JP5783297B2 - 力学量センサ - Google Patents

Description

本発明は、物理量に応じて変位する薄膜部を有する力学量センサに関するものである。

従来より、この種の力学量センサとして、次のような圧力センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、この圧力センサは、第１基板に第２基板が接合されている。そして、第１基板は、第２基板と接合される一面と反対側の他面から当該一面側に薄肉部を構成する凹部が形成され、薄肉部に圧力に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗が形成されている。また、第２基板は、第１基板の一面と接合される一面のうち凹部と対向する部分に、第１基板との間に基準圧力室を構成して当該基準圧力室にゲージ抵抗を封止する窪み部が形成されている。

このような圧力センサは、第１基板における薄肉部にて、圧力に応じて変位する薄膜部が構成される。そして、当該薄膜部に圧力が印加されると、薄膜部が変位してゲージ抵抗の抵抗値が変化するため、抵抗値に応じた電気信号がセンサ信号として出力される。

上記圧力センサは、第１基板にゲージ抵抗を形成すると共に第２基板に窪み部を形成し、第１基板と第２基板とを貼り合わせた後、第１基板に凹部を形成することにより製造される。

特開２０１２−１９５４４２号公報

しかしながら、上記圧力センサでは、第１基板に形成された凹部と第２基板に形成された窪み部との関係については特に規定されていない。このため、図１０に示されるように、凹部Ｊ１の側壁と凹部Ｊ１にて構成される薄肉部Ｊ１ａとの境界線（薄肉部Ｊ１ａの端部）が窪み部Ｊ３の開口端より大きい場合には、第１基板Ｊ２と第２基板Ｊ４とを貼り合わせた際に発生する応力により、薄膜部Ｊ５が変位し易いという問題がある。

すなわち、第１基板Ｊ２と第２基板Ｊ４とを貼り合わせた際に発生する応力は、第１基板Ｊ２と第２基板Ｊ４との接合領域のうち端部に集中し易い。つまり、第１基板Ｊ２のうち窪み部Ｊ３の開口端と接続される部分に集中し易い。

そして、凹部Ｊ１の側壁と薄肉部Ｊ１ａとの境界線が窪み部Ｊ３の開口端より大きい場合、圧力に応じて変位（変形）能な薄膜部Ｊ５は、第１基板Ｊ２における薄肉部Ｊ１ａのうち窪み部Ｊ３の開口端と接合される部分の内側の領域となる。つまり、薄膜部Ｊ５は、端部が窪み部Ｊ３の開口端によって規定される。言い換えると、薄膜部Ｊ５は、端部が窪み部Ｊ３の開口端と一致している。このため、第１基板Ｊ２のうち窪み部Ｊ３の開口端と接続される部分に発生した応力がそのまま薄膜部Ｊ５に印加されることになり、薄膜部Ｊ５が変位し易く、出力変動が発生し易い。

なお、上記では、薄膜部を有する圧力センサを例に挙げて説明したが、薄膜部を有し、第１基板と第２基板とが貼り合わされて構成される加速度センサや角速度センサにおいても同様の問題が発生する。

本発明は上記点に鑑みて、第１基板と第２基板とを貼り合せた際に発生する応力によって薄膜部が変位することを抑制できる力学量センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（１０ａ）および一面と反対側の他面（１０ｂ）を有し、一面側に薄肉部（１５ａ）を構成する凹部（１５、４２）が形成された第１基板（１０）と、第１基板の一面と接合される一面（２０ａ）を有し、一面のうち凹部と対向する部分に、第１基板との間に封止空間（３０）を構成する窪み部（２０ｃ）が形成された第２基板（２０）とを備え、以下の点を特徴としている。

すなわち、第１基板の一面と第２基板の一面とは、それぞれ外縁部まで互いに接合されており、窪み部は、当該窪み部における開口端を第１基板の一面に投影した第１投影線（Ｐ１）が凹部の側壁と薄肉部との境界線を第１基板の一面に投影した第２投影線（Ｐ２）の外側に少なくとも一部が位置する形状とされており、第１基板は、薄肉部のうち窪み部の開口端の内側に位置する部分が物理量に応じて変位する薄膜部（１８）とされ、薄膜部と窪み部の開口端と接続される部分との間の領域が応力緩和領域（１９）とされていることを特徴としている。

これによれば、応力緩和領域により、第１基板と第２基板とを貼り合わせた際に発生する応力等を緩和でき、当該応力によって薄膜部が変位することを抑制できる。

例えば、請求項２に記載の発明のように、窪み部は、第１投影線が第２投影線を囲む形状とされているものとできる。

これによれば、薄膜部の周囲に応力緩和領域が形成されるため、さらに応力によって薄膜部が変位することを抑制できる。

また、請求項３および４に記載の発明では、薄膜部の中心（Ｃ）を通る薄膜部の長さのうちの最も短くなる部分の長さを薄膜部長さ（Ｌ１）とし、第１投影線と第２投影線との間の長さのうちの最も短くなる部分の長さを応力緩和領域長さ（Ｌ２）としたとき、薄膜部長さに対する応力緩和領域長さを０．２以上とすることを特徴としている（図４参照）。

これによれば、応力緩和領域によって応力を十分に緩和でき、薄膜部が変位することを抑制できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、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る。

本発明の第１実施形態における圧力センサの断面図である。 図１に示す半導体層のうち薄膜部を構成する部分近傍の平面図である。 応力緩和領域長さと薄膜部の変位量との関係を示すシミュレーション結果である。 薄膜部長さに対する応力緩和領域長さと、変位量の比との関係を示すシミュレーション結果である。 図１に示す圧力センサの製造工程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における圧力センサの断面図である。 本発明の第３実施形態における圧力センサの断面図である。 本発明の他の実施形態における半導体層のうちの薄膜部を構成する部分近傍の平面図である。 本発明の他の実施形態における圧力センサの断面図である。 従来の圧力センサの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、本発明の力学量センサを圧力センサに適用した例について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の圧力センサは、センサ基板１０にキャップ２０が接合された構成とされている。なお、本実施形態では、センサ基板１０が本発明の第１基板に相当し、キャップ２０が第２基板に相当している。

センサ基板１０は、支持基板１１、絶縁膜１２、半導体層１３が順に積層され、矩形板状とされたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１４を用いて構成されている。そして、半導体層１３のうち絶縁膜１２側と反対側の面がセンサ基板１０の一面１０ａとされ、支持基板１１のうち絶縁膜１２側と反対側の面がセンサ基板１０の他面１０ｂとされている。

なお、本実施形態では、ＳＯＩ基板１４が本発明の半導体基板に相当している。また、支持基板１１および半導体層１３としてシリコン基板が用いられ、絶縁膜１２として酸化膜（ＳｉＯ_２）等が用いられる。そして、本実施形態の支持基板１１は、厚さが３００μｍ程度とされている。

支持基板１１には、一端部側（図１中紙面右側の端部側）に絶縁膜１２に達する断面矩形状の凹部１５が形成されて薄肉部１５ａが構成されている。本実施形態では、この薄肉部１５ａは、凹部１５の底面（底部）となる絶縁膜１２および半導体層１３で構成されている。そして、薄肉部１５ａのうち半導体層１３には、圧力によって抵抗値が変化するゲージ抵抗１６が形成されている。

なお、本実施形態では、凹部１５の底面（薄肉部１５ａ）は、平面形状が正方形状とされている。また、図１では、凹部１５は、側壁の幅（間隔）が一定とされているものを図示しているが、側壁の幅（間隔）が一面１０ａ側から他面１０ｂ側に向かって広くなるテーパ形状とされていてもよい。

そして、半導体層１３には、薄肉部１５ａよりも他端部側（図１中紙面左側の端部側）に配線層１７が形成されている。この配線層１７は、半導体層１３内を適宜引き回されることにより、図１とは異なる別断面において、各ゲージ抵抗１６の接続点と電気的に接続されている。

キャップ２０は、一面２１ａおよび他面２１ｂを有するシリコン基板２１と、一面２１ａに形成され、シリコン基板２１および半導体層１３と異なる熱膨張係数を有する絶縁膜２２と、他面２１ｂに形成された絶縁膜２３とを有している。そして、絶縁膜２２が半導体層１３と接合されている。

なお、本実施形態では、絶縁膜２２のうちシリコン基板２１側と反対側の面がキャップ２０の一面２０ａとされ、絶縁膜２３のうちシリコン基板２１側と反対側の面がキャップ２０の他面２０ｂとされている。また、本実施形態では、シリコン基板２１が本発明の基板に相当し、絶縁膜２２が本発明の接合部材に相当している。

そして、キャップ２０は、半導体層１３のうち凹部１５の底面と対向する部分に、シリコン基板２１に形成された窪み部２１ｃによって構成される窪み部２０ｃが形成されている。これにより、センサ基板１０とキャップ２０との間には、センサ基板１０と窪み部２０ｃとの間の空間によってゲージ抵抗１６を封止する基準圧力室３０が構成されている。本実施形態では、後述するように、センサ基板１０とキャップ２０とは、真空条件下で接合されるため、基準圧力室３０は真空圧とされている。なお、本実施形態では、基準圧力室３０が本発明の封止空間に相当している。

絶縁膜２２は、センサ基板１０とシリコン基板２１とを絶縁するためのもので酸化膜（ＳｉＯ_２）等の絶縁材料で構成され、シリコン基板２１の一面２１ａの全面に形成されている。

ここで、本実施形態の凹部１５と窪み部２０ｃとの関係について説明する。窪み部２０ｃは、図１および図２に示されるように、窪み部２０ｃの開口端をセンサ基板１０の一面１０ａに投影した第１投影線Ｐ１が凹部１５の側壁と当該凹部１５にて構成される薄肉部１５ａとの境界線をセンサ基板１０の一面１０ａに投影した第２投影線Ｐ２の外側に少なくとも一部が位置する形状とされている。本実施形態では、窪み部２０ｃは、第１投影線Ｐ１が第２投影線Ｐ２を囲む形状とされている。

なお、図２中では、第１投影線Ｐ１および第２投影線Ｐ２を点線で示している。また、凹部１５の側壁と当該凹部１５にて構成される薄肉部１５ａとの境界線とは、言い換えると、凹部１５の側壁のうち一面１０ａ側の端部とも言えるし、薄肉部１５ａの端部とも言える。

つまり、絶縁膜２２は、半導体層１３のうちの薄肉部１５ａとなる部分よりも外側の部分と接合されている。このため、センサ基板１０のうち圧力に応じて変位（変形）能な薄膜部１８は、薄肉部１５ａとなる半導体層１３および絶縁膜１２によって構成される。すなわち、薄膜部１８の端部は、凹部１５の側壁のうち一面１０ａ側の端部によって規定される。そして、半導体層１３のうち、薄膜部１８を構成する部分の端部と、窪み部２０ｃの開口端と接続される部分との間の領域は、応力緩和領域１９とされている。

また、図１に示されるように、キャップ２０には、キャップ２０をセンサ基板１０とキャップ２０との積層方向に貫通する複数の貫通電極部２４が形成されている。

具体的には、各貫通電極部２４は、シリコン基板２１および絶縁膜２２を貫通して配線層１７を露出させる貫通孔２４ａの壁面に絶縁膜２４ｂが形成され、絶縁膜２４ｂ上に配線層１７と電気的に接続される貫通電極２４ｃが形成されている。そして、貫通電極２４ｃと接続されて絶縁膜２３上に配置された部分がワイヤ等を介して外部回路と電気的に接続されるパッド部２４ｄとされている。

なお、絶縁膜２４ｂとしては、例えば、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）等が用いられ、貫通電極２４ｃおよびパッド部２４ｄとしては、例えば、アルミニウム等が用いられる。

このような圧力センサでは、応力緩和領域１９により、センサ基板１０と絶縁膜２２が形成されたシリコン基板２１とを貼り合せる際に発生する応力や、貼り合わせ後に高温アニール等を行った際に発生する応力等を緩和できる。

次に、薄膜部１８と応力緩和領域１９との関係について図３および図４を参照しつつ説明する。なお、図３は、薄膜部１８を一辺が２５０μｍの正方形状としたときのシミュレーション結果であり、薄膜部１８の中心から半導体層１３の一端部側の距離を正、薄膜部１８の中心から半導体層１３の他端部側の距離を負として示している。また、図４中における薄膜部長さとは、図２中の長さＬ１のことであり、中心Ｃを通る薄膜部１８の長さ（幅）のうちの最も短くなる部分の長さのことである。そして、図３および図４中における応力緩和領域長さとは、図２中の長さＬ２のことであり、第１投影線Ｐ１と第２投影線Ｐ２との間の長さのうちの最も短くなる部分の長さのことである。そして、図３および図４中の変位量は、薄膜部１８に圧力が印加されていないときの変位量であり、図４中の変位量の比は、第１投影線Ｐ１と第２投影線Ｐ２とが一致する場合（薄膜部１８の端部が窪み部２０ｃの開口端によって規定される場合）の薄膜部１８の中心の変位量を基準としている。

図３に示されるように、薄膜部１８の変位量は、応力緩和領域長さを長くするほど小さくなる。そして、図４に示されるように、変位量の比は、薄膜部長さＬ１に対する応力緩和領域長さＬ２が０．２未満では急峻に低減するが、０．２以上になると変位量はほとんど変化しない。つまり、薄膜部長さＬ１に対する応力緩和領域長さＬ２が０．２以上とされていれば応力緩和領域１９の効果を十分に得ることができる。このため、本実施形態では、薄膜部長さＬ１に対する応力緩和領域長さＬ２が０．２以上とされている。

以上が本実施形態における圧力センサの構成である。次に、上記圧力センサの製造方法について図５を参照しつつ説明する。

まず、図５（ａ）に示されるように、ＳＯＩ基板１４を用意し、半導体層１３にゲージ抵抗１６や配線層１７を形成する。

なお、ＳＯＩ基板１４は、例えば、支持基板１１および半導体層１３の一方に絶縁膜１２を形成し、絶縁膜１２を介して支持基板１１と半導体層１３とを貼り合わせることで用意される。このようなＳＯＩ基板１４は、凹部１５が形成されていない状態で支持基板１１と半導体層１３との貼り合わせが行われるため、この貼り合わせの際に発生する応力は、ＳＯＩ基板１４の端部（接合領域の端部）に集中し易い。

また、図５（ｂ）に示されるように、キャップ２０を構成するシリコン基板２１を用意し、シリコン基板２１に窪み部２１ｃを形成する。その後、シリコン基板２１の一面２１ａに熱酸化法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等によって絶縁膜２２を形成する。そして、ＳＯＩ基板１４における半導体層１３に絶縁膜２２が形成されたシリコン基板２１を貼り合わせる。特に限定されるものではないが、半導体層１３と絶縁膜２２との貼り合わせは、直接接合にて行うことができる。

すなわち、まずＳＯＩ基板１４と絶縁膜２２が形成されたシリコン基板２１とを真空装置内に配置する。そして、半導体層１３および絶縁膜２２にＮ２プラズマ、Ｏ２プラズマ、またはＡｒイオンビームを照射し、半導体層１３および絶縁膜２２の各表面（貼り合わせ面）を活性化させる。

次に、真空装置内にて、ＳＯＩ基板１４およびシリコン基板２１に適宜設けられたアライメントマークを用いて赤外顕微鏡等によりアライメントを行い、室温〜５５０℃で半導体層１３と絶縁膜２２とを貼り合わせる。これにより、センサ基板１０と窪み部２０ｃとの間に基準圧力室３０が構成される。

なお、ここでは直接接合を例に挙げて説明したが、半導体層１３と絶縁膜２２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。そして、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、シリコン基板２１を他面２１ｂから研削、研磨し、所望の厚さに加工してもよい。

続いて、図５（ｃ）に示されるように、キャップ２０に複数の貫通電極部２４を形成する。具体的には、シリコン基板２１の他面２１ｂに図示しないマスクを形成してドライエッチング等を行い、配線層１７に達する複数の貫通孔２４ａを形成する。次に、各貫通孔２４ａの壁面にＴＥＯＳ等の絶縁膜２４ｂを成膜する。このとき、シリコン基板２１の他面２１ｂ側に形成された絶縁膜にて絶縁膜２３が構成される。つまり、絶縁膜２３および絶縁膜２４ｂは、同じ工程で形成される絶縁膜である。

その後、各貫通孔２４ａの底部に形成された絶縁膜２４ｂを除去することにより、各貫通孔２４ａから配線層１７を露出させる。そして、各貫通孔２４ａにスパッタ法や蒸着法等によって金属膜を形成することにより、配線層１７と電気的に接続される貫通電極２４ｃを形成する。また、絶縁膜２３上に形成された金属膜を適宜パターニングしてパッド部２４ｄを形成する。このようにして、キャップ２０に複数の貫通電極部２４を形成する。

続いて、図５（ｄ）に示されるように、センサ基板１０の他面１０ｂに図示しないマスクを形成してドライエッチング等を行い、上記のような窪み部２０ｃとの関係を満たす凹部１５を形成する。これにより、センサ基板１０に薄膜部１８（薄肉部１５ａ）が構成され、上記圧力センサが製造される。

なお、薄膜部１８の端部は、上記のように、凹部１５の側壁のうち一面１０ａ側の端部によって規定される。また、図５（ｄ）の工程において凹部１５を形成する際には、絶縁膜１２をエッチングストッパとして利用することにより、製造工程の簡略化を図ることができる。さらに、上記では、１つの圧力センサの製造方法について説明したが、ウェハ状のＳＯＩ基板１４とシリコン基板２１とを用意し、これらを貼り合わせ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。

以上説明したように、本実施形態の圧力センサでは、センサ基板１０は、薄膜部１８の端部と窪み部２０ｃの開口端と接合される部分との間の領域が応力緩和領域１９とされている。このため、当該応力緩和領域１９により、センサ基板１０と絶縁膜２２が形成されたシリコン基板２１とを貼り合せる際に発生する応力や、貼り合わせ後に高温アニール等を行った際に発生する応力等を緩和でき、これらの応力によって薄膜部１８が変位することを抑制できる。したがって、出力変動を抑制できる。

また、薄膜部長さＬ１に対する応力緩和領域長さＬ２が０．２以上とされている。このため、応力緩和領域１９により、センサ基板１０と絶縁膜２２が形成されたシリコン基板２１とを貼り合せる際に発生する応力や、貼り合わせ後に高温アニール等を行った際に発生する応力等を十分に緩和でき、薄膜部１８が変位することをさらに抑制できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してセンサ基板１０の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図６に示されるように、本実施形態では、センサ基板１０は、ＳＯＩ基板１４のうち支持基板１１にガラス等で構成される台座４１が接合された構成とされている。つまり、本実施形態では、台座４１のうち支持基板１１側と反対側の面がセンサ基板１０の他面１０ｂとされている。

また、支持基板１１は、本実施形態では、厚さが１〜１０μｍ程度とされており、第１実施形態の支持基板１１より薄くされている。

そして、台座４１には、センサ基板１０の他面１０ｂから支持基板１１に達する断面矩形状の凹部４２が形成されている。つまり、本実施形態では、ＳＯＩ基板１４のうち凹部４２の底面を構成する部分にて薄膜部１８が構成されている。

このような圧力センサとしても、薄膜部１８の端部が凹部４２の側壁のうち一面１０ａ側の端部によって規定されると共にセンサ基板１０に応力緩和領域１９が構成されるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、このような圧力センサは、例えば、上記図５（ｃ）の工程の後、支持基板１１を研磨、研削して薄くして当該支持基板１１に台座４１を接合し、台座４１に凹部４２を形成することによって構成される。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対して台座４１の構成を変更したものであり、その他に関しては第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図７に示されるように、本実施形態では、台座４１には、凹部４２が支持基板１１側から形成され、センサ基板１０の他面１０ｂに凹部４２にて薄膜化された薄膜部４３が形成されている。そして、支持基板１１と凹部４２との間の空間によって封止空間４４が構成されている。

このような圧力センサとしても、薄膜部１８の端部が凹部４２の側壁のうち一面１０ａ側の端部によって規定されると共にセンサ基板１０に応力緩和領域１９が構成されるため、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、このような圧力センサでは、薄膜部４３に圧力が印加されると、薄膜部４３の変位に伴って凹部４２とＳＯＩ基板１４との間に構成される封止空間４４の圧力が変動する。このため、封止空間４４の圧力変動に応じて薄膜部１８が変位し、薄膜部１８から圧力に応じたセンサ信号が出力される。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記各実施形態では、圧力センサを例に挙げて説明したが、薄膜部１８を有する加速度センサや角速度センサに本発明を適用することもできる。

また、上記各実施形態において、センサ基板１０としてＳＯＩ基板１４の代わりにシリコン基板等を用いることもできる。このようにセンサ基板１０としてシリコン基板を用いた場合には、センサ基板１０として絶縁膜１２を有するＳＯＩ基板１４を用いた場合と比較して、センサ基板１０とキャップ２０とを貼り合せる際や貼り合わせ後に高温アニール等を行った際、センサ基板１０内に応力が発生することを抑制できる。このため、センサ基板１０が反ることを抑制でき、センサ基板１０のうち窪み部２０ｃの開口端と接合される部分に応力が集中することを抑制できる。

そして、上記各実施形態において、接合部材としての絶縁膜２２の代わりに誘電体や金属膜等を用いてもよい。なお、接合部材として金属膜等を用いる場合には、半導体層１３およびシリコン基板２１に所定の処理を行い、半導体層１３とシリコン基板２１との絶縁性を図ることが好ましい。また、接合部材を用いず、半導体層１３とシリコン基板２１とを直接接合するようにしてもよい。さらに、台座４１として、ガラス基板等の代わりにシリコン基板等の半導体基板を用いてもよい。

また、上記各実施形態において、薄膜部１８（薄肉部１５ａ）を半導体層１３のみで構成してもよい。

さらに、上記各実施形態において、薄膜部１８（薄肉部１５ａ）は、正方形状でなく、例えば、長方形状や菱形形状であってもよいし、円形状であってもよい。

そして、上記各実施形態において、図８に示されるように、第１投影線Ｐ１の一部が第２投影線Ｐ２の内側に位置するように窪み部２０ｃを形成してもよい。この場合は、薄膜部１８は、薄肉部１５ａのうちの窪み部２０ｃ（第１投影線Ｐ１）で囲まれる部分で構成される。このような圧力センサでは、応力緩和領域１９が半導体層１３のうちの薄膜部１８を構成する部分の端部と窪み部２０ｃの開口端と接続される部分との間の領域で構成されるため、図８中では薄膜部１８のうちの紙面右側の部分の周囲には応力緩和領域１９が構成されていない。しかしながら、このような圧力センサとしても、応力緩和領域１９にてセンサ基板１０と絶縁膜２２が形成されたシリコン基板２１とを貼り合せる際に発生する応力や、貼り合わせ後に高温アニール等を行った際に発生する応力を緩和できるため、薄膜部１８が変位することを抑制できる。

さらに、上記各実施形態において、図９に示されるように、絶縁膜２２は窪み部２１ｃの表面に形成されていなくてもよい。

１０ センサ基板（第１基板）
１０ａ 一面
１８ 薄膜部
１９ 応力緩和領域
２０ キャップ（第２基板）
２０ａ 一面
２０ｃ 窪み部
３０ 基準圧力室（封止空間）

Claims (8)

1. 一面（１０ａ）および前記一面と反対側の他面（１０ｂ）を有し、前記一面側に薄肉部（１５ａ）を構成する凹部（１５、４２）が形成された第１基板（１０）と、
   前記第１基板の一面と接合される一面（２０ａ）を有し、前記一面のうち前記凹部と対向する部分に、前記第１基板との間に封止空間（３０）を構成する窪み部（２０ｃ）が形成された第２基板（２０）と、を備え、
   前記第１基板の一面と前記第２基板の一面とは、それぞれ外縁部まで互いに接合されており、
   前記窪み部は、当該窪み部における開口端を前記第１基板の一面に投影した第１投影線（Ｐ１）が前記凹部の側壁と前記薄肉部との境界線を前記第１基板の一面に投影した第２投影線（Ｐ２）の外側に少なくとも一部が位置する形状とされており、
   前記第１基板は、前記薄肉部のうち前記窪み部の開口端の内側に位置する部分が物理量に応じて変位する薄膜部（１８）とされ、前記薄膜部と前記窪み部の開口端と接続される部分との間の領域が応力緩和領域（１９）とされていることを特徴とする力学量センサ。
2. 前記窪み部は、前記第１投影線が前記第２投影線を囲む形状とされていることを特徴とする請求項１に記載の力学量センサ。
3. 前記薄膜部の中心（Ｃ）を通る前記薄膜部の長さのうちの最も短くなる部分の長さを薄膜部長さ（Ｌ１）とし、前記第１投影線と前記第２投影線との間の長さのうちの最も短くなる部分の長さを応力緩和領域長さ（Ｌ２）としたとき、前記薄膜部長さに対する前記応力緩和領域長さが０．２以上とされていることを特徴とする請求項２に記載の力学量センサ。
4. 一面（１０ａ）および前記一面と反対側の他面（１０ｂ）を有し、前記一面側に薄肉部（１５ａ）を構成する凹部（１５、４２）が形成された第１基板（１０）と、
   前記第１基板の一面と接合される一面（２０ａ）を有し、前記一面のうち前記凹部と対向する部分に、前記第１基板との間に封止空間（３０）を構成する窪み部（２０ｃ）が形成された第２基板（２０）と、を備え、
   前記窪み部は、当該窪み部における開口端を前記第１基板の一面に投影した第１投影線（Ｐ１）が前記凹部の側壁と前記薄肉部との境界線を前記第１基板の一面に投影した第２投影線（Ｐ２）を囲む形状とされており、
   前記第１基板は、前記薄肉部のうち前記窪み部の開口端の内側に位置する部分が物理量に応じて変位する薄膜部（１８）とされ、前記薄膜部と前記窪み部の開口端と接続される部分との間の領域が応力緩和領域（１９）とされ、
   前記薄膜部の中心（Ｃ）を通る前記薄膜部の長さのうちの最も短くなる部分の長さを薄膜部長さ（Ｌ１）とし、前記第１投影線と前記第２投影線との間の長さのうちの最も短くなる部分の長さを応力緩和領域長さ（Ｌ２）としたとき、前記薄膜部長さに対する前記応力緩和領域長さが０．２以上とされていることを特徴とする力学量センサ。
5. 前記第２基板は、前記第１基板と対向する一面（２１ａ）を有する基板（２１）と、前記基板の一面に形成され、前記基板および前記第１基板と熱膨張係数の異なる材料で構成された接合部材（２２）と、を有し、前記接合部材が前記第１基板の一面と接合されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の力学量センサ。
6. 前記第１基板は、支持基板（１１）、絶縁膜（１２）、半導体層（１３）が順に積層された半導体基板であり、
   前記凹部は、前記支持基板のうち前記絶縁膜と反対側の面から前記絶縁膜に達するまで形成され、
   前記薄膜部は、前記凹部の底面を構成する前記絶縁膜および前記半導体層にて構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の力学量センサ。
7. 前記第１基板は、支持基板（１１）、絶縁膜（１２）、半導体層（１３）が順に積層された半導体基板の前記支持基板に台座（４１）が接合されたものであり、
   前記凹部（４２）は、前記台座のうち前記支持基板と反対側の面から前記支持基板に達するまで形成され、
   前記薄膜部は、前記凹部の底面を構成する前記半導体基板にて構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の力学量センサ。
8. 前記第１基板は、支持基板（１１）、絶縁膜（１２）、半導体層（１３）が順に積層された半導体基板の前記支持基板に台座（４１）が接合されたものであり、
   前記凹部（４２）は、前記台座のうち前記支持基板側の面に形成されて前記支持基板側と反対側の面に圧力に応じて変位する薄膜部（４３）を構成すると共に、前記支持基板との間に封止空間（４４）を構成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の力学量センサ。

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