JPWO2011118785A1 - シリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

シリコン配線の引き出し箇所を任意に設定できるシリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法を提供する。そのシリコン配線埋込ガラス基板は、対向する第１の主面及び第２の主面と側面とを有するシリコン配線埋込ガラス基板であって、ガラスベース部と、ガラスベース部の内部に埋設されたシリコン配線と、を備え、シリコン配線は、第１の主面に露出する第１の引出部と、第１の主面、前記第２の主面或いは前記側面のいずれか１つの面に露出する第２の引出部と、第１の引出部及び前記第２の引出部間を接続する接続部と、を備え、第１の引出部及び前記第２の引出部は、前記第１の主面の法線方向からみて異なる位置に配置されている。

Description

本発明は、シリコン基板本体の内部にガラスが配置されたシリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法に関するものである。
従来から、微細な構造を有するガラス基板を製造する目的で、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。
特許文献１に記載されたガラス材料からなるフラット基板の製造方法では、先ず、平坦なシリコン基板の表面に窪みを形成し、平坦なガラス基板にシリコン基板の窪みが形成された面を重ね合わせる。そして、ガラス基板を加熱することによりガラス基板の一部をこの窪みの中に埋め込む。その後、ガラス基板を再固化させ、フラット基板の表裏面を研磨し、シリコンを除去する。
また、特許文献１には、このフラット基板を用いた応用例として、マイクロメカニカルスイッチが記載されている。フラット基板に埋め込まれたシリコンからなるチャンネルが、マイクロメカニカルスイッチの電極に接続され、このチャンネルはスイッチ動作に係わる入出力電圧を外部へ引き出す機能を果たしている。
特表２００４−５２３１２４号公報（特に、第１図及び第３図参照）
しかし、特許文献１に記載されたフラット基板の製造方法において、フラット基板の表裏面に露出するチャンネルの位置は、フラット基板の表裏面の法線方向から見て同じである。
したがって、特許文献１のチャンネルでは、入出力電圧を任意の箇所に引き出すことができず、入出力電圧の引き出し位置はマイクロメカニカルスイッチの電極の位置に応じて決まってしまう。よって、パッケージの設計自由度が下がり、デバイスの小型化を妨げてしまう。
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、シリコン配線の引き出し箇所を任意に設定できるシリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法を提供することである。
以上の目的を達成するために、本発明に係るシリコン配線埋込ガラス基板は、対向する第１の主面及び第２の主面と側面とを有するシリコン配線埋込ガラス基板であって、
ガラスベース部と、該ガラスベース部の内部に埋設されたシリコン配線と、を備え、
前記シリコン配線は、
前記第１の主面に露出する第１の引出部と、
前記第１の主面、前記第２の主面或いは前記側面のいずれか１つの面に露出する第２の引出部と、
前記第１の引出部及び前記第２の引出部間を接続する接続部と、を備え、
前記第１の引出部及び前記第２の引出部は、前記第１の主面の法線方向からみて異なる位置に配置されていることを特徴とする。
ここで、第１の引出部及び前記第２の引出部は、前記第１の主面の法線方向からみて異なる位置に配置されているには、第１の引出部の面方向と第２の引出部の面方向が異なることの他、第１の引出部の中心軸と第２の引出部の中心軸とが一直線上にないことを含む。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板において、
前記接続部は、前記第１の引出部を一端部として含む第１の貫通接続部と該第１の貫通接続部の他端に接続された内層接続部とを含む。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板において、
前記内層接続部の一端が前記ガラスベース部の側面に露出し、その露出した一端が前記第２の引出部である。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板において、
前記接続部は、前記第２の引出部を一端として含み他端が前記内層接続部に接続された第２の貫通接続部をさらに含み、前記第２の貫通接続部の中心軸が前記第１の貫通接続部の中心軸とは異なる直線上に位置する。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板は、
前記第１の貫通接続部の中心軸と前記第２の貫通接続部の中心軸とが平行である。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板は、
前記第１の引出部及び前記第２の引出部の少なくとも一方の露出面を覆う金属電極を更に備える。
本発明に係るシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法は、
ガラスベース部にシリコン配線が埋め込まれてなるシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法であって、
第１のシリコン基板の一方の面に第１の凸部を形成して、該第１の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第１の凸部を残して前記第１のシリコン基板を除くことにより前記第１の凸部の一端面が露出する第１の主面を形成することと、その第１の主面に対向しかつ前記第１の凸部の他端面が露出するように第２の主面を形成することとを含み、前記第１の主面から前記第１の凸部の一端面が露出し、前記第１の凸部の他端面が前記第２の主面から露出する第１のガラス基板を作製する第１の工程と、
第２のシリコン基板の一方の面に第２の凸部を峰状に形成して、該第２の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第２の凸部を残して前記第２のシリコン基板を除くことにより、前記第２の凸部の第１面が露出する第１の主面を形成することと、
その第１の主面に対向しかつ前記第２の凸部の第２面が露出する第２の主面を形成することとを含み、第１の主面から前記第２の凸部の前記第１面が露出し、前記第１面に対向する第２面が前記第２の主面から露出する第２のガラス基板を作製する第２の工程と、
前記第１の凸部の一端面と前記第２の凸部の第１面とが接続されるように前記第１のガラス基板の第１の主面と前記第２のガラス基板の第１の主面とを対向させ、前記第２のガラス基板の第２の主面に第３のガラス基板を対向させて前記第１〜第３のガラス基板を接合する接合工程と、
を含むことを特徴とする。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において、
前記第１の工程は、
前記第１の凸部が形成された第１のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第１のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
前記第２の工程は、
前記第２の凸部が形成された第２のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第２のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含む。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法は、
前記接合工程において、前記第１の凸部を、金属膜を介して前記第２の凸部に接触させる。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において、
前記接合工程の前に、
第３のシリコン基板の一方の面に第３の凸部を形成して、該第３の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第３の凸部を残して前記第３のシリコン基板を除くことにより前記第３の凸部の一端面が露出する第１の主面を形成することと、その第１の主面に対向しかつ前記第３の凸部の他端面が露出するように第２の主面を形成することとを含み、前記第１の主面から前記第３の凸部の一端面が露出し、前記第３の凸部の他端面が前記第２の主面から露出するように前記第３のガラス基板を作製する第３の工程を更に有し、
前記接合工程において、前記第３の凸部の一端面と前記第２の凸部の第２面とが接続されるように前記第２のガラス基板の第２の主面と前記第３のガラス基板の第１の主面とを対向させて前記第２のガラス基板と第３のガラス基板とを接合する。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において、
前記第１の工程は、
前記第１の凸部が形成された第１のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第１のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
前記第２の工程は、
前記第２の凸部が形成された第２のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第２のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
前記第３の工程は、
前記第３の凸部が形成された第３のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第３のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含む。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法は、
前記接合工程において、前記第１の凸部及び前記第３の凸部を、金属膜を介して前記第２の凸部にそれぞれ接触させる。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において、
前記第１の凸部の一端と他端は、前記第１のガラス基板の第１の主面の法線方向から見て同じ位置に配置され、
前記第２の凸部の第１面と第２面は、前記第２のガラス基板の第１の主面の法線方向から見て同じ位置に配置され、
前記第３の凸部の一端と他端は、前記第３のガラス基板の第１の主面の法線方向から見て同じ位置に配置されている。
本発明のシリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法によれば、シリコン配線の引き出し箇所を任意に設定することができる。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置のうちパッケージ蓋の構成を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置のうちパッケージ蓋を除く構成を示す斜視図である。 図１の加速度センサチップＡの概略構成を示す分解斜視図である。 図２の加速度センサチップＡの概略構成を示す断面図である。 図４（ａ）は、図２及び図３に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０の一例としてのシリコン配線埋込ガラス基板の構成を示す断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法を示す工程断面図である。 図４に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において金属電極６３ｃを形成することなくシリコン配線埋込ガラス基板を作製する製造方法の工程断面図である。 図６（ａ）〜図６（ｅ）は、第１のシリコン配線埋込ガラス基板２０１及び第２のシリコン配線埋込ガラス基板２０２の製造方法を示す工程断面図である。 図７（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係わる半導体装置のうちパッケージ蓋の構成を示す斜視図であり、図７（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係わる半導体装置のうちパッケージ蓋を除く構成を示す斜視図である。 図７の加速度センサチップＡの概略構成を示す分解斜視図である。 図７の加速度センサチップＡの概略構成を示す断面図である。 図１０（ａ）は、図８及び図９に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０の一例としてのシリコン配線埋込ガラス基板の構成を示す断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法を示す工程断面図である。 図１０に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において金属電極６３ｃを形成することなくシリコン配線埋込ガラス基板を作製する製造方法の工程断面図である。 ブラスト加工によりガラス基板２０に形成された穴８８から表出した電極パッド１８に対して直接、ボンディングワイヤＷを接続した従来例を示す断面図である。
５２ａ 第１の凸部
５２ｂ 第２の凸部
５４ａ 第１のガラス基板
５４ｂ 第２のガラス基板
５４ｃ 第３のガラス基板
６１ ガラス基板
６２ シリコン配線
６２ａ 第１の引出部
６２ｂ 第２の引出部
６２ｃ 接続部
６３ａ〜６３ｃ 金属電極
２０１ 第１のシリコン配線埋込ガラス基板
２０２ 第２のシリコン配線埋込ガラス基板
２０３ 第３のシリコン配線埋込ガラス基板
ＳＦ１ 第１の主面
ＳＦ２ 第２の主面
ＳＦ３ 側面
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。
（第１の実施の形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照して、本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置の概略構成を説明する。半導体装置は、ＭＥＭＳデバイスの一例としての加速度センサチップＡと、加速度センサチップＡから出力された信号を処理する信号処理回路が形成された制御ＩＣチップＢと、加速度センサチップＡ及び制御ＩＣチップＢが収納された表面実装型のパッケージ１０１とを備える。
パッケージ１０１は、図１（ｂ）における上面に位置する一面が開放された箱形の形状を有するプラスチックパッケージ本体１０２と、パッケージ１０１の開放された一面を閉塞するパッケージ蓋（リッド）１０３とを備える。プラスチックパッケージ本体１０２は、加速度センサチップＡ及び制御ＩＣチップＢに電気的に接続される複数のリード１１２を備える。各リード１１２は、プラスチックパッケージ本体１０２の外側面から導出されたアウタリード１１２ｂと、プラスチックパッケージ本体１０２の内側面から導出されたインナリード１１２ａとを備える。各インナリード１１２ａは、ボンディングワイヤＷを通じて、制御ＩＣチップＢが備える各パッドに電気的に接続されている。
加速度センサチップＡは、加速度センサチップＡの外周形状に基づいて規定した仮想三角形の３つの頂点に対応する３箇所に配置された接着部１０４により、プラスチックパッケージ本体１０２の底部に位置する搭載面１０２ａに固着されている。接着部１０４は、プラスチックパッケージ本体１０２に連続して一体に突設されている円錐台状の突起部と、この突起部を被覆する接着剤とからなる。接着剤は、例えば、弾性率が１ＭＰａ以下のシリコーン樹脂などのシリコーン系樹脂からなる。
ここで、加速度センサチップＡが備える総てのパッドは、プラスチックパッケージ本体１０２の開放された一面に垂直な加速度センサチップＡの側面のうち、制御ＩＣチップＢに対向する一側面において、この一側面の１辺に沿って配置されている。この１辺の両端の２箇所と、当該一側面に対向する加速度センサチップＡの側面の１箇所（例えば、中央部）との３箇所とに頂点を有する仮想三角形の各頂点に接着部１０４が位置している。
制御ＩＣチップＢは、単結晶シリコン等から成る半導体基板上に形成された複数の半導体素子、これらを接続する配線、及び半導体素子や配線を外部環境から保護するパッシベーション膜からなる半導体チップである。そして、制御ＩＣチップＢの裏面全体がシリコーン系樹脂によりプラスチックパッケージ本体１０２の底面に固着されている。制御ＩＣチップＢ上に形成される信号処理回路は、加速度センサチップＡの機能に応じて適宜設計すればよく、加速度センサチップＡと協働するものであればよい。例えば、制御ＩＣチップＢをＡＳＩＣ（Application Specific ＩＣ）として形成することができる。
図１の半導体装置を製造するには、先ず、加速度センサチップＡ及び制御ＩＣチップＢをプラスチックパッケージ本体１０２に固着するダイボンディング工程を行う。そして、加速度センサチップＡと制御ＩＣチップＢとの間、制御ＩＣチップＢとインナリード１１２ａとの間を、それぞれボンディングワイヤＷを介して電気的に接続するワイヤーボンディング工程を行う。その後、樹脂被覆部１１６を形成する樹脂被覆部形成工程を行い、続いて、パッケージ蓋（リッド）１０３の外周を、プラスチックパッケージ本体１０２に接合するシーリング工程を行う。これにより、プラスチックパッケージ本体１０２の内部は気密状態で封止される。なお、パッケージ蓋１０３の適宜部位には、レーザマーキング技術により、製品名称や製造日時などを示す表記１１３が形成されている。
なお、制御ＩＣチップＢが１枚のシリコン基板を用いて形成されているのに対して、加速度センサチップＡは、積層された複数の基板を用いて形成されている。よって、加速度センサチップＡの厚みが制御ＩＣチップＢの厚みに比べて厚くなっているので、プラスチックパッケージ本体１０２の底部において加速度センサチップＡを搭載する搭載面１０２ａを制御ＩＣチップＢの搭載部位よりも凹ませてある。したがって、プラスチックパッケージ本体１０２の底面について、加速度センサチップＡを搭載する部位の厚みは他の部位に比べて薄くなっている。
更に、本発明の第１の実施の形態では、プラスチックパッケージ本体１０２の外形を直方体としてあるが、これは一例であり、加速度センサチップＡや制御ＩＣチップＢの外形、リード１１２の本数やピッチなどに応じて適宜設定すればよい。
プラスチックパッケージ本体１０２の材料としては、熱可塑性樹脂の一種であって、酸素および水蒸気の透過率が極めて低い液晶性ポリエステル（ＬＣＰ）を採用する。しかし、ＬＣＰに限らず、例えば、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）、ポリビスアミドトリアゾール（ＰＢＴ）などを採用してもよい。
また、各リード１１２の材料、つまり、各リード１１２の基礎となるリードフレームの材料としては、銅合金の中でもばね性の高いりん青銅を採用する。ここでは、リードフレームとして、材質がりん青銅で板厚が０．２ｍｍのリードフレームを用い、厚みが２μｍ〜４μｍのＮｉ膜と、厚みが０．２μｍ〜０．３μｍのＡｕ膜との積層膜からなるめっき膜を電解めっき法により形成してある。これにより、ワイヤーボンディングの接合信頼性と半田付け信頼性とを両立させることができる。また、熱可塑性樹脂成形品のプラスパッケージ本体１０２は、リード１１２が同時一体に成形されている。しかし、熱可塑性樹脂であるＬＣＰにより形成されるプラスチックパッケージ本体１０２とリード１１２のＡｕ膜とは密着性が低い。したがって、上述のリードフレームのうちプラスチックパッケージ本体１０２に埋設される部位にパンチ穴を設けることで各リード１１２が抜け落ちるのを防止する。
また、図１の半導体装置は、インナリード１１２ａの露出部位およびその周囲を覆う樹脂被覆部１１６が設けられている。樹脂被覆部１１６は、例えば、アミン系エポキシ樹脂などのエポキシ系樹脂などの非透湿性の樹脂からなる。ワイヤーボンディング工程の後に、ディスペンサを用いてこの非透湿性の樹脂を塗布し、これを硬化させることで、気密性を向上させている。なお、この非透湿性の樹脂に代えてセラミックスを用いてもよく、セラミックスを用いる場合には、プラズマ溶射などの技術を用いて局所的に吹き付ければよい。
また、ボンディングワイヤＷとしては、Ａｌワイヤに比べて耐腐食性の高いＡｕワイヤを用いる。また、直径が２５μｍのＡｕワイヤを採用するが、これに限らず、例えば、直径が２０μｍ〜５０μｍのＡｕワイヤから適宜選択すればよい。
図２を参照して、図１の加速度センサチップＡの概略構成を説明する。加速度センサチップＡは、静電容量型の加速度センサチップであって、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）
基板１０を用いて形成されたセンサ本体１と、ガラス基板２０を用いて形成された第１の固定基板２と、ガラス基板３０を用いて形成された第２の固定基板３とを備えている。第１の固定基板２は、センサ本体１の一表面側（図２における上面側）に固着され、第２の固定基板３は、センサ本体１の他表面側（図２における下面側）に固着される。第１及び第２の固定基板２、３はセンサ本体１と同じ外形寸法に形成されている。
なお、図２は、センサ本体１、第１の固定基板２及び第２の固定基板３のそれぞれの構成を示すべく、センサ本体１、第１の固定基板２及び第２の固定基板３が分離した状態を示している。また、センサ本体１は、ＳＯＩ基板１０に限らず、例えば、絶縁層を備えない通常のシリコン基板を用いて形成してもよい。また、第１及び第２の固定基板２、３は、それぞれ、シリコン基板及びガラス基板のどちらで形成してもかまわない。
センサ本体１は、２つの平面視矩形状の開口窓１２が上記一表面に沿って並設するフレーム部１１と、フレーム部１１の各開口窓１２の内側に配置された２つの平面視矩形状の重り部１３と、フレーム部１１と重り部１３との間を連結する各一対の支持ばね部１４とを備える。
２つの平面視矩形状の重り部１３は、第１及び第２の固定基板２、３からそれぞれ離間して配置されている。第１の固定基板２に対向する各重り部１３の主面上に可動電極１５Ａ、１５Ｂがそれぞれ配置されている。重り部１３の周囲を囲むフレーム部１１の外周全体が第１及び第２の固定基板２、３に接合されている。これにより、フレーム部１１と第１及び第２の固定基板２、３は、重り部１３及び後述する固定子１６を収納するチップサイズパッケージを構成している。
一対の支持ばね部１４は、フレーム部１１の各開口窓１２の内側で重り部１３の重心を通る直線に沿って重り部１３を挟む形で配置されている。各支持ばね部１４は、ねじれ変形が可能なトーションばね（トーションバー）であって、フレーム部１１及び重り部１３に比べて薄肉に形成されており、重り部１３は、フレーム部１１に対して一対の支持ばね部１４の回りで変位可能となっている。
センサ本体１のフレーム部１１には、各開口窓１２それぞれに連通する平面視矩形状の窓孔１７が２つの開口窓１２と同じ方向に並設されている。各窓孔１７の内側には、それぞれ２つの固定子１６が一対の支持ばね部１４の並設方向に沿って配置されている。
各固定子１６と窓孔１７の内周面との間、各固定子１６と重り部１３の外周面との間、及び隣り合う固定子１６同士の間には、それぞれ隙間が形成され、互いに分離独立して電気的に絶縁されている。各固定子１６は、第１及び第２の固定基板２、３にそれぞれ接合されている。また、センサ本体１の一表面側において、各固定子１６には、例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜などの金属薄膜からなる円形状の電極パッド１８が形成されている。また同様に、フレーム部１１において隣り合う窓孔１７の間の部位にも、例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜などの金属薄膜からなる円形状の電極パッド１８が形成されている。
各固定子１６に形成された各電極パッド１８は、後述の各固定電極２５に電気的にそれぞれ接続され、フレーム部１１に形成された電極パッド１８は、可動電極１５Ａ及び可動電極１５Ｂに電気的に接続されている。以上説明した複数の電極パッド１８は、加速度センサチップＡの矩形状の外周形状の１辺に沿って配置されている。
第１の固定基板２は、ガラス基板２０の一表面（センサ本体１に重なり合う面）とガラス基板２０の側面との間を貫通する複数の配線２８と、ガラス基板２０の一表面上に形成された複数の固定電極２５とを備える。
固定電極２５Ａａ及び固定電極２５Ａｂは、対を成して可動電極１５Ａに対向して配置されている。同様に、固定電極２５Ｂａ及び固定電極２５Ｂｂは、対を成して可動電極１５Ｂに対向して配置されている。各固定電極２５は、例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜などの金属薄膜からなる。
各配線２８の一端は、ガラス基板２０の一表面において、センサ本体１の電極パッド１８にそれぞれ電気的に接続されている。各配線２８の他端は、ガラス基板２０の側面に表出している。これにより、電極パッド１８を介して、各固定電極２５の電位及び可動電極１５の電位をそれぞれ加速度センサチップＡの外部（側面）へ取り出すことができる。各配線２８の他端には金属電極２９がそれぞれ接続されている。図１のボンディングワイヤＷは、金属電極２９に接続されている。
第２の固定基板３の一表面（センサ本体１に重なり合う面）であって、重り部１３と対応する位置に、例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜などの金属薄膜からなる付着防止膜３５が配置されている。付着防止膜３５は、変位する重り部１３の付着を防止する。
図３を参照して、図２の加速度センサチップＡの断面構成を説明する。図３は、一対の支持ばね部１４を通る直線に垂直な切断面における加速度センサチップＡの構成を示す。センサ本体１はＳＯＩ基板１０を用いて形成されている。ＳＯＩ基板１０は、単結晶シリコンからなる支持基板１０ａと、支持基板１０ａの上に配置されたシリコン酸化膜からなる絶縁層１０ｂと、絶縁層１０ｂの上に配置されたｎ形のシリコン層（活性層）１０ｃとを有する。
センサ本体１のうち、フレーム１１及び固定子１６は、第１の固定基板２及び第２の固定基板３に接合されている。これに対して、重り部１３は、第１及び第２の固定基板２、３からそれぞれ離間して配置され、一対の支持ばね部１４によりフレーム１１に支持されている。
重り部１３の過度の変位を規制する複数の微小な突起部１３ｃが、重り部１３における第１及び第２の固定基板２、３のそれぞれとの対向面から突設されている。重り部１３には、矩形状に開口された凹部１３ａ、１３ｂが形成されている。凹部１３ａ、１３ｂは互いに大きさが異なるため、一対の支持ばね部１４を通る直線を境にして、重り部１３の左右の質量が異なっている。
第１の固定基板２の配線２８の一端は、電極パッド１８に電気的に接続されている。電極パッド１８は、固定子１６、連絡用導体部１６ｄ、金属配線２６を通じて、固定電極２５に接続されている。配線２８は、ガラス基板２０の一表面に平行な方向に延伸され、配線２８の他端は、ガラス基板２０の側面に表出する。ガラス基板２０の側面のうち配線２８の他端が位置する領域には金属電極２９が形成されている。
上述の加速度センサチップＡは、センサ本体１に設けられた可動電極１５と第１の固定基板２に設けられた固定電極２５との対を４対有し、可動電極１５と固定電極２５との対ごとに可変容量コンデンサが構成されている。加速度センサチップＡ、すなわち重り部１３に加速度が加わると、支持ばね部１４がねじれて、重り部１３が変位する。これにより、対をなす固定電極２５と可動電極１５との対向面積及び間隔が変化し、可変容量コンデンサの静電容量が変化する。よって、加速度センサチップＡは、この静電容量の変化から加速度を検出することができる。
次に、図４（ａ）を参照して、図２及び図３に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０の一例としてのシリコン配線埋込ガラス基板の構成を説明する。シリコン配線埋込ガラス基板は、ガラス基板６１と、ガラス基板６１の内部に配置されたシリコン配線６２とを備える。ガラス基板６１は、対向する第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２と、この第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２の外周に接続された側面ＳＦ３とで規定される。
シリコン配線６２は、ガラス基板６１の第１の主面ＳＦ１に露出する第１の引出部６２ａと、ガラス基板６１の第１の主面ＳＦ１、第２の主面ＳＦ２或いは側面ＳＦ３のいずれか１つの面に露出する第２の引出部６２ｂと、第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂに接続された接続部６２ｃとを備える。第１の実施の形態では、第２の引出部６２ｂが、ガラス基板６１の側面ＳＦ３に露出している場合を示す。
尚、本明細書において、接続部６２ｃにおいて、第１のシリコン配線埋込ガラス基板２０１に形成された部分を貫通接続部といい、第２のシリコン配線埋込ガラス基板２０２に形成された部分を内層接続部ともいう。
第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂは、第１の主面ＳＦ１の法線方向から見て異なる位置に配置されている。
シリコン配線埋込ガラス基板は、第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂの露出面をそれぞれ覆う金属電極６３ａ、６３ｂと、接続部６２ｃの途中に配置された金属電極６３ｃとを更に備える。
このように、シリコン配線埋込ガラス基板は、ガラス基板６１にシリコン配線６２が埋め込まれたものである。そして、シリコン配線６２の一端は、ガラス基板６１の第１の主面ＳＦ１に表出し、シリコン配線６２の他端は、ガラス基板６１の側面ＳＦ３に表出している。よって、図４（ａ）のシリコン配線６２を図２及び図３に示した配線２８に当てはめ、図４（ａ）のガラス基板６１を図２及び図３に示したガラス基板２０に当てはめる。そして、図４（ａ）の金属電極６３ｂを図２及び図３に示した金属電極２９に当てはめる。これにより、図２及び図３に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０に、図４（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用することができる。この場合、図４（ａ）のシリコン配線６２は、図２及び図３に示したセンサ本体１に入力される電気信号及びセンサ本体１から出力される電気信号を伝達する。
図４（ｂ）を参照して、図４（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法を説明する。
（イ）先ず、単結晶シリコンから成る第１の凸部５２ａの周囲に第１のガラス基板５４ａを埋込み、第１のガラス基板５４ａの対向する表裏面に第１の凸部５２ａの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第１のシリコン配線埋込ガラス基板２０１を形成する（第１の工程）。その後、第１のガラス基板５４ａの表裏面のうち、第１の凸部５２ａの両端部が露出した部分に、フォトリソグラフィ方法、及びメッキ処理、スパッタリング、或いは化学的気相成長法（ＣＶＤ）等の成膜方法により、銅やアルミニウムからなる金属電極６３ａを形成する。なお、第１のシリコン配線埋込ガラス基板２０１及び後述する第２のシリコン配線埋込ガラス基板２０２を製造する詳細な工程は、図６を参照して、後述する。
（ロ）そして、単結晶シリコンから成る第２の凸部５２ｂの周囲に第２のガラス基板５４ｂを埋込み、第２のガラス基板５４ｂの対向する表裏面の一方の面及び側面に第２の凸部５２ｂの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第２のシリコン配線埋込ガラス基板２０２を形成する（第２の工程）。その後、第２のガラス基板５４ｂの側面のうち、第２の凸部５２ｂの端部が露出した部分に、金属電極６３ｂを形成する。
（ハ）平板状の第３のガラス基板５４ｃをそのまま、第３のシリコン配線埋込ガラス基板２０３として、用意する。第１の実施の形態において、第３のシリコン配線埋込ガラス基板２０３は、ガラス基板５４ｃのみから成り、シリコンからなる凸部を有していない。
（ニ）図４（ｂ）に示すように、第２のシリコン配線埋込ガラス基板２０２の表裏面を、第１のシリコン配線埋込ガラス基板２０１及び第３のシリコン配線埋込ガラス基板２０３で挟む（第４の工程）。そして、金属電極６３ｃを介して第１の凸部５２ａを第２の凸部５２ｂに接触させる（第５の工程）。その後、第１乃至第３のシリコン配線埋込ガラス基板２０１〜２０３を、溶融接合、陽極接合、表面活性化結合、或いは樹脂接着などの方法により接合する（第６の工程）。第１〜第６の工程を実施することにより、図４（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を製造することができる。
以上の製造方法では、金属電極６３ｃを介して第１の凸部５２ａを第２の凸部５２ｂに接触させるようにした。このようにすると、第１の凸部５２ａと第２の凸部５２ｂとを接合する際に、第１の凸部５２ａと第２の凸部５２ｂ間の酸化膜の形成を容易に防止することができる。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図５に示すように、金属電極６３ｃを形成することなく、第１の凸部５２ａと第２の凸部５２ｂ間の酸化膜の形成を防止しながら、第１の凸部５２ａを第２の凸部５２ｂに接触させるようにしてもよい。
図６（ａ）〜図６（ｅ）を参照して、第１のシリコン配線埋込ガラス基板２０１及び第２のシリコン配線埋込ガラス基板２０２の製造方法の一例を説明する。
（い）先ず、図６（ｂ）に示すように、単結晶シリコンから成る平板状のシリコン基板５１を用意し、その主面（図６における上面）に凸部５２を形成する（第１段階）。なお、シリコン基板５１の全体には、ｐ型或いはｎ型の不純物が添加され、シリコン基板５１の電気抵抗は十分に小さい。ここでは、シリコン基板５１の全体に不純物を添加する場合を説明するが、シリコン基板５１全体に添加されていなくても構わない。少なくとも、シリコン配線６２として残す部分の深さまで不純物が添加されていればよい。
具体的には、先ず、図６（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン基板５１の主面のうち、凸部５２に対応する領域にレジスト膜５５を選択的に形成する。そして、レジスト膜５５をエッチングマスクとして用いて、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液をエッチャントとするウェットエッチングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライエッチングを行う。これにより、シリコン基板５１の主面のうち、レジスト膜５５が形成されていない領域を選択的に除去して、シリコン基板５１の主面に凸部５２を形成することができる。
（ろ）図６（ｃ）に示すように、対向する第１の主面（図６における下面）及び第２の主面（図６における上面）を有するガラス基板５４を用意する。そして、シリコン基板５２の主面にガラス基板５４の第１の主面を重ね合わせる（第２段階）。なお、重ね合わせたシリコン基板５１の凸部５２の頂上面とガラス基板５４の第１の主面とを、陽極接合、表面活性化結合、樹脂接着などの方法により接合してもよい。
（は）図６（ｄ）に示すように、ガラス基板５４に熱を加えて軟化させて、ガラス基板５４の一部をシリコン基板５１の凸部５２の周囲に埋め込む（第３段階）。具体的には、平坦な板状の加熱・加圧治具でガラス基板５４とシリコン基板５１を挟み、ガラス基板５４をその屈伏点よりも高く且つシリコンの融点よりも低い温度まで加熱して軟化させる。そして、加熱・加圧治具を用いて、ガラス基板５４とシリコン基板５１をプレスする。プレス処理及びガラスの自重によって、軟化したガラス基板５４の一部は、シリコン基板５１の凸部５２の周囲に埋め込まれる。なお、ガラス基板５４とシリコン基板５１の配置を入れ替えた場合、ガラスの自重の代りに、シリコン基板５１の自重となる。
（に）その後、ガラス基板５４を冷却する（第４段階）。そして、ガラス基板５４のうち、シリコン基板５１の凸部５２の周囲に埋め込まれた部分を残し、他の部分を除去する（第５段階）。具体的には、ダイヤモンド砥石を用いた研削、化学機械研磨（ＣＭＰ）等の研磨、或いはＲＩＥなどのドライエッチングやＨＦによるウェットエッチングなどの方法を用いて、ガラス基板５４の第２の主面を均一に削り取る。第２の主面を均一に削り取る処理を、図６（ｅ）に示すように、少なくともガラス基板５４の第２の主面に凸部５２の頂上面が表出するまで、実施する。これにより、ガラス基板５４の第２の主面に凸部５２の頂上面が露出する。
この第５段階で、例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）を採用する場合には、次のような工程も有効である。
先ず、単結晶シリコンからなる凸部５２を形成する際に、レジスト５５に代えて凸部５２の頂上部に金属膜を形成する。
つぎに、その金属膜よりもシリコン基板に対するエッチング速度が速い異方性のエッチング方法を用いて、シリコン基板５１の第１の主面ＳＦ１を選択的に除去することにより凸部５２を形成する。
その後、上述の第２段階〜第４段階を経てガラス基板５５を冷却した後、ガラス基板５４のうち、シリコン基板５１の凸部５２の周囲に埋め込まれた部分を残し、他の部分を以下のようにして除去する（第５段階）。
先ず、ガラス基板５４の第４の主面ＳＦ４に対して、ダイヤモンド砥石を用いた研削を実施する。この研削は、ガラス基板５４の凸部５２上の金属膜（レジスト５５の代わりに形成したもの）が露出する前に終了する。その後、ガラス基板５４の第４の主面ＳＦ４に対して、化学機械研磨（ＣＭＰ）を実施する。ＣＭＰは、ガラス基板５４の第４の主面ＳＦ４に金属膜が露出するまで、実施する。これにより、凸部５２の頂上面（金属膜）が露出したガラス基板５４の第４の主面ＳＦ４を、鏡面に仕上げることができる。なお、「ＣＭＰ」は、研磨剤或いは研磨液による化学的作用を伴う機械的研磨の一例である。
この凸部５２の上に残した金属膜が図４（ｂ）に示した金属電極６３ｃに相当する。
（ほ）シリコン基板５１のうち、凸部５２を残し、他の部分を除去する（第６段階）。具体的には、研削、研磨、ドライエッチングやウェットエッチングなどの方法を用いて、シリコン基板５１の凸部５２を形成した主面に対向する裏面（図６における下面）を均一に削り取る。シリコン基板５１の裏面を均一に削り取る処理を、図６（ｅ）に示すように、少なくともシリコン基板５１の裏面にガラス基板５４が表出するまで、実施する。これにより、ガラス基板５４の第１の主面及び第２の主面に凸部５２の両端部が露出する。
なお、軟化したガラス基板５４の一部をシリコン基板５１の凸部５２の周囲に埋め込むために、ガラスの自重による力で十分である場合、第３段階におけるプレス処理を行わなくてもよい。例えば、ガラス基板５４の温度を高くすることにより、ガラス基板５４の粘性が低下する。この場合、プレス処理を省略しても、ガラスの自重により凸部５２の周囲に軟化したガラス基板５４の一部を埋め込むことができる。
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
図４（ａ）に示したように、第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂは、第１の主面ＳＦ１の法線方向から見て異なる位置に配置されている。このため、ガラス基板６１の内部に、ガラス基板６１の表面のうち任意の複数箇所の間の導通を取る、３次元方向に延伸されたシリコン配線６２を配置することができる。よって、シリコン配線６２の引き出し箇所（６２ａ、６２ｂ）を任意に設定することができる。
第２の引出部６２ｂがガラス基板６１の側面ＳＦ３に露出している。よって、図２及び図３に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０に、図４（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用した場合、加速度センサチップＡに入出力される電気信号を加速度センサチップＡの側面から引き出すことが出来る。したがって、図１の半導体装置における第１の主面の法線方向の小型化に貢献する。また、ボンディングワイヤＷの引回しが容易になり、パッケージ設計の自由度が向上する。
金属電極６３ａ、６３ｂが、第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂの露出面を覆っている。よって、図２及び図３に示したガラス基板２０に、図４（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用した場合、第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂへのワイヤーボンディングやはんだ付けが容易になる。
図４（ｂ）の第５の工程において、第１の凸部５２ａを、金属膜６３ｃを介して第２の凸部５２ｂに接触させることにより、シリコン部材同士（５２ａ、５２ｂ）の電気的な接続抵抗を金属膜６３ｃが低減することができる。
図１２は、ブラスト加工によりガラス基板２０に形成された穴８８から表出した電極パッド１８に対して直接、ボンディングワイヤＷを接続した従来例を示す断面図である。第１の実施の形態によれば、図１２の従来例に比べて、容易にワイヤーボンディングやはんだ付けを行うことができる。また、図１の半導体装置を、第１の主面ＳＦ１の法線に垂直な方向に小型化することができる。
（第２の実施の形態）
図４（ａ）では、第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂが、それぞれガラス基板６１の第１の主面ＳＦ１及び側面ＳＦ３に露出している場合を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０（ａ）に示すように、第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂが、それぞれガラス基板７１の第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２に露出していてもよい。
図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して、本発明の第２の実施の形態に係わる半導体装置の概略構成を、図１（ａ）及び図１（ｂ）の半導体装置との対比において説明する。加速度センサチップＡが備える総てのパッドは、プラスチックパッケージ本体１０２の開放された一面に対向する加速度センサチップＡの主面において、この主面の１辺に沿って配置されている。
図８を参照して、図７の加速度センサチップＡの概略構成を、図２の加速度センサチップＡとの対比において説明する。
第１の固定基板２は、ガラス基板２０の第１の主面とこれに対向する第２の主面（センサ本体１に重なり合う面）との間を貫通する複数の配線３８を備える。
各配線３８の一端は、ガラス基板２０の第２の主面に表出し、ガラス基板２０の第２の主面において、センサ本体１の電極パッド１８にそれぞれ電気的に接続されている。各配線３８の他端は、ガラス基板２０の第１の主面に表出している。これにより、電極パッド１８を介して、各固定電極２５の電位及び可動電極１５の電位をそれぞれ加速度センサチップＡの外部へ取り出すことができる。各配線３８の他端には金属電極３９がそれぞれ接続されている。図１のボンディングワイヤＷは、金属電極３９に接続されている。各配線３８の一端と他端は、ガラス基板２０の第２の主面の法線方向から見て、異なる位置に配置されている。
図９を参照して、図７の加速度センサチップＡの断面構成を、図３の加速度センサチップＡとの対比において説明する。図９は、一対の支持ばね部１４を通る直線に垂直な切断面における加速度センサチップＡの構成を示す。
第１の固定基板２の配線３８の一端は、電極パッド１８に電気的に接続されている。電極パッド１８は、固定子１６、連絡用導体部１６ｄ、金属配線２６を通じて、固定電極２５に接続されている。配線３８は、ガラス基板２０の第１の主面に平行な方向に延伸され、配線３８の他端は、ガラス基板２０の第１の主面に表出している。ガラス基板２０の第１の主面のうち配線３８の他端が位置する領域には金属電極３９が形成されている。
以上の相違点を除き、図７（ａ）及び図７（ｂ）の半導体装置の構成、図８及び図９の加速度センサチップＡの構成は、図１（ａ）及び図１（ｂ）の半導体装置、図２及び図３の加速度センサチップＡと同じである。
次に、図１０（ａ）を参照して、図８及び図９に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０の一例としてのシリコン配線埋込ガラス基板の構成を説明する。シリコン配線埋込ガラス基板は、対向する第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２と、この第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２の外周に接続された側面ＳＦ３とで規定されるガラス基板７１と、ガラス基板７１の内部に配置されたシリコン配線７２とを備える。
シリコン配線７２は、ガラス基板７１の第１の主面ＳＦ１に露出する第１の引出部７２ａと、ガラス基板７１の第１の主面ＳＦ１、第２の主面ＳＦ２或いは側面ＳＦ３のいずれか１つの面に露出する第２の引出部７２ｂと、第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂに接続された接続部７２ｃとを備える。第２の実施の形態では、第２の引出部７２ｂが、ガラス基板７１の第２の主面ＳＦ２に露出している場合を示す。
尚、本明細書において、接続部７２ｃにおいて、第１のシリコン配線埋込ガラス基板３０１及び第３のシリコン配線埋込ガラス基板３０３に形成された部分を貫通接続部といい、第２のシリコン配線埋込ガラス基板３０２に形成された部分を内層接続部ともいう。
第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂは、第１の主面ＳＦ１の法線方向から見て異なる位置に配置されている。
シリコン配線埋込ガラス基板は、第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂの露出面をそれぞれ覆う金属電極７３ａ、７３ｂと、接続部７２ｃの途中に配置された金属電極７３ｃ、７３ｄとを更に備える。
このように、シリコン配線埋込ガラス基板は、ガラス基板７１にシリコン配線７２が埋め込まれたものである。そして、シリコン配線７２の一端は、ガラス基板７１の第１の主面ＳＦ１に表出し、シリコン配線７２の他端は、ガラス基板７１の第２の主面ＳＦ２に表出している。よって、図１０（ａ）のシリコン配線７２を図８及び図９に示した配線３８に当てはめ、図１０（ａ）のガラス基板７１を図８及び図９に示したガラス基板２０に当てはめる。そして、図１０（ａ）の金属電極７３ｂを図８及び図９に示した金属電極３９に当てはめる。これにより、図８及び図９に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０に、図１０（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用することができる。この場合、図１０（ａ）のシリコン配線７２は、図８及び図９に示したセンサ本体１に入力される電気信号及びセンサ本体１から出力される電気信号を伝達する。
図１０（ｂ）を参照して、図１０（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法を説明する。
（イ）先ず、単結晶シリコンから成る第１の凸部５２ａの周囲に第１のガラス基板５４ａを埋込み、第１のガラス基板５４ａの対向する表裏面に第１の凸部５２ａの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第１のシリコン配線埋込ガラス基板３０１を形成する（第１の工程）。その後、第１のガラス基板５４ａの表裏面のうち、第１の凸部５２ａの両端部が露出した部分に、金属電極７３ａを形成する。なお、第１のシリコン配線埋込ガラス基板３０１及び後述する第２のシリコン配線埋込ガラス基板３０２及び第３のシリコン配線埋込ガラス基板３０３を製造する詳細な工程は、図６を参照して説明したとおりである。
（ロ）そして、単結晶シリコンから成る第２の凸部５２ｂの周囲に第２のガラス基板５４ｂを埋込み、第２のガラス基板５４ｂの対向する表裏面に第２の凸部５２ｂの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第２のシリコン配線埋込ガラス基板３０２を形成する（第２の工程）。
（ハ）単結晶シリコンから成る第３の凸部５２ｃの周囲に第３のガラス基板５４ｃを埋込み、第３のガラス基板５４ｃの対向する表裏面に第３の凸部５２ｃの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第３のシリコン配線埋込ガラス基板３０３を形成する（第３の工程）。その後、第３のガラス基板５４ｃの表裏面のうち、第３の凸部５２ｃの両端部が露出した部分に、金属電極７３ｂを形成する。
ここで、金属電極７３ｃ，７３ｄについては、第１の実施の形成で説明した方法と同様にして、以下のようにして形成される。
先ず、単結晶シリコンからなるシリコン基板上に凸部５２ａ，５２ｃを形成する際、レジスト膜に代えて凸部５２ａ，５２ｃの頂上部となる位置に金属膜を形成する。
つぎに、金属膜が形成されていない部分にあるシリコン基板を選択的に除去することにより凸部５２ａ，５２ｃを形成する。
そして、ガラス基板を埋め込んで冷却した後、シリコン基板の凸部５２ａ，５２ｃの周囲に埋め込まれたガラスを残し、他の部分を金属膜が露出するまで除去する。この凸部５２ａ，５２ｃの上に残した金属膜がそれぞれ図１０（ｂ）に示した金属電極７３ｃ，７３ｄに相当する。
（ニ）図１０（ｂ）に示すように、第２のシリコン配線埋込ガラス基板３０２の表裏面を、第１のシリコン配線埋込ガラス基板３０１及び第３のシリコン配線埋込ガラス基板３０３で挟む（第４の工程）。そして、第１の凸部５２ａ及び第３の凸部５２ｃを、第１の主面ＳＦ１の法線方向から見て異なる位置において、第２の凸部５２ｂにそれぞれ接触させる（第５の工程）。詳細には、第１の凸部５２ａ及び第３の凸部５２ｃを金属電極７３ｃ、７３ｄを介して第２の凸部５２ｂに接触させる。
（ホ）そして、第１乃至第３のシリコン配線埋込ガラス基板３０１〜３０３を、溶融接合、陽極接合、表面活性化結合、或いは樹脂接着などの方法により接合する（第６の工程）。第１〜第６の工程を実施することにより、図１０（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を製造することができる。
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
図１０（ａ）に示したように、第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂは、第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２にそれぞれ露出し、且つ第１の主面ＳＦ１の法線方向から見て異なる位置に配置されている。このため、ガラス基板７１の内部に、ガラス基板７１の対向する表裏面のうち任意の複数箇所の間の導通を取る、３次元方向に延伸されたシリコン配線７２を配置することができる。よって、シリコン配線７２の引き出し箇所（７２ａ、７２ｂ）を任意に設定することができる。
第２の引出部７２ｂがガラス基板６１の第２の主面ＳＦ２に露出している。よって、図８及び図９に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０に、図１０（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用した場合、加速度センサチップＡに入出力される電気信号を加速度センサチップＡの表面の任意の箇所から引き出すことが出来る。したがって、ボンディングワイヤＷの引回しが容易になり、パッケージ設計の自由度が向上する。ひいては、図１の半導体装置の小型化に貢献する。
金属電極７３ａ、７３ｂが、第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂの露出面を覆っている。よって、図８及び図９に示したガラス基板２０に、図１０（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用した場合、第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂへのワイヤーボンディングやはんだ付けが容易になる。
図１０（ｂ）の第５の工程において、第１の凸部５２ａ及び第３の凸部５２ｃを、金属膜７３ｃ、７３ｄを介して第２の凸部５２ｂにそれぞれ接触させる。シリコン部材同士（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）の電気的な接続抵抗を低減することができる。
以上の製造方法では、第１の凸部５２ａ及び第３の凸部５２ｃを、金属膜７３ｃ、７３ｄを介して第２の凸部５２ｂに接触させるようにした。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図１１に示すように、金属膜７３ｃ、７３ｄを形成することなく、第１の凸部５２ａ及び第３の凸部５２ｃを、酸化膜の形成を防止しながら、第２の凸部５２ｂに接触させるようにしてもよい。
上記のように、本発明は、２つの実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、第１及び第２の実施の形態では、第２の引出部６２ｂ、７２ｂがそれぞれガラス基板６１の側面及びガラス基板７１の第２の主面に露出している場合を示したが、本発明はこれに限定されない。第１の引出部及び第２の引出部は、第１の主面ＳＦ１の法線方向から見て異なる位置に配置されていればよく、両方ともガラス基板の第１の主面ＳＦ１に露出していてもよいし、両方ともガラス基板の側面ＳＦ３に露出していても構わない。
また、シリコン基板５１の主面に凸部５２を形成する第１段階では、単結晶シリコンから成るシリコン基板５１の一部を加工して、単結晶シリコンから成る凸部５２を形成していた。しかし、これに限定されることない。例えば、単結晶シリコンから成るシリコン基板５１の主面に、多結晶シリコンから成るシリコン膜を堆積し、シリコン膜の一部を除去して多結晶シリコンから成る凸部５２を形成してもよい。
また、３次元方向に延伸された凸部を有するシリコンの型を形成し、このシリコンの型に軟化したガラスを流し込むことにより、３次元方向に延伸されたシリコン配線を形成してもよい。複数のシリコン配線埋込ガラス基板を積層する必要がなくなり、製造工程を簡略化することができる。
本発明の実施の形態では、ＭＥＭＳデバイスの一例として静電容量型の加速度センサチップＡについて説明したが、本発明は、静電容量型の加速度センサチップＡ以外のＭＥＭＳデバイス、例えば、ピエゾ抵抗型の加速度センサチップ、ジャイロセンサ、マイクロアクチュエータ、マイクロリレー、赤外線センサ等や、ＩＣチップなどにも適用することができる。即ち、センサ本体１によるセンシング対象は、加速度に限らず、圧力、角度、角速度等であってもよい。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。
本発明は、ガラスベースの内部にシリコン配線が配置されたシリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法に関するものである。
従来から、微細な構造を有するガラス基板を製造する目的で、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。
特許文献１に記載されたガラス材料からなるフラット基板の製造方法では、先ず、平坦なシリコン基板の表面に窪みを形成し、平坦なガラス基板にシリコン基板の窪みが形成された面を重ね合わせる。そして、ガラス基板を加熱することによりガラス基板の一部をこの窪みの中に埋め込む。その後、ガラス基板を再固化させ、フラット基板の表裏面を研磨し、シリコンを除去する。
また、特許文献１には、このフラット基板を用いた応用例として、マイクロメカニカルスイッチが記載されている。フラット基板に埋め込まれたシリコンからなるチャンネルが、マイクロメカニカルスイッチの電極に接続され、このチャンネルはスイッチ動作に係わる入出力電圧を外部へ引き出す機能を果たしている。
特表２００４−５２３１２４号公報（特に、第１図及び第３図参照）
しかし、特許文献１に記載されたフラット基板の製造方法において、フラット基板の表裏面に露出するチャンネルの位置は、フラット基板の表裏面の法線方向から見て同じである。
したがって、特許文献１のチャンネルでは、入出力電圧を任意の箇所に引き出すことができず、入出力電圧の引き出し位置はマイクロメカニカルスイッチの電極の位置に応じて決まってしまう。よって、パッケージの設計自由度が下がり、デバイスの小型化を妨げてしまう。
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、シリコン配線の引き出し箇所を任意に設定できるシリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法を提供することである。
以上の目的を達成するために、本発明に係るシリコン配線埋込ガラス基板は、対向する第１の主面及び第２の主面と側面とを有するシリコン配線埋込ガラス基板であって、
ガラスベース部と、該ガラスベース部の内部に埋設されたシリコン配線と、を備え、
前記シリコン配線は、
前記第１の主面に露出する第１の引出部と、
前記第１の主面、前記第２の主面或いは前記側面のいずれか１つの面に露出する第２の引出部と、
前記第１の引出部及び前記第２の引出部間を接続する接続部と、を備え、
前記第１の引出部及び前記第２の引出部は、前記第１の主面の法線方向からみて異なる位置に配置されていることを特徴とする。
ここで、第１の引出部及び前記第２の引出部は、前記第１の主面の法線方向からみて異なる位置に配置されているには、第１の引出部の面方向と第２の引出部の面方向が異なることの他、第１の引出部の中心軸と第２の引出部の中心軸とが一直線上にないことを含む。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板において、
前記接続部は、前記第１の引出部を一端部として含む第１の貫通接続部と該第１の貫通接続部の他端に接続された内層接続部とを含む。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板において、
前記内層接続部の一端が前記ガラスベース部の側面に露出し、その露出した一端が前記第２の引出部である。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板において、
前記接続部は、前記第２の引出部を一端として含み他端が前記内層接続部に接続された第２の貫通接続部をさらに含み、前記第２の貫通接続部の中心軸が前記第１の貫通接続部の中心軸とは異なる直線上に位置する。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板は、
前記第１の貫通接続部の中心軸と前記第２の貫通接続部の中心軸とが平行である。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板は、
前記第１の引出部及び前記第２の引出部の少なくとも一方の露出面を覆う金属電極を更に備える。
本発明に係るシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法は、
ガラスベース部にシリコン配線が埋め込まれてなるシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法であって、
第１のシリコン基板の一方の面に第１の凸部を形成して、該第１の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第１の凸部を残して前記第１のシリコン基板を除くことにより前記第１の凸部の一端面が露出する第１の主面を形成することと、その第１の主面に対向しかつ前記第１の凸部の他端面が露出するように第２の主面を形成することとを含み、前記第１の主面から前記第１の凸部の一端面が露出し、前記第１の凸部の他端面が前記第２の主面から露出する第１のガラス基板を作製する第１の工程と、
第２のシリコン基板の一方の面に第２の凸部を峰状に形成して、該第２の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第２の凸部を残して前記第２のシリコン基板を除くことにより、前記第２の凸部の第１面が露出する第１の主面を形成することと、
その第１の主面に対向しかつ前記第２の凸部の第２面が露出する第２の主面を形成することとを含み、第１の主面から前記第２の凸部の前記第１面が露出し、前記第１面に対向する第２面が前記第２の主面から露出する第２のガラス基板を作製する第２の工程と、
前記第１の凸部の一端面と前記第２の凸部の第１面とが接続されるように前記第１のガラス基板の第１の主面と前記第２のガラス基板の第１の主面とを対向させ、前記第２のガラス基板の第２の主面に第３のガラス基板を対向させて前記第１〜第３のガラス基板を接合する接合工程と、
を含むことを特徴とする。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において、
前記第１の工程は、
前記第１の凸部が形成された第１のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第１のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
前記第２の工程は、
前記第２の凸部が形成された第２のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第２のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含む。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法は、
前記接合工程において、前記第１の凸部を、金属膜を介して前記第２の凸部に接触させる。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において、
前記接合工程の前に、
第３のシリコン基板の一方の面に第３の凸部を形成して、該第３の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第３の凸部を残して前記第３のシリコン基板を除くことにより前記第３の凸部の一端面が露出する第１の主面を形成することと、その第１の主面に対向しかつ前記第３の凸部の他端面が露出するように第２の主面を形成することとを含み、前記第１の主面から前記第３の凸部の一端面が露出し、前記第３の凸部の他端面が前記第２の主面から露出するように前記第３のガラス基板を作製する第３の工程を更に有し、
前記接合工程において、前記第３の凸部の一端面と前記第２の凸部の第２面とが接続されるように前記第２のガラス基板の第２の主面と前記第３のガラス基板の第１の主面とを対向させて前記第２のガラス基板と第３のガラス基板とを接合する。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において、
前記第１の工程は、
前記第１の凸部が形成された第１のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第１のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
前記第２の工程は、
前記第２の凸部が形成された第２のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第２のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
前記第３の工程は、
前記第３の凸部が形成された第３のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第３のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含む。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法は、
前記接合工程において、前記第１の凸部及び前記第３の凸部を、金属膜を介して前記第２の凸部にそれぞれ接触させる。
本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において、
前記第１の凸部の一端と他端は、前記第１のガラス基板の第１の主面の法線方向から見て同じ位置に配置され、
前記第２の凸部の第１面と第２面は、前記第２のガラス基板の第１の主面の法線方向から見て同じ位置に配置され、
前記第３の凸部の一端と他端は、前記第３のガラス基板の第１の主面の法線方向から見て同じ位置に配置されている。
本発明のシリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法によれば、シリコン配線の引き出し箇所を任意に設定することができる。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置のうちパッケージ蓋の構成を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置のうちパッケージ蓋を除く構成を示す斜視図である。 図１の加速度センサチップＡの概略構成を示す分解斜視図である。 図２の加速度センサチップＡの概略構成を示す断面図である。 図４（ａ）は、図２及び図３に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０の一例としてのシリコン配線埋込ガラス基板の構成を示す断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法を示す工程断面図である。 図４に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において金属電極６３ｃを形成することなくシリコン配線埋込ガラス基板を作製する製造方法の工程断面図である。 図６（ａ）〜図６（ｅ）は、第１のシリコン配線埋込ガラス基板２０１及び第２のシリコン配線埋込ガラス基板２０２の製造方法を示す工程断面図である。 図７（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係わる半導体装置のうちパッケージ蓋の構成を示す斜視図であり、図７（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係わる半導体装置のうちパッケージ蓋を除く構成を示す斜視図である。 図７の加速度センサチップＡの概略構成を示す分解斜視図である。 図７の加速度センサチップＡの概略構成を示す断面図である。 図１０（ａ）は、図８及び図９に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０の一例としてのシリコン配線埋込ガラス基板の構成を示す断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法を示す工程断面図である。 図１０に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において金属電極６３ｃを形成することなくシリコン配線埋込ガラス基板を作製する製造方法の工程断面図である。 ブラスト加工によりガラス基板２０に形成された穴８８から表出した電極パッド１８に対して直接、ボンディングワイヤＷを接続した従来例を示す断面図である。
５２ａ 第１の凸部
５２ｂ 第２の凸部
５４ａ 第１のガラス基板
５４ｂ 第２のガラス基板
５４ｃ 第３のガラス基板
６１ ガラス基板
６２ シリコン配線
６２ａ 第１の引出部
６２ｂ 第２の引出部
６２ｃ 接続部
６３ａ〜６３ｃ 金属電極
２０１ 第１のシリコン配線埋込ガラス基板
２０２ 第２のシリコン配線埋込ガラス基板
２０３ 第３のシリコン配線埋込ガラス基板
ＳＦ１ 第１の主面
ＳＦ２ 第２の主面
ＳＦ３ 側面
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。
（第１の実施の形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照して、本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置の概略構成を説明する。半導体装置は、ＭＥＭＳデバイスの一例としての加速度センサチップＡと、加速度センサチップＡから出力された信号を処理する信号処理回路が形成された制御ＩＣチップＢと、加速度センサチップＡ及び制御ＩＣチップＢが収納された表面実装型のパッケージ１０１とを備える。
パッケージ１０１は、図１（ｂ）における上面に位置する一面が開放された箱形の形状を有するプラスチックパッケージ本体１０２と、パッケージ１０１の開放された一面を閉塞するパッケージ蓋（リッド）１０３とを備える。プラスチックパッケージ本体１０２は、加速度センサチップＡ及び制御ＩＣチップＢに電気的に接続される複数のリード１１２を備える。各リード１１２は、プラスチックパッケージ本体１０２の外側面から導出されたアウタリード１１２ｂと、プラスチックパッケージ本体１０２の内側面から導出されたインナリード１１２ａとを備える。各インナリード１１２ａは、ボンディングワイヤＷを通じて、制御ＩＣチップＢが備える各パッドに電気的に接続されている。
加速度センサチップＡは、加速度センサチップＡの外周形状に基づいて規定した仮想三角形の３つの頂点に対応する３箇所に配置された接着部１０４により、プラスチックパッケージ本体１０２の底部に位置する搭載面１０２ａに固着されている。接着部１０４は、プラスチックパッケージ本体１０２に連続して一体に突設されている円錐台状の突起部と、この突起部を被覆する接着剤とからなる。接着剤は、例えば、弾性率が１ＭＰａ以下のシリコーン樹脂などのシリコーン系樹脂からなる。
ここで、加速度センサチップＡが備える総てのパッドは、プラスチックパッケージ本体１０２の開放された一面に垂直な加速度センサチップＡの側面のうち、制御ＩＣチップＢに対向する一側面において、この一側面の１辺に沿って配置されている。この１辺の両端の２箇所と、当該一側面に対向する加速度センサチップＡの側面の１箇所（例えば、中央部）との３箇所とに頂点を有する仮想三角形の各頂点に接着部１０４が位置している。
制御ＩＣチップＢは、単結晶シリコン等から成る半導体基板上に形成された複数の半導体素子、これらを接続する配線、及び半導体素子や配線を外部環境から保護するパッシベーション膜からなる半導体チップである。そして、制御ＩＣチップＢの裏面全体がシリコーン系樹脂によりプラスチックパッケージ本体１０２の底面に固着されている。制御ＩＣチップＢ上に形成される信号処理回路は、加速度センサチップＡの機能に応じて適宜設計すればよく、加速度センサチップＡと協働するものであればよい。例えば、制御ＩＣチップＢをＡＳＩＣ（Application Specific ＩＣ）として形成することができる。
図１の半導体装置を製造するには、先ず、加速度センサチップＡ及び制御ＩＣチップＢをプラスチックパッケージ本体１０２に固着するダイボンディング工程を行う。そして、加速度センサチップＡと制御ＩＣチップＢとの間、制御ＩＣチップＢとインナリード１１２ａとの間を、それぞれボンディングワイヤＷを介して電気的に接続するワイヤーボンディング工程を行う。その後、樹脂被覆部１１６を形成する樹脂被覆部形成工程を行い、続いて、パッケージ蓋（リッド）１０３の外周を、プラスチックパッケージ本体１０２に接合するシーリング工程を行う。これにより、プラスチックパッケージ本体１０２の内部は気密状態で封止される。なお、パッケージ蓋１０３の適宜部位には、レーザマーキング技術により、製品名称や製造日時などを示す表記１１３が形成されている。
なお、制御ＩＣチップＢが１枚のシリコン基板を用いて形成されているのに対して、加速度センサチップＡは、積層された複数の基板を用いて形成されている。よって、加速度センサチップＡの厚みが制御ＩＣチップＢの厚みに比べて厚くなっているので、プラスチックパッケージ本体１０２の底部において加速度センサチップＡを搭載する搭載面１０２ａを制御ＩＣチップＢの搭載部位よりも凹ませてある。したがって、プラスチックパッケージ本体１０２の底面について、加速度センサチップＡを搭載する部位の厚みは他の部位に比べて薄くなっている。
更に、本発明の第１の実施の形態では、プラスチックパッケージ本体１０２の外形を直方体としてあるが、これは一例であり、加速度センサチップＡや制御ＩＣチップＢの外形、リード１１２の本数やピッチなどに応じて適宜設定すればよい。
プラスチックパッケージ本体１０２の材料としては、熱可塑性樹脂の一種であって、酸素および水蒸気の透過率が極めて低い液晶性ポリエステル（ＬＣＰ）を採用する。しかし、ＬＣＰに限らず、例えば、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）、ポリビスアミドトリアゾール（ＰＢＴ）などを採用してもよい。
また、各リード１１２の材料、つまり、各リード１１２の基礎となるリードフレームの材料としては、銅合金の中でもばね性の高いりん青銅を採用する。ここでは、リードフレームとして、材質がりん青銅で板厚が０．２ｍｍのリードフレームを用い、厚みが２μｍ〜４μｍのＮｉ膜と、厚みが０．２μｍ〜０．３μｍのＡｕ膜との積層膜からなるめっき膜を電解めっき法により形成してある。これにより、ワイヤーボンディングの接合信頼性と半田付け信頼性とを両立させることができる。また、熱可塑性樹脂成形品のプラスチックパッケージ本体１０２は、リード１１２が同時一体に成形されている。しかし、熱可塑性樹脂であるＬＣＰにより形成されるプラスチックパッケージ本体１０２とリード１１２のＡｕ膜とは密着性が低い。したがって、上述のリードフレームのうちプラスチックパッケージ本体１０２に埋設される部位にパンチ穴を設けることで各リード１１２が抜け落ちるのを防止する。
また、図１の半導体装置は、インナリード１１２ａの露出部位およびその周囲を覆う樹脂被覆部１１６が設けられている。樹脂被覆部１１６は、例えば、アミン系エポキシ樹脂などのエポキシ系樹脂などの非透湿性の樹脂からなる。ワイヤーボンディング工程の後に、ディスペンサを用いてこの非透湿性の樹脂を塗布し、これを硬化させることで、気密性を向上させている。なお、この非透湿性の樹脂に代えてセラミックスを用いてもよく、セラミックスを用いる場合には、プラズマ溶射などの技術を用いて局所的に吹き付ければよい。
また、ボンディングワイヤＷとしては、Ａｌワイヤに比べて耐腐食性の高いＡｕワイヤを用いる。また、直径が２５μｍのＡｕワイヤを採用するが、これに限らず、例えば、直径が２０μｍ〜５０μｍのＡｕワイヤから適宜選択すればよい。
図２を参照して、図１の加速度センサチップＡの概略構成を説明する。加速度センサチップＡは、静電容量型の加速度センサチップであって、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）
基板１０を用いて形成されたセンサ本体１と、ガラス基板２０を用いて形成された第１の固定基板２と、ガラス基板３０を用いて形成された第２の固定基板３とを備えている。第１の固定基板２は、センサ本体１の一表面側（図２における上面側）に固着され、第２の固定基板３は、センサ本体１の他表面側（図２における下面側）に固着される。第１及び第２の固定基板２、３はセンサ本体１と同じ外形寸法に形成されている。
なお、図２は、センサ本体１、第１の固定基板２及び第２の固定基板３のそれぞれの構成を示すべく、センサ本体１、第１の固定基板２及び第２の固定基板３が分離した状態を示している。また、センサ本体１は、ＳＯＩ基板１０に限らず、例えば、絶縁層を備えない通常のシリコン基板を用いて形成してもよい。また、第１及び第２の固定基板２、３は、それぞれ、シリコン基板及びガラス基板のどちらで形成してもかまわない。
センサ本体１は、２つの平面視矩形状の開口窓１２が上記一表面に沿って並設するフレーム部１１と、フレーム部１１の各開口窓１２の内側に配置された２つの平面視矩形状の重り部１３と、フレーム部１１と重り部１３との間を連結する各一対の支持ばね部１４とを備える。
２つの平面視矩形状の重り部１３は、第１及び第２の固定基板２、３からそれぞれ離間して配置されている。第１の固定基板２に対向する各重り部１３の主面上に可動電極１５Ａ、１５Ｂがそれぞれ配置されている。重り部１３の周囲を囲むフレーム部１１の外周全体が第１及び第２の固定基板２、３に接合されている。これにより、フレーム部１１と第１及び第２の固定基板２、３は、重り部１３及び後述する固定子１６を収納するチップサイズパッケージを構成している。
一対の支持ばね部１４は、フレーム部１１の各開口窓１２の内側で重り部１３の重心を通る直線に沿って重り部１３を挟む形で配置されている。各支持ばね部１４は、ねじれ変形が可能なトーションばね（トーションバー）であって、フレーム部１１及び重り部１３に比べて薄肉に形成されており、重り部１３は、フレーム部１１に対して一対の支持ばね部１４の回りで変位可能となっている。
センサ本体１のフレーム部１１には、各開口窓１２それぞれに連通する平面視矩形状の窓孔１７が２つの開口窓１２と同じ方向に並設されている。各窓孔１７の内側には、それぞれ２つの固定子１６が一対の支持ばね部１４の並設方向に沿って配置されている。
各固定子１６と窓孔１７の内周面との間、各固定子１６と重り部１３の外周面との間、及び隣り合う固定子１６同士の間には、それぞれ隙間が形成され、互いに分離独立して電気的に絶縁されている。各固定子１６は、第１及び第２の固定基板２、３にそれぞれ接合されている。また、センサ本体１の一表面側において、各固定子１６には、例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜などの金属薄膜からなる円形状の電極パッド１８が形成されている。また同様に、フレーム部１１において隣り合う窓孔１７の間の部位にも、例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜などの金属薄膜からなる円形状の電極パッド１８が形成されている。
各固定子１６に形成された各電極パッド１８は、後述の各固定電極２５に電気的にそれぞれ接続され、フレーム部１１に形成された電極パッド１８は、可動電極１５Ａ及び可動電極１５Ｂに電気的に接続されている。以上説明した複数の電極パッド１８は、加速度センサチップＡの矩形状の外周形状の１辺に沿って配置されている。
第１の固定基板２は、ガラス基板２０の一表面（センサ本体１に重なり合う面）とガラス基板２０の側面との間を貫通する複数の配線２８と、ガラス基板２０の一表面上に形成された複数の固定電極２５とを備える。
固定電極２５Ａａ及び固定電極２５Ａｂは、対を成して可動電極１５Ａに対向して配置されている。同様に、固定電極２５Ｂａ及び固定電極２５Ｂｂは、対を成して可動電極１５Ｂに対向して配置されている。各固定電極２５は、例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜などの金属薄膜からなる。
各配線２８の一端は、ガラス基板２０の一表面において、センサ本体１の電極パッド１８にそれぞれ電気的に接続されている。各配線２８の他端は、ガラス基板２０の側面に表出している。これにより、電極パッド１８を介して、各固定電極２５の電位及び可動電極１５の電位をそれぞれ加速度センサチップＡの外部（側面）へ取り出すことができる。各配線２８の他端には金属電極２９がそれぞれ接続されている。図１のボンディングワイヤＷは、金属電極２９に接続されている。
第２の固定基板３の一表面（センサ本体１に重なり合う面）であって、重り部１３と対応する位置に、例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜などの金属薄膜からなる付着防止膜３５が配置されている。付着防止膜３５は、変位する重り部１３の付着を防止する。
図３を参照して、図２の加速度センサチップＡの断面構成を説明する。図３は、一対の支持ばね部１４を通る直線に垂直な切断面における加速度センサチップＡの構成を示す。センサ本体１はＳＯＩ基板１０を用いて形成されている。ＳＯＩ基板１０は、単結晶シリコンからなる支持基板１０ａと、支持基板１０ａの上に配置されたシリコン酸化膜からなる絶縁層１０ｂと、絶縁層１０ｂの上に配置されたｎ形のシリコン層（活性層）１０ｃとを有する。
センサ本体１のうち、フレーム１１及び固定子１６は、第１の固定基板２及び第２の固定基板３に接合されている。これに対して、重り部１３は、第１及び第２の固定基板２、３からそれぞれ離間して配置され、一対の支持ばね部１４によりフレーム１１に支持されている。
重り部１３の過度の変位を規制する複数の微小な突起部１３ｃが、重り部１３における第１及び第２の固定基板２、３のそれぞれとの対向面から突設されている。重り部１３には、矩形状に開口された凹部１３ａ、１３ｂが形成されている。凹部１３ａ、１３ｂは互いに大きさが異なるため、一対の支持ばね部１４を通る直線を境にして、重り部１３の左右の質量が異なっている。
第１の固定基板２の配線２８の一端は、電極パッド１８に電気的に接続されている。電極パッド１８は、固定子１６、連絡用導体部１６ｄ、金属配線２６を通じて、固定電極２５に接続されている。配線２８は、ガラス基板２０の一表面に平行な方向に延伸され、配線２８の他端は、ガラス基板２０の側面に表出する。ガラス基板２０の側面のうち配線２８の他端が位置する領域には金属電極２９が形成されている。
上述の加速度センサチップＡは、センサ本体１に設けられた可動電極１５と第１の固定基板２に設けられた固定電極２５との対を４対有し、可動電極１５と固定電極２５との対ごとに可変容量コンデンサが構成されている。加速度センサチップＡ、すなわち重り部１３に加速度が加わると、支持ばね部１４がねじれて、重り部１３が変位する。これにより、対をなす固定電極２５と可動電極１５との対向面積及び間隔が変化し、可変容量コンデンサの静電容量が変化する。よって、加速度センサチップＡは、この静電容量の変化から加速度を検出することができる。
次に、図４（ａ）を参照して、図２及び図３に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０の一例としてのシリコン配線埋込ガラス基板の構成を説明する。シリコン配線埋込ガラス基板は、ガラス基板６１と、ガラス基板６１の内部に配置されたシリコン配線６２とを備える。ガラス基板６１は、対向する第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２と、この第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２の外周に接続された側面ＳＦ３とで規定される。
シリコン配線６２は、ガラス基板６１の第１の主面ＳＦ１に露出する第１の引出部６２ａと、ガラス基板６１の第１の主面ＳＦ１、第２の主面ＳＦ２或いは側面ＳＦ３のいずれか１つの面に露出する第２の引出部６２ｂと、第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂに接続された接続部６２ｃとを備える。第１の実施の形態では、第２の引出部６２ｂが、ガラス基板６１の側面ＳＦ３に露出している場合を示す。
尚、本明細書において、接続部６２ｃにおいて、第１のシリコン配線埋込ガラス基板２０１に形成された部分を貫通接続部といい、第２のシリコン配線埋込ガラス基板２０２に形成された部分を内層接続部ともいう。
第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂは、第１の主面ＳＦ１の法線方向から見て異なる位置に配置されている。
シリコン配線埋込ガラス基板は、第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂの露出面をそれぞれ覆う金属電極６３ａ、６３ｂと、接続部６２ｃの途中に配置された金属電極６３ｃとを更に備える。
このように、シリコン配線埋込ガラス基板は、ガラス基板６１にシリコン配線６２が埋め込まれたものである。そして、シリコン配線６２の一端は、ガラス基板６１の第１の主面ＳＦ１に表出し、シリコン配線６２の他端は、ガラス基板６１の側面ＳＦ３に表出している。よって、図４（ａ）のシリコン配線６２を図２及び図３に示した配線２８に当てはめ、図４（ａ）のガラス基板６１を図２及び図３に示したガラス基板２０に当てはめる。そして、図４（ａ）の金属電極６３ｂを図２及び図３に示した金属電極２９に当てはめる。これにより、図２及び図３に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０に、図４（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用することができる。この場合、図４（ａ）のシリコン配線６２は、図２及び図３に示したセンサ本体１に入力される電気信号及びセンサ本体１から出力される電気信号を伝達する。
図４（ｂ）を参照して、図４（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法を説明する。
（イ）先ず、単結晶シリコンから成る第１の凸部５２ａの周囲に第１のガラス基板５４ａを埋込み、第１のガラス基板５４ａの対向する表裏面に第１の凸部５２ａの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第１のシリコン配線埋込ガラス基板２０１を形成する（第１の工程）。その後、第１のガラス基板５４ａの表裏面のうち、第１の凸部５２ａの両端部が露出した部分に、フォトリソグラフィ方法、及びメッキ処理、スパッタリング、或いは化学的気相成長法（ＣＶＤ）等の成膜方法により、銅やアルミニウムからなる金属電極６３ａを形成する。なお、第１のシリコン配線埋込ガラス基板２０１及び後述する第２のシリコン配線埋込ガラス基板２０２を製造する詳細な工程は、図６を参照して、後述する。
（ロ）そして、単結晶シリコンから成る第２の凸部５２ｂの周囲に第２のガラス基板５４ｂを埋込み、第２のガラス基板５４ｂの対向する表裏面の一方の面及び側面に第２の凸部５２ｂの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第２のシリコン配線埋込ガラス基板２０２を形成する（第２の工程）。その後、第２のガラス基板５４ｂの側面のうち、第２の凸部５２ｂの端部が露出した部分に、金属電極６３ｂを形成する。
（ハ）平板状の第３のガラス基板５４ｃをそのまま、第３のシリコン配線埋込ガラス基板２０３として、用意する（第３の工程）。第１の実施の形態において、第３のシリコン配線埋込ガラス基板２０３は、ガラス基板５４ｃのみから成り、シリコンからなる凸部を有していない。
（ニ）図４（ｂ）に示すように、第２のシリコン配線埋込ガラス基板２０２の表裏面を、第１のシリコン配線埋込ガラス基板２０１及び第３のシリコン配線埋込ガラス基板２０３で挟む（第４の工程）。そして、金属電極６３ｃを介して第１の凸部５２ａを第２の凸部５２ｂに接触させる（第５の工程）。その後、第１乃至第３のシリコン配線埋込ガラス基板２０１〜２０３を、溶融接合、陽極接合、表面活性化結合、或いは樹脂接着などの方法により接合する（第６の工程）。第１〜第６の工程を実施することにより、図４（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を製造することができる。
以上の製造方法では、金属電極６３ｃを介して第１の凸部５２ａを第２の凸部５２ｂに接触させるようにした。このようにすると、第１の凸部５２ａと第２の凸部５２ｂとを接合する際に、第１の凸部５２ａと第２の凸部５２ｂ間の酸化膜の形成を容易に防止することができる。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図５に示すように、金属電極６３ｃを形成することなく、第１の凸部５２ａと第２の凸部５２ｂ間の酸化膜の形成を防止しながら、第１の凸部５２ａを第２の凸部５２ｂに接触させるようにしてもよい。
図６（ａ）〜図６（ｅ）を参照して、第１のシリコン配線埋込ガラス基板２０１及び第２のシリコン配線埋込ガラス基板２０２の製造方法の一例を説明する。
（い）先ず、図６（ｂ）に示すように、単結晶シリコンから成る平板状のシリコン基板５１を用意し、その主面（図６における上面）に凸部５２を形成する（第１段階）。なお、シリコン基板５１の全体には、ｐ型或いはｎ型の不純物が添加され、シリコン基板５１の電気抵抗は十分に小さい。ここでは、シリコン基板５１の全体に不純物を添加する場合を説明するが、シリコン基板５１全体に添加されていなくても構わない。少なくとも、シリコン配線６２として残す部分の深さまで不純物が添加されていればよい。
具体的には、先ず、図６（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン基板５１の主面のうち、凸部５２に対応する領域にレジスト膜５５を選択的に形成する。そして、レジスト膜５５をエッチングマスクとして用いて、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液をエッチャントとするウェットエッチングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライエッチングを行う。これにより、シリコン基板５１の主面のうち、レジスト膜５５が形成されていない領域を選択的に除去して、シリコン基板５１の主面に凸部５２を形成することができる。
（ろ）図６（ｃ）に示すように、対向する第１の主面（図６における下面）及び第２の主面（図６における上面）を有するガラス基板５４を用意する。そして、シリコン基板５１の主面にガラス基板５４の第１の主面を重ね合わせる（第２段階）。なお、重ね合わせたシリコン基板５１の凸部５２の頂上面とガラス基板５４の第１の主面とを、陽極接合、表面活性化結合、樹脂接着などの方法により接合してもよい。
（は）図６（ｄ）に示すように、ガラス基板５４に熱を加えて軟化させて、ガラス基板５４の一部をシリコン基板５１の凸部５２の周囲に埋め込む（第３段階）。具体的には、平坦な板状の加熱・加圧治具でガラス基板５４とシリコン基板５１を挟み、ガラス基板５４をその屈伏点よりも高く且つシリコンの融点よりも低い温度まで加熱して軟化させる。そして、加熱・加圧治具を用いて、ガラス基板５４とシリコン基板５１をプレスする。プレス処理及びガラスの自重によって、軟化したガラス基板５４の一部は、シリコン基板５１の凸部５２の周囲に埋め込まれる。なお、ガラス基板５４とシリコン基板５１の配置を入れ替えた場合、ガラスの自重の代りに、シリコン基板５１の自重となる。
（に）その後、ガラス基板５４を冷却する（第４段階）。そして、ガラス基板５４のうち、シリコン基板５１の凸部５２の周囲に埋め込まれた部分を残し、他の部分を除去する（第５段階）。具体的には、ダイヤモンド砥石を用いた研削、化学機械研磨（ＣＭＰ）等の研磨、或いはＲＩＥなどのドライエッチングやＨＦによるウェットエッチングなどの方法を用いて、ガラス基板５４の第２の主面を均一に削り取る。第２の主面を均一に削り取る処理を、図６（ｅ）に示すように、少なくともガラス基板５４の第２の主面に凸部５２の頂上面が表出するまで、実施する。これにより、ガラス基板５４の第２の主面に凸部５２の頂上面が露出する。
この第５段階で、例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）を採用する場合には、次のような工程も有効である。
先ず、単結晶シリコンからなる凸部５２を形成する際に、レジスト５５に代えて凸部５２の頂上部となる位置に金属膜を形成する。
つぎに、その金属膜よりもシリコン基板に対するエッチング速度が速い異方性のエッチング方法を用いて、シリコン基板５１の第１の主面ＳＦ１を選択的に除去することにより凸部５２を形成する。
その後、上述の第２段階〜第４段階を経てガラス基板５４を冷却した後、ガラス基板５４のうち、シリコン基板５１の凸部５２の周囲に埋め込まれた部分を残し、他の部分を以下のようにして除去する（第５段階）。
先ず、ガラス基板５４の第２の主面に対して、ダイヤモンド砥石を用いた研削を実施する。この研削は、ガラス基板５４の凸部５２上の金属膜（レジスト５５の代わりに形成したもの）が露出する前に終了する。その後、ガラス基板５４の第２の主面に対して、化学機械研磨（ＣＭＰ）を実施する。ＣＭＰは、ガラス基板５４の第２の主面に金属膜が露出するまで、実施する。これにより、凸部５２の頂上面（金属膜）が露出したガラス基板５４の第２の主面を、鏡面に仕上げることができる。なお、「ＣＭＰ」は、研磨剤或いは研磨液による化学的作用を伴う機械的研磨の一例である。
この凸部５２の上に残した金属膜が図４（ｂ）に示した金属電極６３ｃに相当する。
（ほ）シリコン基板５１のうち、凸部５２を残し、他の部分を除去する（第６段階）。具体的には、研削、研磨、ドライエッチングやウェットエッチングなどの方法を用いて、シリコン基板５１の凸部５２を形成した主面に対向する裏面（図６における下面）を均一に削り取る。シリコン基板５１の裏面を均一に削り取る処理を、図６（ｅ）に示すように、少なくともシリコン基板５１の裏面にガラス基板５４が表出するまで、実施する。これにより、ガラス基板５４の第１の主面及び第２の主面に凸部５２の両端部が露出する。
なお、軟化したガラス基板５４の一部をシリコン基板５１の凸部５２の周囲に埋め込むために、ガラスの自重による力で十分である場合、第３段階におけるプレス処理を行わなくてもよい。例えば、ガラス基板５４の温度を高くすることにより、ガラス基板５４の粘性が低下する。この場合、プレス処理を省略しても、ガラスの自重により凸部５２の周囲に軟化したガラス基板５４の一部を埋め込むことができる。
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
図４（ａ）に示したように、第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂは、第１の主面ＳＦ１の法線方向から見て異なる位置に配置されている。このため、ガラス基板６１の内部に、ガラス基板６１の表面のうち任意の複数箇所の間の導通を取る、３次元方向に延伸されたシリコン配線６２を配置することができる。よって、シリコン配線６２の引き出し箇所（６２ａ、６２ｂ）を任意に設定することができる。
第２の引出部６２ｂがガラス基板６１の側面ＳＦ３に露出している。よって、図２及び図３に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０に、図４（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用した場合、加速度センサチップＡに入出力される電気信号を加速度センサチップＡの側面から引き出すことが出来る。したがって、図１の半導体装置における第１の主面の法線方向の小型化に貢献する。また、ボンディングワイヤＷの引回しが容易になり、パッケージ設計の自由度が向上する。
金属電極６３ａ、６３ｂが、第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂの露出面を覆っている。よって、図２及び図３に示したガラス基板２０に、図４（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用した場合、第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂへのワイヤーボンディングやはんだ付けが容易になる。
図４（ｂ）の第５の工程において、第１の凸部５２ａを、金属膜６３ｃを介して第２の凸部５２ｂに接触させることにより、シリコン部材同士（５２ａ、５２ｂ）の電気的な接続抵抗を金属膜６３ｃが低減することができる。
図１２は、ブラスト加工によりガラス基板２０に形成された穴８８から表出した電極パッド１８に対して直接、ボンディングワイヤＷを接続した従来例を示す断面図である。第１の実施の形態によれば、図１２の従来例に比べて、容易にワイヤーボンディングやはんだ付けを行うことができる。また、図１の半導体装置を、第１の主面ＳＦ１の法線に垂直な方向に小型化することができる。
（第２の実施の形態）
図４（ａ）では、第１の引出部６２ａ及び第２の引出部６２ｂが、それぞれガラス基板６１の第１の主面ＳＦ１及び側面ＳＦ３に露出している場合を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０（ａ）に示すように、第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂが、それぞれガラス基板７１の第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２に露出していてもよい。
図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して、本発明の第２の実施の形態に係わる半導体装置の概略構成を、図１（ａ）及び図１（ｂ）の半導体装置との対比において説明する。加速度センサチップＡが備える総てのパッドは、プラスチックパッケージ本体１０２の開放された一面に対向する加速度センサチップＡの主面において、この主面の１辺に沿って配置されている。
図８を参照して、図７の加速度センサチップＡの概略構成を、図２の加速度センサチップＡとの対比において説明する。
第１の固定基板２は、ガラス基板２０の第１の主面とこれに対向する第２の主面（センサ本体１に重なり合う面）との間を貫通する複数の配線３８を備える。
各配線３８の一端は、ガラス基板２０の第２の主面に表出し、ガラス基板２０の第２の主面において、センサ本体１の電極パッド１８にそれぞれ電気的に接続されている。各配線３８の他端は、ガラス基板２０の第１の主面に表出している。これにより、電極パッド１８を介して、各固定電極２５の電位及び可動電極１５の電位をそれぞれ加速度センサチップＡの外部へ取り出すことができる。各配線３８の他端には金属電極３９がそれぞれ接続されている。図１のボンディングワイヤＷは、金属電極３９に接続されている。各配線３８の一端と他端は、ガラス基板２０の第２の主面の法線方向から見て、異なる位置に配置されている。
図９を参照して、図７の加速度センサチップＡの断面構成を、図３の加速度センサチップＡとの対比において説明する。図９は、一対の支持ばね部１４を通る直線に垂直な切断面における加速度センサチップＡの構成を示す。
第１の固定基板２の配線３８の一端は、電極パッド１８に電気的に接続されている。電極パッド１８は、固定子１６、連絡用導体部１６ｄ、金属配線２６を通じて、固定電極２５に接続されている。配線３８は、ガラス基板２０の第１の主面に平行な方向に延伸され、配線３８の他端は、ガラス基板２０の第１の主面に表出している。ガラス基板２０の第１の主面のうち配線３８の他端が位置する領域には金属電極３９が形成されている。
以上の相違点を除き、図７（ａ）及び図７（ｂ）の半導体装置の構成、図８及び図９の加速度センサチップＡの構成は、図１（ａ）及び図１（ｂ）の半導体装置、図２及び図３の加速度センサチップＡと同じである。
次に、図１０（ａ）を参照して、図８及び図９に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０の一例としてのシリコン配線埋込ガラス基板の構成を説明する。シリコン配線埋込ガラス基板は、対向する第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２と、この第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２の外周に接続された側面ＳＦ３とで規定されるガラス基板７１と、ガラス基板７１の内部に配置されたシリコン配線７２とを備える。
シリコン配線７２は、ガラス基板７１の第１の主面ＳＦ１に露出する第１の引出部７２ａと、ガラス基板７１の第１の主面ＳＦ１、第２の主面ＳＦ２或いは側面ＳＦ３のいずれか１つの面に露出する第２の引出部７２ｂと、第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂに接続された接続部７２ｃとを備える。第２の実施の形態では、第２の引出部７２ｂが、ガラス基板７１の第２の主面ＳＦ２に露出している場合を示す。
尚、本明細書において、接続部７２ｃにおいて、第１のシリコン配線埋込ガラス基板３０１及び第３のシリコン配線埋込ガラス基板３０３に形成された部分を貫通接続部といい、第２のシリコン配線埋込ガラス基板３０２に形成された部分を内層接続部ともいう。
第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂは、第１の主面ＳＦ１の法線方向から見て異なる位置に配置されている。
シリコン配線埋込ガラス基板は、第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂの露出面をそれぞれ覆う金属電極７３ａ、７３ｂと、接続部７２ｃの途中に配置された金属電極７３ｃ、７３ｄとを更に備える。
このように、シリコン配線埋込ガラス基板は、ガラス基板７１にシリコン配線７２が埋め込まれたものである。そして、シリコン配線７２の一端は、ガラス基板７１の第１の主面ＳＦ１に表出し、シリコン配線７２の他端は、ガラス基板７１の第２の主面ＳＦ２に表出している。よって、図１０（ａ）のシリコン配線７２を図８及び図９に示した配線３８に当てはめ、図１０（ａ）のガラス基板７１を図８及び図９に示したガラス基板２０に当てはめる。そして、図１０（ａ）の金属電極７３ｂを図８及び図９に示した金属電極３９に当てはめる。これにより、図８及び図９に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０に、図１０（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用することができる。この場合、図１０（ａ）のシリコン配線７２は、図８及び図９に示したセンサ本体１に入力される電気信号及びセンサ本体１から出力される電気信号を伝達する。
図１０（ｂ）を参照して、図１０（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法を説明する。
（イ）先ず、単結晶シリコンから成る第１の凸部５２ａの周囲に第１のガラス基板５４ａを埋込み、第１のガラス基板５４ａの対向する表裏面に第１の凸部５２ａの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第１のシリコン配線埋込ガラス基板３０１を形成する（第１の工程）。その後、第１のガラス基板５４ａの表裏面のうち、第１の凸部５２ａの両端部が露出した部分に、金属電極７３ａを形成する。なお、第１のシリコン配線埋込ガラス基板３０１及び後述する第２のシリコン配線埋込ガラス基板３０２及び第３のシリコン配線埋込ガラス基板３０３を製造する詳細な工程は、図６を参照して説明したとおりである。
（ロ）そして、単結晶シリコンから成る第２の凸部５２ｂの周囲に第２のガラス基板５４ｂを埋込み、第２のガラス基板５４ｂの対向する表裏面に第２の凸部５２ｂの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第２のシリコン配線埋込ガラス基板３０２を形成する（第２の工程）。
（ハ）単結晶シリコンから成る第３の凸部５２ｃの周囲に第３のガラス基板５４ｃを埋込み、第３のガラス基板５４ｃの対向する表裏面に第３の凸部５２ｃの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第３のシリコン配線埋込ガラス基板３０３を形成する（第３の工程）。その後、第３のガラス基板５４ｃの表裏面のうち、第３の凸部５２ｃの両端部が露出した部分に、金属電極７３ｂを形成する。
ここで、金属電極７３ｃ，７３ｄについては、第１の実施の形態で説明した方法と同様にして、以下のようにして形成される。
先ず、単結晶シリコンからなるシリコン基板上に凸部５２ａ，５２ｃを形成する際、レジスト膜に代えて凸部５２ａ，５２ｃの頂上部となる位置に金属膜を形成する。
つぎに、金属膜が形成されていない部分にあるシリコン基板を選択的に除去することにより凸部５２ａ，５２ｃを形成する。
そして、ガラス基板を埋め込んで冷却した後、シリコン基板の凸部５２ａ，５２ｃの周囲に埋め込まれたガラスを残し、他の部分を金属膜が露出するまで除去する。この凸部５２ａ，５２ｃの上に残した金属膜がそれぞれ図１０（ｂ）に示した金属電極７３ｃ，７３ｄに相当する。
（ニ）図１０（ｂ）に示すように、第２のシリコン配線埋込ガラス基板３０２の表裏面を、第１のシリコン配線埋込ガラス基板３０１及び第３のシリコン配線埋込ガラス基板３０３で挟む（第４の工程）。そして、第１の凸部５２ａ及び第３の凸部５２ｃを、第１の主面ＳＦ１の法線方向から見て異なる位置において、第２の凸部５２ｂにそれぞれ接触させる（第５の工程）。詳細には、第１の凸部５２ａ及び第３の凸部５２ｃを金属電極７３ｃ、７３ｄを介して第２の凸部５２ｂに接触させる。
（ホ）そして、第１乃至第３のシリコン配線埋込ガラス基板３０１〜３０３を、溶融接合、陽極接合、表面活性化結合、或いは樹脂接着などの方法により接合する（第６の工程）。第１〜第６の工程を実施することにより、図１０（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を製造することができる。
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
図１０（ａ）に示したように、第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂは、第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２にそれぞれ露出し、且つ第１の主面ＳＦ１の法線方向から見て異なる位置に配置されている。このため、ガラス基板７１の内部に、ガラス基板７１の対向する表裏面のうち任意の複数箇所の間の導通を取る、３次元方向に延伸されたシリコン配線７２を配置することができる。よって、シリコン配線７２の引き出し箇所（７２ａ、７２ｂ）を任意に設定することができる。
第２の引出部７２ｂがガラス基板７１の第２の主面ＳＦ２に露出している。よって、図８及び図９に示した第１の固定基板２の形成に用いられるガラス基板２０に、図１０（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用した場合、加速度センサチップＡに入出力される電気信号を加速度センサチップＡの表面の任意の箇所から引き出すことが出来る。したがって、ボンディングワイヤＷの引回しが容易になり、パッケージ設計の自由度が向上する。ひいては、図７の半導体装置の小型化に貢献する。
金属電極７３ａ、７３ｂが、第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂの露出面を覆っている。よって、図８及び図９に示したガラス基板２０に、図１０（ａ）に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用した場合、第１の引出部７２ａ及び第２の引出部７２ｂへのワイヤーボンディングやはんだ付けが容易になる。
図１０（ｂ）の第５の工程において、第１の凸部５２ａ及び第３の凸部５２ｃを、金属膜７３ｃ、７３ｄを介して第２の凸部５２ｂにそれぞれ接触させる。シリコン部材同士（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）の電気的な接続抵抗を低減することができる。
以上の製造方法では、第１の凸部５２ａ及び第３の凸部５２ｃを、金属膜７３ｃ、７３ｄを介して第２の凸部５２ｂに接触させるようにした。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図１１に示すように、金属膜７３ｃ、７３ｄを形成することなく、第１の凸部５２ａ及び第３の凸部５２ｃを、酸化膜の形成を防止しながら、第２の凸部５２ｂに接触させるようにしてもよい。
上記のように、本発明は、２つの実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、第１及び第２の実施の形態では、第２の引出部６２ｂ、７２ｂがそれぞれガラス基板６１の側面及びガラス基板７１の第２の主面に露出している場合を示したが、本発明はこれに限定されない。第１の引出部及び第２の引出部は、第１の主面ＳＦ１の法線方向から見て異なる位置に配置されていればよく、両方ともガラス基板の第１の主面ＳＦ１に露出していてもよいし、両方ともガラス基板の側面ＳＦ３に露出していても構わない。
また、シリコン基板５１の主面に凸部５２を形成する第１段階では、単結晶シリコンから成るシリコン基板５１の一部を加工して、単結晶シリコンから成る凸部５２を形成していた。しかし、これに限定されることない。例えば、単結晶シリコンから成るシリコン基板５１の主面に、多結晶シリコンから成るシリコン膜を堆積し、シリコン膜の一部を除去して多結晶シリコンから成る凸部５２を形成してもよい。
また、３次元方向に延伸された凸部を有するシリコンの型を形成し、このシリコンの型に軟化したガラスを流し込むことにより、３次元方向に延伸されたシリコン配線を形成してもよい。複数のシリコン配線埋込ガラス基板を積層する必要がなくなり、製造工程を簡略化することができる。
本発明の実施の形態では、ＭＥＭＳデバイスの一例として静電容量型の加速度センサチップＡについて説明したが、本発明は、静電容量型の加速度センサチップＡ以外のＭＥＭＳデバイス、例えば、ピエゾ抵抗型の加速度センサチップ、ジャイロセンサ、マイクロアクチュエータ、マイクロリレー、赤外線センサ等や、ＩＣチップなどにも適用することができる。即ち、センサ本体１によるセンシング対象は、加速度に限らず、圧力、角度、角速度等であってもよい。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。

Claims (13)

  1. 対向する第１の主面及び第２の主面と側面とを有するシリコン配線埋込ガラス基板であって、
    ガラスベース部と、該ガラスベース部の内部に埋設されたシリコン配線と、を備え、
    前記シリコン配線は、
    前記第１の主面に露出する第１の引出部と、
    前記第１の主面、前記第２の主面或いは前記側面のいずれか１つの面に露出する第２の引出部と、
    前記第１の引出部及び前記第２の引出部間を接続する接続部と、を備え、
    前記第１の引出部及び前記第２の引出部は、前記第１の主面の法線方向からみて異なる位置に配置されている
    ことを特徴とするシリコン配線埋込ガラス基板。
  2. 前記接続部は、前記第１の引出部を一端部として含む第１の貫通接続部と該第１の貫通接続部の他端に接続された内層接続部とを含む請求項１記載のシリコン配線埋込ガラス基板。
  3. 前記内層接続部の一端が前記ガラスベース部の側面に露出し、その露出した一端が前記第２の引出部であることを特徴とする請求項２に記載のシリコン配線埋込ガラス基板。
  4. 前記接続部は、前記第２の引出部を一端として含み他端が前記内層接続部に接続された第２の貫通接続部をさらに含み、前記第２の貫通接続部の中心軸が前記第１の貫通接続部の中心軸とは異なる直線上に位置する請求項２に記載のシリコン配線埋込ガラス基板。
  5. 前記第１の貫通接続部の中心軸と前記第２の貫通接続部の中心軸とが平行である請求項４に記載のシリコン配線埋込ガラス基板。
  6. 前記第１の引出部及び前記第２の引出部の少なくとも一方の露出面を覆う金属電極を更に備える請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載のシリコン配線埋込ガラス基板。
  7. ガラスベース部にシリコン配線が埋め込まれてなるシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法であって、
    第１のシリコン基板の一方の面に第１の凸部を形成して、該第１の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第１の凸部を残して前記第１のシリコン基板を除くことにより前記第１の凸部の一端面が露出する第１の主面を形成することと、その第１の主面に対向しかつ前記第１の凸部の他端面が露出するように第２の主面を形成することとを含み、前記第１の主面から前記第１の凸部の一端面が露出し、前記第１の凸部の他端面が前記第２の主面から露出する第１のガラス基板を作製する第１の工程と、
    第２のシリコン基板の一方の面に第２の凸部を峰状に形成して、該第２の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第２の凸部を残して前記第２のシリコン基板を除くことにより、前記第２の凸部の第１面が露出する第１の主面を形成することと、
    その第１の主面に対向しかつ前記第２の凸部の第２面が露出する第２の主面を形成することとを含み、第１の主面から前記第２の凸部の前記第１面が露出し、前記第１面に対向する第２面が前記第２の主面から露出する第２のガラス基板を作製する第２の工程と、
    前記第１の凸部の一端面と前記第２の凸部の第１面とが接続されるように前記第１のガラス基板の第１の主面と前記第２のガラス基板の第１の主面とを対向させ、前記第２のガラス基板の第２の主面に第３のガラス基板を対向させて前記第１〜第３のガラス基板を接合する接合工程と、
    を含むことを特徴とするシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
  8. 前記第１の工程は、
    前記第１の凸部が形成された第１のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第１のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
    前記第２の工程は、
    前記第２の凸部が形成された第２のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第２のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含む、
    請求項７記載のシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
  9. 前記接合工程において、前記第１の凸部を、金属膜を介して前記第２の凸部に接触させることを特徴とする請求項７又は８に記載のシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
  10. 前記接合工程の前に、
    第３のシリコン基板の一方の面に第３の凸部を形成して、該第３の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第３の凸部を残して前記第３のシリコン基板を除くことにより前記第３の凸部の一端面が露出する第１の主面を形成することと、その第１の主面に対向しかつ前記第３の凸部の他端面が露出するように第２の主面を形成することとを含み、前記第１の主面から前記第３の凸部の一端面が露出し、前記第３の凸部の他端面が前記第２の主面から露出するように前記第３のガラス基板を作製する第３の工程を更に有し、
    前記接合工程において、前記第３の凸部の一端面と前記第２の凸部の第２面とが接続されるように前記第２のガラス基板の第２の主面と前記第３のガラス基板の第１の主面とを対向させて前記第２のガラス基板と第３のガラス基板とを接合する請求項７記載のシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
  11. 前記第１の工程は、
    前記第１の凸部が形成された第１のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第１のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
    前記第２の工程は、
    前記第２の凸部が形成された第２のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第２のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
    前記第３の工程は、
    前記第３の凸部が形成された第３のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第３のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含む、
    請求項１０記載のシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
  12. 前記接合工程において、前記第１の凸部及び前記第３の凸部を、金属膜を介して前記第２の凸部にそれぞれ接触させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
  13. 前記第１の凸部の一端と他端は、前記第１のガラス基板の第１の主面の法線方向から見て同じ位置に配置され、
    前記第２の凸部の第１面と第２面は、前記第２のガラス基板の第１の主面の法線方向から見て同じ位置に配置され、
    前記第３の凸部の一端と他端は、前記第３のガラス基板の第１の主面の法線方向から見て同じ位置に配置されている
    ことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
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