JP5850195B2 - Functional element - Google Patents

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Description

本発明は、機能素子に関するものである。   The present invention relates to a functional element.

機能素子としては、固定配置された固定電極と、固定電極に対して間隔を隔てて対向するとともに変位可能に設けられた可動電極とを有し、固定電極と可動電極との間の静電容量に基づいて、加速度、角速度等の物理量を検出する物理量センサー素子が知られている(特許文献1、特許文献2参照)。   As the functional element, there is a fixed electrode that is fixedly arranged, and a movable electrode that is disposed so as to be displaceable and opposed to the fixed electrode, and a capacitance between the fixed electrode and the movable electrode Based on the above, there are known physical quantity sensor elements that detect physical quantities such as acceleration and angular velocity (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

特許文献1、特許文献2の物理量センサー素子は、差動方式で容量検出できるように各々の櫛歯電極部が絶縁材料を充填した溝により電気的に絶縁されつつ機械的には繋がっている構造を有している。   The physical quantity sensor elements of Patent Document 1 and Patent Document 2 have a structure in which each comb electrode portion is mechanically connected while being electrically insulated by a groove filled with an insulating material so that capacitance can be detected by a differential method. have.

例えば、特許文献1に記載の物理量センサー素子は、単層の半導体基板、またはSOI基板を用い、固定電極及び可動電極が、それぞれ櫛歯状をなすように並ぶ複数の電極指を有し、互いにかみ合うように配置されている。   For example, the physical quantity sensor element described in Patent Document 1 uses a single-layer semiconductor substrate or an SOI substrate, and the fixed electrode and the movable electrode each have a plurality of electrode fingers arranged in a comb-teeth shape. They are arranged to engage.

また、特許文献1に記載の物理量センサー素子では、可動電極の隣り合う2つの電極指間に、固定電極の2つの電極指が臨むように設けられているとともに、当該固定電極の2つの電極指が互いに電気的に絶縁されている。これにより、固定電極の当該2つの電極指の一方の電極指の他方の電極指とそれに対向する可動電極の電極指との間の静電容量とを別々に測定し、それらの測定結果に基づいて(いわゆる差動検出方式を用いて)、物理量を検出することができる。   Moreover, in the physical quantity sensor element described in Patent Document 1, two electrode fingers of the fixed electrode are provided between two adjacent electrode fingers of the movable electrode, and the two electrode fingers of the fixed electrode are provided. Are electrically isolated from each other. Thereby, the electrostatic capacitance between the other electrode finger of the one electrode finger of the two electrode fingers of the fixed electrode and the electrode finger of the movable electrode opposed thereto is measured separately, and based on the measurement results (Using a so-called differential detection method), the physical quantity can be detected.

さらに特許文献1、特許文献2においては、単層の半導体基板をドライエッチング等で可動構造体の下に空洞を加工することで物理量センサー素子を形成している。このような手法を用いると単層基板だけで絶縁分離構造を含むセンサー構造が形成でき、低コストが実現できる。   Further, in Patent Document 1 and Patent Document 2, a physical quantity sensor element is formed by processing a cavity under a movable structure by dry etching or the like on a single layer semiconductor substrate. When such a method is used, a sensor structure including an insulating separation structure can be formed using only a single layer substrate, and low cost can be realized.

特許第4238437号公報Japanese Patent No. 4238437 特表2002−510139号公報Japanese translation of PCT publication No. 2002-510139

しかしながら、特許文献1、特許文献2においては、単層の半導体基板において絶縁分離した可動構造体をドライエッチング等で浮かせる構成となるため、可動構造の厚みや形状に制約があり、高感度化や耐衝撃性の点で問題があった。   However, in Patent Document 1 and Patent Document 2, since the movable structure that is insulated and separated in the single-layer semiconductor substrate is floated by dry etching or the like, there are restrictions on the thickness and shape of the movable structure, and high sensitivity and There was a problem in terms of impact resistance.

特に、特許文献1に記載の物理量センサー素子では、固定電極及び可動電極の各々が導通しないように電極指を個別に絶縁分離する必要があり、製造効率が低下するという問題がある。さらにSOI基板は一般的に高価であり、製品コストが大きくなる問題があった。   In particular, the physical quantity sensor element described in Patent Document 1 has a problem in that it is necessary to individually isolate and separate the electrode fingers so that each of the fixed electrode and the movable electrode does not conduct, and manufacturing efficiency decreases. Furthermore, the SOI substrate is generally expensive, and there is a problem that the product cost increases.

そこで、本発明は、上記問題点に着目し、製造効率の低下を抑制した機能素子を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention focuses on the above-described problems and aims to provide a functional element that suppresses a decrease in manufacturing efficiency.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態、または適用例として実現することが可能である。
第1の形態に係る機能素子は、第1基板と、前記第1基板の一方の側に設けられている第1固定電極と、を備え、前記第1基板と前記第1固定電極との間には内部空間が設けられ、前記第1基板には、第1配線が配置されているとともに前記内部空間と外部とを連通している第1配線溝が設けられ、前記第1基板の平面視にて、前記第1固定電極は、前記第1配線溝の少なくとも一部と重なるように配置され、前記第1固定電極は、前記第1配線溝に設けられている前記第1配線と電気的に接続されていることを特徴とする。
第2の形態に係る機能素子は、第1の形態に係る機能素子において、前記第1固定電極と前記第1配線との間に導電層を有し、前記第1固定電極と前記第1配線とが電気的に接続されていることを特徴とする。
第3の形態に係る機能素子は、第1の形態または第2の形態に係る機能素子において、前記第1固定電極と間隔を置いて配置されている第2固定電極と、前記第1固定電極と前記第2固定電極との間に設けられている可動電極と、を有し、前記第1基板には、第2配線が配置されているとともに前記外部とを連通している第2配線溝が設けられ、前記第1基板の平面視にて、前記第2固定電極は、前記第2配線溝の少なくとも一部と重なるように配置され、前記第2固定電極は、前記第2配線溝に設けられている前記第2配線と電気的に接続されていることを特徴とする。
第4の形態に係る機能素子は、第2の形態または第3の形態に係る機能素子において、前記第2固定電極は、前記第1配線溝を跨ぐように配置され、前記第1固定電極は、前記第1配線と電気的に接続しているとともに、前記第2配線からは絶縁しており、前記第2固定電極は、前記第2配線と電気的に接続しているとともに、前記第1配線からは絶縁していることを特徴とする。
第5の形態に係る機能素子は、第1の形態乃至第4の形態のいずれか1形態に係る機能素子において、前記第1固定電極および前記第2固定電極を覆うように設けられているリッドを有し、前記外部は、前記リッドで覆われた部分よりも外側であることを特徴とする。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
A functional element according to a first aspect includes a first substrate and a first fixed electrode provided on one side of the first substrate, and the space between the first substrate and the first fixed electrode. Is provided with an internal space, and the first board is provided with a first wiring groove and a first wiring groove that communicates the internal space and the outside. The first fixed electrode is disposed so as to overlap at least a part of the first wiring groove, and the first fixed electrode is electrically connected to the first wiring provided in the first wiring groove. It is characterized by being connected to.
The functional element according to a second aspect is the functional element according to the first aspect, wherein the functional element includes a conductive layer between the first fixed electrode and the first wiring, and the first fixed electrode and the first wiring Are electrically connected to each other.
The functional element according to a third aspect is the functional element according to the first aspect or the second aspect, wherein the second fixed electrode is spaced from the first fixed electrode, and the first fixed electrode And a movable electrode provided between the second fixed electrode, and a second wiring groove having a second wiring arranged on the first substrate and communicating with the outside The second fixed electrode is disposed so as to overlap at least part of the second wiring groove in a plan view of the first substrate, and the second fixed electrode is disposed in the second wiring groove. It is electrically connected to the second wiring provided.
The functional element according to a fourth aspect is the functional element according to the second aspect or the third aspect, wherein the second fixed electrode is disposed so as to straddle the first wiring groove, and the first fixed electrode is The second wiring is electrically connected to the first wiring and insulated from the second wiring, and the second fixed electrode is electrically connected to the second wiring and the first wiring. It is characterized by being insulated from the wiring.
A functional element according to a fifth aspect is a lid provided to cover the first fixed electrode and the second fixed electrode in the functional element according to any one of the first to fourth aspects. The outside is outside the portion covered with the lid.

[適用例1]第1基板と、前記第1基板上に設けられ、且つ、素子部を有する第2基板と、を備え、前記第1基板と前記第2基板との間には内部空間が設けられ、前記第1基板および前記第2基板の互いに対向する面の少なくとも一方には、前記内部空間と外部とを連通する溝が設けられていることを特徴とする機能素子。   [Application Example 1] A first substrate and a second substrate provided on the first substrate and having an element portion, and an internal space is provided between the first substrate and the second substrate. A functional element is provided, wherein at least one of the opposing surfaces of the first substrate and the second substrate is provided with a groove communicating the internal space with the outside.

上記構成において、例えば第1基板に第2基板を積層したのち第2基板に素子部を形成する場合、第1基板と第2基板の接合時に接合によるガスが発生する場合があり、これが内部空間に蓄えられ膨張し、素子部の形成に悪影響を及ぼす虞がある。しかし、積層する前に第1基板および第2基板の少なくとも一方の面に外部と内部空間とを連通する溝を形成しておくことにより、積層時において前記ガスが内部空間から通気孔を通って外部に排出させることができるので、素子部の製造の歩留を高めることができる。また、通気用の孔を独立に形成する必要は無く、基板の表面に溝を形成しておき積層することで容易に通気用の孔を形成することができる。   In the above configuration, for example, when the element portion is formed on the second substrate after laminating the second substrate on the first substrate, a gas due to bonding may be generated when the first substrate and the second substrate are bonded. May be adversely affected on the formation of the element portion. However, by forming a groove that connects the outside and the internal space on at least one surface of the first substrate and the second substrate before stacking, the gas passes from the internal space through the vent hole during stacking. Since it can be discharged to the outside, the manufacturing yield of the element portion can be increased. Further, it is not necessary to form the ventilation holes independently, and the ventilation holes can be easily formed by forming grooves on the surface of the substrate and laminating them.

[適用例2]前記第1基板上には、前記第2基板を覆うようにリッドが接着部材で接合され、前記溝は、前記接着部材により封止されたことを特徴とする適用例1に記載の機能素子。
上記構成により、リッドで第2基板を封止しつつ、溝をリッドの接着部材で封止することができるので、製造効率が格段に向上する。
Application Example 2 According to Application Example 1, wherein a lid is bonded to the first substrate with an adhesive member so as to cover the second substrate, and the groove is sealed with the adhesive member. The functional element described.
With the above configuration, since the groove can be sealed with the lid adhesive member while the second substrate is sealed with the lid, the manufacturing efficiency is remarkably improved.

[適用例3]前記溝には、前記素子部の配線が設けられたことを特徴とする適用例1または2に記載の機能素子。
上記構成により、溝を内部空間のガス抜きの用途だけでなく素子部の配線経路としても利用することができる。
Application Example 3 The functional element according to Application Example 1 or 2, wherein the groove is provided with wiring of the element portion.
With the above configuration, the groove can be used not only for degassing the internal space but also as a wiring path for the element portion.

[適用例4]前記第1基板は、ガラスで形成され、前記第2基板は、半導体材料で形成され、前記第1基板と前記第2基板とは、陽極接合により接合されたことを特徴とする適用例1乃至3のいずれか1例に記載の機能素子。
上記構成により、接着剤を用いることなく第1基板と第2基板とを陽極接合により強固に接続することができる。また陽極接合時にガスが発生して内部空間に放出されるが、通気孔によりガスを外部に排出して可動部の製造の歩留を高めることができる。
Application Example 4 The first substrate is formed of glass, the second substrate is formed of a semiconductor material, and the first substrate and the second substrate are bonded by anodic bonding. The functional element as described in any one of Application Examples 1 to 3.
With the above configuration, the first substrate and the second substrate can be firmly connected by anodic bonding without using an adhesive. In addition, gas is generated and released into the internal space at the time of anodic bonding, but the gas can be discharged to the outside through the vent hole, and the yield of manufacturing the movable part can be increased.

[適用例5]前記素子部は、可動部と、前記可動部を支持する支持部と、前記第1基板側に接続する固定電極指と、を有し、前記可動部は、前記固定電極指に対向する可動電極指と、前記可動電極指および前記支持部を接続した可撓部とを、有することを特徴とする適用例1乃至4のいずれか1例に記載の機能素子。
上記構成により、例えば、外力を受けたときに、可動電極指と固定電極指との間の静電容量は、可動電極指の変位により変化する。よって、この静電容量の変化により加速度等の物理量を検知することができ、製造効率の優れたセンサーを実現できる。
Application Example 5 The element unit includes a movable part, a support part that supports the movable part, and a fixed electrode finger that is connected to the first substrate side, and the movable part includes the fixed electrode finger. The functional element according to any one of Application Examples 1 to 4, further comprising: a movable electrode finger facing the flexible electrode; and a flexible part connecting the movable electrode finger and the support part.
With the above configuration, for example, when an external force is applied, the capacitance between the movable electrode finger and the fixed electrode finger changes due to the displacement of the movable electrode finger. Therefore, a physical quantity such as acceleration can be detected by the change in capacitance, and a sensor with excellent manufacturing efficiency can be realized.

[適用例6]第1基板と第2基板とを用意し、前記第1基板および前記第2基板の少なくとも一方に表面に溝を形成する工程と、前記第1基板上に前記第2基板を接合し、前記第1基板と前記第2基板との間に内部空間を形成し、前記溝により前記内部空間を通気させる工程と、前記第2基板に素子部を形成する工程と、前記第2基板を覆うようにリッドを前記第1基板上に接着部材で接合すると共に、前記接着部材により前記溝を封止する工程と、を備えたことを特徴とする機能素子の製造方法。
上記方法により、第1基板と第2基板の積層時において前記ガスが内部空間から溝により形成された通気孔を通って外部に排出させることができるので、素子部の製造の歩留を高めることができる。
Application Example 6 Preparing a first substrate and a second substrate, forming a groove on a surface of at least one of the first substrate and the second substrate, and forming the second substrate on the first substrate Bonding, forming an internal space between the first substrate and the second substrate, venting the internal space by the groove, forming an element portion on the second substrate, and the second And a step of bonding a lid on the first substrate with an adhesive member so as to cover the substrate, and sealing the groove with the adhesive member.
According to the above method, when the first substrate and the second substrate are stacked, the gas can be discharged from the internal space to the outside through the vent formed by the groove, so that the manufacturing yield of the element portion is increased. Can do.

[適用例7]第1基板と第2基板とを用意し、前記第2基板に貫通孔を形成する工程と、前記第1基板上に前記第2基板を接合し、前記第1基板と前記第2基板との間に内部空間を形成し、前記貫通孔により前記内部空間を通気させる工程と、前記第2基板の前記貫通孔を含む領域をエッチングで抜いて素子部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする機能素子の製造方法。   Application Example 7 Preparing a first substrate and a second substrate, forming a through hole in the second substrate, joining the second substrate on the first substrate, and connecting the first substrate and the second substrate Forming an internal space between the second substrate and venting the internal space by the through hole; and forming an element portion by etching a region including the through hole of the second substrate; A method for manufacturing a functional element, comprising:

上記方法により、積層時において前記ガスが内部空間から貫通孔を通って外部に排出させることができるので、素子部の製造の歩留を高めることができる。さらに、第2基板のエッチングを行う領域に内部空間に貫通する貫通孔を形成するので、素子部を形成するときに貫通孔を消失させることができ、貫通孔を封止する必要がないので、製造効率が向上する。   According to the above method, the gas can be discharged from the internal space through the through hole to the outside during the stacking, so that the yield of manufacturing the element portion can be increased. Furthermore, since the through hole penetrating into the internal space is formed in the region where the second substrate is etched, the through hole can be eliminated when forming the element portion, and it is not necessary to seal the through hole. Manufacturing efficiency is improved.

[適用例8]適用例1乃至5のいずれか1例に記載の機能素子を有することを特徴とする物理量センサー。
上記構成により、製造効率が優れた物理量センサーを提供できる。
[Application Example 8] A physical quantity sensor comprising the functional element according to any one of Application Examples 1 to 5.
With the above configuration, a physical quantity sensor with excellent manufacturing efficiency can be provided.

[適用例9]適用例1乃至8のいずれか1例に記載の機能素子を有することを特徴とする電子機器。
上記構成により、製造効率が優れた電子機器を提供できる。
Application Example 9 An electronic apparatus comprising the functional element according to any one of Application Examples 1 to 8.
With the above configuration, an electronic device having excellent manufacturing efficiency can be provided.

第1実施形態に係る機能素子の平面図である。It is a top view of the functional element concerning a 1st embodiment. 図1の一点鎖線で囲まれた部分の拡大図である。It is an enlarged view of the part enclosed with the dashed-dotted line of FIG. 図1のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 図1のB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line of FIG. 図1のC−C線断面図である。It is CC sectional view taken on the line of FIG. 図1のD−D線断面図である。It is the DD sectional view taken on the line of FIG. 第1実施形態の機能素子の製造工程を示す。ここで図7(a)乃至図7(e)において、左側は図5の一点鎖線で囲まれた部分の製造工程を示し、中央は図3の一点鎖線で囲まれた部分の製造工程を示し、右側は図4の一点鎖線で囲まれた部分の製造工程を示す。The manufacturing process of the functional element of 1st Embodiment is shown. Here, in FIGS. 7A to 7E, the left side shows the manufacturing process of the part surrounded by the one-dot chain line in FIG. 5, and the center shows the manufacturing process of the part surrounded by the one-dot chain line in FIG. The right side shows the manufacturing process of the part surrounded by the one-dot chain line in FIG. 第2実施形態に係る機能素子を示す図である。It is a figure which shows the functional element which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る機能素子を示し、図9(a)は部分平面図、図9(b)は部分側面図である。The functional element which concerns on 3rd Embodiment is shown, Fig.9 (a) is a partial top view, FIG.9 (b) is a partial side view. 第4実施形態に係る機能素子を示し、図10(a)は第2基板に可動部等を形成する前の部分平面図、図10(b)は図10(a)のA−A線断面図、図10(c)は第2基板に可動部等を形成した後の部分平面図である。The functional element which concerns on 4th Embodiment is shown, FIG.10 (a) is a fragmentary top view before forming a movable part etc. in a 2nd board | substrate, FIG.10 (b) is the sectional view on the AA line of Fig.10 (a). FIG. 10 (c) is a partial plan view after a movable part and the like are formed on the second substrate. 第5実施形態に係る機能素子を示す図である。It is a figure which shows the functional element which concerns on 5th Embodiment. 第6実施形態に係る機能素子を示し、図12(a)は平面図、図12(b)は側面から見た模式図である。The functional element which concerns on 6th Embodiment is shown, Fig.12 (a) is a top view, FIG.12 (b) is the schematic diagram seen from the side surface. 第7実施形態に係る機能素子を示す図である。It is a figure which shows the functional element which concerns on 7th Embodiment.

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .

図1乃至図6に第1実施形態に係る機能素子を示す。ここで図1は第1実施形態に係る機能素子の平面図、図2は図1の一点鎖線で囲まれた部分の拡大図、図3は図1のA−A線断面図、図4は図1のB−B線断面図、図5は図1のC−C線断面図、図6は図1のD−D線断面図である。   1 to 6 show a functional element according to the first embodiment. Here, FIG. 1 is a plan view of the functional element according to the first embodiment, FIG. 2 is an enlarged view of a portion surrounded by a one-dot chain line in FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 1, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line DD in FIG.

本実施形態の機能素子10は、絶縁体となる第1基板12上に第2基板50を積層し、第2基板50をリッド66で封止した構成を有している。
例えば、第1基板12はガラス等の絶縁体で形成されており、第2基板50は、シリコン等の半導体基板で形成されている。第1基板12の第2基板50側には凹部20と、第1の溝となる排気溝24、第2の溝となる第1配線溝26、第2配線溝28が形成されている。さらに第1基板12には、第1配線溝26、第2配線溝28とは別に第3配線溝30が形成されている。
The functional element 10 of the present embodiment has a configuration in which a second substrate 50 is stacked on a first substrate 12 serving as an insulator, and the second substrate 50 is sealed with a lid 66.
For example, the first substrate 12 is formed of an insulator such as glass, and the second substrate 50 is formed of a semiconductor substrate such as silicon. On the second substrate 50 side of the first substrate 12, a recess 20, an exhaust groove 24 serving as a first groove, a first wiring groove 26 serving as a second groove, and a second wiring groove 28 are formed. Furthermore, a third wiring groove 30 is formed in the first substrate 12 in addition to the first wiring groove 26 and the second wiring groove 28.

また第1基板12は、第2基板50と接合する接合部14と、接合部14の周囲を囲む外周部16と、外周部16に接続する端子部18とを有する。接合部14は平面視して第2基板50と重なる領域であり、外周部16は接合部14の周囲であって平面視してリッド66と重なる領域である。   Further, the first substrate 12 includes a bonding portion 14 that is bonded to the second substrate 50, an outer peripheral portion 16 that surrounds the periphery of the bonding portion 14, and a terminal portion 18 that is connected to the outer peripheral portion 16. The joining portion 14 is a region overlapping the second substrate 50 in plan view, and the outer peripheral portion 16 is a region surrounding the joining portion 14 and overlapping the lid 66 in plan view.

凹部20は、後述の素子部を構成する可動部54と第1基板12との干渉を回避するためのものである。よって凹部は接合部14内であって可動部54と対向する位置に形成される。また、第1基板12に第2基板50を積層すると、この凹部20により、第1基板12を内壁の一部とする内部空間68が形成される。   The concave portion 20 is for avoiding interference between the movable portion 54 constituting the element portion described later and the first substrate 12. Therefore, the concave portion is formed in the joint portion 14 at a position facing the movable portion 54. Further, when the second substrate 50 is laminated on the first substrate 12, an internal space 68 having the first substrate 12 as a part of the inner wall is formed by the recess 20.

排気溝24は、第1基板12を第2基板50に積層(接着)する際に発生するガスを外部に排出するためのものである。排気溝24は凹部20の内壁の一部を切り欠くとともに、接合部14及び外周部16を経由して外部に連通される。よってこの排気溝24により内部空間68から接合部14の外部に連通する排気孔70が形成される。   The exhaust groove 24 is for exhausting gas generated when the first substrate 12 is laminated (adhered) to the second substrate 50 to the outside. The exhaust groove 24 cuts out a part of the inner wall of the recess 20 and communicates with the outside via the joint portion 14 and the outer peripheral portion 16. Therefore, an exhaust hole 70 communicating from the internal space 68 to the outside of the joint portion 14 is formed by the exhaust groove 24.

第1配線溝26は、第2基板50と電気的に接続する第1配線32を配置するための溝であり、第2配線溝28は、第2基板50と電気的に接続する第1配線溝26とは別の第2配線38を配置するための溝である。第1配線溝26、第2配線溝28は、第1基板12の接合部14であって凹部20の外側となる領域から外周部16を経由して端子部18にわたり、再び外周部16及び接合部14に戻るU字型に形成されている。そして第2配線溝28は第1配線溝26の内側に沿って形成されている。また接合部14において第1配線溝26、第2配線溝28は、第2基板50を用いて構成される後述の固定電極指(第1固定電極指62、第2固定電極指64)の下を通過する。なお、第1配線溝26、第2配線溝28により、第2基板50を用いて構成される後述の支持部52との間に隙間が形成され、各配線溝を後述のように絶縁材料等で埋めない限り接合部14にある各配線溝は排気孔72として機能する。   The first wiring groove 26 is a groove for arranging the first wiring 32 electrically connected to the second substrate 50, and the second wiring groove 28 is the first wiring electrically connected to the second substrate 50. This is a groove for arranging a second wiring 38 different from the groove 26. The first wiring groove 26 and the second wiring groove 28 extend from the region which is the bonding portion 14 of the first substrate 12 outside the concave portion 20 to the terminal portion 18 via the outer peripheral portion 16 and again to the outer peripheral portion 16 and the bonding. It is formed in a U shape that returns to the portion 14. The second wiring groove 28 is formed along the inside of the first wiring groove 26. Further, in the joint portion 14, the first wiring groove 26 and the second wiring groove 28 are under fixed electrode fingers (a first fixed electrode finger 62 and a second fixed electrode finger 64) described later configured using the second substrate 50. Pass through. Note that a gap is formed between the first wiring groove 26 and the second wiring groove 28 and a support portion 52 (described later) configured using the second substrate 50, and each wiring groove is formed of an insulating material or the like as described later. Each wiring groove in the joint portion 14 functions as an exhaust hole 72 unless filled with.

第3配線溝30は、第2基板50と電気的に接続するための第3配線44を配置するための溝である。第3配線溝30は、支持部52の下を通り外周部16を経由して端子部18に引き出されている。   The third wiring groove 30 is a groove for arranging the third wiring 44 for electrical connection with the second substrate 50. The third wiring groove 30 passes under the support portion 52 and is led out to the terminal portion 18 via the outer peripheral portion 16.

第1基板12の構成材料としては、具体的には高抵抗なシリコン材料、ガラス材料を用いるのが好ましく、特に後述の第2基板がシリコン材料を主原料として構成されている場合、アルカリ金属イオン(可動イオン)を含むガラス材料(例えば、パイレックス(登録商標)のような硼珪酸ガラス)を用いるのが好ましい。これにより。第2基板50がシリコンを主原料として構成されている場合、第1基板12と第2基板50とを陽極接合することができる。この陽極接合により、接着剤を用いることなく第1基板12と第2基板50とを強固に接続することができる。   Specifically, it is preferable to use a high-resistance silicon material or glass material as the constituent material of the first substrate 12. In particular, when the second substrate described later is composed mainly of a silicon material, alkali metal ions are used. It is preferable to use a glass material containing (movable ions) (for example, a borosilicate glass such as Pyrex (registered trademark)). By this. When the second substrate 50 is composed of silicon as a main material, the first substrate 12 and the second substrate 50 can be anodically bonded. By this anodic bonding, the first substrate 12 and the second substrate 50 can be firmly connected without using an adhesive.

また第1基板12の構成材料は、第2基板50の構成材料の熱膨張係数差ができるだけ小さいことが好ましく、具体的には、第1基板12の構成材料と第2基板50の構成材料(及びリッドの構成材料)との熱膨張係数差が3ppm/℃以下であることが好ましい。これにより、第1基板12と第2基板50との接合時に高温下に晒されても、第1基板12と第2基板50との間の残留応力を低減することができる。   Further, the constituent material of the first substrate 12 is preferably such that the difference in thermal expansion coefficient between the constituent materials of the second substrate 50 is as small as possible. Specifically, the constituent material of the first substrate 12 and the constituent material of the second substrate 50 ( And the difference in thermal expansion coefficient from the constituent material of the lid) is preferably 3 ppm / ° C. or less. Accordingly, even if the first substrate 12 and the second substrate 50 are exposed to a high temperature during bonding, the residual stress between the first substrate 12 and the second substrate 50 can be reduced.

第1配線32は、後述の素子部の配線として第1配線溝26内に形成されるとともに、固定電極指を構成する第1固定電極指62と電気的に接続するものである。また第2配線38は、後述の素子部の配線として第2配線溝28内に形成されるとともに、固定電極指を構成する第2固定電極指64と電気的に接続するものである。よって、第1配線32の第1固定電極指62に対向する位置には、突起となる第1バンプ34が設けられ、第2配線38の第2固定電極指64に対向する位置には、突起となる第2バンプ40が設けられている。また第1配線32の端子部18側には、第1端子電極36が設けられ、第2配線38の端子部18側には、第2端子電極42が設けられている。   The first wiring 32 is formed in the first wiring groove 26 as a wiring of an element portion to be described later, and is electrically connected to the first fixed electrode finger 62 constituting the fixed electrode finger. In addition, the second wiring 38 is formed in the second wiring groove 28 as a wiring of an element portion to be described later, and is electrically connected to the second fixed electrode finger 64 constituting the fixed electrode finger. Therefore, the first bump 34 serving as a protrusion is provided at a position facing the first fixed electrode finger 62 of the first wiring 32, and the protrusion is disposed at a position facing the second fixed electrode finger 64 of the second wiring 38. The second bump 40 is provided. A first terminal electrode 36 is provided on the terminal portion 18 side of the first wiring 32, and a second terminal electrode 42 is provided on the terminal portion 18 side of the second wiring 38.

第3配線44は、後述の素子部の配線として第3配線溝30内に形成されるとともに、第2基板50を用いて構成される後述の支持部52(可動電極指58)に電気的に接続するものである。よって第3配線44の支持部52に対向する位置には、突起となる第3バンプ46が設けられ、第3配線44の端子部18側には第3端子電極48が設けられている。   The third wiring 44 is formed in the third wiring groove 30 as a wiring of an element section to be described later, and is electrically connected to a supporting section 52 (movable electrode finger 58) to be described later configured using the second substrate 50. To connect. Therefore, a third bump 46 serving as a protrusion is provided at a position facing the support portion 52 of the third wiring 44, and a third terminal electrode 48 is provided on the terminal portion 18 side of the third wiring 44.

なお、第1配線32、第2配線38、第3配線44の厚み寸法は、それぞれ第1配線溝26、第2配線溝28、第3配線溝30の深さ寸法より小さくなるように形成されている。また第1バンプ34、第2バンプ40、第3バンプ46はそれぞれ第1配線溝26、第2配線溝28、第3配線溝30から第1基板12の主面上にはみ出るように形成される。そして各バンプは第1基板12に第2基板50を積層する際に押しつぶされる。その結果、第1配線32は、後述の第1固定電極指62と電気的・機械的に接続され、第2配線38は後述の第2固定電極指64と電気的・機械的に接続され、第3配線44は後述の支持部52(可動電極指58)と電気的・機械的に接続する。   The thickness dimensions of the first wiring 32, the second wiring 38, and the third wiring 44 are formed to be smaller than the depth dimensions of the first wiring groove 26, the second wiring groove 28, and the third wiring groove 30, respectively. ing. The first bump 34, the second bump 40, and the third bump 46 are formed so as to protrude from the first wiring groove 26, the second wiring groove 28, and the third wiring groove 30 onto the main surface of the first substrate 12, respectively. . Each bump is crushed when the second substrate 50 is stacked on the first substrate 12. As a result, the first wiring 32 is electrically and mechanically connected to a first fixed electrode finger 62 described later, and the second wiring 38 is electrically and mechanically connected to a second fixed electrode finger 64 described later. The third wiring 44 is electrically and mechanically connected to a support portion 52 (movable electrode finger 58) described later.

また第1配線溝26、第2配線溝28、第3配線溝30は、それぞれ第1バンプ34、第1端子電極36、第2バンプ40、第2端子電極42、第3バンプ46、第3端子電極48を露出させた状態で絶縁性の樹脂材料等で埋め込んでもよい。   Further, the first wiring groove 26, the second wiring groove 28, and the third wiring groove 30 are respectively a first bump 34, a first terminal electrode 36, a second bump 40, a second terminal electrode 42, a third bump 46, and a third bump. The terminal electrode 48 may be exposed and embedded with an insulating resin material or the like.

第1配線32、第2配線38、第3配線44の構成材料としては、それぞれ導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができるが、例えば、ITO(Indim Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In3O3、SnO2、Sb含有SnO2、Al含有ZnO等の酸化物(透明電極材料)、Au、Pt、Ag、Cu、Alまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   The constituent materials of the first wiring 32, the second wiring 38, and the third wiring 44 are not particularly limited as long as they have conductivity, and various electrode materials can be used. For example, ITO (Indim Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), In3O3, SnO2, Sb-containing SnO2, oxides (transparent electrode materials) such as Al-containing ZnO, Au, Pt, Ag, Cu, Al or alloys containing these. These can be used alone or in combination of two or more.

中でも、前述の各配線の構成材料としては、透明電極材料(特にITO)を用いることが好適である。各配線がそれぞれ透明導電材料で構成されていると、第1基板12が透明であった場合、第2基板50を構成する固定電極指(第1固定電極指62、第2固定電極指64)の面上に存在する異物等を第1基板12の固定電極指とは反対の面から容易に視認することができ、機能素子10の検査を容易に行うことができる。   Among these, it is preferable to use a transparent electrode material (especially ITO) as a constituent material of each of the above-mentioned wirings. When each wiring is made of a transparent conductive material, when the first substrate 12 is transparent, fixed electrode fingers (first fixed electrode fingers 62, second fixed electrode fingers 64) constituting the second substrate 50 are used. It is possible to easily see foreign matter or the like existing on the surface of the first substrate 12 from the surface opposite to the fixed electrode finger of the first substrate 12, and the functional element 10 can be easily inspected.

また第1端子電極36、第2端子電極42、第3端子電極48の構成材料としては、前述した各配線と同様に導電性を有するものであれば、特に限定されず各種電極材料を用いることができる。   In addition, the constituent materials of the first terminal electrode 36, the second terminal electrode 42, and the third terminal electrode 48 are not particularly limited as long as they have conductivity similar to the above-described wirings, and various electrode materials are used. Can do.

さらに、第1バンプ34、第2バンプ40、第3バンプ46の構成材料としては、それぞれ、導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができるが、例えば、Au、Pt、Ag、Cu、Al等の金属単体、またはこれらを含む合金の金属が好適である。このような金属を用いて各バンプを構成することにより、前述の各配線と固定電極指(第1固定電極指62、第2固定電極指64)、可動電極指58との間の接点抵抗を小さくすることができる。   Further, the constituent materials of the first bump 34, the second bump 40, and the third bump 46 are not particularly limited as long as they have conductivity, and various electrode materials can be used. A single metal such as Au, Pt, Ag, Cu, Al, or an alloy metal containing these is suitable. By configuring each bump using such a metal, the contact resistance between each of the above-described wirings, the fixed electrode finger (first fixed electrode finger 62, second fixed electrode finger 64), and the movable electrode finger 58 is reduced. Can be small.

第2基板50は、機能素子10において加速度等の物理量を検知するものである。第2基板50は、支持部52、可動部54、第1固定電極指62、第2固定電極指64を含む素子部を有する。ここで第2基板50は導電性を有するものを用いるのが好ましく、支持部52と可動部54は電気的に接続した状態となっている。一方、第1固定電極指62、第2固定電極指64は、支持部52及び可動部54から空間的に分離され、電気的に絶縁されている。よって、第2基板50は、支持部52、可動部54、第1固定電極指62、第2固定電極指64との間に空洞部74を有する。   The second substrate 50 detects physical quantities such as acceleration in the functional element 10. The second substrate 50 has an element part including a support part 52, a movable part 54, a first fixed electrode finger 62, and a second fixed electrode finger 64. Here, it is preferable to use a conductive substrate for the second substrate 50, and the support portion 52 and the movable portion 54 are in an electrically connected state. On the other hand, the first fixed electrode finger 62 and the second fixed electrode finger 64 are spatially separated from the support portion 52 and the movable portion 54 and are electrically insulated. Therefore, the second substrate 50 has the cavity portion 74 between the support portion 52, the movable portion 54, the first fixed electrode finger 62, and the second fixed electrode finger 64.

支持部52は、第1基板12と接合するとともに可動部54を支持するものである。また支持部は第3バンプ接続することにより第3配線、第3端子電極と電気的に接続する。また支持部52は、第1基板12に第2基板50を積層することにより排気溝24との間に隙間を形成する。これにより内部空間68から第1基板12の接合部14の外部に連通する排気孔70が形成される。   The support part 52 is bonded to the first substrate 12 and supports the movable part 54. The support portion is electrically connected to the third wiring and the third terminal electrode by connecting the third bump. The support 52 forms a gap with the exhaust groove 24 by stacking the second substrate 50 on the first substrate 12. As a result, an exhaust hole 70 communicating from the internal space 68 to the outside of the joint portion 14 of the first substrate 12 is formed.

可動部54は、図1中の矢印の方向に変位するものである。可動部54は第1基板12に形成された凹部20に対向する位置に形成され、可動部54は第1基板12との接合や干渉が回避され、外部から受ける外力(例えば加速度)により可動する。可動部54は図1中の矢印方向を長手方向とするビーム56と、ビーム56の長手方向の両端に接続され支持部52に接続される可撓部60と、ビーム56の長手方向に垂直な方向に延出するようにビーム56に一定の間隔で並べられた状態で接続する複数の可動電極指58を有する。可撓部60は、例えば可動部54全体が図中の矢印の方向に加速度を受けると、図中の矢印の方向に撓み変形する。よってビーム56はその加速度によりビーム56の長手方向に変位する。これによりビーム56に接続する可動電極指58もビーム56の長手方向に変位する。   The movable part 54 is displaced in the direction of the arrow in FIG. The movable portion 54 is formed at a position facing the concave portion 20 formed in the first substrate 12, and the movable portion 54 is prevented from joining and interference with the first substrate 12, and is movable by an external force (for example, acceleration) received from the outside. . The movable portion 54 includes a beam 56 whose longitudinal direction is the arrow direction in FIG. 1, a flexible portion 60 connected to both ends of the beam 56 in the longitudinal direction and connected to the support portion 52, and perpendicular to the longitudinal direction of the beam 56. A plurality of movable electrode fingers 58 connected to the beam 56 in a state of being arranged at a constant interval so as to extend in the direction. For example, when the movable portion 54 as a whole receives acceleration in the direction of the arrow in the drawing, the flexible portion 60 bends and deforms in the direction of the arrow in the drawing. Therefore, the beam 56 is displaced in the longitudinal direction of the beam 56 by the acceleration. As a result, the movable electrode finger 58 connected to the beam 56 is also displaced in the longitudinal direction of the beam 56.

第1固定電極指62、第2固定電極指64は、上述のように支持部52及び可動部54と空間的に分離して形成されるとともに、固定電極指の長手方向の一端が第1基板12の接合部14の第1配線32、第2配線38に対向する位置に接合され、固定電極指の長手方向の他端が第1基板12の凹部20に対向する位置に配置される。また第1固定電極指62、第2固定電極指64は、図中の矢印の方向に交互に一定の間隔を置いて並べられて配置される。また第1固定電極指62と第2固定電極指64との間には、可動電極指58が図中の矢印の方向と垂直な方向から交差するように配置されている。よって可動電極指58は、図中の矢印の方向の一方の面において第1固定電極指62と一定の間隔を置いて対向し、他方の面において第2固定電極指64と一定の間隔を置いて対向することになる。したがって第1固定電極指62、第2固定電極指64の配列により櫛歯状の固定電極が形成され、この櫛歯状の固定電極に噛み込むように配置された可動電極指58により櫛歯状の可動電極が形成される。   The first fixed electrode finger 62 and the second fixed electrode finger 64 are formed spatially separated from the support portion 52 and the movable portion 54 as described above, and one end in the longitudinal direction of the fixed electrode finger is the first substrate. 12 are joined at positions facing the first wiring 32 and the second wiring 38 of the joining portion 14, and the other end in the longitudinal direction of the fixed electrode finger is disposed at a position facing the recess 20 of the first substrate 12. In addition, the first fixed electrode fingers 62 and the second fixed electrode fingers 64 are alternately arranged in the direction of the arrow in the drawing at regular intervals. Further, a movable electrode finger 58 is disposed between the first fixed electrode finger 62 and the second fixed electrode finger 64 so as to intersect from the direction perpendicular to the direction of the arrow in the drawing. Therefore, the movable electrode finger 58 is opposed to the first fixed electrode finger 62 at a certain interval on one surface in the direction of the arrow in the figure, and at a certain interval from the second fixed electrode finger 64 on the other surface. Will face each other. Therefore, a comb-like fixed electrode is formed by the arrangement of the first fixed electrode finger 62 and the second fixed electrode finger 64, and the comb-like shape is formed by the movable electrode finger 58 disposed so as to bite the comb-like fixed electrode. The movable electrode is formed.

さらに第1固定電極指62は、第1バンプ34と電気的に接続され、第2固定電極指64は第2バンプ40と電気的に接続される。よって第1固定電極指62は第1端子電極36と電気的に接続され、第2固定電極指64は第2端子電極42に電気的に接続される。また可動電極指58はビーム56、可撓部60を経由して支持部52に電気的に接続する。したがって、可動電極指58は支持部52を経由して第3端子電極48に電気的に接続する。よって第3端子電極48に電圧を印加すると、可動電極指58と第1固定電極指62との間で静電容量が発生し、可動電極指58と第2固定電極指64との間で静電容量が発生する。よって第1端子電極36から可動電極指58と第1固定電極指62との間の静電容量の情報を得ることができ。第2端子電極42から可動電極指58と第2固定電極指64との間の静電容量の情報を得ることができる。   Further, the first fixed electrode finger 62 is electrically connected to the first bump 34, and the second fixed electrode finger 64 is electrically connected to the second bump 40. Therefore, the first fixed electrode finger 62 is electrically connected to the first terminal electrode 36, and the second fixed electrode finger 64 is electrically connected to the second terminal electrode 42. The movable electrode finger 58 is electrically connected to the support portion 52 via the beam 56 and the flexible portion 60. Therefore, the movable electrode finger 58 is electrically connected to the third terminal electrode 48 via the support portion 52. Therefore, when a voltage is applied to the third terminal electrode 48, a capacitance is generated between the movable electrode finger 58 and the first fixed electrode finger 62, and a static electricity is generated between the movable electrode finger 58 and the second fixed electrode finger 64. Electric capacity is generated. Therefore, information on the capacitance between the movable electrode finger 58 and the first fixed electrode finger 62 can be obtained from the first terminal electrode 36. Capacitance information between the movable electrode finger 58 and the second fixed electrode finger 64 can be obtained from the second terminal electrode 42.

ここで可動部54が図中の矢印の方向に変位した場合に、可動電極指58は、第1固定電極指62、第2固定電極指64のいずれか一方の側に偏ることになる。このとき可動電極指58が接近した方の固定電極指と可動電極指58との間の静電容量は増加し、可動電極指58が遠ざかった方の固定電極指と可動電極指58との間の静電容量は減少する。   Here, when the movable portion 54 is displaced in the direction of the arrow in the drawing, the movable electrode finger 58 is biased to one of the first fixed electrode finger 62 and the second fixed electrode finger 64. At this time, the capacitance between the fixed electrode finger that is closer to the movable electrode finger 58 and the movable electrode finger 58 is increased, and between the fixed electrode finger that is farther away from the movable electrode finger 58 and the movable electrode finger 58. The capacitance of decreases.

したがって、本実施形態においては、可動電極指58と第1固定電極指62との間の静電容量と、可動電極指58と第2固定電極指64との間の静電容量を独立に測定することができ、さらにその差分を測定することにより測定される物理量の大きさとその方向(図中の矢印の方向)を高精度に検出することができる。   Therefore, in this embodiment, the electrostatic capacitance between the movable electrode finger 58 and the first fixed electrode finger 62 and the electrostatic capacitance between the movable electrode finger 58 and the second fixed electrode finger 64 are independently measured. Further, by measuring the difference, the magnitude of the physical quantity measured and the direction thereof (direction of the arrow in the figure) can be detected with high accuracy.

ここで、第2基板50の構成材料、すなわち支持部52、可動部54(ビーム56、可動電極指58、可撓部60)、第1固定電極指62、第2固定電極指64は、後述のようにエッチングにより形成することが好適である。そして上述のように第1基板12の可動部54に対向する位置には凹部20が形成されている。よって第2基板50において、可動部54と第1基板12との接合及び干渉を回避するための凹部を形成する必要はなく、各構成材料は予め用意された第2基板50の厚みを有した状態で形成することができる。よって各構成材料の厚みを簡単かつ高精度に揃えることができる。また各構成材料を厚く形成することができるので、機能素子10の耐衝撃性を高めることができる。さらに可動電極指58、第1固定電極指62、第2固定電極指64を厚く形成することができるので、電極間の静電容量を大きくすることができ、機能素子10の物理量検出の感度を高めることができる。さらに第1固定電極指62、第2固定電極指64は、支持部52及び可動部54から空間的に分離している。これにより各固定電極指と第1基板12との接合面積を十分なものとしつつ各固定電極指の小型化を図ることができる。そのため機能素子10の耐衝撃性の向上と小型化を両立させることができる。   Here, the constituent materials of the second substrate 50, that is, the support portion 52, the movable portion 54 (the beam 56, the movable electrode finger 58, the flexible portion 60), the first fixed electrode finger 62, and the second fixed electrode finger 64 will be described later. Thus, it is preferable to form by etching. As described above, the concave portion 20 is formed at a position facing the movable portion 54 of the first substrate 12. Therefore, in the second substrate 50, it is not necessary to form a recess for avoiding the joining and interference between the movable portion 54 and the first substrate 12, and each constituent material has the thickness of the second substrate 50 prepared in advance. It can be formed in a state. Therefore, the thickness of each constituent material can be easily and accurately aligned. Moreover, since each constituent material can be formed thick, the impact resistance of the functional element 10 can be improved. Furthermore, since the movable electrode finger 58, the first fixed electrode finger 62, and the second fixed electrode finger 64 can be formed thick, the capacitance between the electrodes can be increased, and the physical quantity detection sensitivity of the functional element 10 can be increased. Can be increased. Further, the first fixed electrode finger 62 and the second fixed electrode finger 64 are spatially separated from the support portion 52 and the movable portion 54. Thereby, it is possible to reduce the size of each fixed electrode finger while ensuring a sufficient bonding area between each fixed electrode finger and the first substrate 12. Therefore, it is possible to achieve both improvement in impact resistance and downsizing of the functional element 10.

第2基板50の構成材料としては、前述したように静電容量の変化に基づく物理量の検出が可能であれば特に限定されないが、半導体が好ましく、具体的には、例えば、単結晶シリコン、ポリシリコン等のシリコン材料を用いることが好ましい。   The constituent material of the second substrate 50 is not particularly limited as long as it can detect a physical quantity based on a change in capacitance as described above, but is preferably a semiconductor. Specifically, for example, single crystal silicon, polycrystal It is preferable to use a silicon material such as silicon.

シリコンはエッチングにより高精度に加工することができる。そのため第2基板50を、シリコンを主原料として構成することにより、第2基板50の寸法精度を高め、その結果物理量センサー素子である機能素子10の高感度化を図ることができる。またシリコンは疲労が少ないため、機能素子10の耐久性を向上させることもできる。また第2基板50を構成するシリコン材料には、リン、ボロン等の不純物がドープされているのが好ましい、これにより第2基板50の導電性を優れたものとすることができる。   Silicon can be processed with high precision by etching. Therefore, by configuring the second substrate 50 using silicon as a main raw material, the dimensional accuracy of the second substrate 50 can be increased, and as a result, the sensitivity of the functional element 10 that is a physical quantity sensor element can be increased. In addition, since silicon is less fatigued, the durability of the functional element 10 can be improved. Further, it is preferable that the silicon material constituting the second substrate 50 is doped with impurities such as phosphorus and boron, whereby the conductivity of the second substrate 50 can be made excellent.

リッド66は、キャップ型の形状でキャビティ部76を有し、例えばエポキシ系の接着剤等により第1基板12の外周部16に接合されるとともに、キャビティ部76に第2基板50を収納して第2基板50を封止する。その際、リッド66と第1基板12との間の接着部材としての接着層78が、排気溝24、第1配線溝26、第2配線溝28、第3配線溝30に入り込むことにより第2基板50が封止される。   The lid 66 has a cavity portion 76 in the shape of a cap, and is joined to the outer peripheral portion 16 of the first substrate 12 by, for example, an epoxy-based adhesive, and the second substrate 50 is accommodated in the cavity portion 76. The second substrate 50 is sealed. At that time, an adhesive layer 78 as an adhesive member between the lid 66 and the first substrate 12 enters the exhaust groove 24, the first wiring groove 26, the second wiring groove 28, and the third wiring groove 30, thereby causing the second. The substrate 50 is sealed.

図7に第1実施形態の機能素子の製造工程を示す。ここで図7(a)乃至図7(f)において、左側は図5の一点鎖線で囲まれた部分の製造工程を示し、中央は図3の一点鎖線で囲まれた部分の製造工程を示し、右側は図4の一点鎖線で囲まれた部分の製造工程を示す。   FIG. 7 shows a manufacturing process of the functional element of the first embodiment. Here, in FIGS. 7A to 7F, the left side shows the manufacturing process of the part surrounded by the one-dot chain line in FIG. 5, and the center shows the manufacturing process of the part surrounded by the one-dot chain line in FIG. The right side shows the manufacturing process of the part surrounded by the one-dot chain line in FIG.

上記構成に係る機能素子10の製造工程について説明する。本実施形態においては、第1基板12の構成材料としてガラス材料を用い、第2基板50の構成材料としてシリコンを用いた場合について説明する。まず図7(a)に示すように、第1基板12において、凹部20、排気溝24、第1配線溝26(不図示)、第2配線溝28、第3配線溝30を形成する。これらの形成方法としては、特に限定されないが、例えばプラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング等のうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、以下の各工程におけるエッチングにおいても、同様の方法を用いることができる。   A manufacturing process of the functional element 10 according to the above configuration will be described. In the present embodiment, a case where a glass material is used as the constituent material of the first substrate 12 and silicon is used as the constituent material of the second substrate 50 will be described. First, as shown in FIG. 7A, the recess 20, the exhaust groove 24, the first wiring groove 26 (not shown), the second wiring groove 28, and the third wiring groove 30 are formed in the first substrate 12. These forming methods are not particularly limited, but for example, one or two of physical etching methods such as plasma etching, reactive ion etching, beam etching, and optically assisted etching, and chemical etching such as wet etching. A combination of the above can be used. Note that the same method can be used for etching in the following steps.

また上述したエッチングに際しては、例えば、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを好適に用いることができる。また、マスク形成、エッチング、マスク除去を複数回繰り返し、凹部20、排気溝24、第1配線溝26、第2配線溝28、第3配線溝30を形成する。そして、このマスクはエッチング後に除去される。このマスクの除去方法としては、例えば、マスクがレジスト材料で形成される場合には、レジスト剥離液、マスクが金属材料で構成される場合には、リン酸溶液のようなメタル剥離液等を用いることができる。なお、凹部20、排気溝24、第1配線溝26、第2配線溝28、第3配線溝30の形成順序は任意に設定することができるが、マスクとして、例えば、グレースケールマスクを用いることにより、これら(深さの異なる複数の凹部)を一括形成しても良い。   In the above-described etching, for example, a mask formed by a photolithography method can be preferably used. Further, the mask formation, etching, and mask removal are repeated a plurality of times to form the recess 20, the exhaust groove 24, the first wiring groove 26, the second wiring groove 28, and the third wiring groove 30. This mask is removed after etching. As a method for removing the mask, for example, when the mask is formed of a resist material, a resist stripping solution is used. When the mask is formed of a metal material, a metal stripping solution such as a phosphoric acid solution is used. be able to. In addition, although the formation order of the recessed part 20, the exhaust groove 24, the 1st wiring groove 26, the 2nd wiring groove 28, and the 3rd wiring groove 30 can be set arbitrarily, a gray scale mask is used as a mask, for example. Thus, these (a plurality of recesses having different depths) may be formed collectively.

次に図7(b)に示すように第1基板12上に第1配線32(不図示)、第2配線38、第3配線44を形成する。各配線の形成方法(成膜方法)としては特に限定されないが、例えば、真空蒸着、スパッタリング(低温スパッタリング)、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、容射等、薄膜の接合等が挙げられる。なお、以下の各工程における成膜においても、同様の方法を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 7B, the first wiring 32 (not shown), the second wiring 38 and the third wiring 44 are formed on the first substrate 12. The method for forming each wiring (film forming method) is not particularly limited. For example, vacuum plating, sputtering (low temperature sputtering), dry plating methods such as ion plating, wet plating methods such as electrolytic plating and electroless plating, etc. For example, thin film bonding and the like. Note that the same method can be used for film formation in the following steps.

そして、図7(c)に示すように、第1端子電極36(不図示)、第2端子電極42(不図示)、第3端子電極48、第1バンプ34(不図示)、第2バンプ40、第3バンプ46を形成する。なお、これらを形成後、これらを露出させた状態で各配線を保護する絶縁材料を各溝に埋め込んでもよい。   Then, as shown in FIG. 7C, the first terminal electrode 36 (not shown), the second terminal electrode 42 (not shown), the third terminal electrode 48, the first bump 34 (not shown), the second bump 40, a third bump 46 is formed. In addition, after these are formed, an insulating material for protecting each wiring may be embedded in each groove in a state where these are exposed.

次に、図7(d)に示すように、第1基板12の上面の接合部14と、エッチング前の第2基板50と、を陽極接合法により接合する。これにより、凹部20と第2基板50による内部空間が形成される。また、この接合により、各バンプは押しつぶされて、上述のように対応する可動電極指58や固定電極指に電気的・機械的に接合する。   Next, as shown in FIG. 7D, the bonding portion 14 on the upper surface of the first substrate 12 and the second substrate 50 before etching are bonded by an anodic bonding method. Thereby, an internal space is formed by the recess 20 and the second substrate 50. Also, by this bonding, each bump is crushed and is electrically and mechanically bonded to the corresponding movable electrode finger 58 and fixed electrode finger as described above.

ところで、この陽極接合により第1基板12と第2基板50との接合領域から酸素が発生し内部空間68に放出される。しかし、この陽極接合の際に第2基板50と排気溝24により内部空間68と外部とを連通する排気孔70が形成されるので、内部空間68から外部に酸素を排出させることができる。また第2基板50は、第1基板12に積層する際の取り扱い性を高めたり、固定電極指や可動電極指のアスペクト比(電極幅対電極厚みの比率)を大きくして検出感度を高めるために、第1基板12への接合前に必要とする厚みより厚くしておく場合がある。このときは、CPM法、ドライポリッシュ法等を用いて積層後の第2基板50の薄肉化を行なう。   By the way, oxygen is generated from the bonding region between the first substrate 12 and the second substrate 50 by this anodic bonding and released into the internal space 68. However, since the exhaust hole 70 that connects the internal space 68 and the outside is formed by the second substrate 50 and the exhaust groove 24 during the anodic bonding, oxygen can be discharged from the internal space 68 to the outside. In addition, the second substrate 50 is for improving the handling sensitivity when being stacked on the first substrate 12 and increasing the detection sensitivity by increasing the aspect ratio (ratio of electrode width to electrode thickness) of the fixed electrode finger or the movable electrode finger. In addition, it may be thicker than necessary before bonding to the first substrate 12. At this time, the second substrate 50 after lamination is thinned using a CPM method, a dry polishing method, or the like.

そして、図7(e)に示すように、第2基板50をエッチングすることにより、空洞部74を形成し、支持部52、可動部54(ビーム56、可動電極指58、可撓部60)、第1固定電極指62、第2固定電極指64が形成される。このとき、第1固定電極指62、第2固定電極指64は、それぞれ互いに空間的に分離するとともに、支持部52及び可動部とも空間的に分離しつつ第1基板12の接合部14に接合した状態を維持する。また第1固定電極指62は、第1バンプ34に接合した状態を維持し。第2固定電極指64は、第2バンプ40に接合した状態を維持する。   Then, as shown in FIG. 7E, the second substrate 50 is etched to form the cavity 74, and the support 52, the movable part 54 (the beam 56, the movable electrode finger 58, the flexible part 60). First fixed electrode fingers 62 and second fixed electrode fingers 64 are formed. At this time, the first fixed electrode finger 62 and the second fixed electrode finger 64 are spatially separated from each other and joined to the joint portion 14 of the first substrate 12 while being spatially separated from the support portion 52 and the movable portion. Maintain the state. Further, the first fixed electrode finger 62 is maintained in a state of being bonded to the first bump 34. The second fixed electrode finger 64 maintains a state where it is bonded to the second bump 40.

最後に、図7(f)に示すように、キャビティ部76を有するリッド66を第1基板12に接合し、第2基板50を収納・封止した機能素子10が形成される。このようにリッド66により第2基板50を封止するので、可動部54を安定的に動作させることができる。さらに排気孔70を上述の排気溝24で形成している場合は、リッド66による第2基板50の封止と同時に排気溝24を接着剤(接着層78)で封止することが可能となり、製造工程を削減してコストを抑制することができる。   Finally, as shown in FIG. 7F, the functional element 10 in which the lid 66 having the cavity portion 76 is bonded to the first substrate 12 and the second substrate 50 is accommodated and sealed is formed. Thus, since the 2nd board | substrate 50 is sealed with the lid 66, the movable part 54 can be operated stably. Further, when the exhaust hole 70 is formed by the exhaust groove 24 described above, the exhaust groove 24 can be sealed with an adhesive (adhesive layer 78) simultaneously with the sealing of the second substrate 50 by the lid 66. Manufacturing steps can be reduced and costs can be reduced.

本実施形態のように、第1基板12に第2基板50を積層したのち可動部54を形成する場合、第1基板12と第2基板50の接合時に接合によるガスが発生するため、凹部20の内部の雰囲気が膨張し、可動部54の形成に悪影響を及ぼしたり、第1基板12と第2基板50が剥離してしまう虞がある。しかし、積層する前に外部と内部空間68とを接続する排気孔70を形成しておくことにより、積層時においてガスが内部空間68から排気孔70を通って外部に排出させることができるので、可動部54の製造の歩留を高めることができる。また本実施形態では、排気孔70を独立に形成する必要は無く、基板(第1基板12)の表面に溝を形成することにより容易に排気孔70が形成することができる。   When the movable portion 54 is formed after laminating the second substrate 50 on the first substrate 12 as in the present embodiment, a gas due to bonding is generated when the first substrate 12 and the second substrate 50 are bonded. There is a possibility that the atmosphere inside the substrate expands, adversely affects the formation of the movable portion 54, and the first substrate 12 and the second substrate 50 are peeled off. However, by forming the exhaust hole 70 connecting the outside and the internal space 68 before stacking, gas can be discharged from the internal space 68 to the outside through the exhaust hole 70 during stacking. The manufacturing yield of the movable part 54 can be increased. Further, in the present embodiment, it is not necessary to form the exhaust holes 70 independently, and the exhaust holes 70 can be easily formed by forming grooves on the surface of the substrate (first substrate 12).

図8に第2実施形態に係る機能素子を示す。なお、以降の実施形態において、第1実施形態と共通する構成要素については同一番号を付するものとし、必要な場合を除いてその説明を省略する。第2実施形態に係る機能素子80は、基本構成は第1実施形態と類似するが、第1基板12は、前述の第2の溝(第2配線溝28)から分岐して内部空間68に接続する第3の溝(排出溝82)を有する点で相違する。   FIG. 8 shows a functional element according to the second embodiment. In the following embodiments, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted unless necessary. The functional element 80 according to the second embodiment has a basic configuration similar to that of the first embodiment, but the first substrate 12 branches from the above-described second groove (second wiring groove 28) into the internal space 68. The difference is that a third groove (discharge groove 82) to be connected is provided.

このため、第1基板12にエッチング前の第2基板50を積層する際に、第2の溝(第2配線溝28)及び第3の溝(排出溝82)を、第2の溝(第2配線溝28)の外周部16側及び第3の溝(排出溝82)の内部空間68側の端部を残して封止される。これにより内部空間68と第2基板50の外部とを連通する排気孔84が形成される。   Therefore, when the second substrate 50 before etching is stacked on the first substrate 12, the second groove (second wiring groove 28) and the third groove (discharge groove 82) are replaced with the second groove (second groove). (2) The wiring groove 28) is sealed except for the end portion on the outer peripheral portion 16 side and the third groove (discharge groove 82) on the inner space 68 side. As a result, an exhaust hole 84 that communicates the internal space 68 with the outside of the second substrate 50 is formed.

よって、第2実施形態においては、第2配線溝28は排出溝としての機能も有する。
よって、第2配線38を絶縁材料で保護する際、第2配線溝28の排気孔84と共有する領域においては絶縁材料等により溝を完全に埋めないようにする必要がある。
Therefore, in the second embodiment, the second wiring groove 28 also has a function as a discharge groove.
Therefore, when protecting the second wiring 38 with an insulating material, it is necessary to prevent the groove from being completely filled with an insulating material or the like in the region shared with the exhaust hole 84 of the second wiring groove 28.

そして第1基板12とエッチング前の第2基板50を陽極接合により接合する際、内部空間68に放出された酸素は、第2の溝(第2配線溝28)、第3の溝(排出溝82)により形成される排気孔84を通って第2基板50の外部に排出させることができる。よって、第1実施形態の排気溝24を形成する必要は無い。なお第2実施形態の機能素子80は、排気溝24を形成せず排出溝82を形成する点で異なるだけあるので、その製造方法についての説明を省略する。   Then, when the first substrate 12 and the second substrate 50 before etching are bonded by anodic bonding, oxygen released into the internal space 68 is converted into the second groove (second wiring groove 28), the third groove (discharge groove). 82) can be discharged to the outside of the second substrate 50 through the exhaust hole 84 formed by (82). Therefore, it is not necessary to form the exhaust groove 24 of the first embodiment. Since the functional element 80 of the second embodiment is different only in that the exhaust groove is not formed but the exhaust groove is formed, the description of the manufacturing method is omitted.

図9に第3実施形態に係る機能素子を示す。図9(a)は部分平面図、図9(b)は部分側面図である。第3実施形態に係る機能素子90は、第1実施形態、第2実施形態とは異なり、第1基板12に凹部20を形成せず、第2基板50の第1基板12に対向する側に凹部92を形成している。そして第2基板50のこの凹部92に対向する位置に可動部94(可動部54)を形成している。一方、第1基板12においては、排気溝25が第1基板12の外周部16から第2基板50の凹部92に対向する位置にまで延びて形成されている。そして第1基板12とエッチング前の第2基板50との陽極接合の際に、凹部92と第1基板12により形成された内部空間98に酸素が放出される。しかし、排気溝25及び第1基板12より形成された排気孔100により内部空間98と外部とが連通されるので、内部空間98に放出された酸素を外部に排出することができる。なお凹部92は、第1基板12に第2基板50を積層する前に上述のエッチング等により形成する。   FIG. 9 shows a functional element according to the third embodiment. FIG. 9A is a partial plan view, and FIG. 9B is a partial side view. Unlike the first embodiment and the second embodiment, the functional element 90 according to the third embodiment does not form the recess 20 in the first substrate 12, and is on the side facing the first substrate 12 of the second substrate 50. A recess 92 is formed. A movable portion 94 (movable portion 54) is formed at a position facing the concave portion 92 of the second substrate 50. On the other hand, in the first substrate 12, the exhaust groove 25 is formed to extend from the outer peripheral portion 16 of the first substrate 12 to a position facing the recess 92 of the second substrate 50. During the anodic bonding between the first substrate 12 and the second substrate 50 before etching, oxygen is released into the internal space 98 formed by the recess 92 and the first substrate 12. However, since the internal space 98 communicates with the outside through the exhaust hole 100 formed by the exhaust groove 25 and the first substrate 12, oxygen released into the internal space 98 can be exhausted to the outside. The recess 92 is formed by the above-described etching or the like before the second substrate 50 is stacked on the first substrate 12.

なお、凹部(第1実施形態の凹部20、第2実施形態の凹部92)は可動部54、可動部94と第1基板12との接合・干渉を回避するためのものであるので、第1基板12、及び/または、第2基板50に形成することができる。   The concave portions (the concave portion 20 of the first embodiment and the concave portion 92 of the second embodiment) are for avoiding joining / interference between the movable portion 54 and the movable portion 94 and the first substrate 12, so that the first It can be formed on the substrate 12 and / or the second substrate 50.

図10に第4実施形態に係る機能素子を示す。図10(a)は第2基板に可動部等を形成する前の部分平面図、図10(b)は図10(a)のA−A線断面図、図10(c)は第2基板に可動部等を形成した後の部分平面図である。第4実施形態に係る機能素子110は、第1実施形態、第2実施形態同様に第1基板12に凹部20を形成するが、排気溝112を第2基板50の端部から第1基板12の凹部20に対向する面にまで形成する点で相違する。これにより、第2基板50および排気溝112により排気孔114が形成され、この排気孔114により、凹部20及びエッチング前の第2基板50により形成される内部空間68と、外部と、が連通する。そして図10(c)に示すように、エッチングによる可動部54等の形成後は、排気孔114の凹部20(空洞部74)に対向する領域は切除される。   FIG. 10 shows a functional element according to the fourth embodiment. FIG. 10A is a partial plan view before forming a movable part or the like on the second substrate, FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 10A, and FIG. 10C is the second substrate. It is a partial top view after forming a movable part etc. in FIG. The functional element 110 according to the fourth embodiment forms the recess 20 in the first substrate 12 as in the first and second embodiments, but the exhaust groove 112 extends from the end of the second substrate 50 to the first substrate 12. It differs in that it is formed up to the surface facing the recess 20 of the above. As a result, an exhaust hole 114 is formed by the second substrate 50 and the exhaust groove 112, and the internal space 68 formed by the recess 20 and the second substrate 50 before etching communicates with the outside through the exhaust hole 114. . Then, as shown in FIG. 10C, after the formation of the movable portion 54 and the like by etching, the region facing the concave portion 20 (cavity portion 74) of the exhaust hole 114 is cut off.

図11に第5実施形態に係る機能素子を示す。第5実施形態に係る機能素子170は、第1実施形態、第2実施形態同様に第1基板12に凹部20を形成するが、第2基板50のエッチングを行なう領域(空洞部74)に内部空間68に貫通する貫通孔172を形成したのち、第1基板12に第2基板50を積層する点で相違する。すなわちエッチングにより形成される空洞部74であって凹部20に対向する位置に貫通孔172を形成する。これにより、第1基板12と第2基板50との陽極接合の際に内部空間68に放出された酸素を貫通孔172から排出させることができる。またエッチングにより可動部等を形成したのちは、この貫通孔172は消失する。このため、可動部等の形成後に貫通孔172を封止する必要がないので、製造効率が向上する。   FIG. 11 shows a functional element according to the fifth embodiment. In the functional element 170 according to the fifth embodiment, the recess 20 is formed in the first substrate 12 as in the first and second embodiments, but the second substrate 50 is etched in the region (cavity 74). The difference is that the second substrate 50 is stacked on the first substrate 12 after the through hole 172 penetrating the space 68 is formed. That is, the through-hole 172 is formed in the cavity 74 formed by etching and at a position facing the recess 20. Thereby, oxygen released into the internal space 68 during the anodic bonding between the first substrate 12 and the second substrate 50 can be discharged from the through hole 172. In addition, the through-hole 172 disappears after the movable part is formed by etching. For this reason, since it is not necessary to seal the through-hole 172 after forming a movable part etc., manufacturing efficiency improves.

図12に第6実施形態に係る機能素子を示す。図12(a)は平面図、図12(b)は側面から見た模式図である。第6実施形態に係る機能素子120は、第1基板122と第2基板130の積層構造であるが、第2基板130は、可動部132と、前記可動部132を支持する支持部142と、により形成されている。そして可動部132は、フラップ板134と、フラップ板134の釣り合いの位置から離れた位置と前記支持部142とを連結し、前記フラップ板134の回転軸となる連結部136と、フラップ板134の第1基板122に対向する面に形成された可動電極138、可動電極140と、を有する。また可動電極138、可動電極140は連結部136を挟むように、それぞれフラップ板134の片側に接続されている。また可動電極138、可動電極140は連結部136を経由して第2基板130の外部と電気的に接続可能である。   FIG. 12 shows a functional element according to the sixth embodiment. 12A is a plan view, and FIG. 12B is a schematic view seen from the side. The functional element 120 according to the sixth embodiment has a stacked structure of a first substrate 122 and a second substrate 130. The second substrate 130 includes a movable portion 132, a support portion 142 that supports the movable portion 132, It is formed by. The movable portion 132 connects the flap plate 134, the position away from the balance position of the flap plate 134, and the support portion 142, the connecting portion 136 serving as the rotation axis of the flap plate 134, and the flap plate 134. The movable electrode 138 and the movable electrode 140 are formed on a surface facing the first substrate 122. Further, the movable electrode 138 and the movable electrode 140 are connected to one side of the flap plate 134 so as to sandwich the connecting portion 136, respectively. In addition, the movable electrode 138 and the movable electrode 140 can be electrically connected to the outside of the second substrate 130 via the connecting portion 136.

一方、第1基板122はフラップ板134との干渉を回避するためフラップ板134に対向する位置に凹部124を形成し、凹部124の底部に固定電極126、固定電極128を形成している。固定電極126は、第1基板122の可動電極138に対向する位置に形成され、固定電極128は第2基板の可動電極140に対向する位置に形成されている。   On the other hand, in order to avoid interference with the flap plate 134, the first substrate 122 has a recess 124 formed at a position facing the flap plate 134, and a fixed electrode 126 and a fixed electrode 128 are formed at the bottom of the recess 124. The fixed electrode 126 is formed at a position facing the movable electrode 138 of the first substrate 122, and the fixed electrode 128 is formed at a position facing the movable electrode 140 of the second substrate.

本実施形態の場合も第1基板122と第2基板130とを陽極接合により接合することができるが、第1実施形態等と同様に第1基板122に排気溝144を形成すればよい。また本実施形態においてもフラップ板134と連結部136はエッチングにより形成するが、第5実施形態と同様に、エッチングされる領域に貫通孔146を形成した後に陽極接合を行えばよい。なお可動電極138、可動電極140、固定電極126、固定電極128は、第1基板122と第2基板130との陽極接合を行なう前に形成する必要がある。   In the present embodiment as well, the first substrate 122 and the second substrate 130 can be joined by anodic bonding, but the exhaust groove 144 may be formed in the first substrate 122 as in the first embodiment. Also in this embodiment, the flap plate 134 and the connecting portion 136 are formed by etching, but anodic bonding may be performed after the through hole 146 is formed in the etched region, as in the fifth embodiment. The movable electrode 138, the movable electrode 140, the fixed electrode 126, and the fixed electrode 128 need to be formed before the anodic bonding between the first substrate 122 and the second substrate 130 is performed.

本実施形態においては、可動電極と固定電極との間で電圧を印加すると、可動電極138と固定電極126との間で静電容量が発生し、可動電極140と固定電極128との間で静電容量が発生する。そして、例えば第2基板130の法線方向から加速度を受けた場合、フラップ板134は連結部を軸として回転する。この場合、フラップ板134は可動電極138が設けられた方が重くなるので、可動電極138が設けられた側は慣性の法則により加速度の方向と反対の方向に変位する。よって、可動電極138と固定電極126との間の静電容量、可動電極140と固定電極128との間の静電容量は一方が増加すると他方が減少する関係になる。よって両者の差分を採ることにより加速度等の物理量の大きさとその方向(第2基板130の法線方向)を検知することができる。   In the present embodiment, when a voltage is applied between the movable electrode and the fixed electrode, an electrostatic capacity is generated between the movable electrode 138 and the fixed electrode 126, and static electricity is generated between the movable electrode 140 and the fixed electrode 128. Electric capacity is generated. For example, when the acceleration is received from the normal direction of the second substrate 130, the flap plate 134 rotates around the connecting portion. In this case, since the flap plate 134 is heavier when the movable electrode 138 is provided, the side on which the movable electrode 138 is provided is displaced in a direction opposite to the direction of acceleration according to the law of inertia. Therefore, the electrostatic capacity between the movable electrode 138 and the fixed electrode 126 and the electrostatic capacity between the movable electrode 140 and the fixed electrode 128 are in a relationship in which one increases and the other decreases. Therefore, by taking the difference between the two, the magnitude of the physical quantity such as acceleration and its direction (the normal direction of the second substrate 130) can be detected.

図13に第7実施形態に係る機能素子を示す。第7実施形態に係る機能素子150は、第1基板152と第2基板の積層構造であるが、可動部は、第2基板158の一部が薄肉に形成され第2基板158の主面の法線方向からの外力により撓み変形可能とするダイアフラム160として形成されている。そしてダイアフラム160の第1基板152側には可動電極162が形成されている。   FIG. 13 shows a functional element according to the seventh embodiment. The functional element 150 according to the seventh embodiment has a stacked structure of the first substrate 152 and the second substrate, but the movable portion is formed such that a part of the second substrate 158 is thin and the main surface of the second substrate 158 is formed. It is formed as a diaphragm 160 that can be bent and deformed by an external force from the normal direction. A movable electrode 162 is formed on the first substrate 152 side of the diaphragm 160.

第1基板152は、第2基板158と対向する位置に凹部154が形成され、凹部154の底面の可動電極162に対向する位置に固定電極156を有している。本実施形態の場合も第1基板152と第2基板158とを陽極接合により接合することができるが、第1実施形態等と同様に第1基板152に排気溝164を形成すればよい。また上述のように取り扱いの便宜のため、第2基板158は必要とする厚みより厚い状態で第1基板152と陽極接合を行い、接合後に第2基板158を薄肉化することによりダイアフラム160を形成してもよい。また前述同様に可動電極162、固定電極156は、第1基板152と第2基板158との陽極接合を行なう前に形成する必要がある。   The first substrate 152 has a recess 154 formed at a position facing the second substrate 158, and has a fixed electrode 156 at a position facing the movable electrode 162 on the bottom surface of the recess 154. In the present embodiment as well, the first substrate 152 and the second substrate 158 can be joined by anodic bonding, but the exhaust groove 164 may be formed in the first substrate 152 as in the first embodiment. Further, as described above, for convenience of handling, the second substrate 158 is anodic bonded to the first substrate 152 with a thickness larger than necessary, and the diaphragm 160 is formed by thinning the second substrate 158 after bonding. May be. As described above, the movable electrode 162 and the fixed electrode 156 need to be formed before anodic bonding of the first substrate 152 and the second substrate 158 is performed.

本実施形態においては、例えば第2基板158の法線方向に垂直な方向に加速度を受けると慣性の法則によりダイアフラム160が加速度と反対側に向けて撓み変形する。また内部空間166が気密封止されている場合は、内部空間166の圧力と外部との圧力差によりダイアフラム160が撓み変形する。これにより可動電極162と固定電極156との間の静電容量の変化を測定して物理量の大きさとその方向を検知することができる。   In this embodiment, for example, when an acceleration is applied in a direction perpendicular to the normal direction of the second substrate 158, the diaphragm 160 bends and deforms toward the opposite side of the acceleration according to the law of inertia. When the internal space 166 is hermetically sealed, the diaphragm 160 is bent and deformed due to a pressure difference between the pressure in the internal space 166 and the outside. As a result, a change in electrostatic capacitance between the movable electrode 162 and the fixed electrode 156 can be measured to detect the magnitude and direction of the physical quantity.

いずれの実施形態に係る機能素子においても、機能素子を駆動する集積回路(IC)等に接続して物理量センサーを構築することが可能である。例えばICを角速度検出回路や加速検出回路、圧力検出回路として形成することにより、ジャイロセンサー、加速度センサー、圧力センサーとして構成することができる。   In any functional element according to any of the embodiments, a physical quantity sensor can be constructed by connecting to an integrated circuit (IC) or the like that drives the functional element. For example, by forming the IC as an angular velocity detection circuit, an acceleration detection circuit, or a pressure detection circuit, it can be configured as a gyro sensor, an acceleration sensor, or a pressure sensor.

またいずれの実施形態に係る機能素子を、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、医療機器、各種測定機器等に搭載した電子機器を構築することができる。   In addition, an electronic device in which the functional element according to any of the embodiments is mounted on a digital camera, a personal computer, a mobile phone, a medical device, various measuring devices, or the like can be constructed.

以上、本発明の機能素子、機能素子の製造方法、物理量センサー及び電子機器について図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上記説明では、第1基板および第2基板の少なくとも一方に凹部を形成し、内部空間を形成したが、平板状の第1基板および第2基板を用い、第1基板と第2基板との間にスペーサを介して両基板を接合することにより内部空間を形成してもよい。また、櫛歯状をなすように並ぶ複数の第1固定電極指62、第2固定電極指64が互いに空間的に分離していれば前述した実施形態に限定されない。   As described above, the functional element, the method for manufacturing the functional element, the physical quantity sensor, and the electronic device of the present invention have been described based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these. For example, in the above description, the concave portion is formed in at least one of the first substrate and the second substrate to form the internal space. However, the first substrate and the second substrate are used using the flat first substrate and the second substrate. The internal space may be formed by bonding both substrates via a spacer. Further, the embodiment is not limited to the above-described embodiment as long as the plurality of first fixed electrode fingers 62 and second fixed electrode fingers 64 arranged in a comb-like shape are spatially separated from each other.

また第1固定電極指62及び第2固定電極指64と、これに噛み合うように設けられた可動電極指58の本数、配置及び大きさ等の形態は、前述した実施形態に限定されない。   Further, the number, arrangement, size, and the like of the first fixed electrode fingers 62 and the second fixed electrode fingers 64 and the movable electrode fingers 58 provided so as to mesh with the first fixed electrode fingers 62 and the second fixed electrode fingers 64 are not limited to the above-described embodiments.

また可動部54を図1の矢印の方向に垂直な方向に変位させるように構成してもよいし、図1の矢印の方向を回転軸として回動させるように構成してもよい。この場合、第1固定電極指62及び第2固定電極指64と可動電極指58の対向面積の変化による静電容量変化に基づいて物理量を検出すればよい。   Further, the movable portion 54 may be configured to be displaced in a direction perpendicular to the direction of the arrow in FIG. 1, or may be configured to rotate with the direction of the arrow in FIG. In this case, the physical quantity may be detected based on a change in capacitance due to a change in the facing area of the first fixed electrode finger 62 and the second fixed electrode finger 64 and the movable electrode finger 58.

また上述の第1実施形態乃至第5実施形態では、機能素子を物理量センサー素子として用いる場合について説明したが、物理量センサー素子に限らず、例えば、各固定電極指、と可動電極指に異なる電圧を印加してクーロン力により可動電極指を駆動させることにより、固有周波数により発振する共振子として本発明の機能素子を用いてもよい。   In the first to fifth embodiments described above, the case where the functional element is used as the physical quantity sensor element has been described. However, the present invention is not limited to the physical quantity sensor element. For example, different voltages are applied to each fixed electrode finger and movable electrode finger. The functional element of the present invention may be used as a resonator that oscillates at a natural frequency by applying and driving the movable electrode finger with Coulomb force.

10………機能素子、12………第1基板、14………接合部、16………外周部、18………端子部、20………凹部、24………排気溝、25………排気溝、26………第1配線溝、28………第2配線溝、30………第3配線溝、32………第1配線、34………第1バンプ、36………第1端子電極、38………第2配線、40………第2バンプ、42………第2端子電極、44………第3配線、46………第3バンプ、48………第3端子電極、50………第2基板、52………支持部、54………可動部、56………ビーム、58………可動電極指、60………可撓部、62………第1固定電極指、64………第2固定電極指、66………リッド、68………内部空間、70………排気孔、72………排気孔、74………空洞部、76………キャビティ部、78………接着層、80………機能素子、82………排出溝、84………排気孔、90………機能素子、92………凹部、94………可動部、96………排気溝、98………内部空間、100………排気孔、110………機能素子、112………排気溝、114………排気孔、120………機能素子、122………第1基板、124………凹部、126………固定電極、128………固定電極、130………第2基板、132………可動部、134………フラップ板、136………連結部、138………可動電極、140………可動電極、142………支持部、144………排気溝、146………貫通孔、150………機能素子、152………第1基板、154………凹部、156………固定電極、158………第2基板、160………ダイアフラム、162………可動電極、164………排気溝、166………内部空間、170………機能素子、172………貫通孔。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ......... Function element, 12 ......... 1st board | substrate, 14 ......... Joint part, 16 ......... Outer peripheral part, 18 ......... Terminal part, 20 ......... Recessed part, 24 ......... Exhaust groove, 25 ......... Exhaust groove, 26 ......... First wiring groove, 28 ......... Second wiring groove, 30 ......... Third wiring groove, 32 ......... First wiring, 34 ......... First bump, 36 ......... First terminal electrode, 38 ......... Second wiring, 40 ......... Second bump, 42 ......... Second terminal electrode, 44 ......... Third wiring, 46 ......... Third bump, 48 ......... Third terminal electrode, 50 ......... Second substrate, 52 ......... Supporting part, 54 ......... Moving part, 56 ......... Beam, 58 ......... Moving electrode finger, 60 ...... Flexible 62,... First fixed electrode finger, 64... Second fixed electrode finger, 66... Lid, 68 ... Internal space, 70 ... Exhaust hole, 72 Exhaust hole, 74 ……… Cavity 76 ......... Cavity part, 78 ......... Adhesive layer, 80 ......... Function element, 82 ......... Discharge groove, 84 ......... Exhaust hole, 90 ......... Function element, 92 ......... Recess, 94 ... …… Moving part, 96 …… Exhaust groove, 98 ……… Internal space, 100 ……… Exhaust hole, 110 ……… Function element, 112 ……… Exhaust groove, 114 ……… Exhaust hole, 120 …… ... functional element 122 ... ... first substrate 124 ... ... recess, 126 ... ... fixed electrode 128 ... ... fixed electrode 130 ... ... second substrate 132 ... ... movable part 134 ... ... Flap plate, 136 ......... Connecting part, 138 ......... Moving electrode, 140 ...... Moving electrode, 142 ...... Supporting part, 144 ...... Exhaust groove, 146 ...... Through hole, 150 ...... Functional element 152... First substrate 154... Recessed portion 156... Fixed electrode 158. 2 substrate, 160 ......... diaphragm, 162 ......... movable electrode, 164 ......... exhaust groove, 166 ......... internal space, 170 ......... functional element, 172 ......... through hole.

Claims (5)

第1基板と、
前記第1基板の一方の側に設けられている第1固定電極と、
を備え、
前記第1基板と前記第1固定電極との間には内部空間が設けられ、
前記第1基板には、第1配線が配置されているとともに前記内部空間と外部とを連通している第1配線溝が設けられ、
前記第1基板の平面視にて、前記第1固定電極は、前記第1配線溝の少なくとも一部と重なるように配置され、
前記第1固定電極は、前記第1配線溝に設けられている前記第1配線と電気的に接続されていることを特徴とする機能素子。
A first substrate;
A first fixed electrode provided on one side of the first substrate;
With
An internal space is provided between the first substrate and the first fixed electrode,
The first substrate is provided with a first wiring groove in which the first wiring is disposed and the internal space communicates with the outside.
The first fixed electrode is disposed so as to overlap at least a part of the first wiring groove in a plan view of the first substrate ,
The functional element, wherein the first fixed electrode is electrically connected to the first wiring provided in the first wiring groove.
前記第1固定電極と前記第1配線との間に導電層を有し、前記第1固定電極と前記第1配線とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の機能素子。   The conductive layer is provided between the first fixed electrode and the first wiring, and the first fixed electrode and the first wiring are electrically connected to each other. Functional element. 前記第1固定電極と間隔を置いて配置されている第2固定電極と、
前記第1固定電極と前記第2固定電極との間に設けられている可動電極と、
を有し、
前記第1基板には、第2配線が配置されているとともに前記外部とを連通している第2配線溝が設けられ、
前記第1基板の平面視にて、前記第2固定電極は、前記第2配線溝の少なくとも一部と重なるように配置され、
前記第2固定電極は、前記第2配線溝に設けられている前記第2配線と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の機能素子。
A second fixed electrode spaced from the first fixed electrode;
A movable electrode provided between the first fixed electrode and the second fixed electrode;
Have
The first substrate is provided with a second wiring groove on which the second wiring is arranged and communicates with the outside.
The second fixed electrode is disposed so as to overlap at least a part of the second wiring groove in a plan view of the first substrate ;
The functional element according to claim 1, wherein the second fixed electrode is electrically connected to the second wiring provided in the second wiring groove.
前記第2固定電極は、
前記第1配線溝を跨ぐように配置され、
前記第1固定電極は、
前記第1配線と電気的に接続しているとともに、前記第2配線からは絶縁しており、
前記第2固定電極は、
前記第2配線と電気的に接続しているとともに、前記第1配線からは絶縁していることを特徴とする請求項2または3に記載の機能素子。
The second fixed electrode is
Arranged to straddle the first wiring groove,
The first fixed electrode is
Electrically connected to the first wiring and insulated from the second wiring;
The second fixed electrode is
The functional device according to claim 2, wherein the functional element is electrically connected to the second wiring and insulated from the first wiring.
前記第1固定電極および前記第2固定電極を覆うように設けられているリッドを有し、
前記外部は、前記リッドで覆われた部分よりも外側であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の機能素子。
A lid provided to cover the first fixed electrode and the second fixed electrode;
5. The functional device according to claim 1, wherein the outside is outside a portion covered with the lid. 6.
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