には、該絶縁膜３４７の開口部から露出するクロス配線３２２に接続された第１接続部３４８および第２接続部３４９が形成されている。これら第１、第２接続部３４８、３４９およびクロス配線３２２によってクロス配線部３２３が構成されている。

また、絶縁膜３４７の上には、該絶縁膜３４７の開口部から露出する第２配線３２６に接続された第３接続部３５０と、該絶縁膜３４７の開口部から露出する第７配線３４６に接続された第４接続部３５１とが形成されている。

上記第１〜第４接続部３４８〜３５１は、例えばＮ＋型の高濃度ポリシリコンにより形成されている。本実施形態では、第１〜第４接続部３４８〜３５１の表面がキャップ部３００の一面３０１となる。

そして、キャップ部３００の一面３０１とセンサ部１００の第１シリコン層１０３とが直接接合されている。すなわち、第１接続部３４８は第１固定部１１８の配線部１２０に接合され、第２接続部３４９は第１固定電極固定部１０９に囲まれた第２固定部１１９の配線部１２２に接合されている。これにより、第１、第２固定部１１８、１１９の各配線部１２０、１２２はクロス配線部３２３によって電気的に接続される。また、第３接続部３５０は第１固定電極固定部１０９の配線部１１６に接合され、第４接続部３５１は周辺部１１１に接合されている。

このように、第４接続部３５１が周辺部１１１に接続されることで、センサ部１００とキャップ部３００とにより気密室１２４が形成される。これにより、第１センシング部１０２は気密室１２４に配置される。この場合、各接続部３４８〜３５１は、キャップ部３００の絶縁膜３４７とセンサ部１００の一面１０１との間隔を広げる役割を果たしている。したがって、第１センシング部１０２の可動電極部１０８は絶縁膜３４７に当たることなく可動できるようになっている。

本実施形態では、クロス配線部３２３、第１配線３２４、第２配線３２６、および第７配線３４６と外部との電気的接続を図るべく、貫通電極によって各配線の電位をキャップ部３００の絶縁膜３０５側に取り出している。

具体的には、図１０に示されるように、キャップ部３００のうちクロス配線部３２３に対応する場所において、絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、絶縁膜３０４を貫通する孔部３４２が設けられている。そして、この孔部３４２の壁面に絶縁膜３４３が形成され、この絶縁膜３４３の上に一端がクロス配線部３２３に電気的に接続された第５貫通電極３４４が設けられている。

また、図１１に示されるように、キャップ部３００のうち第２配線３２６および第３接続部３５０に対応する場所において、絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、絶縁膜３０４を貫通する孔部３５２が設けられている。そして、この孔部３５２の壁面に絶縁膜３５３が形成され、この絶縁膜３５３の上に一端が第２配線３２６に電気的に接続された第６貫通電極３５４が設けられている。

さらに、キャップ部３００のうち周辺部１１１に対応する場所において、絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、絶縁膜３０４を貫通する孔部３５５が設けられている。そして、この孔部３５５の壁面に絶縁膜３５６が形成され、この絶縁膜３５６の上に一端が第７配線３４６に電気的に接続された第７貫通電極３５７が設けられている。

第５〜第７貫通電極３４４、３５４、３５７の各他端はキャップ部３００の他面３０２に配置され、パッドの形状をなしている。これにより、クロス配線部３２３、第１配線３２４、第２配線３２６、および第７配線３４６は、第５〜第７貫通電極３４４、３５４、３５７を介して外部と電気的に接続される。

なお、キャップ部３００には、可動電極固定部１０７に対応した位置において、絶縁膜３０５の上に配線が形成され、この配線の上に接続部が形成されている。この接続部は可動電極固定部１０７に接合されている。また、キャップ部３００に上記と同様の貫通電極が設けられ、この貫通電極の一端が該配線に接続され、他端がキャップ部３００の他面３０２に配置されている。これにより、可動電極固定部１０７と外部との電気的接続が可能になっている。

次に、図９〜図１１に示された半導体装置の製造方法について、図１２〜図１４を参照して説明する。なお、図１２〜図１４は、図９のＣ−Ｃ’断面に相当する図である。また、本実施形態についても、図５に示されるように、ウェハ５００の状態で製造し、最後にチップ状に分割する。

まず、図１２（ａ）に示す工程では、（１１０）面のＮ型の単結晶のシリコン基板３０３を用意し、図６（ｄ）に示す工程と同様に、シリコン基板３０３のうち所定の領域にボロンイオンを注入することによりピエゾ抵抗層３１３を形成する。また、シリコン基板３０３の両面を熱酸化する方法やＣＶＤ法等により０．５〜３μｍの厚さの絶縁膜３０４、３０５を形成する。そして、ＣＶＤ法により、絶縁膜３０４の上にリン、ヒ素の不純物を含んだ高濃度の０．５〜３μｍの厚さの第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８を形成する。

図１２（ｂ）に示す工程では、第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８に配線層となるパターン、すなわちクロス配線３２２、第１配線３２４、第２配線３２６、および第７配線３４６等の各配線を形成する。続いて、ＣＶＤ法により、各配線の上にＳｉＯ_２膜である絶縁膜３４７を形成し、該絶縁膜３４７のうち各接続部３４８〜３５１が設けられる部位を開口する。

図１２（ｃ）に示す工程では、絶縁膜３４７の上および絶縁膜３４７から露出した各配線の上に、図１２（ａ）に示す工程と同様に第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９を形成する。本工程では、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９を第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８よりも厚く形成し、該第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９の表面をＣＭＰ法により鏡面状態になるように平坦化する。

図１２（ｄ）に示す工程では、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９をパターニングする。これにより、第１固定部１１８の配線部１２０、第２固定部１１９の配線部１２２、第１固定電極固定部１０９の配線部１１６、および周辺部１１１に接続される第１〜第４接続部３４８〜３５１を形成する。これにより、第１、第２接続部３４８、３４９およびクロス配線３２２によって構成されるクロス配線部３２３が得られる。もちろん、可動電極固定部１０７に接続される接続部も形成する。これら各接続部３４８〜３５１の表面がキャップ部３００の一面３０１となる。

これによると、各接続部３４８〜３５１と第３絶縁膜３４７とによって空間部が構成される。この空間部と対向する位置に第１センシング部１０２の可動電極部１０８、第１固定電極固定部１０９、第１、第２固定電極固定部１０９、１１０が配置されることとなる。

また、図示しないが、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９、第３絶縁膜３４７、第１絶縁膜３０４を貫通し、さらにシリコン基板３０３の一部を除去することによって凹部３１１を形成する。これにより、シリコン基板３０３の一部にダイヤフラム３１２を設ける。

図１３（ａ）に示す工程では、図６（ａ）〜図６（ｃ）の工程を行うことによりセンサ部１００を形成する。このとき、第１シリコン層１０３の表層部にＮ＋イオンの注入は行わない。これは、後の工程で行う低温の直接接合により、第１シリコン層１０３のシリコンと、キャップ部３００の各接続部３４８〜３５１のシリコンとを接合するためである。このように、本実施形態では、キャップ部３００およびセンサ部１００共に直接接合面はシリコンになる。イオン注入をおこなわなくても十分な電気的接続は達成できるからである。

図１３（ｂ）に示す工程では、センサ部１００の一面１０１とキャップ部３００の一面３０１とをそれぞれＡｒイオンビーム、Ａｒプラズマで表面活性化を行い、またはＮ_２（窒素）、Ｎｅ、Ｈ_２等のガス種を用いＡｒと同じように表面活性化を行い、真空中でセンサ部１００の一面１０１とキャップ部３００の一面３０１との直接接合を行う。この結果、キャップ部３００の各接続部３４８〜３５１とセンサ部１００の配線部１２０、１２２等とがそれぞれ接続され、各部が配線接続される。

また、真空中でセンサ部１００とキャップ部３００とを接合しているので、センサ部１００とキャップ部３００とによって密閉された空間は真空の気密室１２４となる。

図１４に示す工程では、図７（ｃ）に示す工程と同様に、キャップ部３００の絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、および絶縁膜３０４を貫通する孔部３４２を形成し、各孔部３４２の側壁にＳｉＯ_２膜等の絶縁膜３４３を形成する。そして、各孔部３４２に金属を埋め込むことで貫通電極３４４を形成する。なお、本工程では、図示しない孔部３５２、３５５、絶縁膜３５３、３５６、および貫通電極３５４、３５７も形成する。

この後、絶縁膜３０５上の金属層３４５をパターニングすることにより、各貫通電極３４４、３５４、３５７の各他端をパッド状に形成する。こうして、図９〜図１１に示された半導体装置が完成する。

上記のように形成された半導体装置において、クロス配線部３２３は、第１実施形態と同様に、センサ部１００における第１固定部１１８の配線部１２０と第２固定部１１９の配線部１２２とを電気的に接続するものとして機能する。本実施形態では、第１実施形態とは異なり、キャップ部３００のうちセンサ部１００側の絶縁膜３０４の上にクロス配線３２２を設けているが、絶縁膜３０４の上にもクロス配線３２２を迂回させる構造はない。したがって、クロス配線部３２３のレイアウトの自由度は高く、各配線部１２０、１２２の間の配線部１１６をまたぐようにクロス配線３２２を形成することが可能である。以上のように、キャップ部３００の一面３０１側にクロス配線部３２３を設ける場合においても、センサ部１００の一面１０１に平行な面におけるクロス配線部３２３のレイアウトを簡略化することができる。

そして、キャップ部３００に第５〜第７貫通電極３４４、３５４、３５７を設け、クロス配線部３２３等の電位をキャップ部３００の他面３０２に取り出す構造としているので、キャップ部３００の他面３０２を利用して外部とセンサ部１００とを電気的に接続することも可能である。

また、キャップ部３００に設けられた各接続部３４８〜３５１が、センサ部１００から絶縁膜３４７を離す役割を果たしている。このため、センサ部１００とキャップ部３００との間の寄生容量を低減することができ、半導体装置の高信頼性に繋がる。さらに、キャップ部３００とセンサ部１００との間に各接続部３４８〜３５１の厚さに応じた空間部が形成されるため、キャップ部３００側に可動電極部１０８が当たらないようにするためのキャビティを設ける必要がない。これは、製造工程の削減やコスト削減に繋がる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態に係る半導体装置は、クロス配線部３２３等がキャップ部３００の一面３０１側に設けられ、さらにキャップ部３００に第２センシング部３１０ではなく集積回路部が設けられた構造を有している。

図１５は、本実施形態に係る半導体装置の断面図であり、図９のＤ−Ｄ’断面に相当する図である。この図に示されるように、キャップ部３００を構成するシリコン基板３０３に第１センシング部１０２の検出信号を信号処理するＩＣやＬＳＩ等の集積回路部３６０が設けられている。

この集積回路部３６０は、シリコン基板３０３のうちセンサ部１００とは反対側の面の表層部に形成されている。このような集積回路部３６０は、シリコン基板３０３の両面に絶縁膜３０４、３０５を形成する前に半導体プロセスによりシリコン基板３０３に形成される。

また、キャップ部３００の他面３０２側には、集積回路部３６０に用いられる第８配線３６１も設けられている。この第８配線３６１は絶縁膜３０５の一部が開口した場所や絶縁膜３０５の上にそれぞれ設けられており、各貫通電極３４４、３５４、３５７の他端がパターニングされる際に同時に形成される。この第８配線３６１により、集積回路部３６０内の回路どうしや集積回路部３６０の回路と第１センシング部１０２とが電気的に接続される。

以上のように、キャップ部３００が集積回路部３６０を備えた構造とすることもできる。これによると、半導体装置内で物理量の検出およびその処理を行い、信号処理したデータを外部に出力することが可能となる。

（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、キャップ部３００の一面３０１側に設けたクロス配線部３２３等を浮遊させた構造になっていることが特徴になっている。

図１６は、本実施形態に係る半導体装置の平面図である。図１７は、図１６のＥ−Ｅ’断面図である。以下、図１６および図１７を参照して、本実施形態に係る半導体装置の構造について説明する。

センサ部１００は、第１実施形態で示されたものと同じ構造のものである。したがって、図１６に示されたセンサ部１００の各部の平面レイアウトは、図４に示されたものと同じである。また、第１シリコン層１０３の表面がセンサ部１００の一面１０１に相当する。

キャップ部３００は、第１実施形態と同様に、ダイヤフラム３１２にピエゾ抵抗層３１３が形成された第２センシング部３１０を備えた構造になっている。

また、図１７に示されるように、シリコン基板３０３のうちセンサ部１００側の面に形成された絶縁膜３０４は、第１実施形態で示されたものよりも厚く形成されている。絶縁膜３０４の上には、上述のクロス配線３２２、第１配線３２４、第２配線３２６が形成されている。

そして、絶縁膜３０４は、センサ部１００に直接接合される各接続部３４８〜３５１等の接続部が設けられた部分や第１、第２配線３２４、３２６が設けられた部分の一部が残されるように除去されている。具体的には、絶縁膜３０４のうち第７配線３４６および第４接続部３５１に対応する部分が周辺接続部３６２として残されている。また、図１６に示されるように、絶縁膜３０４のうち第１配線３２４や第２配線３２６の一部および第１、第２接続部３４８、３４９に対応する部分は、空中配線補強部３６３として残されている。

空中配線補強部３６３のうち第１、第２接続部３４８、３４９に対応した場所に設けられたものは、クロス配線部３２３のクロス配線３２２を支持するためものである。このように、クロス配線３２２は空中配線補強部３６３によって吊られることになるため、クロス配線３２２を軽量化すべく、またクロス配線部３２３の絶縁膜３６３を除去して寄生容量を低減化するため図１６に示されるようにクロス配線３２２は３本の配線が並列に配置され窓部を形成したレイアウトになっている。

また、空中配線補強部３６３のうち第１配線３２４の一部に対応した場所に設けられたものは、第１配線３２４をシリコン基板３０３に対して支持することにより、折れたり曲がったりすることを防止するものである。

これによると、クロス配線３２２および第１配線３２４は、これらクロス配線３２２や第１配線３２４の一部が空中配線補強部３６３によってシリコン基板３０３に支持されていることで、シリコン基板３０３とクロス配線３２２との間、および該シリコン基板３０３と第１配線３２４との間に空間が設けられる。つまり、シリコン基板３０３に対してクロス配線３２２や第１配線３２４が浮いている。このため、クロス配線３２２と空中配線補強部３６３との間の寄生容量を低減することが可能となる。

そして、キャップ部３００には上述の第５貫通電極３４４が設けられている。これにより、空中配線補強部３６３によって支持されたクロス配線３２２の電位をキャップ部３００の他面３０２に取り出すことが可能になっている。

次に、図１６および図１７に示された半導体装置の製造方法について、図１８および図１９を参照して説明する。なお、上述のように、ウェハ５００の状態で製造していく。

まず、図６（ａ）〜図６（ｃ）の工程を行うことによりセンサ部１００を形成する。また、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）の工程を行うことにより、ダイヤフラム３１２を備えたキャップ部３００を形成する。このとき、第２実施形態の場合よりも、シリコン基板３０３のうちセンサ部１００側の面に形成する絶縁膜３０４を厚く形成する。これは、該シリコン基板３０３からクロス配線３２２や第１配線３２４を離して位置させるためである。

続いて、図１８（ａ）に示す工程では、キャップ部３００において、絶縁膜３０４のうち周辺接続部３６２および空中配線補強部３６３となる部分が残されるように絶縁膜３０４の一部を除去する。このため、先に絶縁膜３０４上の絶縁膜３４７をすべて除去し、この後、絶縁膜３０４の一部を除去することにより周辺接続部３６２および空中配線補強部３６３を形成する。これにより、周辺接続部３６２によって第７配線３４６を支持する。また、空中配線補強部３６３によってクロス配線３２２の一部や第１、第２配線３２４、３２６の一部を支持することで、クロス配線３２２や第１、第２配線３２４、３２６をシリコン基板３０３に対して浮かせる。

図１８（ｂ）に示す工程では、図１３（ｂ）の工程と同様に、図１８（ａ）の工程で得られたキャップ部３００とセンサ部１００との直接接合を行う。

図１９に示す工程では、図１４に示す工程と同様に、キャップ部３００の絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、および絶縁膜３０４を貫通する孔部３４２、孔部３４２の側壁の絶縁膜３４３、孔部３４２内の貫通電極３４４を順に形成する。なお、図示しない孔部３５２、３５５、絶縁膜３５３、３５６、貫通電極３５４、３５７も形成する。また、絶縁膜３０５上の金属層３４５をパターニングしてパッドを形成する。こうして、図１６および図１７に示された半導体装置が完成する。

以上説明したように、本実施形態では、キャップ部３００の絶縁膜３０４のうち各接続部３４８〜３５１等の接続部が設けられた部分や第１、第２配線３２４、３２６が設けられた部分の一部が残されるように除去されていることが特徴となっている。

これにより、クロス配線３２２や第１、第２配線３２４、３２６がシリコン基板３０３に対して浮いている状態になるので、クロス配線３２２とシリコン基板３０３との間の寄生容量を低減させた構造を得ることができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、キャップ部３００においてクロス配線３２２等を形成する際に、絶縁膜３０４のうち各貫通電極３４４、３５４、３５７が形成される場所に第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８を埋め込んでおくことが特徴となっている。

すなわち、キャップ部３００の製造に際し、図２０（ａ）に示す工程では、キャップ部３００のシリコン基板３０３のうちセンサ部１００側の面に絶縁膜３０４を形成した後、各貫通電極３４４、３５４、３５７が形成される場所に開口部３６４を形成する。そして、絶縁膜３０４の上に第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８を形成すると共に、および開口部３６４内に第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８を埋め込む。

続いて、図２０（ｂ）に示す工程では、図１２（ｂ）に示す工程と同様に、第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８をクロス配線３２２等にパターニングし、クロス配線３２２等および絶縁膜３０４の上に絶縁膜３４７を形成し、該絶縁膜３４７のうち各接続部３４８〜３５１に対応した部分を開口する。

この後、図示しないが、図１２（ｃ）に示す工程および図１２（ｄ）に示す工程を順に行うことで各接続部３４８〜３５１を形成する。

そして、図２０（ｃ）に示す工程では、キャップ部３００と別途用意しておいたセンサ部１００との直接接合を行う。また、キャップ部３００のうち絶縁膜３０４の開口部３６４に対応する場所に絶縁膜３０５およびシリコン基板３０３を貫通する各孔部３４２、３５２、３５５の形成、各絶縁膜３４３、３５３、３５６の形成、および各貫通電極３４４、３５４、３５７の形成を行う。この後、絶縁膜３０５上の金属層をパターニングし、パッドを形成する。こうして、図１６および図１７に示された半導体装置が完成する。

以上のように、先に絶縁膜３０４にポリシリコン層３５８を埋め、キャップ部３００とセンサ部１００とを接合した後に絶縁膜３０４に各孔部３４２、３５２、３５５を形成することも可能である。

（第６実施形態）
本実施形態では、第４、第５実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、センサ部１００の第１センシング部１０２が、Ｚ軸すなわちセンサ部１００とキャップ部３００の積層方向の加速度等を検出する可動電極部を有していることが特徴となっている。この例では空中配線を使用した例で示したがそうでなく絶縁膜上に形成した配線構造でもよい。

図２１（ａ）は、本実施形態に係るセンサ部１００の可動電極部の平面図であり、図２１（ｂ）は図２１（ａ）の可動電極部を含んだ半導体装置の断面図である。なお、図２１（ｂ）では、図２１（ａ）の可動電極部３６５の破線部分を含んだ断面を示している。また、クロス配線３２２等は他の断面に設けられている。

図２１（ａ）に示されるように、本実施形態に係る可動電極部３６５は、四角形状の質量部３６６の一側面とこの一側面に反対側の他側面とに梁部３６７が設けられ、各梁部３６７が質量部３６６を一周して囲む支持部３６８に支持されている。支持部３６８は絶縁層１０５の上に形成されているが、質量部３６６および梁部３６７の下部には絶縁層１０５は設けられていない。これにより、質量部３６６は、第２シリコン層１０４に対して浮いた状態になっている。したがって、梁部３６７がひねられることで、質量部３６６はキャップ部３００側または第２シリコン層１０４側にシーソーのように動くようになっている。すなわち、質量部３６６が可動電極として機能する。

そして、本実施形態では、図２１（ｂ）に示されるように、キャップ部３００のうち質量部３６６に対向した位置に空中配線補強部３６３によってシリコン基板３０３に支持された電極配線３６９が配置されている。この電極配線３６９は上述のクロス配線３２２等と同様に形成されたものであり、固定電極として機能する。この電極配線３６９と質量部３６６との間の容量の変化が検出されることにより、加速度等が検出されるようになっている。

以上のように、半導体装置の第１センシング部１０２が、センサ部１００とキャップ部３００の積層方向の加速度等を検出するものであっても良い。また、本実施形態に係る半導体装置と、上記各実施形態で示された半導体装置を一つのパッケージにまとめることで、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸すべての加速度を検出できる装置を得ることもできる。

（第７実施形態）
本実施形態では、第１〜第６実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記各実施形態では、センサ部１００の第１、第２固定部１１８、１１９を電気的に接続するためのクロス配線部３２３がキャップ部３００に設けられた半導体装置について説明したが、本実施形態では、各部を電気的に接続する配線がセンサ部１００に設けられていることが特徴となっている。

図２２は、本実施形態に係る半導体装置のうちセンサ部１００の平面図である。図２３は、本実施形態に係る半導体装置のうちキャップ部３００の他面３０２の平面図である。また、図４は、図２２のＦ−Ｆ’断面図である。以下、図２２〜図２４を参照して、本実施形態に係る半導体装置の構造について説明する。なお、図２４は、図２２のＦ−Ｆ’断面であるが、センサ部１００およびキャップ部３００を含んだ半導体装置全体の断面に相当する。

図２４に示されるように、センサ部１００は、第２シリコン層１０４と、第２シリコン層１０４の上に形成された絶縁層１０５と、この絶縁層１０５の上に形成された各配線と、各配線の上に形成された絶縁層１２５と、絶縁層１２５の上に形成された第１シリコン層１０３とを備えている。

このうち、第１シリコン層１０３は、上述のように、可動電極固定部１０７、可動電極部１０８、第１固定電極固定部１０９、第２固定電極固定部１１０である第１固定部１１８および第２固定部１１９、そして周辺部１１１にそれぞれパターニングされている。これらは、図４に示されるものと同じ形をなしている。さらに、第１シリコン層１０３は第１固定接続部１２６、第２固定接続部１２７、および可動接続部１２８が残されるようにパターニングされている。これら第１固定接続部１２６、第２固定接続部１２７、および可動接続部１２８は、可動電極部３６５の周囲に配置されている。そして、本実施形態では、可動電極固定部１０７等の第１シリコン層１０３がパターニングされた部位の表面がセンサ部１００の一面１０１に該当する。

第１シリコン層１０３がパターニングされた上記各部は、該第１シリコン層１０３と絶縁層１０５との間に設けられた各配線にそれぞれ電気的に接続されている。

具体的には、絶縁層１０５の上には、絶縁層１０５の上に該絶縁層１０５の平面方向に延設されたクロス配線部１２９、第１配線３２４、第２配線３２６、第７配線３４６、および第９配線１３０、および第１０配線１３１が設けられている。

クロス配線部１２９は、第１固定部１１８の配線部１２０と第２固定部１１９の配線部１２２とを電気的に接続するための直線状の配線である。このクロス配線部１２９の一端側の上に配線部１２０が配置され、他端側の上に配線部１２２が配置されることで、各配線部１２０、１２２が電気的に接続されている。

第１配線３２４は、各クロス配線部１２９を接続するための配線である。この第１配線３２４は、可動電極部３６５の周囲にレイアウトされている。さらに、第１配線３２４の一部の幅が広くされており、この部分の上に絶縁層１２５を介して第２固定接続部１２７が配置されている。図２２に示されるように、絶縁層１２５にはコンタクトホール１３２が設けられており、このコンタクトホール１３２を介して第２固定接続部１２７が第１配線３２４に電気的に接続されている。

第２配線３２６は、各第１固定電極固定部１０９を接続するための配線であり、可動電極部３６５の周囲にレイアウトされている。この第２配線３２６の両端の上に第１固定電極固定部１０９の配線部１１６がそれぞれ配置されている。さらに、第２配線３２６の一部の幅が広くされており、この部分の上に第１固定接続部１２６が配置されている。この第１固定接続部１２６は絶縁層１２５に設けられたコンタクトホール１３２を介して第２配線３２６に電気的に接続されている。

第７配線３４６は、第１センシング部１０２を一周して囲むようにレイアウトされている。この第７配線３４６の上に絶縁層１２５が形成されており、この絶縁層１２５の上に周辺部１１１が形成されている。また、絶縁層１０５および絶縁層１２５のうち周辺部１１１に対応した場所にはこれら絶縁層１０５および絶縁層１２５を貫通するコンタクトホール１３３が設けられており、周辺部１１１は該コンタクトホール１３３を介して第２シリコン層１０４に電気的に接続されている。

第９配線１３０は、可動電極固定部１０７と可動接続部１２８とを電気的に接続するための配線である。すなわち、第９配線１３０の一端側の上に絶縁層１２５が配置され、この絶縁層１２５の上に可動電極固定部１０７が配置されている。そして、絶縁層１２５のコンタクトホール１３２を介して可動電極固定部１０７が第９配線１３０に電気的に接続されている。同様に、第９配線１３０の他端側の上に絶縁層１２５が配置され、この絶縁層１２５の上に可動接続部１２８が配置されており、コンタクトホール１３２を介して可動接続部１２８が第９配線１３０に電気的に接続されている。

第１０配線１３１は、２つの可動電極固定部１０７の高さを同じにするべく、可動接続部１２８に電気的に接続される可動電極固定部１０７とは反対側の可動電極固定部１０７の下部に設けられている。これにより、各可動電極固定部１０７のうちの一方は絶縁層１０５の上の第９配線１３０および絶縁層１２５の上に配置され、他方は絶縁層１０５の上の第１０配線１３１および絶縁層１２５の上に配置されることとなる。これにより、各可動電極固定部１０７の高さが同じになり、可動電極部１０８が絶縁層１２５に対して平行になる。

これら各配線は、絶縁層１０５の上に形成されたＰ＋型ポリシリコン層がパターニングされることでそれぞれ形成されている。

上記第１シリコン層１０３の階層に形成されたもののうち、可動電極固定部１０７、第１固定電極固定部１０９の配線部１１６、周辺部１１１、第１固定接続部１２６、第２固定接続部１２７、および可動接続部１２８は、絶縁層１２５の上に配置され、第２固定電極固定部１１０の各配線部１２０、１２２はクロス配線部１２９の上に配置されている。一方、可動電極部１０８、第１固定電極固定部１０９の固定電極１１７、第２固定電極固定部１１０の各固定電極１２１、１２３の下部の絶縁層１２５は除去されている。これにより、絶縁層１２５が除去された部位は絶縁層１０５やクロス配線部１２９に対して浮いた状態になっている。各固定電極１１７、１２１、１２３については、図２２に示されるように、一部が軽量化のために除去されている。

上述のように、第１シリコン層１０３の階層では、第１固定部１１８と第２固定部１１９との間に固定電極１１７が配置されているが、クロス配線部１２９は第１シリコン層１０３とは異なる階層すなわち絶縁層１０５と第１シリコン層１０３との間の階層に設けられている。このため、図２２に示されるように、平面的に、固定電極１１７が延設された方向とクロス配線部１２９が延設された方向とを交差させることが可能になっている。

キャップ部３００は、上述のように、シリコン基板３０３およびシリコン基板３０３の両面に形成された絶縁膜３０４、３０５により構成されたものである。本実施形態では、キャップ部３００のうち、センサ部１００において可動電極固定部１０７等の第１シリコン層１０３がパターニングされた部位を除いた領域に対向する場所に凹部３７０が設けられている。この凹部３７０は、キャップ部３００がセンサ部１００に接合された際に、可動電極部１０８や各固定電極１１７、１２１、１２３がキャップ部３００の絶縁膜３０４に接触してしまうことを防止するために設けられている。

本実施形態では、絶縁膜３０４の表面がキャップ部３００の一面３０１に該当し、絶縁膜３０５の表面がキャップ部３００の他面３０２に該当する。

また、キャップ部３００のシリコン基板３０３のうちセンサ部１００とは反対側の面側には、ＩＣ等の回路を含んだイメージセンサ３７１が形成されている。このイメージセンサ３７１は、図２３に示されるように、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型の画素が形成された画素領域３７２を備えている。これにより、景色の撮影が可能になっている。

さらに、図２４に示されるように、キャップ部３００には、絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、および絶縁膜３０４を貫通する孔部３１８および孔部３７３が設けられ、孔部３１８および孔部３７３の壁面に絶縁膜３１９および絶縁膜３７４がそれぞれ形成されている。そして、絶縁膜３１９の上に一端が周辺部１１１に電気的に接続された第３貫通電極３０８が設けられており、絶縁膜３７４の上に一端が可動接続部１２８に電気的に接続された第８貫通電極３７５が設けられている。

このような貫通電極は、図２４に示されるものの他、キャップ部３００のうち第１固定接続部１２６および第２固定接続部１２７に対応する場所にもそれぞれ設けられている。第１固定電極固定部１０９に電気的に接続された第１固定接続部１２６は第６貫通電極３５４に接続されている。この第６貫通電極３５４は、キャップ部３００に設けられた孔部３５２の側壁に形成された絶縁膜３５３の上に形成されている。また、第２固定電極固定部１１０に電気的に接続された第２固定接続部１２７は第５貫通電極３４４に接続されている。この第５貫通電極３４４は、キャップ部３００に設けられた孔部３４２の側壁に形成された絶縁膜３４３の上に形成されている。

そして、図２３に示されるように、絶縁膜３０５の上に設けられた各貫通電極の他端がパターニングされて、イメージセンサ３７１に接続された第１１配線３７６やパッド部がそれぞれ形成されている。なお、第１１配線３７６は、絶縁膜３０５に設けられた開口部を介してイメージセンサ３７１の各回路に接続されている。

例えば、第１固定接続部１２６は貫通電極や第１１配線３７６を介して第１固定接続パッド部３７７に接続されている。第２固定接続部１２７は貫通電極や第１１配線３７６を介して第２固定接続パッド部３７８に接続されている。また、可動接続部１２８は、第８貫通電極３７５や第１１配線３７６を介して可動接続パッド部３７９に接続されている。さらに、周辺部１１１は、第３貫通電極３０８や第１１配線３７６を介して周辺部接続パッド部３８０に接続されている。この他、キャップ部３００の他面３０２の外縁部には、他の回路と電気的に接続されるパッド部３８１が複数設けられている。これにより、キャップ部３００の他面３０２と外部との電気的接続が可能となる。

以上が、本実施形態に係る半導体装置のセンサ部１００およびキャップ部３００の全体構成である。

次に、図２２〜図２４に示された半導体装置の製造方法について、図２５〜図２７を参照して説明する。なお、図２５〜図２７は、図２２のＦ−Ｆ’断面に相当する図である。また、上述のように、ウェハ５００の状態で製造していく。

まず、図２５（ａ）に示す工程では、０．０１〜１０Ω・ｃｍの比抵抗を有すると共に、（１００）面を有するＰ型のシリコン基板である第２シリコン層１０４を用意する。そして、第２シリコン層１０４の表面を熱酸化するか、またはＣＶＤ法により０．５〜３μｍの厚さのＳｉＯ_２膜を形成する。このＳｉＯ_２膜が絶縁層１０５となる。

この後、絶縁層１０５の上に、ボロン等を高濃度に含んだＰ＋型ポリシリコン層１３４をＣＶＤ法により０．５〜３μｍの厚さで形成する。このボロン等を高濃度に含んだＰ＋型ポリシリコン層１３４への不純物導入については、イオン打ち込みで行っても良いし、ポリシリコンをＣＶＤ法で堆積させるときに不純物ガスを同時に流して行うこともできる。

図２５（ｂ）に示す工程では、Ｐ＋型ポリシリコン層１３４からクロス配線部１２９、第１配線３２４、第２配線３２６、第７配線３４６、および第９配線１３０、および第１０配線１３１となる部分をホトリソグラフィーおよびエッチングによりパターン形成する。このようにパターン形成した各配線および絶縁層１０５の上に全体に、ＣＶＤ法により０．５〜１μｍの厚さの絶縁層１２５を形成する。

図２５（ｃ）に示す工程では、各配線の上の絶縁層１２５に各配線を露出させるためのコンタクトホール１３２をそれぞれ形成する。また、絶縁層１０５、１２５のうち周辺部１１１に対応した場所に絶縁層１０５、１２５を貫通するコンタクトホール１３３を形成する。そして、各コンタクトホール１３２、１３３内および絶縁層１２５の上に第１シリコン層１０３としての５〜３０μｍの厚さのＰ＋型ポリシリコン層を形成する。これにより、絶縁層１２５のうちコンタクトホール１３２が設けられた部分については、第１シリコン層１０３と各配線とが電気的に接続される。また、絶縁層１０５、１２５にコンタクトホール１３３が設けられた部分については、第１シリコン層１０３と第２シリコン層１０４とが電気的に接続される。そして、ＣＭＰにより第１シリコン層１０３の表面を平坦化する。

続いて、図２６（ａ）に示す工程では、第１シリコン層１０３に可動電極固定部１０７、可動電極部１０８、第１固定電極固定部１０９、第２固定電極固定部１１０、周辺部１１１、第１固定接続部１２６、第２固定接続部１２７、および可動接続部１２８となる部分をホトリソグラフィーおよびドライエッチングによりパターン形成する。

図２６（ｂ）に示す工程では、少なくとも可動電極部１０８、第１固定電極固定部１０９の固定電極１１７の下部の絶縁層１２５を除去する。言い換えると、第１固定接続部１２６、第２固定接続部１２７、可動電極固定部１０７、および周辺部１１１の下部に絶縁層１２５が残されるように、絶縁層１２５を除去する。これにより、可動電極固定部１０７は絶縁層１０５に対して浮いた状態となり、各可動電極固定部１０７の間で可動できるようになる。また、各固定電極１１７、１２１、１２３が絶縁層１０５やクロス配線部１２９から浮いた状態となる。こうして、センサ部１００が完成する。

一方、上記各工程とは別に、貫通電極等が設けられていないキャップ部３００を用意する。具体的には、Ｐ型で１〜２０Ω・ｃｍ、（１００）面のシリコン基板３０３を用意し、このシリコン基板３０３のうちセンサ部１００とは反対側の面側にイメージセンサ３７１を形成する。この後、シリコン基板３０３のうちセンサ部１００側の面に、周辺部１１１等以外の領域が凹んだ凹部３７０を形成する。そして、シリコン基板３０３の両面に絶縁膜３０４、３０５を形成する。この例では凹部３７０を形成したが他の実施例で示したように凹部３７０を形成せず、平坦な面であってもよい。

続いて、図２７（ａ）に示す工程では、例えば、図７（ｂ）に示す工程と同様に、上記のように用意されたキャップ部３００とセンサ部１００との直接接合を行う。これにより、キャップ部３００とセンサ部１００との間に真空の気密室１２４が形成される。また、イメージセンサ３７１の各回路に第１１配線３７６を接続するため、キャップ部３００の絶縁膜３０５に開口部を設ける。

図２７（ｂ）に示す工程では、キャップ部３００のうち、第１固定接続部１２６、第２固定接続部１２７、可動接続部１２８、および周辺部１１１に対応する場所の絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、および絶縁膜３０４を貫通する孔部３１８、３７３を形成し、各孔部３１８、３７３の上に絶縁膜３１９、３７４をそれぞれ形成する。そして、各絶縁膜３１９、３７４の上にＡｌ等の金属を埋め込む。これにより、貫通電極３０８、３７５をそれぞれ形成する。なお、図示しない孔部３４２、３５２、絶縁膜３４３、３５３、貫通電極３４４、３５４も形成する。

また、絶縁膜３０５の開口部にも金属を埋め込む。このように、金属層３４５の形成にＡｌを用いた場合には、Ｐ＋型ポリシリコン層１３４である第１シリコン層１０３の濃度が低くても、金属層３４５と第１シリコン層１０３とのオーミックコンタクトを取ることができる。

この後、絶縁膜３０５上の金属層３４５を配線やパッド状にパターニングすることにより、第１１配線３７６、第１固定接続パッド部３７７、第２固定接続パッド部３７８、可動接続パッド部３７９、周辺部接続パッド部３８０、および複数のパッド部３８１を形成する。こうして、図２２〜図２４に示される半導体装置が完成する。

なお、上記では、各シリコン層１０３、１０４、シリコン基板３０３、ポリシリコン層１３４がＰ型のものについて説明したが、もちろんＮ型のものについても同様に形成することができる。

以上説明したように、本実施形態では、センサ部１００において、絶縁層１０５の上にクロス配線部１２９等が配置された配線層を設け、該配線層の上に第１固定電極固定部１０９等の各部を配置していることが特徴となっている。

これによると、センサ部１００とキャップ部３００との積層方向において第１シリコン層１０３がパターニングされて形成された各部位の階層とは異なる階層すなわち第１シリコン層１０３の階層と絶縁層１０５の階層との間の階層にクロス配線部１２９を形成しているので、各配線部１２０、１２２の間に固定電極１１７が存在していたとしても、固定電極１１７と各配線部１２０、１２２との隙間に配線をレイアウトしたり、固定電極１１７等を迂回して配線をレイアウトする必要がない。このように、クロス配線部１２９のレイアウトが第１シリコン層１０３の各部位の配置に影響されることがないため、センサ部１００の一面１０１に平行な平面方向に形成したとしても、該クロス配線部１２９のレイアウトを簡略化することができる。

本実施形態では、可動電極固定部１０７と可動接続部１２８との電気的接続についても、第１シリコン層１０３の階層に配線を設けて接続するのではなく、第１シリコン層１０３とは異なる階層に配置された第９配線１３０によって接続している。このため、第１シリコン層１０３の階層において、可動電極固定部１０７と可動接続部１２８との間に他の構造が配置されていたとしても、この他の構造によって第９配線１３０のレイアウトが影響を受けることはない。すなわち、可動電極固定部１０７と可動接続部１２８との間に他の構造が配置されている場合、第９配線１３０を可動電極固定部１０７と可動接続部１２８とを電気的に接続するためのクロス配線部として機能させることができる。

また、本実施形態では、キャップ部３００に各貫通電極３０８、３４４、３５４、３７５をそれぞれ形成しているので、センサ部１００の各部の電位をキャップ部３００の他面３０２に取り出すことができる。これにより、キャップ部３００の他面３０２を利用して、外部との電気的接続を図ることが可能となる。上記では、キャップ部３００に各貫通電極３０８、３４４、３５４、３７５を設ける構造について説明したが、各貫通電極３０８、３４４、３５４、３７５をセンサ部１００に設けても良い。

そして、上記のようにキャップ部３００にイメージセンサ３７１を設け、センサ部１００の第１センシング部１０２として加速度センサまたはジャイロセンサを用いた場合には、半導体装置を手ぶれ防止機能を備えたものとすることができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第２シリコン層１０４が特許請求の範囲の基板に対応する。

（第８実施形態）
本実施形態では、第７実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第７実施形態では、キャップ部３００にイメージセンサ３７１が設けられたものが示されているが、本実施形態では、キャップ部３００に第２センシング部３１０として加速度センサまたはジャイロセンサが設けられたものである。

すなわち、第１センシング部１０２が加速度センサまたはジャイロセンサであると、第２センシング部３１０が加速度センサまたはジャイロセンサであると、半導体装置は、加速度センサ−加速度センサ、加速度センサ−ジャイロセンサ、ジャイロセンサ−ジャイロセンサのいずれかのセンサの組み合わせを備えたものとなる。本実施形態では、第１センシング部１０２と第２センシング部３１０とが共に加速度センサの場合について説明する。

図２８は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。センサ部１００は、第２シリコン層１０４、絶縁層１０５、窒化膜１３５、第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８、絶縁層１３６、および第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９が順に積層されて構成されたものである。

窒化膜１３５の上には、第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８から形成されたクロス配線部１２９や第７配線３４６等が配置されている。すなわち、クロス配線部１２９は、窒化膜１３５の上に該窒化膜１３５の平面方向に延設されている。また、第７配線３４６については、絶縁層１０５および窒化膜１３５を貫通するコンタクトホール１３７を介して第２シリコン層１０４に電気的に接続されている。そして、第７配線３４６の上には絶縁層１３６が形成され、該絶縁層１３６の上に周辺部１１１が配置されている。この周辺部１１１は、絶縁層１３６に設けられたコンタクトホール１３８を介して第７配線３４６に電気的に接続されている。

また、絶縁層１０５のうち、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９がパターニングされて形成された可動電極部１０８に対応する部分は除去され、可動電極部１０８は第２シリコン層１０４に対して浮いている。すなわち、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９は、絶縁層１３６の上に形成されるが、該可動電極部１０８が設けられる部位の窒化膜１３５、第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８、および絶縁層１３６が取り除かれた絶縁層１０５の上にも形成される。この絶縁層１０５の上に形成された第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９がパターニングされて可動電極部１０８が形成されている。

これによると、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９の表面については、周辺部１１１が形成された部分の表面が第２シリコン層１０４の面に対してもっとも遠い位置にあるが、可動電極部１０８の表面は、窒化膜１３５、第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８、および絶縁層１３６の厚さ分だけ第２シリコン層１０４側に下げられる。このような構造となっているのは、周辺部１１１等がキャップ部３００に接合された際に、センサ部１００の可動電極部１０８がキャップ部３００に当たらないようにするためである。これによると、本実施形態では、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９のうち周辺部１１１にパターニングされた部分の表面がセンサ部１００の一面１０１となる。

一方、クロス配線部１２９の上には、第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８がパターニングされて形成された可動接続部１２８、可動電極固定部１０７、および固定接続部１３９が配置されている。固定接続部１３９は、第１固定電極固定部１０９等と同電位にされる部位である。そして、可動接続部１２８および可動電極固定部１０７はクロス配線部１２９に接続されているが、固定接続部１３９はクロス配線部１２９に対して浮いた状態になっている。

このように、可動接続部１２８および可動電極固定部１０７と同じ階層に、異なる電位にされる固定接続部１３９が配置されているが、固定接続部１３９とは異なる階層にクロス配線部１２９が配置されているため、固定接続部１３９をまたぐようにしてクロス配線部１２９によって可動接続部１２８と可動電極固定部１０７とを電気的に接続することが可能になっている。

また、キャップ部３００は、絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、絶縁膜３０４、およびＮ＋型シリコン層３８２が積層されて構成されたものである。Ｎ＋型シリコン層３８２がパターニングされることで、第２センシング部３１０として加速度センサの可動電極部３８３や周辺部３８４等の構造が形成されている。本実施形態では、周辺部３８４等の表面がキャップ部３００の一面３０１となる。

さらに、キャップ部３００には、絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、および絶縁膜３０４を貫通して加速度センサの各構造に電気的に接続された複数の貫通電極部３８５が形成されている。この貫通電極部３８５は、上記各実施形態で示されたように、孔部、絶縁膜、および貫通電極によって構成されるものである。本実施形態においても、キャップ部３００の他面３０２にパッドが設けられている。

そして、センサ部１００の一面１０１とキャップ部３００の一面３０１とが直接接合により接合されている。これにより、センサ部１００の第１センシング部１０２とキャップ部３００の第２センシング部３１０とが気密室１２４内に配置された構造となる。気密室１２４は真空になっている。以上が、本実施形態に係る半導体装置の構成である。

次に、図２８に示された半導体装置の製造方法について、図２９〜図３１を参照して説明する。なお、本実施形態においても、上述のように、ウェハ５００の状態で製造していく。

まず、図２９（ａ）に示す工程では、Ｎ＋型シリコン基板である第２シリコン層１０４を用意する。この第２シリコン層１０４の上にＳｉＯ_２膜である絶縁層１０５を形成した後、絶縁層１０５の上に窒化膜１３５を形成する。そして、第７配線３４６に対応した場所に窒化膜１３５および絶縁層１０５を貫通するコンタクトホール１３７を形成する。この後、窒化膜１３５の上およびコンタクトホール１３７内に第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８を形成する。

続いて、図２９（ｂ）に示す工程では、第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８をパターニングし、クロス配線部１２９や第７配線３４６等の各配線を形成する。そして、パターニングされた第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８および窒化膜１３５の上に絶縁層１３６を形成する。

図２９（ｃ）に示す工程では、絶縁層１３６のうち、コンタクトホール１３７に対応する部分、可動電極部１０８が配置される部分、可動接続部１２８や可動電極固定部１０７等が配置される部分が開口するように絶縁層１３６をパターニングする。これにより、クロス配線部１２９の一部が絶縁層１３６から露出する。また、絶縁層１３６から露出した窒化膜１３５も除去する。

図２９（ｄ）に示す工程では、絶縁層１３６の上、および絶縁層１３６から露出した第７配線３４６、クロス配線部１２９、絶縁層１０５の上に第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９を形成する。これにより、コンタクトホール１３８を介して第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９が第７配線３４６に電気的に接続される。

図３０（ａ）に示す工程では、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９をパターニングすることにより、可動電極部１０８、可動電極固定部１０７、固定接続部１３９、周辺部１１１等を形成する。この後、図３０（ｂ）に示す工程では、可動電極部１０８の下部や固定接続部１３９の下部の絶縁層１３６を除去する。これにより、可動電極部１０８第２シリコン層１０４に対して浮かせ、固定接続部１３９をクロス配線部１２９に対して浮かせる。こうして、第１センシング部１０２として加速度センサを備えたセンサ部１００が完成する。

図３１（ａ）に示す工程では、シリコン基板３０３を用意し、該シリコン基板３０３の両面に絶縁膜３０４、３０５を形成する。この後、絶縁膜３０４の上にＮ＋型シリコン層３８２を形成する。そして、該Ｎ＋型シリコン層３８２を可動電極部３８３や周辺部３８４等にパターニングする。これにより、キャップ部３００に第２センシング部３１０を形成する。

続いて、図３１（ｂ）に示す工程では、キャップ部３００とセンサ部１００とを直接接合する。これにより、キャップ部３００とセンサ部１００との間には、周辺部１１１、３８４によって密閉された気密室１２４が形成される。この気密室１２４にセンサ部１００の第１センシング部１０２とキャップ部３００の第２センシング部３１０とが配置される。

また、この場合、センサ部１００において可動電極部１０８は周辺部１１１よりも第２シリコン層１０４側に位置しているため、センサ部１００とキャップ部３００との各周辺部１１１、３８４が接合されたとしても各可動電極部１０８、３８３が当たってしまうことはない。

この後、キャップ部３００に貫通電極部３８５を形成する。これにより、例えば、第２シリコン層１０４の電位を、第７配線３４６、センサ部１００の周辺部１１１、キャップ部３００の周辺部３８４、および貫通電極部３８５を介してキャップ部３００の他面３０２に取り出すことが可能となる。こうして、図２８に示された半導体装置が完成する。

以上のように、センサ部１００の第１センシング部１０２を加速度センサとし、キャップ部３００の第２センシング部３１０を加速度センサとした構造のものについても、クロス配線部１２９による各部の電気的接続が可能となる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、窒化膜１３５が特許請求の範囲の絶縁層に対応する。また、可動電極固定部１０７が特許請求の範囲の第１の部位に対応し、可動接続部１２８が特許請求の範囲の第２の部位に対応する。この関係は逆でも構わない。また、貫通電極部３８５が特許請求の範囲の貫通電極に相当する。

（第９実施形態）
本実施形態では、第８実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第８実施形態では、第１センシング部１０２の可動電極部１０８と第２センシング部３１０の可動電極部３８３とが当たらないように、第１センシング部１０２の可動電極部１０８を周辺部１１１よりも第２シリコン層１０４側に位置させていた。本実施形態では、センサ部１００とキャップ部３００との間に電気的接続を担う層を介在させることが特徴となっている。

図３２は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。この図に示されるように、センサ部１００は、第２シリコン層１０４、絶縁層１０５、第１のＮ＋型ポリシリコン層３５８、絶縁層１３６、および第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９が順に積層されて構成されている。本実施形態では、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９がパターニングされて形成された可動電極部１０８は、周辺部１１１等と同じ階層に配置されている。

一方、キャップ部３００はかさ上げ部３８６を備えている。このかさ上げ部３８６は、キャップ部３００の周辺部１１１等の上に配置されている。このかさ上げ部３８６は、センサ部１００の第１センシング部１０２の可動電極部１０８とキャップ部３００の第２センシング部３１０の可動電極部３８３とが当たらないようにするためのスペーサとして機能する。また、センサ部１００の各部と電気的に接続され、センサ部１００の各部の電位をキャップ部３００の他面３０２に取り出すための配線の一部としても機能する。このため、かさ上げ部３８６はアルミニウム、ゲルマニウム等の金属で形成されている。なお、かさ上げ部３８６は、金属に限らず、ポリシリコンにより形成されたものであっても良い。この実施例ではＮ＋型ポリシリコンを用いている。

このような半導体装置は、図３３（ａ）に示されるように、かさ上げ部３８６を設けたキャップ部３００を用意し、図３３（ｂ）に示されるように、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９において周辺部１１１と同じ階層に可動電極部１０８等を形成したものを用意する。

そして、センサ部１００とキャップ部３００とを直接接合する。すなわち、キャップ部３００のかさ上げ部３８６をセンサ部１００の周辺部１１１等に接合する。これにより、センサ部１００とキャップ部３００との間に気密室１２４が形成され、第１センシング部１０２および第２センシング部３１０が共に気密室１２４に密閉される。また、かさ上げ部３８６の厚みによって、各センシング部１０２、３１０が当たってしまうことはない。

以上のように、半導体装置にかさ上げ部３８６を設けることにより、センサ部１００において、可動電極部１０８等がキャップ部３００に当たらないようにする構造を形成する必要がなくなる。したがって、センサ部１００の製造を簡略化することができる。またかさ上げ部３８６はセンサ部１００側に設けることもできる。

（第１０実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、センサ部１００とキャップ部３００との間に隔壁基板が配置されていることにより、センサ部１００と隔壁基板との間の気密室とキャップ部３００と隔壁基板との間の気密室とが分離される構造になっている。各気密室は所定の圧力、所定の雰囲気（ガス）に設定できる。

図３４は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。なお、図３４は、半導体装置において、周辺部１１１、可動電極固定部１０７、配線部１１６、１２０、固定電極１２３、可動電極１１４、Ｎ＋型領域３３５を横切る断面図である。

図３４に示されるように、半導体装置は、センサ部１００とキャップ部３００とが接合されて構成されている。センサ部１００の構造は、第１実施形態の図２や図３で示されたものと同じである。

一方、キャップ部３００は、絶縁膜３０４、隔壁基板３８７、シリコン基板３０３、および絶縁膜３０５が順に積層されて構成されている。すなわち、第１実施形態で示されたキャップ部３００において、絶縁膜３０４とシリコン基板３０３とで隔壁基板３８７が挟まれたものになっている。本実施形態においても、絶縁膜３０４の表面がキャップ部３００の一面３０１に該当し、絶縁膜３０５の表面がキャップ部３００の他面３０２に該当する。

隔壁基板３８７は、センサ部１００とキャップ部３００との間に密閉された第１気密室１２４を形成すると共に、該隔壁基板３８７とシリコン基板３０３との間に密閉された第２気密室３８８を形成するものである。この隔壁基板３８７として、シリコン基板やガラス基板が採用される。

このような隔壁基板３８７により、センサ部１００に設けられた第１センシング部１０２は第１気密室１２４に配置される。また、キャップ部３００のシリコン基板３０３に設けられた第２センシング部３１０はシリコン基板３０３のうち第２気密室３８８が形成された位置に配置される。これによると、第２センシング部３１０を構成するダイヤフラム３１２は、第２気密室３８８内の圧力とパッシベーション膜３３９が受ける圧力とを受けることとなる。

第１気密室１２４と第２気密室３８８とは異なる気圧になっている。第１センシング部１０２が加速度センサのとき、可動電極部１０８のダンピング効果を得るべく、第１気密室１２４は１〜５気圧の気圧とすることができる。また、第１気密室１２４はＮ_２で充満されている。

一方、第２センシング部３１０は圧力センサであるため、該圧力センサの基準圧とすべく、第２気密室３８８を真空（０気圧）とすることができる。これにより、第２センシング部３１０は絶対圧を測定する圧力センサとして機能する。なお、第１センシング部１０２がジャイロセンサのときは、第１気密室１２４を真空にすることが好ましい。また、圧力センサの基準圧は真空に限らず、一定の圧力になっていても良い。

また、可動電極部１０８がキャップ部３００に当たらないようにするために、キャップ部３００の絶縁膜３０４のうち可動電極部１０８に対向する部分を取り除き、絶縁膜３０４から隔壁基板３８７を露出させている。これにより、絶縁膜３０４の厚さ分だけセンサ部１００の一面１０１と隔壁基板３８７とが離間することになるので、可動電極部１０８がキャップ部３００に当たることはない。

そして、キャップ部３００に隔壁基板３８７が設けられた構成になっているが、第１実施形態と同様に、本実施形態に係るキャップ部３００にも複数の貫通電極３０６〜３０９、３４４が設けられている。この場合、各孔部３１４、３１６、３１８、３２０、３４２は、キャップ部３００の一面３０１と他面３０２とを貫通するが、本実施形態では絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、隔壁基板３８７、および絶縁膜３０４を貫通することとなる。このような各孔部３１４、３１６、３１８、３２０、３４２の側壁に絶縁膜３１５、３１７、３１９、３２１、３４３がそれぞれ形成され、各絶縁膜３１５、３１７、３１９、３２１、３４３の上に各貫通電極３０６〜３０９、３４４が設けられている。

次に、図３４に示された半導体装置の製造方法について、図３５および図３６を参照して説明する。

まず、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す工程を行い、センサ部１００を用意する。また、図６（ｄ）および図６（ｅ）に示す工程を行い、ダイヤフラム３１２が形成されたシリコン基板３０３を用意する。この後、図６（ｅ）に示されたシリコン基板３０３のうち凹部３１１が設けられた側の絶縁膜３０４を一度除去する。

続いて、図３５（ａ）に示す工程では、隔壁基板３８７を用意し、隔壁基板３８７の接合面とシリコン基板３０３のうち凹部３１１が設けられた面とをＡｒイオン、プラズマ等で表面活性化する。そして、真空中で隔壁基板３８７の接合面とシリコン基板３０３のうち凹部３１１が設けられた面との常温直接接合を行う。これにより、シリコン基板３０３と隔壁基板３８７とに密閉された第２気密室３８８が形成される。したがって、シリコン基板３０３のうち第２気密室３８８が形成された位置に第２センシング部３１０が配置される。該第２気密室３８８は真空になっている。

この後、隔壁基板３８７のうちシリコン基板３０３とは反対側の面に絶縁膜３０４を形成し、この絶縁膜３０４のうちセンサ部１００の可動電極部１０８と対向する部分を除去する。これにより、キャップ部３００がセンサ部１００の可動電極部１０８等に当たらないようにする。

図３５（ｂ）に示す工程では、１気圧のＮ_２雰囲気中でセンサ部１００の一面１０１とキャップ部３００の一面３０１との常温直接接合を行う。これにより、センサ部１００とキャップ部３００とに密閉された第１気密室１２４が形成され、該第１気密室１２４に第１センシング部１０２が配置される。

図３５（ｃ）に示す工程では、図７（ｃ）に示す工程と同様に、キャップ部３００に各孔部３１４、３１８、３２０、３４２を形成し、各孔部３１４、３１８、３２０、３４２の側壁に絶縁膜３１５、３１９、３２１、３４３をそれぞれ形成する。なお、図示しない孔部３１６および絶縁膜３１７も形成する。

図３６（ａ）に示す工程では、図８（ａ）に示す工程と同様に、各孔部３１４、３１８、３２０、３４２に金属を埋め込んで各貫通電極３０６、３０８、３０９、３４４を形成する。なお、めっきの方法により、各孔部３１４、３１８、３２０、３４２内にＣｕ等を形成しても良い。また、貫通電極３０７も形成する。そして、絶縁膜３０５の上にＡｌの金属層３４５を形成する。

図３６（ｂ）に示す工程では、図８（ｂ）に示す工程と同様に、絶縁膜３０５上の金属層３４５をパターニングすることにより、クロス配線３２２等を形成する。これにより、第１、第２貫通電極３０６、３０７およびクロス配線３２２によって、各配線部１２０、１２２を電気的に接続したクロス配線部３２３を構成する。この後、絶縁膜３０５の上および各配線の上にパッシベーション膜３３９を形成し、ウェハ５００をチップ単位に分割することにより半導体装置が完成する。

以上説明したように、キャップ部３００に隔壁基板３８７を設けることにより、第１センシング部１０２が配置される空間と、第２センシング部３１０が配置される空間とを別々に分離することができる。このため、第１気密室１２４を第１センシング部１０２に合わせた気圧に設定することができ、第２気密室３８８を第２センシング部３１０に合わせた気圧に設定することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、シリコン基板３０３が特許請求の範囲の基板に対応する。

（第１１実施形態）
本実施形態では、第１０実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第１０実施形態では、センサ部１００の可動電極部１０８等がキャップ部３００に当たらないようにするためにキャップ部３００の絶縁膜３０４の一部を除去していた。本実施形態では、可動電極部１０８等がキャップ部３００に確実に当たらないようにする構造を提供する。

図３７は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。この図に示されるように、キャップ部３００において、隔壁基板３８７のうち絶縁膜３０４から露出した部分に凹部３８９が設けられている。この凹部３８９は、例えば図３５に示す工程で、絶縁膜３０４をパターニングした後、該絶縁膜３０４から露出した隔壁基板３８７をエッチングすることにより形成することができる。

このように、隔壁基板３８７のうちセンサ部１００の可動電極部１０８等に対向する部分に凹部３８９を設けることで、該可動電極部１０８等から隔壁基板３８７を遠ざけることができる。したがって、可動電極部１０８等が隔壁基板３８７に確実に当たらないようにすることができる。また、可動電極部１０８等と隔壁基板３８７との間の距離が大きくなるため、可動電極部１０８等と隔壁基板３８７との間の寄生容量を低減することができる。これは、第１センシング部１０２の高信頼性ひいては半導体装置の高信頼性に繋がる。

（第１２実施形態）
本実施形態では、第８実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、図２８に示された半導体装置において、キャップ部３００に上記第１０実施形態で示された隔壁基板３８７を備えたことが特徴となっている。

図３８は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態に係る半導体装置は、図２８の半導体装置において、キャップ部３００のうち周辺部３８４等にパターニングされたＮ＋型シリコン層３８２の上に隔壁基板３８７が設けられ、この隔壁基板３８７がセンサ部１００に接合された構造をなしている。

本実施形態では、キャップ部３００において、絶縁膜３０５、シリコン基板３０３、絶縁膜３０４、およびＮ＋型シリコン層３８２が積層された部分を基板部３９０という。

なお、キャップ部３００の基板部３９０は第８実施形態の図２８で示されたものと同じである。また、センサ部１００に設けられた第１センシング部１０２はジャイロセンサとして機能し、キャップ部３００に設けられた第２センシング部３１０は加速度センサとして機能する。

隔壁基板３８７は、複数の貫通電極部３９１〜３９３を備えている。各貫通電極部３９１〜３９３は、隔壁基板３８７の一部を一周して取り囲むようにリング状に形成された貫通孔３９４〜３９６に絶縁層３９７〜３９９が埋め込まれると共に、該一部が絶縁層３９７〜３９９によって他の隔壁基板３８７の部分と電気的に独立にされることで構成されている。つまり、隔壁基板３８７のうち絶縁層３９７〜３９９で囲まれた部分が貫通電極として機能する。そして、隔壁基板３８７の各貫通電極部３９１〜３９３は、基板部３９０のＮ＋型シリコン層３８２の各部にそれぞれ電気的に接続されている。

また、隔壁基板３８７のうちセンサ部１００の可動電極部１０８等と対向する部分には凹部４００が形成されている。これにより、該可動電極部１０８等が隔壁基板３８７に当たらないようになっている。一方、隔壁基板３８７のうちシリコン基板３０３に設けられた可動電極部３８３等と対向する部分には凹部４０１が形成されている。これにより、該可動電極部３８３等が隔壁基板３８７に当たらないようになっている。このような構成を有する隔壁基板３８７は、高濃度Ｎ＋型単結晶シリコン基板により構成されている。

そして、キャップ部３００の隔壁基板３８７がセンサ部１００に直接接合されているので、キャップ部３００において、隔壁基板３８７のうちシリコン基板３０３が接合された面とは反対側の面がキャップ部３００の一面３０１となる。

センサ部１００の一面１０１とキャップ部３００の一面３０１とが接合されたことにより、センサ部１００とキャップ部３００との間に密閉された第１気密室１２４が形成され、この第１気密室１２４に第１センシング部１０２であるジャイロセンサが配置されている。また、キャップ部３００において、該キャップ部３００の基板部３９０と隔壁基板３８７とが接合されたことにより基板部３９０と隔壁基板３８７との間に密閉された第２気密室３８８が形成され、この第２気密室３８８に第２センシング部３１０である加速度センサが配置されている。本実施形態では、第１気密室１２４は真空になっており、第２気密室３８８は１気圧のＮ_２が充満されている。

上記構成によると、例えば、第２シリコン層１０４の電位は、第７配線３４６、センサ部１００の周辺部３８４、隔壁基板３８７の貫通電極部３９１、周辺部３８４、およびシリコン基板３０３の貫通電極部３８５を介してキャップ部３００の他面３０２に取り出される。センサ部１００における他の部分、例えば可動電極部１０８の電位の場合は、クロス配線部１２９、可動接続部１２８、貫通電極部３９３、Ｎ＋型シリコン層３８２、および可動電極部１０８を介してキャップ部３００の他面３０２に取り出される。基板部３９０における可動電極部１０８等の各部の電位は貫通電極部３８５によりキャップ部３００の他面３０２に取り出されることとなる。

次に、図３８に示された半導体装置の製造方法について、図３９および図４０を参照して説明する。なお、本実施形態においても、上述のように、ウェハ５００の状態で製造していく。

まず、図２９（ａ）〜図２９（ｄ）に示す工程、図３０（ａ）、図３０（ｂ）に示す工程を行い、センサ部１００を形成する。また、図３１（ａ）に示す工程を行い、基板部３９０を形成する。

続いて、図３９（ａ）に示す工程では、高濃度Ｎ＋型単結晶シリコン基板である隔壁基板３８７を用意する。

図３９（ｂ）に示す工程では、隔壁基板３８７のうち、センサ部１００の可動電極部１０８等に対向する部分に凹部４００を形成し、基板部３９０の可動電極部３８３等に対向する部分に凹部４０１を形成する。これは、隔壁基板３８７の両面に図示しない絶縁膜を形成してパターニングし、絶縁膜から露出した隔壁基板３８７をエッチングすることにより形成可能である。

また、隔壁基板３８７のうち基板部３９０に接合される面において、貫通孔３９４〜３９６の形成予定場所に隔壁基板３８７の一部を一周して囲むリング状の各トレンチ４０２〜４０４を形成する。この後、各トレンチ４０２〜４０４内にＣＶＤ法によりＳｉＯ_２等の絶縁層３９７〜３９９を埋め込む。

なお、トレンチ４０２〜４０４は凹部４００等と同様の方法により形成することができる。また、本工程における各トレンチ４０２〜４０４および絶縁層３９７〜３９９の形成については、隔壁基板３８７のうちセンサ部１００に接合される面側で行っても良い。

図３９（ｃ）に示す工程では、隔壁基板３８７のうち各トレンチ４０２〜４０４を形成した面とは反対側の面すなわちセンサ部１００に接合される面をＣＭＰにより平坦化する。この場合、該面から絶縁層３９７〜３９９が露出するまで研磨する。これにより、各トレンチ４０２〜４０４は隔壁基板３８７を貫通した貫通孔３９４〜３９６になる。また、隔壁基板３８７の一部が各絶縁層３９７〜３９９によって他の部分と電気的に絶縁された貫通電極部３９１〜３９３が構成される。

図３９（ｄ）に示す工程では、隔壁基板３８７から露出した絶縁層３９７〜３９９を部分的にエッチング除去する。これにより、隔壁基板３８７の両面から各絶縁層３９７〜３９９を後退させる。こうして、貫通電極部３９１〜３９３を備えた隔壁基板３８７が完成する。

そして、図４０（ａ）に示す工程では、１気圧のＮ_２雰囲気中で基板部３９０と隔壁基板３８７とを常温直接接合し、キャップ部３００を形成する。この場合、基板部３９０のＮ＋型シリコン層３８２の各部と隔壁基板３８７とが接合される。これにより、隔壁基板３８７の各貫通電極部３９１〜３９３が基板部３９０のＮ＋型シリコン層３８２の各部にそれぞれ電気的に接続される。また、基板部３９０と隔壁基板３８７との間に１気圧のＮ_２が充満した第２気密室３８８が構成される。

図４０（ｂ）に示す工程では、真空中でキャップ部３００の一面３０１とセンサ部１００の一面１０１とを常温直接接合する。これにより、隔壁基板３８７の各貫通電極部３９１〜３９３がセンサ部１００の第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９の各部にそれぞれ電気的に接続される。また、センサ部１００と隔壁基板３８７との間に真空の第１気密室１２４が構成される。

この後、キャップ部３００に貫通電極部３８５を形成し、ウェハ５００を個々のチップに分割することで、図３８に示された半導体装置が完成する。

以上のように、センサ部１００にクロス配線部１２９を設けたものについても、キャップ部３００に隔壁基板３８７を設けることにより、センサ部１００の第１センシング部１０２に係る第１気密室１２４とキャップ部３００の第２センシング部３１０に係る第２気密室３８８とをそれぞれ分離した空間とすることができる。

また、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、基板部３９０が特許請求の範囲の基板に対応する。さらに、本実施形態において貫通電極部３８５とＮ＋型シリコン層３８２がパターニングされた各部と貫通電極部３９１〜３９３とによって構成された一つの電気的導通路が特許請求の範囲に係る貫通電極に対応する。すなわち、該電気的導通路が「キャップ部３００の一面３０１と他面３０２とを貫通し、一端が可動電極固定部１０７または可動接続部１２８に電気的に接続され、他端がキャップ部３００の他面３０２に配置された貫通電極」に相当する。

（第１３実施形態）
本実施形態では、第８、第９、第１２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第１２実施形態では、隔壁基板３８７に絶縁層３９７〜３９９を形成することにより、各貫通電極部３９１〜３９３を構成していたが、本実施形態では、隔壁基板３８７の一部をエッチングにより他の部分と分離することにより、各貫通電極部３９１〜３９３を構成していることが特徴となっている。

図４１は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。この図に示されるように、半導体装置は、隔壁基板３８７と基板部３９０とが積層されたキャップ部３００とセンサ部１００とで構成されている。このうち、基板部３９０の構造は第８実施形態の図２８で示されたものと同じである。また、センサ部１００の構造は第９実施形態の図３２で示されたものと同じである。

なお、本実施形態においても、センサ部１００に設けられた第１センシング部１０２はジャイロセンサとして機能し、キャップ部３００に設けられた第２センシング部３１０は加速度センサとして機能する。

隔壁基板３８７には、センサ部１００の第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９の一部すなわち可動接続部１２８と、キャップ部３００の基板部３９０のＮ＋型シリコン層３８２の一部とを電気的に接続するための貫通電極部３９３が設けられている。本実施形態に係る貫通電極部３９３は、隔壁基板３８７の一部が隔壁基板３８７に設けられた貫通孔３９６によって他の部分と完全に分離されることにより構成されている。

これによると、可動電極固定部１０７の電位をクロス配線部１２９、可動電極部１０８、貫通電極部３９３、Ｎ＋型シリコン層３８２の一部、貫通電極部３８５を介してキャップ部３００の他面３０２に取り出すことができる。

なお、図４１では隔壁基板３８７に設けられた貫通電極部３９１のみを示してあるが、実際には図示しない場所にも貫通電極部が複数設けられている。これにより、センサ部１００の各部の電位をキャップ部３００の他面３０２に取り出すことができるようになっている。

本実施形態では、センサ部１００の第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９には、周辺部１１１、可動電極部１０８等の第１センシング部１０２、可動接続部１２８の他、可動電極部１０８等を一周して囲むリング状の気密リング部１４０がパターニングされている。気密リング部１４０は、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９の階層において、可動電極部１０８と可動接続部１２８との間に挟まれて位置しているが、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９とは異なる階層に設けられたクロス配線部１２９を介して可動電極部１０８と可動接続部１２８との電気的接続が図られている。

そして、キャップ部３００の隔壁基板３８７とセンサ部１００の気密リング部１４０とが接合されたことにより、隔壁基板３８７とセンサ部１００との間に密閉された第１気密室１２４が形成されている。第１気密室１２４は真空になっている。一方、キャップ部３００において隔壁基板３８７と基板部３９０とが接合されたことにより第２気密室３８８が形成されている。上述のように、隔壁基板３８７には貫通した貫通孔３９６が設けられているため、気密リング部１４０で囲まれていない領域は第２気密室３８８を構成する空間となる。したがって、隔壁基板３８７と基板部３９０との間に形成された空間と、隔壁基板３８７とセンサ部１００との間に形成された空間とが貫通孔３９６を介して一つの繋がった空間になっている。この第２気密室３８８は１気圧のＮ_２が充満している。

次に、図４２に示された半導体装置の製造方法について、図４１および図４２を参照して説明する。なお、本実施形態においても、上述のように、ウェハ５００の状態で製造していく。

図４２（ａ）に示す工程では、高濃度Ｎ＋型単結晶シリコン基板である隔壁基板３８７を用意し、図３９（ｂ）に示す工程と同様に、隔壁基板３８７のうちセンサ部１００の可動電極部１０８等に対向する部分に凹部４００を形成し、基板部３９０の可動電極部３８３等に対向する部分に凹部４０１を形成する。

図４２（ｂ）に示す工程では、図２５（ａ）〜図２５（ｃ）に示す工程、図２６（ａ）および図２６（ｂ）に示す工程と同様の工程を行う。これにより、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９の階層に周辺部１１１、第１センシング部１０２、気密リング部１４０等を形成し、第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９の階層とは異なる階層にクロス配線部１２９を形成したセンサ部１００を用意する。

図４２（ｃ）に示す工程では、真空中でセンサ部１００の一面１０１と隔壁基板３８７とを常温直接接合する。これにより、気密リング部１４０が隔壁基板３８７に接合されるので、隔壁基板３８７とセンサ部１００との間に密閉された真空の第１気密室１２４が形成され、該第１気密室１２４に第１センシング部１０２の可動電極部１０８等が配置される。また、隔壁基板３８７には凹部４０１が設けられているため、可動電極部１０８等が隔壁基板３８７に当たってしまうことはない。

続いて、図４３（ａ）に示す工程では、隔壁基板３８７に貫通電極部３９３を形成すべく、隔壁基板３８７のうちの一部を一周して囲む貫通孔３９６を形成する。具体的には、隔壁基板３８７に図示しない絶縁膜を形成し、該絶縁膜のうち貫通孔３９６の形成予定位置を開口して該絶縁膜をマスクとして該開口部から隔壁基板３８７をドライエッチングして貫通孔３９６を形成する。この後、該絶縁膜を除去する。これにより、貫通電極部３９３は隔壁基板３８７の他の部分から完全に分離され、センサ部１００の可動接続部１２８にのみ接合された状態となる。なお、隔壁基板３８７の他の部分に形成する貫通電極部についても同様に形成する。

図４３（ｂ）に示す工程では、別工程で用意した第２センシング部３１０が設けられた基板部３９０を１気圧のＮ_２雰囲気中で隔壁基板３８７に常温直接接合する。これにより、キャップ部３００が構成されると共に、隔壁基板３８７と基板部３９０との間に第２気密室３８８が形成される。そして、該第２気密室３８８に第２センシング部３１０が配置される。また、基板部３９０のＮ＋型シリコン層３８２の各部とセンサ部１００の第２のＮ＋型ポリシリコン層３５９の各部とが、隔壁基板３８７の貫通電極部３９３等によってそれぞれ電気的に接続される。

この後、基板部３９０のシリコン基板３０３のうち隔壁基板３８７とは反対側の面に絶縁膜３０５を形成し、該基板部３９０の所定の場所に貫通電極部３８５をそれぞれ形成する。また、絶縁膜３０５の上の金属層をパッド状にパターニングする。そして、ウェハ５００を個々に分割することにより、図４１に示された半導体装置が完成する。

以上のように、隔壁基板３８７をセンサ部１００に接合した後、隔壁基板３８７の一部を貫通孔３９６で他の部分と分離することにより、第１２実施形態のように絶縁層３９７〜３９９を形成する必要がなくなる。したがって、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。

（他の実施形態）
上記第１〜第６、第１０、第１１実施形態では、キャップ部３００の一面３０１もしくは他面３０２にクロス配線３２２が設けられていた。また、第７〜第９、第１２、第１３実施形態では、センサ部１００にクロス配線部１２９が設けられていた。これらは、クロス配線３２２およびクロス配線部１２９が配置される階層の一例を示したものであり、クロス配線３２２やクロス配線部１２９が配置される場所がこれらに限定されるものではなく、クロス配線３２２およびクロス配線部１２９が他の階層にそれぞれ配置されていても良い。

すなわち、クロス配線部３２３のクロス配線３２２は、キャップ部３００の一面３０１に平行な平面方向に延設されていれば良い。例えば、キャップ部３００が複数の基板が積層されて構成されたものであるとき、クロス配線３２２は各基板のいずれかの階層に配置されることとなる。この場合にもクロス配線３２２はキャップ部３００の一面３０１に平行な平面方向に延設されたものとなる。

また、センサ部１００にクロス配線部１２９を設ける場合も同様に、可動接続部１２８等の部位とは異なる階層にセンサ部１００の一面１０１に平行な方向にクロス配線部１２９を延設すればセンサ部１００のどの階層にクロス配線部１２９が配置されていても良い。

第２実施形態では、第５貫通電極３４４等によってキャップ部３００の他面３０２側にクロス配線部３２３等の電位を取り出していたが、半導体装置はキャップ部３００に第５貫通電極３４４を設けない構造であっても良い。

第３実施形態では、キャップ部３００に集積回路部３６０が設けられた構造が示されているが、キャップ部３００は第２センシング部３１０も集積回路部３６０も設けられていない構造になっていても良い。

第７実施形態では、絶縁層１０５の上に形成したＰ＋型ポリシリコン層１３４を各配線にパターニングしているが、可動電極部１０８がＺ軸を検出するタイプのものである場合、Ｐ＋型ポリシリコン層１３４を固定電極としてパターンすることもできる。

第１０実施形態では、各気密室１２４、３８８を異なる気圧にしていたが、各気密室１２４、３８８には異なる気体を充満させても良い。例えば、第１センシング部１０２を加速度センサとし、第２センシング部３１０を圧力センサとした場合、第１気密室１２４を粘性が高い気体で充満させることで加速度センサ等の可動部分のダンピング効果を得るようにすることができ、第２気密室３８８を熱伝導性が良い気体で充満させることで第２気密室３８８内を均一な温度にすることができる。この場合、各気密室１２４、３８８に異なる気圧の異なる気体をそれぞれ充満させても良い。

第１０実施形態では、キャップ部３００の他面３０２にクロス配線部３２３を構成するクロス配線３２２を設けているが、シリコン基板３０３と隔壁基板３８７との間等、他の面に配置されていても良い。隔壁基板３８７が複数の基板が積層されたものであれば、隔壁基板３８７のいずれかの階層にクロス配線３２２を設けることもできる。

第１０実施形態では、シリコン基板３０３に隔壁基板３８７を接合し、この後、隔壁基板３８７をセンサ部１００に接合することにより、各気密室１２４、３８８を形成していたが、米国特許第６９３６４９１号明細書に示されるように、犠牲層エッチングの充填材および積層膜、犠牲層としてのエッチング除去部の穴をふさぐ積層膜を用いた表面からの加工法により、例えば加速度センサを収納する空間を作成しても良い。この場合、少なくとも加速度センサの可動電極、錘、梁部と、可動電極に対向する固定電極部がこの空間内に入っていれば良い。

第１０実施形態では、キャップ部３００に隔壁基板３８７を設けていたが、該隔壁基板３８７をセンサ部１００に設けても良い。

第１０〜第１３実施形態では、半導体装置に隔壁基板３８７が備えられたものが示されているが、この隔壁基板３８７として集積回路等を作り込んだものを用いても良い。外部との電気的接続は、キャップ部３００に集積回路に接続するための貫通電極を設けることにより可能である。

上記各実施形態では、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、イメージセンサ３７１を例に説明したが、湿度センサ、流量センサ等にも適用しても良い。

１０１ センサ部の一面
１１８ 第１固定部
１１９ 第２固定部
１０２ 第１センシング部
１００ センサ部
３０１ キャップ部の一面
３００ キャップ部
３２３ クロス配線部
３２２ クロス配線
３０６ 第１貫通電極
３０７ 第２貫通電極
３１０ 第２センシング部
３８７ 隔壁基板
１２４ 第１気密室
３８８ 第２気密室
３２２ クロス配線
３４８ 第１接続部
３４９ 第２接続部
３０２ キャップ部の他面
３４４ 第５貫通電極
３０３ シリコン基板
３６３ 空中配線補強部

Claims (8)

1. 一面（１０１）を有し、この一面（１０１）側に第１の部位（１１８）とこの第１の部位（１１８）に対して電気的に絶縁された第２の部位（１１９）とを含んだ第１センシング部（１０２）が設けられたセンサ部（１００）と、
   前記センサ部（１００）の一面（１０１）に接合される一面（３０１）を有するキャップ部（３００）とを備え、
   前記センサ部（１００）の一面（１０１）に前記キャップ部（３００）の一面（３０１）が接合されたことにより、前記第１センシング部（１０２）が前記センサ部（１００）と前記キャップ部（３００）とによって密閉された半導体装置であって、
   前記キャップ部（３００）は、前記センサ部（１００）において絶縁された前記第１の部位（１１８）と前記第２の部位（１１９）とを電気的に接続したクロス配線部（３２３）を備えており、
   前記キャップ部（３００）は、該キャップ部（３００）の一面（３０１）の反対側の他面（３０２）を有し、
   前記クロス配線部（３２３）は、
   前記キャップ部（３００）の一面（３０１）に平行な平面方向に延設されたものであり、前記キャップ部（３００）の他面（３０２）に配置されると共に、前記キャップ部（３００）の他面（３０２）の平面方向に延設されたクロス配線（３２２）と、
   前記キャップ部（３００）の一面（３０１）と他面（３０２）とを貫通し、一端が前記クロス配線（３２２）に電気的に接続され、他端が前記第１の部位（１１８）に電気的に接続された第１貫通電極（３０６）と、
   前記キャップ部（３００）の一面（３０１）と他面（３０２）とを貫通し、一端が前記クロス配線（３２２）に電気的に接続され、他端が前記第２の部位（１１９）に電気的に接続された第２貫通電極（３０７）とを備えていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記キャップ部（３００）は、第２センシング部（３１０）を備えた基板（３０３）と、前記基板（３０３）に接合された隔壁基板（３８７）とを備え、
   前記キャップ部（３００）において、前記隔壁基板（３８７）のうち前記基板（３０３）が接合された面とは反対側の面側が前記キャップ部（３００）の一面（３０１）とされ、
   前記センサ部（１００）の一面（１０１）と前記キャップ部（３００）の一面（３０１）とが接合されたことにより、前記センサ部（１００）と前記キャップ部（３００）との間に密閉された第１気密室（１２４）が形成され、この第１気密室（１２４）に前記第１センシング部（１０２）が配置されており、
   前記キャップ部（３００）において、該キャップ部（３００）の基板（３０３）と隔壁基板（３８７）とが接合されたことにより前記基板（３０３）と前記隔壁基板（３８７）との間に密閉された第２気密室（３８８）が形成され、前記基板（３０３）のうち前記第２気密室（３８８）が形成された位置に前記第２センシング部（３１０）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記第１気密室（１２４）と前記第２気密室（３８８）とは異なる気圧になっていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記第１気密室（１２４）と前記第２気密室（３８８）とには異なる気体が充満していることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体装置。
5. 一面（１０１）を有し、この一面（１０１）側に第１の部位（１１８）とこの第１の部位（１１８）に対して電気的に絶縁された第２の部位（１１９）とを含んだ第１センシング部（１０２）が設けられたセンサ部（１００）と、
   一面（３０１）およびこの一面（３０１）の反対側の他面（３０２）とを有するキャップ部（３００）とを備え、
   前記センサ部（１００）の一面（１０１）に前記キャップ部（３００）の一面（３０１）が接合されたことにより、前記第１センシング部（１０２）が前記センサ部（１００）と前記キャップ部（３００）とによって密閉された半導体装置の製造方法であって、
   前記第１センシング部（１０２）が設けられた前記センサ部（１００）と、前記キャップ部（３００）とをそれぞれ用意する工程と、
   前記センサ部（１００）の一面（３０１）側と前記キャップ部（３００）を接合する工程と、
   前記キャップ部（３００）の一面（３０１）と他面（３０２）とを貫通し、一端を前記第１の部位（１１８）に電気的に接続させた第１貫通電極（３０６）を形成すると共に、前記キャップ部（３００）の一面（３０１）と他面（３０２）とを貫通し、一端を前記第２の部位（１１９）に電気的に接続させた第２貫通電極（３０７）を形成する工程と、
   前記キャップ部（３００）の他面（３０２）に、前記第１貫通電極（３０６）の他端と前記第２貫通電極（３０７）の他端とを電気的に接続するクロス配線（３２２）を形成し、前記第１、第２貫通電極（３０６、３０７）および前記クロス配線（３２２）によって構成されたクロス配線部（３２３）によって前記第１の部位（１１８）と前記第２の部位（１１９）とを電気的に接続する工程とを含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 前記キャップ部（３００）は、第２センシング部（３１０）を備えた基板（３０３）と、前記基板（３０３）に接合された隔壁基板（３８７）とを備え、
   前記キャップ部（３００）を用意する工程では、前記キャップ部（３００）を構成する第２センシング部（３１０）を備えた基板（３０３）と、隔壁基板（３８７）とを用意し、
   前記センサ部（１００）の一面（３０１）側と前記キャップ部（３００）を接合する工程では、前記センサ部（１００）の一面（１０１）と前記隔壁基板（３８７）を接合することにより前記センサ部（１００）と前記キャップ部（３００）との間に密閉された第１気密室（１２４）を形成し、前記第１気密室（１２４）に前記第１センシング部（１０２）を配置する一方、前記基板（３０３）と前記隔壁基板（３８７）とを接合することにより前記キャップ部（３００）を構成し、さらに前記基板（３０３）と前記隔壁基板（３８７）との間に密閉された第２気密室（３８８）を形成し、前記基板（３０３）のうち前記第２気密室（３８８）が形成された位置に前記第２センシング部（３１０）を配置することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記センサ部（１００）の一面（３０１）側と前記キャップ部（３００）を接合する工程では、前記第１気密室（１２４）と前記第２気密室（３８８）とを異なる気圧にすることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記センサ部（１００）の一面（３０１）側と前記キャップ部（３００）を接合する工程では、前記第１気密室（１２４）と前記第２気密室（３８８）とに異なる気体を充満させることを特徴とする請求項６または７に記載の半導体装置の製造方法。

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