JP5298047B2

JP5298047B2 - 複合センサの製造方法

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Publication number: JP5298047B2
Application number: JP2010041246A
Authority: JP
Inventors: 宇紀青野; 健悟鈴木; 晃小出; 雅秀林
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: EP2362182A2; EP2362182B1; US8438718B2; JP2011179821A; US20110209815A1; EP2362182A3

Description

本発明は、加速度および角加速度の測定に用いられる複合センサの製造方法に関する。

従来から、静電容量型の物理量センサには、様々なものが提供されている。物理量センサは、シリコン基板，ガラス基板上にマイクロマシニングにより、振動体，可動体等の可動機構部品を、キャップ基板には、振動体，可動体等の可動機構部品に対応した箇所に駆動ギャップを設けておき、これらの基板を接合，接着等で封止する。これらの可動機構部品のサイズは、μｍオーダとなっており、空気抵抗等の影響により、特性低下の問題が生じ、それぞれの振動体，可動体等の可動機構部品に対応した圧力雰囲気でセンシング部を封止する必要がある。

複合センサにおいては、加速度センサ，角速度センサ等を同一基板上に設置するため、加速度センサ，角速度センサのそれぞれが特性低下しない圧力雰囲気で封止する。一般的に加速度センサのセンシング部は、大気圧封止，角速度センサのセンシング部は、真空封止することで特性低下しない複合センサが提供される。

角速度センサは、可動機構部品が振動体であり、この振動体がある一定の周波数で駆動振動させているときに、角速度が加わると、コリオリ力が発生する。このコリオリ力により、振動体が変位する。このコリオリ力による振動体の変位量を検出することで角速度を検出する。振動体の駆動速度が速いほど、コリオリ力が大きくなるため、角速度センサの検出感度を良好にするには、振動体を高周波数かつ数μｍというような大きな振幅で振動させる必要がある。しかしながら、マイクロマシニングにより作製した振動体は、微小ギャップで形成するため、駆動雰囲気が大気圧の場合、空気（封止気体）のダンピング効果の影響が大きくなる。このダンピング効果が、角速度センサの高周波数、かつ大振幅での振動に影響を与えてしまい、角速度センサの検出感度を低下させる。したがって、ダンピング効果の影響の小さい、すなわち真空雰囲気下で角速度センサのセンシング部を封止することで、高周波数、かつ大振幅できる角速度センサを得ることができる。

一方、加速度センサは、可動機構部品が錘，梁等で構成された可動体であり、加速度が加わると、可動体が変位する。この可動体の変位量を検出することで加速度を検出する。
加速度センサを角速度センサと同じ真空雰囲気下で封止すると、加速度センサの可動体は、ダンピング効果が小さくなるため、振動し続ける現象が発生して、加速度を感度良く検出できない。したがって、加速度センサは、ダンピング効果の大きい、すなわち大気雰囲気下で封止する。

加速度センサ，角速度センサを複合化した複合センサの公知例として、特開２００２−５９５０号公報（特許文献１）では、加速度センサ，角速度センサを封止するキャップ基板に貫通孔（ガス抜き通路）を設けておき、真空封止もしくは、大気封止した後、大気、もしくは真空中で貫通孔を埋めることで加速度センサを大気雰囲気下、角速度センサを真空雰囲気下で封止する構成である。

また、特表２００８−５０１５３５号公報（特許文献２）では、加速度センサ，角速度センサを大気雰囲気下で封止した後、角速度センサ上のキャップ基板に貫通孔を形成する。その後、Chemical Vapor Deposition（ＣＶＤ）法で貫通孔を埋めることで、角速度センサをＣＶＤ法での圧力すなわち真空雰囲気下で封止する。この方法で、加速度センサを
大気圧雰囲気、角速度センサを真空雰囲気で封止する構成である。

特開２００８−１１６４２３号公報（特許文献３）では、物理量（加速度，角速度）を検出するセンサのキャップ基板に吸着材（ゲッタ）を設けておき、所定の分圧とした希ガス，活性ガスを内部に封止する。

また、特開２００８−１１８１４７号公報（特許文献４）では、吸着材（ゲッタ）を加熱して、活性化させて、すべての活性ガスを吸着材（ゲッタ）に吸着させて、希ガスの圧力雰囲気でセンサ内部を封止する。

特許文献１，２では、センサ基板，キャップ基板を接合した後、貫通孔を埋めることで、２種類の圧力雰囲気下で封止する物理量センサである。また、特許文献３では、センサ基板，キャップ基板を接合した後、キャップ基板に形成した吸着材（ゲッタ）を活性化させて、封止したガス分圧により、センシング部の圧力を調整する。

しかしながら、同一基板上に設置した加速度センサ，角速度センサの検出感度を向上させるため、それぞれの駆動体，可動体等に対応した圧力でセンシング部を封止する必要がある。同一基板上で封止するため、加速度センサ，角速度センサの片方のセンシング部に対応した圧力雰囲気での封止は容易であるが、両方のセンシング部に対応した圧力雰囲気とするためには、特許文献１，２に記載されているように、キャップ基板に貫通孔を形成し、センサ基板と接合した後、別材料を用いて、貫通孔を埋める方法がある。しかしながら、シリコンもしくはガラスと貫通孔を埋める材料との線膨張係数差による伸縮，貫通孔を埋め込む材料との密着性等により、界面からのリーク等の課題がある。

特許文献３に記載されているように、吸着材（ゲッタ）を設けておき、片方のセンシング部に対応した圧力雰囲気で封止した後、吸着材（ゲッタ）を活性化させることで、それぞれのセンシング部に対応した圧力雰囲気で封止されるセンサとなる。しかしながら、センシング部の圧力は、吸着材（ゲッタ）の活性ガスの吸着容量、および希ガス，活性ガスの分圧で決定され、微小な圧力調整ができない課題がある。

特開２００２−５９５０号公報特開２００８−５０１５３５号公報特開２００８−１１６４２３号公報特開２００８−１１８１４７号公報

本発明の目的は、簡単な工程で、内部の圧力の異なる加速度検出部と角速度検出部とを有する複合センサを製造することのできる製造方法を提供することにある。

上記目的は、振動子を用いて角速度を検出する角速度検出部と、質量体を用いて加速度を検出する加速度検出部と、活性化することにより特定ガスを吸着する吸着剤とを有する複合センサの製造方法において、（ａ）：前記特定ガスと他のガスとをある割合で混合した雰囲気中で、前記振動子と前記吸着剤とを第一の部屋に、前記質量体を第二の部屋に気密に封止し、（ｂ）：その後に、前記吸着剤を活性化することを特徴とする複合センサの製造方法、ここで、前記特定ガスは希ガスまたは不活性ガスであり、前記他のガスは、希ガスまたは不活性ガスであるにより達成される。

または、上記目的は、振動子を用いて角速度を検出する角速度検出部と、質量体を用いて加速度を検出する加速度検出部と、活性化することに特定ガスを脱着する脱着剤とを有する複合センサの製造方法において、（ａ）：他のガスの雰囲気中で、前記振動子を第一の部屋に、前記質量体と予め前記特定ガスを吸着した脱着剤とを第二の部屋に気密に封止し、（ｂ）：その後に、前記脱着剤を活性化することを特徴とする複合センサの製造方法、ここで、前記特定ガスは希ガスまたは不活性ガスであり、前記他のガスは、希ガスまたは不活性ガスであることにより達成される。

本発明によれば、簡単な工程で、内部の圧力の異なる加速度検出部と角速度検出部とを有する複合センサを製造することができる。

本発明の実施形態に係るウエハの接合の概略。本発明の第１実施形態に係る複合センサの構成。本発明の第２実施形態に係る複合センサの構成。本発明の第３実施形態に係る複合センサの構成。本発明の第４実施形態に係る複合センサの構成。本発明の第５実施形態に係る複合センサの実装構成。本発明の第６実施形態に係る複合センサの実装構成。本発明の実施形態により製造された複合センサの断面図。

以下に本発明に係る実施形態について図を用いて説明する。

図１では、加速度センサ，角速度センサからなるセンサ基板１０を複数配置したセンサウエハ１と加速度センサ，角速度センサに対応したキャップ基板２０を複数配置したキャップウエハ２とを接合する。センサウエハ１のセンサ基板１０は、キャップウエハ２のキャップ基板２０で封止した後、外部入出力端子を有する配線基板，検出，補正を行う回路基板と実装し、それぞれの電極をワイヤで接続して、複合センサとする。

ここで、センサウエハ１には、角速度に起因したコリオリ力により振動変位する角速度センサの振動体と、加速度印加により可動変位する加速度センサの可動体が壁によって隔てられた空間に複数のセンサが設置されている。また、それぞれのセンサを封止するためのキャップウエハをセンサウエハ上に設置する。

キャップウエハ２には、それぞれのセンサに対応した箇所に複数のギャップを設置し、角速度センサのギャップ内に圧力調整用の吸着材（ゲッタ）が複数分割して配置した構成である。キャップ基板の材質がＳｉの場合、吸着材（ゲッタ）下面には、ヒータを設けた構造である。ヒータは、電極パッドと抵抗配線とから構成され、例えば、ニクロム，タングステン等からなる抵抗率の高い材料を選定する。キャップ基板の材質が、ガラスの場合、吸着材（ゲッタ）は、分割した構成である。また、加速度センサのギャップ内に特定ガスを吸着させた脱着材を複数分割した構成としても良い。吸着材（ゲッタ）には、例えば、saes getters製のPaGe Waferを用いる。

センサウエハ１とキャップウエハ２とを接合，封止する材料は、吸着材（ゲッタ）ないし脱着材が活性化しない温度で接合できる材料を選定する。接合材料には、吸着材（ゲッタ）ないし脱着材の活性化しない温度で接合可能な材料として、例えば、低温で接合可能なＳｎ−Ａｇ（２２１℃），Ｓｎ−Ｚｎ（１９９℃），Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ（２２０℃），Ｓｎ−Ｃｕ（２２７℃），Ｓｎ−Ａｕ（２７８℃）等を用いる。また、センサウエハ，キャップウエハとの接合には、表面活性化接合，陽極接合等で行っても良い。

吸着剤（ゲッタ）を用いる場合、センサウエハ１とキャップウエハ２とを、希ガス，活性ガスを混合した気体による大気雰囲下で、ウエハレベルで接合した後、角速度センサの振動体を検査する際に、吸着材（ゲッタ）を活性化させて、吸着材（ゲッタ）に活性ガスを吸着させて、角速度センサ内の圧力を調整する。調整方法として、キャップ基板がガラスの場合は、上部よりレーザー等で吸着材（ゲッタ）を高温とする。また、キャップ基板がシリコンの場合は、吸着材（ゲッタ）下面に設けたヒータに逐次電流を流し、高温として活性化させる。吸着材（ゲッタ）は、分割配置しているため、所望の圧力での駆動が得られたところで、圧力調整は完了する。

一方、脱着材を用いる場合、センサウエハとキャップウエハとを、希ガスによる真空雰囲下で、ウエハレベルで接合した後、加速度センサを検査する際に、脱着材を活性化させて、特定ガスを脱離させ、加速度センサ内の圧力を調整する。調整方法として、キャップ基板がガラスの場合は、上部よりレーザー等で脱着材を高温とする。また、キャップ基板がシリコンの場合は、脱着材下面に設けたヒータに逐次電流を流し、高温として活性化させる。脱着材は、分割配置しているため、所望の圧力での駆動が得られたところで、圧力調整は完了する。

上記の複合センサ内の圧力調整方法により、微小の圧力調整できるとともに、複合センサ基板の圧力分布における歩留まりを向上することができる。

ウエハレベルでの検査、および吸着材（ゲッタ）ないし脱着材の活性化が終了した後、複合センサウエハを複合センサ基板に切断する。切断には、ダイアモンド砥石による切断方法（ダイシング）、もしくはレーザーを用いた切断方法を用いる。

外部入出力端子を有する配線基板（例えば、リードフレーム，セラミックスパッケージ等）上に加速度センサ，角速度センサの変位を増幅，検出する回路，温度の影響，実装傾き等を補正する回路を配置した回路基板を設置して、その上に複合センサ基板を実装する。複合センサ基板，回路基板，配線基板は、それぞれの電極パッドをＡｕ等のワイヤで接続する。

リードフレーム等の配線基板を用いた場合、インジェクションモールド，ポティング等の方法で樹脂封止する。一方、セラミックスパッケージ等の配線基板を用いた場合、蓋をはんだ等で接合して封止する。

上記複合センサの構成により、同一基板上の加速度センサ，角速度センサをそれぞれの駆動雰囲気下で封止でき、かつ低コストで製造可能な複合センサおよびその製造方法とすることができる。

図８は本実施例により生産された複合センサの断面図である。図８（ａ）は吸着材を用いて生産したもので、図８（ｂ）は脱着材を用いて生産したものである。

図８（ａ）では、加速度を検出するための可動体１１（質量体）の周りには、センサウエハ１とキャップウエハ２の接合時の雰囲気であった希ガスおよび／または不活性ガスからなる複数種類のガスがそのまま残留している。一方、角速度を検出するための振動体１２の近傍には、全部または一部が活性化されガスを吸着した吸着材２４があり、振動体１２の周りには、センサウエハ１とキャップウエハ２の接合時の雰囲気である複数種類のガスのうち、吸着材に吸着されなかったガスが残留する。振動体１２の周りの圧力は、可動体１１の周りの圧力よりも小さい。

生産物を見ると、可動体１１の周りには、希ガスおよび／または不活性ガスからなる複数種類のガスが存在し、振動体１２の近傍には、可動体１１の周りよりも少ない種類のガスと、一部または全部が活性した吸着材２４とが存在する。

図８（ｂ）では、振動体１２の周りには、センサウエハ１とキャップウエハ２の接合時の雰囲気であったガスがそのまま残留している。一方、可動体１１（質量体）の近傍には、全部または一部が活性化されガスを脱着した脱着材１２４があり、可動体１１の周りには、センサウエハ１とキャップウエハ２の接合時の雰囲気あったガスに加えて、脱着材１２４から脱着された他の種類のガスが残留する。振動体１２の周りの圧力は、可動体１１の周りの圧力よりも小さい。

生産物を見ると、可動体１１の周りには、希ガスおよび／または不活性ガスからなる複数種類のガスと一部または全部が活性した脱着材とが存在し、振動体１２の周りには、可動体１１の周りよりも少ない種類のガスが存在する。

各部の詳細については、図２以降でさらに説明する。

図２は、センサウエハ１とキャップウエハ２とを接合したものの一部分の断面図および上面図である。

センサ基板１０は、加速度センサの可動体１１，角速度センサの振動体１２，キャップ基板２０と接合する接合部１３，外部との信号を入出力する電極１５をＳＯＩ（Silicon on insulator）基板上に形成する。ＳＯＩ基板とは、シリコンとシリコンとの間にシリコン酸化層が形成された基盤である。可動体１１（質量体），振動体１２は、ＳＯＩ基板の
片側にＳｉＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）により形成する。その後、シリコン酸化層を除去することで、リリースされて、可動体１１，振動体１２となる。また、可
動体１１，振動体１２は、壁１６で隔てて配置する。加速度センサの可動体１１，角速度センサの振動体１２は、電極１５と接続されており、駆動，変位量検出は、電極１５を介して行う。

また、キャップ基板２０は、シリコンであり、加速度センサのギャップ２１，角速度センサのギャップ２２，センサ基板１０と接合する接合部２３で構成され、角速度センサのギャップ２２内に吸着材（ゲッタ）２４をヒータ２５上に形成した構造である。キャップウエハ２に形成する加速度センサ，角速度センサのギャップ２１，２２は、異方性エッチングもしくはドライエッチングで形成する。その後、ヒータ２５の配線，吸着材（ゲッタ）２４を角速度センサのギャップ２２内に形成する。ヒータ２５，吸着材（ゲッタ）２４は、複数に分割した構成である。ヒータ２５は、ニクロム，タングステン等の抵抗率の高い材料を用いる。また、吸着材（ゲッタ）２４は、特許文献４記載のような吸着材（ゲッタ）であり、高温にすることにより、活性ガスを吸着する金属材料，合金を用いる。吸着材（ゲッタ）には、例えば、saes getters製のPaGe Waferを用いる。

センサウエハ１，キャップウエハ２は、アライメントした後、希ガス，活性ガスを混合したガス、例えば、希ガスを２００Ｐａ、活性ガスを９９９８００Ｐａとして、大気雰囲気に調整し、吸着材（ゲッタ）２４を活性化させない温度、かつ荷重を印加して、接合部１３，２３で接合する。接合部１３，２３の材料は、低温で接合可能なＳｎ−Ａｇ（２２１℃），Ｓｎ−Ｚｎ（１９９℃），Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ（２２０℃），Ｓｎ−Ｃｕ（２２７℃），Ｓｎ−Ａｕ（２７８℃）等を用い、吸着材（ゲッタ）２４の活性化温度に対応した材料を選定する。希ガスには、Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの少なくとも１種類のガスを、活性ガスには、ＣＯ₂，Ｈ₂，Ｏ₂，ＣＯ等の少なくとも１種類のガスを用いる。

本実施例では、センサ基板１０の電極１４とヒータ２５とを接続する構成とする。キャップウエハ２にヒータ２５と接続する電極を形成しておいても良い。

センサウエハ１，キャップウエハ２を接合した後、角速度センサの検査時に電極より、信号を入力して、振動体１２を駆動させるが、その際に、電極１４に電流を流すことで、ヒータ２５を加熱して、複数に分割した吸着材（ゲッタ）２４を順に活性化させて、活性ガスを吸着させる。所定の駆動感度が得られたところで、吸着材（ゲッタ）２４の活性化を終了する。上記方法により、加速度センサ１１は、希ガス（２００Ｐａ）と活性ガス（９９９８００Ｐａ）とで大気圧雰囲気で封止され、角速度センサは、希ガス（２００Ｐａ）と吸着剤（ゲッタ）２４に吸着されずに残っている活性ガスとで真空雰囲気下で封止される。吸着剤（ゲッタ）２４の活性化の程度を調整することで、ウエハ内でセンサの駆動感度ばらつきを低減することができる。

図３は、本発明に係る第２の実施形態であり、センサウエハ１，キャップウエハ２の一部分の断面図および上面図である。

センサ基板１０は、加速度センサの可動体１１，角速度センサの振動体１２，キャップ基板２０と接合する接合部１３，外部との信号を入出力する電極１５をＳＯＩ（Silicon on insulator）基板上に形成する。ＳＯＩ基板とは、シリコンとシリコンとの間にシリコン酸化層が形成された基盤である。可動体１１，振動体１２は、ＳＯＩ基板の片側にＳｉ
ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）により形成する。その後、シリコン酸化層を除去することで、リリースされて、可動体１１，振動体１２となる。また、可動体１１，
振動体１２は、壁１６で隔てて配置する。加速度センサの可動体１１，角速度センサの振動体１２は、電極１５と接続されており、駆動，変位量検出は、電極１５を介して行う。

また、キャップ基板２０は、ガラスであり、加速度センサのギャップ２１，角速度センサのギャップ２２，センサ基板１０と接合する接合部２３で構成され、角速度センサのギャップ２２内に複数の吸着材（ゲッタ）２４を配置した構造である。キャップウエハ２に形成する加速度センサ，角速度センサのギャップ２１，２２は、等方性エッチングもしくはサンドブラストで形成する。その後、吸着材（ゲッタ）２４を角速度センサのギャップ２２内に形成する。吸着材（ゲッタ）２４は、特許文献４記載のような吸着材（ゲッタ）であり、高温にすることにより、活性ガスを吸着する金属材料，合金を用いる。吸着材（ゲッタ）には、例えば、saes getters製のPaGe Waferを用いる。

センサウエハ１，キャップウエハ２は、アライメントした後、希ガス，活性ガスを混合したガス、例えば、希ガスを１００Ｐａ、活性ガスを９９９９００Ｐａとして、大気雰囲気に調整し、吸着材（ゲッタ）２４を活性化させない温度、かつ荷重を印加して、接合部１３，２３で接合する。接合部１３，２３の材料は、低温で接合可能なＳｎ−Ａｇ（２２１℃），Ｓｎ−Ｚｎ（１９９℃），Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ（２２０℃），Ｓｎ−Ｃｕ（２２７℃），Ｓｎ−Ａｕ（２７８℃）等を用い、吸着材（ゲッタ）２４の活性化温度に対応した材料を選定する。また、上記接合材料以外にも、陽極接合，表面活性化接合で接合しても良い。希ガスには、Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの少なくとも１種類のガスを、活性ガスには、ＣＯ₂，Ｈ₂，Ｏ₂，ＣＯ等の少なくとも１種類のガスを用いる。

センサウエハ１，キャップウエハ２を接合して、角速度センサの検査時に、信号を入力して、振動体１２を駆動させるが、その際に、キャップウエハ２側よりレーザーを照射して、複数に分割した吸着材（ゲッタ）２４を順に活性化させて、活性ガスを吸着させる。
所定の駆動感度が得られたところで、吸着材（ゲッタ）２４の活性化を終了する。上記方法により、加速度センサは、希ガス（１００Ｐａ）と活性ガス（９９９９００Ｐａ）とで大気圧雰囲気で封止され、角速度センサは、希ガス（１００Ｐａ）と吸着剤（ゲッタ）２４に吸着されずに残っている活性ガスとで真空雰囲気下で封止される。吸着剤（ゲッタ）２４の活性化の程度を調整することで、ウエハ内でセンサの駆動感度ばらつきを低減することができる。

図４は、本発明に係る第３の実施形態であり、センサウエハ１，キャップウエハ２の一部分の断面図および上面図である。

センサ基板１０は、加速度センサの可動体１１，角速度センサの振動体１２，キャップ基板１３と接合する接合部１３，外部との信号を入出力する電極１５をＳＯＩ（Silicon on insulator）基板上に形成する。ＳＯＩ基板とは、シリコンとシリコンとの間にシリコン酸化層が形成された基盤である。可動体１１，振動体１２は、ＳＯＩ基板の片側にＳｉ
ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）により形成する。その後、シリコン酸化層を除去することで、リリースされて、可動体１１，振動体１２となる。また、可動体１１，
振動体１２は、壁１６で隔てて配置する。加速度センサの可動体１１，角速度センサの振動体１２は、電極１５と接続されており、駆動，変位量検出は、電極１５を介して行う。

また、キャップ基板２０は、シリコンであり、加速度センサのギャップ２１，角速度センサのギャップ２２，センサ基板１０と接合する接合部２３で構成され、加速度センサのギャップ２１内に脱着材１２４をヒータ２５上に形成した構造である。キャップウエハ２に形成する加速度センサ，角速度センサのギャップ２１，２２は、異方性エッチングもしくはドライエッチングで形成する。その後、ヒータ２５の配線，脱着材１２４を加速度センサのギャップ２１内に形成する。ヒータ２５，吸着材（ゲッタ）２４は、複数に分割した構成である。ヒータ２５は、ニクロム，タングステン等の抵抗率の高い材料を用いる。
また、脱着材１２４は、高温にすることにより、特定ガスを脱離する金属材料，合金，金属化合物，半導体材料の少なくとも１種類、もしくは、組合せて用いる。

センサウエハ１，キャップウエハ２は、アライメントした後、希ガスで角速度センサに対応した真空雰囲気、例えば、３００Ｐａに調整し、脱着材１２４を活性化させない温度、かつ荷重を印加して、接合部１３，２３で接合する。接合部１３，２３の材料は、低温で接合可能なＳｎ−Ａｇ（２２１℃），Ｓｎ−Ｚｎ（１９９℃），Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ（２２０℃），Ｓｎ−Ｃｕ（２２７℃），Ｓｎ−Ａｕ（２７８℃）等を用い、脱着材１２４の活性化温度に対応した材料を選定する。希ガスには、Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの少なくとも１種類のガスを用いる。

センサウエハ１，キャップウエハ２を接合した後、加速度センサの検査時に、質量体を駆動させるが、その際に、電極１４に電流を流すことで、ヒータ２５を加熱して、複数に分割した脱着材１２４を順に活性化させて、特定ガスを脱離させる。所定の駆動感度が得られたところで、脱着材１２４の活性化を終了する。上記方法により、加速度センサは、希ガス（３００Ｐａ）と特定ガス（９９９７００Ｐａ）とで大気圧雰囲気で封止され、角速度センサは、希ガス（３００Ｐａ）により真空雰囲気下で封止される。脱着材１２４の活性化の程度を調整することで、ウエハ内でセンサの駆動感度ばらつきを低減することができる。

図５は、本発明に係る第４の実施形態であり、センサウエハ１，キャップウエハ２の一部分の断面図および上面図である。

また、キャップ基板２０は、ガラスであり、加速度センサのギャップ２１，角速度センサのギャップ２２，センサ基板１０と接合する接合部２３で構成され、加速度センサのギャップ２１内に複数の脱着材１２４を配置した構造である。キャップウエハ２０に形成する加速度センサ，角速度センサのギャップ２１，２２は、等方性エッチングもしくはサンドブラストで形成する。その後、脱着材１２４を加速度センサのギャップ２１内に形成する。脱着材１２４は、高温にすることにより、特定ガスを脱離する金属材料，合金，金属化合物，半導体材料の少なくとも１種類、もしくは、組合せて用いる。例えば、ＰｔにＣＯガスを吸着させておき、少量のＯ₂を封止させて、ＣＯとＯ₂とを反応させて、ＣＯ₂として脱離させる。

センサウエハ１，キャップウエハ２は、アライメントした後、希ガスで角速度センサに対応した真空雰囲気、例えば、３００Ｐａに調整し、脱着材１２４を活性化させない温度、かつ荷重を印加して、接合部１３，２３で接合する。接合部１３，２３の材料は、低温で接合可能なＳｎ−Ａｇ（２２１℃），Ｓｎ−Ｚｎ（１９９℃），Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ（２２０℃），Ｓｎ−Ｃｕ（２２７℃），Ｓｎ−Ａｕ（２７８℃）等を用い、脱着材１２４の活性化温度に対応した材料を選定する。また、上記接合材料以外にも、陽極接合，表面活性化接合で接合しても良い。希ガスには、Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの少なくとも１種類のガスを用いる。

センサウエハ１，キャップウエハ２を接合した後、加速度センサの検査時に、質量体を駆動させるが、その際に、キャップウエハ２側よりレーザーを照射して、複数に分割した脱着材１２４を順に活性化させて、特定ガスを脱離させる。所定の駆動感度が得られたところで、脱着材１２４の活性化を終了する。上記方法により、加速度センサは、希ガス（３００Ｐａ）と特定ガス（９９９７００Ｐａ）とで大気圧雰囲気で封止され、角速度センサは、希ガス（３００Ｐａ）により真空雰囲気下で封止される。脱着材１２４の活性化の程度を調整することで、ウエハ内でセンサの駆動感度ばらつきを低減することができる。

図６は、本発明の第５の実施形態であり、実施例１〜４記載の複合センサウエハを切断，実装して、複合センサとする工程の断面図である。図６（ａ）では、複合センサウエハ３をダイアモンド砥石により、切断して、複合センサ３０に分割する。複合センサウエハ３は、ＣＯ₂レーザー等によるダイシングにより、複合センサ３０に分割しても良い。

外部入出力の電極５１を金属で形成したリードフレーム等の配線基板５０上に、複合センサ３０の変位を検出する回路，温度，傾き等を補正する回路を搭載した回路基板４０をダイアッタッチフィルムやＡｇペースト等を用いて配置する（図６（ｂ））。図６（ｃ）のように、回路基板４０上に複合センサ３０をダイアタッチフィルム，Ｓｉ接着材等を用いて配置する。次に図４（ｄ）のように、複合センサ３０の電極１５，回路基板４０の電極４１，配線基板５０の電極５１をワイヤ６０で接続する。最後に、インジェクションモールド，ポッティング等により、複合センサ３０，回路基板４０，配線基板５０，ワイヤ６０を樹脂封止する（図６（ｄ））。樹脂材料には、シリカ等の粒子を混合したエポキシ系樹脂を用いる。上記構成により、半導体実装プロセスへと展開することで、低コストな複合センサが得られる。

図７は、本発明の第６の実施形態であり、実施例１から４記載の複合センサウエハを切断，実装して、複合センサとする工程の断面図である。図６（ａ）では、複合センサウエハ３をダイアモンド砥石により、切断して、複合センサ３０に分割する。

外部入出力の電極５１をセラミックスの多層配線と接続したセラミックスパッケージ８０上に、複合センサ３０の変位を検出する回路，温度，傾き等を補正する回路を搭載した回路基板４０をダイアッタッチフィルムやＡｇペースト等を用いて配置する（図６（ｂ））。図６（ｃ）のように、回路基板４０上に複合センサ３０をダイアタッチフィルム，Ｓｉ接着材等を用いて配置する。次に図６（ｄ）のように、複合センサ３０の電極１５，回路基板４０の電極４１，セラミックスパッケージ８０の電極８１をワイヤ６０で接続する。最後に、セラミックスパッケージ８０の開口部に蓋８２を不活性ガス中において、はんだ接合する（図６（ｅ））。上記構成により、キャップ基板での複合センサ基板のセンシング部の封止，セラミックスパッケージでの封止の二段の封止構造となり、封止信頼性を向上した複合センサが得られる。

１センサウエハ
２キャップウエハ
１０センサ基板
１１可動体
１２振動体
１３接合部
１４，１５，４１，８１電極
１６壁
２０キャップ基板
２１加速度センサ用ギャップ
２２角速度センサ用ギャップ
２３接合部
２４吸着材（ゲッタ）
２５ヒータ
３０複合センサ
４０回路基板
５０配線基板
６０ワイヤ
７０樹脂
８０セラミックスパッケージ
８２蓋
１２４脱着材

Claims

振動子を用いて角速度を検出する角速度検出部と、質量体を用いて加速度を検出する加速度検出部と、活性化することにより特定ガスを吸着する複数個に分割された吸着剤とを有する複合センサの製造方法において、
（ａ）：前記特定ガスと他のガスとをある割合で混合した雰囲気中で、前記振動子と前記吸着剤とを第一の部屋に、前記質量体を第二の部屋に気密に封止し、
（ｂ）：その後に、前記第一の部屋が所望の圧力になるように、前記複数個の中から選択した前記吸着剤を活性化することを特徴とする複合センサの製造方法。
ここで、前記特定ガスは活性ガスであり、前記他のガスは希ガスまたは不活性ガスである。
請求項１において、
前記吸着剤は、その近傍に設けられたヒーターへの通電による加熱又はレーザー照射により活性化することを特徴とする複合センサの製造方法。
請求項２において、
前記第一の部屋と前記第二の部屋は、前記振動子および前記質量体が形成された１のシリコンウエハと、他の基板とが接合又は接着されることにより、夫々複数個が形成されることを特徴とする複合センサの製造方法。
請求項３において、
前記他の基板はガラスまたはシリコンよりなることを特徴とする複合センサの製造方法。
請求項４において、
前記吸着剤を活性化した後で、
前記シリコンウエハと他の基板とを切断することにより、一組の前記第一の部屋と前記第二の部屋とを有する複合センサを複数個形成することを特徴とする複合センサの製造方法。
振動子を用いて角速度を検出する角速度検出部と、質量体を用いて加速度を検出する加速度検出部と、活性化することにより特定ガスを脱着する複数個に分割された脱着剤とを有する複合センサの製造方法において、
（ａ）：他のガスの雰囲気中で、前記振動子を第一の部屋に、前記質量体と予め前記特定ガスを吸着した脱着剤とを第二の部屋に気密に封止し、
（ｂ）：その後に、前記第二の部屋が所望の圧力になるように、前記前記複数個の中から選択した前記脱着剤を活性化することを特徴とする複合センサの製造方法。
ここで、前記特定ガスは活性ガスであり、前記他のガスは、希ガスまたは不活性ガスである。
請求項６において、
前記脱着剤は、その近傍に設けられたヒーターへの通電による加熱又はレーザー照射により活性化することを特徴とする複合センサの製造方法。
請求項７において、
前記第一の部屋と前記第二の部屋は、前記振動子および前記質量体とが形成された１のシリコンウエハと、他の基板とが接合又は接着されることにより、夫々複数個が形成されることを特徴とする複合センサの製造方法。
請求項８において、
前記他の基板はガラスまたはシリコンよりなることを特徴とする複合センサの製造方法。
請求項９において、
前記脱着剤を活性化した後で、
前記シリコンウエハと他の基板とを切断することにより、一組の前記第一の部屋と前記第二の部屋とを有する複合センサを複数個形成することを特徴とする複合センサの製造方法。