JP4924238B2 - 角速度センサの製造方法 - Google Patents
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Description
上記に鑑み,本発明は半導体からなるトランデューサ構造体とガラス基板との陽極接合の際に,錘部(重量部)とガラス基板との付着を防止することが可能な角速度センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。
(第1の実施形態)
図1は角速度センサ100を分解した状態を表す分解斜視図である。角速度センサ100は,互いに積層して配置される第1の構造体110,接合部120,第2の構造体130,及び第1の基体140,第2の基体150を有する。
図2は,角速度センサ100の一部(第一の構造体110,第2の構造体130)をさらに分解した状態を表す分解斜視図である。図3,図4,図5,図6はそれぞれ,第1の構造体110の上面図,接合部120の上面図,第2の構造体130の上面図,第2の構造体の下面図である。図7,図8,図9はそれぞれ,第1の基体140の下面図,第2の基体150の上面図,および第2の基体150の下面図である。図10,図11はそれぞれ,角速度センサ100を図1のB−B及びC−Cに沿って切断した状態を表す断面図である。
第1の構造体110,接合部120,第2の構造体130(後述する突起部170を除く)はそれぞれ,シリコン,酸化シリコン,シリコンから構成可能であり,角速度センサ100は,シリコン/酸化シリコン/シリコンの3層構造をなすSOI(Silicon On Insulator)基板を用いて製造可能である。第1の構造体110,第2の構造体130(突起部170を除く)を構成するシリコンには,全体に例えばボロン等の不純物が含まれる導電性材料を使用することが好ましい。後述するように,第1の構造体110,第2の構造体130(突起部170を除く)を不純物が含まれるシリコンで構成することにより,角速度センサ100の配線を簡略にすることができる。本実施の形態では,第1の構造体110及び第2の構造体130(突起部170を除く)に不純物が含まれるシリコンを使用している。
また,第1の基体140,第2の基体150はそれぞれ,ガラス材料から構成できる。
接続部113a〜113dは,枠部111aに近い側の領域では,台座131の突出部131c(後述する)と接合部120によって接合されている。接続部113a〜113dのその他の領域,すなわち変位部112aに近い側の領域では,対応する領域に突出部131cが形成されておらず,厚みが薄いため,可撓性を有している。接続部113a〜113dの枠部111aに近い側の領域が,突出部131cと接合されているのは,大きな撓みにより接続部113a〜113dが損傷することを防止するためである。
接続部113a〜113dは,撓みが可能な梁として機能する。接続部113a〜113dが撓むことで,変位部112が固定部111に対して変位可能である。具体的には,変位部112が固定部111に対して,Z正方向,Z負方向に直線的に変位する。また,変位部112は,固定部111に対してX軸およびY軸を回転軸とする正負の回転が可能である。即ち,ここでいう「変位」には,移動および回転(Z軸方向での移動,X,Y軸での回転)の双方を含めることができる。
ブロック上層部114i,114jは,接合部120によって後述するブロック下層部134i,134jとそれぞれ接合される。ブロック上層部114i,114jとブロック下層部134i,134jがそれぞれ接合されたブロックは,変位部112をZ軸方向に振動させるための配線の用途で用いられる。なお,この詳細は後述する。
枠部131aは,外周,内周が共に略正方形の枠形状の基板であり,固定部111の枠部111aと対応した形状を有する。
突出部131bは,枠部131aの内周のコーナー部に配置され,重量部132bに向かって(X−Y平面のX方向を0°としたとき,0°方向に)突出する略正方形の基板であり,固定部111の突出部111bと対応した形状を有する。
台座131は,接合部120によって固定部111,及び接続部113a〜113dの所定の領域と接続される。
重量部132は,略直方体形状の重量部132a〜132eに区分される。中心に配置された重量部132aに4方向から重量部132b〜132eが接続され,全体として一体的に変位(移動,回転)が可能となっている。即ち,重量部132aは,重量部132b〜132eを接続する接続部として機能する。
図6に示すように,本実施形態では,突起部170は,重量部132aの裏面の,駆動用電極154aと検出用電極154b〜154eとの間に対応する領域にそれぞれ1つずつ合計4個設けられている。
突起部170を設けることによって,第2の基体150と第2の構造体130との陽極接合の際に,重量部132が第2の基体150に静電引力により引き寄せられても,重量部132及び突起部170と第2の基体150とが付着してしまうことを抑制できる。突起部170を設けた場合には,第2の基体150との接触面積が,突起部170を設けない場合と比較して小さいためである。すなわち,突起部170は第2の基体150に対する付着防止部として機能する。
なお,接合部121,122,123は,シリコン酸化膜をエッチングすることで構成可能である。
導通部160は,固定部111と台座131とを導通するものであり,固定部111の突出部111b及び接合部121を貫通している。
導通部161は,変位部112と重量部132とを導通するものであり,変位部112a及び接合部122を貫通している。
導通部162は,ブロック上層部114a,114b,114e,114f,114iとブロック下層部134a,134b,134e,134f,134iとをそれぞれ導通するものであり,ブロック上層部114a,114b,114e,114f,114i及び接合部123をそれぞれ貫通している。
導通部160〜162は,例えば,貫通孔の縁,壁面及び底部に,例えば,Alのような金属層が形成されたものである。なお,貫通孔の形状は特に制限されないが,Al等のスパッタ等により金属層を効果的に形成できるため,導通部160〜162の貫通孔を上広の錐状の形状にすることが好ましい。
底板部142は,外周が枠部141と略同一の略正方形の基板形状である。
第1の基体140に凹部143が形成されているのは,変位部112が変位するための空間を確保するためである。変位部112以外の第1の構造体110,すなわち固定部111及びブロック上層部114a〜114jは,第1の基体140と,例えば陽極接合によって接合される。
駆動用電極144a,検出用電極144b〜144e等にNd含有Alを用いることで,後述する熱処理工程(第1の基体140又は第2の基体150の陽極接合や,ゲッター材料の活性化)の際に,駆動用電極144a,検出用電極144b〜144e等にヒロックが発生することを抑制できる。ここでいうヒロックとは,例えば,半球状の突起物をいう。これにより,駆動用電極144aと,変位部112aの上面に形成された駆動用電極E1(駆動用電極144aと容量性結合する)との間の距離や,検出用電極144b〜144eと,変位部112b〜112eの上面にそれぞれ形成された検出用電極E1(検出用電極144b〜144eとそれぞれ順に容量性結合する)との間の距離の寸法精度を高くすることができる。このように駆動用電極144a,E1間,検出用電極144b〜144e,E1間の寸法精度を高くできるので,その結果,静電容量値のばらつきを低減でき,製品間の特性のばらつきを抑えることが可能である。
重量部132以外の第2の構造体130,すなわち台座131及びブロック下層部134a〜134jは,第2の基体150と,例えば陽極接合によって接合される。重量部132は,台座131及びブロック下層部134a〜134jよりも高さが低いため,第2の基体150と接合されない。重量部132と第2の基体150との間に間隙(ギャップ)を確保し,重量部132の変位を可能にするためである。
検出用電極154bには,ブロック下層部134cの裏面と電気的に接続される配線層L8,検出用電極154cには,ブロック下層部134dの裏面と電気的に接続される配線層L9,検出用電極154dには,ブロック下層部134gの裏面と電気的に接続される配線層L10,検出用電極154eには,ブロック下層部134hの裏面と電気的に接続される配線層L11がそれぞれ接続されている。
駆動用電極154a,検出用電極154b〜154eにNd含有Alを用いることで,後述する熱処理工程(第2の基体150の陽極接合や,ゲッター材料の活性化)の際に,駆動用電極154a,検出用電極154b〜154e等にヒロックが発生することを抑制できる。これにより,駆動用電極154aと,重量部132aの下面に形成された駆動用電極E1(駆動用電極154aと容量性結合する)との間の距離や,検出用電極154b〜154eと,重量部132b〜132eの上面にそれぞれ形成された検出用電極E1(検出用電極154b〜154eとそれぞれ順に容量性結合する)との間の距離の寸法精度を高くすることができる。このように駆動用電極154a,E1間,検出用電極154b〜154e,E1間の寸法精度を高くできるので,その結果,静電容量値のばらつきを低減でき,製品間の特性のばらつきを抑えることが可能である。
なお,図1〜図11では,第1の構造体110,接合部120,第2の構造体130の見やすさを考慮して,第2の基体150が下に配置されるように図示している。配線用端子Tと外部回路とを,例えばワイヤボンディングで接続する場合には,角速度センサ100の第2の基体150を例えば上になるように配置して容易に接続することができる。
角速度センサ100の配線,及び電極について説明する。
図12は,図10に示す角速度センサ100における6組の容量素子を示す断面図である。図11では,電極として機能する部分をハッチングで示している。なお,図11では6組の容量素子を図示しているが,前述したように角速度センサ100には,10組の容量素子が形成される。
10組の容量素子の一方の電極は,第1の基体140に形成された駆動用電極144a,検出用電極144b〜144e,及び第2の基体150に形成された駆動電極154a,検出用電極154b〜154eである。
10組の容量素子のもう一方の電極は,変位部112aの上面の駆動用電極E1,変位部112b〜112eの上面にそれぞれ形成された検出用電極E1,重量部132aの下面の駆動用電極E1,及び重量部132b〜132eの下面にそれぞれ形成された検出用電極E1である。すなわち,変位部112及び重量部132を接合したブロックは,10組の容量性結合の共通電極として機能する。第1の構造体110及び第2の構造体130は,導電性材料(不純物が含まれるシリコン)から構成されているため,変位部112及び重量部132を接合したブロックは,電極として機能することができる。
第2の基体150に形成された駆動用電極154a,検出用電極154b〜154eは,それぞれ順に,配線層L2,L8〜L11を介してブロック下層部134j,134c,134d,134g,134hと電気的に接続されている。
(1)変位部112の振動
駆動用電極144a,E1間に電圧を印加すると,クーロン力によって駆動用電極144a,E1が互いに引き合い,変位部112(重量部132も)はZ軸正方向に変位する。また,駆動用電極154a,E1間に電圧を印加すると,クーロン力によって駆動用電極154a,E1が互いに引き合い,変位部112(重量部132も)はZ軸負方向に変位する。即ち,駆動用電極144a,E1間,駆動用電極154a,E1間への電圧印加を交互に行うことで,変位部112(重量部132も)はZ軸方向に振動する。この電圧の印加は正又は負の直流波形(非印加時も考慮するとパルス波形),半波波形等を用いることができる。
重量部132(変位部112)がZ軸方向に速度vzで移動しているときに角速度ωが印加されると重量部132にコリオリ力Fが作用する。具体的には,X軸方向の角速度ωxおよびY軸方向の角速度ωyそれぞれに応じて,Y軸方向のコリオリ力Fy(=2・m・vz・ωx)およびX軸方向のコリオリ力Fx(=2・m・vz・ωy)が重量部132に作用する(mは,重量部132の質量)。
変位部112の傾きは検出用電極144b〜144e,154b〜154eによって検出することができる。変位部112にY正方向のコリオリ力Fyが印加されると,検出用電極E1(変位部112cの上面),144c間,検出用電極E1(重量部132eの下面),154e間の距離は小さくなり,検出用電極E1(変位部112eの上面),144e間,検出用電極E1(重量部132cの下面),154c間の距離は大きくなる。この結果,検出用電極E1(変位部112cの上面),144c間,検出用電極E1(重量部132eの下面),154e間の容量は大きくなり,検出用電極E1(変位部112eの上面),144e間,検出用電極E1(重量部132cの下面),154c間の容量は小さくなる。即ち,検出用電極E1と検出用電極144b〜144e,154b〜154eとの間の容量の差に基づいて,変位部112のX,Y方向の傾きの変化を検出し,検出信号として取り出すことができる。
検出用電極144b〜144e,154b〜154e,E1から出力される信号は,重量部132に印加される角速度ωy,ωxに起因する成分のみではない。この信号には重量部132に印加されるX軸,Y軸方向の加速度αx,αyに起因する成分も含まれる。加速度αx,αyによっても変位部112の変位が生じうるからである。
検出信号からバイアス成分を除去することで,検出信号から角速度成分の抽出,即ち,角速度の測定を行うことができる。例えば,検出信号の周波数分析によって変位部112の振動数と同様の振動成分を抽出する。
角速度センサ100の作成工程につき説明する。
図13は,角速度センサ100の作成手順の一例を表すフロー図である。また,図14A〜図14Kは,図13の作成手順における角速度センサ100の状態を表す断面図である(図1に示す角速度センサ100をC−Cで切断した断面に相当する)。図14A〜図14Kは,図11の角速度センサ100を上下逆に配置したものに対応する。
図14Aに示すように,第1,第2,第3の層11,12,13の3層を積層してなる半導体基板Wを用意する。
不純物が含まれるシリコン/酸化シリコン/不純物が含まれるシリコンという3層の積層構造をもった半導体基板Wは,不純物が含まれるシリコン基板上にシリコン酸化膜を積層した基板と,不純物が含まれるシリコン基板とを接合後,後者の不純物が含まれるシリコン基板を薄く研磨することで作成できる(いわゆるSOI基板)。
シリコンに含まれる不純物としては,例えばボロンを挙げることができる。ボロンが含まれるシリコンとしては,例えば,高濃度のボロンを含み,抵抗率が0.001〜0.01Ω・cmのものを使用できる。
第1の層11をエッチングすることにより,開口115を形成し,第1の構造体110を形成する。即ち,第1の層11に対して浸食性を有し,第2の層12に対して浸食性を有しないエッチング方法を用いて,第1の層11の所定領域(開口115a〜115d)に対して,第2の層12の上面が露出するまで厚み方向にエッチングする。
図14Bは,第1の層11に対して,上述のようなエッチングを行い,第1の構造体110を形成した状態を示す。
第2の層12をエッチングすることにより,接合部120を形成する。即ち,第2の層12に対しては浸食性を有し,第1の層11および第3の層13に対しては浸食性を有しないエッチング方法により,第2の層12に対して,その露出部分から厚み方向および層方向にエッチングする。
第1の条件は,不要な部分に酸化シリコン層が残存して重量部132の変位の自由度を妨げることがないようにするために必要な条件である。第2の条件は,既に所定形状への加工が完了しているシリコンからなる第1の構造体110や第3の層13に浸食が及ばないようにするために必要な条件である。
導通部160〜162の形成は,次のa,bのようにして行われる。
a.錐状貫通孔の形成
第1の構造体110及び第2の層12の所定の箇所をウエットエッチングし,第2の層12まで貫通するような錘状貫通孔を形成する。エッチング液としては,第1の構造体110のエッチングでは,例えば,20%TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)を用いることができ,第2の層12のエッチングでは,例えば,バッファド弗酸(例えば,HF=5.5wt%,NH4F=20wt%の混合水溶液)を用いることができる。
第1の構造体110の上面及び錐状貫通孔内に,例えばAlを蒸着法やスパッタ法等により堆積させて,導通部160〜162を形成する。第1の構造体110の上面に堆積した不要な金属層(導通部160〜162の上端の縁(図示せず)の外側の金属層)はエッチングで除去する。
1)第1の基体140の作成
絶縁性材料からなる基板,例えば,ガラス基板をエッチングして凹部143を形成し,駆動用電極144a,検出用電極144b〜144e,及び配線層L1,L4〜L7を,例えばNdを含むAlからなるパターンによって所定の位置に形成する。
半導体基板Wと第1の基体140とを,例えば陽極接合により接合する。
第2の構造体130の作成前に第1の基体140を陽極接合している。重量部132を形成する前に,第1の基体140を陽極接合しているので,接続部113a〜113dには厚みの薄い領域が存在せず可撓性を有していないため,静電引力が生じても変位部112は第1の基体140に引き寄せられない。このため,第1の基体140と変位部112との接合を防止することができる。
図14Eは,半導体基板Wと第1の基体140とを接合した状態を示す。
第2の構造体130の作成は,次のa〜cのようにして行われる。
a.ギャップ10の形成(図14F)
第3の層13の上面に,重量部132の形成領域及びその近傍を除いてレジスト層を形成し,このレジスト層で覆われていない露出部分(重量部132の形成領域及びその近傍)を垂直下方へと侵食させる。この結果,重量部132の形成される領域の上部に重量部132の変位を可能とするためのギャップ10が形成される。
ギャップ10形成後,重量部132の形成される領域の上面の所定位置に突起部170を作成する。
重量部132の形成される領域の上面に,例えばCr層,Au層の順に金属層を蒸着法やスパッタ法等により形成する。不要な金属層(突起部170の外側の金属層)をエッチングにより除去し,突起部170を形成する。
突起部170を設けることによって,第2の基体150と第2の構造体130との陽極接合の際に,重量部132が第2の基体150に静電引力により引き寄せられても,重量部132と第2の基体150が付着してしまうことを抑制できる。突起部170を設けた場合には,第2の基体150との接触面積が,突起部170を設けない場合と比較して小さいためである。
突起部170が形成された第3の層13をエッチングすることにより,開口133,ブロック下層部134a〜134j,及びポケット135を形成し,第2の構造体130を形成する。即ち,第3の層13に対して浸食性を有し,第2の層12に対して浸食性を有しないエッチング方法により,第3の層13の所定領域(開口133)に対して,厚み方向へのエッチングを行う。
図14Hは,第3の層13に対して,上述のようなエッチングを行い,第2の構造体130を形成した状態を示す。
第1の条件は,各層の厚み方向への方向性を持つことである,第2の条件は,シリコン層に対しては浸食性を有するが,酸化シリコン層に対しては浸食性を有しないことである。
この方法では,材料層を厚み方向に浸食しながら掘り進むエッチング段階と,掘った穴の側面にポリマーの壁を形成するデポジション段階と,を交互に繰り返す。掘り進んだ穴の側面は,順次ポリマーの壁が形成されて保護されるため,ほぼ厚み方向にのみ浸食を進ませることが可能になる。
1)第2の基体150の作成
絶縁性材料からなる基板に,駆動用電極154a,検出用電極154b〜154e,及び配線層L2,L8〜L11を,例えばNdを含むAlからなるパターンによって所定の位置に形成する。また,第2の基体150をエッチングすることにより,配線用端子T1〜T11を形成するための上広の錐状貫通孔10を所定の箇所に11個形成する。
ポケット135にゲッター材料(例えばサエスゲッターズジャパン社製,商品名 非蒸発ゲッターSt122)を入れて,第2の基体150と半導体基板Wとを,例えば陽極接合により接合する。
重量部132の裏面に,先端を例えばAu等の酸化されにくい金属で構成している突起部170が設けられている。そのため,前述したように,第2の基体150と第2の構造体130との陽極接合の際に,静電引力により重量部132が第2の基体150に引き寄せられた場合であっても,重量部132及び突起部170が第2の基体150に付着してしまうことを防止できる。
図14Iは,半導体基板Wと第2の基体150とを接合した状態を示す。
第2の基体150の上面及び錐状貫通孔10内に,例えばCr層,Au層の順に金属層を蒸着法やスパッタ法等により形成する。不要な金属層(配線用端子Tの上端の縁の外側の金属層)をエッチングにより除去し,配線用端子T1〜T11を形成する。
例えば,400℃の熱処理によってポケット135中のゲッター材料を活性化した後,互いに接合された半導体基板W,第1の基体140,及び第2の基体150にダイシングソー等で切れ込みを入れて,個々の角速度センサ100に分離する。
以上の角速度センサ100は,突起部170の全体又はその先端を例えばAu,Pt等の酸化されにくい金属で構成している。
これに対して,突起部を例えばシリコン酸化物や,シリコン窒化物等の絶縁性材料で構成してもよい。
この変形例に係る角速度センサは,例えばシリコン酸化物やシリコン窒化物等の絶縁性材料で構成される突起部170aを,重量部132aの上面に有している。突起部170aを設けることによって,第2の基体150と第2の構造体130との陽極接合の際に,重量部132が第2の基体150に静電引力により引き寄せられて,重量部132及び突起部170aと第2の基体150とが付着してしまうことを抑制できる。すなわち,突起部170aは第2の基体150に対する付着防止部として機能する。
図6に示す第1の実施形態の突起部170と同様に,この変形例に係る突起部170aも,重量部132aの裏面の,駆動用電極154aと検出用電極154b〜154eとの間に対応する領域にそれぞれ1つずつ合計4個設けられている。
図16は,第2の基体150と第2の構造体130との陽極接合の際に,重量部132が第2の基体150に静電引力により引き寄せられて,突起部170aと第2の基体150が接触した状態を示す図である。陽極接合により,第2の基体150から陽イオンが移動した結果,第2の基体150の重量部132に近い側の表面近傍には,マイナスの空間電荷層180が形成されている。突起部170aをコンデンサC1,空間電荷層180をコンデンサC2,第2の基体150を抵抗Rとみなすことができるので,図16の構造は,抵抗Rと2つのコンデンサC1,C2が直列接続された,図17に示す等価回路で表現できる。
十分長い時間が経った後(t=∞)では,電流はゼロになり,電圧は2つのコンデンサC1,C2に印加されている。実際は空間電荷層180にかかる電圧は十分小さく,突起部170aに全電圧が印加されていると近似することができる。十分長い時間が経った後に,突起部170aに蓄積されたエネルギーφは,下記の式(1)で表される。
φ=(1/2)CV0 2 ……式(1)
F=−(dφ/dx)x=d=εrε0V0 2/2d2 ……式(2)
したがって,第2の基体150の陽極接合をした場合に,重量部132が第2の基体150に静電引力により引き寄せられて,突起部170aと第2の基体150が接触した状態では,重量部132と第2の基体150とに働く静電引力は,突起部170aの高さdの2乗に反比例する。そのため,陽極接合の際に,重量部132が第2の基体150に静電引力により引き寄せられた場合であっても,突起部170aを設けることによって,重量部132と第2の基体150との間の距離を大きくすることができるので,静電引力を小さくすることができる。このように,シリコン酸化物やシリコン窒化物等の絶縁性材料で構成される突起部170aは,陽極接合の際の重量部132及び突起部170aの第2の基体150への付着を抑制する付着防止部として機能する。
この変形例では,第1の実施形態での角速度センサ100の作成方法におけるステップS15(第2の構造体130の形成)での,突起部170の作成に代えて,シリコン酸化物やシリコン窒化物等の絶縁性材料で構成される突起部170aを作成する。
重量部132の形成される領域の上面に,例えばCVD法によりシリコン窒化物層を形成し,レジストをマスクとしてRIE(Reactive Ion Etching)で突起部170aを形成することができる。
図18は,本発明の第2の実施形態に係る角速度センサ200を分解した状態を表す分解斜視図である。図19は,図18のD−Dに沿って切断した状態を表す断面図である。図1,図11に共通する部分には同一符号を付し,重複する説明を省略する。
第1に,本実施形態の角速度センサ200は,第1の実施形態での角速度センサ100の第2の基体150に形成された配線用端子T1〜T11に代えて,第1の基体240に配線用端子T1a〜T11aが形成されている。
第2に,本実施形態の角速度センサ200は,第1の実施形態での角速度センサ100のブロック上層部114a,114b,114e,114f,114iに形成された導通部162に代えて,ブロック上層部114c,114d,114g,114h,114jにそれぞれ導通部262を備えている。
また,配線用端子T1aは,第1の実施形態での配線用端子T1と同様に,変位部112の上面及び重量部132の下面に形成される電極E1と電気的に接続されている。
なお,全体又はその先端を例えばAu,Pt等の酸化されにくい金属で構成された突起部170に代えて,シリコン酸化物や,シリコン窒化物等の絶縁性材料で構成された突起部170aを設けてもよい。
図20は,角速度センサ200の作成手順の一例を表すフロー図である。
本実施形態の角速度センサ200の作成方法は,第1の実施形態での角速度センサ100の作成方法と,以下の点において相違している。
第2に,本実施形態では,ステップ47での第2の基体250の接合において,駆動用電極144a,154a,検出用電極144b〜144e,154b〜154eに電気的に接続されている配線用端子T2a〜T11aと,外部のグランドとをそれぞれ電気的に接続している(接地している)。
第3に,本実施形態では,ステップ47での第2の基体250の接合において,重量部132と電気的に接続されている配線用端子T1aと,駆動用電極144a,154a,検出用電極144b〜144e,154b〜154eに電気的に接続されている配線用端子T2a〜T11aとを導線等により外部で電気的に接続している。
第3に,ステップ28において配線用端子T1aと配線用端子T2a〜T11aとを角速度センサ200の外部で接続している例えば導線を除去する。
なお,本実施形態では,第2の基体250の陽極接合時に,駆動用電極154a,検出用電極154b〜154eを接地してシールド層として機能させている。また,重量部132の裏面上の駆動用電極154a及び検出用電極154b〜154eが配置されていない領域と対応する領域に,突起部170を設けて接合防止部として機能させている。
これに対して,突起部170を設けることに代えて,シールド層として機能する駆動用電極154a,及び検出用電極154b〜154eの面積を第2の実施形態よりも大きくして,その結果,駆動用電極154a,及び検出用電極154b〜154eの隙間の面積の総和を小さくしてもよい。駆動用電極154a,及び検出用電極154b〜154eの隙間の面積の総和を小さくすることにより,第2の基体250の陽極接合の際に,重量部132と第2の基体250との間に働く静電引力を小さくできるので,重量部132と第2の基体250との付着を抑制することが可能である。
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張,変更可能であり,拡張,変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば,角速度センサ100,200では,第1の構造体110及び第2の構造体130(突起部170を除く)に,導電性材料(不純物が含まれるシリコン)を用いた場合を例に説明したが,必ずしも全体がすべて導電性材料で構成されている必要はない。少なくとも,駆動用電極E1,検出用電極E1や,配線用端子T10とブロック上層部114iの上面との間を導通する部分等のような必要な部分が導電性材料によって構成されていてもよい。
110 第1の構造体
111 固定部
111a 枠部
111b,111c 突出部
112(112a-112e) 変位部
113(113a-113d) 接続部
114(114a-114j) ブロック上層部
115(115a-115d) 開口
120,121,122,123 接合部
130 第2の構造体
131 台座
131a 枠部
131b〜131d 突出部
132(132a-133e) 重量部
133 開口
134(134a-134j) ブロック下層部
135 ポケット
140,240 第1の基体
141 枠部
142 底板部
143 凹部
144a 駆動用電極
144b-144e 検出用電極
150,250 第2の基体
154a 駆動用電極
154b-154e 検出用電極
160-162,262 導通部
170,170a 突起部
180 空間電荷層
10 ギャップ
11 錘状貫通孔
L1,L2,L4-L11 配線層
T1-T11 配線用端子
E1 駆動用電極,検出用電極
Claims (6)
- 第1の半導体材料からなる第1の層,絶縁性材料からなる第2の層,および第2の半導体材料からなる第3の層が順に積層されてなる半導体基板の前記第1の層をエッチングして,開口を有する固定部と,この開口内に配置され,かつ前記固定部に対して変位する変位部と,前記固定部と前記変位部とを接続する接続部と,を有する第1の構造体を形成するステップと,
絶縁性材料から構成される第1の基体を,前記固定部に接合して前記第1の構造体に積層配置するステップと,
前記変位部に接合される重量部と,前記変位部と接合される面とは反対側の前記重量部の面上又は前記変位部と接合される面とは反対側の第3の層の前記重量部が形成される領域の面上に配置される突起部と,前記重量部を囲んで配置され,かつ前記固定部に接合される台座と,を有する第2の構造体を前記第3の層をエッチングして形成するステップと,
前記重量部との対向面に配置され,導電性材料で構成され,前記変位部に積層方向の振動を付与する第1の駆動用電極と,前記重量部との対向面に配置され,導電性材料で構成され,前記変位部の変位を検出する第1の検出用電極と,を有し,かつ絶縁性材料から構成される第2の基体を,前記台座に陽極接合して前記第2の構造体に積層配置するステップと,
を具備し,
前記突起部が,前記第1の駆動用電極及び第1の前記検出用電極の配置されていない領域と対応する領域に,前記第2の構造体に対向して配置され,かつ前記第1の駆動用電極及び前記第1の検出用電極よりも厚さが大きく,この突起部の先端が,Au,Pt,シリコン酸化物,シリコン窒化物から選ばれる少なくとも1種からなる
ことを特徴とする角速度センサの製造方法。 - 前記第2の基体を前記第2の構造体に積層配置するステップが,前記第1の駆動用電極及び前記第1の検出用電極を接地しながら行われることを特徴とする請求項1記載の角速度センサの製造方法。
- 前記第1の構造体を形成するステップと,前記第1の基体を前記第1の構造体に積層配置するステップとの間に,前記固定部と前記第3の層とを電気的に接続する第1の導通部を形成するステップと,
前記変位部と前記第3の層とを電気的に接続する第2の導通部を形成するステップと,
をさらに具備し,
前記第2の基体を前記第2の構造体に積層配置するステップが,前記第1の駆動用電極及び前記第1の検出用電極と前記台座との間をそれぞれ導通しながら行われることを特徴とする請求項1または2に記載の角速度センサの製造方法。 - 前記第1の基体が,前記変位部に積層方向の振動を付与し,前記変位部との対向面に配置され,かつ導電性材料で構成される第2の駆動用電極と,前記変位部の変位を検出し,
前記変位部との対向面に配置され,かつ導電性材料で構成される第2の検出用電極とを有し,
前記第2の基体を前記第2の構造体に積層配置するステップが,前記第2の駆動用電極及び前記第2の検出用電極を接地しながら行われることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の角速度センサの製造方法。 - 前記第2の基体を前記第2の構造体に積層配置するステップが,前記第2の駆動用電極及び前記第2の検出用電極と前記固定部との間をそれぞれ導通しながら行われることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の角速度センサの製造方法。
- 前記重量部が,第1の重量部と,この第1の重量部に4方向から接続される第2〜第5の重量部とを有し,
前記第1の駆動用電極が,前記第2〜第5の重量部それぞれと対応するように配置される第1〜第4の電極を有し,
前記第1の検出用電極が,第1の領域と,この第1の領域と接続され,前記第1〜第4の電極それぞれの間に配置される第2〜第5の領域と,を有し,
前記突起部が,前記第2〜第5の領域の間の第6〜第9の領域それぞれに配置される第1〜第4の突起を有する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の角速度センサの製造方法。
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