JP2018004448A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティ内に物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が備えられ、温度に起因するノイズを低減することのできる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、支持基板と、支持基板に接合されるキャップ基板とを備え、支持基板とキャップ基板との間に気密性のキャビティが形成され、キャビティ内に物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が配置される。さらに、支持基板もしくはキャップ基板の厚さ方向に貫通して形成された貫通電極と、貫通電極の先端と電気的に接続された第１パッド部と、を備えるとともに、センシング部は、センシング部と同電位とされた第２パッド部を有する。そして、支持基板を厚さ方向から正面視したとき、第１パッド部と第２パッド部とが互いにずれて配置され、第１パッド部と第２パッド部とを互いに電気的に接続する中継配線を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャップ基板と支持基板との間にキャビティが形成され、キャビティ内に物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が備えられた半導体装置に関する。

例えば特許文献１に記載の物理量センサは、キャップ基板と支持基板とにより形成される気密室（キャビティ）にセンシング部たる半導体層が設けられている。半導体層は溝部によって可動部と周辺部が区画されている。可動部はキャップ基板および支持基板に対して相対的に可動して、可動部とキャップ基板との対向距離が変化するようになっている。具体的には、この可動部は、開口部が形成された矩形枠状の枠部と、開口部の対向辺を連結するように備えられたトーション梁とを有している。可動部はトーション梁がアンカー部を介して支持基板に支持されている。可動部はトーション梁を回転軸としてキャップ基板に対して傾斜し、その結果、互いの対向距離が変化する。

そして、キャップ基板には固定電極が形成されている。上記のように、センシング部たる半導体層とキャップ基板との対向距離が変化すると、半導体層と固定電極とにより成る静電容量が変化する。特許文献１に記載の物理量センサは、半導体層の法線方向に印加される加速度を可動部の回転運動に変換して、静電容量の変化に基づいて物理量センサに印加される加速度を検出する、いわゆる慣性センサである。

特開２０１４−２３２０９０号公報

ところで、半導体層と固定電極とにより成る静電容量の変化は、半導体層の電位と、固定電極の電位との電位差に基づいて算出される。半導体層の電位は、アンカーに設けられたパッド部と、キャップ基板における、パッド部の対向位置に設けられた貫通電極とが接触して電気的に接続されることによって検出可能になっている。

このような構成では、半導体層の電位を取り出すための貫通電極はアンカーの直上に位置する。貫通電極はアンカーに設けられたパッド部に較べて体格が大きく、温度変化に対する熱膨張あるいは収縮に起因する熱応力も比較的大きくなるため、熱応力によって可動部が変形する原因となる。可動部に反りなどの変形が発生すると、可動部と固定電極との間の距離が変化してしまうため静電容量が変化してしまう。すなわち、静電容量が熱ノイズの影響を受けやすい構成となっている。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、キャビティ内に物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が備えられ、温度に起因するノイズを低減することのできる半導体装置を提供することを目的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明は、第１面（１０ａ）を有する支持基板（１０）と、第２面（４０ａ）を有し、第２面が第１面に対向する状態で支持基板に接合されるキャップ基板（４０）と、を備え、支持基板とキャップ基板との間に気密性のキャビティ（８０）が形成され、キャビティ内に物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が配置された半導体装置であって、さらに、支持基板もしくはキャップ基板の厚さ方向に貫通して形成された貫通電極（７０）と、第１面と第２面との間に形成され、貫通電極の先端と電気的に接続された第１パッド部（３１）と、を備えるとともに、センシング部は、センシング部と同電位とされた第２パッド部（３２）を有し、支持基板を厚さ方向から正面視したとき、第１パッド部と第２パッド部とが互いにずれて配置され、第１パッド部と第２パッド部とを互いに電気的に接続する中継配線（６３）を備えている。

これによれば、貫通電極と接続された第１パッド部と、センシング部と接続された第２パッド部とが直接接合されず、中継配線を介して接続される。このため、貫通電極が温度によって膨張あるいは収縮を生じた場合でも、その熱応力を直接第２パッド部、ひいてはセンシング部に伝達してしまうことを抑制することができる。したがって、センシング部において出力するセンサ信号に重畳する、温度に起因するノイズを低減することができる。

第１実施形態にかかる慣性センサの構成を示す図であり、図２に示すＩ−Ｉ線の沿う断面図である。 第１実施形態にかかる慣性センサの構成を示す上面図である。 第１基板を用意し絶縁膜を形成する工程を示す断面図である。 窪み部を形成する工程を示す断面図である。 第２基板を形成する工程を示す断面図である。 各パッド部を形成する工程を示す断面図である。 溝部およびスリットを形成する工程を示す断面図である。 貼り合わせ基板および絶縁膜を形成する工程を示す断面図である。 窪み部１６を形成する工程を示す断面図である。 各パッド部および中継配線を形成する工程を示す断面図である。 支持基板とキャップ基板とを接合する工程を示す断面図である。 貼り合わせ基板を薄肉化する工程を示す断面図である。 貼り合わせ基板に貫通孔を形成する工程を示す断面図である。 貫通電極を形成する工程を示す断面図である。 第２実施形態にかかる慣性センサの構成を示す図であり、図１６に示すＸＶ−ＸＶ線の沿う断面図である。 第２実施形態にかかる慣性センサの構成を示す上面図である。 第３実施形態にかかる慣性センサの構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。

（第１実施形態）
最初に、図１〜図２を参照して、本実施形態に係る半導体装置の概略構成について説明する。

本実施形態における半導体装置は、例えば加速度を検出する慣性センサである。図１に示すように、半導体装置たる慣性センサ１００は、支持基板１０とキャップ基板４０とが積層されて構成されている。なお、図１は、図２に示すＩ−Ｉ線に沿う断面図である。図２は支持基板１０のうち、第２基板１３の上面図である。

支持基板１０は、第１基板１１上に絶縁膜１２を介して第２基板１３が配置されたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板とされており、第１面１０ａが第２基板１２のうち絶縁膜１２側と反対側の表面で構成されている。なお、第１基板１１はシリコン等で構成され、絶縁膜１２は酸化膜や窒化膜として構成され、第２基板１３はポリシリコン等で構成されている。

そして、第２基板１３には、図１および図２に示されるように、マイクロマシン加工が施されて溝部１４が形成され、溝部１４によって可動部２０と周辺部３０とが区画されている。

また、支持基板１０のうち第１基板１１には、可動部２０ひいては後述の枠部２２が第１基板１１および絶縁膜１２と接触することを防止するために、可動部２０と対向する部分に窪み部１５が形成されている。なお、窪み部１５はエッチング等の方法により形成されるものであり、窪み部１５の表面には絶縁膜１２が形成されていない。

可動部２０は、平面矩形状の開口部２１が形成された矩形枠状の枠部２２と、開口部２１の対向辺を連結するように形成されたトーション梁２３とを有している。そして、可動部２０は、トーション梁２３が絶縁膜１２の支持されたアンカー部２４と連結されることにより第１基板１１に支持されている。

ここで、本実施形態における方向の定義について説明する。図１および図２に示すように、トーション梁２３の延設方向をｘ軸方向とし、ｘ軸に直交する方向をｙ軸方向とする。また、ｘｙ平面に直交する方向をｚ軸方向とする。すなわち、ｚ軸方向は支持基板１０の第１面１０ａの法線方向である。換言すれば、ｚ軸方向は、支持基板１０およびキャップ基板４０の厚さ方向である。

トーション梁２３は、ｚ軸方向の加速度が印加されたとき、可動部２０の回転中心となる回転軸となる部材である。本実施形態におけるトーション梁２３は開口部２１を２分割するように形成されている。

枠部２２は、ｚ軸方向の加速度が印加されたとき、トーション梁２３を回転軸として回転できるように、トーション梁２３を基準として非対称な形状とされている。本実施形態における枠部２２は、トーション梁２３を基準として第１部位２２ａと第２部位２２ｂとに分けられる。枠部２２は、第１部位２２ａにおけるトーション梁２３から最も離れている部分の端部までのｙ軸方向の長さが、第２部位２２ｂにおけるトーション梁２３から最も離れている部分の端部までのｙ軸方向の長さより短くされている。つまり、枠部２２は、第１部位２２ａの質量が第２部位２２ｂの質量よりも小さくされている。

また、支持基板１０の第１面１０ａ、すなわち第２基板１３の表面には、第１パッド部３１、第２パッド部３２、第３パッド部３３、第４パッド部３４および第５パッド部３５が形成されるとともに、気密フレーム３６が形成されている。これらパッド部３１〜３５および気密フレーム３６は、本実施形態においては例えばアルミニウムで構成されており、支持基板１０とキャップ基板４０とに挟まれて形成されている。なお、図２では、これらの要素の形成位置を破線で示している。

具体的には、第１パッド部３１は周辺部３０に形成されて第２面４０ａにおいて後述の第１貫通電極７１に接続されている。第２パッド部３２はアンカー部２４に形成されて可動部２０と電気的に接続されている。第３パッド部３３は周辺部３０に形成されて第２面４０ａにおいて後述の第２貫通電極７２に接続されている。第４パッド部３４は周辺部３０に形成されて第２面４０ａにおいて図示しない第３貫通電極に接続されている。第５パッド部３５は周辺部３０に形成されて第２面４０ａにおいて図示しない第４貫通電極に接続されている。第３貫通電極および第４貫通電極は、それぞれ第１貫通電極７１と同一の構成を有しつつｙ軸方向に沿って並んで形成されている。すなわち、第１パッド部３１、第３パッド部３３、第４パッド部３４、第５パッド部３５の電位は、それぞれ、第１貫通電極７１、第２貫通電極７２、第３貫通電極、第４貫通電極と同電位となっており、これらの電極を介して外部に出力できるようになっている。逆に、これらの電極に電圧を印加すれば、対応するパッド部を所望の電位にすることができる。

さらに、第１パッド部３１と第２パッド部３２とは、後述の中継配線６３によって互いに結線され電気的に接続されている。つまり、可動部２０の電位は第１貫通電極７１から取り出すことができるようになっている。

気密フレーム３６は、可動部２０（溝部１４）を取り囲むように枠状に形成されている。気密フレーム３６は、支持基板１０とキャップ基板４０とに挟まれて形成されているので、気密フレーム３６と支持基板１０とキャップ基板４０とに囲まれた領域は外部から隔離された気密空間となっている。特許請求の範囲に記載のキャビティとは、該隔離空間に相当する。また、以降、この隔離空間をキャビティ８０と称する。なお、気密フレーム３５よりも外側であって支持基板１０とキャップ基板４０とに挟まれるスペーサを別途形成してもよい。スペーサは支持基板１０とキャップ基板４０との間隔を維持するものであり、酸化膜等の絶縁膜で構成することができる。

支持基板１０における第２基板１３は、図１および図２に示すように、外周部３０において複数のスリット５０を有している。本実施形態における第２基板１３は、第１種スリット５１と第２種スリット５２を有している。以降、第１種スリット５１および第２種スリット５２をまとめてスリット５０ということがある。

第１種スリット５１は、第２基板１３のうち、第１パッド部３１、第３パッド部３３、第４パッド部３４および第５パッド部３５との接触部分を取り囲むように略環状に形成されている。図２に示すように、第１パッド部３１との接触部分を取り囲む第１種スリット５１は環状であり、以降、スリットで囲まれた領域を接合部３０ａと称する。すなわち、周辺部３０は、第１種スリット５１によって接合部３０ａと、接合部３０ａを除く母体部３０ｂとに区画される。なお、本実施形態では、図１に示すように、第１種スリット５１が第１基板１１や絶縁膜１２にまで至っていないが、これに限定されるものではない。接合部３０ａおよび母体部３０ｂは第１基板１１や絶縁膜１２を含む概念である。

第１パッド部３１と同様に、第２基板１３のうち第３パッド部３３との接触部分を取り囲むように第１種スリット５１が形成されている。第３パッド部３３に対応する第１種スリット５１は完全な環状を成さず、一部が欠損したＣ字状を成している。さらに同様に、第２基板１３のうち第４パッド部３４との接触部分を取り囲むように第１種スリット５１が形成され、第５パッド部３５との接触部分を取り囲むように第１種スリット５１が形成されている。第４パッド部３４および第５パッド部３５に対応する第１種スリット５１は環状を成しており、接合部３０ａと母体部３０ｂとを区画している。

第２種スリット５２は、図２に示すように、可動部２０、および、周辺部３０のうち各パッド部３１，３３〜３５との接触部分とを内側に含むように枠状に形成されている。本実施形態における第２種スリット５２は、気密フレーム３６が形成される枠内であって、気密フレーム３６に沿った矩形状に形成されている。第２種スリット５２は、第２基板１３を、第２種スリット５２の枠外である外周部３０ｃと、枠内である内周部３０ｄとに区画している。ｚ軸方向から正面視したとき、外周部３０ｃは支持基板１０うち気密フレーム３６が接合部されている領域である。対して、内周部３０ｄは、可動部２０や上記した接合部３０ａを内包する領域である。

キャップ基板４０は、図１に示すように、貼り合わせ基板４１と、貼り合わせ基板４１のうち支持基板１０と対向する一面に形成された絶縁膜４２と、貼り合わせ基板４１のうち支持基板１０側と反対の他面に形成された絶縁膜４３とを有している。そして、絶縁膜４２のうち支持基板１０と対向する面にてキャップ基板４０における第２面４０ａが構成されている。なお、貼り合わせ基板４１はシリコン等で構成され、絶縁膜４２は酸化膜や窒化膜で構成され、絶縁膜４３はＴＥＯＳ等で構成されている。

そして、キャップ基板４０の第２面４０ａには、第１固定電極６１と第２固定電極６２とが形成されている。以降、第１固定電極６１と第２固定電極６２とをまとめて固定電極６０ということがある。固定電極６０は支持基板１０との対向配置されており、第１面１０ａに接触しないように形成されている。

第１固定電極６１は、図２に示すように、ｚ軸方向から正面視したとき、枠部２２における第１部位２２ａとオーバラップするように形成されている。換言すれば、第１固定電極６１は第１部位２２ａに対向している。第１固定電極６１と第１部位２２ａは静電容量を構成し、可動部２０がトーション梁２３を回転軸として変位することによって当該静電容量が変化するようになっている。第１固定電極６１は、第１配線６１ａを介して第５パッド部３５に電気的に接続されている。すなわち、第１固定電極６１の電位は第４貫通電極を介して検出することができる。

第２固定電極６２は、図２に示すように、ｚ軸方向から正面視したとき、枠部２２における第２部位２２ｂとオーバラップするように形成されている。換言すれば、第２固定電極６２は第２部位２２ｂに対向している。第２固定電極６２と第２部位２２ｂは静電容量を構成し、可動部２０がトーション梁２３を回転軸として変位することによって当該静電容量が変化するようになっている。第２固定電極６２は、第２配線６２ａを介して第４パッド部３４に電気的に接続されている。すなわち、第２固定電極６２の電位は第３貫通電極を介して検出することができる。

なお、固定電極６０、第１配線６１ａおよび第２配線６２ａは例えばアルミニウムにより構成されている。また、第１固定電極６１および第２固定電極６２は同じ平面形状とされ、加速度が印加されていない状態において、第１，第２部位２２ａ，２２ｂとの間に等しい静電容量を構成している。

さらに、キャップ基板４０の第２面４０ａには、第２面４０ａに沿うように中継配線６３が形成されている。中継配線６３は、例えばアルミニウムにより構成され、第１パッド部３１と第２パッド部３２とを電気的に接続している。中継配線６３により、第２パッド部３２と第１パッド部３１、ひいては第１貫通電極７１とを同電位とすることができる。なお、本実施形態における中継配線６３はトーション梁２３に対向するようにｘ軸方向に延設されている。

このように、可動部２０と固定電極６０とでセンシング部が構成され、第１貫通電極７１、第３貫通電極および第４貫通電極によって加速度に応じたセンサ信号を出力することができるようになっている。

また、キャップ基板４０には、厚さ方向（ｚ軸方向）に貫通する貫通電極７０が形成されている。本実施形態における貫通電極７０は、図１に示す第１貫通電極７１、第２貫通電極７２および、図示しない第３貫通電極、第４貫通電極なる４つを含んでいる。これら４つの貫通電極を総称して貫通電極７０ということがある。

４つの貫通電極７０は互いに等価であり、貼り合わせ基板４１および絶縁膜４２を貫通する貫通孔４１ａに、絶縁膜４１ｂを介して形成されている。絶縁膜４１ｂは貫通孔４１ａの内壁面において絶縁膜４２と絶縁膜４３とを連結して一体的な絶縁膜となっている。貫通電極７０は貫通孔４１ａの内壁面に沿って形成されるとともに、絶縁膜４３上にランド部７０ａが形成された構成とされている。

図１に示すように、第１貫通電極７１は絶縁膜４２を貫通して第１パッド部３１に至る。つまり、第１貫通電極７１は、第１パッド部３１、中継配線６３、第２パッド部３２を経由して可動部２０に電気的に接続されている。第２貫通電極７２は絶縁膜４２を貫通して第３パッド部３３に至る。図示しない第３貫通電極および第４貫通電極は絶縁膜４２を貫通してそれぞれ第４パッド部３４および第５パッド部３５に至る。つまり、第３貫通電極および第４貫通電極は、それぞれ第２固定電極６２および第１固定電極６１と電気的に接続されている。

以上が本実施形態における慣性センサ１００の構造である。このような慣性センサ１００は、ｚ軸方向の加速度が印加されると、枠部２２がトーション梁２３を回転軸として加速度に応じて回転する。そして、第１部位２２ａと第１固定電極６１との間の静電容量と、第２部位２２ｂと第２固定電極６２との間の静電容量とが加速度に応じて変化するため、この容量変化に基づいて加速度の検出が行われる。

次に、図３〜図１４を参照して、慣性センサ１００の製造方法について説明する。

先ず、図３に示すように、支持基板１０を構成する第１基板１１を用意し、第１基板１１上にＣＶＤや熱酸化等の一般的に知られた方法で絶縁膜１２を形成する。

次いで、図４に示すように、絶縁膜１２上に図示しないマスクレジストを形成してエッチング等を行い、第１基板１１に窪み部１５を形成する。

次いで、図５に示すように、絶縁膜１２と第２基板１３とを接合して支持基板１０を形成する。絶縁膜１２と第２基板１３とを接合は、特に限定されるものではないが、例えば、次のように行うことができる。

まず、絶縁膜１２の接合面および第２基板１３の接合面にＮ_２プラズマ、Ｏ_２プラズマ、またはＡｒイオンビームを照射し、絶縁膜１２および第２基板１３の各接合面を活性化する。そして、適宜形成されたアライメントマークを用いて赤外顕微鏡等によるアライメントを行い、室温〜５５０℃で絶縁膜１２および第２基板１３をいわゆる直接接合により接合する。

なお、ここでは直接接合を例に挙げて説明したが、絶縁膜１２と第２基板１３とは、陽極接合や中間層接合、フージョン接合等の接合技術によって接合されてもよい。また、接合後に、高温アニール等の接合品質を向上させる処理を行ってもよい。さらに、接合後に、第２基板１３を研削研磨によって所望の厚さに加工してもよい。

次いで、図６に示すように、支持基板１０の第１面１０ａにＣＶＤ法等によって金属膜（アルミニウム）を形成する。そして、レジストや酸化膜等の図示しないマスクを用いて反応性イオンエッチング等で当該金属膜をパターニングすることにより、第１パッド部３１〜第５パッド部３５、および、気密フレーム３６の一部となる金属層を選択的に形成する。

次いで、図７に示すように、レジストや酸化膜等の図示しないマスクを用いて反応性イオンエッチング等で第２基板１３に溝部１４およびスリット５０を形成する。これにより、可動部２０が形成され、且つ、周辺部３０が接合部３０ａと母体部３０ｂ、あるいは、外周部３０ｃと内周部３０ｄに区画された第１基板１０が用意される。

上記図３〜図７とは別工程において、図８に示すように、貼り合わせ基板４１を用意し、熱酸化等によって貼り合わせ基板４１の全面に絶縁膜４２を形成する。

次いで、図９に示すように、絶縁膜４２上に図示しないマスクレジストを形成してエッチング等を行い、貼り合わせ基板４１に窪み部１６を形成する。

次いで、図１０に示すように、絶縁膜４２のうち支持基板１０と対向する部分に金属膜（アルミニウム）を形成する。そして、レジストや酸化膜等の図示しないマスクを用いて反応性イオンエッチング等で当該金属膜をパターニングすることにより、第１固定電極６１、第２固定電極６２を形成する。また、この工程において、第１パッド部３１〜第５パッド部３５、および、気密フレーム３６の残りの部分となる金属層を選択的に形成する。さらに、この工程において中継配線６３を形成する。なお、図１０においては、第１パッド部３１、第２パッド部３２および中継配線６３を一体的に図示している。

次いで、図１１に示すように、支持基板１０とキャップ基板４０とを接合する。具体的には、適宜形成されたアライメントマークを用いて赤外顕微鏡等によるアライメントを行い、支持基板１０に形成された第１パッド部３１〜第５パッド部３５および気密フレーム３６と、キャップ基板４０に形成された第１パッド部３１〜第５パッド部３５および気密フレーム３６とを３００〜５００℃で金属接合する。これにより、支持基板１０とキャップ基板４０との間の空間が気密フレーム３６により封止されてキャビティ８０となり、枠部２２および第１固定電極６１、第２固定電極６２がキャビティ８０に気密封止される。

次いで、図１２に示すように、絶縁膜４２および貼り合わせ基板４１を支持基板１０側と反対側から研削し、支持基板１０側と反対側の絶縁膜４２を除去すると共に貼り合わせ基板４１を薄くする。

次いで、図１３に示すように、第１パッド部３１、第３パッド部３３に対応する場所における貼り合わせ基板４１および絶縁膜４２を除去することにより、２つの貫通孔４１ａを形成する。また、１３とは別断面において、第４パッド部３４、第５パッド部３５に対応する場所における貼り合わせ基板４１および絶縁膜４２を除去することにより、２つの貫通孔４１ａを形成する。すなわち、合計で４つの貫通孔４１ａを形成する。そして、各貫通孔４１ａの壁面にＴＥＯＳ等の絶縁膜４１ｂを成膜する。このとき、貼り合わせ基板４１のうち支持基板１０側と反対側に形成された絶縁膜にて絶縁膜４３が構成される。つまり、絶縁膜４３と絶縁膜４１ｂとは同じ工程で形成される。その後、各貫通孔４１ａの底部に形成された絶縁膜４１ｂを除去し、各貫通孔４１ａ内において、第１パッド部３１、第３パッド部３１、第４パッド部３４および第５パッド部３５を露出させる。

次いで、図１４に示すように、各貫通孔４１ａにスパッタ法や蒸着法等によって金属膜を配置して各貫通電極７０を形成する。具体的には、第１パッド部３１に対応する貫通孔４１ａに第１貫通電極７１を形成する。第３パッド部３３に対応する貫通孔４１ａに第２貫通電極７２を形成する。また、第４パッド部３４に対応する貫通孔４１ａに第３貫通電極を形成する。第５パッド部３５に対応する貫通孔４１ａに第４貫通電極を形成する。その後、絶縁膜４３上の金属膜をパターニングしてランド部７０ａを形成する。

以上記載した工程を経て、慣性センサ１００を製造する。なお、上記では、ｚ軸方向に印加される加速度を検出する慣性センサ１００の製造方法について説明したが、ｘｙ平面に沿う方向に印加される加速度を検出するセンシング部を同一慣性センサ１００内に設けるようにしても良い。また、上記では１つの加速度センサの製造方法について説明したが、ウェハ状の支持基板１０およびキャップ基板４０を用意し、これらを接合した後にダイシングカットしてチップ単位に分割するようにしてもよい。

次に、本実施形態にかかる慣性センサ１００の作用効果について説明する。

この慣性センサ１００では、センシング部を構成する可動部２０が貫通電極７０と直接的に接続されることなく、中継配線を介して第１パッド部３１および第１貫通電極７１に接続される。このため、第１貫通電極７１が温度によって膨張あるいは収縮を生じた場合でも、その熱応力を直接第２パッド部、ひいては可動部２０に伝達してしまうことを抑制することができる。したがって、センシング部において出力するセンサ信号に重畳する、温度に起因するノイズを低減することができる。

また、この慣性センサ１００には、第１種スリット５１が形成されている。具体的には、支持基板１０ひいては第２基板１３における周辺部３０が、第１種スリット５１によって接合部３０ａと母体部３０ｂとに区画されている。このため、貫通電極７０の熱応力に起因して接合部３０ａが変形しても、母体部３０ｂとの間で第１種スリット５１がクリアランスとなるため、可動部２０への熱応力の影響をより抑制することができる。

さらに、この慣性センサ１００には、第２種スリット５２が形成されている。具体的には、支持基板１０ひいては第２基板１３における周辺部３０が、第２種スリット５２によって外周部３０ｃと内周部３０ｄとに区画されている。このため、第２種スリット５２の枠内である内周部３０ｄ側に形成された貫通電極７０が温度によって膨張あるいは収縮を生じた場合でも、内周部３０ｄと外周部３０ｃとの間で第２種スリット５２がクリアランスとなるため、外周部３０ｃへの熱応力の影響をより抑制することができる。例えば外周部３０ｃ側にｘ軸方向およびｙ軸方向に印加される加速度を検出するためのセンシング部が別途形成されているような慣性センサであっても、それらセンシング部への熱応力の影響を抑制することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、ｚ軸方向から正面視したとき、第１パッド部３１が周辺部３０にオーバラップするような慣性センサ１００について説明した。しかしながら、第１パッド部３１の形成位置は、周辺部３０に必ずしもオーバラップする必要はない。

第２実施形態における慣性センサ１１０における第１パッド部３１は、図１５および図１６に示すように、可動部２０にオーバラップするように形成されている。具体的には、第１パッド部３１は、第２基板１３に対向しつつ接触しないように、キャップ基板４０における第２面４０ａに形成されている。そして、第１パッド部３１と第２パッド部３２とは中継配線６３により電気的に接続されている。第１パッド部３１には第１実施形態と同様に第１貫通電極７１が接続されている。なお、図１５は、図１６に示すＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図である。

この慣性センサ１１０においても、第１貫通電極７１と可動部２０上に形成された第２パッド部３２とは直接的に接続されることなく、中継配線６３を介して電気的に接続される。このため、第１貫通電極７１が温度によって膨張あるいは収縮を生じた場合でも、その熱応力を直接第２パッド部、ひいては可動部２０に伝達してしまうことを抑制することができる。

（第３実施形態）
第１実施形態および第２実施形態における貫通電極７０は、固定電極６０が設けられた基板と同一のキャップ基板４０側に形成されている。これに対して、第３実施形態における慣性センサ１３０は、図１７に示すように、固定電極６０が設けられた基板とは異なる支持基板１０に形成されている。

この慣性センサ１３０は、貫通電極７０の形成位置を除く部分では第１実施形態の慣性センサ１００と略同一の構成をしている。本実施形態における貫通電極７０は、第１実施形態における貫通電極７０に対して、ｘｙ平面を対称面として鏡面対称の位置に形成されている。図１７に示すように、第１貫通電極７１に対応して第５貫通電極７５が形成され、第２貫通電極７２に対応して第６貫通電極７６が形成されている。なお、第３貫通電極および第４貫通電極に対応する貫通電極７０も形成されているが図示を省略する。

第５貫通電極７５および第６貫通電極７６は支持基板１０のうち第１基板１１と絶縁膜１２を貫通するように形成されている。本実施形態における貫通電極７０は、第１基板１１および絶縁膜１２を貫通する貫通孔１１ａに、絶縁膜１１ｂを介して形成されている。絶縁膜１１ｂは、貫通孔１１ａの内壁面において絶縁膜１２と連結して一体的な絶縁膜となっている。貫通電極７０は貫通孔１１ａの内壁面に沿って形成される。

図１７に示すように、第５貫通電極７５は絶縁膜１２を貫通して第１パッド部３１に至る。つまり、第５貫通電極７５は、第１パッド部３１、中継配線６３、第２パッド部３２を経由して可動部２０に電気的に接続されている。第６貫通電極７６は絶縁膜１２を貫通して第３パッド部３３に至る。図示しない残る２つの貫通電極７０は、それぞれ第１固定電極６１および第２固定電極６２と電気的に接続されている。

この慣性センサ１３０においても、第５貫通電極７５と可動部２０上に形成された第２パッド部３２とは直接的に接続されることなく、中継配線６３を介して電気的に接続される。このため、第５貫通電極７５が温度によって膨張あるいは収縮を生じた場合でも、その熱応力を直接第２パッド部、ひいては可動部２０に伝達してしまうことを抑制することができる。

また、本実施形態における慣性センサ１３０のように、貫通電極７０を、固定電極６０が形成される基板（キャップ基板４０）と対になる基板（支持基板１０）に形成することにより、キャップ基板４０に貫通孔４１ａを形成する必要がなくなる。これにより、貼り合わせ基板４１の薄肉化を行う必要がなくなるため、キャップ基板４０の応力に対する強度を高めることができる。すなわち、温度に対して反りなどの発生を抑制することができる。したがって、第１実施形態および第２実施形態に較べて、固定電極６０と可動部２０との間の対向距離の精度を高くすることができ、センサ信号の精度を向上させることができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

上記した実施形態では、支持基板１１のスリット５０を設け、スリット５０を熱歪みに対するクリアランスとする例について説明したが、スリット５０は必ずしも設ける必要はない。また、第１種スリット５１のみを形成しても良いし、第２種スリット５２のみを形成しても良い。また、熱歪みに対するクリアランスとして機能すればスリットである必要はなく、第１種スリット５１または第２種スリット５２の形成位置に相当する部分に、例えばボイド状の緩衝領域を設けても良い。

また、上記した実施形態では、パッド部３１〜３５、気密フレーム３６、貫通電極７０についてアルミニウムを採用する例について説明したが、金や銅を採用しても良い。

１０…支持基板，１１…第１基板，１２…絶縁膜，１３…第２基板，２０…可動部，３０…周辺部，３１…第１パッド部，３２…第２パッド部，３６…気密フレーム，４０…キャップ基板，４１…貼り合わせ基板，５０…スリット（クリアランス），６３…中継配線，７０…貫通電極，８０…キャビティ

Claims (5)

1. 第１面（１０ａ）を有する支持基板（１０）と、
   第２面（４０ａ）を有し、前記第２面が前記第１面に対向する状態で前記支持基板に接合されるキャップ基板（４０）と、を備え、
   前記支持基板と前記キャップ基板との間に気密性のキャビティ（８０）が形成され、前記キャビティ内に物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が配置された半導体装置であって、
   さらに、前記支持基板もしくは前記キャップ基板の厚さ方向に貫通して形成された貫通電極（７０）と、
   前記第１面と前記第２面との間に形成され、前記貫通電極の先端と電気的に接続された第１パッド部（３１）と、を備えるとともに、
   前記センシング部は、前記センシング部と同電位とされた第２パッド部（３２）を有し、
   前記支持基板を前記厚さ方向から正面視したとき、前記第１パッド部と前記第２パッド部とが互いにずれて配置され、
   前記第１パッド部と前記第２パッド部とを互いに電気的に接続する中継配線（６３）を備える半導体装置。
2. 前記センシング部は、前記第１面の法線方向への加速度に応じて変位する可動部（２０）と、
   前記可動部を取り囲む周辺部（３０）と、
   前記キャップ部における前記第２面に形成され、前記可動部と対向する固定電極（６０）と、を有し、
   前記支持基板を前記厚さ方向から正面視したとき、前記第１パッド部は、前記周辺部とオーバラップする位置に形成される請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記支持基板は、前記第１パッド部が接合された接合部（３０ａ）と、前記接合部を除く母体部（３０ｂ）とを有し、前記接合部と前記母体部との間にクリアランス（５１）を設けた請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記キャビティは、前記第１面と前記第２面との間に形成され前記センシング部を囲む枠状の気密フレーム（３６）と、前記支持基板と、前記キャップ基板と、により囲まれた領域として形成されており、
   前記支持基板を前記厚さ方向から正面視したとき、前記第１パッド部は前記気密フレームの枠内に形成され、
   前記支持基板は、前記気密フレームが接合された外周部（３０ｃ）と、前記外周部を除く部分であって前記第１パッド部が接合された内周部（３０ｄ）とを有し、前記外周部と前記内周部との間にクリアランス（５２）を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
5. 前記中継配線は、前記第２面に沿って形成され前記第１パッド部と前記第２パッド部とを電気的に接続する請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。

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