WO2012144256A1 - Ｍｅｍｓセンサ及びその製造方法 - Google Patents

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WO2012144256A1
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metal layer
outer peripheral
metal
insulating layer
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亨 宮武
高橋　亨
俊宏 小林
宜隆 宇都
尚信 大川
矢澤　久幸
菊入　勝也
健一郎 池田
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アルプス電気株式会社
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    • G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
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    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure

Definitions

  • the present invention relates to a MEMS sensor formed by finely processing a silicon layer, and more particularly to a MEMS sensor in which an operation region is enclosed and sealed by a metal joint.
  • a MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) sensor described in Patent Document 1 below is an SOI substrate in which, for example, two silicon wafers are bonded together with an SiO 2 oxide insulating layer (insulator) interposed therebetween. It is formed by processing.
  • One silicon wafer of the SOI substrate serves as a first member (support substrate), and the other silicon wafer serves as a functional layer.
  • the functional layer is finely processed to form a movable part and a support part that supports the movable part, and further, a frame that surrounds an operation region having the movable part and the support part is formed by a part of the functional layer.
  • a second member (wiring substrate) formed of a silicon wafer is overlaid on the functional layer, the frame and the second member are joined, and the operation region is partitioned from the external region and sealed. ing.
  • an aluminum layer is formed on the surface of the insulating layer appearing on the front side of the second member, a germanium layer is formed on the surface of the frame, and the aluminum layer, the germanium layer, Are heated and pressurized and bonded by eutectic bonding or diffusion bonding to form a metal bond. If this metal coupling part is used, the operation region can be sealed by joining the second member and the frame body by a simple operation of heating and pressurization.
  • Patent Document 2 when a passivation layer, that is, a protective insulating layer is formed around the joint portion between the functional layer and the second member, the outer peripheral end portion of the joint interface in the metal joint portion Is retracted to the inner side, which is the operation region, from the outer peripheral side surface of the oxide insulating layer (a form of a comparative example described later), the metal layer constituting the metal bonding portion easily flows away to the outside and forms a protective insulating layer. For this reason, there is a problem that the gap is extremely narrow. Further, even in the configuration of Patent Document 3, the metal layer constituting the metal bonding portion is washed away by pressurization and heating, and the protruding metal layer is greatly raised. For this reason, the protective insulating layer cannot be properly coated on the outer peripheral surface of the metal bonding portion, and the protective insulating layer is interrupted. For this reason, corrosion of the metal bonding portion cannot be prevented appropriately.
  • a passivation layer that is, a protective insulating layer is formed around the joint portion between
  • an object of the present invention is to provide a MEMS sensor in which the uniformity of stress acting on the bonding interface of the metal bonding portion is improved and the sealing property is improved.
  • the present invention relates to a MEMS sensor having a first member, a second member, and a functional layer positioned between the first member and the second member.
  • the functional layer is formed with a movable part, a support part that supports the movable part, and a frame body that partitions an operation area where the movable part and the support part are located, and an external area,
  • the first member is joined via a first insulating layer that surrounds the entire periphery of the operating region, and the frame and the second member are the metal coupling portion that surrounds the entire periphery of the operating region.
  • a first metal layer is formed on a surface of the second member facing the frame body, and a second metal layer is formed on a surface of the frame body facing the second member.
  • the first metal layer and the second metal layer are heated and pressurized and joined together,
  • the outer peripheral side surface of the first insulating layer recedes inward from the outer peripheral side surface of the frame, which is the direction of the operation region,
  • the outer peripheral end portion of the bonding interface between the first metal layer and the second metal layer is located outside the outer peripheral side surface of the first insulating layer in a direction away from the operating region. It is a feature.
  • the manufacturing method of the MEMS sensor in the present invention is as follows.
  • the amount of receding T1 to the outer peripheral side surface of the metal layer is formed in the next step of leaving the first insulating layer between the support portion and the frame body and removing it between the movable portion, A step of making it smaller than a retraction amount T2 from the outer peripheral side surface of the frame to the outer peripheral side surface of the first insulating layer; Leaving the first insulating layer between the support part and the frame, and removing the first insulating layer from the movable part; On the surface of the second member facing the frame, a first metal layer having an outer peripheral side surface extending to the outer side of the outer peripheral side surface of the second metal layer is formed, and the first metal layer And the second metal layer are opposed to each other and bonded to each other by heating and pressurizing, and an outer peripheral end portion of the bonding interface between the first metal layer and the second metal layer is A step of positioning outside the outer peripheral side surface of the insulating layer of 1; It is characterized by having.
  • the outer peripheral end of the bonding interface is retreated inward from the outer peripheral side surface of the first insulating layer (comparative example).
  • the stress applied to the bonding interface between the first metal layer and the second metal layer can be made uniform. Therefore, it becomes possible to improve the sealing property in a metal coupling part.
  • the stress applied to the outer peripheral end portion of the joint interface can be weakened, and thus the height of the bulge caused by the first metal layer being crushed and protruding into the external region is kept low. I can do it. Therefore, in the form in which the outer peripheral surface of the metal bonding portion is covered with the protective insulating layer, the protective insulating layer is easily formed on the outer peripheral surface of the metal bonding portion without interruption. Since the protective insulating layer can be formed without interruption, it becomes easy to prevent corrosion of the metal bonding portion.
  • the outer peripheral end portion of the bonding interface between the first metal layer and the second metal layer is coincident with the outer peripheral side surface of the frame body in the height direction.
  • the outer peripheral side surface of the second metal layer is made to coincide with the cut surface so that the retraction amount T1 is zero. It is.
  • the protective insulating layer can be easily and appropriately formed with a uniform film thickness.
  • the inner peripheral end portion of the bonding interface between the first metal layer and the second metal layer is located in a direction away from the operation region than the inner peripheral side surface of the first insulating layer. It is preferable. As a result, the stress applied to the outer peripheral end portion of the bonding interface between the first metal layer and the second metal layer can be weakened more effectively, so that the first metal layer is crushed into the external region. The height of the bulge caused by the protrusion can be further reduced.
  • the second member, the functional layer, and the first member are stacked in this order from the bottom, and in the metal coupling portion, the first metal layer is located below the second metal layer. Located When heated and pressurized, the height of the first metal layer that protrudes to the external region from the bonding interface of the metal bonding portion is equal to or less than the surface of the frame body facing the second member. Can be configured in position.
  • the second member has an extending portion that extends outward from the outer peripheral side surface of the functional layer and the outer peripheral side surface of the first member
  • the second member includes a base material, a second insulating layer provided on the surface facing the functional layer of the base material, an internal wiring layer embedded in the second insulating layer, A counter electrode layer electrically connected to the internal wiring layer and provided on a surface of the second insulating layer at a position facing the movable portion; and electrically connected to the internal wiring layer and extending And a pad portion provided on the surface of the second insulating layer, and can be preferably applied to a MEMS sensor in which the pad portion is open in the height direction.
  • FIG. 1 is the schematic diagram which shows distribution of Mises stress in an Example
  • FIG.4 (b) is shown in the schematic diagram which shows distribution of Mises stress of a comparative example
  • (c) is the minimum in an Example.
  • FIG. 5A illustrates the embodiment of FIG. 5A
  • FIG. 5B illustrates the comparative example of FIG.
  • It is a partial expansion longitudinal cross-sectional view of the MEMS sensor in this embodiment.
  • It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view of the MEMS sensor in another embodiment.
  • It is process drawing (partial longitudinal cross-sectional view) which shows the manufacturing process of the MEMS sensor of this embodiment.
  • a functional layer 10 is sandwiched between a support substrate (first member) 1 and a wiring substrate (second member) 2. Each part of the support substrate 1 and the functional layer 10 is joined via the first insulating layers 3a and 3b.
  • the support substrate 1, the functional layer 10, and the first insulating layers 3a and 3b are made of SOI (Silicon on Insulator) is formed by processing the substrate.
  • SOI substrate used here is obtained by integrally bonding two silicon wafers with an oxide insulating layer (insulator), which is a SiO 2 layer, interposed therebetween.
  • One silicon wafer of the SOI substrate is used as the support substrate 1 and the other silicon wafer is used as the functional layer 10.
  • the silicon wafer constituting the functional layer 10 is finely processed, and the movable portion 11 is positioned between the movable portion 11, the support portion 12 that supports the movable portion 11, and the movable portion 11 and the support portion 12.
  • An elastically deformable portion 13 that is movably supported up and down in the figure is formed.
  • a frame body 14 is formed that surrounds the entire periphery of the movable portion 11 and the support portion 12 in a part of the silicon wafer constituting the functional layer 10.
  • the oxide insulating layer which is the SiO 2 layer of the SOI substrate is partially removed, and the first insulating layers 3a and 3b are formed by the remaining oxide insulating layer. It is formed.
  • the support portion 12 of the functional layer 10 is fixed to the support substrate 1 by the first insulating layer 3b. There is no oxide insulating layer between the movable portion 11 and the elastically deformable portion 13 and the support substrate 1, and the movable portion 11 is shown in the vertical direction in the operation region 15 between the support substrate 1 and the wiring substrate 2. Can move freely.
  • the movable portion 11, the support portion 12, the elastic deformation portion 13, and the frame body 14 are processed by removing a part of the silicon wafer of the functional layer 10 by ion etching means such as deep RIE using high-density plasma. Is called.
  • the step of removing the part of the oxide insulating layer to form the first insulating layers 3a and 3b is performed by a selective isotropic etching process that can dissolve the SiO 2 layer without dissolving silicon.
  • the support substrate 1 formed of one silicon wafer of the SOI substrate has a thickness dimension of about 0.2 to 0.7 mm, and the movable portion 11, the support portion 12, and the elastic deformation portion formed of the other silicon wafer. 13 and the frame 14 have a thickness of about 10 to 30 ⁇ m.
  • the thickness of the first insulating layers 3a and 3b is about 1 to 3 ⁇ m.
  • the wiring board (second member) 2 includes a single-layer silicon wafer (base material) 21 having a thickness dimension of about 0.2 to 0.7 mm, and a second insulating layer formed on the surface of the silicon wafer 21. (Second insulating layer) 22.
  • the second insulating layer 22 is an inorganic insulating layer such as SiO 2 , Si 3 N 4 or Al 2 O 3 and is formed by a sputtering process or a CVD process. Although not shown, the second insulating layer 22 has a laminated structure of a plurality of insulating layers. At this time, the material of each insulating layer can be changed.
  • the frame body 14 formed of a silicon wafer of the functional layer 10 and the wiring board 2 are fixed via a metal coupling portion 30a for sealing.
  • the support part 12 and the wiring board 2 formed of a silicon wafer of the functional layer 10 are fixed via a conductive metal coupling part 30b.
  • the first metal layer 31a is formed on the surface of the second insulating layer 22 constituting the wiring board 2 (the surface facing the frame body 14).
  • a second metal layer 32a is formed on the surface (the surface of the second insulating layer 22).
  • the first metal layer 31 b is formed on the surface of the second insulating layer 22, and the second metal layer 32 b is formed on the support portion 12 of the functional layer 10.
  • the first metal layers 31a and 31b and the second metal layers 32a and 32b are a combination of metal materials that are eutectic bonded or diffusion bonded in a heating and pressurizing process. Further, when the heat treatment is performed, the viscosity of the first metal layers 31a and 31b is lower than that of the second metal layers 32a and 32b.
  • the first metal layers 31a and 31b are aluminum or an alloy containing aluminum, for example, an aluminum-copper alloy
  • the second metal layers 32a and 32b are formed of germanium.
  • the first metal layers 31a and 31b are aluminum or an alloy containing aluminum, and the second metal layers 32a and 32b are zinc.
  • Other combinations of the first metal layer and the second metal layer are gold-silicon, gold-indium, gold-germanium, gold-tin, and the like. In the combination of the above metals, it becomes possible to perform bonding between metals at a relatively low temperature of 450 ° C. or lower, which is a temperature lower than the melting point of each metal.
  • the metal coupling part 30a for sealing is provided so as to surround the entire circumference of the operation region 15. After joining, the operation region 15 having the movable portion 11 and the support portion 12 and the external region 16 are blocked by the metal coupling portion 30a, and the operation region 15 is sealed. If the bonding step is performed in an inert gas atmosphere, the operation region 15 can be filled with an inert gas.
  • an internal wiring layer 35 is formed inside the second insulating layer 22, and the internal wiring layer 35 is electrically connected to the first metal layer 31b. Therefore, the support portion 12 and the movable portion 11 made of silicon are electrically connected to the internal wiring layer 35 through the metal coupling portion 30b.
  • a counter electrode layer 36 facing the movable portion 11 is provided on the surface of the second insulating layer 22, and the counter electrode layer 36 is routed inside the second insulating layer 22.
  • the internal wiring layer (not shown) is electrically connected.
  • the wiring board 2 has an extending portion 2 a that extends outward from the outer peripheral side surface 14 a of the frame body 14 and the outer peripheral side surface 1 a of the support substrate 1.
  • the pad part 20 electrically connected with the internal wiring layer 35 is formed in the surface of the 2nd insulating layer 22 of the extension part 2a. As shown in FIG. 1, the pad portion 20 is opened in the height direction.
  • This MEMS sensor can be used as an acceleration sensor.
  • acceleration in any of the upper and lower directions shown in the drawing acts on the MEMS sensor, the movable portion 11 moves in the direction opposite to the acceleration in the operation region 15 due to the reaction.
  • the distance between the movable part 11 and the counter electrode layer 36 changes. If this change in distance is detected as a change in capacitance, the direction and magnitude of acceleration can be detected.
  • the MEMS sensor can be used as a pressure sensor, a vibration gyro, or the like.
  • FIG. 1 shows the first metal layer 31a and the second metal layer 32a before eutectic bonding or diffusion bonding.
  • FIG. 2A shows a state after the first metal layer 31a and the second metal layer 32a are eutectic-bonded or diffusion-bonded to form the metal bonding portion 30a through the heating and pressurizing steps. Indicates the state.
  • FIG. 2A is a partially enlarged longitudinal sectional view of the MEMS sensor in the present embodiment.
  • a bonding plane 22a is formed on the surface (opposing surface) of the second insulating layer 22.
  • Step portions 22b and 22b are formed on both sides of the bonding plane 22a, and the surface (opposing surface) of the second insulating layer 22 is closer to the bonding plane on the operation region 15 side and the external region 16 side than the step portions 22b and 22b. It is recessed below 22a.
  • the first metal layer 31a is formed on the bonding plane 22a with a constant film thickness. The first metal layer 31a is formed from the bonding plane 22a to the surface of the operating region 15 and the surface of the external region 16 of the second insulating layer 22 through the step portion 22b.
  • a bonding plane 14c is formed on the surface (opposing surface) of the frame body 14, and the bonding plane is formed inside the bonding plane 14c (in the direction of the operation region 15) via a step 14b.
  • a receding plane 14d that recedes one step above 14c (the side away from the second insulating layer 22) is formed.
  • the second metal layer 32a is formed with a substantially constant film thickness from the joining plane 14c to the receding plane 14d inside the joining plane 14c.
  • the length dimension of the first metal layer 31a in the X1-X2 direction is longer than the length dimension of the second metal layer 32a in the X1-X2 direction.
  • the outer peripheral side surface 32c of the second metal layer 32a is coincident with the outer peripheral side surface 14a of the frame body 14 in the height direction. That is, the outer peripheral side surface 32 c of the second metal layer 32 a is formed at a position along the outer peripheral side surface 14 a of the frame body 14.
  • the first metal layer 31a extends to the outer region 16 outside the position facing the second metal layer 32a.
  • the outer peripheral end B of the bonding interface A when the first metal layer 31 a and the second metal layer 32 a are overlaid and heated and pressurized is the outer periphery of the frame body 14. It coincides with the side surface 14a in the height direction. That is, the outer peripheral end B of the bonding interface A is located on an extension line along the outer peripheral side surface 14 a of the frame body 14.
  • the amount of retraction from the outer peripheral side surface 14a of the frame 14 to the outer peripheral end B of the bonding interface A is T1
  • the retraction amount T1 is zero.
  • the outer peripheral side surface 3c of the first insulating layer 3a that joins the frame 14 and the support substrate 1 is inside the outer peripheral side surface 14a of the frame 14 (in the direction of the operation region 15). ; X1 side).
  • the retraction amount from the outer peripheral side surface 14a of the frame 14 to the outer peripheral side surface 3c of the first insulating layer 3 is T2, and the retraction amount T2 is larger than zero.
  • the relationship of the retraction amount T1 ⁇ the retraction amount T2 is established, and the outer peripheral side surface 14a of the frame body 14 and the outer end of the bonding interface A between the first metal layer 31a and the second metal layer 32a.
  • the part B is located outside the outer peripheral side surface 3c of the first insulating layer 3a (the direction away from the operation region 15; the direction approaching the external region 16; the X2 side).
  • the outer peripheral surface of the metal joint portion 30a is covered with a passivation layer, that is, a protective insulating layer 41.
  • the protective insulating layer 41 continuously covers the outer peripheral side surface 14a of the frame body 14, the surface of the second insulating layer 22, and the like with the outer peripheral surface of the metal coupling portion 30a.
  • the protective insulating layer 41 can be formed by, for example, a CVD method, and is made of Si 3 N 4 , SiO 2 , PSG, or the like.
  • FIG. 2B shows the structure of the MEMS sensor of the comparative example.
  • the outer peripheral end B of the bonding interface A between the first metal layer 31a and the second metal layer 32a is located on the inner side of the outer peripheral side surface 14a of the frame body 14 (direction of the operation region 15; X1 side) and retracts inward from the outer peripheral side surface 3c of the first insulating layer 3a. That is, the relationship of the reverse amount T1> the reverse amount T2 is established.
  • FIG. 3A is an overall schematic diagram (front view) of the MEMS sensor used in the simulation experiment.
  • FIG. 3B is a partially enlarged schematic view of the MEMS sensor in the present embodiment
  • FIG. 3C is a partially enlarged schematic view of the MEMS sensor in the comparative example.
  • the first insulating layer 3a made of SiO 2 is provided between the first member (support substrate) 1 made of silicon and the frame body 14 made of silicon. Intervenes.
  • the second member 2 includes a silicon base material 21 and a second insulating layer 22 formed on the surface thereof.
  • the second member 2 is simplified by not providing the internal wiring layer 35 and the counter electrode layer 36 unlike the wiring substrate 2 shown in FIG.
  • the second insulating layer 22 is made of Si 3 N 4 .
  • a first metal layer 31a made of aluminum is formed on the surface of the second insulating layer 22 (first metal layer 51a in the comparative example of FIG. 3C), and a first metal layer made of germanium is formed on the surface of the frame body 14.
  • the outer peripheral end B of the bonding interface A between the first metal layer 31a and the second metal layer 32a is used as the frame body 14 as in FIG.
  • the outer peripheral side surface 14a of the first insulating layer 3a is positioned on the outer side (X2 side) of the outer peripheral side surface 3c of the first insulating layer 3a.
  • the outer peripheral end B of the bonding interface A between the first metal layer 51a and the second metal layer 52a is It was made to recede further inside (X1 side) than the outer peripheral side surface 3c of one insulating layer 3a.
  • FIG. 4 (a) is a schematic diagram showing the distribution of Mises stress in the example
  • FIG. 4 (b) is a schematic diagram showing the distribution of Mises stress in the comparative example
  • 4 (a) and 4 (b) are copies of the measured Mises stress distribution map shown in different colors.
  • FIGS. 4 (a) and 4 (b) shows a higher stress than (2).
  • the high stress region (1) generated in the vicinity of the outer end B of the bonding interface A between the first metal layer 31a and the second metal layer 32a is shown in FIG. ) was found to be within a smaller range than the comparative example.
  • FIG. 4C is a schematic diagram showing the distribution of the minimum principal stress in the example
  • FIG. 4D is a schematic diagram showing the distribution of the minimum principal stress in the comparative example
  • FIGS. 4C and 4D are distribution diagrams of the measured minimum principal stresses shown in different colors.
  • FIGS. 4 (c) and 4 (d) shows a higher stress than (4)
  • (4) shows a higher stress than (5).
  • FIG. 4C the high stress region (3) generated in the vicinity of the outer end B of the bonding interface A between the first metal layer 31a and the second metal layer 32a is shown in FIG. ) was found to be within a smaller range than the comparative example, or it could be almost eliminated.
  • FIGS. 4A and 4C are more uniform in the distribution of stress in the X1-X2 direction than the comparative examples shown in FIGS. 4B and 4D.
  • FIG. 5A is an electron micrograph showing a cross section of the MEMS sensor in the example
  • FIG. 5B is an electron micrograph showing a cross section of the MEMS sensor in the comparative example. Note that the comparative example in FIG. 5B is a photograph after the protective insulating layer is formed, while the example in FIG. 5A is a photograph before the protective insulating layer is formed.
  • the height D of the first metal layer that protrudes to the outside region from the bonding interface between the first metal layer and the second metal layer is set to the surface of the frame. It turned out that it can be located below (surface facing a wiring board (2nd member)) C or less.
  • FIG. 6 (a) illustrates the embodiment of FIG. 5 (a).
  • the first metal layer 31a is heated, pressurized and crushed to be slightly raised in the external region 16, but the height D of the raised portion 31c is set to the joining plane 14c of the frame body 14c.
  • the bulge of the raised portion 31c can be kept low so that it can be kept below the height C of (the surface facing the wiring board 2). This is because, as shown in the simulation results of FIG. 4, the stress applied to the outer peripheral end B of the bonding interface A of the metal joint portion 30a can be reduced.
  • the height of the first metal layer that protrudes outside the bonding interface between the first metal layer and the second metal layer is the surface of the frame. (It becomes higher than the facing surface E facing the wiring board (second member).
  • Fig. 6 (b) illustrates a comparative example of Fig. 5 (b).
  • the metal layer 51a is heated and pressurized and crushed, the metal layer 51a is greatly bulged outward, and the height F of the raised portion 51c is the height E of the bonding plane 14c of the frame body 14 (the surface facing the wiring board 2). This is because the stress applied to the outer peripheral end B of the bonding interface A of the metal bonding part 50a is large as shown in the simulation result of FIG.
  • the outer peripheral end B of the bonding interface A between the first metal layer 31a and the second metal layer 32a is outside the outer peripheral side surface 3c of the first insulating layer 3a (operation).
  • the stress acting on the bonding interface A can be made more uniform than in the comparative example. Therefore, the sealing property by the metal coupling part 50a can be improved.
  • the stress applied to the outer peripheral end B of the bonding interface A can be weakened as compared with the comparative example. Therefore, the height of the raised portion 31c due to the first metal layer 31a being crushed and protruding into the external region 16 can be kept low.
  • the height of the raised portion 51c of the first metal layer 51a is increased, and a narrow space G is formed outside the bonding interface A and between the first metal layer 51a and the second metal layer 52a. I can do it. Therefore, in the configuration in which the outer peripheral surface of the metal bonding portion is covered with the protective insulating layer 41, it is difficult to appropriately fill the narrow space G with the protective insulating layer 41.
  • the height of the raised portion 31c of the first metal layer 31a can be suppressed lower than that of the comparative example, and the formation of the narrow space G as shown in the comparative example can be suppressed.
  • the protective insulating layer 41 can be formed on the outer peripheral surface of the metal coupling portion 30a without interruption. Thereby, compared with the comparative example, corrosion of the metal joint portion 30a can be prevented appropriately and easily.
  • the inner peripheral side surface 3d of the first insulating layer 3a and the inner peripheral end portion H of the bonding interface A of the metal coupling portion 30a are both the inner peripheral side surface 14e of the frame body 14. It retreats in the direction outside (the direction away from the operation region 15; X2 side). At this time, the inner peripheral end H of the bonding interface A of the metal bonding portion 30a is further receded in the direction away from the operation region 15 (X2 side) than the inner peripheral side surface 3d of the first insulating layer 3a. Is preferred.
  • the amount of the first metal layer 31a made of aluminum or aluminum alloy can be suppressed from protruding from the outer peripheral end B of the bonding interface A to the outer region 16 (see FIG. 2A). That is, contrary to FIG. 7, when the inner end H of the bonding interface A of the metal coupling portion 30 a is positioned closer to the operation region 15 side (X1 side) than the inner peripheral side surface 3 d of the first insulating layer 3 a, Since the stress applied to the inner end H of the bonding interface A is weakened, the stress applied to the outer peripheral end B of the bonding interface A becomes stronger than when the state shown in FIG. Therefore, as shown in FIG.
  • the inner end H of the bonding interface A of the metal coupling portion 30a is set back in the direction away from the operation region 15 (X2 side) from the inner peripheral side surface 3d of the first insulating layer 3a.
  • the stress applied to the inner end portion H of the bonding interface A can be increased, and the stress applied to the outer peripheral end portion B of the bonding interface A can be weakened, and the outer region 16 protrudes beyond the outer peripheral end portion B of the bonding interface A.
  • the rise of the first metal layer 31a can be kept low.
  • FIG. 8 is a partially enlarged longitudinal sectional view of a MEMS sensor according to another embodiment.
  • the outer peripheral end B of the bonding interface A between the first metal layer 31a and the second metal layer 32a is located on the inner side of the outer peripheral side surface 14a of the frame body 14 (operation region). 15 direction; X1 side).
  • the outer peripheral end B of the bonding interface A is located outside the outer peripheral side surface 3c of the first insulating layer 3a (in the direction away from the operation region 15; X2 side). is doing.
  • the first metal layer 31a and the second metal layer are bonded at the time of joining between the first metal layer 31a and the second metal layer 32a by heating and pressing.
  • the stress applied to the bonding interface A with 32a can be made uniform.
  • the stress applied to the outer peripheral end B of the bonding interface A can be weakened, and thus the height of the bulge caused by the first metal layer 31a being crushed and protruding to the external region 16 can be reduced. It is possible to suppress.
  • the outer peripheral end B of the bonding interface A recedes inward (in the direction of the operation region 15; X1 direction) from the outer peripheral side surface 14 a of the frame body 14, and thus the first metal layer
  • the frontage 44 sandwiched between 31a and the second metal layer 32a becomes narrower.
  • the outer peripheral end portion B of the bonding interface A is matched with the outer peripheral side surface 14a of the frame body 14 in the height direction, so that the protective insulating layer 41 is connected to the metal bonding portion.
  • the opening 45 at the time of film formation on the outer peripheral surface of 30a can be widened, and the covering failure of the protective insulating layer 41 can be hardly caused.
  • “the outer peripheral end portion B of the bonding interface A coincides with the outer peripheral side surface 14a of the frame body 14 in the height direction” allows a deviation within a manufacturing error.
  • FIG. 9 is a process diagram showing a method of manufacturing a MEMS sensor according to this embodiment. Each drawing shows a partial longitudinal sectional view of the MEMS sensor in each manufacturing process.
  • an SOI substrate 46 is prepared in which a support substrate 1 made of silicon, a first insulating layer 3 made of SiO 2 , and a functional layer 10 made of silicon are sequentially laminated.
  • the SOI substrate 46 has a wafer shape, and a large number of MEMS sensors can be manufactured from the SOI substrate 46. In FIG. 9, only the manufacturing part of one MEMS sensor is shown.
  • a resist layer (not shown) is formed on the surface 10a of the functional layer 10 where it becomes the joining planes 12c and 14c, and the surface 10a of the functional layer 10 not covered with the resist layer is etched.
  • a recess 10b is formed.
  • the location of the joining plane 12 c is the surface of the support portion 12, and the location of the joining plane 14 c is the surface of the frame body 14.
  • second metal layers 32a and 32b are formed on the bonding planes 12c and 14c.
  • a material having a higher viscosity at the time of heating than the first metal layers 31a and 31b on the wiring board 2 side is used.
  • germanium can be used for the second metal layers 32a and 32b.
  • a resist layer 47 is formed on the surface 10a of the functional layer 10 left as the frame body 14, the support portion 12, the elastic deformation portion 13, and the movable portion 11.
  • the functional layer 10 not covered with the resist layer 47 is removed by etching.
  • the functional layer 10 not covered with the resist layer 47 is removed by ion etching means such as Fukahori RIE using high-density plasma, and the frame body 14, the support portion 12, the elastic deformation portion 13, and the movable portion 11 are removed. Separate from each other.
  • the frame 14 can be divided into an operation region 15 and an external region 16, and the support portion 12, the elastic deformation portion 13, and the movable portion 11 are formed in the operation region 15.
  • the second metal layer 32a and the functional layer 10 that are not covered with the resist layer 47a are etched, the second metal is formed on the cut surface along the outer peripheral side surface 14a of the frame body 14.
  • the outer peripheral side surface 32c of the layer 32a can be located (refer FIG.9 (b)).
  • a selective isotropic etching process that can dissolve the oxide insulating layer (SiO 2 layer) without dissolving silicon is performed.
  • the etching solution permeates into the groove where the respective portions of the functional layer 10 are separated.
  • a large number of fine holes penetrating in the thickness direction are formed in the movable portion 11, and the etching solution penetrates into each fine hole.
  • the first insulating layers 3 a and 3 b can be left only between the support portion 12 and the support substrate 1 and between the frame body 14 and the support substrate 1.
  • the outer peripheral side surface 3c and the inner peripheral side surface 3d of the first insulating layer 3a are both directed inward from the outer peripheral side surface 14a and the inner peripheral side surface 14e of the frame body 14. It is retreating. As described above, the outer peripheral side surface 3c and the inner peripheral side surface 3d of the first insulating layer 3a recede toward the inward direction of the frame body 14 because the outer peripheral side surface 3c and the inner peripheral surface of the first insulating layer 3a are retracted by isotropic etching. This is because the peripheral side surface 3d is also shaved toward the surface direction.
  • the amount of receding from the inner peripheral side surface 3d of the frame body 14 in the first insulating layer 3a is estimated in advance, and in the next step, the bonding interface A between the first metal layer 31a and the second metal layer 32a.
  • the inner peripheral side surface of the resist layer 47a in FIG. 9B is such that the position that becomes the inner peripheral end portion H recedes in a direction farther from the operation region 15 than the inner peripheral side surface 3d of the first insulating layer 3a.
  • the position of 47c and the etching conditions are regulated.
  • the position used as the outer peripheral edge part B of the joining interface A of the 1st metal layer 31a and the 2nd metal layer 32a is set rather than the outer peripheral side surface 3c of the 1st insulating layer 3 at the next process.
  • the outer peripheral side surface 14a of the frame body 14 and the outer peripheral side surface 32c of the second metal layer 32a are high.
  • the position that becomes the outer peripheral end B can be easily and appropriately positioned outside the outer peripheral side surface 3c of the first insulating layer 3a that recedes from the outer peripheral side surface 14a of the frame body 14. It becomes possible.
  • the second metal layers 32a and 32b formed on the surface 14 are arranged opposite to each other and bonded together by heating and pressing.
  • the bonding plane 22a formed on the surface of the second insulating layer 22 extends outward from the outer peripheral side surface 32c of the second metal layer 32a, and is on the bonding plane 22a.
  • the first metal layer 31a formed on the outside extends outside the outer peripheral side surface 32c of the second metal layer 32a. Accordingly, in the step of FIG. 9D, the outer peripheral end B of the bonding interface A between the first metal layer 31a and the second metal layer 32a is outside the outer peripheral side surface 3c of the first insulating layer 3a ( It can be appropriately and easily located on the side away from the operation area 15.
  • the inner peripheral end H of the bonding interface A can be positioned on the side farther from the operation region 15 than the inner peripheral side surface 3d of the first insulating layer 3a.
  • the support substrate 1 is cut along the dotted line I to expose the pad portion 20 formed on the wiring substrate 2 to the outside.
  • the protective insulating layer 41 is continuously formed on the outer peripheral surface of the metal bonding portion 30a and the peripheral portion thereof (such as the outer peripheral side surface 14a of the frame body 14).
  • the protective insulating layer 41 can be formed by sputtering or CVD. As shown in the embodiment of FIG. 8, in order to properly form the protective insulating layer 41 in the internal space from the narrow opening 44 sandwiched between the first metal layer 31 a and the second metal layer 32 a, CVD is performed. It is desirable to adopt the law.
  • the outer peripheral side surface B of the bonding interface A between the first metal layer 31a and the second metal layer 32a is changed to the outer peripheral side surface 3c of the first insulating layer 3a.
  • the stress applied to the outer peripheral side surface B of the bonding interface A can be weaker than that in the comparative example (FIG. 6B).
  • the first metal layer 31a is crushed and protrudes into the external region 16. According to the present embodiment, as shown in FIGS. 5A and 6A, the height D of the raised portion 31c of the first metal layer 31a can be suppressed. Can be made lower than the surface of the frame body 14 (joining plane 14c).
  • the protective insulating layer 41 can be formed on the outer peripheral surface of the metal coupling portion 30a without interruption. Since the protective insulating layer 41 can be formed without interruption, corrosion of the metal bonding portion 30a can be appropriately prevented.
  • the portion where the second metal layer 32a is protected by the resist layer 47 and the protrusion of the resist layer 47 under the outer peripheral side surface 47b of the resist layer 47a Since the second metal layer 32a and the functional layer 10 that are not covered with the resist layer 47a are etched, the second metal layer 32a and the functional layer 10 that are not covered with the resist layer 47a are etched to form a second surface on the cut surface of the outer peripheral side surface 14c.
  • the outer peripheral side surface 32c of the metal layer 32a can be positioned.
  • the bonding plane 22a of the second insulating layer 22 that becomes the formation surface of the first metal layer 31a on the wiring board 2 side is extended outward from the outer peripheral side surface 32c of the second metal layer 32a, and the bonding is performed.
  • a second metal layer 32a is formed on the plane 22a.
  • the protective insulating layer 41 may not be formed.
  • the metal used for the metal bonding portion 30a is excellent in corrosion resistance or is used in an environment where the deterioration of the metal bonding portion 30a is not promoted, the metal bonding portion 30a can be formed without forming the protective insulating layer 41. Only sealing with suffices.
  • a Bonding interface B Outer peripheral edge 1 Support substrate (first member) 2 Wiring board (second member) 3a, 3b First insulating layer 3c (first insulating layer) outer peripheral side surface 3d (first insulating layer) inner peripheral side surface 10 functional layer 11 movable portion 12 support portion 13 elastic deformation portion 14 frame 14a (frame) Body peripheral surface 14c, 22a Bonding plane 15 Operating region 20 Pad portion 22 Second insulating layer 30a, 30b Metal coupling portion 31a, 31b First metal layer 31c Swelling portion 32a, 32b Second metal layer 35 Internal wiring Layers 31c and 33 Extruding portion 41 Protective insulating layer 47 Resist layer

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Abstract

【課題】金属結合部の接合界面に作用する応力の均一性を向上させるＭＥＭＳセンサを提供することを目的としている。 【解決手段】機能層（１０）には、動作領域（１５）と外部領域（１６）とを区画する枠体（１４）とが形成される。前記枠体と支持基板（１）間は第１の絶縁層（３ａ）を介して接合される。枠体と配線基板（２）間は、金属結合部（３０ａ）を介して接合されている。金属結合部では、配線基板の表面に第１の金属層（３１ａ）が形成され、枠体の表面に第２の金属層（３２ａ）が形成され、第１の金属層と第２の金属層とが加熱され加圧されて互いに接合されている。第１の絶縁層の外周側面（３ｃ）は、枠体の外周側面（１４ａ）よりも前記動作領域の方向に後退している。第１の金属層と前記第２の金属層との接合界面（Ａ）の外周端部（Ｂ）は、前記第１の絶縁層の外周側面よりも前記動作領域から離れる方向である外側に位置している。

Description

ＭＥＭＳセンサ及びその製造方法
　本発明は、シリコン（Silicon）層を微細加工して形成されたＭＥＭＳセンサに係り、特に、動作領域が金属結合部で囲まれて封止されているＭＥＭＳセンサに関する。
　以下の特許文献１に記載されているＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）センサは、例えば、２つのシリコンウェハが、ＳｉＯ2層の酸化絶縁層（Insulator）を挟んで一体に接合されたＳＯＩ基板を加工して形成されている。
　ＳＯＩ基板の一方のシリコンウェハが第１の部材（支持基板）となり、他方のシリコンウェハが機能層となる。機能層が微細加工されて、可動部とこの可動部を支持する支持部とが形成され、さらに機能層の一部によって可動部と支持部とを有する動作領域を囲む枠体が形成されている。また、シリコンウェハで形成された第２の部材（配線基板）が、機能層に重ねられ、前記枠体と第２の部材とが接合されて、前記動作領域が外部領域から区画されて密閉されている。
　以下の特許文献１に記載された発明は、第２の部材の表側に現れている絶縁層の表面にアルミニウム層が形成され、枠体の表面にゲルマニウム層が形成され、アルミニウム層とゲルマニウム層とが加熱され加圧されて共晶接合または拡散接合により結合されて金属結合部が形成されている。この金属結合部を用いると、加熱および加圧という簡単な作業で、第２の部材と枠体とを接合して動作領域を密閉できる。
ＷＯ２０１０／０３２８２１号 特開平６－２８９０４９号公報 特開２０１０－２４３４２０号公報
　しかしながら、従来では、金属結合部の接合界面に作用する応力の均一性が悪く、接合強度が低下しあるいは接合強度のばらつきが問題となった。
　また、特許文献２に記載されているように、機能層と第２の部材の接合部の周囲にパッシベーション層すなわち保護絶縁層を形成する構成としたとき、金属結合部における接合界面の外周端部が酸化絶縁層の外周側面よりも動作領域である内側に後退していると（後述する比較例の形態）、金属結合部を構成する金属層が外側に流失しやすく、保護絶縁層を形成するための隙間が極端に狭くなるといった問題があった。また特許文献３の構成でも金属結合部を構成する金属層が加圧、加熱により外側に流失し、はみ出した金属層が大きく盛り上がってしまう。そのため、金属結合部の外周表面に保護絶縁層を適切に被覆できず、保護絶縁層が途切れてしまう等、金属結合部の腐食を適切に防止できないといった問題が生じた。
　そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に金属結合部の接合界面に作用する応力の均一性を向上させ、封止性を向上させたＭＥＭＳセンサを提供することを目的としている。
　本発明は、第１の部材と、第２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材との間に位置する機能層とを有するＭＥＭＳセンサにおいて、
　前記機能層には、可動部と、前記可動部を支持する支持部と、前記可動部および前記支持部が位置する動作領域と外部領域とを区画する枠体とが形成され、前記枠体と前記第１の部材とが、前記動作領域の全周を囲む第１の絶縁層を介して接合され、前記枠体と前記第２の部材とが、前記動作領域の全周を囲む金属結合部を介して接合されており、
　前記金属結合部では、前記第２の部材の前記枠体との対向面に第１の金属層が形成され、前記枠体の前記第２の部材との対向面に第２の金属層が形成され、前記第１の金属層と前記第２の金属層とが加熱され加圧されて互いに接合されており、
　前記第１の絶縁層の外周側面は、前記枠体の外周側面よりも前記動作領域の方向である内側に後退しており、
　前記第１の金属層と前記第２の金属層との接合界面の外周端部は、前記第１の絶縁層の外周側面よりも前記動作領域から離れる方向である外側に位置していることを特徴とするものである。
　また本発明におけるＭＥＭＳセンサの製造方法は、
　第１の部材と第１の絶縁層を介して接合してなる機能層の、動作領域と外部領域とを区画する枠体の表面に第２の金属層を形成する工程、
　前記機能層の不要な部分を除去して、前記機能層を、可動部、前記可動部を支持する支持部、及び前記枠体に区画し、このとき、前記枠体の外周側面から前記第２の金属層の外周側面までの後退量Ｔ１を、前記第１の絶縁層を前記支持部及び前記枠体との間に残し前記可動部との間にて除去する次工程にて形成される、前記枠体の外周側面から前記第１の絶縁層の外周側面までの後退量Ｔ２よりも小さくする工程、
　前記第１の絶縁層を、前記支持部及び前記枠体との間に残し、前記可動部との間にて除去する工程、
　第２の部材の前記枠体と対向する表面に、外周側面が、前記第２の金属層の外周側面よりも外側にまで延出する第１の金属層を形成し、前記第１の金属層と、前記第２の金属層とを対向配置して、加熱及び加圧により互いに接合して、前記第１の金属層と前記第２の金属層との接合界面の外周端部を、前記第１の絶縁層の外周側面よりも外側に位置させる工程、
　を有することを特徴とするものである。
　これにより、第１の金属層と第２の金属層間を加熱・加圧したとき、接合界面の外周端部が、第１の絶縁層の外周側面よりも内側に後退した形態（比較例）に比べて、第１の金属層と第２の金属層との間の接合界面に加わる応力を均一にできる。よって金属結合部での封止性を向上させることが可能になる。
　また本発明では、比較例に比べて、前記接合界面の外周端部に加わる応力を弱めることができ、よって第１の金属層が潰れて外部領域にはみ出したことによる盛り上がりの高さを低く抑えることが出来る。したがって前記金属結合部の外周表面を保護絶縁層により覆う形態では、前記保護絶縁層を金属結合部の外周表面に途切れることなく形成しやすくなる。保護絶縁層を途切れることなく形成できることで、金属結合部の腐食を防止しやすくなる。
　本発明では、前記第１の金属層と前記第２の金属層との接合界面の外周端部は、前記枠体の外周側面と高さ方向に一致していることが好適である。上記の製造方法においては、前記枠体の外周側面に沿って切断したとき、その切断面上に前記第２の金属層の外周側面を一致させて、前記後退量Ｔ１を０にすることが好適である。これにより、接合界面の外周端部を枠体の外周側面よりも内側に後退させた形態に比べて、保護絶縁層を金属結合部の外周表面に成膜するときの間口を広くできるため、保護絶縁層を均一な膜厚で簡単且つ適切に成膜することができる。
　また本発明では、前記第１の金属層と前記第２の金属層との接合界面の内周端部は、前記第１の絶縁層の内周側面よりも、前記動作領域から離れる方向に位置していることが好ましい。これにより、より効果的に、第１の金属層と第２の金属層との間の接合界面の外周端部に加わる応力を弱めることができ、よって第１の金属層が潰れて外部領域にはみ出したことによる盛り上がりの高さをより低く抑えることが出来る。
　また本発明では、下から前記第２の部材、前記機能層及び前記第１の部材の順に積層され、前記金属結合部では、前記第１の金属層が前記第２の金属層の下側に位置しており、
　加熱され加圧されたときに、前記金属結合部の接合界面よりも前記外部領域へはみ出した前記第１の金属層の高さが、前記枠体の前記第２の部材との対向面以下に位置している構成にできる。
　また本発明では、前記第２の部材は、前記機能層の外周側面及び前記第１の部材の外周側面よりも外側に延出した延出部を有し、
　前記第２の部材は、基材と、前記基材の前記機能層との対向面側に設けられた第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層内に埋設された内部配線層と、前記内部配線層と電気的に接続され、前記可動部と対向した位置にて前記第２の絶縁層の表面に設けられる対向電極層と、前記内部配線層と電気的に接続され、前記延出部にて前記第２の絶縁層の表面に設けられるパッド部と、を有して構成され、前記パッド部が高さ方向にて開放されているＭＥＭＳセンサに好ましく適用できる。
本発明の本実施形態のＭＥＭＳセンサの全体構造を示す縦断面図である。 （ａ）は、本実施形態におけるＭＥＭＳセンサの部分拡大縦断面図であり、（ｂ）は、比較例におけるＭＥＭＳセンサの部分拡大縦断面図である。 （ａ）は、応力分布のシミュレーション実験に使用したＭＥＭＳセンサの模式図（正面図）であり、（ｂ）は本実施例のＭＥＭＳセンサの部分拡大模式図、（ｃ）は比較例のＭＥＭＳセンサの部分拡大模式図である。 （ａ）は実施例におけるミーゼス応力の分布を示す模式図であり、図４（ｂ）は比較例のミーゼス応力の分布を示す模式図で示したものであり、（ｃ）は実施例における最小主応力の分布を示す模式図であり、（ｄ）は比較例の最小主応力の分布を示す模式図で示したものである。 （ａ）は、実施例におけるＭＥＭＳセンサの断面を示す電子顕微鏡写真であり、（ｂ）は、比較例におけるＭＥＭＳセンサの断面を示す電子顕微鏡写真である。 （ａ）は図５（ａ）の実施例を図示したものであり、（ｂ）は図５（ｂ）の比較例を図示したものである。 本実施形態におけるＭＥＭＳセンサの部分拡大縦断面図である。 別の実施形態におけるＭＥＭＳセンサの部分縦断面図である。 本実施形態のＭＥＭＳセンサの製造工程を示す工程図（部分縦断面図）である。
　図１に示すＭＥＭＳセンサは、支持基板（第１の部材）１と配線基板（第２の部材）２の間に、機能層１０が挟まれている。支持基板１と機能層１０の各部は、第１の絶縁層３ａ，３ｂを介して接合されている。支持基板１と機能層１０および第１の絶縁層３ａ，３ｂは、ＳＯＩ（Silicon
on Insulator）基板を加工して形成されている。ここで使用するＳＯＩ基板は、２つのシリコンウェハが、ＳｉＯ2層である酸化絶縁層（Insulator）を挟んで一体に接合されたものである。ＳＯＩ基板の一方のシリコンウェハが、支持基板１として使用され、他方のシリコンウェハが機能層１０として使用される。
　機能層１０を構成するシリコンウェハが微細加工され、可動部１１とこの可動部１１を支持する支持部１２と、可動部１１と支持部１２との間に位置して可動部１１を図１の図示上下に移動自在に支持する弾性変形部１３とが形成されている。さらに、機能層１０を構成するシリコンウェハの一部で、前記可動部１１および支持部１２の周囲全周を囲む枠体１４が形成されている。
　機能層１０を構成するシリコンウェハの微細加工の後に、前記ＳＯＩ基板のＳｉＯ2層である酸化絶縁層が部分的に除去され、残った酸化絶縁層によって、前記第１の絶縁層３ａ，３ｂが形成される。
　第１の絶縁層３ｂによって機能層１０の支持部１２が支持基板１に固定されている。可動部１１ならびに弾性変形部１３と支持基板１との間には酸化絶縁層が存在しておらず、支持基板１と配線基板２との間の動作領域１５において、可動部１１が図示上下方向へ移動自在である。
　可動部１１と支持部１２と弾性変形部１３および枠体１４の加工は、高密度プラズマを使用した深堀ＲＩＥなどのイオンエッチング手段で、機能層１０のシリコンウェハの一部を除去することで行われる。酸化絶縁層の一部を除去して第１の絶縁層３ａ，３ｂを形成する工程は、シリコンを溶解せずにＳｉＯ2層を溶解できる選択性の等方性エッチング処理により行われる。
　ＳＯＩ基板の一方のシリコンウェハで形成される支持基板１は、厚さ寸法が０．２～０．７ｍｍ程度であり、他方のシリコンウェハで形成される可動部１１と支持部１２と弾性変形部１３ならびに枠体１４は、厚さ寸法が１０～３０μｍ程度である。第１の絶縁層３ａ，３ｂの厚さは１～３μｍ程度である。
　配線基板（第２の部材）２は、厚さ寸法が０．２～０．７ｍｍ程度の単層のシリコンウェハ（基材）２１と、シリコンウェハ２１の表面に形成された第２の絶縁層（第２の絶縁層）２２とで構成されている。第２の絶縁層２２は、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4またはＡｌ2Ｏ3などの無機絶縁層であり、スパッタ工程またはＣＶＤ工程で形成される。図示しないが第２の絶縁層２２は複数の絶縁層の積層構造とされており、このとき各絶縁層の材質を変えることができる。
　機能層１０のシリコンウェハで形成された枠体１４と配線基板２は、封止用の金属結合部３０ａを介して固定されている。機能層１０のシリコンウェハで形成された支持部１２と配線基板２は、導通用の金属結合部３０ｂを介して固定されている。
　封止用の金属結合部３０ａでは、配線基板２を構成している第２の絶縁層２２の表面（枠体１４との対向面）に第１の金属層３１ａが形成され、枠体１４の表面（第２の絶縁層２２の表面）に第２の金属層３２ａが形成されている。導通用の金属結合部３０ｂにおいても、第２の絶縁層２２の表面に第１の金属層３１ｂが形成され、機能層１０の支持部１２に第２の金属層３２ｂが形成されている。
　第１の金属層３１ａ，３１ｂと第２の金属層３２ａ，３２ｂは、加熱および加圧工程で、共晶接合または拡散接合される金属材料の組み合わせである。また、加熱処理されたときに、第１の金属層３１ａ，３１ｂが第２の金属層３２ａ，３２ｂよりも粘度が低くなる。例えば、第１の金属層３１ａ，３１ｂがアルミニウムあるいはアルミニウムを含む合金であり例えばアルミニウム－銅合金で形成され、第２の金属層３２ａ，３２ｂがゲルマニウムで形成されている。
　共晶接合または拡散接合が可能な他の金属材料の組み合わせは、第１の金属層３１ａ，３１ｂがアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金であり、第２の金属層３２ａ，３２ｂが亜鉛である。その他、第１の金属層－第２の金属層の組み合わせは、金－シリコン、金－インジウム、金－ゲルマニウム、金－錫などである。上記金属の組み合わせでは、それぞれの金属の融点以下の温度である４５０℃以下の比較的低い温度で金属間の接合を行うことが可能になる。
　封止用の金属結合部３０ａは、動作領域１５の全周を囲んで設けられる。接合後は、可動部１１と支持部１２を有する動作領域１５と外部領域１６とが、金属結合部３０ａで遮断されて動作領域１５が密封される。前記接合工程を不活性ガスの雰囲気下で行えば、動作領域１５に不活性ガスを充填することもできる。
　導通用の金属結合部３０ｂでは、第２の絶縁層２２の内部に内部配線層３５が形成され、内部配線層３５が第１の金属層３１ｂに導通している。したがって、シリコンで形成されている支持部１２と可動部１１は、金属結合部３０ｂを介して内部配線層３５と導通している。
　図１に示すように、第２の絶縁層２２の表面には、可動部１１に対向する対向電極層３６が設けられ、この対向電極層３６は、第２の絶縁層２２の内部に引回された図示しない内部配線層と導通している。
　また配線基板２は、枠体１４の外周側面１４ａ及び支持基板１の外周側面１ａよりも外側に延出する延出部２ａを有する。そして延出部２ａの第２の絶縁層２２の表面に、内部配線層３５と電気的に接続されるパッド部２０が形成されている。図１に示すようにパッド部２０は高さ方向に向けて開放されている。
　このＭＥＭＳセンサは、加速度センサとして使用することができる。ＭＥＭＳセンサに対して図示上下のいずれかの向きの加速度が作用すると、その反作用により、動作領域１５内で可動部１１が加速度と逆の向きに移動する。その結果、可動部１１と対向電極層３６との距離が変化する。この距離の変化を静電容量の変化として検出すると、加速度の向きと大きさを検出することができる。その他、ＭＥＭＳセンサは、圧力センサ、振動型ジャイロなどとして使用することができる。
　図１に示す第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａは、加熱および加圧工程に移行する前の状態を示している。すなわち図１は、共晶接合または拡散接合される前の第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａを示している。一方、図２（ａ）は、加熱および加圧工程を経て、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとが共晶接合または拡散接合されて金属結合部３０ａが形成された後の状態を示している。図２（ａ）は本実施形態におけるＭＥＭＳセンサの部分拡大縦断面図である。
　図２（ａ）に示すように、第２の絶縁層２２の表面（対向面）に接合平面２２ａが形成されている。接合平面２２ａの両側に段差部２２ｂ，２２ｂが形成され、段差部２２ｂ，２２ｂよりも動作領域１５側と外部領域１６側とで、第２の絶縁層２２の表面（対向面）が、接合平面２２ａよりも低く窪んでいる。加熱および加圧工程の前の段階では、接合平面２２ａに第１の金属層３１ａが一定の膜厚で成膜されている。第１の金属層３１ａは接合平面２２ａから段差部２２ｂを介した第２の絶縁層２２の動作領域１５の表面及び外部領域１６の表面にかけて形成されている。
　図２（ａ）に示すように、枠体１４の表面（対向面）に接合平面１４ｃが形成され、接合平面１４ｃの内側（動作領域１５の方向）には、段差部１４ｂを介して接合平面１４ｃよりも一段上側（第２の絶縁層２２から離れる側）に後退した後退平面１４ｄが形成されている。加熱および加圧工程の前の段階では、第２の金属層３２ａが、接合平面１４ｃから接合平面１４ｃより内側の後退平面１４ｄにわたってほぼ一定の膜厚で成膜されている。
　図２（ａ）に示すように、第１の金属層３１ａのＸ１－Ｘ２方向における長さ寸法は、第２の金属層３２ａのＸ１－Ｘ２方向における長さ寸法よりも長くなっている。その結果、機能層１０と配線基板２とを重ねるときに、機能層１０と配線基板２とが平面方向に位置ずれしても、第２の金属層３２ａの全域を、第１の金属層３１ａ内で対向させやすい。
　図２（ａ）に示すように、第２の金属層３２ａの外周側面３２ｃは、枠体１４の外周側面１４ａと高さ方向にて一致している。すなわち第２の金属層３２ａの外周側面３２ｃは、枠体１４の外周側面１４ａに沿った位置に形成されている。一方、第１の金属層３１ａは、第２の金属層３２ａとの対向位置よりも外側の外部領域１６にまで延出している。
　よって図２（ａ）に示すように第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとを重ね合わせて加熱し加圧したときの接合界面Ａの外周端部Ｂは、枠体１４の外周側面１４ａと高さ方向にて一致する。すなわち、接合界面Ａの外周端部Ｂは、枠体１４の外周側面１４ａに沿った延長線上に位置している。ここで、枠体１４の外周側面１４ａから接合界面Ａの外周端部Ｂまでの後退量をＴ１とすると、後退量Ｔ１はゼロである。
　図２（ａ）に示すように、枠体１４と支持基板１間を接合する第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃは、枠体１４の外周側面１４ａよりも内側（動作領域１５の方向に；Ｘ１側に）に後退している。枠体１４の外周側面１４ａから第１の絶縁層３の外周側面３ｃまでの後退量はＴ２であり、後退量Ｔ２はゼロよりも大きい。
　したがって、本実施形態では、後退量Ｔ１＜後退量Ｔ２の関係が成り立っており、枠体１４の外周側面１４ａ及び第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとの接合界面Ａの外部端部Ｂは、第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃより外側（動作領域１５から離れる方向；外部領域１６に近づく方向；Ｘ２側）に位置している。
　そして、金属結合部３０ａの外周表面がパッシベーション層すなわち保護絶縁層４１により覆われている。保護絶縁層４１は枠体１４の外周側面１４ａや第２の絶縁層２２の表面等も金属結合部３０ａの外周表面と連続して覆っている。保護絶縁層４１は、例えばＣＶＤ法により成膜可能なものであり、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、ＰＳＧ等である。
　図２（ｂ）は、比較例のＭＥＭＳセンサの構造を示す。
　図２（ｂ）では、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとの接合界面Ａの外周端部Ｂが、枠体１４の外周側面１４ａよりも内側に（動作領域１５の方向；Ｘ１側）に後退するとともに、第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃよりも内側に後退している。すなわち、後退量Ｔ１＞後退量Ｔ２の関係が成り立っている。
　図３（ａ）は、シミュレーション実験に使用したＭＥＭＳセンサの全体模式図（正面図）である。図３（ｂ）が本実施例におけるＭＥＭＳセンサの部分拡大模式図であり、図３（ｃ）が比較例におけるＭＥＭＳセンサの部分拡大模式図である。
　図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、シリコンからなる第１の部材（支持基板）１と、シリコンからなる枠体１４との間にＳｉＯ2からなる第１の絶縁層３ａが介在する。第２の部材２は、シリコンの基材２１と、その表面に形成された第２の絶縁層２２とを備える。第２の部材２には、図１に示した配線基板２のような内部配線層３５や対向電極層３６は設けず、簡素化した。第２の絶縁層２２は、Ｓｉ3Ｎ4により形成されている。また、第２の絶縁層２２の表面にアルミニウムからなる第１の金属層３１ａ（図３（ｃ）の比較例では第１の金属層５１ａとした）、枠体１４の表面にゲルマニウムからなる第２の金属層３２ａ（図３（ｃ）の比較例では第２の金属層５２ａとした）を備え、実験では第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとの間に１ＭＰａの圧力を加えた。
　ここで実験で使用した各材質のヤング率及びポアソン比は以下の通りである。
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　実験に使用した図３（ｂ）の実施例では、図２（ａ）と同様に、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとの接合界面Ａの外周端部Ｂを枠体１４の外周側面１４ａと高さ方向にて一致させ、第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃよりも外側（Ｘ２側）に位置させた。
　また実験に使用した図３（ｃ）の比較例では、図２（ｂ）と同様に、第１の金属層５１ａと第２の金属層５２ａとの接合界面Ａの外周端部Ｂを、第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃよりも更に、内側（Ｘ１側）に後退させた。
　そして実験では、実施例と比較例において、ミーゼス応力（絶対値）と最小主応力（圧縮方向）の分布を測定した。
　図４（ａ）が実施例におけるミーゼス応力の分布を示す模式図であり、図４（ｂ）が比較例のミーゼス応力の分布を示す模式図で示したものである。図４（ａ）（ｂ）は、色分けして示される実測のミーゼス応力の分布図を写し取ったものである。
　図４（ａ）（ｂ）に示す（１）は（２）よりも高い応力を示す。図４（ａ）に示す実施例では、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとの接合界面Ａの外部端部Ｂ付近にて生じる高応力領域（１）を、図４（ｂ）の比較例よりも小さい範囲内に収めることができるとわかった。
　また図４（ｃ）が実施例における最小主応力の分布を示す模式図であり、図４（ｄ）が比較例の最小主応力の分布を示す模式図で示したものである。図４（ｃ）（ｄ）は、色分けして示される実測の最小主応力の分布図を写し取ったものである。
　図４（ｃ）（ｄ）に示す（３）は（４）よりも高い応力を示し、（４）は（５）よりも高い応力を示す。図４（ｃ）に示す実施例では、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとの接合界面Ａの外部端部Ｂ付近にて生じる高応力領域（３）を、図４（ｄ）の比較例よりも小さい範囲内に収めることができ、あるいはほとんど無くすことができるとわかった。
　また図４（ａ）（ｃ）に示す実施例のほうが、図４（ｂ）（ｄ）に示す比較例よりもＸ１－Ｘ２方向に向う応力の分布を均一化しやすいことがわかった。
　図５（ａ）は、実施例におけるＭＥＭＳセンサの断面を示す電子顕微鏡写真であり、図５（ｂ）は、比較例におけるＭＥＭＳセンサの断面を示す電子顕微鏡写真である。なお図５（ｂ）の比較例は、保護絶縁層を形成した後の写真であるが、図５（ａ）の実施例は保護絶縁層を形成する前の写真である。
　図５（ａ）に示すように実施例では、第１の金属層と第２の金属層との接合界面よりも外部領域にはみ出した第１の金属層の高さＤを、枠体の表面（配線基板（第２の部材）との対向面）Ｃ以下に位置させることができるとわかった。図６（ａ）は図５（ａ）の実施例を図示したものである。このように実施例では、第１の金属層３１ａが加熱、加圧されて潰されることで外部領域１６にて若干、盛り上がるものの、その盛り上がり部３１ｃの高さＤを枠体１４の接合平面１４ｃ（配線基板２との対向面）の高さＣ以下に抑えることができるように、盛り上がり部３１ｃの***を低く抑えることができる。これは、図４のシミュレーション結果に示したように、金属結合部３０ａの接合界面Ａの外周端部Ｂに加わる応力を小さくできるためである。
　一方、図５（ｂ）に示すように比較例では、第１の金属層と第２の金属層との接合界面よりも外側にはみ出した第１の金属層の高さが、枠体の表面（配線基板（第２の部材）との対向面Ｅよりも高くなった。図６（ｂ）は図５（ｂ）の比較例を図示したものである。このように比較例では、第１の金属層５１ａが加熱、加圧されて潰されたことで外側に大きく盛り上がり、その盛り上がり部５１ｃの高さＦが枠体１４の接合平面１４ｃ（配線基板２との対向面）の高さＥよりも高くなってしまった。これは、図４のシミュレーション結果に示したように、金属結合部５０ａの接合界面Ａの外周端部Ｂに加わる応力が大きいためである。
　本実施形態では比較例と異なって、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとの接合界面Ａの外周端部Ｂを、第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃよりも外側（動作領域１５から離れる方向）に位置させたことで、接合界面Ａに作用する応力を比較例よりも均一にできる。よって金属結合部５０ａによる封止性を向上させることができる。
　また本実施形態では、比較例に比べて、接合界面Ａの外周端部Ｂに加わる応力を弱めることができる。よって、第１の金属層３１ａが潰れて外部領域１６にはみ出したことによる盛り上がり部３１ｃの高さを低く抑えることが出来る。比較例では第１の金属層５１ａの盛り上がり部５１ｃの高さが高くなってしまい、接合界面Ａの外側であって、第１の金属層５１ａと第２の金属層５２ａ間に狭小空間Ｇが出来てしまう。よって保護絶縁層４１により金属結合部の外周表面を覆う構成では、この狭小空間Ｇを前記保護絶縁層４１により適切に埋めることが難しい。これに対して本実施形態では、第１の金属層３１ａの盛り上がり部３１ｃの高さを比較例よりも低く抑えることが出来、比較例に示すような狭小空間Ｇの形成を抑制することができるから、保護絶縁層４１を金属結合部３０ａの外周表面に途切れることなく形成できる。これにより、比較例に比べて金属結合部３０ａの腐食を適切且つ簡単に防止することができる。
　図７に示すように、本実施形態では、第１の絶縁層３ａの内周側面３ｄ及び金属結合部３０ａの接合界面Ａの内周端部Ｈは、いずれも枠体１４の内周側面１４ｅよりも外側の方向（動作領域１５から離れる方向；Ｘ２側）に後退している。このとき、金属結合部３０ａの接合界面Ａの内周端部Ｈは、第１の絶縁層３ａの内周側面３ｄよりも、さらに動作領域１５から離れる方向（Ｘ２側）に後退していることが好適である。これにより、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる第１の金属層３１ａが、接合界面Ａの外周端部Ｂよりも外部領域１６にはみ出す量を抑えることができる（図２（ａ）参照）。すなわち、図７とは逆に、金属結合部３０ａの接合界面Ａの内側端部Ｈを、第１の絶縁層３ａの内周側面３ｄよりも動作領域１５側（Ｘ１側）に位置させると、接合界面Ａの内側端部Ｈに加わる応力が弱まるため、接合界面Ａの外周端部Ｂに加わる応力が図７の状態としたときよりも強まってしまう。よって、図７のように、金属結合部３０ａの接合界面Ａの内側端部Ｈを、第１の絶縁層３ａの内周側面３ｄよりも、動作領域１５から離れる方向（Ｘ２側）に後退させることで、接合界面Ａの内側端部Ｈに加わる応力を強めて、接合界面Ａの外周端部Ｂに加わる応力を弱めることができ、接合界面Ａの外周端部Ｂよりも外部領域１６にはみ出す第１の金属層３１ａの盛り上がりを低く抑えることができるのである。
　図８は別の実施形態におけるＭＥＭＳセンサの部分拡大縦断面図である。図８では、図２（ａ）と異なって、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとの接合界面Ａの外周端部Ｂが枠体１４の外周側面１４ａよりも内側（動作領域１５の方向；Ｘ１側）に後退している。ただし、図８においても図２（ａ）と同様に接合界面Ａの外周端部Ｂは、第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃよりも外側（動作領域１５から離れる方向；Ｘ２側）に位置している。すなわち、枠体１４の外周側面１４ａから接合界面Ａの外周端部Ｂまでの後退量Ｔ１＜枠体１４の外周側面１４ａから第１の絶縁層３の外周側面３ｃまでの後退量Ｔ２となっている。
　図８の構成によっても図２（ａ）と同様に、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａ間の加熱・加圧による接合時、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとの接合界面Ａに加わる応力を均一にできる。そして比較例の構成に比べて、接合界面Ａの外周端部Ｂに加わる応力を弱めることができ、よって第１の金属層３１ａが潰れて外部領域１６へはみ出したことによる盛り上がりの高さを低く抑えることが可能である。
　ただし、図８の構成では、接合界面Ａの外周端部Ｂが、枠体１４の外周側面１４ａよりも内側（動作領域１５の方向；Ｘ１方向）に後退しているため、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとの間に挟まれた間口４４が狭くなる。
　これに対して図２（ａ）の構成のように、接合界面Ａの外周端部Ｂを、枠体１４の外周側面１４ａと高さ方向で一致させることで、保護絶縁層４１を金属結合部３０ａの外周表面に成膜する際の間口４５を広くでき、保護絶縁層４１の被覆不良を生じにくくできる。なお本実施形態において、「接合界面Ａの外周端部Ｂが、枠体１４の外周側面１４ａと高さ方向で一致する」とは、製造誤差内のずれを許容するものである。
　図２（ａ）の形態のほうが、図８の形態よりも保護絶縁層４１の膜厚を均一化し、また、ガスの循環効率も上がるため、成膜レートを高めることができる。これにより、温度印加依存の不良（対向電極層３６のヒロック生成による電気的ショートモード）の低減を期待できる。
　図９は本実施形態におけるＭＥＭＳセンサの製造方法を示す工程図である。各図は各製造工程におけるＭＥＭＳセンサの部分縦断面図を示す。
　図９（ａ）に示す工程では、シリコンからなる支持基板１、ＳｉＯ2からなる第１の絶縁層３及びシリコンからなる機能層１０が順に積層されたＳＯＩ基板４６を用意する。ＳＯＩ基板４６はウェハ状であり、このＳＯＩ基板４６から多数のＭＥＭＳセンサを製造することが可能である。なお図９では一つのＭＥＭＳセンサの製造部分のみを図示している。
　図９（ａ）に示すように機能層１０の表面１０ａの接合平面１２ｃ，１４ｃとなる箇所に図示しないレジスト層を形成し、レジスト層に覆われていない機能層１０の表面１０ａをエッチングして凹部１０ｂを形成する。接合平面１２ｃの箇所は支持部１２の表面であり、接合平面１４ｃの箇所は枠体１４の表面である。
　続いて、各接合平面１２ｃ，１４ｃに第２の金属層３２ａ，３２ｂを成膜する。第２の金属層３２ａ，３２ｂには配線基板２側の第１の金属層３１ａ，３１ｂよりも加熱時の粘度が高い材料を使用する。例えば第２の金属層３２ａ，３２ｂにはゲルマニウムを用いることができる。
　次に図９（ａ）に示す工程では、枠体１４、支持部１２、弾性変形部１３及び可動部１１として残される機能層１０の表面１０ａにレジスト層４７を形成する。
　そして図９（ｂ）に示すように、前記レジスト層４７に覆われていない機能層１０をエッチングにより除去する。例えば、高密度プラズマを使用した深堀ＲＩＥなどのイオンエッチング手段によりレジスト層４７に覆われていない機能層１０を除去し、枠体１４と、支持部１２、弾性変形部１３及び可動部１１とを互いに分離させる。枠体１４により動作領域１５と外部領域１６とに区画でき、動作領域１５内に、支持部１２、弾性変形部１３及び可動部１１を形成する。
　図９（ａ）の工程では、枠体１４の領域を区画するレジスト層４７ａの外周側面４７ｂ下で、第２の金属層３２ａがレジスト層４７で保護される部分と、レジスト層４７からはみ出して削られる部分とに跨っているため、レジスト層４７ａに覆われていない第２の金属層３２ａ及び機能層１０をエッチングすると、枠体１４の外周側面１４ａに沿う切断面上に、第２の金属層３２ａの外周側面３２ｃを位置させることができる（図９（ｂ）参照）。
　この実施形態では、枠体１４の外周側面１４ａから第２の金属層３２ａの外周側面３２ｃまでの後退量をＴ１としたとき、枠体１４の外周側面１４ａと第２の金属層３２ａの外周側面３２ｃとが高さ方向に一致しているので、後退量Ｔ１はゼロである。
　次に図９（ｃ）の工程では、シリコンを溶解せずに酸化絶縁層（ＳｉＯ2層）を溶解できる選択性の等方性エッチング処理を行う。このときエッチング液は、機能層１０の前記各部を分離した溝内に浸透する。更に可動部１１には厚さ方向に貫通する多数の微細孔を形成し、エッチング液は各微細孔内にも浸透する。これにより、支持部１２と支持基板１との間、及び枠体１４と支持基板１との間にのみ第１の絶縁層３ａ，３ｂを残すことができる。
　図９（ｃ）に示すように、第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃ及び内周側面３ｄは、いずれも枠体１４の外周側面１４ａ及び内周側面１４ｅから枠体１４の内方向に向けて後退している。このように第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃ及び内周側面３ｄが枠体１４の内方向に向けて後退するのは、等方性エッチングにより第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃ及び内周側面３ｄも面方向に向けて削られるためである。
　このとき、第１の絶縁層３ａにおける枠体１４の内周側面３ｄからの後退量を予め見込んで、次工程で、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとの接合界面Ａの内周端部Ｈとなる位置が、第１の絶縁層３ａの内周側面３ｄよりも動作領域１５から離れた方向に後退するように、図９（ｂ）でのレジスト層４７ａの内周側面４７ｃの位置や、エッチング条件を規制する。
　また本実施形態では、次工程で、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとの接合界面Ａの外周端部Ｂとなる位置を、第１の絶縁層３の外周側面３ｃよりも外側（動作領域１５から離れた側）に位置させなければならないが、図９（ｂ）で説明したように、枠体１４の外周側面１４ａと第２の金属層３２ａの外周側面３２ｃとを高さ方向に一致させたことで、外周端部Ｂとなる位置を、枠体１４の外周側面１４ａから後退する第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃよりも外側に簡単且つ適切に位置させることが可能になる。
　ここで、枠体１４の外周側面１４ａから第１の絶縁層３の外周側面３ｃまでの後退量をＴ２としたとき、図９（ｂ）に示した後退量Ｔ１との関係は、後退量Ｔ１＜後退量Ｔ２となる。
　そして図９（ｄ）の工程では、配線基板（第２の部材）２を構成する第２の絶縁層２２の表面に形成された第１の金属層３１ａ，３１ｂと、支持部１２及び枠体１４の表面に形成された第２の金属層３２ａ，３２ｂとを対向配置して、加熱及び加圧により互いに接合する。
　図９（ｄ）に示すように、第２の絶縁層２２の表面に形成された接合平面２２ａは、第２の金属層３２ａの外周側面３２ｃよりも外側に延出しており、接合平面２２ａ上に形成された第１の金属層３１ａは第２の金属層３２ａの外周側面３２ｃよりも外側に延出している。よって図９（ｄ）の工程にて、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとの接合界面Ａの外周端部Ｂを、第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃよりも外側（動作領域１５から離れる側）に適切且つ簡単に位置させることができる。
　また図９（ｄ）に示すように、接合界面Ａの内周端部Ｈを第１の絶縁層３ａの内周側面３ｄよりも動作領域１５から離れる側に位置させることができる。
　続いて図９（ｄ）に示すように支持基板１を点線Ｉに沿って切断し、配線基板２に形成されたパッド部２０を外部に露出する。そして保護絶縁層４１を金属結合部３０ａの外周表面及びその周辺部（枠体１４の外周側面１４ａ等）に連続して成膜する。保護絶縁層４１を金属結合部３０ａの周辺部（枠体１４の外周側面１４ａ等）に形成することは必須ではないが、保護絶縁層４１を広い範囲に成膜したほうが、金属結合部３０ａに対する保護効果を高めることができる。保護絶縁層４１をスパッタ法やＣＶＤ法等で成膜できる。なお図８の実施形態に示すように、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａに挟まれた狭い間口４４から内部空間内に、適切に保護絶縁層４１を成膜するにはＣＶＤ法を採用することが望ましい。
　図９に示した本実施形態のＭＥＭＳセンサの製造方法によれば、第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａの接合界面Ａの外周側面Ｂを第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃよりも外側（動作領域１５から離れる方向）に簡単且つ適切に位置させることができ、これにより、金属結合部３０ａを加熱し加圧したときに、接合界面Ａに加わる応力の均一性を向上させることができる。よって金属結合部３０ａによる封止性を向上させることができる。また本実施形態では、接合界面Ａの外周側面Ｂに加わる応力を比較例（図６（ｂ）よりも弱めることが出来る。よって、第１の金属層３１ａが潰れて外部領域１６にはみ出したことによる盛り上がりの高さを低く抑えることが出来る。本実施形態によれば、図５（ａ）、図６（ａ）で示したように、第１の金属層３１ａの盛り上がり部３１ｃの高さＤを枠体１４の表面（接合平面１４ｃ）よりも低く出来る。
　以上により保護絶縁層４１を金属結合部３０ａの外周表面に途切れることなく形成できる。保護絶縁層４１を途切れることなく形成できることで、金属結合部３０ａの腐食を適切に防止できる。
　本実施形態では図９（ａ）（ｂ）に示したように、レジスト層４７ａの外周側面４７ｂ下で、第２の金属層３２ａがレジスト層４７で保護される部分と、レジスト層４７からはみ出して削られる部分とに跨っているため、レジスト層４７ａに覆われていない第２の金属層３２ａ及び機能層１０をエッチングすることで、枠体１４の外周側面１４ｃの切断面上に第２の金属層３２ａの外周側面３２ｃを位置させることができる。また、配線基板２側の第１の金属層３１ａの形成面となる第２の絶縁層２２の接合平面２２ａを第２の金属層３２ａの外周側面３２ｃよりも外側に延出させて、前記接合平面２２ａ上に第２の金属層３２ａを成膜する。このようにして形成した第１の金属層３１ａと第２の金属層３２ａとを、図５（ｄ）のように、対向配置して、加熱及び加圧したとき、確実に、接合界面Ａの外周端部Ｂを第１の絶縁層３ａの外周側面３ｃよりも外側に位置させることができる。
　本実施形態において保護絶縁層４１を形成しなくてもよい。例えば金属結合部３０ａに使用される金属が耐食性に優れたものであったり、あるいは金属結合部３０ａの劣化を促進させない使用環境であれば、保護絶縁層４１を形成しなくても金属結合部３０ａによる封止のみで足りる。
Ａ　接合界面
Ｂ　外周端部
１　支持基板（第１の部材）
２　配線基板（第２の部材）
３ａ，３ｂ　第１の絶縁層
３ｃ　（第１の絶縁層の）外周側面
３ｄ　（第１の絶縁層の）内周側面
１０　機能層
１１　可動部
１２　支持部
１３　弾性変形部
１４　枠体
１４ａ　（枠体の）外周側面
１４ｃ、２２ａ　接合平面
１５　動作領域
２０　パッド部
２２　第２の絶縁層
３０ａ，３０ｂ　金属結合部
３１ａ，３１ｂ　第１の金属層
３１ｃ　盛り上がり部
３２ａ，３２ｂ　第２の金属層
３５　内部配線層
３１ｃ，３３　はみ出し部
４１　保護絶縁層
４７　レジスト層

Claims (9)

  1. 　第１の部材と、第２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材との間に位置する機能層とを有するＭＥＭＳセンサにおいて、
    　前記機能層には、可動部と、前記可動部を支持する支持部と、前記可動部および前記支持部が位置する動作領域と外部領域とを区画する枠体とが形成され、前記枠体と前記第１の部材とが、前記動作領域の全周を囲む第１の絶縁層を介して接合され、前記枠体と前記第２の部材とが、前記動作領域の全周を囲む金属結合部を介して接合されており、
    　前記金属結合部では、前記第２の部材の前記枠体との対向面に第１の金属層が形成され、前記枠体の前記第２の部材との対向面に第２の金属層が形成され、前記第１の金属層と前記第２の金属層とが加熱され加圧されて互いに接合されており、
    　前記第１の絶縁層の外周側面は、前記枠体の外周側面よりも前記動作領域の方向である内側に後退しており、
    　前記第１の金属層と前記第２の金属層との接合界面の外周端部は、前記第１の絶縁層の外周側面よりも前記動作領域から離れる方向である外側に位置していることを特徴とするＭＥＭＳセンサ。
  2. 　前記第１の金属層と前記第２の金属層との接合界面の外周端部は、前記枠体の外周側面と高さ方向にて一致している請求項１記載のＭＥＭＳセンサ。
  3. 　前記第１の金属層と前記第２の金属層との接合界面の内周端部は、前記第１の絶縁層の内周側面よりも、前記動作領域から離れる方向に位置している請求項１又は２に記載のＭＥＭＳセンサ。
  4. 　下から前記第２の部材、前記機能層及び前記第１の部材の順に積層され、前記金属結合部では、前記第１の金属層が前記第２の金属層の下側に位置しており、
    　加熱され加圧されたときに、前記金属結合部の接合界面よりも前記外部領域へはみ出した前記第１の金属層の高さが、前記枠体の前記第２の部材との対向面以下に位置している請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
  5. 　前記金属結合部の外周表面が保護絶縁層により覆われている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
  6. 　前記第２の部材は、前記機能層の外周側面及び前記第１の部材の外周側面よりも前記外部領域に延出した延出部を有し、
    　前記第２の部材は、基材と、前記基材の前記機能層との対向面側に設けられた第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層内に埋設された内部配線層と、前記内部配線層と電気的に接続され、前記可動部と対向した位置にて前記第２の絶縁層の表面に設けられた対向電極層と、前記内部配線層と電気的に接続され、前記延出部にて前記第２の絶縁層の表面に設けられたパッド部と、を有して構成され、前記パッド部が高さ方向にて開放されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
  7. 　第１の部材と第１の絶縁層を介して接合してなる機能層の、動作領域と外部領域とを区画する枠体の表面に第２の金属層を形成する工程、
    　前記機能層の不要な部分を除去して、前記機能層を、可動部、前記可動部を支持する支持部、及び前記枠体に区画し、このとき、前記枠体の外周側面から前記第２の金属層の外周側面までの後退量Ｔ１を、前記第１の絶縁層を前記支持部及び前記枠体との間に残し前記可動部との間にて除去する次工程にて形成される、前記枠体の外周側面から前記第１の絶縁層の外周側面までの後退量Ｔ２よりも小さくする工程、
    　前記第１の絶縁層を、前記支持部及び前記枠体との間に残し、前記可動部との間にて除去する工程、
    　第２の部材の前記枠体と対向する表面に、外周側面が、前記第２の金属層の外周側面よりも外側にまで延出する第１の金属層を形成し、前記第１の金属層と、前記第２の金属層とを対向配置して、加熱及び加圧により互いに接合して、前記第１の金属層と前記第２の金属層との接合界面の外周端部を、前記第１の絶縁層の外周側面よりも外側に位置させる工程、
    　を有することを特徴とするＭＥＭＳセンサの製造方法。
  8. 　前記枠体の外周側面に沿って切断したとき、その切断面上に前記第２の金属層の外周側面を一致させて、前記後退量Ｔ１を０にする請求項７記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
  9. 　前記第１の金属層と前記第２の金属層からなる金属結合部の外周表面を保護絶縁層により覆う工程を有する請求項７又は８に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
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