JP4766932B2 - 容量素子を用いたセンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、容量素子を用いたセンサの製造方法に関し、特に、加速度や角速度を容量素子を用いて検出するタイプのセンサにおける効率的な配線方法に関する。

小型で単純な構造を有する加速度センサあるいは角速度センサとして、静電容量素子を利用したタイプのセンサが実用化されている。これらのタイプのセンサでは、通常、所定の自由度をもって変位可能となるように支持された重錘体を用意し、この重錘体に対して作用する加速度や角速度を、重錘体の変位として検出する機能を有している。変位の検出は、容量素子の静電容量値に基づいて行われる。

たとえば、下記の特許文献１〜３には、重錘体側に形成された変位電極と、装置筐体側に形成された固定電極とによって容量素子を構成し、この容量素子の静電容量値の変化に基づいて、重錘体の変位を検出し、作用した加速度を電気的に検出することができる加速度センサが開示されている。複数の容量素子を工夫して配置することにより、ＸＹＺ三次元座標系における各座標軸方向の変位が独立して検出可能になるため、比較的単純な構成にもかかわらず、多次元加速度センサを実現することが可能になる。

また、下記の特許文献４には、ほぼ同様の構造体を用いて角速度を検出するセンサが開示されている。角速度の検出は、所定の容量素子に交流信号を供給して、クーロン力により重錘体を運動させ、この運動中の重錘体に対して角速度が作用することにより生じるコリオリ力を、所定の容量素子の静電容量の変化として検出することにより行われる。やはり複数の容量素子を工夫して配置することにより、重錘体に、単振動、円運動、歳差運動など、所定の軌道に沿ったくり返し運動を行わせることができ、かつ、ＸＹＺ三次元座標系における所望の座標軸方向の変位が独立して検出可能になるため、比較的単純な構成にもかかわらず、複数の座標軸まわりの角速度を検出可能な多次元角速度センサを実現することが可能になる。
特開平４−２９９２２７号公報 特開平５−２６７５４号公報 特開平５−２１５６２７号公報 特開平１０−２２７６４４号公報

上述したように、静電容量素子を利用した加速度センサや角速度センサは、比較的単純な構成にもかかわらず、多次元成分の加速度や角速度を検出することができる特徴を有しており、半導体基板などを材料に用いることにより、量産化が行われている。しかしながら、容量素子を利用して力の検出や重錘体の駆動が行われるため、容量素子を構成する個々の電極に対する外部への配線が不可欠になる。

重錘体を導電性材料で構成しておけば、重錘体自身を複数の容量素子についての共通変位電極として利用することが可能になり、物理的な配線を低減させることができるが、容量素子の数に応じて、外部への物理的な配線を確保する必要があることに変わりはない。特に、多次元の加速度センサや角速度センサでは、用いる容量素子の数も多くなり、外部への物理的な配線が複雑になるのは避けられない。また、角速度センサでは、重錘体を駆動するための駆動用容量素子と、重錘体の変位を検出するための変位検出用容量素子とが必要になり、それだけ外部への配線数が増えることになる。

そこで本発明は、２枚の絶縁性基板の間に導電性基板を挟んだ三層構造を有し、容量素子によって重錘体の変位を検出する機能をもったセンサについて、外部に対する効率的な配線を行うことが可能な製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る容量素子を用いたセンサの製造方法は、絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ固有の構造を有するセンサを製造することを前提とするものである。ここで、中間部材は、重錘体と、この重錘体を支持するために上端が上方基板に接合され下端が下方基板に接合された台座と、台座と重錘体との間を可撓性をもって接続する接続部と、によって構成されるセンサ本体構造体を有しており、重錘体に対して、加速度もしくは角速度に起因する力が作用すると、接続部の撓みにより重錘体に変位が生じるように構成されている。また、上方基板下面の重錘体に対向する部分には上方電極が形成され、下方基板上面の重錘体に対向する部分には下方電極が形成され、上方電極と重錘体の対向面とによって上部容量素子が形成され、下方電極と重錘体の対向面とによって下部容量素子が形成されており、重錘体に生じた変位を、上部容量素子および下部容量素子の静電容量に基づいて検出することにより、作用した加速度もしくは角速度を検出することができる。このようなセンサを製造することを前提として、本発明は次のようないくつかの態様をもっている。
なお、本願の「特許請求の範囲」の各請求項１〜２１に記載された発明と、下記の各態様との対応関係は次のとおりである。
請求項１に記載された発明：下記の第３の態様に対応する。
請求項２に記載された発明：下記の第４の態様に対応する。
請求項３に記載された発明：下記の第７の態様に対応する。
請求項４に記載された発明：下記の第８の態様に対応する。
請求項５に記載された発明：下記の第９の態様の一部に対応する。
請求項６に記載された発明：下記の第１０の態様の一部に対応する。
請求項７に記載された発明：下記の第１１の態様の一部に対応する。
請求項８に記載された発明：下記の第１２の態様の一部に対応する。
請求項９に記載された発明：下記の第１３の態様の一部に対応する。
請求項１０に記載された発明：下記の第１および第１１の態様の組合せに対応する。
請求項１１に記載された発明：下記の第２の態様の一部に対応する。
請求項１２に記載された発明：下記の第１２の態様の一部に対応する。
請求項１３に記載された発明：下記の第５および第１１の態様の組合せに対応する。
請求項１４に記載された発明：下記の第６の態様の一部に対応する。
請求項１５に記載された発明：下記の第１２の態様の一部に対応する。
請求項１６に記載された発明：下記の第１３の態様の一部に対応する。
請求項１７に記載された発明：下記の第１４の態様の一部に対応する。
請求項１８に記載された発明：下記の第１５の態様の一部に対応する。
請求項１９に記載された発明：下記の第１６の態様の一部に対応する。
請求項２０に記載された発明：下記の第１７の態様の一部に対応する。
請求項２１に記載された発明：下記の第１８の態様の一部に対応する。

(1) 本発明の第１の態様は、図３に第１の実施形態として示す容量素子を用いたセンサの製造方法において、
上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
シリコン基板を加工することにより、センサ本体構造体と、上方基板と下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
下方用ガラス基板の上面に、下方電極と、下方電極と柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
上方用ガラス基板について、第１の位置に第１の貫通孔を形成し、柱状体の上端が接触することになる第２の位置に第２の貫通孔を形成し、第１の貫通孔および第２の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第１の貫通配線部および第２の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
上方用ガラス基板の下面に、上方電極と、上方電極と第１の貫通配線部とを接続するための上方配線層と、を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
上方基板の上面に、第１の貫通配線部に接続された第１の外部端子および第２の貫通配線部に接続された第２の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
を行うようにしたものである。

(2) 本発明の第２の態様は、上述した第１の態様に係るセンサの製造方法において、
柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、第２の貫通孔の中心を、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定したものである。

(3) 本発明の第３の態様は、図１５に第２の実施形態として示す容量素子を用いたセンサの製造方法において、
上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
シリコン基板を加工することにより、センサ本体構造体と、上方基板と下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
下方用ガラス基板の上面に、下方電極と、下方電極と柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
上方用ガラス基板について、第１の位置および第２の位置に、それぞれ第１の貫通孔および第２の貫通孔を形成し、第１の貫通孔および第２の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第１の貫通配線部および第２の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
上方用ガラス基板の下面に、上方電極と、上方電極と第１の貫通配線部とを接続するための上方電極用上方配線層と、柱状体の上端と第２の貫通配線部とを接続するための下方電極用上方配線層と、を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
上方基板の上面に、第１の貫通配線部に接続された第１の外部端子および第２の貫通配線部に接続された第２の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
を行うようにしたものである。

(4) 本発明の第４の態様は、上述した第３の態様に係るセンサの製造方法において、
柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、下方電極用上方配線層が、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定したものである。

(5) 本発明の第５の態様は、図１６に第３の実施形態として示す容量素子を用いたセンサの製造方法において、
上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
シリコン基板を加工することにより、センサ本体構造体と、上方基板と下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
下方用ガラス基板の上面に、下方電極と、下方電極と柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
上方用ガラス基板について、上方電極を形成予定の領域に含まれる第１の位置に第１の貫通孔を形成し、柱状体の上端が接触することになる第２の位置に第２の貫通孔を形成し、第１の貫通孔および第２の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第１の貫通配線部および第２の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
上方用ガラス基板の下面に、上方電極を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
上方基板の上面に、第１の貫通配線部に接続された第１の外部端子および第２の貫通配線部に接続された第２の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
を行うようにしたものである。

(6) 本発明の第６の態様は、上述した第５の態様に係るセンサの製造方法において、
柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、第２の貫通孔の中心を、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定したものである。

(7) 本発明の第７の態様は、図１７に第４の実施形態として示す容量素子を用いたセンサの製造方法において、
上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
シリコン基板を加工することにより、センサ本体構造体と、上方基板と下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
下方用ガラス基板の上面に、下方電極と、下方電極と柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
上方用ガラス基板について、上方電極を形成予定の領域に含まれる第１の位置に第１の貫通孔を形成し、第１の位置とは別の第２の位置に第２の貫通孔を形成し、第１の貫通孔および第２の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第１の貫通配線部および第２の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
上方用ガラス基板の下面に、上方電極と、柱状体の上端と第２の貫通配線部とを接続するための下方電極用上方配線層と、を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
中間部材もしくは中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
上方基板の上面に、第１の貫通配線部に接続された第１の外部端子および第２の貫通配線部に接続された第２の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
を行うようにしたものである。

(8) 本発明の第８の態様は、上述した第７の態様に係るセンサの製造方法において、
柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、下方電極用上方配線層が、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定したものである。

(9) 本発明の第９の態様は、上述した第１〜第８の態様に係るセンサの製造方法において、
貫通配線部形成段階に、上方用ガラス基板における「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる第３の位置に第３の貫通孔を形成し、この第３の貫通孔内に導電性材料を充填することにより第３の貫通配線部を形成する工程を付加し、
外部端子形成段階に、上方基板の上面に第３の貫通配線部に接続された第３の外部端子を形成する工程を付加するようにしたものである。

(10) 本発明の第１０の態様は、上述した第９の態様に係るセンサの製造方法において、
「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、第３の貫通孔の中心を、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定するようにしたものである。

(11) 本発明の第１１の態様は、上述した第１〜第８の態様に係るセンサの製造方法において、
貫通配線部形成段階に、上方用ガラス基板における第３の位置に第３の貫通孔を形成し、この第３の貫通孔内に導電性材料を充填することにより第３の貫通配線部を形成する工程を付加し、
上方基板形成段階に、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端と第３の貫通配線部とを接続するための台座用上方配線層を形成する工程を付加するようにしたものである。

(12) 本発明の第１２の態様は、上述した第１１の態様に係るセンサの製造方法において、
「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、台座用上方配線層が、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定したものである。

(13) 本発明の第１３の態様は、上述した第２，４，６，８，１０，１２の態様に係るセンサの製造方法において、
貫通孔配線部の形成位置、下方電極用上方配線層の終端位置、もしくは台座用上方配線層の終端位置が、柱状体の幅または「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の幅をＤとしたときに、柱状体または「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の輪郭位置から内側方向に向かってＤ／３以内にくるように設定したものである。

(14) 本発明の第１４の態様は、上述した第１〜第１３の態様に係るセンサの製造方法において、
中間部材形成段階を、シリコン基板に対してその下面側から加工を行い、加工途中体を形成する前半段階と、加工途中体に対してその上面側から加工を行い、中間部材を形成する後半段階と、に分けて行い、
前半段階を行った後に下方基板接合段階を行い、その後に、後半段階を行い、更にその後に、上方基板接合段階を行うようにし、
下方基板接合段階では、下方基板の上面に加工途中体を載せ、加工途中体の上面に第１の陽極接合用電極を接触させ、下方基板の下面に第２の陽極接合用電極を接触させ、第１の陽極接合用電極と第２の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行い、
上方基板接合段階では、中間部材の上面に上方基板を載せ、この上方基板の上面に第１の陽極接合用電極を接触させ、下方基板の下面に第２の陽極接合用電極を接触させ、第１の陽極接合用電極と第２の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行うようにしたものである。

(15) 本発明の第１５の態様は、上述した第１〜第１３の態様に係るセンサの製造方法において、
中間部材形成段階を、シリコン基板に対してその上面側から加工を行い、加工途中体を形成する前半段階と、加工途中体に対してその下面側から加工を行い、中間部材を形成する後半段階と、に分けて行い、
前半段階を行った後に上方基板接合段階を行い、その後に、後半段階を行い、更にその後に、下方基板接合段階を行うようにし、
上方基板接合段階では、加工途中体の上面に上方基板を載せ、この上方基板の上面に第１の陽極接合用電極を接触させ、加工途中体の下面に第２の陽極接合用電極を接触させ、第１の陽極接合用電極と第２の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行い、
下方基板接合段階では、中間部材の下面に下方基板を配置し、上方基板の上面に第１の陽極接合用電極を接触させ、下方基板の下面に第２の陽極接合用電極を接触させ、第１の陽極接合用電極と第２の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行うようにしたものである。

(16) 本発明の第１６の態様は、上述した第１〜第１５の態様に係るセンサの製造方法において、
中間部材形成段階で、重錘体および柱状体を密閉した空間内に封止できるように、台座および外壁部を形成し、
貫通配線部形成段階で、貫通孔を密封する機能をもった貫通配線部を形成し、
上方基板接合段階および下方基板接合段階で、重錘体が密閉した空間内に封止されるように、台座および外壁部の上面および下面を上方基板および下方基板に接合するようにしたものである。

(17) 本発明の第１７の態様は、上述した第１６の態様に係るセンサの製造方法において、
上方基板接合段階および下方基板接合段階のうち、少なくとも後に行われる一方の接合段階を、真空中で行うことにより、重錘体が真空中に密閉されるようにしたものである。

(18) 本発明の第１８の態様は、上述した第１〜第１７の態様に係るセンサの製造方法において、
中間部材として利用するためのシリコン基板として、絶縁層を挟んだＳＯＩ基板を用いるようにし、この絶縁層を跨いで導通させる必要がある部分については、この絶縁層を貫通する導通部を形成するようにしたものである。

本発明に係る容量素子を用いたセンサの製造方法によれば、２枚のガラス基板と１枚のシリコン基板とを用意し、上方に配置するガラス基板には、予め貫通孔を形成して貫通配線部を形成しておくようにし、この貫通配線部をシリコン基板に接触させるようにして三層を接合するようにしたため、外部に対する効率的な配線を行うことが可能になる。

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。

＜＜＜ §０． 適用対象となるセンサの基本構造 ＞＞＞
本発明に係る容量素子を用いたセンサの製造方法は、絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ固有の構造を有するセンサを製造することを前提とするものである。そこで、ここでは、本発明の適用対象となるセンサの基本的な構造および基本動作を説明する。

図１は、本発明に係る製造方法の適用対象となる三層構造をもった一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。図示のとおり、このセンサは、上方基板１０、中間部材２０、下方基板３０の三層構造を有している。上方基板１０および下方基板３０は、絶縁性材料からなる基板であり、この例ではガラス基板を用いている。中間部材２０は、導電性材料からなり、この例ではシリコン基板に加工を施したものを用いている。図示のとおり、中間部材２０は、重錘体２１と、この重錘体２１を支持するために上端が上方基板１０に接合され下端が下方基板３０に接合された台座２３と、台座２３と重錘体２１との間を可撓性をもって接続する接続部２２と、によって構成されている。

重錘体２１は、加速度検出に必要な質量をもった塊であり、台座２３は、この重錘体２１の周囲を取り囲む筒状の構造体である。接続部２２は、重錘体２１と台座２３とを接続する構成要素であるが、図示のとおり、その厚みが薄いために可撓性を有している。結局、重錘体２１は、上方基板１０、台座２３、下方基板３０によって形成される内部空間内に、接続部２２によって宙吊りの状態で支持されている。この内部空間の壁面と重錘体２１との間には、空隙部ＳＰ１，ＳＰ２が形成されており、重錘体２１は、この空隙部ＳＰ１，ＳＰ２の範囲内で変位することが可能である。このセンサ全体に加速度が作用すると、重錘体２１には、作用した加速度に応じた力が加わることになり、接続部２２が撓みを生じ、重錘体２１が変位する。この変位を検出することにより、作用した加速度を求めることができる。

重錘体２１の変位を検出するために、上方基板１０の下面に上方電極Ｅ１、下方基板３０の上面に下方電極Ｅ２が設けられている。上方電極Ｅ１は、重錘体２１の上面に対向する電極であり、この重錘体２１の上面と上方電極Ｅ１とにより上部容量素子Ｃ１が形成される。一方、下方電極Ｅ２は、重錘体２１の下面に対向する電極であり、この重錘体２１の下面と下方電極Ｅ２とにより下部容量素子Ｃ２が形成される。

図１の上下方向に加速度が作用すると、重錘体２１には上下方向の力が加わり、各容量素子Ｃ１，Ｃ２の電極間隔が変化し、その静電容量値が変わることになる。たとえば、重錘体２１が図の上方へ変位すると、上方電極Ｅ１と重錘体２１の上面との距離は小さくなり、上部容量素子Ｃ１の静電容量値は増加するが、下方電極Ｅ２と重錘体２１の下面との距離は大きくなり、下部容量素子Ｃ２の静電容量値は減少する。重錘体２１が図の下方へ変位すると、これとは逆の現象が起こる。結局、図の上下方向に作用した加速度は、上部容量素子Ｃ１の静電容量値と下部容量素子Ｃ２の静電容量値との差を検出することにより求めることが可能である。

図２は、図１に示すセンサに含まれる容量素子の等価回路である。上述したように、上部容量素子Ｃ１は、上方電極Ｅ１と重錘体２１の上面によって構成され、下部容量素子Ｃ２は、下方電極Ｅ２と重錘体２１の下面によって構成されている。ここで、重錘体２１は、主として導電性材料からなる１つの塊であるため、この等価回路に示すとおり、上部容量素子Ｃ１の下側の電極（重錘体２１の上面）と下部容量素子Ｃ２の上側の電極（重錘体２１の下面）とは等電位となる。したがって、このセンサについて外部への配線を行うためには、図示のとおり、３つの外部端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を設けておけばよい。

したがって、図１に示す構造の場合、上方電極Ｅ１を外部端子Ｔ１へと配線し、下方電極Ｅ２を外部端子Ｔ２へと配線し、重錘体２１を外部端子Ｔ３へと配線する必要がある。利用上の便宜を考慮すると、これら３つの外部端子Ｔ１〜Ｔ３は、たとえば、上方基板１０の上面など、同一面上に配置するのが好ましい。本発明は、このような外部端子への配線を効率的に行うための製造方法を提供するものである。

なお、以下の実施形態では、説明の便宜上、図１に示すような一次元加速度センサを製造するプロセスに本発明を適用した例を述べるが、本発明は、必ずしも一次元加速度センサへの適用に限定されるものではなく、多次元加速度センサへも同様に適用可能である。多次元の加速度を検出するためには、より多数の電極を設け、重錘体２１の変位形態をより詳細に検出できるようにすればよい。このような多次元加速度センサについての電極配置は、前掲の各特許文献などに開示されているため、ここでは具体的な説明は省略する。

また、本発明は、一次元もしくは多次元の角速度センサを製造するプロセスにも適用可能である。たとえば、ＸＹＺ三次元座標系上で、Ｘ軸まわりの角速度を検出するためには、重錘体２１をＹ軸方向に振動させた状態において、Ｚ軸方向に作用するコリオリ力を検出すればよい。この場合、重錘体２１を振動させるために、励振用の電極を配置し、コリオリ力を重錘体２１の変位として検出するために、検出用の電極を配置することになるので、やはりより多数の電極を形成する必要がある。このような多次元角速度センサについての電極配置も、前掲の各特許文献などに開示されているため、ここでは具体的な説明は省略する。

このように、本発明は、一次元か多次元かに拘わらず、あるいは、加速度センサか角速度センサかに拘わらず、絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ三層構造を有し、上方基板の下面に１枚もしくは複数枚の上方電極が形成され、下方基板の上面に１枚もしくは複数枚の下方電極が形成されたセンサについて共通して適用可能な技術である。

本発明に係る製造方法は、上述したように、配線の効率化を目的としたものであり、次の３つの重要な特徴を有している。第１の特徴は、上方基板１０および下方基板３０としてガラス基板を用い、中間部材２０としてシリコン基板を加工したものを用い、これら三層を陽極接合により互いに接合するようにした点にある。陽極接合は、半導体デバイスの製造で広く用いられている技術であり、ガラス基板とシリコン基板との接合に特に適した接合方法である。第２の特徴は、下方基板３０側に形成された下方電極Ｅ２に対する配線を行うために、シリコン基板の一部から形成した柱状体を用いるようにした点にある。そうすることにより、中間部材２０の一構成要素である柱状体を、そのまま配線の用に供することが可能になる。そして第３の特徴は、予め上方基板１０に貫通孔を開け、この貫通孔内に導電性材料を充填することにより貫通配線部を形成しておき、そのような準備がなされた上方基板１０を中間部材２０へと接合するようにする点にある。中間部材２０に対する接合を行う前に、上方基板１０側に貫通配線部を形成するようにしたため、断線などが生じることのない良好な配線形成が可能になる。

以下、本発明の具体的な実施形態のいくつかを、図を参照しながら説明する。なお、以下に述べる個々の実施形態は、それぞれセンサの製造プロセスの手順を示すものであるが、個々の実施形態ごとに、配線の方法が異なるため、それぞれ完成品としてのセンサの構造も異なったものとなる。もっとも、これらの構造の相違は、配線に係る部分についての相違であり、センサとしての本質的な機能に係る部分についての相違ではない。

＜＜＜ §１． 第１の実施形態 ＞＞＞
まず、ここで述べる第１の実施形態に係る方法で製造されたセンサの基本形態を、図３の縦断面図を参照しながら説明する。この図３に示すセンサは、一次元加速度センサであり、その基本原理は図１に示したセンサと全く同様である。すなわち、基本的には、絶縁性材料からなる上方基板１００および絶縁性材料からなる下方基板３００の間に、導電性材料からなる中間部材２００を挟み込んだ三層構造を有している。ここで、上方基板１００および下方基板３００はガラス基板からなり、中間部材２００はシリコン基板を加工することによって構成されている。

中間部材２００のうち、図の右半分に示されている部分が、センサ本体構造体をなす部分（図１の中間部材２０に対応する部分）である。すなわち、図３に示すセンサの場合、センサ本体構造体は、重錘体２１０と、この重錘体２１０を支持するために上端が上方基板１００に接合され下端が下方基板３００に接合された台座２３０と、台座２３０と重錘体２１０との間を可撓性をもって接続する接続部２２０と、によって構成される。このセンサ本体構造体の機能は、図１に示すセンサにおける中間部材２０の機能と全く同様であり、重錘体２１０に対して、加速度もしくは角速度に起因する力が作用すると、接続部２２０の撓みにより重錘体２１０に変位が生じるように構成されている。

また、上方基板１００下面の重錘体２１０に対向する部分には上方電極Ｅ１が形成され、下方基板３００上面の重錘体２１０に対向する部分には下方電極Ｅ２が形成され、上方電極Ｅ１と重錘体２１０の対向面（上面）とによって上部容量素子Ｃ１が形成され、下方電極Ｅ２と重錘体２１０の対向面（下面）とによって下部容量素子Ｃ２が形成されている点も、図１に示すセンサと全く同様である。もちろん、重錘体２１０に生じた変位を、上部容量素子Ｃ１および下部容量素子Ｃ２の静電容量に基づいて検出することにより、作用した加速度もしくは角速度を検出する点も、図１に示すセンサと全く同様である。

ここでは、この図３に示すセンサの製造プロセスを説明する便宜上、その構造をより詳細に説明しておく。図４は、図３に示すセンサを切断線４−４に沿って切断した横断面図である。前述したように、重錘体２１０、接続部２２０、台座２３０によって構成されるセンサ本体構造体は、図４の右側半分を占めている。この例では、重錘体２１０は、横断面が正方形をなす角柱によって構成され、台座２３０は、その周囲を取り囲む「ロ」の字型の構造体からなる。接続部２２０は、重錘体２１０と台座２３０との間に形成された肉厚の薄い部分であり、その上方の空間に空隙部ＳＰ１が形成されることになる。なお、図３に示すように、重錘体２１０の下方には、空隙部ＳＰ２が形成されている。

一方、図４の左側半分には、配線の役割を果たすための柱状体２４０と、これを囲う外壁部２３５とが設けられている。柱状体２４０は、下方電極Ｅ２に対する配線を行うためのものである。すなわち、図３に示すとおり、下方電極Ｅ２には、下方配線層Ｌ２が接続されており、この下方配線層Ｌ２は、柱状体２４０の下端に接触した状態となっている。結局、下方電極Ｅ２は柱状体２４０に電気的に接続された状態となっており、下方電極Ｅ２についての外部端子Ｔ２を上方基板１００側に配置するための配線路が形成されている。

この柱状体２４０も、重錘体２１０と同様に、横断面が正方形をなす角柱によって構成されている。ただし、図３に示されているとおり、柱状体２４０の上端は上方基板１００の下面に接合されており、下端は下方基板３００の上面に接合されており、完全に固定された状態となっている。また、重錘体２１０は、加速度や角速度の検出を行うのに十分な質量を有している必要があるが、柱状体２４０は、配線として機能するのに十分な太さを有していれば足りる。

柱状体２４０と外壁部２３５との間には、空隙部ＳＰ３が形成されているが、これは、柱状体２４０が外壁部２３５に対して電気的に接触しないようにするための配慮である。外壁部２３５は、構造上、台座２３０に連なっており、電気的には、重錘体２１０と等電位となる。空隙部ＳＰ３を設けて、柱状体２４０を外壁部２３５から隔絶する構造にすることにより、柱状体２４０を重錘体２１０と電気的に絶縁状態に維持することが可能になる。なお、図４において、下方配線層Ｌ２は、台座２３０（図の右半分と左半分との仕切りとして機能している部分）の下を通り抜けているが、図３に示すように、この通り抜け部分に相当する台座２３０の下面側には、空隙部ＳＰ４を形成するためのトンネルが設けられているため、下方配線層Ｌ２と台座２３０とは電気的に隔絶されている。

図３に示すとおり、上方基板１００には、３カ所に貫通孔が形成されており、これらの貫通孔内に、それぞれ貫通配線部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が形成されており、上方基板１００の上面には、各貫通配線部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に接合するように、外部端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が形成されている。また、上方基板１００の下面には、上方電極Ｅ１と貫通配線部Ｈ１とを接続するための上方配線層Ｌ１が形成されている。

結局、上方電極Ｅ１は、上方配線層Ｌ１および貫通配線部Ｈ１を介して外部端子Ｔ１へと配線され、下方電極Ｅ２は、下方配線層Ｌ２、柱状体２４０、貫通配線部Ｈ２を介して外部端子Ｔ２へと配線され、重錘体２１０は、接続部２２０、台座２３０、貫通配線部Ｈ３を介して外部端子Ｔ３へと配線されることになる。その結果、図２に示す等価回路に必要な３つの外部端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が、いずれも上方基板１００の上面に配置されることになる。

続いて、この図３に示す構造を有するセンサの製造工程を順に説明する。まず、準備段階として、上方基板１００として利用するための上方用ガラス基板と、下方基板３００として利用するための下方用ガラス基板と、中間部材２００として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する。上方用ガラス基板および下方用ガラス基板は、いずれも中間部材２００として利用するためのシリコン基板に対して陽極接合するのに適したガラス（可動イオンを含むガラス）を用いた基板にする。

次に、用意した下方用ガラス基板の上面に、下方電極Ｅ２および下方配線層Ｌ２を形成して下方基板３００とする下方基板形成段階を行う。図５は、このようにして形成された下方基板３００の上面図である。下方電極Ｅ２は、重錘体２１０の下面に対向する位置に形成され、下方配線層Ｌ２は、この下方電極Ｅ２と柱状体２４０の下端とを接続するのに適した位置に形成される。下方電極Ｅ２および下方配線層Ｌ２は、どのような材質で形成してもかまわないが、実用上は、下方用ガラス基板の上面全面にアルミニウムやクロムなどの金属層を形成した後、これをパターニングすることにより形成するのが好ましい。

続いて、用意したシリコン基板を加工することにより、センサ本体構造体および柱状体を有する中間部材２００を形成する中間部材形成段階を行う。前述したとおり、センサ本体構造体は、重錘体２１０、接続部２２０、台座２３０から構成され、柱状体２４０は、上方基板１００と下方基板３００とを連結する構造体によって構成される。ただ、図３に示すとおり、この中間部材２００は若干複雑な構造を有しており、特に、センサ本体構造体を構成するためには、用意したシリコン基板の上面側からの加工と、下面側からの加工が必要になる。

そこで、ここで述べる実施形態では、この中間部材形成段階を、用意したシリコン基板に対してその下面側から加工を行い、加工途中体２００′を形成する前半段階と、加工途中体に対してその上面側から加工を行い、中間部材２００を形成する後半段階と、に分けて行うようにしている。図６は、この前半段階によって形成された加工途中体２００′の縦断面図である。図示のとおり、この加工途中体２００′は、シリコン基板の下面に、空隙部ＳＰ２およびＳＰ４′を形成したものである。ここで、空隙部ＳＰ２は、図３に示す空隙部ＳＰ２であり、下方電極Ｅ２と重錘体２１０との間に必要な空間を確保するためのものである。一方、空隙部ＳＰ４′は、図３に示す空隙部ＳＰ４に、更に、空隙部ＳＰ３となるべき部分を加え、図５に示す下方配線層Ｌ２の配置空間を確保するようにしたものである。

シリコン基板の下面に、このような空隙部ＳＰ２，ＳＰ４′を形成するには、たとえば、下面側からのエッチング工程を行えばよい。このようなシリコン基板に対するエッチング工程は、種々の方法が公知であるため、ここでは詳しい説明は省略する。

こうして、図６に示す加工途中体２００′が準備できたら、その下面に、図５に示す下方基板３００を接合する下方基板接合段階を行う。この接合は、陽極接合（Anodic bonding）によって行われる。図７は、下方基板３００上に加工途中体２００′を載せて両者を陽極接合している状態を示す縦断面図である。加工途中体２００′の下面には、既に、空隙部ＳＰ２，ＳＰ４′が形成されているので、下方基板３００の上面に形成されている下方電極Ｅ２および下方配線層Ｌ２は、この空隙部内に収容された状態になる。ただし、下方配線層Ｌ２の終端位置（図７の左端）は、空隙部ＳＰ４′から更に左方へ食み出している。このため、下方配線層Ｌ２の終端部は、加工途中体２００′の下面によって踏みつけられ、若干、押し潰された状態になる。

陽極接合は、半導体製造プロセスなどにおいて、ガラス基板とシリコン基板との接合に利用されている接合方法であり、接合対象となる両基板を物理的に接触させた状態にし、所定の温度条件下で両基板間に電界をかけることにより行われる。ここに示す実施形態では、図７に示すように、下方基板３００の上面に加工途中体２００′を載せ、加工途中体２００′の上面に第１の陽極接合用電極ＥＥ１を接触させ、下方基板３００の下面に第２の陽極接合用電極ＥＥ２を接触させ、第１の陽極接合用電極ＥＥ１と第２の陽極接合用電極ＥＥ２との間に電界をかけながら陽極接合を行っている。具体的には、ここで述べる実施形態の場合、第１の陽極接合用電極ＥＥ１側が正、第２の陽極接合用電極ＥＥ２側が負となるように両電極間に１０００Ｖ程度の電界を加え、シリコンからなる加工途中体２００′側が陽極となるようにしている。このとき、ガラス基板がパイレックス（登録商標）ガラスの場合、温度４００°Ｃ程度の加熱環境下におくことにより、ガラス側を軟化させるようにすれば、両者が固相で接合される。下方配線層Ｌ２の終端部は、互いに陽極接合された柱状体２４０（現時点では、加工途中体２００′の一部分）の下面と下方基板３００の上面との間に挟まれた状態になり、柱状体２４０に対する良好な導通状態が確保される。

こうして、下方基板接合段階が完了したら、陽極接合用電極ＥＥ１，ＥＥ２を取り外し、中間部材形成段階の後半段階を行う。すなわち、加工途中体２００′に対して、その上面側から加工を行い、中間部材２００を形成する。図８は、加工途中体２００′に対して、加工の後半段階を実行することにより、中間部材２００を形成した状態を示す縦断面図である。上面側からの加工により、空隙部ＳＰ１，ＳＰ３となる溝が掘られ、図示のとおり、重錘体２１０、接続部２２０、台座２３０、外壁部２３５、柱状体２４０をもった中間部材２００が形成される。加工途中体２００′の上面に、このような空隙部ＳＰ１，ＳＰ３を形成するには、やはり公知の方法を利用して、上面側からのエッチング工程を行えばよい。

続いて、用意した上方用ガラス基板の３カ所に、貫通孔を形成し、各貫通孔内に導電性材料を充填することにより、貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階を行う。図９は、上方基板１００の上面図であり、３つの貫通配線部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が形成された状態が示されている。ここで、第１の貫通配線部Ｈ１は、図３に示すように、上方配線層Ｌ１を介して上方電極Ｅ１に対する配線を行うのに適した位置であれば、任意の位置に形成することができる。一方、第２の貫通配線部Ｈ２は、柱状体２４０の上端が接触することになる位置に形成するようにし、第３の貫通配線部Ｈ３は、台座２３０の上端が接触することになる位置に形成するようにする。なお、図４に示すように、外壁部２３５は、台座２３０と等電位となる部分であるので、第３の貫通配線部Ｈ３は、必ずしも台座２３０の上端が接触することになる位置に形成する必要はなく、外壁部２３５のように、台座２３０と等電位となる部分の上端が接触することになる位置に形成することも可能である。

ガラス基板に貫通孔を形成するには、ブラスト法、超音波法、そしてドリルを用いた機械的加工など、一般的な方法を用いればよい。貫通孔に充填する導電性材料は、どのような材料でもかまわないが、一般的には、アルミニウムや銅などの金属を充填し、金属からなる貫通配線部を形成すればよい。ただ、貫通孔へ金属を充填する場合に、溶融金属を流し込んだり、蒸発させた金属を貫通孔内に堆積させる一般的な方法を採ると、充填むらが生じ、形成した貫通配線部が断線を生じる可能性があるので、できるだけ充填むらが生じないような方法を採るのが好ましい。たとえば、金属を樹脂に溶かして、比較的粘性の低い溶融物を作成し、この溶融物を貫通孔に流し込んでむらなく充填した後、樹脂を蒸発させて除去するような手法を用いると効果的である。

次に、上方用ガラス基板の下面に、上方電極Ｅ１および上方配線層Ｌ１を形成して上方基板とする上方基板形成段階を行う。図１０は、上方基板１００の下面図であり、上方電極Ｅ１および上方配線層Ｌ１の平面形状および位置が明瞭に示されている。上方電極Ｅ１は、重錘体２１０の上面に対向する位置に形成され、上方配線層Ｌ１は、この上方電極Ｅ１と第１の貫通配線部Ｈ１とを接続するのに適した位置に形成される。図示の例では、上方配線層Ｌ１の右端は、ちょうど第１の貫通配線部Ｈ１の直下まで伸びている。上方電極Ｅ１および上方配線層Ｌ１は、どのような材質で形成してもかまわないが、実用上は、上方用ガラス基板の下面全面にアルミニウムや銅などの金属層を形成した後、これをパターニングすることにより形成するのが好ましい。

ここで重要な点は、図９に示す貫通配線部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を形成した後に、図１０に示す上方電極Ｅ１および上方配線層Ｌ１を形成する点である。この順序を逆にすると、貫通孔内に導電性材料を充填する工程を十分に行うことができなくなり、貫通配線部に断線が生じるおそれがある。もちろん、理論的には、貫通孔を形成し、更に、下面に上方電極Ｅ１および上方配線層Ｌ１を形成した上方基板１００を、中間部材２００に接合し、その後に各貫通配線部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を形成するようなことも可能であるが、既に上方電極Ｅ１および上方配線層Ｌ１を形成した状態、あるいは更に中間部材２００に接合した状態において、貫通孔内に導電性材料をむらなく充填する処理は比較的困難であり、形成された貫通配線部に断線が生じる可能性が高い。そこで、上述したように、両面に何も形成されていない状態のガラス基板に、まず、貫通配線部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を形成しておき、その後で、このガラス基板の下面に、上方電極Ｅ１および上方配線層Ｌ１を形成するようにすれば、断線が生じることのない貫通配線部を形成しやすくなる。

こうして、上方基板１００が作成できたら、これを図８に示す中間部材２００の上面に陽極接合する上方基板接合段階を行う。図１１は、この陽極接合を行っている状態を示す縦断面図である。図示のとおり、この上方基板接合段階では、中間部材２００の上面に上方基板１００を載せ、この上方基板１００の上面に第１の陽極接合用電極ＥＥ１を接触させ、下方基板３００の下面に第２の陽極接合用電極ＥＥ２を接触させ、第１の陽極接合用電極ＥＥ１と第２の陽極接合用電極ＥＥ２との間に電界をかけながら陽極接合が行われる。具体的には、この実施形態の場合、第１の陽極接合用電極ＥＥ１側が負、第２の陽極接合用電極ＥＥ２側が正となるように両電極間に１０００Ｖ程度の電界を加え、温度４００°Ｃ程度の加熱環境下において接合を行っている。

なお、中間部材２００に対しては、下方基板３００を挟んで間接的に第２の陽極接合用電極ＥＥ２からの電界が加わることになるが、中間部材２００側が正、上方基板１００側が負となるような電界がかかり、中間部材２００の上面と上方基板１００の下面とが固相で接合される。このとき、第２の貫通配線部Ｈ２の下端は柱状体２４０の上面に接合され、両者間には良好な電気的接触が確保される。同様に、第３の貫通配線部Ｈ３の下端は台座２３０の上面に接合され、両者間には良好な電気的接触が確保される。

こうして、上方基板接合段階が完了したら、陽極接合用電極ＥＥ１，ＥＥ２を取り外し、上方基板１００の上面に、各貫通配線部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に接続された外部端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を形成する外部端子形成段階を行う。図１２は、こうして外部端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を形成した後の上方基板１００の状態を示す上面図である。なお、この図には、説明の便宜上、各貫通配線部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の位置も示してあるが、実際には、これら各貫通配線部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、各外部端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の下層に隠れ、上面からは見えない。図示の例では、各外部端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、いずれも円形の端子であり、外周部付近で各貫通配線部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に接触する位置に配置されているが、これら外部端子は各貫通配線部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に電気的に接続されていれば、形状や位置は任意でかまわない。

かくして、図３に示すような三層構造からなる一次元加速度センサが得られることになる。実用上は、図１２に示されている各外部端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３をそれぞれ所定の検出用電気回路に配線し、図２の等価回路に示されているとおり、外部端子Ｔ１，Ｔ３間の静電容量を上部容量素子Ｃ１の静電容量として検出し、外部端子Ｔ２，Ｔ３間の静電容量を下部容量素子Ｃ２の静電容量として検出すればよい。

ところで、図３において、第２の貫通配線部Ｈ２は、柱状体２４０の中心位置ではなく、中心から若干ずれた位置に配置されている。同様に、第３の貫通配線部Ｈ３も、台座２３０の接触部分の中心位置ではなく、中心から若干ずれた位置に配置されている。このように、貫通配線部を、その電気的な接合相手である柱状体２４０や台座２３０の接触部分の中心位置からずらして配置しているのは、上方基板接合段階における陽極接合を妨げないようにするための配慮である。

たとえば、上方基板接合段階において、図１３(a) に示すように、柱状体２４０の上面と上方基板１００の下面とを陽極接合することを考える。このとき、上方基板１００側に形成されている第２の貫通配線部Ｈ２は、柱状体２４０に対して良好な電気的な接触を確保する必要があるので、本来であれば、図１３(a) に示す例のように、第２の貫通配線部Ｈ２の中心位置を、柱状体２４０の中心位置に揃えるようにするのが好ましい。このように、両者の中心位置を揃えておけば、多少の位置合わせ誤差が生じたとしても、両者間に良好な電気的接触が確保される可能性が高いからである。

しかしながら、本発明のように、上方基板１００と中間部材２００とを陽極接合することを前提とした場合、第２の貫通配線部Ｈ２の中心位置と柱状体２４０の中心位置とを揃えると、陽極接合に固有の弊害が生じる可能性がある。前述したとおり、陽極接合を行うには、接合対象となる２枚の基板間に電界を加える必要がある。図１３(a) に示す例の場合、上方基板１００の上面には、第１の陽極接合用電極ＥＥ１が載せられ、上方基板１００と柱状体２４０との間に所定の電界が加えられる。ところが、第２の貫通配線部Ｈ２は導電性を有しているため、その下端までもが第１の陽極接合用電極ＥＥ１と等電位になってしまう。

そもそも陽極接合は、可動イオンを含むガラス基板の厚み方向に電界を加え、ガラス基板中のイオンを移動させることを利用した接合方法であり、本来であれば、上方基板１００の厚み方向に所定の電界が加わらねばならない。ところが、第２の貫通配線部Ｈ２の存在により、その近傍には、上方基板１００の厚み方向への有効な電界が加わらなくなる。その結果、図１３(a) に×印を示したように、貫通配線部Ｈ２の近傍部分では、柱状体２４０と上方基板１００との間の陽極接合の強度が不十分になる可能性がある。その結果、柱状体２４０と第２の貫通配線部Ｈ２との間の電気的な接触も不完全になる可能性がある。

そこで、ここで述べる実施形態では、図１３(b) に示すように、第２の貫通配線部Ｈ２の中心位置を、柱状体２４０の中心位置から若干ずらすような設定を行っている。この場合、やはり図１３(b) に×印を示したように、貫通配線部Ｈ２の近傍部分（図の右側部分）では、柱状体２４０と上方基板１００との間の陽極接合の強度が不十分になる可能性があるが、貫通配線部Ｈ２から離れた部分（図の左側部分）では、上方基板１００の厚み方向について有効な電界が加わり、十分な接合強度が得られることになる。かくして、全体としてみれば、柱状体２４０の上端が上方基板１００に対して十分な強度をもって陽極接合されるようになる。

このように、第２の貫通配線部Ｈ２の配置を、柱状体２４０の中心位置から若干ずらすには、貫通配線部形成段階でガラス基板に貫通孔を形成する際に、この第２の貫通配線部Ｈ２のための貫通孔の中心を、柱状体２４０の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定すればよい。柱状体２４０の中心からどの程度離せばよいかは、上方基板１００の厚み、柱状体２４０の幅、貫通配線部Ｈ２の幅、加える電圧値などに依存した値になると考えられるが、本願発明者が行った実験によると、図１３(b) に示すように、柱状体２４０の上方基板１００に対する接触部分の幅をＤとしたときに、この柱状体２４０の輪郭位置から内側方向に向かってＤ／３以内の範囲に貫通配線部Ｈ２が含まれるような設定を行うと、陽極接合により、柱状体２４０と上方基板１００との間に十分な接合強度が確保できることが確認できた。

なお、図１３では、柱状体２４０と上方基板１００との間で良好な陽極接合を行うために、第２の貫通配線部Ｈ２の好ましい配置を説明したが、第３の貫通配線部Ｈ３の配置に関しても同じことが言える。すなわち、図３に示すように、第３の貫通配線部Ｈ３は、台座２３０の接触部分の中心位置ではなく、中心から左側に若干ずれた位置に配置されているが、これも、台座２３０の上面と上方基板１００の下面との間に、十分な強度をもった陽極接合がなされるようにするための配慮である。

また、前述したとおり、第３の貫通配線部Ｈ３は、必ずしも台座２３０と接続する必要はなく、台座２３０と等電位となる部分（たとえば、外壁部２３５）に接続してもかまわない。この場合も、第３の貫通配線部Ｈ３は、台座２３０と等電位となる接触部分の中心位置ではなく、中心から若干ずれた位置に配置すればよい。

第３の貫通配線部Ｈ３についてのずれ量の目安は、第２の貫通配線部Ｈ２についてのずれ量の目安と同様に、「台座２３０もしくは台座と等電位となる部分（たとえば、外壁部２３５）」の接触部分の幅をＤとしたときに、「台座２３０もしくは台座と等電位となる部分（たとえば、外壁部２３５）」の接触部分の輪郭位置から内側方向に向かってＤ／３以内にくるように設定すればよい。

＜＜＜ §２． 第２の実施形態 ＞＞＞
続いて、本発明の第２の実施形態を説明する。この第２の実施形態は、上述した第１の実施形態における柱状体２４０と第２の貫通配線部Ｈ２との接続方法を若干変更したものである。図１４は、この変更された接続方法を示す縦断面図である。図１３(a) ，(b) に示す第１の実施形態では、第２の貫通配線部Ｈ２の下端を、柱状体２４０の上端に直接的に接続させる方法をとっているのに対し、図１４に示す第２の実施形態では、第２の貫通配線部Ｈ２′を下方電極用上方配線層Ｌ２′を仲介して間接的に柱状体２４０に接続させている。図示の例では、下方電極用上方配線層Ｌ２′の右端は第２の貫通配線部Ｈ２′の直下に位置し、左端は、柱状体２４０と上方基板１００との間に挟まった状態となっている。このように、下方電極用上方配線層Ｌ２′を仲介して柱状体２４０と第２の貫通配線部Ｈ２′とを接続するようにしても、前掲の第１の実施形態とほぼ同様に、効率的な配線が可能になる。

なお、図１４に示す構造において、柱状体２４０の上面と上方基板１００の下面とを陽極接合するには、上方基板１００の上面に第１の陽極接合用電極ＥＥ１を載せ、上方基板１００と柱状体２４０との間に所定の電界を加える必要がある。したがって、ここでも、第２の貫通配線部Ｈ２′が導電性を有しているため、下方電極用上方配線層Ｌ２′の左端までもが第１の陽極接合用電極ＥＥ１と等電位になってしまう現象が生じる。このため、下方電極用上方配線層Ｌ２′の左端があまり左方まで伸びていると、柱状体２４０と上方基板１００との接触部分に関して、上方基板１００の厚み方向に加えられる電界が不十分になり、十分な強度をもった陽極接合が行われない可能性がある。

そこで、この第２の実施形態の場合は、柱状体２４０の上端が上方基板１００に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、下方電極用上方配線層Ｌ２′が、柱状体２４０の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定すればよい。図１４に示す例の場合、図に×印を示したように、下方電極用上方配線層Ｌ２′の終端部近傍では、上方基板１００の厚み方向に十分な電界が加わらなくなり、柱状体２４０と上方基板１００との間の陽極接合の強度が不十分になる可能性がある。しかしながら、下方電極用上方配線層Ｌ２′の終端部分から離れた部分（図の左側部分）では、上方基板１００の厚み方向について有効な電界が加わり、十分な接合強度が得られることになる。かくして、全体としてみれば、柱状体２４０の上端が上方基板１００に対して十分な強度をもって陽極接合されるようになる。

下方電極用上方配線層Ｌ２′の終端を、柱状体２４０の上端が接触することになる領域の中心からどの程度離せばよいかは、上方基板１００の厚み、柱状体２４０の幅、下方電極用上方配線層Ｌ２′の幅、加える電圧値などに依存した値になると考えられるが、本願発明者が行った実験によると、図１４に示すように、柱状体２４０の上方基板１００に対する接触部分の幅をＤとしたときに、この柱状体２４０の輪郭位置から内側方向に向かってＤ／３以内の範囲に下方電極用上方配線層Ｌ２′の終端がくるようにすれば（別言すれば、柱状体２４０の輪郭位置から内側方向に向かってＤ／３を越える領域に、下方電極用上方配線層Ｌ２′が侵入しないようにすれば）、陽極接合により、柱状体２４０と上方基板１００との間に十分な接合強度が確保できた。

図１５は、この第２の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。図３に示すセンサとの相違は、第２の貫通配線部Ｈ２′、外部端子Ｔ２′、下方電極用上方配線層Ｌ２′の部分だけであり、その他の構造は、図３に示す第１の実施形態に係るセンサと全く同様である。この図１５に示すセンサの場合、下方電極Ｅ２に対する外部への配線は、下方配線層Ｌ２、柱状体２４０、下方電極用上方配線層Ｌ２′、第２の貫通配線部Ｈ２′、外部端子Ｔ２′という経路を経ることになる。

ここで述べる第２の実施形態に係る製造方法は、次のとおりである。まず、準備段階において、上方用ガラス基板、下方用ガラス基板、シリコン基板、をそれぞれ用意する点は、前述の第１の実施形態と全く同じである。そして、下方用ガラス基板の上面に、下方電極Ｅ２および下方配線層Ｌ２を形成して下方基板３００とする下方基板形成段階を行い、シリコン基板に対して下方側からの加工を行い、図６に示す加工途中体２００′を作成し、下方基板接合段階を行い、図８に示す構造体を得る点も、前述の第１の実施形態と全く同じである。

続いて、上方用ガラス基板について、３つの貫通孔を形成し、各貫通孔内に導電性材料を充填することにより、３つの貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階も、前述の第１の実施形態とほぼ同じである。ただし、ここで形成する３つの貫通配線部は、Ｈ１，Ｈ２′，Ｈ３ということになる。貫通配線部Ｈ２′は、第１の実施形態における貫通配線部Ｈ２と同様に、下方電極Ｅ２に対する配線機能を有しているが、その形成位置は、柱状体２４０の上端が接触することになる位置ではなく、下方電極用上方配線層Ｌ２′による配線が可能な位置であれば、任意の位置でよい。

次に、上方用ガラス基板の下面に、上方電極Ｅ１、上方配線層Ｌ１（この実施形態では、Ｌ２′と区別するために、上方電極用上方配線層Ｌ１と呼ぶ）、下方電極用上方配線層Ｌ２′を形成する。ここで、下方電極用上方配線層Ｌ２′は、第２の貫通配線部Ｈ２′と柱状体２４０とを接続するのに適した位置に形成すればよい。ただし、前述したように、柱状体２４０の上端が上方基板１００に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、下方電極用上方配線層Ｌ２′が、柱状体２４０の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置で終端するように設定するのが好ましく、より具体的には、柱状体２４０の上方基板１００に対する接触部分の幅をＤとしたときに、この柱状体２４０の輪郭位置から内側方向に向かってＤ／３以内の範囲に下方電極用上方配線層Ｌ２′の終端がくるように設定するのが好ましい。

こうして、上方基板１００の準備ができたら、これを中間部材２００の上面に接合する上方基板接合段階を行う。この上方基板接合段階も、前述した第１の実施形態とほぼ同様のプロセスで行われる。すなわち、中間部材２００の上に、上方基板１００を載せ、第１の陽極接合用電極ＥＥ１と第２の陽極接合用電極ＥＥ２とにより上下方向に電界をかけ、所定温度に加熱することにより、中間部材２００の上面と上方基板１００の下面とを陽極接合する。なお、このとき、下方電極用上方配線層Ｌ２′の終端部は、柱状体２４０と上方基板１００との間に挟まれ、若干潰れた状態になる。図１４に示すように、図に×印を付した右側部分の接合は不十分になる可能性があるが、左側部分では、柱状体２４０と上方基板１００とが十分な強度で接合されることになり、両者に挟まれた下方電極用上方配線層Ｌ２′の終端部は、柱状体２４０に対して良好な電気的接触を確保する。

最後に、上方基板１００の上面に、外部端子Ｔ１，Ｔ２′，Ｔ３を形成し、各貫通配線部Ｈ１，Ｈ２′，Ｈ３に接続させる。以上で、図１５に示す構造をもったセンサを製造することができる。

＜＜＜ §３． 第３の実施形態 ＞＞＞
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。この第３の実施形態は、前述した第１の実施形態における上方電極Ｅ１と第１の貫通配線部Ｈ１との接続方法を若干変更したものである。図３に示す第１の実施形態に係る構造では、第１の貫通配線部Ｈ１は、上方電極Ｅ１の近傍に配置され、両者間は上方配線層Ｌ１によって接続されていた。これに対して、ここで述べる第３の実施形態では、第１の貫通配線部Ｈ１を上方電極Ｅ１の直上に配置することにより、上方配線層Ｌ１を省略できるようにしたものである。

図１６は、この第３の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。第１の実施形態に係る製造方法で得られるセンサの構造との唯一の相違点は、図３に示す第１の貫通配線部Ｈ１の位置を、図１６に示す第１の貫通配線部Ｈ１′の位置に変更し、上方配線層Ｌ１を省略するようにした点のみである。図１６を見れば明らかなように、貫通配線部Ｈ１′，Ｈ２，Ｈ３は、それぞれ上方電極Ｅ１，柱状体２４０，台座２３０の真上に配置されているため、上方基板１００の下面には、上方電極Ｅ１のみを形成すれば足り、配線層は一切不要になる。この点において、ここで述べる第３の実施形態は、本願実施形態の中でも、非常に単純な配線によって構成される実施形態と言うことができる。

この第３の実施形態に係る製造方法は、前述した第１の実施形態に係る製造方法と、次の２つの相違点を除いて全く同様である。第１の相違点は、貫通配線部形成段階において、上方用ガラス基板に形成する３つの貫通孔の位置である。すなわち、第２の貫通配線部Ｈ２および第３の貫通配線部Ｈ３の形成位置は、第１の実施形態と全く同じであるが、第１の貫通配線部Ｈ１′を、上方電極Ｅ１を形成する予定の領域に含まれる位置に形成するようにする点が異なる。その結果、図１６に示すように、第１の貫通配線部Ｈ１′は、上方電極Ｅ１の真上に形成されることになる。一方、第２の相違点は、上方基板形成段階において、上方用ガラス基板の下面に形成する導電層が、上方電極Ｅ１のみになるという点である。上述したように、上方配線層Ｌ１を形成する必要はない。

＜＜＜ §４． 第４の実施形態 ＞＞＞
続いて、本発明の第４の実施形態を説明する。この第４の実施形態は、前述した第２の実施形態における上方電極Ｅ１と第１の貫通配線部Ｈ１との接続方法を若干変更したものである。すなわち、図１５に示す第２の実施形態に係る構造では、第１の貫通配線部Ｈ１は、上方電極Ｅ１の近傍に配置され、両者間は上方配線層Ｌ１によって接続されていた。これに対して、ここで述べる第４の実施形態では、第１の貫通配線部Ｈ１を上方電極Ｅ１の直上に配置することにより、上方配線層Ｌ１を省略できるようにしたものである。

図１７は、この第４の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。第２の実施形態に係る製造方法で得られるセンサの構造との唯一の相違点は、図１５に示す第１の貫通配線部Ｈ１の位置を、図１７に示す第１の貫通配線部Ｈ１′の位置に変更し、上方配線層Ｌ１を省略するようにした点のみである。図１７を見れば明らかなように、貫通配線部Ｈ２′は、下方電極用上方配線層Ｌ２′を介して柱状体２４０に接続されているが、貫通配線部Ｈ１′，Ｈ３は、それぞれ上方電極Ｅ１，台座２３０の真上に配置されている。このため、上方基板１００の下面には、上方電極Ｅ１と下方電極用上方配線層Ｌ２′を形成すれば足り、上方電極用上方配線層Ｌ１は不要になる。

この第３の実施形態に係る製造方法は、前述した第２の実施形態に係る製造方法と、次の２つの相違点を除いて全く同様である。第１の相違点は、貫通配線部形成段階において、上方用ガラス基板に形成する３つの貫通孔の位置である。すなわち、第２の貫通配線部Ｈ２′および第３の貫通配線部Ｈ３の形成位置は、第２の実施形態と全く同じであるが、第１の貫通配線部Ｈ１′を、上方電極Ｅ１を形成する予定の領域に含まれる位置に形成するようにする点が異なる。その結果、図１７に示すように、第１の貫通配線部Ｈ１′は、上方電極Ｅ１の真上に形成されることになる。一方、第２の相違点は、上方基板形成段階において、上方用ガラス基板の下面に形成する導電層が、上方電極Ｅ１および下方電極用上方配線層Ｌ２′になるという点である。上述したように、上方電極用上方配線層Ｌ１を形成する必要はない。

＜＜＜ §５． その他の変形例 ＞＞＞
これまで、本発明に係る容量素子を用いたセンサの製造方法を４つの実施形態に基づいて説明したが、ここでは、これら４つの実施形態に対する更なる変形例を述べる。

（１） これまで述べた４つの実施形態では、いずれも第３の貫通配線部Ｈ３を台座２３０の真上に設け、第３の貫通配線部Ｈ３の底部を台座２３０の上面に直接的に接合する形態をとっているが、両者は必ずしも直接的に接合する必要はなく、上方基板１００の下面に形成した台座用上方配線層を介して間接的に接合するようにしてもかまわない。この場合、第３の貫通配線部Ｈ３は、台座２３０の真上ではなく、その近傍の任意の位置に形成すればよく、上方基板形成段階において、上方基板１００の下面に、第３の貫通配線部Ｈ３と台座２３０とを接続するための台座用上方配線層を形成すればよい。

なお、既に述べたとおり、第３の貫通配線部Ｈ３は、必ずしも台座２３０に対して電気的に接続する必要はなく、「台座２３０と等電位となる部分」（たとえば、外壁部２３５）に接続してもかまわない。しかも、この場合も、第３の貫通配線部Ｈ３を、「台座２３０と等電位となる部分」の真上に形成して、第３の貫通配線部Ｈ３を「台座２３０と等電位となる部分」に直接的に接合してもよいし、第３の貫通配線部Ｈ３を任意の位置に形成して、第３の貫通配線部Ｈ３と「台座２３０と等電位となる部分」との間を、上方基板１００の下面に形成した台座用上方配線層を介して間接的に接合してもかまわない。

また、既に述べたとおり、台座２３０もしくは「台座２３０と等電位となる部分」と、上方基板１００との間に、良好な陽極接合を確保するためには、陽極接合時に、上方基板１００の厚み方向に必要な電界を加える必要がある。したがって、実用上は、「台座２３０もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板１００に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、台座用上方配線層が、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定するのが好ましい。より具体的には、台座用上方配線層の終端位置が、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の幅をＤとしたときに、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の輪郭位置から内側方向に向かってＤ／３以内にくるように設定するのが好ましい。

（２） これまで述べた４つの実施形態では、外部端子Ｔ３を上方基板１００上に形成するために、いずれも第３の貫通配線部Ｈ３を設けているが、外部端子Ｔ３は、必ずしも上方基板１００の上面に形成する必要はない。そもそも、外部端子Ｔ３は、重錘体２１０に対する配線であるが、前述した実施形態の場合、図４の横断面図からも明らかなように、重錘体２１０、接続部２２０、台座２３０、外壁部２３５は、いずれも電気的には等電位となる部材であるので、これらの各部材のいずれもが、外部端子Ｔ３と同等の機能を果たすことができる。したがって、上方基板１００の上面に必ずしも外部端子Ｔ３を設けなくても、大きな支障は生じない。

図１８は、図１６に示す第３の実施形態に係るセンサ構造から、貫通配線部Ｈ３および外部端子Ｔ３を除いた変形例を示す縦断面図である。これらを除いたことにより、この図１８に示す配線形態は、本願の中で最も単純な配線形態となっている。上方基板１００の上面には、上方電極Ｅ１に対する外部端子Ｔ１および下方電極Ｅ２に対する外部端子Ｔ２しか形成されていないので、重錘体２１０に対する配線を別途確保する必要があるが、たとえば、台座２３０や外壁部２３５は、重錘体２１０と等電位であるので、台座２３０や外壁部２３５の外面を重錘体２１０に対する外部端子Ｔ３として代用することが可能である。

たとえば、図２に示す等価回路において、外部端子Ｔ３を接地端子として利用することにすれば、図１８に示すセンサにおける中間部材２００の外周面を、そのまま接地して用いることができる。もちろん、この図１８に示す例のように、第３の貫通配線部Ｈ３および外部端子Ｔ３を省略する場合、貫通配線部形成段階では、第３の貫通配線部Ｈ３の形成プロセスを省略することができ、外部端子形成段階では、外部端子Ｔ３の形成プロセスを省略することができる。

（３） これまで述べた４つの実施形態では、シリコン基板から中間部材２００を形成する中間部材形成段階を、シリコン基板に対してその下面側から加工を行い、加工途中体２００′を形成する前半段階と、この加工途中体２００′に対してその上面側から加工を行い、中間部材を形成する後半段階と、に分けて行い、前半段階を行った後に、図７に示すような陽極接合プロセスによる下方基板接合段階を行い、その後に、後半段階を行い、更にその後に、図１１に示すような陽極接合プロセスによる上方基板接合段階を行うようにしているが、前半段階と後半段階の内容を入れ替えるようにしてもかまわない。

具体的には、中間部材形成段階を、シリコン基板に対してその上面側から加工を行い、加工途中体を形成する前半段階と、加工途中体に対してその下面側から加工を行い、中間部材を形成する後半段階と、に分けて行い、前半段階を行った後に上方基板接合段階（上面側からの加工が完了した加工途中体の上に上方基板を接合する段階）を行い、その後に、後半段階を行い、更にその後に、下方基板接合段階（下面側からの加工を終えて形成された中間部材の下に下方基板を接合する段階）を行うようにしてもかまわない。

この場合、上方基板接合段階では、加工途中体の上面に上方基板を載せ、この上方基板の上面に第１の陽極接合用電極を接触させ、加工途中体の下面に第２の陽極接合用電極を接触させ、第１の陽極接合用電極と第２の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行うようにし、下方基板接合段階では、中間部材の下面に下方基板を配置し、上方基板の上面に第１の陽極接合電極を接触させ、下方基板の下面に第２の陽極接合用電極を接触させ、第１の陽極接合用電極と第２の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行うようにすればよい。

もちろん、中間部材形成段階は、シリコン基板を加工することにより、センサ本体構造体（重錘体２１０、接続部２２０、台座２３０）と、上方基板と下方基板とを連結するための柱状体２４０と、を有する中間部材２００を形成することができれば、どのような形態で行ってもかまわないので、上述した例のように、必ずしも前半段階と後半段階とに分けて行う必要はない。ただ、中間部材２００の形態まで加工が完了してしまうと、柱状体２４０がセンサ本体構造体から物理的に分離した形になってしまうため、量産を行う上では好ましくない。したがって、実用上は、これまで述べてきた例のように、シリコン基板に対してその下面側もしくは上面側からの加工を行う前半段階を行い、加工途中体の形態にした後、これを下方基板もしくは上方基板のいずれかに接合し、その後に、加工途中体に対して反対の面側からの加工を行う後半段階を行うようにするのが好ましい。

（４） これまで述べた４つの実施形態では、中間部材形成段階で、図４の横断面図に示すように、重錘体２１０の周囲を取り囲むような台座２３０が形成され、柱状体２４０の周囲を取り囲むような外壁部２３５が形成されている。また、中間部材２００の下面と下方基板３００との間は陽極接合され、中間部材２００の上面と上方基板１００との間も陽極接合されている。この陽極接合は、極めて密閉性の高い接合であるので、貫通配線部形成段階において、貫通孔を密封する機能をもった貫通配線部を形成するようにすれば、重錘体２１０および柱状体２４０は、上方基板１００および下方基板３００と、中間部材２００の外周部とによって囲まれた空間内に完全に密封された状態になる。

前述したように、本発明では、上方電極や上方配線層などを形成したり、陽極接合を行ったりする前に、予め上方用ガラス基板に貫通配線部を形成する工程を行っておくようにしている。そのため、ガラス基板に貫通孔を形成し、その中に導電性材料を充填する、という処理を、何の制約もなしに行うことができる。したがって、貫通孔を完全に密封する機能をもった貫通配線部を、比較的容易に形成することができ、センサ内部を密閉状態に維持することが可能になる。たとえば、図３に示す例の場合、空隙部ＳＰ２と空隙部ＳＰ３とは、トンネル状の空隙部ＳＰ４を介して連結されているが、外部とは完全に遮断された状態となる。同様に、空隙部ＳＰ１も、外部と完全に遮断された状態となっている。

このように、重錘体が密閉した空間内に封止されるように、台座２３０および外壁部２３５の上面および下面を上方基板１００および下方基板３００に接合するようにすると、センサの内部が外部から完全に遮断された状態となるので、外部からの水の侵入などを防ぐことができ、センサの信頼性、耐久性を向上する上で好ましい。また、このセンサを量産する場合、ウエハ上に多数のセンサチップを形成し、最終的にダイシング工程を行って、個々のセンサチップごとに切り離すことになるが、このダイシング工程では、通常、水が用いられるので、センサ内部が密閉された状態になっていれば、ダイシング工程時における水の侵入を防ぐ効果も得られる。

このような密閉性を利用すれば、センサ内部を真空にし、重錘体２１０が真空中に密閉されるようにすることも可能である。具体的には、上方基板接合段階および下方基板接合段階のうち、少なくとも後に行われる一方の接合段階を、真空中で行うようにすればよい。たとえば、前述した第１の実施形態の場合、図１１に示す上方基板接合段階を真空チャンバ内で行うようにすれば、重錘体２１０を真空中に密閉することができる。重錘体２１０の変位空間を真空に維持することは、センサの検出精度を高める上でメリットがある。特に、角速度センサの場合、重錘体２１０を振動させる必要があるが、変位空間に空気が存在すると、重錘体２１０に空気によるダンパー効果が加えられることになり好ましくない。したがって、実用上は、角速度センサを製造する場合、上方基板接合段階および下方基板接合段階のうち、少なくとも後に行われる一方の接合段階を、真空チャンバ内で行うのが極めて好ましい。

（５） これまで述べた例では、いずれも中間部材２００として利用するためのシリコン基板として、全体が導電性をもったシリコンのみの基板を用いた例であるが、本発明において、中間部材２００の材料として利用する「シリコン基板」とは、必ずしも全体がすべてシリコンから構成されている基板である必要はない。たとえば、シリコン層／酸化シリコン層／シリコン層という３層構造をもったＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板は、半導体デバイスの製造に多用される基板であるが、本発明を実施する上では、このように、間に酸化シリコン層などの絶縁層を挟んだシリコン基板を加工して、中間部材２００を構成することも可能である。

別言すれば、本発明に係るセンサにおける中間部材２００は、主として導電性材料からなる基板を加工して構成されたものであればよく、全体がすべて導電性材料で構成されている必要はない。本発明にいう「シリコン基板」とは、主としてシリコンの層から構成されている基板を広く意味するものであり、上述したＳＯＩ基板なども含むものである。

もっとも、ＳＯＩ基板のように、間に絶縁層を含むシリコン基板を中間部材２００の材料として用いた場合は、この絶縁層を跨いで導通させる必要がある部分については、この絶縁層を貫通する導通部を形成する工程を行うようにする。たとえば、柱状体２４０は、下方電極Ｅ２に対する配線として機能する構成要素であるので、上端から下端までが電気的に導通している必要がある。したがって、ＳＯＩ基板を用いて中間部材２００を構成する場合には、この柱状体２４０を構成する部分に関しては、絶縁層を貫通する導通部を形成しておき、上端から下端までを導通させる必要がある。

（６） これまで述べてきた個々の実施形態を構成する各段階は、必ずしも上述のとおりの順序で行う必要はなく、発明の本質を損なわない範囲内で、その順序を入れ替えてもかまわない。たとえば、前述した第１の実施形態では、下方基板３００を形成する下方基板形成段階を、上方基板１００を形成する上方基板形成段階より先に行うような説明を行ったが、これらの各段階の順序を逆にしても、発明の本質には何ら変わりはなく、両段階を行う順序は任意でかまわない。

（７） 本願明細書では、説明の便宜上、一次元加速度センサを製造するプロセスに本発明を適用した例を述べたが、前述したとおり、本発明は、一次元加速度センサへの適用に限定されるものではなく、多次元加速度センサへも同様に適用可能であり、また、一次元もしくは多次元の角速度センサへも同様に適用可能である。すなわち、上方電極の枚数が増えた場合には、第１の貫通配線部Ｈ１の数をそれに応じて増加させればよく、下方電極の枚数が増えた場合には、柱状体２４０および第２の貫通配線部Ｈ２の数をそれに応じて増加させればよい。

本発明に係る製造方法の適用対象となる三層構造をもった一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。 図１に示すセンサに含まれる容量素子の等価回路である。 本発明の第１の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。 図３に示すセンサを切断線４−４に沿って切断した横断面図である。 図３に示すセンサの下方基板３００の上面図である。 図３に示すセンサにおける中間部材２００を形成するプロセスの前半段階で得られる加工途中体２００′の縦断面図である。 図５に示す下方基板３００上に図６に示す加工途中体２００′を載せて両者を陽極接合している状態を示す縦断面図である。 図７に示す加工途中体２００′に対して、加工の後半段階を実行することにより、中間部材２００を形成した状態を示す縦断面図である。 図３に示すセンサの上方基板１００の上面図である。 図３に示すセンサの上方基板１００の下面図である。 図８に示す中間部材２００上に図９および図１０に示す上方基板１００を載せて両者を陽極接合している状態を示す縦断面図である。 図９に示す上方基板１００上に外部配線用の端子を形成した状態を示す上面図である。 本発明における貫通配線部の好ましい配置を示すための縦断面図である。 本発明における貫通配線部の好ましい別な配置を示すための縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。 本発明の変形例に係る製造方法を適用することにより得られた一次元加速度センサの基本形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１０…上方基板
２０…中間部材
２１…重錘体
２２…接続部
２３…台座
３０…下方基板
１００…上方基板（ガラス基板）
２００…中間部材（導電性をもったシリコン基板を加工したもの）
２００′…加工途中体
２１０…重錘体（導電体）
２２０…接続部（導電体）
２３０…台座（導電体）
２３５…外壁部（導電体）
２４０…柱状体（導電体）
３００…下方基板（ガラス基板）
Ｃ１…上部容量素子
Ｃ２…下部容量素子
Ｄ…柱状体２４０の幅
Ｅ１…上方電極
Ｅ２…下方電極
ＥＥ１…第１の陽極接合用電極
ＥＥ２…第２の陽極接合用電極
Ｈ１，Ｈ１′…第１の貫通配線部
Ｈ２，Ｈ２′…第２の貫通配線部
Ｈ３…第３の貫通配線部
Ｌ１…上方配線層（上方電極用上方配線層）の
Ｌ２…下方配線層
Ｌ２′…下方電極用上方配線層
Ｌ３…台座用上方配線層
ＳＰ１〜ＳＰ４，ＳＰ４′…空隙部
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ２′，Ｔ３…外部端子

Claims (21)

1. 絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ構造を有し、
   前記中間部材は、重錘体と、この重錘体を支持するために上端が前記上方基板に接合され下端が前記下方基板に接合された台座と、前記台座と前記重錘体との間を可撓性をもって接続する接続部と、によって構成されるセンサ本体構造体を有し、前記重錘体に対して、加速度もしくは角速度に起因する力が作用すると、前記接続部の撓みにより前記重錘体に変位が生じるように構成され、
   前記上方基板下面の前記重錘体に対向する部分には上方電極が形成され、前記下方基板上面の前記重錘体に対向する部分には下方電極が形成され、前記上方電極と前記重錘体の対向面とによって上部容量素子が形成され、前記下方電極と前記重錘体の対向面とによって下部容量素子が形成され、
   前記重錘体に生じた変位を、前記上部容量素子および前記下部容量素子の静電容量に基づいて検出することにより、作用した加速度もしくは角速度を検出することができるセンサについて、当該センサを製造する方法であって、
   前記上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、前記下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、前記中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
   前記シリコン基板を加工することにより、前記センサ本体構造体と、前記上方基板と前記下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
   前記下方用ガラス基板の上面に、前記下方電極と、前記下方電極と前記柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
   前記上方用ガラス基板について、第１の位置および第２の位置に、それぞれ第１の貫通孔および第２の貫通孔を形成し、前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第１の貫通配線部および第２の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
   前記上方用ガラス基板の下面に、前記上方電極と、前記上方電極と前記第１の貫通配線部とを接続するための上方電極用上方配線層と、前記柱状体の上端と前記第２の貫通配線部とを接続するための下方電極用上方配線層と、を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
   前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
   前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
   前記上方基板の上面に、前記第１の貫通配線部に接続された第１の外部端子および前記第２の貫通配線部に接続された第２の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
   を有することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法において、
   柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、下方電極用上方配線層が、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
3. 絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ構造を有し、
   前記中間部材は、重錘体と、この重錘体を支持するために上端が前記上方基板に接合され下端が前記下方基板に接合された台座と、前記台座と前記重錘体との間を可撓性をもって接続する接続部と、によって構成されるセンサ本体構造体を有し、前記重錘体に対して、加速度もしくは角速度に起因する力が作用すると、前記接続部の撓みにより前記重錘体に変位が生じるように構成され、
   前記上方基板下面の前記重錘体に対向する部分には上方電極が形成され、前記下方基板上面の前記重錘体に対向する部分には下方電極が形成され、前記上方電極と前記重錘体の対向面とによって上部容量素子が形成され、前記下方電極と前記重錘体の対向面とによって下部容量素子が形成され、
   前記重錘体に生じた変位を、前記上部容量素子および前記下部容量素子の静電容量に基づいて検出することにより、作用した加速度もしくは角速度を検出することができるセンサについて、当該センサを製造する方法であって、
   前記上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、前記下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、前記中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
   前記シリコン基板を加工することにより、前記センサ本体構造体と、前記上方基板と前記下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
   前記下方用ガラス基板の上面に、前記下方電極と、前記下方電極と前記柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
   前記上方用ガラス基板について、前記上方電極を形成予定の領域に含まれる第１の位置に第１の貫通孔を形成し、前記第１の位置とは別の第２の位置に第２の貫通孔を形成し、前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第１の貫通配線部および第２の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
   前記上方用ガラス基板の下面に、前記上方電極と、前記柱状体の上端と前記第２の貫通配線部とを接続するための下方電極用上方配線層と、を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
   前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
   前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
   前記上方基板の上面に、前記第１の貫通配線部に接続された第１の外部端子および前記第２の貫通配線部に接続された第２の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
   を有することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
4. 請求項３に記載の製造方法において、
   柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、下方電極用上方配線層が、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法において、
   貫通配線部形成段階に、上方用ガラス基板における「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる第３の位置に第３の貫通孔を形成し、この第３の貫通孔内に導電性材料を充填することにより第３の貫通配線部を形成する工程を付加し、
   外部端子形成段階に、上方基板の上面に前記第３の貫通配線部に接続された第３の外部端子を形成する工程を付加したことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
6. 請求項５に記載の製造方法において、
   「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、第３の貫通孔の中心を、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
7. 請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法において、
   貫通配線部形成段階に、上方用ガラス基板における第３の位置に第３の貫通孔を形成し、この第３の貫通孔内に導電性材料を充填することにより第３の貫通配線部を形成する工程を付加し、
   上方基板形成段階に、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端と前記第３の貫通配線部とを接続するための台座用上方配線層を形成する工程を付加したことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
8. 請求項７に記載の製造方法において、
   「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、台座用上方配線層が、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
9. 請求項２，４，６，８のいずれかに記載の製造方法において、
   貫通孔配線部の形成位置、下方電極用上方配線層の終端位置、もしくは台座用上方配線層の終端位置が、柱状体の幅または「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の幅をＤとしたときに、柱状体または「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の輪郭位置から内側方向に向かってＤ／３以内にくるように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
10. 絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ構造を有し、
    前記中間部材は、重錘体と、この重錘体を支持するために上端が前記上方基板に接合され下端が前記下方基板に接合された台座と、前記台座と前記重錘体との間を可撓性をもって接続する接続部と、によって構成されるセンサ本体構造体を有し、前記重錘体に対して、加速度もしくは角速度に起因する力が作用すると、前記接続部の撓みにより前記重錘体に変位が生じるように構成され、
    前記上方基板下面の前記重錘体に対向する部分には上方電極が形成され、前記下方基板上面の前記重錘体に対向する部分には下方電極が形成され、前記上方電極と前記重錘体の対向面とによって上部容量素子が形成され、前記下方電極と前記重錘体の対向面とによって下部容量素子が形成され、
    前記重錘体に生じた変位を、前記上部容量素子および前記下部容量素子の静電容量に基づいて検出することにより、作用した加速度もしくは角速度を検出することができるセンサについて、当該センサを製造する方法であって、
    前記上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、前記下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、前記中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
    前記シリコン基板を加工することにより、前記センサ本体構造体と、前記上方基板と前記下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
    前記下方用ガラス基板の上面に、前記下方電極と、前記下方電極と前記柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
    前記上方用ガラス基板について、第１の位置に第１の貫通孔を形成し、前記柱状体の上端が接触することになる第２の位置に第２の貫通孔を形成し、前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第１の貫通配線部および第２の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
    前記上方用ガラス基板の下面に、前記上方電極と、前記上方電極と前記第１の貫通配線部とを接続するための上方配線層と、を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
    前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
    前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
    前記上方基板の上面に、前記第１の貫通配線部に接続された第１の外部端子および前記第２の貫通配線部に接続された第２の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
    を有し、
    前記貫通配線部形成段階に、前記上方用ガラス基板における第３の位置に第３の貫通孔を形成し、この第３の貫通孔内に導電性材料を充填することにより第３の貫通配線部を形成する工程を付加し、
    前記上方基板形成段階に、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端と前記第３の貫通配線部とを接続するための台座用上方配線層を形成する工程を付加したことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
11. 請求項１０に記載の製造方法において、
    柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、第２の貫通孔の中心を、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
12. 請求項１０または１１に記載の製造方法において、
    「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、台座用上方配線層が、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
13. 絶縁性材料からなる上方基板および絶縁性材料からなる下方基板の間に、主として導電性材料からなる中間部材を挟み込んだ構造を有し、
    前記中間部材は、重錘体と、この重錘体を支持するために上端が前記上方基板に接合され下端が前記下方基板に接合された台座と、前記台座と前記重錘体との間を可撓性をもって接続する接続部と、によって構成されるセンサ本体構造体を有し、前記重錘体に対して、加速度もしくは角速度に起因する力が作用すると、前記接続部の撓みにより前記重錘体に変位が生じるように構成され、
    前記上方基板下面の前記重錘体に対向する部分には上方電極が形成され、前記下方基板上面の前記重錘体に対向する部分には下方電極が形成され、前記上方電極と前記重錘体の対向面とによって上部容量素子が形成され、前記下方電極と前記重錘体の対向面とによって下部容量素子が形成され、
    前記重錘体に生じた変位を、前記上部容量素子および前記下部容量素子の静電容量に基づいて検出することにより、作用した加速度もしくは角速度を検出することができるセンサについて、当該センサを製造する方法であって、
    前記上方基板として利用するための上方用ガラス基板と、前記下方基板として利用するための下方用ガラス基板と、前記中間部材として利用するためのシリコン基板と、をそれぞれ用意する準備段階と、
    前記シリコン基板を加工することにより、前記センサ本体構造体と、前記上方基板と前記下方基板とを連結するための柱状体と、を有する中間部材を形成する中間部材形成段階と、
    前記下方用ガラス基板の上面に、前記下方電極と、前記下方電極と前記柱状体の下端とを接続するための下方配線層と、を形成して下方基板とする下方基板形成段階と、
    前記上方用ガラス基板について、前記上方電極を形成予定の領域に含まれる第１の位置に第１の貫通孔を形成し、前記柱状体の上端が接触することになる第２の位置に第２の貫通孔を形成し、前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔内に導電性材料を充填することにより、それぞれ第１の貫通配線部および第２の貫通配線部を形成する貫通配線部形成段階と、
    前記上方用ガラス基板の下面に、前記上方電極を形成して上方基板とする上方基板形成段階と、
    前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記下方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する下方基板接合段階と、
    前記中間部材もしくは前記中間部材を形成する途中段階の加工途中体と、前記上方基板との間に電界をかけながら、両者を陽極接合する上方基板接合段階と、
    前記上方基板の上面に、前記第１の貫通配線部に接続された第１の外部端子および前記第２の貫通配線部に接続された第２の外部端子を形成する外部端子形成段階と、
    を有し、
    前記貫通配線部形成段階に、前記上方用ガラス基板における第３の位置に第３の貫通孔を形成し、この第３の貫通孔内に導電性材料を充填することにより第３の貫通配線部を形成する工程を付加し、
    前記上方基板形成段階に、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端と前記第３の貫通配線部とを接続するための台座用上方配線層を形成する工程を付加したことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
14. 請求項１３に記載の製造方法において、
    柱状体の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、第２の貫通孔の中心を、柱状体の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ離れた位置に設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
15. 請求項１３または１４に記載の製造方法において、
    「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が上方基板に対して十分な強度をもって陽極接合されるように、台座用上方配線層が、「台座もしくは台座と等電位となる部分」の上端が接触することになる領域の中心から所定距離だけ手前の位置で終端するように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
16. 請求項１１，１２，１４，１５のいずれかに記載の製造方法において、
    貫通孔配線部の形成位置、下方電極用上方配線層の終端位置、もしくは台座用上方配線層の終端位置が、柱状体の幅または「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の幅をＤとしたときに、柱状体または「台座もしくは台座と等電位となる部分」の接触部分の輪郭位置から内側方向に向かってＤ／３以内にくるように設定することを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
17. 請求項１〜１６のいずれかに記載の製造方法において、
    中間部材形成段階を、シリコン基板に対してその下面側から加工を行い、加工途中体を形成する前半段階と、前記加工途中体に対してその上面側から加工を行い、中間部材を形成する後半段階と、に分けて行い、
    前記前半段階を行った後に下方基板接合段階を行い、その後に、前記後半段階を行い、更にその後に、上方基板接合段階を行うようにし、
    下方基板接合段階では、下方基板の上面に前記加工途中体を載せ、前記加工途中体の上面に第１の陽極接合用電極を接触させ、前記下方基板の下面に第２の陽極接合用電極を接触させ、前記第１の陽極接合用電極と前記第２の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行い、
    上方基板接合段階では、前記中間部材の上面に上方基板を載せ、この上方基板の上面に第１の陽極接合用電極を接触させ、前記下方基板の下面に第２の陽極接合用電極を接触させ、前記第１の陽極接合用電極と前記第２の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行うことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
18. 請求項１〜１６のいずれかに記載の製造方法において、
    中間部材形成段階を、シリコン基板に対してその上面側から加工を行い、加工途中体を形成する前半段階と、前記加工途中体に対してその下面側から加工を行い、中間部材を形成する後半段階と、に分けて行い、
    前記前半段階を行った後に上方基板接合段階を行い、その後に、前記後半段階を行い、更にその後に、下方基板接合段階を行うようにし、
    上方基板接合段階では、前記加工途中体の上面に上方基板を載せ、この上方基板の上面に第１の陽極接合用電極を接触させ、前記加工途中体の下面に第２の陽極接合用電極を接触させ、前記第１の陽極接合用電極と前記第２の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行い、
    下方基板接合段階では、前記中間部材の下面に下方基板を配置し、前記上方基板の上面に第１の陽極接合用電極を接触させ、前記下方基板の下面に第２の陽極接合用電極を接触させ、前記第１の陽極接合用電極と前記第２の陽極接合用電極との間に電界をかけながら陽極接合を行うことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
19. 請求項１〜１８のいずれかに記載の製造方法において、
    中間部材形成段階で、重錘体および柱状体を密閉した空間内に封止できるように、台座および外壁部を形成し、
    貫通配線部形成段階で、貫通孔を密封する機能をもった貫通配線部を形成し、
    上方基板接合段階および下方基板接合段階で、重錘体が密閉した空間内に封止されるように、台座および外壁部の上面および下面を上方基板および下方基板に接合するようにしたことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
20. 請求項１９に記載の製造方法において、
    上方基板接合段階および下方基板接合段階のうち、少なくとも後に行われる一方の接合段階を、真空中で行うことにより、重錘体が真空中に密閉されるようにしたことを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。
21. 請求項１〜２０のいずれかに記載の製造方法において、
    中間部材として利用するためのシリコン基板として、絶縁層を挟んだＳＯＩ基板を用いるようにし、前記絶縁層を跨いで導通させる必要がある部分については、前記絶縁層を貫通する導通部を形成するようにすることを特徴とする容量素子を用いたセンサの製造方法。