JPWO2011016348A1 - Ｍｅｍｓセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、可動部と配線基板間に設けられる空間の高さ寸法のばらつきを従来に比べて小さく出来るＭＥＭＳセンサを提供することを目的としている。【解決手段】 センサ部を有する機能層と、機能層と対向して配置され、センサ部に対する導通経路を備える配線基板と、センサ部の前記配線基板との対向面に設けられた第１の金属層と、前記配線基板の前記センサ部との対向面に設けられた第２の金属層と、を有する。第１の金属層と前記第２の金属層とが接合されるとともに、センサ部の可動部と前記配線基板との間に空間が形成されている。可動部を除く機能層２１と配線基板２２との間に、機能層の前記対向面に成膜された前記第１の金属層と同じ膜の第３の金属層３９と、配線基板２２の前記対向面に設けられた当接部３４とが接触して成るストッパ４３が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、第１部材と、第２部材とを有し、前記第１部材と前記第２部材とが対向配置されて成るＭＥＭＳセンサに関する。

図６（ａ）は、従来におけるＭＥＭＳセンサ１を模式的に示した部分縦断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の一部を拡大して示した部分拡大縦断面図である。

ＭＥＭＳセンサ１は、配線基板２と機能層３とを備える。機能層３はシリコンで形成される。また配線基板２は平板状のシリコン基材１４と、シリコン基材１４の内側表面１４ａに形成された絶縁層４と、絶縁層４に形成された図示しない配線部とを備える。そして、前記配線部が、外部に露出する電極パッドにまで引き回されている。

図６（ａ）に示すように、絶縁層４の表面４ａには、複数の第２の金属層１５がスパッタ等で形成されている。

図６（ａ）に示すように、機能層３は、センサ部５と、前記センサ部５と分離して設けられた分離層６とを有して構成される。図示しないがセンサ部５及び分離層６は互いに配線基板２との対向面側と反対側に設けられた支持基板に固定支持されている。センサ部５は、可動部７と、前記可動部７に接続されるアンカ部８と、前記可動部７とアンカ部８との間に介在するばね部１２とを有して構成される。例えば可動部７は静電容量式の一方の電極を構成している。図示しないが可動部７との間で静電容量を生じさせる他方の電極を構成する固定部が前記センサ部５の一部として設けられている。

図６（ａ）に示す可動部７は、上下方向に移動可能に支持されている。
図６（ａ）に示すように、アンカ部８の下面（配線基板２との対向面）８ａには、第１の金属層９がスパッタ等で形成されている。また、分離層６の下面（配線基板２との対向面）６ａにも第１の金属層９がスパッタ等で形成されている。

図６（ａ）に示すように、アンカ部８の下面８ａに設けられた第１の金属層９と配線基板２に設けられた第２の金属層１５とが例えば共晶接合されている。そして図示しない配線部が前記第２の金属層１５に電気的に接続されており、センサ部５の静電容量変化に基づく検出信号を前記配線部を介して得ることが可能となっている。

また図６（ａ）（ｂ）に示すように、分離層６の下面６ａに設けられた第１の金属層９と配線基板２に設けられた第２の金属層１５とが例えば共晶接合されている。

また図６（ａ）（ｂ）に示すように、分離層６の下面６ａはＲＩＥ等のエッチングにより深さ方向に削りこまれており、配線基板２方向に突出する突出部６ｂが形成されている。

また図６（ａ）（ｂ）に示すように配線基板２には前記突出部６ｂと対向する位置に凸形状の当接部１３が設けられている。

図６（ａ）（ｂ）に示すＭＥＭＳセンサ１では、分離層６の下面６ａに設けられた突出部６ｂを前記当接部１３ａに突き当てたとき、第１の金属層９と第２の金属層１５間が加圧されて、第１の金属層９及び第２の金属層１５がやや押し潰され、その状態で加熱することで、第１の金属層９と第２の金属層１５間が接合される。

ＭＳＭＳセンサの基材間を金属層により接合する構造では、加圧・加熱により前記金属層が押し潰される等して前記金属層の厚さが変化するため、可動部と配線基板間に形成される空間の高さ寸法が変動しやすかった。特許文献１に記載された発明のＭＥＭＳセンサの構造でも同様の問題が生じると推察される。

そこで図６（ａ）（ｂ）のように、例えばセンサ部５とは分離して設けられた分離層６と配線基板２間に、突出部６ｂ及び当接部１３を、金属層９，１５とは別に設け、突出部６ｂの表面を当接部１３の表面に当接させた状態にて、第１の金属層９と第２の金属層１５とを接合させることで、可動部７と配線基板２間に形成される空間１６の高さ寸法Ｈ２を略一定に保つことが出来ると考えられた。

特開２００５−２３６１５９号公報

しかしながら、上記したように、分離層６の下面６ａをウエットエッチングあるいはドライエッチングにより削り込んで突出部６ｂを形成する構造では、エッチングによる深さ方向の制御が困難であり、深さ寸法Ｈ１（図６（ｂ）参照）にばらつきが生じやすい問題があった。

このため各製品によって、あるいは同じ製品内においても、可動部７と配線基板２間に形成された空間１６の高さ寸法Ｈ２のばらつきが大きくなり、検出精度の安定性及び信頼性に優れたＭＥＭＳセンサの製造が難しかった。

そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に、第１部材と第２部材間に設けられる空間の高さ寸法のばらつきを従来に比べて小さく出来るＭＥＭＳセンサを提供することを目的としている。

本発明におけるＭＥＭＳセンサは、
第１部材と、前記第１部材に対向配置された第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材の対向面に設けられたストッパとを有し、
前記ストッパは、前記第１部材の対向面に成膜された金属層と、前記金属層に接触し、前記第２部材の対向面に設けられた当接部とを有して構成されることを特徴とするものである。

従来では、前記第１部材の表面をエッチングにより削り込んで第２部材側の当接部と対向する位置に凸部を設けていたが、本発明では、前記当接部と対向する位置に金属層を成膜し、前記金属層と前記当接部とを接触させるストッパ構造とした。これにより、第１部材と第２部材間に形成される空間の高さ寸法のばらつきを従来に比べて小さくすることができる。以上により、検出精度の安定性及び信頼性に優れたＭＥＭＳセンサを生産性良く且つ低コストで形成できる。

本発明では、前記第１部材に設けられたセンサ部のアンカ部の位置には前記第１部材の対向面に第１の金属層と、前記第２部材の対向面に第２の金属層とが設けられ、
前記第１の金属層と前記第２の金属層とが接合されており、
前記第１の金属層と同じ膜である第３の金属層が前記ストッパの金属層として形成されていることが好ましい。

このように第１の金属層と同じ膜で第３の金属層を形成するので、前記第３の金属層を簡単且つ適切に形成でき、製造コストの低減を図ることが出来る。

本発明では、前記第１の金属層及び前記第３の金属層はＧｅで形成され、前記第２の金属層はＡｌで形成されることが好ましい。これにより第１の金属層と第２の金属層とを共晶接合又は拡散接合でき、高い接合強度を得ることが出来る。また第３の金属層をＧｅで形成したことで、例えば、当接部の表面にＴｉからなる下地金属層を形成した構成において、Ｔｉとの間で共晶接合が生じず、またシリコンとの間で拡散等も生じせず、熱的安定性に優れ、第３の金属層の厚み変化が生じにくい。したがって、より効果的に、可動部と配線基板間に形成される空間の高さ寸法のばらつきを小さくすることができる。

また本発明では、前記第２部材の前記対向面には、前記センサ部の可動部と対向する位置に、凸部が設けられ、前記凸部の表面は前記当接部の表面と同一高さで形成されており、前記凸部と前記可動部との間に前記可動部の高さ方向への移動に対する許容空間が設けられていることが好ましい。平坦化技術により前記当接部及び凸部を同一高さに高精度に制御できる。そして本発明では、前記許容空間の高さ寸法のばらつきをより効果的に小さくすることができる。また凸部の形成により可動部が第２部材方向に過剰に移動するのを適切に防止できる。

また本発明では、前記凸部の表面と前記可動部とが同電位とされていることが好ましい。可動部が凸部に接触しても静電力が働かないため、電気的要因に基づくスティッキングを効果的に防止できる。

また本発明では、前記第２の金属層と電気的に接続される第４の金属層が前記凸部の表面にまで延出して形成されていることが好ましい。これにより、前記凸部の表面と前記可動部とを簡単且つ適切に同電位に出来る。

また本発明では、前記第４の金属層は、前記当接部の表面にも設けられ、前記当接部の表面に形成された前記第４の金属層と前記第２の金属層とは電気的に分断されていることが好ましい。これにより、当接部の表面と凸部の表面とを同一高さに合わせることができ、前記許容空間の高さ寸法のばらつきをより効果的に小さくできる。

また本発明では、前記第４の金属層は前記第２の金属層に対する下地金属層であることが好ましい。これにより簡単に凸部の表面や当接部の表面に第４の金属層を設けることが出来る。

また本発明では、前記下地金属層はＴｉで形成されることが好ましい。これにより、必要な箇所に前記下地金属層を簡単かつ適切に残すことが出来る。また第２の金属層との密着強度を向上させることができる。

また本発明では、前記第１部材は、前記第２部材と支持基板との間に位置しており、前記第１部材と前記支持基板とが絶縁層を介して接合されている構造に好ましく適用できる。

また本発明では、前記第１部材は、センサ部と、前記センサ部と分離して設けられた分離層とを有して構成され、
前記センサ部及び前記分離層は夫々、前記支持基板に前記絶縁層を介して接合されており、
前記分離層と前記第２部材との間に前記ストッパが形成されていることが好ましい。

上記のように第１部材にセンサ部とは分離した分離層を設けることで、センサ部から離れた位置にストッパを適切且つ容易に形成することができる。

また本発明では、前記分離層は、前記センサ部の周囲を囲む枠体層であり、前記枠体層と前記第２部材間には、前記ストッパ、及び、前記センサ部の外周を囲む金属シール層が形成されていることが好ましい。これにより、センサ部から離れた枠体層と第２部材との間に適切且つ容易にストッパを形成できるとともに、シール性に優れたＭＥＭＳセンサを形成できる。

また本発明では、前記第２部材は、導通経路を備える配線基板である形態に好ましく適用できる。

また本発明では、前記配線基板は、基材と、前記基材の表面に設けられた絶縁層と、前記導通経路とを有して構成され、前記絶縁層の表面に前記当接部が形成されている構造に好ましく適用できる。

本発明によれば、第１部材と第２部材間に形成される空間の高さ寸法のばらつきを従来に比べて小さくすることができ、検出精度の安定性及び信頼性に優れたＭＥＭＳセンサに出来る。

本発明の第１実施形態のＭＥＭＳセンサを模式的に示した部分縦断面図、 本発明の第２実施形態のＭＥＭＳセンサを模式的に示した部分縦断面図、 本実施形態を示すＭＥＭＳセンサ（加速度センサ）の平面図、 図３（ａ）のＢ−Ｂ線から切断し矢印方向から見たＭＥＭＳセンサの部分拡大縦断面図、 図４と異なる断面形状を示すＭＥＭＳセンサの部分拡大縦断面図、 （ａ）は、従来におけるＭＥＭＳセンサの部分縦断面図であり、（ｂ）は部分拡大縦断面図。

図１は第１実施形態におけるＭＥＭＳセンサを模式的に示した部分拡大断面図である。
図１に示す第１実施形態のＭＥＭＳセンサ２０は、配線基板（第２部材）２２と、支持基板２３と、前記配線基板２２と支持基板２３間に介在する機能層（第１部材）２１との積層構造で構成される。図１に示す実施形態では、機能層２１の上面側に支持基板２３が設けられ、機能層２１の下面側に配線基板２２が設けられる。

機能層２１、及び支持基板２３は、いずれもシリコンで形成される。支持基板２３は、例えば平板状で形成されている。

図１に示すように、機能層２１は、センサ部２４と、前記センサ部２４から分離され、前記センサ部２４の周囲を囲む枠体層２５とを有して構成される。またセンサ部２４は、アンカ部２７と、前記アンカ部２７にばね部２８を介して接続される可動部２６とを有して構成される。前記可動部２６は、上下方向に移動可能に支持されている。

例えば可動部２６は、静電容量式センサ部の一方の電極を構成している。センサ部２４には図示しない他方の電極を構成する固定部が設けられている。可動部２６が上下方向に移動することで可動部２６と固定部間での静電容量が変化し、静電容量変化に基づいて加速度等の物理量の変化を検知することが可能である。

図１に示すように、支持基板２３とアンカ部２７との間、及び支持基板２３と枠体層２５との間は、夫々、絶縁層２９，３１を介して接合されている。図１に示すように、可動部２６と支持基板２３との間には絶縁層２９は存在せず空間３０が形成されている。この空間３０は可動部２６の図示上方への移動に対する許容空間である。絶縁層３１は、枠体層２５に倣って、センサ部２４の周囲を囲む形状で形成されている。絶縁層２９，３１はＳｉＯ₂であることが好適である。例えば、機能層２１、支持基板２３、及び絶縁層２９，３１はＳＯＩ基板を微細加工して形成されたものである。

配線基板２２は、シリコン基材４２と、シリコン基材４２の内側表面４２ａに形成されたＳｉＯ₂等から成る絶縁層３２と、絶縁層３２の内部に引き回された配線部４４とを有して構成される。図１に示すように、前記配線部４４の先端は、後述する第２の金属層３５と接続される位置の絶縁層３２の表面３２ａに露出している。前記配線部４４を通じて静電容量変化に基づく検出信号を得ることが出来る。

本実施形態では、枠体層２５と配線基板２２の間にストッパ４３が形成されている。ストッパ４３は、枠体層２５側に形成された第３の金属層３９と、配線基板２２側に形成された当接部３４とで構成され、図１に示すように、第３の金属層３９と当接部３４とを突き当てることで、機能層２１と配線基板２２とが所定の間隔を保つように制御するものである。

図１に示すように、絶縁層３２の表面（機能層２１との対向面）３２ａには可動部２６と対向する位置に複数の凸部３３が形成されている。また、枠体層２５と対向する位置に前記ストッパ４３を構成する凸状の当接部３４が形成されている。当接部３４の表面３４ａと凸部３３の表面３３ａは略同一高さで形成される。

配線基板２２に形成された絶縁層３２の表面はＣＭＰ技術等の平坦化技術を用いて平坦化され、その状態で凸部３３及び当接部３４以外の領域をエッチング等により削り込む。これにより図１に示すように、前記凸部３３及び当接部３４が絶縁層３２の表面３２ａから突出した状態に加工できるが、上記した平坦化技術により、前記凸部３３の表面３３ａと当接部３４の表面３４ａとを同一高さとなるように高精度に制御することが出来る。

図１に示すように、絶縁層３２の表面３２ａにはアンカ部２７と対向する位置に第２の金属層３５が形成されている。また、枠体層２５と対向する位置にも第２の金属層３６が形成されている。図１に示すように、例えば、第２の金属層３６は当接部３４よりも内側（センサ部２４寄り）に形成される。また第２の金属層３６は枠体層２５に倣って、センサ部２４の周囲を囲む形状で形成されている。

複数の第２の金属層３５，３６は、同じ工程時に成膜されたものである。成膜にはスパッタ法、蒸着法やメッキ法等を例示できるが、特にスパッタ法であることが膜厚のばらつきをより効果的に小さくできて好適である。

図１に示すように、アンカ部２７の下面（配線基板２２との対向面）２７ａには前記第２の金属層３５と対向する位置に、第１の金属層３７が形成されている。また、枠体層２５の下面（配線基板２２との対向面）２５ａには、前記第２の金属層３６と対向する位置に、第１の金属層３８が形成されている。

第１の金属層３８は、枠体層２５に倣ってセンサ部２４の周囲を囲む形状で形成されている。

また図１に示すように、枠体層２５の下面２５ａには、前記当接部３４と対向する位置に、前記ストッパ４３を構成する第３の金属層３９が形成されている。前記第３の金属層３９は前記第１の金属層３８と同じ膜である。よって、複数の第１の金属層３７，３８及び第３の金属層３９を、同じ工程時に成膜できる。成膜にはスパッタ法、蒸着法やメッキ法等を例示できるが、特にスパッタ法であることが膜厚のばらつきをより効果的に小さくできて好適である。

本実施形態では、図１に示すように、枠体層２５と配線基板２２との間に、配線基板２２側に形成された当接部３４と、枠体層２５側に形成された第３の金属層３９とが接してなるストッパ４３が形成され、このとき、可動部２６と配線基板２２との間には、凸部３３の表面３３ａと可動部２６の下面２６ａとの間に可動部２６の下方向への移動に対する許容空間４０が形成される。この許容空間４０の高さ寸法Ｈ５は、第３の金属層３９の膜厚Ｈ６と略同一である。

また図１では、第１の金属層３７，３８と第２の金属層３５，３６とが接合されて、機能層２１と配線基板２２間が固定されている。配線基板２２と機能層２１間を接合する工程では、ストッパ４３を構成する配線基板２２側の当接部３４と機能層２１側の第３の金属層３９とを突き当てたとき、第１の金属層３７，３８と第２の金属層３５，３６とが圧力を受けてやや押し潰された状態になる。その状態で加熱処理を施すことで、第１の金属層３７，３８と第２の金属層３５，３６とを適切且つ容易に接合できる。接合には共晶接合や拡散接合等を例示できる。

本実施形態では、枠体層２５と配線基板２２間に設けられた第１の金属層３８と第２の金属層３６は、センサ部２４の周囲を囲む金属シール層４１を構成する。

ストッパ４３を構成する第３の金属層３９と当接部３４は、図１に示すように、第３の金属層３９と当接部３４が接触した状態において、接合されていない。したがって第１の金属層３７，３８と第２の金属層３５，３６間の接合に対する加圧・加熱工程においても、第３の金属層３９の膜厚変化を効果的に抑制できる。したがって図１のように、当接部３４に突き当てられた状態での第３の金属層３９の膜厚Ｈ６は、成膜時とほぼ同じ膜厚を維持している。

また第３の金属層３９はスパッタ等により成膜されたものであり、膜厚のばらつきを各製品内で、及び各製品間で非常に小さくできる。よって可動部２６と凸部３３との間に形成された許容空間４０の高さ寸法Ｈ５のばらつきを従来に比べて小さくすることができる。

また本実施形態では、第３の金属層３９は第１の金属層３７と同じ膜であり、第３の金属層３９を第１の金属層３７と同じ工程時に形成でき、したがって、生産効率を向上させることができ、また生産コストを低減することが出来る。

図１に示す実施形態では、配線基板２２の可動部２６と対向する領域に複数の凸部３３が形成されている。これにより、可動部２６が過剰に下方向へ移動するのを抑制できる。

また配線基板２２の可動部２６と対向する位置に凸部３３が形成されていなくてもよいが、可動部２６に対する許容空間４０の高さ寸法Ｈ５のばらつきをより効果的に小さくするには凸部３３が設けられていることが好適である。

可動部２６との対向位置に凸部３３が形成されない場合、配線基板２２の絶縁層３２の表面３２ａに形成した掘り込み深さも許容空間の高さ寸法に加味されることになり、掘り込み深さのばらつきが許容空間の高さ寸法のばらつきに繋がる。これに対して図１の実施形態では、上記したように平坦化処理により凸部３３の表面３３ａと当接部３４の表面３４ａを高精度に同一高さに調整できるので、前記許容空間４０の高さ寸法Ｈ５を第３の金属層３９の膜厚Ｈ６により制御できる。そして本実施形態では第３の金属層３９を第１の金属層３７，３８と同じ工程時にスパッタ等で成膜するので第３の絶縁層３９の膜厚ばらつきを非常に小さくでき、したがって、より効果的に許容空間４０の高さ寸法Ｈ５のばらつきを小さくできる。

図１に示す実施形態では、機能層２１にセンサ部２４とは分離された枠体層２５が設けられている。そして、センサ部２４の周囲が、枠体層２５、支持基板２３、配線基板２２、金属シール層４１及び絶縁層３１により囲まれており、シール性に優れたＭＥＭＳセンサ２０を得ることが出来る。

また枠体層２５が形成されない構成にもできるが、図１のように、枠体層２５を設けた構成とすることで、センサ部２４から離れた枠体層２５と配線基板２２との間に適切且つ容易にストッパ４３を設けることができる。

なお前記ストッパ４３は、金属シールド層４１と異なって、センサ部２４の周囲を囲むように形成しなくてもよい（当然、囲むように形成してもよい）。ただしストッパ４３は複数箇所に設けることが好ましい。例えば、平面内にて基板中心を通り直交する直線を、Ｘ１−Ｘ２、及びＹ１−Ｙ２としたとき、基板中心よりもＸ１側、Ｘ２側、Ｙ１側及びＹ２側の夫々の箇所にストッパ４３を設けることが配線基板２２と機能層２１間が傾いて接合されることなく、高精度に、配線基板２２と機能層２１間を平行に接合することが可能である。

本実施形態では、第１の金属層３７，３８と第２の金属層３５，３６との材料の組み合わせとしては、アルミニウム−ゲルマニウム、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。

これにより、第１の金属層３７，３８と第２の金属層３５，３６とを共晶接合あるいは拡散接合でき、高い接合強度を得ることが出来る。

また、本実施形態では、第１の金属層３７，３８及び第３の金属層３９がゲルマニウム（Ｇｅ）で形成され、第２の金属層３５，３６がアルミニウム（Ａｌ）で形成されることが好適である。これにより、例えば、第３の金属層３９とシリコンで形成された枠体層２５（機能層２１）との間で拡散等が生じず、熱的安定性に優れ、第３の金属層３９の厚み変化が生じにくい。したがって、より効果的に、許容空間４０の高さ寸法Ｈ５のばらつきを小さくすることができる。

図２は、第２実施形態におけるＭＥＭＳセンサ５０を模式的に示した部分拡大縦断面図である。図２において、図１と同じ部分には同じ符号を付し説明を省略する。

図２に示す実施形態では、第２の金属層３５の下地金属層（第４の金属層）５１が設けられ、前記下地金属層５１は絶縁層３２の表面３２ａから凸部３３の表面３３ａにかけて延出して形成されている。複数の凸部３３の表面３３ａ同士は前記下地金属層５１により電気的に繋がっている。

また下地金属層５１は、当接部３４の表面３４ａにも形成されている。ただし、当接部３４の表面３４ａに形成された下地金属層５１は、凸部３３の表面３３ａに形成された下地金属層５１及び第２の金属層３５とは電気的に接続されていない。

下地金属層５１は例えばＴｉであり、Ｔｉから成る下地金属層５１を絶縁層３２の表面全面に形成した後、不要な下地金属層５１を除去し、各凸部３３の表面３３ａから第２の金属層３５下にかけて、及び当接部３４の表面３４ａに夫々、前記下地金属層５１を残す。

下地金属層５１は第２の金属層３５との間での密着強度を向上させるものであり、特に第２の金属層３５がアルミニウム（Ａｌ）であると、より効果的に密着強度を向上させることができる。

第２の金属層３５は第１の金属層３７、アンカ部２７及びばね部２８を通じて可動部２６にまで電気的に接続されており、また図２の実施形態では、第２の金属層３５に電気的に接続された下地金属層５１を各凸部３３の表面３３ａにまで延出して形成したことで、可動部２６と凸部３３の表面３３ａとの間でオープンな回路が形成され、可動部２６と凸部３３の表面３３ａとが同電位になる。

したがって可動部２６が下方向へ移動し、可動部２６が凸部３３の表面に接触しても静電力が働かず、電気的要因に基づくスティッキングを効果的に防止できる。また本実施形態では当接部３４の表面３４ａにも下地金属層５１を設けたことで、当接部３４の表面（下地金属層５１の表面に相当）と凸部３３の表面（下地金属層５１の表面に相当）とを同一高さに合わせることが出来る。したがって許容空間４０の高さ寸法Ｈ５を第３の金属層３９の膜厚Ｈ６で制御でき、前記高さ寸法Ｈ５のばらつきを効果的に小さくできる。

下地金属層５１に代えて、別に第４の金属層を第２の金属層３５との電気的接続位置から凸部３３の表面３３ａにまで延出形成してもよいが、第２の金属層３５の下地金属層５１を利用することで、簡単且つ適切に、可動部２６と凸部３３の表面３３ａとを同電位に制御できるし、また、当接部３４の表面と凸部３３の表面とを同一高さに合わせやすい。

また下地金属層５１としてＴｉを用いると、Ｇｅで形成された第３の金属層３９と当接部３４の表面に形成された下地金属層５１との間で共晶接合が生じず、第３の金属層３９の膜厚変化が生じるのを抑制できる。したがって、より効果的に可動部２６に対する許容空間４０の高さ寸法Ｈ５のばらつきを小さくすることが可能である。

図１、図２に示した本実施形態のＭＥＭＳセンサの構造は、例えば図３に示すＭＥＭＳセンサに適用できる。

図３は本実施形態におけるＭＥＭＳセンサ（加速度センサ）の平面図である。なお図３の平面図は、支持基板２３を透視して示した。

図３に示すＭＥＭＳセンサは、例えば、Ｘ方向が長辺でＹ方向が短辺の長方形状である。

図３に示すように、機能層２１には周囲領域に枠体層２５が形成されており、前記枠体層２５の内部がセンサ部の形成領域となっている。図３では枠体層２５を斜線で示している。

図３に示すように、機能層２１には前記枠体層２５の内側にセンサ部の外形を規定する第１の穴５６と第２の穴５７および第３の穴５８が形成されており、それぞれの穴５６，５７，５８は、枠体層２５を厚さ方向に貫通している。

図３に示すように各穴５６，５７，５８の内部が、センサ部６６，６７，６８となっている。

図３に示すＭＥＭＳセンサは、例えば真ん中に設けられたセンサ部６６がＺ方向（高さ方向）の加速度を検知し、図示右側に設けられたセンサ部６７がＹ１−Ｙ２方向の加速度を検知し、図示左側に設けられたセンサ部６８がＸ１−Ｘ２方向の加速度を検知する。

図３に示すように、センサ部６６に設けられた可動部７１は、アンカ部７２，７２にばね部を介して接続されており、上下方向に移動可能に支持されている。一方アンカ部７３，７３からは固定部７４，７５が延びており、可動部７１が上下に移動すると、固定部７４，７５に設けられた櫛歯状固定電極と、可動部７１に設けられた櫛歯状可動電極との間で静電容量変化が生じる。

図４は、図３に示すＭＥＭＳセンサをＢ−Ｂ線から切断し矢印方向から見たときの部分拡大縦断面図である。

図４に示すように、枠体層２５と配線基板２２との間には第１の金属層３７，３８と同じ膜である第３の金属層３９と当接部３４とが接してなるストッパ４３が形成されている。

なお図４に示すように、第２の金属層３５と接続され、絶縁層３２内に引き回された配線部４４は、例えば支持基板２３よりも外部方向にまで引き出され、外部接続パッド７６に導通接続されている。

また図５に示す断面構造とすることも可能である。
図５に示す実施形態では、配線基板２２に貫通する貫通配線層８０が設けられている。貫通配線層８０と配線基板２２の間は絶縁層８１にて絶縁されている。図５に示すように貫通配線層８０とアンカ部との間は、図４で説明した第１の金属層３７と第２の金属層３５から成る金属層８２を介して接合されている。また絶縁層８４は、配線基板２２の機能層２１との対向面と反対面２２ｂ側を覆い、図５に示すように、絶縁層８４の内部には、貫通配線層８０に接する配線部８５が形成されている。配線部８５の一部は絶縁層８４の表面から露出して外部接続パッドを構成している。

また図５に示す実施形態でも、枠体層２５と配線基板２２の間に、第１の金属層３７，３８と同じ膜である第３の金属層３９と、当接部３４とが接触してなるストッパ４３が形成されている。
なお本実施形態において配線基板はＩＣであってもよい。

また、本実施形態におけるＭＥＭＳセンサは加速度センサ、ジャイロセンサ、衝撃センサ等の物理量センサに好ましく適用される。またセンサ部検出原理も静電容量式に限定されるものではない。

また上記の実施形態では、第２部材として配線基板２２を例示したが、配線基板２２でなく、単なる封止用基板等にも適用できる。

また本実施形態における第１部材の構成は、上記した機能層２１以外であってもよい。例えば可動部２６がないＭＥＭＳセンサにも適用可能である。

２０ ＭＥＭＳセンサ
２１ 機能層
２２ 配線基板
２３ 支持基板
２４、６６、６７、６８ センサ部
２５ 枠体層
２６、７１ 可動部
２７、７２、７３ アンカ部
２９、３１、３２、８１、８４ 絶縁層
３０ 空間
３３ 凸部
３４ 当接部
３５、３６ 第２の金属層
３７、３８ 第１の金属層
３９ 第３の金属層
４０ 許容空間
４１ 金属シール層
４３ ストッパ
４４、８５ 配線部
５１ 下地金属層
８０ 貫通配線層
８２ 金属層

Claims (14)

1. 第１部材と、前記第１部材に対向配置された第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材の対向面に設けられたストッパとを有し、
   前記ストッパは、前記第１部材の対向面に成膜された金属層と、前記金属層に接触し、前記第２部材の対向面に設けられた当接部とを有して構成されることを特徴とするＭＥＭＳセンサ。
2. 前記第１部材に設けられたセンサ部のアンカ部の位置には前記第１部材の対向面に第１の金属層と、前記第２部材の対向面に第２の金属層とが設けられ、
   前記第１の金属層と前記第２の金属層とが接合されており、
   前記第１の金属層と同じ膜である第３の金属層が前記ストッパの金属層として形成されている請求項１記載のＭＥＭＳセンサ。
3. 前記第１の金属層及び前記第３の金属層はＧｅで形成され、前記第２の金属層はＡｌで形成される請求項２記載のＭＥＭＳセンサ。
4. 前記第２部材の前記対向面には、前記センサ部の可動部と対向する位置に、凸部が設けられ、前記凸部の表面は前記当接部の表面と同一高さで形成されており、前記凸部と前記可動部との間に前記可動部の高さ方向への移動に対する許容空間が設けられている請求項２又は３に記載のＭＥＭＳセンサ。
5. 前記凸部の表面と前記可動部とが同電位とされている請求項４記載のＭＥＭＳセンサ。
6. 前記第２の金属層と電気的に接続される第４の金属層が前記凸部の表面にまで延出して形成されている請求項５記載のＭＥＭＳセンサ。
7. 前記第４の金属層は、前記当接部の表面にも設けられ、前記当接部の表面に形成された前記第４の金属層と前記第２の金属層とは電気的に分断されている請求項６記載のＭＥＭＳセンサ。
8. 前記第４の金属層は前記第２の金属層に対する下地金属層である請求項６又は７に記載のＭＥＭＳセンサ。
9. 前記下地金属層はＴｉで形成される請求項８記載のＭＥＭＳセンサ。
10. 前記第１部材は、前記第２部材と支持基板との間に位置しており、前記第１部材と前記支持基板とが絶縁層を介して接合されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
11. 前記第１部材は、センサ部と、前記センサ部と分離して設けられた分離層とを有して構成され、前記センサ部及び前記分離層は夫々、前記支持基板に前記絶縁層を介して接合されており、
    前記分離層と前記第２部材との間に前記ストッパが形成されている請求項１０記載のＭＥＭＳセンサ。
12. 前記分離層は、前記センサ部の周囲を囲む枠体層であり、前記枠体層と前記第２部材間には、前記ストッパ、及び、前記センサ部の外周を囲む金属シール層が形成されている請求項１１記載のＭＥＭＳセンサ。
13. 前記第２部材は、導通経路を備える配線基板である請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
14. 前記配線基板は、基材と、前記基材の表面に設けられた絶縁層と、前記導通経路とを有して構成され、前記絶縁層の表面に前記当接部が形成されている請求項１３記載のＭＥＭＳセンサ。

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