JP5314979B2

JP5314979B2 - MEMS sensor

Info

Publication number: JP5314979B2
Application number: JP2008242026A
Authority: JP
Inventors: 清佐藤; 勝也菊入; 潔小林; 宜隆宇都
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: JP2010071912A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a MEMS sensor having a thin shape as a whole, and a high sealing degree of the inside, capable of securing an operation margin of a movable electrode portion. SOLUTION: A functional layer 10 has a fixed electrode portion, the movable electrode portion and a frame body layer 25 separated from a silicon wafer. A conductive supporting portion 12 of the fixed electrode portion, a conductive supporting portion 17 of the movable electrode portion, the frame body part 25, and the first substrate 1 are fixed by the first insulating layers 3a, 3b, 3c. In the functional layer 10, a surface on the Z2 side is retreated as long as a distance T2 on a portion excluding the conductive supporting portions 12, 17 and the frame body layer 25. The conductive supporting portions 12, 17 and the frame body layer 25 are bonded to the surface 101 of an IC package 100 by eutectic bonding or diffusion bonding of a metal. In addition, a metal seal layer 45 is formed by eutectic bonding or diffusion bonding. A movable margin of a movable part such as a weight part 20 of the movable electrode portion can be secured by the retreating distance T2. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコン（Silicon）層を微細加工して形成されたＭＥＭＳセンサに係り、特に、薄型で且つ可動領域の密閉機能に優れたＭＥＭＳセンサに関する。 The present invention relates to a MEMS sensor formed by finely processing a silicon layer, and more particularly to a MEMS sensor that is thin and has an excellent sealing function in a movable region.

ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）センサは、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）層を構成するシリコン（Ｓｉ）ウエハを微細加工することで、可動電極部と固定電極部が形成されている。この微細なセンサは、可動電極部の動作により、加速度センサ、圧力センサ、振動型ジャイロ、またはマイクロリレーなどとして使用される。 In a MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) sensor, a movable electrode part and a fixed electrode part are formed by finely processing a silicon (Si) wafer constituting an SOI (Silicon on Insulator) layer. This fine sensor is used as an acceleration sensor, a pressure sensor, a vibration gyro, a micro relay, or the like depending on the operation of the movable electrode portion.

以下の特許文献１に記載されたＭＥＭＳセンサは、ＳＯＩ層の一方のシリコンウエハで支持基板が形成され、他方のシリコンウエハで可動部とこの可動部を囲む配線部が形成されている。また、シリコン基板で形成されたキャップ層が前記配線部の表面に接着剤で接着されて固定されている。 In the MEMS sensor described in Patent Document 1 below, a support substrate is formed by one silicon wafer of an SOI layer, and a movable portion and a wiring portion surrounding the movable portion are formed by the other silicon wafer. In addition, a cap layer formed of a silicon substrate is bonded and fixed to the surface of the wiring portion with an adhesive.

前記キャップ層には、前記可動部に対向する部分に凹部が形成されており、可動部の表面とキャップ層との間に可動余裕となる空間部が形成されている。
特開２００７−３１１３９２号公報 In the cap layer, a recess is formed in a portion facing the movable part, and a space part is formed between the surface of the movable part and the cap layer so as to allow a movable margin.
JP 2007-311392 A

特許文献１に記載されているＭＥＭＳセンサは、可動部の厚さ方向の可動余裕を設けるためにキャップ層に凹部が形成されている。しかし、凹部を形成したことによるキャップ層の強度の低下を避けるためにはキャップ層を厚くすることが必要になり、結果としてセンサ全体の薄型化を実現しにくくなる。また、凹部を形成できるキャップ層を使用できず、例えば、可動部をＩＣパッケージの表面に直接に対向させたいような場合には、前記のように凹部を形成する構造を採用できない。 In the MEMS sensor described in Patent Document 1, a concave portion is formed in the cap layer in order to provide a movable margin in the thickness direction of the movable portion. However, in order to avoid a reduction in the strength of the cap layer due to the formation of the recess, it is necessary to increase the thickness of the cap layer, and as a result, it is difficult to realize a reduction in the thickness of the entire sensor. In addition, a cap layer that can form a recess cannot be used. For example, when the movable part is desired to be directly opposed to the surface of the IC package, the structure for forming the recess as described above cannot be employed.

また、特許文献１に記載されたＭＥＭＳセンサは、可動部を囲むように設けられた配線部とキャップ部とが接着剤によって接着された構造であるため、可動部の可動領域の密閉度を十分に高くできない可能性がある。密閉度を高くするために接着剤の量を多くすると、接着剤が可動部に付着するおそれがある。さらに、接着剤によるシール部と可動部の可動領域との間に距離を空けることが必要になり、センサ全体が大きくなるのを避けることができない。 Moreover, since the MEMS sensor described in Patent Document 1 has a structure in which a wiring part and a cap part provided so as to surround the movable part are bonded by an adhesive, the degree of sealing of the movable area of the movable part is sufficiently high. May not be high. If the amount of the adhesive is increased to increase the sealing degree, the adhesive may adhere to the movable part. Furthermore, it is necessary to provide a distance between the seal portion by the adhesive and the movable region of the movable portion, and it is inevitable that the entire sensor becomes large.

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、薄型で且つ小型でパッケージングでき、しかも可動部の厚み方向への可動余裕（マージン）を確保しやすい構造のＭＥＭＳセンサを提供することを目的としている。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a MEMS sensor having a structure that can be packaged in a thin and small size and that can easily secure a movable margin (margin) in the thickness direction of the movable portion. It is aimed.

また本発明は、可動部の可動領域を囲むシール層の密閉信頼性を高めることができ、しかもシール層を形成する材料が可動電極部の動作に悪影響を与えにくい構造のＭＥＭＳセンサを提供することを目的としている。 Another object of the present invention is to provide a MEMS sensor having a structure in which the sealing reliability of the seal layer surrounding the movable region of the movable part can be improved and the material forming the seal layer does not adversely affect the operation of the movable electrode part. It is an object.

本発明は、支持基板と、前記支持基板に支持された可動電極部ならびに固定電極部を有する機能層と、シリコンウエハであるキャップ基板と、を有するＭＥＭＳセンサにおいて、
前記可動電極部と前記固定電極部のそれぞれに設けられた支持導通部の第１の側の表面が、第１の絶縁層を介して前記支持基板に固定され、前記キャップ基板の前記機能層に対向する表面の全面に第２の絶縁層が形成されて、それぞれの前記支持導通部の第２の側の表面に設けられた接続金属層と、前記第２の絶縁層の表面に設けられて前記接続金属層と異なる金属で形成された接続電極部とが、共晶接合または拡散接合によって接続されており、
前記第２の絶縁層の内部に、前記接続電極部と導通するリード層が設けられ、前記リード層が、前記第２の絶縁層の内部を通過して、前記機能層が重ねられている領域よりも外側に延びており、
前記可動電極部および前記固定電極部の前記支持導通部以外の部分の第２の側の表面が、前記支持導通部の第２の側の表面よりも前記第２の絶縁層から離れる位置に後退していることを特徴とするものである。 The present invention provides a MEMS sensor comprising a support substrate, a functional layer having a movable electrode portion and a fixed electrode portion supported by the support substrate, and a cap substrate that is a silicon wafer .
The surface on the first side of the support conducting portion provided in each of the movable electrode portion and the fixed electrode portion is fixed to the support substrate via a first insulating layer, and is attached to the functional layer of the cap substrate. the entire surface of the opposing surfaces a second insulating layer is formed, and each of the support conductive unit second side connecting metal layer provided on the surface of, provided on a surface of the second insulating layer The connection electrode layer formed of a metal different from the connection metal layer is connected by eutectic bonding or diffusion bonding ,
A region in which a lead layer conducting to the connection electrode portion is provided inside the second insulating layer, and the lead layer passes through the inside of the second insulating layer and the functional layer is overlaid. Extending outside,
The surface on the second side of the movable electrode portion and the fixed electrode portion other than the support conducting portion is set back to a position farther from the second insulating layer than the second side surface of the support conducting portion. It is characterized by that.

本発明のＭＥＭＳセンサは、第２の側の表面において、可動電極部と固定電極部の支持導通部以外の部分が後退しているため、可動電極部の可動部と支持母体との間の可動余裕を十分に確保しやすい。そのため、支持母体を加工することが不要になり、支持母体としてＩＣパッケージの表面などを利用することが可能になる。また、支持母体としてキャップ基板を使用したときには、キャップ基板を十分な厚さにしてもセンサ全体を薄型にできる。 In the MEMS sensor of the present invention, since the portion other than the support conductive portion of the movable electrode portion and the fixed electrode portion is retracted on the surface on the second side, the movable portion between the movable portion of the movable electrode portion and the support base is movable. It is easy to secure a sufficient margin. Therefore, it becomes unnecessary to process the support matrix, and the surface of the IC package or the like can be used as the support matrix. Further, when a cap substrate is used as the support base, the entire sensor can be made thin even if the cap substrate is sufficiently thick.

本発明は、それぞれの支持導通部と支持母体とが、接続電極部と接続金属層との接合層を介して接合されているため、この接合層の厚さ寸法が薄いために、センサ全体を薄型に構成できる。さらに、接合層の金属が可動電極部の可動領域に流れ込むことも生じにくい。 The present invention includes a respective supporting conducting portions and the support base is, since it is bonded via a bonding layer between the connection metal layer and the connection electrode portions, for the thickness of the bonding layer is thin, the entire sensor Can be thin. Furthermore, it is difficult for the metal of the bonding layer to flow into the movable region of the movable electrode portion.

また、可動電極部と支持母体との間に可動余裕を確保できるため、接合層の厚さ寸法をできるかぎり薄くできる。接合層を薄くすることで、可動電極部と固定電極部が接合層から熱応力を受けにくくなる。熱応力による可動電極部や固定電極部の歪みを防止するためには、前記接続電極部の厚さ寸法および前記接合層の厚さ寸法が４μｍ以下であることが好ましい。 In addition, since a movable margin can be secured between the movable electrode portion and the support base, the thickness dimension of the bonding layer can be made as thin as possible. By making the bonding layer thin, the movable electrode portion and the fixed electrode portion are less likely to receive thermal stress from the bonding layer. In order to prevent distortion of the movable electrode portion and the fixed electrode portion due to thermal stress, the thickness dimension of the connection electrode portion and the thickness dimension of the bonding layer are preferably 4 μm or less.

また、本発明は、前記可動電極部および前記固定電極部と同じ材料で同じ厚さに形成されて、前記可動電極部および前記固定電極部の周囲を囲む枠体層が設けられ、
前記基板と前記枠体層とが、前記絶縁層を介して接合されており、
前記枠体層の第２の側の表面に前記接続金属層と同じ金属材料で形成されたシール金属層が形成され、前記支持母体に前記接続電極部と同じ金属材料で形成されたシール電極部が設けられており、前記シール金属層と前記シール電極部とが共晶接合または拡散接合されてシール層が形成されているものとして構成できる。 Further, the present invention is formed with the same material and the same thickness as the movable electrode part and the fixed electrode part, and a frame layer surrounding the movable electrode part and the fixed electrode part is provided.
The substrate and the frame layer are joined via the insulating layer,
A seal metal layer formed of the same metal material as that of the connection metal layer is formed on the second side surface of the frame body layer, and a seal electrode portion formed of the same metal material as that of the connection electrode portion on the support base. The seal metal layer and the seal electrode part are formed by eutectic bonding or diffusion bonding to form a seal layer.

可動電極部の可動領域を囲むように枠体層を設けるとともに、この枠体層と支持母体との対面部に、共晶接合または共晶接合によるシール層を形成すると、可動電極部の可動領域を囲むシール構造を薄く構成でき、センサ全体を薄型化しやすくなる。また、共晶接合または拡散接合によるシール層の金属材料が少量であるため可動電極部の可動領域に流れにくく、シール層を可動領域に接近して配置しても、前記金属材料が可動電極部の動作に悪影響を与えにくい。そのために、小型に構成しやすくなる。さらに、シール層を構成する金属層が薄く且つ小面積であるため金属層と絶縁層との熱膨張係数の差による熱応力の影響を少なくできる。 When a frame layer is provided so as to surround the movable region of the movable electrode portion, and a seal layer by eutectic bonding or eutectic bonding is formed on the facing portion of the frame layer and the support matrix, the movable region of the movable electrode portion The seal structure surrounding the sensor can be made thin, and the entire sensor can be easily thinned. Further, since the metal material of the seal layer by eutectic bonding or diffusion bonding is small, it does not easily flow to the movable region of the movable electrode portion, and even if the seal layer is arranged close to the movable region, the metal material is not movable. It is difficult to adversely affect the operation. Therefore, it becomes easy to configure in a small size. Furthermore, since the metal layer constituting the seal layer is thin and has a small area, the influence of thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the metal layer and the insulating layer can be reduced.

本発明は、２枚のシリコンウエハが絶縁層を介して接合されたＳＯＩ層の一方のシリコンウエハで前記基板が形成され、他方のシリコンウエハで、前記可動電極部と前記固定電極部および前記枠体層が形成されており、それぞれの前記支持導通部と前記枠体層とを除く部分と前記基板との間で前記絶縁層が除去されているものである。 In the present invention, the substrate is formed by one silicon wafer of an SOI layer in which two silicon wafers are bonded via an insulating layer, and the movable electrode portion, the fixed electrode portion, and the frame are formed by the other silicon wafer. A body layer is formed, and the insulating layer is removed between the substrate and the portion excluding the support conduction portion and the frame body layer.

また本発明は、他方のシリコンウエハの第２の側では、それぞれの前記支持導通部の表面と前記枠体層の表面が同一面であり、それ以外の部分の表面に、支持母体から離れる位置に後退するように凹部が形成される。 Further, according to the present invention, on the second side of the other silicon wafer, the surface of each of the support conducting portions and the surface of the frame body layer are the same surface, and the surface of the other portion is away from the support base. A recess is formed so as to recede.

上記のように、ＳＯＩ層の一方のシリコンウエハを第２の側から加工することで、枠体層と支持導通部の第２の側の表面以外の部分を支持母体側から後退させた形状を容易に形成できる。 As described above, by processing one silicon wafer of the SOI layer from the second side, the shape other than the frame layer and the second surface of the support conductive portion is retreated from the support base side. Can be easily formed.

本発明は、可動電極部の可動部と支持母体との間の可動余裕を十分に確保しやすい。そのため、キャップ基板を十分な厚さにしてもセンサ全体を薄型にできる。 In the present invention, it is easy to ensure a sufficient movable margin between the movable portion of the movable electrode portion and the support base. Therefore, the entire sensor can be thinned even if the cap substrate is sufficiently thick.

また、可動電極部の可動余裕を確保できるために、接続電極部および接合層をできるかぎり薄くでき、接合層の熱応力が可動電極部や固定電極部に与える影響を少なくできる。 Further, since the movable margin of the movable electrode portion can be ensured, the connection electrode portion and the bonding layer can be made as thin as possible, and the influence of the thermal stress of the bonding layer on the movable electrode portion and the fixed electrode portion can be reduced.

また、共晶または拡散による接合層を設けることで、密閉信頼性に優れた薄いシール層を形成することが可能になる。 Further, by providing a bonding layer by eutectic or diffusion, it is possible to form a thin sealing layer having excellent sealing reliability.

図１は本発明の参考例となるＭＥＭＳセンサを示すものであり、可動電極部と固定電極部および枠体層を示す平面図である。図１では支持基板の図示を省略している。図２は図１のＩＩ部の拡大図、図３はＩＩＩ部の拡大図である。図４は、ＭＥＭＳセンサの全体構造を示す断面図であり、図１をＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図に相当している。 FIG. 1 shows a MEMS sensor as a reference example of the present invention, and is a plan view showing a movable electrode portion, a fixed electrode portion, and a frame layer. In FIG. 1, the support substrate is not shown. 2 is an enlarged view of a portion II in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion III. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the entire structure of the MEMS sensor, and corresponds to a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.

図４に示すように、ＭＥＭＳセンサは、支持基板１と機能層１０とが第１の絶縁層３ａ，３ｂ，３ｃを介して接合されている。そして、機能層１０が、支持母体であるＩＣパッケージ１００の表面１０１に接合されている。前記表面１０１は、ＩＣパッケージ１００の表面に形成された絶縁層の表面である。ＩＣパッケージ１００は、ＭＥＭＳセンサの静電容量の変化を検出する検出回路やその他の回路を内蔵している。 As shown in FIG. 4, in the MEMS sensor, the support substrate 1 and the functional layer 10 are bonded via the first insulating layers 3a, 3b, and 3c. The functional layer 10 is bonded to the surface 101 of the IC package 100 that is a support base. The surface 101 is a surface of an insulating layer formed on the surface of the IC package 100. The IC package 100 includes a detection circuit that detects a change in capacitance of the MEMS sensor and other circuits.

支持基板１と機能層１０および第１の絶縁層３ａ，３ｂ，３ｃは、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）層を加工して形成されている。図７（Ａ）に示すようにＳＯＩ層６０は、２つのシリコンウエハ１Ａ，１０Ａが、ＳｉＯ₂層である絶縁層（Insulator）３Ａを挟んで一体に接合されたものである。ＳＯＩ層６０の一方のシリコンウエハ１Ａが、支持基板１として使用され、他方のシリコンウエハ１０Ａが加工されて機能層１０が形成されている。 The support substrate 1, the functional layer 10, and the first insulating layers 3a, 3b, and 3c are formed by processing an SOI (Silicon on Insulator) layer. As shown in FIG. 7A, the SOI layer 60 is obtained by integrally bonding two silicon wafers 1A and 10A with an insulating layer (Insulator) 3A, which is an SiO ₂ layer, interposed therebetween. One silicon wafer 1A of the SOI layer 60 is used as the support substrate 1, and the other silicon wafer 10A is processed to form the functional layer 10.

図１と図４に示すように、機能層１０は、１枚のシリコンウエハ１０Ａから第１の固定電極部１１、第２の固定電極部１３、可動電極部１５および枠体層２５が分離されて形成されている。さらにＳＯＩ層６０の絶縁層３Ａの一部が除去されて、互いに分離された第１の絶縁層３ａ，３ｂ，３ｃが形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 4, in the functional layer 10, the first fixed electrode portion 11, the second fixed electrode portion 13, the movable electrode portion 15 and the frame layer 25 are separated from one silicon wafer 10A. Is formed. Further, a part of the insulating layer 3A of the SOI layer 60 is removed to form first insulating layers 3a, 3b, 3c separated from each other.

図１に示すように、機能層１０の平面形状は、中心（図心）Ｏに対して１８０度の回転対称であり、且つ中心Ｏを通りＸ方向に延びる線に対して上下方向（Ｙ方向）に対称である。 As shown in FIG. 1, the planar shape of the functional layer 10 is 180 degrees rotationally symmetric with respect to the center (centroid) O, and the vertical direction (Y direction) with respect to a line passing through the center O and extending in the X direction. ).

図１に示すように、中心ＯよりもＹ１側に第１の固定電極部１１が設けられている。第１の固定電極部１１では、中心Ｏに接近する位置に四角形の支持導通部１２が一体に形成されている。図４に示すように、支持導通部１２は第１の絶縁層３ａによって支持基板１の表面１ａに固定されている。第１の固定電極部１１は、前記支持導通部１２のみが前記第１の絶縁層３ａによって支持基板１の表面１ａに固定されており、その他の部分は、支持基板１との間の絶縁層３Ａが除去されて、支持基板１の表面１ａとの間に、第１の絶縁層３ａの厚さに相当する間隔の隙間が形成されている。 As shown in FIG. 1, the first fixed electrode portion 11 is provided on the Y1 side from the center O. In the first fixed electrode portion 11, a rectangular support conducting portion 12 is integrally formed at a position approaching the center O. As shown in FIG. 4, the support conducting portion 12 is fixed to the surface 1a of the support substrate 1 by the first insulating layer 3a. In the first fixed electrode portion 11, only the support conduction portion 12 is fixed to the surface 1a of the support substrate 1 by the first insulating layer 3a, and the other portions are insulating layers between the support substrate 1 and the first fixed electrode portion 11. 3A is removed, and a gap with a distance corresponding to the thickness of the first insulating layer 3a is formed between the support substrate 1 and the surface 1a.

図１に示すように、第１の固定電極部１１は、支持導通部１２からＹ１方向に直線的に延びる一定の幅寸法の電極支持部１１ａを有している。電極支持部１１ａのＸ１側には、複数の対向電極１１ｂが一体に形成されており、電極支持部１１ａのＸ２側には、複数の対向電極１１ｃが一体に形成されている。図２には、一方の対向電極１１ｃが示されている。複数の対向電極１１ｃはいずれもＸ２方向へ直線的に延びており、Ｙ方向の幅寸法は一定である。そして、複数の対向電極１１ｃは、Ｙ方向へ一定の間隔を空けて櫛歯状に配列している。Ｘ１側に延びる他方の対向電極１１ｂと、Ｘ２方向に延びる前記対向電極１１ｃは、中心Ｏを通ってＹ方向に延びる線に対して左右対称の形状である。 As shown in FIG. 1, the first fixed electrode portion 11 has an electrode support portion 11 a having a certain width dimension extending linearly from the support conducting portion 12 in the Y1 direction. A plurality of counter electrodes 11b are integrally formed on the X1 side of the electrode support portion 11a, and a plurality of counter electrodes 11c are integrally formed on the X2 side of the electrode support portion 11a. FIG. 2 shows one counter electrode 11c. Each of the plurality of counter electrodes 11c extends linearly in the X2 direction, and the width dimension in the Y direction is constant. The plurality of counter electrodes 11c are arranged in a comb-like shape with a certain interval in the Y direction. The other counter electrode 11b extending to the X1 side and the counter electrode 11c extending in the X2 direction have a bilaterally symmetric shape with respect to a line extending in the Y direction through the center O.

中心ＯよりもＹ２側には第２の固定電極部１３が設けられている。第２の固定電極部１３と前記第１の固定電極部１１は、中心Ｏを通ってＸ方向に延びる線に対して上下方向（Ｙ方向）へ対称形状である。すなわち、第２の固定電極部１３は、中心Ｏに接近する位置に設けられた四角形の支持導通部１４と、この支持導通部１４からＹ２方向へ直線的に延びる一定の幅寸法の電極支持部１３ａを有している。電極支持部１３ａのＸ１側には、電極支持部１３ａから一体に延びる複数の対向電極１３ｂが設けられ、電極支持部１３ａのＸ２側には、電極支持部１３ａから一体に延びる複数の対向電極１３ｃが設けられている。 A second fixed electrode portion 13 is provided on the Y2 side from the center O. The second fixed electrode portion 13 and the first fixed electrode portion 11 are symmetrical in the vertical direction (Y direction) with respect to a line extending in the X direction through the center O. That is, the second fixed electrode portion 13 includes a rectangular support conducting portion 14 provided at a position approaching the center O, and an electrode support portion having a constant width dimension extending linearly from the support conducting portion 14 in the Y2 direction. 13a. A plurality of counter electrodes 13b extending integrally from the electrode support portion 13a are provided on the X1 side of the electrode support portion 13a, and a plurality of counter electrodes 13c extending integrally from the electrode support portion 13a are provided on the X2 side of the electrode support portion 13a. Is provided.

図３に示すように、対向電極１３ｃはＸ２方向へ直線状に延び幅寸法が一定であり、且つＹ方向へ一定の間隔で互いに平行に形成されている。Ｘ１側の対向電極１３ｂも同様に一定の幅寸法でＸ１方向へ直線的に延び、Ｙ方向へ一定の間隔で平行に延びている。 As shown in FIG. 3, the counter electrode 13c extends linearly in the X2 direction, has a constant width dimension, and is formed in parallel with each other at a constant interval in the Y direction. Similarly, the counter electrode 13b on the X1 side also linearly extends in the X1 direction with a constant width dimension, and extends in parallel in the Y direction at constant intervals.

第２の固定電極部１３も、支持導通部１４のみが第１の絶縁層３ａを介して支持基板１の表面１ａに固定されている。それ以外の部分である電極支持部１３ａおよび対向電極１３ｂ，１３ｃは、支持基板１の表面１ａとの間の絶縁層３Ａが除去されており、電極支持部１３ａおよび対向電極１３ｂ，１３ｃと、支持基板１の表面１ａとの間に、第１の絶縁層３ａの厚さに相当する間隔の隙間が形成されている。 In the second fixed electrode portion 13 as well, only the support conducting portion 14 is fixed to the surface 1a of the support substrate 1 through the first insulating layer 3a. The electrode support portion 13a and the counter electrodes 13b and 13c, which are the other portions, have the insulating layer 3A between the surface 1a of the support substrate 1 removed, and support the electrode support portion 13a and the counter electrodes 13b and 13c. A gap having a distance corresponding to the thickness of the first insulating layer 3a is formed between the substrate 1 and the surface 1a.

図１に示す機能層１０は、四角形の枠体層２５の内側が可動領域であり、可動領域では、前記第１の固定電極部１１と第２の固定電極部１３を除く部分が可動電極部１５となっている。可動電極部１５は、同じシリコンウエハ１０Ａにおいて、前記第１の固定電極部１１と第２の固定電極部１３および枠体層２５から分離されて形成されている。 The functional layer 10 shown in FIG. 1 has a movable region inside the rectangular frame layer 25, and in the movable region, a portion excluding the first fixed electrode portion 11 and the second fixed electrode portion 13 is a movable electrode portion. It is 15. The movable electrode portion 15 is formed separately from the first fixed electrode portion 11, the second fixed electrode portion 13, and the frame body layer 25 in the same silicon wafer 10A.

図１に示すように、可動電極部１５は、中心ＯよりもＸ１側に、Ｙ１−Ｙ２方向に延びる第１の支持腕部１６を有しており、中心ＯのＸ１側に接近した位置に、第１の支持腕部１６と一体に形成された四角形の支持導通部１７が設けられている。可動電極部１５は、中心ＯよりもＸ２側に、Ｙ１−Ｙ２方向に延びる第２の支持腕部１８を有しており、中心ＯのＸ２側に接近した位置に、第２の支持腕部１８と一体に形成された四角形の支持導通部１９が設けられている。 As shown in FIG. 1, the movable electrode portion 15 has a first support arm portion 16 extending in the Y1-Y2 direction on the X1 side with respect to the center O, and at a position close to the X1 side of the center O. In addition, a rectangular support conducting portion 17 formed integrally with the first support arm portion 16 is provided. The movable electrode portion 15 has a second support arm portion 18 extending in the Y1-Y2 direction on the X2 side with respect to the center O, and the second support arm portion is positioned closer to the X2 side of the center O. A rectangular support conducting part 19 formed integrally with the reference numeral 18 is provided.

第１の支持腕部１６と第２の支持腕部１８とで挟まれた領域で、且つ第１の固定電極部１１と第２の固定電極部１３を除く部分が、錘部２０となっている。錘部２０のＹ１側の縁部は、弾性支持部２１を介して第１の支持腕部１６に支持されているとともに弾性支持部２３を介して第２の支持腕部１８に支持されている。錘部２０のＹ１側の縁部は、弾性支持部２２を介して第１の支持腕部１６に支持されているとともに、弾性支持部２４を介して第２の支持腕部１８に支持されている。 The portion sandwiched between the first support arm portion 16 and the second support arm portion 18 and the portion excluding the first fixed electrode portion 11 and the second fixed electrode portion 13 is the weight portion 20. Yes. The edge portion on the Y1 side of the weight portion 20 is supported by the first support arm portion 16 via the elastic support portion 21 and supported by the second support arm portion 18 via the elastic support portion 23. . The edge portion on the Y1 side of the weight portion 20 is supported by the first support arm portion 16 via the elastic support portion 22 and supported by the second support arm portion 18 via the elastic support portion 24. Yes.

図１に示すように、中心ＯよりもＹ１側では、錘部２０のＸ１側の縁部からＸ２側に延びる複数の可動対向電極２０ａが一体に形成されているとともに、錘部２０のＸ２側の縁部からＸ１側に延びる複数の可動対向電極２０ｂが一体に形成されている。図２に示すように、錘部２０と一体に形成された可動対向電極２０ｂは、第１の固定電極部１１の対向電極１１ｃのＹ２側の辺に対して静止時に距離δ１を介して対向している。同様に、Ｘ１側の可動対向電極２０ａも、第１の固定電極部１１の対向電極１１ｂのＹ２側の辺に対して静止時に距離δ１を介して対向している。 As shown in FIG. 1, on the Y1 side from the center O, a plurality of movable counter electrodes 20a extending from the X1 side edge of the weight portion 20 to the X2 side are integrally formed, and the X2 side of the weight portion 20 A plurality of movable counter electrodes 20b extending from the edge to the X1 side are integrally formed. As shown in FIG. 2, the movable counter electrode 20b formed integrally with the weight portion 20 is opposed to the side on the Y2 side of the counter electrode 11c of the first fixed electrode portion 11 via a distance δ1 when stationary. ing. Similarly, the movable counter electrode 20a on the X1 side is also opposed to the side on the Y2 side of the counter electrode 11b of the first fixed electrode portion 11 via a distance δ1 when stationary.

錘部２０には、中心ＯよりもＹ２側において、Ｘ１側の縁部からＸ２方向に平行に延びる複数の可動対向電極２０ｃが一体に形成されているとともに、Ｘ２側の縁部からＸ１方向に平行に延びる複数の可動対向電極２０ｄが一体に形成されている。 The weight portion 20 is integrally formed with a plurality of movable counter electrodes 20c extending in parallel to the X2 direction from the edge portion on the X1 side on the Y2 side from the center O, and in the X1 direction from the edge portion on the X2 side. A plurality of movable counter electrodes 20d extending in parallel are integrally formed.

図３に示すように、可動対向電極２０ｄは、第２の固定電極部１３の対向電極１３ｃのＹ１側の辺に対して静止時に距離δ２を介して対向している。これは、Ｘ１側の可動対向電極２０ｃと対向電極１３ｂとの間においても同じである。静止時の対向距離δ１とδ２は、同じ寸法となるように設計されている。 As shown in FIG. 3, the movable counter electrode 20d is opposed to the side on the Y1 side of the counter electrode 13c of the second fixed electrode portion 13 via a distance δ2 when stationary. This is the same between the movable counter electrode 20c on the X1 side and the counter electrode 13b. The opposing distances δ1 and δ2 at rest are designed to have the same dimensions.

図４に示すように、第１の支持腕部１６に連続する支持導通部１７と支持基板１の表面１ａとが第１の絶縁層３ｂを介して固定されており、第２の支持腕部１８に連続する支持導通部１９と支持基板１の表面１ａも第１の絶縁層３ｂを介して固定されている。可動電極部１５は、支持導通部１７と支持導通部１９のみが前記第１の絶縁層３ｂによって支持基板１に固定されており、それ以外の部分、すなわち第１の支持腕部１６、第２の支持腕部１８、錘部２０、可動対向電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄおよび弾性支持部２１，２２，２３，２４は、支持基板１の表面１ａとの間の絶縁層が除去されており、これら各部と支持基板１の表面１ａとの間に第１の絶縁層３ｂの厚さ寸法に相当する間隔の隙間が形成されている。 As shown in FIG. 4, the support conduction portion 17 that is continuous with the first support arm portion 16 and the surface 1a of the support substrate 1 are fixed via the first insulating layer 3b, and the second support arm portion. The support conduction part 19 continuing to 18 and the surface 1a of the support substrate 1 are also fixed via the first insulating layer 3b. In the movable electrode portion 15, only the support conductive portion 17 and the support conductive portion 19 are fixed to the support substrate 1 by the first insulating layer 3b, and other portions, that is, the first support arm portion 16 and the second support arm portion 16. The support arm 18, the weight 20, the movable counter electrodes 20 a, 20 b, 20 c, 20 d and the elastic supports 21, 22, 23, 24 have an insulating layer removed from the surface 1 a of the support substrate 1. A gap having an interval corresponding to the thickness dimension of the first insulating layer 3b is formed between these portions and the surface 1a of the support substrate 1.

弾性支持部２１，２２，２３，２４は、シリコンウエハ１０Ａから切り出された薄い板バネ部でミアンダパターンとなるように形成されている。弾性支持部２１，２２，２３，２４が変形することで、錘部２０がＹ１方向またはＹ２方向へ移動可能となっている。可動電極部１５では、錘部２０および可動対向電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが可動部分である。 The elastic support portions 21, 22, 23, and 24 are formed so as to form a meander pattern with thin plate spring portions cut out from the silicon wafer 10A. As the elastic support portions 21, 22, 23, and 24 are deformed, the weight portion 20 is movable in the Y1 direction or the Y2 direction. In the movable electrode portion 15, the weight portion 20 and the movable counter electrodes 20a, 20b, 20c, and 20d are movable portions.

図１に示すように、枠体層２５は、ＳＯＩ層６０のシリコンウエハ１０Ａの外周部分を四角い枠状に切り残すことで形成されている。この枠体層２５と支持基板１の表面１ａとの間には、第１の絶縁層３ｃが残されている。この第１の絶縁層３ｃは、第１の固定電極部１１と第２の固定電極部１３および可動電極部１５の外周の全周を囲むように設けられている。 As shown in FIG. 1, the frame body layer 25 is formed by cutting out the outer peripheral portion of the silicon wafer 10A of the SOI layer 60 into a square frame shape. A first insulating layer 3 c is left between the frame layer 25 and the surface 1 a of the support substrate 1. The first insulating layer 3 c is provided so as to surround the entire outer circumference of the first fixed electrode portion 11, the second fixed electrode portion 13, and the movable electrode portion 15.

図４に示すように、同じシリコンウエハ１０Ａから切り出された第１の固定電極部１１、第２の固定電極部１３、可動電極部１５および枠体層２５のそれぞれは、第１の側（Ｚ１側）に向く表面が同一面であり、この表面と支持基板１の表面１ａとの間隔Ｔ１は、ＳＯＩ層６０の絶縁層３Ａ（第１の絶縁層３ａ，３ｂ，３ｃ）の厚さ寸法で決められている。 As shown in FIG. 4, each of the first fixed electrode portion 11, the second fixed electrode portion 13, the movable electrode portion 15 and the frame body layer 25 cut out from the same silicon wafer 10A has a first side (Z1 The distance T1 between this surface and the surface 1a of the support substrate 1 is the thickness dimension of the insulating layer 3A (first insulating layers 3a, 3b, 3c) of the SOI layer 60. It has been decided.

一方、第１の固定電極部１１の支持導通部１２の第２の側（Ｚ２側）に向く表面１２ａおよび第２の固定電極部１３の支持導通部１４の第２の側に向く表面１４ａ（図面には現れていない）と、可動電極部１５の支持導通部１７の第２の側に向く表面１７ａおよび支持導通部１９の第２の側に向く表面１９ａ（図面には現れていない）と、枠体層２５の第２の側に向く表面２５ａは、同一平面上に位置している。 On the other hand, a surface 12a facing the second side (Z2 side) of the support conducting portion 12 of the first fixed electrode portion 11 and a surface 14a facing the second side of the support conducting portion 14 of the second fixed electrode portion 13 ( A surface 17a facing the second side of the support conducting portion 17 of the movable electrode portion 15 and a surface 19a facing the second side of the support conducting portion 19 (not appearing in the drawing) The surface 25a facing the second side of the frame body layer 25 is located on the same plane.

そして、第１の固定電極部１１のうちの前記支持導通部１２を除く部分、すなわち電極支持部１１ａと対向電極１１ｂ，１１ｃの第２の側（Ｚ２側）に向く表面は、支持導通部１２の表面１２ａよりもＺ１方向に距離Ｔ２だけ後退している。同様に、第２の固定電極部１３の電極支持部１３ａと対向電極１３ｂ，１３ｃの第２の側に向く表面も、前記支持導通部１４の第２の側に向く表面１４ａよりも距離Ｔ２だけＺ１側に後退している。また、可動電極部１５のうちの前記支持導通部１７，１９を除く部分、すなわち第１の支持腕部１６と第２の支持腕部１８、錘部２０、可動対向電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ、および弾性支持部２１，２２，２３，２４のそれぞれの第２の側（Ｚ２側）に向く表面は、支持導通部１７，１９の第２の側を向く表面１７ａ，１９ａよりも距離Ｔ２だけＺ１側に後退している。 The portion of the first fixed electrode portion 11 excluding the support conduction portion 12, that is, the surface facing the electrode support portion 11a and the second side (Z2 side) of the counter electrodes 11b and 11c is the support conduction portion 12. The surface 12a is retracted by a distance T2 in the Z1 direction. Similarly, the surface of the second fixed electrode portion 13 facing the second side of the electrode support portion 13a and the counter electrodes 13b and 13c is also a distance T2 from the surface 14a of the support conducting portion 14 facing the second side. Retreats to the Z1 side. Further, portions of the movable electrode portion 15 excluding the support conduction portions 17 and 19, that is, the first support arm portion 16 and the second support arm portion 18, the weight portion 20, the movable counter electrodes 20a, 20b, 20c, 20d and the surface facing the second side (Z2 side) of each of the elastic support portions 21, 22, 23, 24 is a distance T2 from the surfaces 17a, 19a facing the second side of the support conducting portions 17, 19 Only retracted to the Z1 side.

図４に示すように、第１の固定電極部１１の支持導通部１２の第２の側に向く表面１２ａには接続金属層４１が形成され、同様に第２の固定電極部１３の支持導通部１４の第２の側に向く表面１４ａにも接続金属層４１が形成されている。また、可動電極部１５の支持導通部１７の第２の側に向く表面１７ａに接続金属層４２が形成され、他方の支持導通部１９の第２の側に向く表面１９ａにも接続金属層４２が形成されている。 As shown in FIG. 4, a connection metal layer 41 is formed on the surface 12 a of the first fixed electrode portion 11 facing the second side of the support conduction portion 12. Similarly, the support conduction of the second fixed electrode portion 13 is formed. A connecting metal layer 41 is also formed on the surface 14 a facing the second side of the portion 14. In addition, the connection metal layer 42 is formed on the surface 17 a facing the second side of the support conductive portion 17 of the movable electrode portion 15, and the connection metal layer 42 is also formed on the surface 19 a facing the second side of the other support conductive portion 19. Is formed.

図４に示すように、枠体層２５の第２の側に向く表面２５ａにはシール金属層４３が形成されている。このシール金属層４３は、第１の固定電極部１１、第２の固定電極部１３および可動電極部１５の外周の全周を囲む四角形の枠体のパターンとなるように成膜されている。 As shown in FIG. 4, a seal metal layer 43 is formed on the surface 25 a facing the second side of the frame body layer 25. The seal metal layer 43 is formed to be a rectangular frame pattern surrounding the entire outer periphery of the first fixed electrode portion 11, the second fixed electrode portion 13, and the movable electrode portion 15.

図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、支持基板１および機能層１０の製造方法をさらに詳しく示す断面図である。 7A, 7 B, 7 C, and 7 D are cross-sectional views illustrating the manufacturing method of the support substrate 1 and the functional layer 10 in more detail.

図７（Ａ）に示すように、シリコンウエハ１Ａとシリコンウエハ１０Ａが絶縁層３Ａを介して接合されているＳＯＩ層６０を用い、前記シリコンウエハ１０Ａの第２の側（Ｚ２側）の表面に、接続金属層４１と接続金属層４２およびシール金属層４３を同じスパッタ工程で成膜する。 As shown in FIG. 7A, an SOI layer 60 in which a silicon wafer 1A and a silicon wafer 10A are bonded via an insulating layer 3A is used, and a surface on the second side (Z2 side) of the silicon wafer 10A is used. The connection metal layer 41, the connection metal layer 42, and the seal metal layer 43 are formed by the same sputtering process.

図７（Ｂ）に示すように、シリコンウエハ１０Ａの第２の側の表面にドライエッチングを施して凹部１０Ｂを形成する。このとき、支持導通部１２，１４の第２の側の表面１２ａ，１４ａと、支持導通部１７，１９の第２の側の表面１７ａ，１９ａ、および枠体層２５の第２の側の表面２５ａとなる部分を残し、それ以外の部分でシリコンウエハ１０Ａの一部を除去して前記凹部１０Ｂが形成される。したがって、前記各表面１２ａ，１４ａ，１７ａ，１９ａ，および２５ａは、同一面のまま残される。前記凹部１０Ｂの深さ寸法はＴ２である。 As shown in FIG. 7B, the recess 10B is formed by performing dry etching on the surface of the second side of the silicon wafer 10A. At this time, the surfaces 12a and 14a on the second side of the support conductive portions 12 and 14, the surfaces 17a and 19a on the second side of the support conductive portions 17 and 19, and the surface on the second side of the frame layer 25 The recessed portion 10B is formed by removing a part of the silicon wafer 10A at the remaining portion while leaving the portion to be 25a. Accordingly, the surfaces 12a, 14a, 17a, 19a, and 25a are left on the same plane. The depth dimension of the recess 10B is T2.

次に、シリコンウエハ１０Ａの第２の側（Ｚ２側）の表面に、第１の固定電極部１１、第２の固定電極部１３、可動電極部１５および枠体層２５のパターンを覆うようにレジスト層を形成し、レジスト層から露出している部分でシリコンウエハ１０Ａの一部を、高密度プラズマを使用した深堀ＲＩＥなどのイオンエッチング手段で除去する。その結果、図７（Ｃ）に示すように、シリコンウエハ１０Ａから、第１の固定電極部１１、第２の固定電極部１３、可動電極部１５および枠体層２５が互いに分離されて形成される。 Next, the surface of the second side (Z2 side) of the silicon wafer 10A is covered with the patterns of the first fixed electrode portion 11, the second fixed electrode portion 13, the movable electrode portion 15, and the frame layer 25. A resist layer is formed, and a portion of the silicon wafer 10A exposed at the portion exposed from the resist layer is removed by ion etching means such as deep RIE using high density plasma. As a result, as shown in FIG. 7C, the first fixed electrode portion 11, the second fixed electrode portion 13, the movable electrode portion 15, and the frame layer 25 are formed separately from each other from the silicon wafer 10A. The

このとき、支持導通部１２，１４，１７，１９および枠体層２５となる部分を除くその他の全ての領域に、前記深堀ＲＩＥによって、多数の微細孔が形成される。図２と図３には、対向電極１１ｃに形成された微細孔１１ｄ、対向電極１３ｃに形成された微細孔１３ｄ、および錘部２０に形成された微細孔２０ｅが図示されている。 At this time, a large number of fine holes are formed by the deep trench RIE in all other regions except the portions to be the support conductive portions 12, 14, 17, 19 and the frame layer 25. 2 and FIG. 3 illustrate a minute hole 11d formed in the counter electrode 11c, a minute hole 13d formed in the counter electrode 13c, and a minute hole 20e formed in the weight portion 20.

深堀ＲＩＥなどによってシリコンウエハをエッチング加工した後に、シリコンを溶解せずに絶縁層のＳｉＯ₂層を溶解できる選択性の等方性エッチング処理を行う。このときエッチングガスまたはエッチング液は、シリコンウエハ１０Ａの前記各部を分離した溝内に浸透し、さらに前記微細孔１１ｄ，１３ｄ，２０ｅ内に浸透して、絶縁層３Ａが除去される。その結果、図７（Ｄ）に示すように、支持導通部１２，１４，１７，１９および枠体層２５と支持基板１の表面１ａとの間で、第１の絶縁層３ａ，３ｂ，３ｃが残され、それ以外の部分で絶縁層３Ａが除去される。 After etching the silicon wafer by Fukahori RIE or the like, a selective isotropic etching process that can dissolve the SiO ₂ layer of the insulating layer without dissolving the silicon is performed. At this time, the etching gas or the etchant penetrates into the grooves where the respective parts of the silicon wafer 10A are separated, and further penetrates into the fine holes 11d, 13d, and 20e, and the insulating layer 3A is removed. As a result, as shown in FIG. 7D, the first insulating layers 3a, 3b, 3c are provided between the support conductive portions 12, 14, 17, 19, and the frame layer 25 and the surface 1a of the support substrate 1. Is left, and the insulating layer 3A is removed at other portions.

図７（Ｂ）の工程で、シリコンウエハ１０Ａに深さＴ２の凹部１０Ｂを形成し、その後に、シリコンウエハ１０Ａを各部分に分離する工程を経ることで、図７（Ｄ）に示すように、支持導通部１２，１４，１７，１９の表面１２ａ，１４ａ，１７ａ，１９ａおよび枠体層２５の表面２５ａに対しそれ以外の部分がＺ１側へ距離Ｔ２だけ後退した状態の機能層１０が形成される。 As shown in FIG. 7D, a recess 10B having a depth T2 is formed in the silicon wafer 10A in the process of FIG. 7B, and then the silicon wafer 10A is separated into parts. In addition, the functional layer 10 is formed in a state where the other portions of the support conductive portions 12, 14, 17, 19 and the surfaces 12a, 14a, 17a, 19a and the surface 25a of the frame body layer 25 recede to the Z1 side by a distance T2. Is done.

ＳＯＩ層６０から加工した支持基板１は、厚さ寸法が０．２〜０．７ｍｍ程度、機能層１０の厚さ寸法は１０〜３０μｍ程度、第１の絶縁層３ａ，３ｂ，３ｃの厚さは１〜３μｍ程度である。 The support substrate 1 processed from the SOI layer 60 has a thickness dimension of about 0.2 to 0.7 mm, the functional layer 10 has a thickness dimension of about 10 to 30 μm, and the thicknesses of the first insulating layers 3a, 3b, and 3c. Is about 1 to 3 μm.

図４に示すように、ＩＣパッケージ１００の表面１０１にはＳｉＯ₂、ＳｉＮまたはＡｌ₂Ｏ₃などの無機絶縁層が現れている。前記表面１０１は、少なくとも機能層１０が対面する部分が平坦面である。 As shown in FIG. 4, an inorganic insulating layer such as SiO ₂ , SiN or Al ₂ O ₃ appears on the surface 101 of the IC package 100. The surface 101 is a flat surface at least at a portion where the functional layer 10 faces.

前記表面１０１には、支持導通部１２の表面１２ａおよび支持導通部１４の表面１４ａに形成された接続金属層４１に個別に対面する接続電極部３１が形成されている。また、支持導通部１７の表面１７ａおよび支持導通部１９の表面１９ａに形成された接続金属層４２に個別に対面する接続電極部３２が形成されている。さらに、枠体層２５の表面２５ａに形成されたシール金属層４３に対面するシール電極部３３が形成されている。シール電極部３３は、枠体層２５の形状に倣って四角形の枠形状に形成されている。 On the surface 101, connection electrode portions 31 that individually face the connection metal layer 41 formed on the surface 12 a of the support conduction portion 12 and the surface 14 a of the support conduction portion 14 are formed. In addition, connection electrode portions 32 that individually face the connection metal layer 42 formed on the surface 17 a of the support conduction portion 17 and the surface 19 a of the support conduction portion 19 are formed. Further, a seal electrode portion 33 is formed so as to face the seal metal layer 43 formed on the surface 25a of the frame body layer 25. The seal electrode portion 33 is formed in a rectangular frame shape following the shape of the frame body layer 25.

接続電極部３１，３２およびシール電極部３３はアルミニウム（Ａｌ）であり、メッキ工程やスパッタ工程で形成されている。接続電極部３１，３２およびシール電極部３３は、ＩＣパッケージ１００の内部回路にそれぞれが接続されている。図７に示すように、機能層１０の第２の側（Ｚ２側）の表面に形成されている前記接続金属層４１，４２とシール金属層４３は、接続電極部３１，３２およびシール電極部３３を形成するアルミニウムと共晶接合または拡散接合しやすい金属材料であるゲルマニウムで形成されている。 The connection electrode portions 31 and 32 and the seal electrode portion 33 are aluminum (Al) and are formed by a plating process or a sputtering process. The connection electrode portions 31 and 32 and the seal electrode portion 33 are each connected to an internal circuit of the IC package 100. As shown in FIG. 7, the connection metal layers 41 and 42 and the seal metal layer 43 formed on the surface of the functional layer 10 on the second side (Z2 side) are connected electrode portions 31 and 32 and a seal electrode portion. It is formed of germanium, which is a metal material that is easily eutectic bonded or diffusion bonded to aluminum forming 33.

図４に示すように、支持基板１と機能層１０が一体に形成されたセンサ積層体をＩＣパッケージ１００の表面１０１に重ね、接続電極部３１と接続金属層４１とを対面させ、接続電極部３２と接続金属層４２とを対面させ、さらにシール電極部３３とシール金属層４３とを対面させる。そして、加熱しながら支持基板１をＩＣパッケージ１００に弱い力で加圧する。これにより、接続電極部３１と接続金属層４１とが共晶接合し、接続電極部３２と接続金属層４２とが共晶接合する。または拡散接合する。接続電極部３１，３２と接続金属層４１，４２との共晶接合または拡散接合により、支持導通部１２，１４，１７，１９が第１の絶縁層３ａ，３ｂとＩＣパッケージ１００の表面１０１との間で動かないように挟持されるとともに、接続電極部３１，３１と支持導通部１２，１４とが個別に導通し、接続電極部３２，３２と支持導通部１７，１９とが個別に導通する。 As shown in FIG. 4, the sensor laminate in which the support substrate 1 and the functional layer 10 are integrally formed is overlaid on the surface 101 of the IC package 100, the connection electrode portion 31 and the connection metal layer 41 face each other, and the connection electrode portion 32 and the connection metal layer 42 face each other, and the seal electrode portion 33 and the seal metal layer 43 face each other. Then, the supporting substrate 1 is pressed against the IC package 100 with a weak force while heating. As a result, the connection electrode portion 31 and the connection metal layer 41 are eutectic bonded, and the connection electrode portion 32 and the connection metal layer 42 are eutectic bonded. Or diffusion bonding. The support conductive portions 12, 14, 17, 19 are connected to the first insulating layers 3 a, 3 b and the surface 101 of the IC package 100 by eutectic bonding or diffusion bonding between the connection electrode portions 31, 32 and the connection metal layers 41, 42. The connection electrode portions 31 and 31 and the support conduction portions 12 and 14 are individually conducted, and the connection electrode portions 32 and 32 and the support conduction portions 17 and 19 are individually conducted. To do.

同時に、シール電極部３３とシール金属層４３とが共晶接合または拡散接合する。この接合により、枠体層２５とＩＣパッケージ１００の表面１０１とが強固に固定されるとともに、第１の固定電極部１１と第２の固定電極部１３および可動電極部１５の周囲全周を囲む薄い金属シール層４５が形成される。 At the same time, the seal electrode portion 33 and the seal metal layer 43 are eutectic bonded or diffusion bonded. By this bonding, the frame layer 25 and the surface 101 of the IC package 100 are firmly fixed, and the entire periphery of the first fixed electrode portion 11, the second fixed electrode portion 13, and the movable electrode portion 15 is surrounded. A thin metal seal layer 45 is formed.

このＭＥＭＳセンサは、図７（Ａ）に示すように２枚のシリコンウエハ１Ａ，１０Ａが絶縁層３Ａを介して接合されたＳＯＩ層６０で形成された薄型の構造であり、ＩＣパッケージ１００の表面１０１に設置された状態で、表面１０１からＺ１方向への突出寸法を薄くできる。また、支持基板１とＩＣパッケージ１００の表面１０１との間において、可動電極部１５の可動領域の外周を囲むように前記金属シール層４５が形成されている。そのため、薄型でありながら内部の動作空間が密閉されたＭＥＭＳセンサを得ることができる。 This MEMS sensor has a thin structure formed by an SOI layer 60 in which two silicon wafers 1A and 10A are joined via an insulating layer 3A as shown in FIG. In the state of being installed at 101, the projecting dimension from the surface 101 in the Z1 direction can be reduced. Further, the metal seal layer 45 is formed between the support substrate 1 and the surface 101 of the IC package 100 so as to surround the outer periphery of the movable region of the movable electrode portion 15. Therefore, it is possible to obtain a MEMS sensor that is thin but has an internal operation space sealed.

また、支持導通部１２，１４，１７，１９と第２の絶縁層３０が、接続電極部３１，３２と接続金属層４１，４２との共晶接合または拡散接合で接合されているが、この接合層は薄く且つ面積が小さく、しかも支持導通部１２，１４，１７，１９と支持基板１とが無機絶縁材料の第１の絶縁層３ａ，３ｂを介して接合されている。そのため、周囲温度が高くなったとしても、接合層の熱応力が支持導通部１２，１４，１７，１９の支持構造に影響を与えにくく、熱応力による固定電極部１１，１３や可動電極部１５の歪みなどが発生しにくい。 Further, the support conductive portions 12, 14, 17, 19 and the second insulating layer 30 are bonded by eutectic bonding or diffusion bonding of the connection electrode portions 31, 32 and the connection metal layers 41, 42. The bonding layer is thin and has a small area, and the support conductive portions 12, 14, 17, 19 and the support substrate 1 are bonded via the first insulating layers 3a and 3b made of an inorganic insulating material. Therefore, even if the ambient temperature becomes high, the thermal stress of the bonding layer hardly affects the support structure of the support conductive portions 12, 14, 17, and 19, and the fixed electrode portions 11 and 13 and the movable electrode portion 15 due to the thermal stress. It is hard to generate distortion.

同様に、可動電極部１５の可動領域の周囲を囲む金属シール層４５は、枠体層２５とＩＣパッケージ１００の表面１０１との間で薄く形成された共晶または拡散による接合層であり、枠体層２５が十分な厚み寸法を有している。そのため、金属シール層４５の熱応力によって、機能層１０の各部分や支持基板１に歪みなどが発生しにくい。 Similarly, the metal seal layer 45 surrounding the movable area of the movable electrode portion 15 is a thin eutectic or diffusion bonding layer formed between the frame body layer 25 and the surface 101 of the IC package 100. The body layer 25 has a sufficient thickness dimension. Therefore, distortion or the like hardly occurs in each portion of the functional layer 10 or the support substrate 1 due to the thermal stress of the metal seal layer 45.

このＭＥＭＳセンサは、機能層１０の支持導通部１２，１４，１７，１９の表面１２ａ，１４ａ，１７ａ，１９ａおよび枠体層２５の表面２５ａに対して、その他の部分がＺ１側に後退して、ＩＣパッケージ１００の表面１０１から離れている。そのため、ＩＣパッケージ１００の表面１０１に特別な加工を施さなくても、可動電極部１５の可動部分である錘部２０および可動対向電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのＺ２方向への可動余裕を前記距離Ｔ２で確保できる。そのため、垂直方向への加速度が作用したときに可動部分がＩＣパッケージ１００の表面１０１に不用意に衝突するのを避けることができる。 In this MEMS sensor, the other portions are retracted to the Z1 side with respect to the surfaces 12a, 14a, 17a, 19a of the support conductive portions 12, 14, 17, 19 of the functional layer 10 and the surface 25a of the frame body layer 25. , Away from the surface 101 of the IC package 100. Therefore, the movable margin in the Z2 direction of the weight portion 20 and the movable counter electrodes 20a, 20b, 20c, and 20d, which are movable portions of the movable electrode portion 15, can be provided without special processing on the surface 101 of the IC package 100. It can be secured at the distance T2. Therefore, it is possible to avoid the movable part from inadvertently colliding with the surface 101 of the IC package 100 when vertical acceleration is applied.

このＭＥＭＳセンサは、Ｙ１方向またはＹ２方向の加速度を検知する加速度センサとして使用することができる。例えば、ＭＥＭＳセンサにＹ１方向への加速度が作用すると、その反作用により可動電極部１５の錘部２０がＹ２方向へ移動する。このとき、図２に示す、可動対向電極２０ｂと固定側の対向電極１１ｃとの対向距離δ１が広がって、可動対向電極２０ｂと対向電極１１ｃとの間の静電容量が低下する。同時に、図３に示す、可動対向電極２０ｄと対向電極１３ｃとの対向距離δ２が狭くなって、可動対向電極２０ｂと対向電極１３ｃとの間の静電容量が増大する。 This MEMS sensor can be used as an acceleration sensor that detects acceleration in the Y1 direction or the Y2 direction. For example, when acceleration in the Y1 direction acts on the MEMS sensor, the weight portion 20 of the movable electrode portion 15 moves in the Y2 direction due to the reaction. At this time, the facing distance δ1 between the movable counter electrode 20b and the fixed counter electrode 11c shown in FIG. 2 increases, and the capacitance between the movable counter electrode 20b and the counter electrode 11c decreases. At the same time, the facing distance δ2 between the movable counter electrode 20d and the counter electrode 13c shown in FIG. 3 becomes narrow, and the capacitance between the movable counter electrode 20b and the counter electrode 13c increases.

これら静電容量の変化は、ＩＣパッケージ１００内の検出回路で検出され、対向距離δ１の増大による出力の変化と対向距離δ２の減小による出力の変化との差を求めることにより、Ｙ１方向へ作用した加速度の変化や加速度の大きさを検知することができる。 These capacitance changes are detected by the detection circuit in the IC package 100, and the difference between the output change due to the increase in the facing distance δ1 and the output change due to the decrease in the facing distance δ2 is obtained, thereby moving in the Y1 direction. It is possible to detect the change in the applied acceleration and the magnitude of the acceleration.

なお、本発明は、可動電極部１５の錘部２０が、Ｘ−Ｙ平面と直交する向きの加速度に反応して厚さ方向へ移動して、固定電極部１１，１３の対向電極１１ｂ，１１ｃ，１３ｂ，１３ｃと、可動電極部１５の可動対向電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃとの対向状態が、可動電極部１５の厚さ方向へずれて、対向面積が変化し、このときの可動対向電極と対向電極との間の静電容量の変化を検知するものであってもよい。 In the present invention, the weight portion 20 of the movable electrode portion 15 moves in the thickness direction in response to the acceleration in the direction orthogonal to the XY plane, and the counter electrodes 11b, 11c of the fixed electrode portions 11, 13 are moved. , 13b, 13c and the movable counter electrode 20a, 20b, 20c in the movable electrode portion 15 are opposed to each other in the thickness direction of the movable electrode portion 15 to change the facing area. You may detect the change of the electrostatic capacitance between counter electrodes.

図６（Ａ）（Ｂ）はさらに好ましいＭＥＭＳセンサを示すものであり、図４のＶＩ部の拡大断面図に相当している。 6A and 6B show a more preferable MEMS sensor, and corresponds to an enlarged cross-sectional view of a VI part in FIG.

図６（Ａ）に示すものは、可動電極部１５の支持導通部１７の表面に、接続金属層４２と接続電極部３２との接合部を囲むように溝５１が形成されている。溝５１は接合部の周囲全長を連続して囲むように形成されていてもよいし、または、接合部を囲むように間隔を空けて複数に分割されて形成されていてもよい。 In the structure shown in FIG. 6A, a groove 51 is formed on the surface of the support conducting portion 17 of the movable electrode portion 15 so as to surround the joint portion between the connection metal layer 42 and the connection electrode portion 32. The groove 51 may be formed so as to continuously surround the entire peripheral length of the joint portion, or may be formed by being divided into a plurality at intervals so as to surround the joint portion.

図６（Ｂ）に示すものは、可動電極部１５の支持導通部１７の表面に、接続金属層４２と接続電極部３２との接合部を囲む溝５２が形成されている。この溝５２は接合層の周囲に連続して形成されており、接合金属層４２の一部が溝５２の内部まで形成されている。 In the structure shown in FIG. 6B, a groove 52 is formed on the surface of the support conducting portion 17 of the movable electrode portion 15 so as to surround the joint portion between the connection metal layer 42 and the connection electrode portion 32. The groove 52 is continuously formed around the bonding layer, and a part of the bonding metal layer 42 is formed up to the inside of the groove 52.

図６（Ａ）（Ｂ）に示すものは、接続電極部３２と接続金属層４２の共晶接合または拡散接合の際に、溶融金属が溝５１，５２で堰き止められ、可動電極部１５の錘部２０の可動領域や、図２と図３に示す電極対向部に流れ出るのをさらに確実に防止できる。 6 (A) and 6 (B), the molten metal is blocked by the grooves 51 and 52 during the eutectic bonding or diffusion bonding of the connection electrode portion 32 and the connection metal layer 42, and the movable electrode portion 15 It is possible to further reliably prevent the mass portion 20 from flowing out to the movable region and the electrode facing portion shown in FIGS.

なお、前記のものでは、接続電極部３１，３２およびシール電極部３３がアルミニウムで、接続金属層４１，４２およびシール金属層４３がゲルマニウムであるが、共晶接合または拡散接合が可能な金属の組み合わせとしては、アルミニウム−亜鉛、金−シリコン、金−インジウム、金−ゲルマニウム、金−錫などがある。これら金属の組み合わせにより、それぞれの金属の融点以下の温度である４５０℃以下の比較的低い温度で接合を行うことが可能になる。 Incidentally, the In those, the connection electrodes 31 and 32 and the seal electrode unit 33 is aluminum, the connection metal layers 41 and 42 and the seal metal layer 43 is germanium, a metal capable of eutectic bonding or diffusion bonding Examples of combinations include aluminum-zinc, gold-silicon, gold-indium, gold-germanium, and gold-tin. By combining these metals, it becomes possible to perform bonding at a relatively low temperature of 450 ° C. or lower, which is a temperature lower than the melting point of each metal.

図５は、本発明の実施の形態のＭＥＭＳセンサを示す断面図である。
実施の形態のＭＥＭＳセンサは、機能層１０がキャップ基板２の表面に重ねられて接合されている。支持母体として機能するキャップ基板２は、厚さ寸法が０．４〜０．７ｍｍ程度の単層のシリコンウエハで形成される。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing the MEMS sensor according to the embodiment of the present invention.
In the MEMS sensor of the embodiment , the functional layer 10 is overlapped and bonded to the surface of the cap substrate 2. The cap substrate 2 that functions as a support base is formed of a single-layer silicon wafer having a thickness dimension of about 0.4 to 0.7 mm.

図５に示すように、キャップ基板２の表面２ａには第２の絶縁層３０が形成されている。第２の絶縁層３０は、ＳｉＯ₂、ＳｉＮまたはＡｌ₂Ｏ₃などの無機絶縁層であり、スパッタ工程またはＣＶＤ工程で一定の膜厚に形成されている。無機絶縁層としては、シリコンウエハとの熱膨張係数の差が、接続電極部３１，３２を構成する導電性金属とシリコンウエハの熱膨張係数の差よりも小さい材料が選択される。好ましくは、シリコンウエハとの熱膨張係数の差が比較的小さいＳｉＯ₂またはＳｉＮが使用される。 As shown in FIG. 5, a second insulating layer 30 is formed on the surface 2 a of the cap substrate 2. The second insulating layer 30 is an inorganic insulating layer such as SiO ₂ , SiN or Al ₂ O ₃ , and is formed to have a constant film thickness by a sputtering process or a CVD process. As the inorganic insulating layer, a material having a difference in thermal expansion coefficient from the silicon wafer that is smaller than the difference in thermal expansion coefficient between the conductive metal constituting the connection electrode portions 31 and 32 and the silicon wafer is selected. Preferably, SiO ₂ or SiN having a relatively small difference in thermal expansion coefficient from the silicon wafer is used.

第２の絶縁層３０の表面には、接続電極部３１と接続電極部３２およびシール電極部３３が形成されている。第２の絶縁層３０の内部には、前記接続電極層３１と個別に導通するリード層３４と、接続電極層３２と個別に導通するリード層３５が形成されている。これらリード層３４，３５は、第２の絶縁層３０の内部を通過して、機能層１０が重ねられている領域よりも外側に突出し、キャップ基板２に形成された外部接続パッド３６に接続されている。 A connection electrode part 31, a connection electrode part 32, and a seal electrode part 33 are formed on the surface of the second insulating layer 30. Inside the second insulating layer 30, a lead layer 34 individually connected to the connection electrode layer 31 and a lead layer 35 individually connected to the connection electrode layer 32 are formed. These lead layers 34, 35 pass through the inside of the second insulating layer 30, protrude outward from the region where the functional layer 10 is overlaid, and are connected to the external connection pads 36 formed on the cap substrate 2. ing.

そして、接続電極部３１と接続金属層４１が共晶接合または拡散接合され、接続電極部３２と接続金属層４２とが共晶接合または拡散接合されて、リード層３４，３５と外部接続パッド３６から静電容量の変化を検出できるようにしている。また、シール電極部３３とシール金属層４３が共晶接合または拡散接合して金属シール層４５が形成されている。 Then, the connection electrode portion 31 and the connection metal layer 41 are eutectic bonded or diffusion bonded, and the connection electrode portion 32 and the connection metal layer 42 are eutectic bonded or diffusion bonded, so that the lead layers 34 and 35 and the external connection pads 36 are connected. From this, it is possible to detect a change in capacitance. The seal electrode portion 33 and the seal metal layer 43 are eutectic bonded or diffusion bonded to form a metal seal layer 45.

図５に示すＭＥＭＳセンサは、ＳＯＩ層６０を加工した支持基板１および機能層１０と、単一の基板で形成されたキャップ基板２とが重ねられて構成されているため、薄型に構成できる。しかも、キャップ基板２に特別な加工を施さなくても、可動電極部１５の可動部分に距離Ｔ２の可動余裕を与えることができる。キャップ基板２および第２の絶縁層３０を一定の厚さに形成できるため、十分な強度を確保できる。 The MEMS sensor illustrated in FIG. 5 can be configured to be thin because the support substrate 1 and the functional layer 10 in which the SOI layer 60 is processed and the cap substrate 2 formed of a single substrate are overlapped. In addition, even if the cap substrate 2 is not specially processed, a movable margin of the distance T2 can be given to the movable portion of the movable electrode portion 15. Since the cap substrate 2 and the second insulating layer 30 can be formed with a constant thickness , sufficient strength can be ensured.

図８は、接続電極部３１，３２あるいは接合層の厚さ寸法の最適値を求めるためのシミュレーションモデルを示している。第１の基板１０１と固定電極部１１６および第１の絶縁層１０３はＳＯＩ層から加工したものを想定しており、第１の基板１０１と固定電極部１１６はシリコンウエハ、第１の絶縁層１０３はＳｉＯ₂である。第２の基板１０２もシリコンウエハであり、第２の絶縁層１３０もＳｉＯ₂である。このシミュレーションでは、接合層１３２をアルミニウムの単層として熱応力について演算した。 FIG. 8 shows a simulation model for obtaining the optimum value of the thickness dimension of the connection electrode portions 31 and 32 or the bonding layer. The first substrate 101, the fixed electrode portion 116, and the first insulating layer 103 are assumed to be processed from an SOI layer. The first substrate 101 and the fixed electrode portion 116 are a silicon wafer, and the first insulating layer 103. Is SiO ₂ . The second substrate 102 is also a silicon wafer, and the second insulating layer 130 is also SiO ₂ . In this simulation, the thermal stress was calculated with the bonding layer 132 as a single layer of aluminum.

計算に使用した物性値は以下の通りである。
ヤング率（Ｎ／ｍ²）：Ｓｉを１．５０Ｅ＋１１、ＳｉＯ₂を７．２０Ｅ＋１０、Ａｌを７．０３Ｅ＋１０とした。
ポアッソン比（−）：Ｓｉを０．１７、ＳｉＯ₂を０．２５、Ａｌを０．３５とした。 The physical property values used for the calculation are as follows.
Young's modulus (N / m ² ): Si was 1.50E + 11, SiO ₂ was 7.20E + 10, and Al was 7.03E + 10.
Poisson's ratio (-): Si was 0.17, SiO ₂ was 0.25, and Al was 0.35.

熱膨張係数（／kelvin）：Ｓｉを２．６０Ｅ−０６、ＳｉＯ₂を５．６０Ｅ−０７、Ａｌを２．３３Ｅ−０５とした。 Thermal expansion coefficient (/ kelvin): Si was 2.60E-06, SiO ₂ was 5.60E-07, and Al was 2.33E-05.

また、第１の絶縁層１０３の長さ寸法Ｌ１を７０μｍ、固定電極部１１６の全長寸法を３５０μｍとした。 In addition, the length dimension L1 of the first insulating layer 103 is 70 μm, and the total length dimension of the fixed electrode portion 116 is 350 μm.

厚みは、第１の基板１０１と第２の基板１０２を１００μｍ、第１の絶縁層１０３を１．５μｍ、固定電極部１１６を２０μｍ、第２の絶縁層１３０を３μｍとした。 The thicknesses of the first substrate 101 and the second substrate 102 were 100 μm, the first insulating layer 103 was 1.5 μm, the fixed electrode portion 116 was 20 μm, and the second insulating layer 130 was 3 μm.

接合層１３２の長さ寸法Ｗ０を２０μｍとし、接合層１３２の厚み寸法Ｔ０を０．５μｍから１０μｍの間で変化させた。それぞれについて、７５℃に加熱したときの接合層１３２の熱応力による固定電極部１１６の下部先端部Ｐ１と上部先端部Ｐ２のδ方向への変位量を計算した。 The length dimension W0 of the bonding layer 132 was 20 μm, and the thickness dimension T0 of the bonding layer 132 was changed between 0.5 μm and 10 μm. About each, the displacement amount to the (delta) direction of the lower front-end | tip part P1 and the upper front-end | tip part P2 of the fixed electrode part 116 by the thermal stress of the joining layer 132 when heated at 75 degreeC was calculated.

図９は、横軸に接合層１３２の厚みＴ０を単位（μｍ）で示し、縦軸にＰ１とＰ２の変位量を単位（ｎｍ）で示している。なお、図９では、下部先端部Ｐ１を「頂点１」とし、上部先端部Ｐ２を「頂点２」と記載している。 In FIG. 9, the horizontal axis indicates the thickness T0 of the bonding layer 132 in units (μm), and the vertical axis indicates the displacement amounts of P1 and P2 in units (nm). In FIG. 9, the lower tip portion P 1 is described as “vertex 1”, and the upper tip portion P 2 is described as “vertex 2”.

図９の結果から、接合層１３２の厚みＷ０は４μｍ以下であることが好ましく１μｍ以下であることがさらに好ましい。 9, the thickness W0 of the bonding layer 132 is preferably 4 μm or less, and more preferably 1 μm or less.

すなわち、前記実施の形態では、接続電極部３１，３２の厚さ寸法、あるいは接合層全体の厚さ寸法が４μｍ以下が好ましく、さらには１μｍ以下が好ましい。 That is, in the embodiment, the thickness dimension of the connection electrode portions 31 and 32 or the thickness dimension of the entire bonding layer is preferably 4 μm or less, and more preferably 1 μm or less.

本発明の参考例のＭＥＭＳセンサの可動電極部と固定電極部および枠体層の分離パターンを示す平面図、The top view which shows the separation pattern of the movable electrode part of the MEMS sensor of the reference example of this invention, a fixed electrode part, and a frame body layer, 図１のＩＩ矢視部の拡大平面図、FIG. 図１のＩＩＩ矢視部の拡大平面図、FIG. ＭＥＭＳセンサの積層構造を示す断面図であり、図１のＩＶ−ＩＶ線での断面図に相当している、It is sectional drawing which shows the laminated structure of a MEMS sensor, and is equivalent to sectional drawing in the IV-IV line of FIG. 本発明の実施の形態のＭＥＭＳセンサを示す断面図、Sectional drawing which shows the MEMS sensor of embodiment of this invention , （Ａ）（Ｂ）は、図４のＶＩ矢視部の構造の詳細を示す拡大断面図、(A) (B) is an expanded sectional view which shows the detail of the structure of the VI arrow part of FIG. 4, ＭＥＭＳセンサの製造工程を順に示す断面図、Sectional drawing which shows the manufacturing process of a MEMS sensor in order, 接続電極部または接合層の厚さの最適値を求めるためのシミュレーションモデルの説明図、An explanatory diagram of a simulation model for obtaining the optimum value of the thickness of the connection electrode part or the bonding layer, シミュレーション結果を示す線図、Diagram showing simulation results,

Explanation of symbols

１支持基板
１Ａシリコンウエハ
２キャップ基板
３Ａ絶縁層
３ａ，３ｂ，３ｃ第１の絶縁層
１０機能層
１０Ａシリコンウエハ
１１第１の固定電極部
１２支持導通部
１１ｂ，１１ｃ対向電極
１３第２の固定電極部
１４支持導通部
１３ｂ，１３ｃ対向電極
１５可動電極部
１６第１の支持腕部
１７支持導通部
１８第２の支持腕部
１９支持導通部
２０錘部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ可動対向電極
２１，２２，２３，２４弾性支持部
２５枠体層
３０第２の絶縁層
３１，３２接続電極部
３３シール電極部
４１，４２接続金属層
４３シール金属層
４５金属シール層
６０ＳＯＩ層
１００ＩＣパッケージ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support substrate 1A Silicon wafer 2 Cap substrate 3A Insulating layer 3a, 3b, 3c 1st insulating layer 10 Functional layer 10A Silicon wafer 11 1st fixed electrode part 12 Support conduction | electrical_connection part 11b, 11c Counter electrode 13 2nd fixed electrode Part 14 Support conduction parts 13b, 13c Counter electrode 15 Movable electrode part 16 First support arm part 17 Support conduction part 18 Second support arm part 19 Support conduction part 20 Weight parts 20a, 20b, 20c, 20d Movable counter electrode 21 , 22, 23, 24 Elastic support portion 25 Frame layer 30 Second insulating layer 31, 32 Connection electrode portion 33 Seal electrode portion 41, 42 Connection metal layer 43 Seal metal layer 45 Metal seal layer 60 SOI layer 100 IC package

Claims

In a MEMS sensor having a support substrate, a functional layer having a movable electrode portion and a fixed electrode portion supported by the support substrate, and a cap substrate that is a silicon wafer ,
The surface on the first side of the support conducting portion provided in each of the movable electrode portion and the fixed electrode portion is fixed to the support substrate via a first insulating layer, and is attached to the functional layer of the cap substrate. the entire surface of the opposing surfaces a second insulating layer is formed, and each of the support conductive unit second side connecting metal layer provided on the surface of, provided on a surface of the second insulating layer The connection electrode layer formed of a metal different from the connection metal layer is connected by eutectic bonding or diffusion bonding ,
A region in which a lead layer conducting to the connection electrode portion is provided inside the second insulating layer, and the lead layer passes through the inside of the second insulating layer and the functional layer is overlaid. Extending outside,
The surface on the second side of the movable electrode portion and the fixed electrode portion other than the support conducting portion is set back to a position farther from the second insulating layer than the second side surface of the support conducting portion. A MEMS sensor characterized in that:

The functional layer has a frame body layer surrounding the movable electrode portion and the fixed electrode portion, and the support substrate and the frame body layer are bonded via the first insulating layer,
A seal metal layer made of the same metal material as that of the connection metal layer is formed on the surface on the second side of the frame body layer, and formed of the same metal material as that of the connection electrode portion on the second insulating layer. seal electrode unit is provided, MEMS sensor according to claim 1, wherein said sealing metal layer and the seal electrode unit seal layer is eutectic bonding or diffusion bonding are formed.

The supporting substrate is formed of one silicon wafer of an SOI layer in which two silicon wafers are bonded via a first insulating layer, and the movable electrode portion, the fixed electrode portion, and the frame are formed on the other silicon wafer. and the functional layer is formed having a body layer, claim wherein between portions excluding the each of the support conductive unit and the frame body layer and said supporting substrate a first insulating layer is removed 2 The MEMS sensor as described.

On the second side of the other silicon wafer, the surface of each of the support conductive portions and the surface of the frame body layer are the same surface, and the surface of the other portion is away from the second insulating layer. The MEMS sensor according to claim 3 , wherein a recess is formed so as to be retracted.

The cap substrate is provided with an external connection pad outside a region where the functional layer is overlaid, and the lead layer passing through the inside of the second insulating layer is connected to the external connection pad. Item 5. The MEMS sensor according to any one of Items 1 to 4 .

The MEMS sensor according to claim 1, wherein a thickness of the connection electrode portion is 4 μm or less.