半導体力学量センサおよびその製造方法
【課題】２つの基板が貼り合わされて構成された半導体力学量センサにおいて、製造工程の短縮化を図ると共に積層構造の簡素化を図る。
【解決手段】第１半導体基板１２０に配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を含んだパターン部１３０を形成したものを用意し、第２半導体基板１４２上に第１絶縁層１４４を形成した支持基板１４０を用意する。そして、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を第１絶縁層１４４に直接接合することにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とを貼り合わせる。この後、第１半導体基板１２０にセンサ構造体１１０を形成し、周辺部１５０にキャップ２００を接合する。そして、キャップ２００に第１〜第４貫通電極部３００〜３３０を形成することにより半導体力学量センサが完成する。
【解決手段】第１半導体基板１２０に配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を含んだパターン部１３０を形成したものを用意し、第２半導体基板１４２上に第１絶縁層１４４を形成した支持基板１４０を用意する。そして、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を第１絶縁層１４４に直接接合することにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とを貼り合わせる。この後、第１半導体基板１２０にセンサ構造体１１０を形成し、周辺部１５０にキャップ２００を接合する。そして、キャップ２００に第１〜第４貫通電極部３００〜３３０を形成することにより半導体力学量センサが完成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体力学量センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、２つの基板が貼り合わされて構成された半導体ヨーレートセンサが、例えば特許文献１で提案されている。この特許文献１では、基板の上に下部配線層が形成され、この下部配線層に上に設けられた他の基板にヨーレートを検出するための梁構造体が形成された構造が提案されている。
【０００３】
上記の構造は、以下のように製造することができる。まず、第１のシリコン基板の上に下部配線層として第１のポリシリコン層を形成した後、この第１のポリシリコン層を配線状にパターン化し、パターン化した第１のポリシリコン層の表面に梁構造体と配線とを絶縁するための絶縁層を形成する。
【０００４】
続いて、この絶縁層の表面の凹凸を埋めるため、絶縁層の上にさらに第２のポリシリコン層を形成する。そして、この第２のポリシリコン層に第２のシリコン基板を貼り合わせるため、第２のポリシリコン層の表面を機械研磨等により平坦化し、第２のポリシリコン層に第２のシリコン基板を貼り合わせ、この第２のシリコン基板を機械研磨等により薄くすることで支持基板とする。
【０００５】
この後、第１のシリコン基板を機械研磨等により薄膜化し、フォトリソグラフィ・エッチング工程により薄膜化した第１のシリコン基板に梁構造体を形成する。そして、梁構造体のうちの可動部分が固定部分に対して変位可能となるように、梁構造体の可動部分と第２のシリコン基板との間の絶縁膜を除去する。こうして半導体ヨーレートが完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２６７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の技術では、梁構造体等が形成される第１のシリコン基板を出発点として、この第１のシリコン基板に対して下部配線層を形成したり、第２のシリコン基板を貼り付けたりして順に工程を重ねていくため、半導体ヨーレートの製造工程が長くなると共に、半導体ヨーレートの積層構造が複雑になってしまうという問題があった。
【０００８】
特に、第１のシリコン基板に形成された下部配線層を覆う絶縁層の上の第２のポリシリコン層に対して第２のシリコン基板を貼り合わせるため、第２のポリシリコン層を平坦化する工程が必要である。この平坦面の精度によっては半導体ヨーレートの特性に影響が生じる可能性があり、製造面および特性面で不安定なところがあった。
【０００９】
なお、ここまで、半導体ヨーレートについて述べたが、もちろん半導体ヨーレートに限らず２つの基板が貼り合わされて構成された半導体力学量センサについても上記と同様の問題が生じる。
【００１０】
本発明は上記点に鑑み、２つの基板が貼り合わされて構成された半導体力学量センサにおいて、製造工程の短縮化を図ると共に積層構造の簡素化を図ることができる製造方法を提供することを第１の目的とする。また、２つの基板が貼り合わされて構成された積層構造を簡素化することができる半導体力学量センサを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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（１２１）を有する第１半導体基板（１２０）を用意し、この第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）に配線としての配線部パターン（１３３）を含むパターン部（１３０）を形成する工程と、一面（１４１）を有すると共に、少なくとも当該一面（１４１）側が絶縁材料で構成された支持基板（１４０）を用意する工程と、第１半導体基板（１２０）上のパターン部（１３０）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とを向かい合わせると共に、パターン部（１３０）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とを接合することにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程と、第１半導体基板（１２０）に、配線部パターン（１３３）に電気的に接続されるセンサ構造体（１１０）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする。
【００１２】
これによると、第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）に既に形成されたパターン部（１３０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせているので、第１半導体基板（１２０）を支持基板（１４０）に貼り合わせるために第１半導体基板（１２０）に対する薄膜の形成やこの薄膜の平坦化等の工程が不要となる。また、第１半導体基板（１２０）のパターン部（１３０）を支持基板（１４０）の一面（１４１）に貼り付けているので、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層構造は単にパターン部（１３０）が介在した積層構造となる。したがって、半導体力学量センサの製造工程の短縮化を図ると共に簡素化した積層構造を形成することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、パターン部（１３０）を形成する工程では、パターン部（１３０）として第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）のうちセンサ構造体（１１０）が形成される領域を一周して囲む周辺部パターン（１３４）を含んだパターン部（１３０）を形成する。
【００１４】
また、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、配線部パターン（１３３）および周辺部パターン（１３４）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とを接合することにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる。
【００１５】
そして、センサ構造体（１１０）を形成する工程では、パターン部（１３０）のうち周辺部パターン（１３４）が形成された部分に接合されると共にセンサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、配線部パターン（１３３）に電気的に接続されると共に周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置する接続部（１６０）と、を第１半導体基板（１２０）に形成する。
【００１６】
この後、周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合することにより、センサ構造体（１１０）をキャップ（２００）、周辺部（１５０）、周辺部パターン（１３４）を含むパターン部（１３０）、および支持基板（１４０）により気密封止する工程を含んでいることが特徴となっている。
【００１７】
このように、第１半導体基板（１２０）に形成した周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合するだけであるので、センサ構造体（１１０）を気密封止した構造を容易に形成することができる。また、センサ構造体（１１０）への水や異物の混入などを防止することができ、センサ構造体（１１０）を保護する構造を容易に形成することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明では、センサ構造体（１１０）を気密封止する工程では、キャップ（２００）の一部を接続部（１６０）に接合する。この後、キャップ（２００）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、接続部（１６０）に電気的に接続される第１貫通電極部（３００）を形成する工程を含んでいることを特徴とする。
【００１９】
これにより、キャップ（２００）側から第１貫通電極部（３００）、接続部（１６０）、および配線部パターン（１３３）を介してセンサ構造体（１１０）と外部とを電気的に接続する構造を得ることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、支持基板（１４０）を用意する工程では、支持基板（１４０）として第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に第１絶縁層（１４４）が形成されたものを用意する。
【００２１】
また、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程は、パターン部（１３０）と支持基板（１４０）の第１絶縁層（１４４）とを接合することにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程と、貼り合わせの後、第１半導体基板（１２０）、パターン部（１３０）、および第１絶縁層（１４４）を貫通する貫通孔（１７１）を形成する工程と、この貫通孔（１７１）に第２半導体基板（１４２）に電気的に接続される埋込配線（１７２）を埋め込む工程と、を含んでいる。
【００２２】
さらに、センサ構造体（１１０）を形成する工程では、第１半導体基板（１２０）に、埋込配線（１７２）が形成された埋込部（１７０）を形成する。そして、センサ構造体（１１０）を気密封止する工程では、キャップ（２００）の一部を埋込部（１７０）に接合し、この後、キャップ（２００）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、埋込配線（１７２）に電気的に接続される第２貫通電極部（３１０）を形成することを特徴とする。
【００２３】
これにより、キャップ（２００）側から第２貫通電極部（３１０）および埋込配線（１７２）を介して支持基板（１４０）を構成する第２半導体基板（１４２）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドできる構造を得ることができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明では、センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、キャップ（２００）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、周辺部（１５０）に電気的に接続される第３貫通電極部（３２０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする。
【００２５】
これにより、キャップ（２００）側から第３貫通電極部（３２０）を介して周辺部（１５０）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドする構造を得ることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明では、センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、支持基板（１４０）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、配線部パターン（１３３）に電気的に接続される第１貫通電極部（３００）を形成する工程を含んでいることを特徴とする。
【００２７】
これにより、支持基板（１４０）側から第１貫通電極部（３００）および配線部パターン（１３３）を介してセンサ構造体（１１０）と外部とを電気的に接続する構造を得ることができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明では、支持基板（１４０）を用意する工程では、支持基板（１４０）として、第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に第１絶縁層（１４４）が形成され、第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）とは反対側の他面（１４６）に第２絶縁層（１４５）が形成されたものを用意する。
【００２９】
また、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、パターン部（１３０）と支持基板（１４０）の第１絶縁層（１４４）とを接合することにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる。
【００３０】
そして、センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、第２絶縁層（１４５）を貫通して第２半導体基板（１４２）に電気的に接続される第２貫通電極部（３１０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする。
【００３１】
これにより、第２貫通電極部（３１０）を介して支持基板（１４０）を構成する第２半導体基板（１４２）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドする構造を得ることができる。
【００３２】
請求項８に記載の発明では、センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、支持基板（１４０）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、周辺部（１５０）に電気的に接続される第３貫通電極部（３２０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする。
【００３３】
これにより、支持基板（１４０）側から第３貫通電極部（３２０）を介して周辺部（１５０）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドする構造を得ることができる。
【００３４】
請求項９に記載の発明では、パターン部（１３０）を形成する工程では、第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）の外縁部とセンサ構造体（１１０）と繋ぐ配線部パターン（１３３）と、第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）のうちセンサ構造体（１１０）が形成される領域を囲む周辺部パターン（１３４）と、を含んだパターン部（１３０）を形成する。
【００３５】
また、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、第１半導体基板（１２０）上のパターン部（１３０）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とを向かい合わせると共に、配線部パターン（１３３）および周辺部パターン（１３４）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とを接合することにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせ、配線部パターン（１３３）の一端側を周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置させると共に配線部パターン（１３３）の他端側を周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置させる。
【００３６】
そして、センサ構造体（１１０）を形成する工程では、第１半導体基板（１２０）に、配線部パターン（１３３）の一端側に電気的に接続されるセンサ構造体（１１０）と、センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、配線部パターン（１３３）の他端側に電気的に接続されると共に周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、を形成する。
【００３７】
センサ構造体（１１０）を形成する工程の後、センサ構造体（１１０）を形成したことによって支持基板（１４０）、パターン部（１３０）、および周辺部（１５０）で囲まれると共に周辺部（１５０）でセンサ構造体（１１０）が囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間部（１３７）を絶縁部材（１８０）で塞ぐ。
【００３８】
この後、周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合することにより、センサ構造体（１１０）をキャップ（２００）、周辺部（１５０）、周辺部パターン（１３４）を含むパターン部（１３０）、絶縁部材（１８０）、および支持基板（１４０）により気密封止することを特徴とする。
【００３９】
このように、空間部（１３７）を絶縁部材（１８０）で塞ぐと共に周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合するだけで、センサ構造体（１１０）を気密封止した構造を容易に形成することができる。
【００４０】
請求項１０に記載の発明では、パターン部（１３０）を形成する工程では、第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）の外縁部とセンサ構造体（１１０）と繋ぐ配線部パターン（１３３）と、第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）のうちセンサ構造体（１１０）が形成される領域を囲む周辺部パターン（１３４）と、を含んだパターン部（１３０）を形成する。また、支持基板（１４０）を用意する工程では、支持基板（１４０）として第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に第１絶縁層（１４４）が形成されたものを用意する。
【００４１】
続いて、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、第１半導体基板（１２０）上のパターン部（１３０）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とを向かい合わせ、第１絶縁層（１４４）を加熱して溶融させ、パターン部（１３０）を溶融させた第１絶縁層（１４４）に押さえ付けると共に、第１絶縁層（１４４）とパターン部（１３０）との間の隙間が無くなるように配線部パターン（１３３）および周辺部パターン（１３４）を第１絶縁層（１４４）に埋め込むことにより、パターン部（１３０）と第１絶縁層（１４４）とを貼り合わせ、配線部パターン（１３３）の一端側を周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置させると共に配線部パターン（１３３）の他端側を周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置させる。
【００４２】
この後、センサ構造体（１１０）を形成する工程では、第１半導体基板（１２０）に、配線部パターン（１３３）の一端側に電気的に接続されるセンサ構造体（１１０）と、センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲むと共にパターン部（１３０）のうち周辺部パターン（１３４）が形成された部分に接合された周辺部（１５０）と、配線部パターン（１３３）の他端側に電気的に接続されると共に周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、を形成する。
【００４３】
そして、センサ構造体（１１０）を形成する工程の後、周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合することにより、センサ構造体（１１０）をキャップ（２００）、周辺部（１５０）、パターン部（１３０）、および支持基板（１４０）により気密封止することを特徴とする。
【００４４】
このように、パターン部（１３０）の配線部パターン（１３３）や周辺部パターン（１３４）を第１絶縁層（１４４）に埋め込むと共に周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合するだけで、センサ構造体（１１０）を気密封止した構造を容易に形成することができる。
【００４５】
請求項１１に記載の発明では、センサ部（１００）は、一面（１４１）を有すると共に、少なくとも当該一面（１４１）側が絶縁材料で構成された支持基板（１４０）を備えている。また、センサ構造体（１１０）と、センサ構造体（１１０）を一周して囲む周辺部（１５０）と、周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置する接続部（１６０）と、が画定された第１半導体基板（１２０）を備えている。さらに、第１半導体基板（１２０）のうち支持基板（１４０）側の一面（１２１）において、センサ構造体（１１０）と接続部（１６０）とを電気的に繋ぐ配線としての配線部パターン（１３３）と、支持基板（１４０）と周辺部（１５０）との間に位置すると共にセンサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部パターン（１３４）と、を含むパターン部（１３０）と、を備えている。
【００４６】
そして、配線部パターン（１３３）および周辺部パターン（１３４）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とが接合されたことにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とが貼り合わされていることを特徴とする。
【００４７】
これによると、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との間にはパターン部（１３０）が介在しているだけであるので、積層構造を簡素化することができる。
【００４８】
請求項１２に記載の発明では、キャップ（２００）は、当該キャップ（２００）の一部が接続部（１６０）に接合され、さらに、当該キャップ（２００）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、接続部（１６０）に電気的に接続された第１貫通電極部（３００）を備えていることを特徴とする。
【００４９】
これにより、キャップ（２００）側から第１貫通電極部（３００）、接続部（１６０）、および配線部パターン（１３３）を介してセンサ構造体（１１０）と外部とを電気的に接続することができる。
【００５０】
請求項１３に記載の発明では、支持基板（１４０）は、一面（１４３）を有する第２半導体基板（１４２）と、この第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に形成された第１絶縁層（１４４）と、を備え、第１半導体基板（１２０）には周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置する埋込部（１７０）が形成され、この埋込部（１７０）はパターン部（１３０）を介して第１絶縁層（１４４）に貼り付けられている。
【００５１】
また、センサ部（１００）は、埋込部（１７０）、埋込部（１７０）と第１絶縁層（１４４）とに挟まれたパターン部（１３０）、および第１絶縁層（１４４）を貫通する貫通孔（１７１）と、貫通孔（１７１）に埋め込まれると共に第２半導体基板（１４２）に電気的に接続された埋込配線（１７２）と、を備えている。
【００５２】
そして、キャップ（２００）は、当該キャップ（２００）の一部が埋込部（１７０）に接合され、当該キャップ（２００）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、埋込配線（１７２）に電気的に接続される第２貫通電極部（３１０）を備えていることを特徴とする。
【００５３】
これにより、キャップ（２００）側から第２貫通電極部（３１０）および埋込配線（１７２）を介して支持基板（１４０）を構成する第２半導体基板（１４２）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドすることができる。
【００５４】
請求項１４に記載の発明では、キャップ（２００）は、当該キャップ（２００）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、周辺部（１５０）に電気的に接続された第３貫通電極部（３２０）を備えていることを特徴とする。
【００５５】
これにより、キャップ（２００）側から第３貫通電極部（３２０）を介して周辺部（１５０）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドすることができる。
【００５６】
請求項１５に記載の発明では、支持基板（１４０）は、当該支持基板（１４０）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、配線部パターン（１３３）に電気的に接続された第１貫通電極部（３００）を備えていることを特徴とする。
【００５７】
これにより、支持基板（１４０）側から第１貫通電極部（３００）および配線部パターン（１３３）を介してセンサ構造体（１１０）と外部とを電気的に接続することができる。
【００５８】
請求項１６に記載の発明では、支持基板（１４０）は、一面（１４３）とこの一面（１４３）の反対側の他面（１４６）を有する第２半導体基板（１４２）と、この第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に形成された第１絶縁層（１４４）と、第２半導体基板（１４２）の他面（１４６）に形成された第２絶縁層（１４５）と、を備えている。そして、センサ部（１００）は、第２絶縁層（１４５）を貫通して第２半導体基板（１４２）に電気的に接続された第２貫通電極部（３１０）を備えていることを特徴とする。
【００５９】
これにより、第２貫通電極部（３１０）を介して支持基板（１４０）を構成する第２半導体基板（１４２）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドすることができる。
【００６０】
請求項１７に記載の発明では、周辺部パターン（１３４）は、周辺部（１５０）に電気的に接続されており、センサ部（１００）は、支持基板（１４０）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、周辺部パターン（１３４）を介して周辺部（１５０）に電気的に接続された第３貫通電極部（３２０）を備えていることを特徴とする。
【００６１】
これにより、支持基板（１４０）側から第３貫通電極部（３２０）を介して周辺部（１５０）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドすることができる。
【００６２】
また、請求項１８に記載の発明のように、センサ部（１００）は、一面（１４１）を有すると共に、少なくとも当該一面（１４１）側が絶縁材料で構成された支持基板（１４０）を備えている。また、センサ構造体（１１０）と、センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、が画定された第１半導体基板（１２０）を備えている。また、第１半導体基板（１２０）のうち支持基板（１４０）側の一面（１２１）において、センサ構造体（１１０）と接続部（１６０）とを電気的に繋ぐ配線としての配線部パターン（１３３）と、支持基板（１４０）と周辺部（１５０）との間に位置すると共にセンサ構造体（１１０）を囲む周辺部パターン（１３４）とを含むパターン部（１３０）を備えている。
【００６３】
そして、配線部パターン（１３３）および周辺部パターン（１３４）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とが接合されたことにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とが貼り合わされ、配線部パターン（１３３）の一端側が周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置すると共にセンサ構造体（１１０）に電気的に接続され、配線部パターン（１３３）の他端側が周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置すると共に接続部（１６０）に電気的に接続されている。
【００６４】
さらに、センサ部（１００）は、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とが貼り合わされたことによって支持基板（１４０）、パターン部（１３０）、および周辺部（１５０）で囲まれると共に周辺部（１５０）でセンサ構造体（１１０）が囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間部（１３７）を塞ぐ絶縁部材（１８０）を備えた構造とすることができる。
【００６５】
一方、請求項１９に記載の発明では、センサ部（１００）は、センサ構造体（１１０）と、センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、が画定された第１半導体基板（１２０）を備えている。また、一面（１４３）を有する第２半導体基板（１４２）と、第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に形成された第１絶縁層（１４４）と、を備えた支持基板（１４０）を備えている。さらに、第１半導体基板（１２０）のうち第１絶縁層（１４４）側の一面（１２１）において、センサ構造体（１１０）と接続部（１６０）とを電気的に繋ぐ配線としての配線部パターン（１３３）と、支持基板（１４０）と周辺部（１５０）との間に位置すると共にセンサ構造体（１１０）を囲む周辺部パターン（１３４）とを含むパターン部（１３０）を備えている。
【００６６】
そして、第１絶縁層（１４４）と周辺部（１５０）との間において、周辺部（１５０）で囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間が無くなるように配線部パターン（１３３）および周辺部パターン（１３４）が第１絶縁層（１４４）に埋め込まれたことにより、パターン部（１３０）と第１絶縁層（１４４）とが貼り合わされた構造とすることもできる。
【００６７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】第１実施形態に係る半導体力学量センサの製造工程を示した図である。
【図５】図４に続く製造工程を示した図である。
【図６】図５に続く製造工程を示した図である。
【図７】図６に続く製造工程を示した図である。
【図８】図７に続く製造工程を示した図である。
【図９】図１のＢ−Ｂ’断面に係る製造工程を示した図である。
【図１０】図９に続く製造工程を示した図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る半導体力学量センサの断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ’断面図である。
【図１４】図１２のＤ−Ｄ’断面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る半導体力学量センサの断面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。
【図１７】図１６のＥ−Ｅ’断面図である。
【図１８】第５実施形態に係る半導体力学量センサの製造工程を示した図である。
【図１９】図１８に続く製造工程を示した図である。
【図２０】図１９に続く製造工程を示した図である。
【図２１】図２０に続く製造工程を示した図である。
【図２２】図２１に続く製造工程を示した図である。
【図２３】本発明の第６実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。
【図２４】第６実施形態に係る半導体力学量センサの製造工程を示した図である。
【図２５】本発明の第７実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。
【図２６】図２５のＦ−Ｆ’断面図である。
【図２７】第７実施形態に係る半導体力学量センサの製造工程を示した図である。
【図２８】図２７に続く製造工程を示した図である。
【図２９】図２８に続く製造工程を示した図である。
【図３０】図２９に続く製造工程を示した図である。
【図３１】本発明の第８実施形態に係る半導体力学量センサの製造工程を示した図である。
【図３２】他の実施形態に係る半導体力学量センサの断面図である。
【図３３】他の実施形態に係る半導体力学量センサの断面図である。
【図３４】他の実施形態に係る半導体力学量センサの断面図である。
【図３５】他の実施形態に係る半導体力学量センサの断面図である。
【図３６】他の実施形態に係る半導体力学量センサの一部断面図である。
【図３７】他の実施形態に係る半導体力学量センサの一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
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、図中、同一符号を付してある。
【００７０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。また、図３は、図１のＢ−Ｂ’断面図である。以下、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る半導体力学量センサの構造について説明する。
【００７１】
図２および図３に示されるように、半導体力学量センサは、センサ部１００とキャップ２００とが接合されて構成されたものである。センサ部１００は一面１０１を有する板状のものであり、キャップ２００は一面２０１とこの一面２０１の反対側の他面２０２とを有する板状のものであり、両者の一面１０１、２０１が互いに貼り合わされて構成されている。なお、図１は、キャップ２００を透過した平面図になっている。
【００７２】
センサ部１００は、該センサ部１００の一面１０１側に加速度等の物理量を検出するセンサ構造体１１０が形成されたものである。このセンサ部１００は、第１半導体基板１２０の一面１２１にパターン部１３０が設けられ、このパターン部１３０が支持基板１４０の一面１４１に直接接合されている。
【００７３】
支持基板１４０は、少なくとも当該一面１４１側が絶縁材料で構成されている。具体的には、図２および図３に示されるように、支持基板１４０は、第２半導体基板１４２と、この第２半導体基板１４２の一面１４３に形成された絶縁材料としての第１絶縁層１４４と、を備えて構成されている。
【００７４】
また、パターン部１３０は、第１半導体基板１２０の一面１２１に形成された絶縁膜１３１と、この絶縁膜１３１の上に形成された金属層１３２と、により構成されている。絶縁膜１３１および金属層１３２はそれぞれ所定のパターンにパターニングされ、パターニングされた金属層１３２が支持基板１４０の第１絶縁層１４４に接合されている。金属層１３２のパターンについては、後で詳しく説明する。
【００７５】
第１半導体基板１２０は、図１に示されるように、センサ構造体１１０、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０が画定されたものである。これらセンサ構造体１１０の一部、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０は、パターン部１３０を介して支持基板１４０に支持されている。
【００７６】
センサ構造体１１０は、図１および図２に示されるように、アンカー部１１１、可動電極１１２、梁部１１３、および固定電極１１４を備えて構成されている。
【００７７】
アンカー部１１１は、支持基板１４０に対して可動電極１１２を浮かせて支持するためのものである。このアンカー部１１１はブロック状をなしており、パターン部１３０の上に２箇所設けられている。
【００７８】
また、可動電極１１２は、半導体力学量センサに加速度が印加されたときに各アンカー部１１１に対して変位する錘として機能すると共に電極として機能する部分である。このような可動電極１１２は、枠状になっている。
【００７９】
本実施形態では、図１に示されるように、１つの四角形の枠内に十字状の直線部分が設けられた構造になっている。すなわち、四角形の枠内には、各アンカー部１１１が並んだ方向（例えばｘ方向）に延びる直線部分と、この直線部分に対して直角の方向（例えばｙ方向）に延びる直線部分とで十字部分が構成され、この十字部分により当該四角形の枠内が４つの領域に等分割されている。
【００８０】
梁部１１３は、アンカー部１１１と可動電極１１２とを連結するものである。この梁部１１３は、２本の平行な梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向（ｙ方向）に対して直交する方向（ｘ方向）に変位するバネ機能を有するものである。このような梁部１１３により、可動電極１１２がアンカー部１１１に一体に連結されて支持されている。本実施形態では、２つの梁部１１３がアンカー部１１１と可動電極１１２とをそれぞれ連結している。
【００８１】
そして、図２に示されるように、可動電極１１２および梁部１１３の下部のパターン部１３０は部分的に除去され、可動電極１１２および梁部１１３は支持基板１４０の上に一定の間隔で浮遊した状態になっている。
【００８２】
また、固定電極１１４は、図１に示されるように、可動電極１１２の一部に対向配置されることで、可動電極１１２との間にコンデンサを形成するための電極である。このような固定電極１１４は、枠状の可動電極１１２により構成された４つの枠内に２本ずつ配置されている。また、２本の固定電極１１４は、それぞれｙ方向に沿って配置されている。これにより、ｙ方向において可動電極１１２と固定電極１１４とが並行に配置され、可動電極１１２と固定電極１１４とが対向配置される。したがって、可動電極１１２が加速度を受けてｘ方向に変位することにより、可動電極１１２のうちｙ方向に延びる直線部分と固定電極１１４との間の距離が変化する。
【００８３】
周辺部１５０は、センサ構造体１１０、接続部１６０、および埋込部１７０の周囲を一周して囲むように形成された部分である。この周辺部１５０は、キャップ２００に接合される部分である。
【００８４】
接続部１６０は、センサ構造体１１０と外部とを電気的に接続するための中継部分である。この接続部１６０は、周辺部１５０で囲まれた領域に位置し、例えば図１に示されるように、ｘ方向に３つ設けられている。３つの接続部１６０のうちの１つはアンカー部１１１すなわち可動電極１１２に電気的に接続され、残りの２つの接続部１６０は、各固定電極１１４にそれぞれ電気的に接続されている。
【００８５】
埋込部１７０は、キャップ２００側から支持基板１４０を構成する第２半導体基板１４２と外部とを電気的に接続するための中継部分である。また、図３に示されるように、埋込部１７０、埋込部１７０と第１絶縁層１４４とに挟まれたパターン部１３０、および第１絶縁層１４４を貫通する貫通孔１７１が設けられ、この貫通孔１７１に埋込配線１７２が埋め込まれている。これにより、埋込配線１７２は第２半導体基板１４２に電気的に接続されている。
【００８６】
上記のように画定された第１半導体基板１２０の各部を支持するパターン部１３０において、当該パターン部１３０の金属層１３２は、配線部パターン１３３と周辺部パターン１３４とにパターニングされている。
【００８７】
配線部パターン１３３は、センサ構造体１１０と接続部１６０とを電気的に接続する配線部分と、固定電極１１４や埋込部１７０を支持基板１４０に固定するための固定部分とを備えて構成されている。
【００８８】
配線部パターン１３３のうちの配線部分は、図１に示されるように、各アンカー部１１１の一方と接続部１６０の１つとを繋ぐようにレイアウトされている。
【００８９】
また、枠状の可動電極１１２により構成された４つの枠それぞれに配置された２つの固定電極１１４のうち一方のアンカー部１１１側に位置する固定電極１１４と接続部１６０の１つとを繋ぐようにレイアウトされている。この配線部パターン１３３で４つの固定電極１１４と１つの接続部１６０とが接続されると、接続形態が例えばＹ字状となる。
【００９０】
さらに、枠状の可動電極１１２により構成された４つの枠それぞれに配置された２つの固定電極１１４のうち他方のアンカー部１１１側に位置する固定電極１１４と接続部１６０の１つとを繋ぐようにレイアウトされている。この配線部パターン１３３で４つの固定電極１１４と１つの接続部１６０とが接続されると、接続形態が例えばＵ字状となる。
【００９１】
そして、配線部パターン１３３に接続されたコンタクト部１３５を介して第１半導体基板１２０に画定された各部と配線部パターン１３３の配線部分とがそれぞれ電気的に接続されている。
【００９２】
一方、配線部パターン１３３の固定部分は、各アンカー部１１１のうちの他方と支持基板１４０との間、および、埋込部１７０と支持基板１４０との間にも位置するようにレイアウトされている。この配線部パターン１３３の固定部分にはコンタクト部１３５は形成されておらず、配線部パターン１３３の固定部分は絶縁膜１３１と第１絶縁層１４４とで挟まれた状態になっている。
【００９３】
上記のように配線部パターン１３３がレイアウトされたパターン部１３０において、梁部１１３と支持基板１４０との間の絶縁膜１３１や、可動電極１１２と支持基板１４０との間の絶縁膜１３１は可動するように取り除かれている。これにより、可動電極１１２が支持基板１４０に対して浮遊すると共に固定電極１１４に対して移動可能になっている。
【００９４】
周辺部パターン１３４は、支持基板１４０と周辺部１５０との間に位置すると共にセンサ構造体１１０等の周囲を一周して囲むパターンであり、センサ構造体１１０等を気密封止するためのパターンである。このような周辺部パターン１３４は、図２に示されるように絶縁膜１３１の上に形成され、図１に示されるように二重に形成されている。これにより、気密封止の冗長性を確保することができる。また、周辺部パターン１３４が２つに分割されているので、周辺部パターン１３４が絶縁膜１３１と第１絶縁層１４４とで挟まれたときに１つの周辺部パターン１３４に加わる応力も緩和される。
【００９５】
そして、図３に示されるように、周辺部パターン１３４がコンタクト部１３５を介して周辺部１５０に電気的に接続されている。なお、コンタクト部１３５は配線部パターン１３３や周辺部パターン１３４の一部である。
【００９６】
このような構成のパターン部１３０において、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４と支持基板１４０の一面１４１とが直接接合されたことにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とが貼り合わされている。
【００９７】
キャップ２００は、センサ部１００のセンサ構造体１１０への水や異物等の混入を防止するものである。このキャップ２００は、図１〜図３に示されるように、シリコン基板２１０と、絶縁膜２２０、２３０と、第１〜第４貫通電極部３００〜３３０と、を備えている。
【００９８】
シリコン基板２１０のうちセンサ部１００に向けられた面にＳｉＯ２等の絶縁膜２２０が形成されている。この絶縁膜２２０の表面がキャップ２００の一面２０１に該当する。また、シリコン基板２１０のうち絶縁膜２２０が形成された側とは反対側にＳｉＯ２等の絶縁膜２３０が形成されている。この絶縁膜２３０の表面がキャップ２００の他面２０２に該当する。
【００９９】
キャップ２００のうちセンサ構造体１１０が設けられた領域に対向する部分には凹部２０３が設けられている。この凹部２０３は、キャップ２００がセンサ部１００に接合された際にキャップ２００がセンサ構造体１１０に接触してしまうことを防止するために設けられている。
【０１００】
そして、キャップ２００の一面２０１がセンサ部１００の一面１０１に接合される、すなわちキャップ２００の一面２０１が、周辺部１５０、各接続部１６０、および埋込部１７０にそれぞれ接合されることでセンサ構造体１１０が気密封止されている。これにより、図２に示されるように、センサ部１００とキャップ２００とによって密閉された気密室２４０が形成され、この気密室２４０にセンサ構造体１１０が配置された状態になっている。気密室２４０は、例えば、真空や所定の圧力とされたり、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ等の雰囲気とされる。
【０１０１】
図２に示されるように、キャップ２００には、絶縁膜２３０、シリコン基板２１０、絶縁膜２２０を貫通する孔部３０１が設けられている。すなわち、孔部３０１は、キャップ２００を第１半導体基板１２０と支持基板１４０との積層方向に貫通している。そして、この孔部３０１の壁面に絶縁膜３０２が形成され、この絶縁膜３０２の上に一端が接続部１６０に電気的に接続された第１貫通電極部３００が設けられている。また、第１貫通電極部３００の他端は、キャップ２００の他面２０２でパッド状にパターニングされている。これにより、キャップ２００側から第１貫通電極部３００、接続部１６０、および配線部パターン１３３を介してセンサ構造体１１０の固定電極１１４と外部との電気的接続が可能となる。
【０１０２】
同様に、図３に示されるように、キャップ２００に、絶縁膜２３０、シリコン基板２１０、および絶縁膜２２０を貫通する孔部３１１が設けられている。この孔部３１１は、孔部３０１と同様に、キャップ２００を第１半導体基板１２０と支持基板１４０との積層方向に貫通し、埋込部１７０に設けられた貫通孔１７１に通じている。そして、この孔部３１１の壁面に絶縁膜３１２が形成され、この絶縁膜３１２の上に一端が埋込配線１７２に電気的に接続された第２貫通電極部３１０が設けられている。また、第２貫通電極部３１０の他端は、キャップ２００の他面２０２でパッド状にパターニングされている。これにより、キャップ２００側から第２貫通電極部３１０および埋込配線１７２を介して支持基板１４０を構成する第２半導体基板１４２を所定の電位に固定することが可能となり、センサ構造体１１０に対する電気的なシールドが可能となる。
【０１０３】
さらに、キャップ２００には、当該キャップ２００を第１半導体基板１２０と支持基板１４０との積層方向に貫通する孔部３２１が設けられ、この孔部３２１の壁面に絶縁膜３２２が形成されている。そして、この絶縁膜３２２の上に一端が周辺部１５０に電気的に接続された第３貫通電極部３２０が設けられている。また、第３貫通電極部３２０の他端は、キャップ２００の他面２０２でパッド状にパターニングされている。これにより、キャップ２００側から第３貫通電極部３２０を介して周辺部１５０を所定の電位に固定することが可能となり、センサ構造体１１０に対する電気的なシールドが可能となる。
【０１０４】
そして、キャップ２００には、絶縁膜２３０を貫通してシリコン基板２１０に達する図示しない孔部が設けられている。そして、この絶縁膜の上に一端がシリコン基板に電気的に接続された第４貫通電極部３３０が設けられている。なお、便宜上第４貫通電極部３３０と記載したがこの電極は上記したように絶縁膜２３０に開けた孔部に形成した電極である（図１参照）。本発明においてはこのような電極も貫通電極部と呼ぶ。また、第４貫通電極部３３０の他端は、キャップ２００の他面２０２でパッド状にパターニングされている。これにより、キャップ２００側から第４貫通電極部３３０を介してシリコン基板２１０を所定の電位に固定することが可能となり、センサ構造体１１０に対する電気的なシールドが可能となる。
【０１０５】
上記の構造において、可動電極１１２と固定電極１１４とが対向配置された第１コンデンサおよび第２コンデンサが直列に接続され、各コンデンサにおける差動容量の変化が出力されるようになっている。ここで、第１コンデンサの容量をＣＳ１、第２コンデンサの容量をＣＳ２とすると、各コンデンサの差動容量の変化（ＣＳ１−ＣＳ２）が半導体力学量センサの外部に設けられたスイッチドキャパシタ回路に入力される。
【０１０６】
スイッチドキャパシタ回路は、第１、第２コンデンサの出力、すなわち差動容量の変化を電圧に変換するものであり、図示しないオペアンプ、容量がＣｆであるコンデンサ、スイッチを有して構成されている。そして、オペアンプの反転入力端子には第１、第２コンデンサに共通の可動電極１１２が接続されており、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に容量Ｃｆのコンデンサおよびスイッチが並列に接続されている。
【０１０７】
第１、第２コンデンサの各固定電極１１４に位相差が１８０°の矩形波電圧Ｖｃｃがそれぞれ周期的に印加され、スイッチドキャパシタ回路の非反転入力端子に基準電圧（Ｖｃｃ／２）が入力され、スイッチが所定のタイミングでオン／オフされる。そして、半導体力学量センサにおいて可動電極１１２に加速度が加わり、第１、第２コンデンサの可動電極１１２の変位に応じた差動容量変化ＣＳ１−ＣＳ２がスイッチドキャパシタ回路に入力されると、スイッチドキャパシタ回路から（ＣＳ１−ＣＳ２）・Ｖｃｃ／Ｃｆに相当する信号が出力される。この出力が加速度のデータであり、他の回路で利用される。
【０１０８】
以上が、本実施形態に係る半導体力学量センサの全体構成である。なお、上記の半導体力学量センサの各部の材料・材質等は、以下の製造方法で詳しく述べる。
【０１０９】
次に、図１〜図３に示された半導体力学量センサの製造方法について、図４〜図１０を参照して説明する。図４〜図８は図１のＡ−Ａ’断面に相当し、図９および図１０は図１のＢ−Ｂ’断面に相当する。以下では、図４〜図８と図９および図１０とを対応させながら各工程を順に説明する。
【０１１０】
また、半導体力学量センサを製造するに当たっては、ウェハの状態で製造し、最後に各チップに分割することで半導体力学量センサを得る。したがって、以下で示される各工程はウェハの状態で製造していく。このため、上記の第１半導体基板１２０等はウェハの一部である。
【０１１１】
まず、図４（ａ）に示す工程では、第１半導体基板１２０を用意する。第１半導体基板１２０として、例えば高濃度にＡｓ、Ｐ、Ｓｂ等の不純物を含み、比抵抗が０．００１〜０．１Ω・ｃｍのｎ＋型の（１００）面を有する単結晶シリコン基板が採用される。
【０１１２】
そして、第１半導体基板１２０の一面１２１に絶縁膜１３１としてＰＳＧ膜を０．５〜２μｍの厚さで形成する。この絶縁膜１３１のうちアンカー部１１１、固定電極１１４、接続部１６０、埋込部１７０、および周辺部１５０に対応する位置に、フォトリソグラフィ・エッチング手法によりコンタクト穴１３６を形成する。
【０１１３】
続いて、絶縁膜１３１の上に金属層１３２として０．１〜２μｍの厚さのＡｌ膜を形成し、パターン化する。これにより、絶縁膜１３１の上に配線部パターン１３３と周辺部パターン１３４とを設けたパターン部１３０を得る。また、コンタクト穴１３６に埋まった金属層１３２はコンタクト部１３５となる。
【０１１４】
周辺部パターン１３４については、第１半導体基板１２０の一面１２１のうちセンサ構造体１１０が形成される領域を一周して囲むように形成する。本工程では、気密封止の冗長性、複数に分割されたことによる応力緩和のために周辺部パターン１３４を二重に設ける。もちろん、周辺部パターン１３４は３個以上でも良く、半導体力学量センサを使用する環境においては複数個でなく１個でも良い。
【０１１５】
なお、本実施形態では、金属層１３２としてＡｌ膜を用いるが、その他の金属膜（Ｃｕ、Ａｕ、Ｗ、Ａｌ−Ｓｉ等）や高濃度の不純物を含むｎ＋型ポリシリコン膜や合金膜等を用いても良い。
【０１１６】
次に、図４（ｂ）に示す工程では、第２半導体基板１４２を用意する。第２半導体基板１４２は上記の第１半導体基板１２０と同等の基板である。そして、第２半導体基板１４２の少なくとも一面１４３側に熱酸化膜を形成することにより、第１絶縁層１４４としてＳｉＯ２膜を０．３〜２μｍの厚さで形成する。
【０１１７】
この後、図５（ａ）に示す工程では、パターン部１３０と支持基板１４０の一面１４１とを直接接合することにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とを貼り合わせる。
【０１１８】
具体的には、配線部パターン１３３や周辺部パターン１３４であるＡｌ膜の表面と、第２半導体基板１４２上の第１絶縁層１４４であるＳｉＯ２膜の表面と、を例えばＡｒイオン、Ａｒプラズマ雰囲気でそれぞれ表面活性化を行い、いわゆる室温〜４５０℃の常温直接接合を行う。このとき、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４は確実に第１絶縁層１４４に接合される。
【０１１９】
なお、第１絶縁層１４４の上に配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４と同等のＡｌ等の金属やポリシリコンを形成した状態で接合しても良い。また例えば一方にはＡｌ膜、他方にはＧｅ膜等のパターンで共晶合金で接合することもできる。また、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４は第１絶縁層１４４に対して、接着剤や共晶合金で接合することも可能である。
【０１２０】
本工程により、図９（ａ）に示されるように、周辺部パターン１３４は第１絶縁層１４４に直接接合される。また、配線部パターン１３３のうち貫通孔１７１が設けられる部分は予め取り除かれている。
【０１２１】
また、上記のように第１半導体基板１２０と支持基板１４０とを貼り合わせた後、第１半導体基板１２０を５〜５０μｍの厚さに研削、研磨、エッチング等により薄層化する。
【０１２２】
そして、図９（ｂ）に示す工程では、第１半導体基板１２０のうち埋込部１７０の形成予定部分に、第１半導体基板１２０、パターン部１３０（絶縁膜１３１）、および第１絶縁層１４４を貫通する貫通孔１７１を形成する。また、この貫通孔１７１に金属層１７３として第２半導体基板１４２に電気的に接続されるＡｌ膜または高濃度に不純物を含んだポリシリコン膜を充填する。この場合、第１半導体基板１２０の一面１２１に対して反対側の他面１２２上にも金属層１７３が形成される。
【０１２３】
この後、図９（ｃ）に示す工程では、第１半導体基板１２０の他面１２２上の金属層１７３を除去する。このとき、エッチバックにより第１半導体基板１２０の他面１２２から金属層１７３が突出しないように、すなわち当該他面１２２に凹部が形成されるように金属層１７３をエッチングする。これは、キャップ２００を接合する際に、キャップ２００の一部を確実に埋込部１７０に接合できるようにするためである。このように金属層１７３をエッチングすることで埋込配線１７２を形成する。
【０１２４】
続いて、図５（ｂ）に示す工程では、第１半導体基板１２０に、配線部パターン１３３に電気的に接続されるセンサ構造体１１０を形成する。この場合、第１半導体基板１２０の一面１２１に垂直なトレンチ溝１２３をパターン部１３０の絶縁膜１３１に達するように第１半導体基板１２０に形成する。これにより、センサ構造体１１０と、パターン部１３０のうち周辺部パターン１３４が形成された部分に接合されると共にセンサ構造体１１０等の周囲を一周して囲む周辺部１５０と、配線部パターン１３３に電気的に接続されると共に周辺部１５０で囲まれた領域に位置する接続部１６０と、埋込部１７０と、を形成する。
【０１２５】
このようにして、第１半導体基板１２０をセンサ構造体１１０、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０に画定する。また、埋込部１７０を形成したことにより、図１０（ａ）に示されるように、埋込配線１７２が埋込部１７０に位置する。
【０１２６】
図６に示す工程では、少なくとも可動電極１１２および梁部１１３の下部に位置する絶縁膜１３１を例えばＨＦ蒸気中でエッチング除去する。これにより、可動電極１１２および梁部１１３は支持基板１４０の上に一定の間隔で浮遊した状態となり、可動電極１１２が可動状態となる。
【０１２７】
この場合、配線部パターン１３３と固定電極１１４との間の絶縁膜１３１も除去されるが、固定電極１１４はコンタクト部１３５により配線部パターン１３３に支持される。また、アンカー部１１１と配線部パターン１３３との間や接続部１６０と配線部パターン１３３との間の絶縁膜１３１は完全に除去されずに多少残る。そして、周辺部１５０と周辺部パターン１３４との間の絶縁膜１３１は、センサ構造体１１０を気密封止するために残る。こうして、センサ部１００が完成する。
【０１２８】
続いて、図７に示す工程では、キャップ２００でセンサ構造体１１０を気密封止する。具体的には、シリコン基板２１０を用意し、シリコン基板２１０のうちセンサ部１００に向けられる面のうち周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０を除いた領域に凹部２０３を形成すると共にＳｉＯ２等の絶縁膜２２０を形成し、シリコン基板２１０のうち絶縁膜２２０を形成した面とは反対側の面にＳｉＯ２等の絶縁膜２３０を形成する。なお、キャップ２００についてもウェハの状態で形成する。
【０１２９】
この後、図５（ａ）に示す工程と同様に、センサ部１００の一面１０１すなわち第１半導体基板１２０の他面１２２と、キャップ２００の一面２０１すなわち絶縁膜２２０の表面と、をそれぞれ表面活性化させて常温接合により接合する。これにより、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０がキャップ２００に接合され、センサ構造体１１０がキャップ２００、周辺部１５０、周辺部パターン１３４を含むパターン部１３０、および支持基板１４０により構成された気密室２４０に気密封止される。このとき、センサ部１００とキャップ２００とを真空中で接合したり、所定の圧力をかけて接合したり、所定の雰囲気（Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ等）中で接合することにより、気密室２４０の状態を設定できる。
【０１３０】
なお、センサ部１００とキャップ２００との接合は、接着剤を用いる接合や、低融点ガラス接合を行っても良い。また、センサ部１００の一面１０１にＡｌパターンを形成すると共に、キャップ２００の一面２０１にＧｅパターンを形成し、ＡｌとＧｅとの共晶接合によりセンサ部１００とキャップ２００とを接合することもできる。共晶合金は、Ａｌ−Ｓｉ等でも良い。
【０１３１】
キャップ２００が埋込部１７０に接合されると、図１０（ｂ）に示されるように、キャップ２００は貫通孔１７１を覆うように埋込部１７０に接合される。
【０１３２】
次に、図８に示す工程では、キャップ２００に第１〜第４貫通電極部３００〜３３０を形成する。具体的には、キャップ２００において、ドライエッチングにより絶縁膜２３０、シリコン基板２１０、および絶縁膜２２０を貫通する孔部３０１〜３２１を形成する。この場合、まず、絶縁膜２３０を垂直ドライエッチングし、次にシリコン基板２１０を垂直ドライエッチングし、この後に絶縁膜２２０を垂直ドライエッチングすることにより各孔部３０１〜３２１を形成する。なお、第４貫通電極部３３０に係る孔部については、絶縁膜２３０を貫通すると共にシリコン基板２１０に達するように形成する。
【０１３３】
そして、各孔部３０１〜３２１の側壁にＣＶＤ法やプラズマ酸化ＣＶＤ法等によりＳｉＯ２膜等の絶縁膜３０２〜３２２を形成する。また、各孔部３０１〜３２１の底部に形成された各絶縁膜３０２〜３２２を異方性エッチングで除去し、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０の埋込配線１７２を露出させる。なお、第４貫通電極部３３０に係る孔部についても同様に絶縁膜を形成して孔部の底部に位置する絶縁膜を除去することによりシリコン基板２１０を露出させる。
【０１３４】
続いて、各孔部３０１〜３２１にＡｌ等の金属層３４０を例えばＣＶＤ法で埋め込む。これにより、金属層３４０は、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０の埋込配線１７２にそれぞれ電気的に接続される。このとき、絶縁膜２３０の上には金属層３４０が残されるので、この金属層３４０をフォトリソグラフィ・エッチング法によりパッド状にパターニングする。これにより、キャップ２００を第１半導体基板１２０と支持基板１４０との積層方向に貫通する第１〜第３貫通電極部３００〜３２０が得られる。また、第１貫通電極部３００は接続部１６０に電気的に接続され、第２貫通電極部３１０は埋込配線１７２に電気的に接続され、第３貫通電極部３２０は周辺部１５０に電気的に接続される。
【０１３５】
なお、第４貫通電極部３３０に係る孔部にも金属層３４０を埋めて金属層３４０をシリコン基板２１０に電気的に接続し、絶縁膜２３０上の金属層３４０をパッド状にパターニングすることで第４貫通電極部３３０を形成する。これにより、第４貫通電極部３３０はキャップ２００のシリコン基板２１０に電気的に接続される。
【０１３６】
上述のように、ウェハの状態で半導体力学量センサを形成しているので、ウェハを半導体力学量センサ毎に分割する。こうして、図１〜図３に示される半導体力学量センサが完成する。チップとなった半導体力学量センサは、第１〜第４貫通電極部３００〜３３０の各パッド部分に例えば図示しないワイヤが接続されることで外部と電気的に接続されて動作する。
【０１３７】
以上説明したように、本実施形態では、センサ部１００を形成する際、第１半導体基板１２０に配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を含んだパターン部１３０を形成したものを用意し、第２半導体基板１４２上に第１絶縁層１４４を形成した支持基板１４０を用意し、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を第１絶縁層１４４に直接接合等により接合することにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とを貼り合わせることが特徴となっている。
【０１３８】
このように、第１半導体基板１２０の一面１２１に既に形成した配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を支持基板１４０に接合するので、第１半導体基板１２０を支持基板１４０に貼り合わせるために第１半導体基板１２０に対する薄膜の形成やこの薄膜の平坦化等の工程を不要とすることができる。したがって、製造工程の短縮化を図ると共に簡素化した積層構造を容易に形成することができる。
【０１３９】
この場合、第１半導体基板１２０を支持基板１４０に貼り合わせるための薄膜の形成や平坦化を行わないので、この薄膜の平坦面の精度が問題となったり、センサ構造体１１０の特性に影響が生じることもない。したがって、製造面および特性面で安定した半導体力学量センサを得ることができる。
【０１４０】
そして、本実施形態では、センサ部１００にキャップ２００を接合することにより、気密室２４０にセンサ構造体１１０を気密封止している。これにより、センサ構造体１１０への水や異物の混入などを防止することができ、センサ構造体１１０を保護することができる。
【０１４１】
さらに、キャップ２００に第１〜第４貫通電極部３００〜３３０を設けているので、キャップ２００側からセンサ構造体１１０と外部とを電気的に接続することができる。また、キャップ２００、周辺部１５０、および第２半導体基板１４２を所定の電位に固定できるので、センサ構造体１１０を電気的にシールドすることもできる。
【０１４２】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図１１は、本実施形態に係る半導体力学量センサの断面図であり、図１のＡ−Ａ’断面に相当する図である。この図に示されるように、第１貫通電極部３００のパッド部分にボンディングボール３５０が設けられている。なお、第２貫通電極部３１０および第３貫通電極部３２０の各パッド部分にもそれぞれボンディングボール３５０が設けられている。ボンディングボール３５０は、例えばＡｕやはんだ等で形成されている。これにより、半導体力学量センサを回路基板にボールボンディングすることが可能となる。
【０１４３】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、キャップ２００に第１〜第４貫通電極部３３０を設けていたが、本実施形態では支持基板１４０に第１貫通電極部３００、第２貫通電極部３１０、および第３貫通電極部３２０を設けたことが特徴となっている。
【０１４４】
図１２は、本実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。図１３は、図１２のＣ−Ｃ’断面図である。また、図１４は、図１２のＤ−Ｄ’断面図である。なお、図１２は、キャップ２００を透過した平面図になっている。
【０１４５】
まず、本実施形態では、図１３および図１４に示されるように、支持基板１４０は、第２半導体基板１４２と、第１絶縁層１４４と、第２絶縁層１４５とで構成されている。第２半導体基板１４２の一面１４３に第１絶縁層１４４が形成され、第２半導体基板１４２の他面１４６に第２絶縁層１４５が形成された積層構造になっている。
【０１４６】
また、キャップ２００として例えば単結晶シリコン基板が採用され、周辺部１５０に接合されている。本実施形態では、キャップ２００の一面２０１のうち周辺部１５０と接合される領域以外の領域に凹部２０３が設けられている。
【０１４７】
そして、図１３に示されるように、支持基板１４０には、当該支持基板１４０を第１半導体基板１２０と支持基板１４０との積層方向に貫通すると共に、配線部パターン１３３に電気的に接続された第１貫通電極部３００が設けられている。
【０１４８】
第１貫通電極部３００は、第１実施形態で示された構成および構造と同じであるが、本実施形態では第２半導体基板１４２の他面１４６に第２絶縁層１４５が形成されている。したがって、孔部３０１は第２絶縁層１４５、第２半導体基板１４２、および第１絶縁層１４４を貫通して配線部パターン１３３に達するように設けられている。また、孔部３０１の壁面に絶縁膜３０２が形成され、この絶縁膜３０２の上に一端が接続部１６０に電気的に接続された第１貫通電極部３００が設けられている。
【０１４９】
また、第２絶縁層１４５を貫通した図示しない孔部の壁面に図示しない絶縁膜が形成され、この絶縁膜の上に第２貫通電極部３１０が形成されている。これにより、第２貫通電極部３１０は第２半導体基板１４２に電気的に接続されている。そして、第２貫通電極部３１０が第２半導体基板１４２に直接電気的に接続されるので、図１２に示されるようにセンサ部１００に埋込部１７０を設けなくても良い。本実施形態では、ｘ方向において第３貫通電極部３２０とは反対側に位置している。
【０１５０】
第３貫通電極部３２０については、図１４に示されるように、孔部３２１が第２絶縁層１４５、第２半導体基板１４２、および第１絶縁層１４４を貫通して周辺部パターン１３４に達するように設けられている。この周辺部パターン１３４はコンタクト部１３５を介して周辺部１５０およびキャップ２００に電気的に接続されている。また、孔部３２１の壁面に絶縁膜３２２が形成され、この絶縁膜３２２の上に一端が周辺部パターン１３４に電気的に接続された第３貫通電極部３２０が設けられている。
【０１５１】
本実施形態では、第３貫通電極部３２０が周辺部１５０とキャップ２００との両方に電気的に接続されるので、キャップ２００と外部とを電気的に接続するための第４貫通電極部３３０が不要となる。
【０１５２】
これら第１〜第３貫通電極部３００〜３２０の各パッド部分には、図１３や図１４に示されるようにボンディングボール３５０が設けられている。なお、上述のように、第１〜第３貫通電極部３００〜３２０の各パッド部分にボンディングワイヤが接合されても良い。
【０１５３】
上記の第１〜第３貫通電極部３００〜３２０は、センサ部１００とキャップ２００とを接合してセンサ構造体１１０を気密封止した後（例えば図７に示す工程の後）に支持基板１４０に形成することとなる。また、支持基板１４０については、第２半導体基板１４２の一面１４３に第１絶縁層１４４が形成され、他面１４６に第２絶縁層１４５が形成されたものを用意して半導体力学量センサの製造に用いる。
【０１５４】
以上のように、支持基板１４０側に第１〜第３貫通電極部３００〜３２０を設けることで、支持基板１４０側からセンサ構造体１１０と外部とを電気的に接続すると共に、センサ構造体１１０を電気的にシールドすることができる。
【０１５５】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図１５は、本実施形態に係る半導体力学量センサの断面図であり、図１のＡ−Ａ’断面に相当する図である。この図に示されるように、支持基板１４０およびキャップ２００のどちらか一方またはその両方が単結晶シリコン基板と熱膨張係数が同等のガラス、セラミックス等の絶縁体基板で形成されている。
【０１５６】
ガラスは単結晶シリコン基板と熱膨張係数が同等であるため、センサ構造体１１０等が形成された第１半導体基板１２０に熱膨張係数の差に基づく応力が加わりにくくなる。また、第１半導体基板１２０とキャップ２００との間や第１半導体基板１２０と支持基板１４０との間の寄生容量が低減し、ノイズが減少するので、微小な容量変化を検出する半導体力学量センサの精度向上および特性の安定化になる。本実施形態では両方が前記ガラス基板ウェハの場合で示す。
【０１５７】
キャップ２００には、周辺部１５０、接続部１６０、および図示しない埋込部１７０に接合される領域以外の領域に凹部２０３が形成されている。これにより、キャップ２００がセンサ構造体１１０に接触しないようになっている。
【０１５８】
そして、キャップ２００および支持基板１４０そのものが絶縁体であるので、図１５に示されるように、孔部３０１に第１貫通電極部３００を形成するだけで良いという利点もある。この場合、孔部３０１の形成は、エッチング、レーザ光、機械的なドリル等により行うことができる、また、孔部３０１の形成はセンサ部１００とキャップ２００との接合後に行っても良いし、接合前のガラス基板ウェハに予め形成しておいても良い。
【０１５９】
そして、電気的なシールドが必要な場合には、支持基板１４０やキャップ２００に０．０１〜１μｍの厚さでＡｌ膜等の金属膜や高濃度不純物（ｎ＋またはｐ＋）を含むポリシリコンやアモルファスシリコン等を形成すれば良い。
【０１６０】
なお、本実施形態では、図１５に示されるように第１貫通電極部３００はキャップ２００に設けられているが、支持基板１４０側に設けられていても良い。また、第２、第３貫通電極部３１０、３２０についても同様である。
【０１６１】
（第５実施形態）
本実施形態では、主に第１〜第４実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、センサ構造体１１０が気密封止された気密室２４０に接続部１６０が配置され、キャップ２００もしくは支持基板１４０に貫通電極部３００〜３３０を設けて外部との接続を図っていた。本実施形態では、気密室２４０の外部に接続部１６０を設けた構造および製法とすることが特徴となっている。
【０１６２】
図１６は、本実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。また、図１７は、図１６のＥ−Ｅ’断面図である。なお、図１６は、キャップ２００を透過した平面図になっている。
【０１６３】
図１６に示されるように、本実施形態においても、第１半導体基板１２０にセンサ構造体１１０、周辺部１５０、および接続部１６０が形成されている。そして、周辺部１５０はセンサ構造体１１０の周囲を一周して囲むと共に、接続部１６０は周辺部１５０で囲まれたセンサ構造体１１０が配置された領域の外部に位置するように、第１半導体基板１２０が画定されている。
【０１６４】
すなわち、周辺部１５０は、センサ構造体１１０が配置された領域と接続部１６０が配置された領域とを分離すると共に、少なくともセンサ構造体１１０を一周して囲むように形成されている。
【０１６５】
パターン部１３０は、上記のように画定された第１半導体基板１２０の各部に応じて形成されている。具体的に、配線部パターン１３３については、配線部パターン１３３の一端側が周辺部１５０でセンサ構造体１１０が囲まれた領域に位置すると共にセンサ構造体１１０に電気的に接続され、配線部パターン１３３の他端側が周辺部１５０で囲まれた領域の外部（すなわち周辺部１５０で接続部１６０が囲まれた領域）に位置すると共に接続部１６０に電気的に接続されている。このように、センサ構造体１１０は一周する周辺部１５０に囲まれているので、図１７に示されるように配線部パターン１３３は周辺部１５０をまたいで接続部１６０に接続されている。言い換えると、配線部パターン１３３の一部は周辺部１５０と支持基板１４０との間の隙間（つまりパターン部１３０の厚さ）に位置している。
【０１６６】
また、周辺部パターン１３４は、上記の周辺部１５０のレイアウトに合わせて形成されている。すなわち、周辺部パターン１３４は、支持基板１４０と周辺部１５０との間に位置すると共にセンサ構造体１１０を囲んでいる。ここで、「センサ構造体１１０を囲んでいる」というのは、周辺部１５０は一周しているが、周辺部パターン１３４は一周して繋がっているわけではないことを意味している。これは、周辺部パターン１３４は配線部パターン１３３と同じ階層に位置し、配線部パターン１３３が周辺部１５０をまたぐようにレイアウトされているため、周辺部１５０のうちセンサ構造体１１０が配置された領域と接続部１６０が配置された領域とを分ける部分と支持基板１４０との間に位置する周辺部パターン１３４は配線部パターン１３３と交差しなければならいので、配線部パターン１３３を避けるように断続的に設けられている。
【０１６７】
なお、図１６に示されるように、周辺部パターン１３４は第１実施形態で示されたように二重に分割されていないが、気密封止の冗長性や応力緩和の観点から周辺部パターン１３４を二重にしても良い。
【０１６８】
したがって、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４と支持基板１４０の一面１４１とが直接接合されたことにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とが貼り合わされると、配線部パターン１３３の一部が周辺部１５０をまたぐ領域では、支持基板１４０、パターン部１３０、および周辺部１５０で囲まれた空間部１３７が形成される。
【０１６９】
この空間部１３７は、周辺部１５０で囲まれた領域（センサ構造体１１０が配置された領域）とこの領域の外部（接続部１６０が配置された領域）とを繋ぐ空間である。そして、この空間部１３７を塞ぐように、接続部１６０が配置された領域全体に絶縁部材１８０が充填されている。これにより、空間部１３７は絶縁部材１８０によって塞がれ、周辺部１５０によって分けられたセンサ構造体１１０が配置された領域と接続部１６０が配置された領域とがそれぞれ独立した領域となる。なお、図１６では、絶縁部材１８０を斜線で示している。
【０１７０】
また、接続部１６０が配置された領域には第１実施形態で示された埋込部１７０が設けられており、この埋込部１７０を介して支持基板１４０の第２半導体基板１４２と外部との電気的接続が可能になっている。
【０１７１】
上記構成のセンサ部１００に対して、図１７に示されるように凹部２０３が設けられたキャップ２００が接合されている。これにより、センサ構造体１１０のみが気密室２４０に封止され、接続部１６０および埋込部１７０は気密室２４０の外に配置される。キャップ２００としては例えば単結晶シリコン基板が採用される。
【０１７２】
また、図１６に示されるように、接続部１６０、埋込部１７０、および周辺部１５０の上にはＡｌ膜等のパッド１２４が設けられている。そして、このパッド１２４に図１７に示されるボンディングワイヤ１２５が接合されることで、半導体力学量センサと外部とが電気的に接続される。以上が、本実施形態に係る半導体力学量センサの全体構成である。
【０１７３】
次に、図１６および図１７に示された半導体力学量センサの製造方法について、図１８〜図２２を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０１７４】
まず、図１８（ａ）に示す工程では、図４（ａ）に示す工程と同様に、第１半導体基板１２０を用意し、第１半導体基板１２０の一面１２１に絶縁膜１３１を形成する。また、絶縁膜１３１のうちアンカー部１１１、固定電極１１４、接続部１６０、埋込部１７０、および周辺部１５０に対応する位置にコンタクト穴１３６を形成し、コンタクト穴１３６を埋めるようにＡｌ膜を形成してパターニングすることにより、コンタクト部１３５を備えた配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を形成する。
【０１７５】
本工程では、第１半導体基板１２０の一面１２１の外縁部と前記センサ構造体１１０と繋ぐように配線部パターン１３３を形成する。また、第１半導体基板１２０の一面１２１のうちセンサ構造体１１０が形成される領域を囲むと共に各配線部パターン１３３の間に位置するように周辺部パターン１３４を形成する。
【０１７６】
次に、図１８（ｂ）に示す工程では、図４（ｂ）に示す工程と同様に、第２半導体基板１４２の一面１４３側を熱酸化することにより第１絶縁層１４４を形成することで支持基板１４０を得る。この後、パターン部１３０と支持基板１４０の一面１４１とを向かい合わせ、これらを直接接合することにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とを貼り合わせる。これにより、配線部パターン１３３の一端側を周辺部１５０で囲まれた領域に位置させると共に配線部パターン１３３の他端側を周辺部１５０で囲まれた領域の外部に位置させる。また、第１半導体基板１２０の他面１２２側を研削や研磨等により薄層化する。
【０１７７】
続いて、図１９に示す工程では、第１半導体基板１２０の他面１２２にＣＶＤ法等でＡｌ膜を形成し、このＡｌ膜をパターニングする。これにより、第１半導体基板１２０の他面１２２のうち接続部１６０、埋込部１７０、および周辺部１５０に対応した位置にパッド１２４を形成する。
【０１７８】
そして、図２０に示す工程では、図５（ｂ）に示す工程と同様に、第１半導体基板１２０の一面１２１に垂直なトレンチ溝１２３をパターン部１３０の絶縁膜１３１に達するように第１半導体基板１２０に形成することで、センサ構造体１１０、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０を形成する。
【０１７９】
この場合、周辺部１５０はセンサ構造体１１０が形成された領域を一周して囲むと共に、接続部１６０および埋込部１７０が形成された領域を一周して囲むように形成される。すなわち、接続部１６０および埋込部１７０は、周辺部１５０でセンサ構造体１１０が囲まれた領域の外部に位置する。
【０１８０】
図２１に示す工程では、少なくとも可動電極１１２および梁部１１３の下部に位置する絶縁膜１３１を除去する。これにより、可動電極１１２および梁部１１３は支持基板１４０の上に一定の間隔で浮遊した状態となる。
【０１８１】
このように、パターン部１３０の絶縁膜１３１の一部を除去すると、支持基板１４０、パターン部１３０、および周辺部１５０で囲まれると共に周辺部１５０で囲まれた領域（センサ構造体１１０が配置された領域）とこの領域の外部（接続部１６０等が配置された領域）とを繋ぐ空間部１３７が形成される。
【０１８２】
このため、図２２に示す工程では、低融点ガラスや樹脂等の絶縁部材１８０を例えばインクジェット法等により周辺部１５０で接続部１６０が囲まれた領域全体に充填する。そして、絶縁部材１８０を加熱・流動化することで、絶縁部材１８０で空間部１３７を塞ぐ。
【０１８３】
この後、周辺部１５０にキャップ２００を接合することにより、センサ構造体１１０をキャップ２００、周辺部１５０、周辺部パターン１３４を含むパターン部１３０、絶縁部材１８０、および支持基板１４０により気密封止する。そして、ウェハを半導体力学量センサ毎に分割することで半導体力学量センサが完成する。
【０１８４】
このように、周辺部１５０でセンサ構造体１１０のみを囲み、この領域の外部に接続部１６０を配置したとしても、周辺部１５０と支持基板１４０とパターン部１３０とで囲まれた空間部１３７が絶縁部材１８０で塞がれるので、周辺部１５０にキャップ２００を接合するだけで、センサ構造体１１０を気密封止した構造を容易に形成することができる。
【０１８５】
（第６実施形態）
本実施形態では、第５実施形態と異なる部分について説明する。第５実施形態では、絶縁部材１８０を周辺部１５０で接続部１６０が囲まれた領域全体に充填していた。しかしながら、図２３に示されるように、周辺部１５０で接続部１６０が囲まれた領域のうち、センサ構造体１１０側に部分的に絶縁部材１８０を設けても良い。
【０１８６】
したがって、本実施形態では、図１６に示されるように周辺部１５０は接続部１６０および埋込部１７０の周囲を一周して囲む必要はなく、周辺部１５０は一周していなくても良い。
【０１８７】
この場合、図２４に示されるように、周辺部１５０で接続部１６０が囲まれた領域のうち、センサ構造体１１０側に部分的に絶縁部材１８０を塗布し、絶縁部材１８０を加熱・流動化する。これにより、周辺部１５０と支持基板１４０とパターン部１３０とで囲まれた空間部１３７を絶縁部材１８０で塞ぐことができる。このように、絶縁部材１８０を部分的に設けることで、使用する絶縁部材１８０の量を少なくすることができ、絶縁部材１８０がセンサ部１００に与える影響も小さくすることができる。
【０１８８】
（第７実施形態）
本実施形態では、第１〜第６実施形態と異なる部分について説明する。第５、第６実施形態では、絶縁部材１８０を用いて気密室２４０を気密封止していたが、本実施形態では絶縁部材１８０を用いずに支持基板１４０を構成する第１絶縁層１４４で気密室２４０を気密封止することが特徴となっている。
【０１８９】
図２５は、本実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。また、図２６は、図２５のＦ−Ｆ’断面図である。なお、図２５は、キャップ２００を透過した平面図になっている。
【０１９０】
本実施形態に係る半導体力学量センサの平面構造については、第５実施形態の図１６で示された平面構造に対して絶縁部材１８０が備えられていない点が異なり、他の部分は図１６で示された平面構造と同じである。
【０１９１】
一方、図２６に示されるように、パターン部１３０の配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４が支持基板１４０を構成する第１絶縁層１４４に埋め込まれている。特に、周辺部１５０のうち配線部パターン１３３を横切る部分と支持基板１４０との間においては、周辺部１５０でセンサ構造体１１０が囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間が無くなるように配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４が第１絶縁層１４４に埋め込まれている。このように、パターン部１３０の一部が第１絶縁層１４４に埋め込まれたことにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とが貼り合わされている。
【０１９２】
上述のように、周辺部１５０のうち配線部パターン１３３を横切る部分と支持基板１４０との間には、当該部分に沿ってパターン部１３０が位置しているので、周辺部１５０で囲まれた領域（センサ構造体１１０が配置された領域）とこの領域の外部（接続部１６０等が配置された領域）とは完全に分離されている。このため、周辺部１５０にキャップ２００が接合されることで、センサ構造体１１０が気密室２４０に気密封止される。
【０１９３】
また、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４が第１絶縁層１４４に埋め込まれているので、第１絶縁層１４４からコンタクト部１３５が突出した状態となっている。このため、このコンタクト部１３５の高さ分だけ固定電極１１４および可動電極１１２が第１絶縁層１４４から離れて位置しており、可動電極１１２が固定電極１１４に対して移動できるようになっている。
【０１９４】
なお、接続部１６０にはパッド１２４を介してボンディングワイヤ１２５が接合されている。これにより、センサ構造体１１０と外部との電気的接続が可能になっている。
【０１９５】
次に、図２５および図２６に示された半導体力学量センサの製造方法について、図２７〜図３０を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０１９６】
まず、図１８（ｂ）に示す工程と同様に、第１半導体基板１２０の一面１２１に配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を備えたパターン部１３０を形成する。また、第２半導体基板１４２の一面１４３を熱酸化することにより第１絶縁層１４４を形成することで支持基板１４０を得る。
【０１９７】
ここで、上述のように、第１絶縁層１４４に配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を埋め込むため、第１絶縁層１４４を金属層１３２よりも厚く形成する。第１絶縁層１４４としては、低融点ガラスや樹脂等の絶縁体や接着剤を用いることができる。
【０１９８】
図２７に示す工程では、第１半導体基板１２０上のパターン部１３０と支持基板１４０の一面１４１とを向かい合わせ、第１絶縁層１４４を加熱して溶融させる。そして、パターン部１３０を溶融させた第１絶縁層１４４に押さえ付けると共に、第１絶縁層１４４とパターン部１３０との間の隙間が無くなるように配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を第１絶縁層１４４に埋め込む。このとき、第１絶縁層１４４は第２半導体基板１４２の一面１４３に形成されているので、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４が第２半導体基板１４２に接触して導通しないように第１半導体基板１２０を第２半導体基板１４２側に押し付けすぎないようにする。
【０１９９】
このようにして、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を第１絶縁層１４４に埋め込み、パターン部１３０の絶縁膜１３１を第１絶縁層１４４に貼り付ける。これにより、パターン部１３０と第１絶縁層１４４との間には隙間等の空間がまったく無くなる。さらに、第１半導体基板１２０の他面１２２側を研削や研磨等により薄層化する。
【０２００】
このように、パターン部１３０と第１絶縁層１４４とを貼り合わせたことにより、配線部パターン１３３が周辺部１５０の形成予定位置をまたぐように位置する。すなわち、配線部パターン１３３の一端側が周辺部１５０で囲まれるであろう領域に位置すると共に配線部パターン１３３の他端側を周辺部１５０で囲まれるであろう領域の外部に位置する。
【０２０１】
続いて、図２８に示す工程では、図１９に示す工程と同様に、第１半導体基板１２０の他面１２２にＣＶＤ法等でＡｌ膜を形成し、このＡｌ膜をパターニングすることにより、接続部１６０、埋込部１７０、および周辺部１５０に対応した位置にパッド１２４を形成する。
【０２０２】
この後、図２９に示す工程では、図２０に示す工程と同様に、第１半導体基板１２０にトレンチ溝１２３を形成することで、第１半導体基板１２０にセンサ構造体１１０、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０を形成する。
【０２０３】
これにより、周辺部１５０はセンサ構造体１１０の周囲を一周して囲むと共にパターン部１３０のうち周辺部パターン１３４が形成された部分に接合される。また、センサ構造体１１０は、配線部パターン１３３の一端側に電気的に接続されると共に周辺部１５０で囲まれた領域に位置し、接続部１６０は配線部パターン１３３の他端側に電気的に接続されると共に周辺部１５０でセンサ構造体１１０が囲まれた領域の外部に位置する。
【０２０４】
次に、図３０に示す工程では、図２１に示す工程と同様に、少なくとも可動電極１１２および梁部１１３の下部に位置する絶縁膜１３１をエッチング除去することで可動電極１１２および梁部１１３を支持基板１４０に対して浮遊させる。
【０２０５】
このように、可動電極１１２や梁部１１３の下部の絶縁膜１３１をエッチング除去したとしても、周辺部１５０のうち配線部パターン１３３を横切る部分と第２半導体基板１４２との間には、第１絶縁層１４４と絶縁膜１３１とが積層されて挟まれた状態で残るので、周辺部１５０でセンサ構造体１１０が囲まれた領域と周辺部１５０で接続部１６０が囲まれた領域とは周辺部１５０により完全に分離される。
【０２０６】
この後、センサ構造体１１０を形成する工程の後、周辺部１５０にキャップ２００を接合することにより、センサ構造体１１０をキャップ２００、周辺部１５０、パターン部１３０、および支持基板１４０により気密封止する。そして、ウェハを半導体力学量センサ毎に分割することで半導体力学量センサが完成する。
【０２０７】
このように、パターン部１３０の配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を第１絶縁層１４４に埋め込むと共に周辺部１５０にキャップ２００を接合することにより、センサ構造体１１０を気密封止した構造を容易に形成することができる。
【０２０８】
（第８実施形態）
本実施形態では、第７実施形態と異なる部分について説明する。第７実施形態では、図３０に示す工程において少なくとも可動電極１１２および梁部１１３の下部に位置する絶縁膜１３１をエッチング除去していた。しかしながら、図３１に示されるように、可動電極１１２および梁部１１３の下部に位置する絶縁膜１３１を完全にエッチング除去しても良い。これにより、支持基板１４０の寄生容量の影響を低減できる。
【０２０９】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、パターン部１３０の金属層１３２に配線部パターン１３３と周辺部パターン１３４とを形成したが、電気的なシールドを目的としたシールドパターンを設けても良い。
【０２１０】
上記第３実施形態では、支持基板１４０において、接続部１６０等に電気的に接続されるように第１〜第３貫通電極部３００〜３２０を設けていた。しかしながら、支持基板１４０に各貫通電極部３００〜３２０を設ける場合は、第１半導体基板１２０に接続部１６０を設ける必要はなく、図３２に示されるように、第１貫通電極部３００および第３貫通電極部３２０を各配線部パターン１３３に直接電気的に接続しても良い。また、この場合、図３３に示されるように、第１貫通電極部３００および第３貫通電極部３２０にボンディングボール３５０を設けることもできる。なお、図３３に示されていない第２貫通電極部３２０にもボンディングボール３５０を設けることができる。
【０２１１】
さらに、第３実施形態で示された構造は周辺部パターン１３４が２つ（二重）の場合であり、図３３に示された構造は周辺部パターン１３４が１つの場合であった。しかしながら、図３４に示されるように、周辺部パターン１３４が３つ（三重）になっていても良い。これにより、周辺部パターン１３４に掛かる応力がさらに分散されると共に気密室２４０の気密性も向上する。また、図３５に示されるように、第１貫通電極部３００および第３貫通電極部３２０にボンディングボール３５０を設けても良い。図示しない第２貫通電極部３１０も同様である。
【０２１２】
第４実施形態では、支持基板１４０およびキャップ２００がガラスで形成された構造が示されているが、電気的なシールドが必要な場合には、図３６に示されるように、支持基板１４０に０．０１〜１μｍの厚さでＡｌ膜等の金属膜や高濃度不純物（ｎ＋またはｐ＋）を含むポリシリコンやアモルファスシリコン等のシールド層１４７を形成すれば良い。なお、図３６では半導体力学量センサのうちセンサ部１００のみを示しているが、キャップ２００にもシールド層１４７を設けることができる。
【０２１３】
上記第５実施形態や第６実施形態では、周辺部１５０と外部とを電気的に接続するため、周辺部１５０の上にパッド１２４を設けていたが、図３７（ａ）に示されるように、周辺部１５０、パターン部１３０、および第１絶縁層１４４を貫通すると共に第２半導体基板１４２に達する孔部１５１を設け、この孔部１５１の壁面にパッド１２６を設けても良い。これにより、１つのパッド１２６で周辺部１５０および第２半導体基板１４２と外部とを電気的に接続することができる。また、図３７（ｂ）に示されるように、パッド１２６が設けられる位置は他の位置でも良い。なお、図３７では、半導体力学量センサのうちセンサ部１００のみを示してあり、キャップ２００を省略している。
【０２１４】
上記各実施形態および、図３３〜図３７に示される構造は、本発明の半導体力学量センサの一例であり、各図に示された構造に限定されるものではない。すなわち、各実施形態で示された構造は、可能な限り組み合わせることができる。例えば、ガラスで構成された支持基板１４０やキャップ２００を各構造に適用することができる。
【０２１５】
上記各実施形態では、キャップ２００や絶縁部材１８０によりセンサ構造体１１０を気密封止する構造となっていたが、キャップ２００や絶縁部材１８０をセンサ部１００に設けずに、センサ部１００を気密封止可能なケースに収納しても良い。
【符号の説明】
【０２１６】
１００ センサ部
１１０ センサ構造体
１２１ 第１半導体基板の一面
１２０ 第１半導体基板
１３３ 配線部パターン
１３４ 周辺部パターン
１４０ 支持基板
１４１ 支持基板の一面
１４２ 第２半導体基板
１４３ 第２半導体基板の一面
１４４ 第１絶縁層
１５０ 周辺部
１６０ 接続部
１７０ 埋込部
１７２ 埋込配線
２００ キャップ
３００ 第１貫通電極部
３１０ 第２貫通電極部
３２０ 第３貫通電極部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体力学量センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、２つの基板が貼り合わされて構成された半導体ヨーレートセンサが、例えば特許文献１で提案されている。この特許文献１では、基板の上に下部配線層が形成され、この下部配線層に上に設けられた他の基板にヨーレートを検出するための梁構造体が形成された構造が提案されている。
【０００３】
上記の構造は、以下のように製造することができる。まず、第１のシリコン基板の上に下部配線層として第１のポリシリコン層を形成した後、この第１のポリシリコン層を配線状にパターン化し、パターン化した第１のポリシリコン層の表面に梁構造体と配線とを絶縁するための絶縁層を形成する。
【０００４】
続いて、この絶縁層の表面の凹凸を埋めるため、絶縁層の上にさらに第２のポリシリコン層を形成する。そして、この第２のポリシリコン層に第２のシリコン基板を貼り合わせるため、第２のポリシリコン層の表面を機械研磨等により平坦化し、第２のポリシリコン層に第２のシリコン基板を貼り合わせ、この第２のシリコン基板を機械研磨等により薄くすることで支持基板とする。
【０００５】
この後、第１のシリコン基板を機械研磨等により薄膜化し、フォトリソグラフィ・エッチング工程により薄膜化した第１のシリコン基板に梁構造体を形成する。そして、梁構造体のうちの可動部分が固定部分に対して変位可能となるように、梁構造体の可動部分と第２のシリコン基板との間の絶縁膜を除去する。こうして半導体ヨーレートが完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２６７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の技術では、梁構造体等が形成される第１のシリコン基板を出発点として、この第１のシリコン基板に対して下部配線層を形成したり、第２のシリコン基板を貼り付けたりして順に工程を重ねていくため、半導体ヨーレートの製造工程が長くなると共に、半導体ヨーレートの積層構造が複雑になってしまうという問題があった。
【０００８】
特に、第１のシリコン基板に形成された下部配線層を覆う絶縁層の上の第２のポリシリコン層に対して第２のシリコン基板を貼り合わせるため、第２のポリシリコン層を平坦化する工程が必要である。この平坦面の精度によっては半導体ヨーレートの特性に影響が生じる可能性があり、製造面および特性面で不安定なところがあった。
【０００９】
なお、ここまで、半導体ヨーレートについて述べたが、もちろん半導体ヨーレートに限らず２つの基板が貼り合わされて構成された半導体力学量センサについても上記と同様の問題が生じる。
【００１０】
本発明は上記点に鑑み、２つの基板が貼り合わされて構成された半導体力学量センサにおいて、製造工程の短縮化を図ると共に積層構造の簡素化を図ることができる製造方法を提供することを第１の目的とする。また、２つの基板が貼り合わされて構成された積層構造を簡素化することができる半導体力学量センサを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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（１２１）を有する第１半導体基板（１２０）を用意し、この第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）に配線としての配線部パターン（１３３）を含むパターン部（１３０）を形成する工程と、一面（１４１）を有すると共に、少なくとも当該一面（１４１）側が絶縁材料で構成された支持基板（１４０）を用意する工程と、第１半導体基板（１２０）上のパターン部（１３０）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とを向かい合わせると共に、パターン部（１３０）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とを接合することにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程と、第１半導体基板（１２０）に、配線部パターン（１３３）に電気的に接続されるセンサ構造体（１１０）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする。
【００１２】
これによると、第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）に既に形成されたパターン部（１３０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせているので、第１半導体基板（１２０）を支持基板（１４０）に貼り合わせるために第１半導体基板（１２０）に対する薄膜の形成やこの薄膜の平坦化等の工程が不要となる。また、第１半導体基板（１２０）のパターン部（１３０）を支持基板（１４０）の一面（１４１）に貼り付けているので、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層構造は単にパターン部（１３０）が介在した積層構造となる。したがって、半導体力学量センサの製造工程の短縮化を図ると共に簡素化した積層構造を形成することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、パターン部（１３０）を形成する工程では、パターン部（１３０）として第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）のうちセンサ構造体（１１０）が形成される領域を一周して囲む周辺部パターン（１３４）を含んだパターン部（１３０）を形成する。
【００１４】
また、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、配線部パターン（１３３）および周辺部パターン（１３４）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とを接合することにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる。
【００１５】
そして、センサ構造体（１１０）を形成する工程では、パターン部（１３０）のうち周辺部パターン（１３４）が形成された部分に接合されると共にセンサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、配線部パターン（１３３）に電気的に接続されると共に周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置する接続部（１６０）と、を第１半導体基板（１２０）に形成する。
【００１６】
この後、周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合することにより、センサ構造体（１１０）をキャップ（２００）、周辺部（１５０）、周辺部パターン（１３４）を含むパターン部（１３０）、および支持基板（１４０）により気密封止する工程を含んでいることが特徴となっている。
【００１７】
このように、第１半導体基板（１２０）に形成した周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合するだけであるので、センサ構造体（１１０）を気密封止した構造を容易に形成することができる。また、センサ構造体（１１０）への水や異物の混入などを防止することができ、センサ構造体（１１０）を保護する構造を容易に形成することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明では、センサ構造体（１１０）を気密封止する工程では、キャップ（２００）の一部を接続部（１６０）に接合する。この後、キャップ（２００）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、接続部（１６０）に電気的に接続される第１貫通電極部（３００）を形成する工程を含んでいることを特徴とする。
【００１９】
これにより、キャップ（２００）側から第１貫通電極部（３００）、接続部（１６０）、および配線部パターン（１３３）を介してセンサ構造体（１１０）と外部とを電気的に接続する構造を得ることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、支持基板（１４０）を用意する工程では、支持基板（１４０）として第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に第１絶縁層（１４４）が形成されたものを用意する。
【００２１】
また、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程は、パターン部（１３０）と支持基板（１４０）の第１絶縁層（１４４）とを接合することにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程と、貼り合わせの後、第１半導体基板（１２０）、パターン部（１３０）、および第１絶縁層（１４４）を貫通する貫通孔（１７１）を形成する工程と、この貫通孔（１７１）に第２半導体基板（１４２）に電気的に接続される埋込配線（１７２）を埋め込む工程と、を含んでいる。
【００２２】
さらに、センサ構造体（１１０）を形成する工程では、第１半導体基板（１２０）に、埋込配線（１７２）が形成された埋込部（１７０）を形成する。そして、センサ構造体（１１０）を気密封止する工程では、キャップ（２００）の一部を埋込部（１７０）に接合し、この後、キャップ（２００）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、埋込配線（１７２）に電気的に接続される第２貫通電極部（３１０）を形成することを特徴とする。
【００２３】
これにより、キャップ（２００）側から第２貫通電極部（３１０）および埋込配線（１７２）を介して支持基板（１４０）を構成する第２半導体基板（１４２）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドできる構造を得ることができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明では、センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、キャップ（２００）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、周辺部（１５０）に電気的に接続される第３貫通電極部（３２０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする。
【００２５】
これにより、キャップ（２００）側から第３貫通電極部（３２０）を介して周辺部（１５０）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドする構造を得ることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明では、センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、支持基板（１４０）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、配線部パターン（１３３）に電気的に接続される第１貫通電極部（３００）を形成する工程を含んでいることを特徴とする。
【００２７】
これにより、支持基板（１４０）側から第１貫通電極部（３００）および配線部パターン（１３３）を介してセンサ構造体（１１０）と外部とを電気的に接続する構造を得ることができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明では、支持基板（１４０）を用意する工程では、支持基板（１４０）として、第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に第１絶縁層（１４４）が形成され、第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）とは反対側の他面（１４６）に第２絶縁層（１４５）が形成されたものを用意する。
【００２９】
また、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、パターン部（１３０）と支持基板（１４０）の第１絶縁層（１４４）とを接合することにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる。
【００３０】
そして、センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、第２絶縁層（１４５）を貫通して第２半導体基板（１４２）に電気的に接続される第２貫通電極部（３１０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする。
【００３１】
これにより、第２貫通電極部（３１０）を介して支持基板（１４０）を構成する第２半導体基板（１４２）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドする構造を得ることができる。
【００３２】
請求項８に記載の発明では、センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、支持基板（１４０）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、周辺部（１５０）に電気的に接続される第３貫通電極部（３２０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする。
【００３３】
これにより、支持基板（１４０）側から第３貫通電極部（３２０）を介して周辺部（１５０）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドする構造を得ることができる。
【００３４】
請求項９に記載の発明では、パターン部（１３０）を形成する工程では、第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）の外縁部とセンサ構造体（１１０）と繋ぐ配線部パターン（１３３）と、第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）のうちセンサ構造体（１１０）が形成される領域を囲む周辺部パターン（１３４）と、を含んだパターン部（１３０）を形成する。
【００３５】
また、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、第１半導体基板（１２０）上のパターン部（１３０）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とを向かい合わせると共に、配線部パターン（１３３）および周辺部パターン（１３４）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とを接合することにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせ、配線部パターン（１３３）の一端側を周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置させると共に配線部パターン（１３３）の他端側を周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置させる。
【００３６】
そして、センサ構造体（１１０）を形成する工程では、第１半導体基板（１２０）に、配線部パターン（１３３）の一端側に電気的に接続されるセンサ構造体（１１０）と、センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、配線部パターン（１３３）の他端側に電気的に接続されると共に周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、を形成する。
【００３７】
センサ構造体（１１０）を形成する工程の後、センサ構造体（１１０）を形成したことによって支持基板（１４０）、パターン部（１３０）、および周辺部（１５０）で囲まれると共に周辺部（１５０）でセンサ構造体（１１０）が囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間部（１３７）を絶縁部材（１８０）で塞ぐ。
【００３８】
この後、周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合することにより、センサ構造体（１１０）をキャップ（２００）、周辺部（１５０）、周辺部パターン（１３４）を含むパターン部（１３０）、絶縁部材（１８０）、および支持基板（１４０）により気密封止することを特徴とする。
【００３９】
このように、空間部（１３７）を絶縁部材（１８０）で塞ぐと共に周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合するだけで、センサ構造体（１１０）を気密封止した構造を容易に形成することができる。
【００４０】
請求項１０に記載の発明では、パターン部（１３０）を形成する工程では、第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）の外縁部とセンサ構造体（１１０）と繋ぐ配線部パターン（１３３）と、第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）のうちセンサ構造体（１１０）が形成される領域を囲む周辺部パターン（１３４）と、を含んだパターン部（１３０）を形成する。また、支持基板（１４０）を用意する工程では、支持基板（１４０）として第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に第１絶縁層（１４４）が形成されたものを用意する。
【００４１】
続いて、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、第１半導体基板（１２０）上のパターン部（１３０）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とを向かい合わせ、第１絶縁層（１４４）を加熱して溶融させ、パターン部（１３０）を溶融させた第１絶縁層（１４４）に押さえ付けると共に、第１絶縁層（１４４）とパターン部（１３０）との間の隙間が無くなるように配線部パターン（１３３）および周辺部パターン（１３４）を第１絶縁層（１４４）に埋め込むことにより、パターン部（１３０）と第１絶縁層（１４４）とを貼り合わせ、配線部パターン（１３３）の一端側を周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置させると共に配線部パターン（１３３）の他端側を周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置させる。
【００４２】
この後、センサ構造体（１１０）を形成する工程では、第１半導体基板（１２０）に、配線部パターン（１３３）の一端側に電気的に接続されるセンサ構造体（１１０）と、センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲むと共にパターン部（１３０）のうち周辺部パターン（１３４）が形成された部分に接合された周辺部（１５０）と、配線部パターン（１３３）の他端側に電気的に接続されると共に周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、を形成する。
【００４３】
そして、センサ構造体（１１０）を形成する工程の後、周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合することにより、センサ構造体（１１０）をキャップ（２００）、周辺部（１５０）、パターン部（１３０）、および支持基板（１４０）により気密封止することを特徴とする。
【００４４】
このように、パターン部（１３０）の配線部パターン（１３３）や周辺部パターン（１３４）を第１絶縁層（１４４）に埋め込むと共に周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合するだけで、センサ構造体（１１０）を気密封止した構造を容易に形成することができる。
【００４５】
請求項１１に記載の発明では、センサ部（１００）は、一面（１４１）を有すると共に、少なくとも当該一面（１４１）側が絶縁材料で構成された支持基板（１４０）を備えている。また、センサ構造体（１１０）と、センサ構造体（１１０）を一周して囲む周辺部（１５０）と、周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置する接続部（１６０）と、が画定された第１半導体基板（１２０）を備えている。さらに、第１半導体基板（１２０）のうち支持基板（１４０）側の一面（１２１）において、センサ構造体（１１０）と接続部（１６０）とを電気的に繋ぐ配線としての配線部パターン（１３３）と、支持基板（１４０）と周辺部（１５０）との間に位置すると共にセンサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部パターン（１３４）と、を含むパターン部（１３０）と、を備えている。
【００４６】
そして、配線部パターン（１３３）および周辺部パターン（１３４）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とが接合されたことにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とが貼り合わされていることを特徴とする。
【００４７】
これによると、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との間にはパターン部（１３０）が介在しているだけであるので、積層構造を簡素化することができる。
【００４８】
請求項１２に記載の発明では、キャップ（２００）は、当該キャップ（２００）の一部が接続部（１６０）に接合され、さらに、当該キャップ（２００）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、接続部（１６０）に電気的に接続された第１貫通電極部（３００）を備えていることを特徴とする。
【００４９】
これにより、キャップ（２００）側から第１貫通電極部（３００）、接続部（１６０）、および配線部パターン（１３３）を介してセンサ構造体（１１０）と外部とを電気的に接続することができる。
【００５０】
請求項１３に記載の発明では、支持基板（１４０）は、一面（１４３）を有する第２半導体基板（１４２）と、この第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に形成された第１絶縁層（１４４）と、を備え、第１半導体基板（１２０）には周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置する埋込部（１７０）が形成され、この埋込部（１７０）はパターン部（１３０）を介して第１絶縁層（１４４）に貼り付けられている。
【００５１】
また、センサ部（１００）は、埋込部（１７０）、埋込部（１７０）と第１絶縁層（１４４）とに挟まれたパターン部（１３０）、および第１絶縁層（１４４）を貫通する貫通孔（１７１）と、貫通孔（１７１）に埋め込まれると共に第２半導体基板（１４２）に電気的に接続された埋込配線（１７２）と、を備えている。
【００５２】
そして、キャップ（２００）は、当該キャップ（２００）の一部が埋込部（１７０）に接合され、当該キャップ（２００）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、埋込配線（１７２）に電気的に接続される第２貫通電極部（３１０）を備えていることを特徴とする。
【００５３】
これにより、キャップ（２００）側から第２貫通電極部（３１０）および埋込配線（１７２）を介して支持基板（１４０）を構成する第２半導体基板（１４２）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドすることができる。
【００５４】
請求項１４に記載の発明では、キャップ（２００）は、当該キャップ（２００）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、周辺部（１５０）に電気的に接続された第３貫通電極部（３２０）を備えていることを特徴とする。
【００５５】
これにより、キャップ（２００）側から第３貫通電極部（３２０）を介して周辺部（１５０）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドすることができる。
【００５６】
請求項１５に記載の発明では、支持基板（１４０）は、当該支持基板（１４０）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、配線部パターン（１３３）に電気的に接続された第１貫通電極部（３００）を備えていることを特徴とする。
【００５７】
これにより、支持基板（１４０）側から第１貫通電極部（３００）および配線部パターン（１３３）を介してセンサ構造体（１１０）と外部とを電気的に接続することができる。
【００５８】
請求項１６に記載の発明では、支持基板（１４０）は、一面（１４３）とこの一面（１４３）の反対側の他面（１４６）を有する第２半導体基板（１４２）と、この第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に形成された第１絶縁層（１４４）と、第２半導体基板（１４２）の他面（１４６）に形成された第２絶縁層（１４５）と、を備えている。そして、センサ部（１００）は、第２絶縁層（１４５）を貫通して第２半導体基板（１４２）に電気的に接続された第２貫通電極部（３１０）を備えていることを特徴とする。
【００５９】
これにより、第２貫通電極部（３１０）を介して支持基板（１４０）を構成する第２半導体基板（１４２）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドすることができる。
【００６０】
請求項１７に記載の発明では、周辺部パターン（１３４）は、周辺部（１５０）に電気的に接続されており、センサ部（１００）は、支持基板（１４０）を第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、周辺部パターン（１３４）を介して周辺部（１５０）に電気的に接続された第３貫通電極部（３２０）を備えていることを特徴とする。
【００６１】
これにより、支持基板（１４０）側から第３貫通電極部（３２０）を介して周辺部（１５０）を所定の電位に固定することができ、センサ構造体（１１０）を電気的にシールドすることができる。
【００６２】
また、請求項１８に記載の発明のように、センサ部（１００）は、一面（１４１）を有すると共に、少なくとも当該一面（１４１）側が絶縁材料で構成された支持基板（１４０）を備えている。また、センサ構造体（１１０）と、センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、が画定された第１半導体基板（１２０）を備えている。また、第１半導体基板（１２０）のうち支持基板（１４０）側の一面（１２１）において、センサ構造体（１１０）と接続部（１６０）とを電気的に繋ぐ配線としての配線部パターン（１３３）と、支持基板（１４０）と周辺部（１５０）との間に位置すると共にセンサ構造体（１１０）を囲む周辺部パターン（１３４）とを含むパターン部（１３０）を備えている。
【００６３】
そして、配線部パターン（１３３）および周辺部パターン（１３４）と支持基板（１４０）の一面（１４１）とが接合されたことにより、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とが貼り合わされ、配線部パターン（１３３）の一端側が周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置すると共にセンサ構造体（１１０）に電気的に接続され、配線部パターン（１３３）の他端側が周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置すると共に接続部（１６０）に電気的に接続されている。
【００６４】
さらに、センサ部（１００）は、第１半導体基板（１２０）と支持基板（１４０）とが貼り合わされたことによって支持基板（１４０）、パターン部（１３０）、および周辺部（１５０）で囲まれると共に周辺部（１５０）でセンサ構造体（１１０）が囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間部（１３７）を塞ぐ絶縁部材（１８０）を備えた構造とすることができる。
【００６５】
一方、請求項１９に記載の発明では、センサ部（１００）は、センサ構造体（１１０）と、センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、が画定された第１半導体基板（１２０）を備えている。また、一面（１４３）を有する第２半導体基板（１４２）と、第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に形成された第１絶縁層（１４４）と、を備えた支持基板（１４０）を備えている。さらに、第１半導体基板（１２０）のうち第１絶縁層（１４４）側の一面（１２１）において、センサ構造体（１１０）と接続部（１６０）とを電気的に繋ぐ配線としての配線部パターン（１３３）と、支持基板（１４０）と周辺部（１５０）との間に位置すると共にセンサ構造体（１１０）を囲む周辺部パターン（１３４）とを含むパターン部（１３０）を備えている。
【００６６】
そして、第１絶縁層（１４４）と周辺部（１５０）との間において、周辺部（１５０）で囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間が無くなるように配線部パターン（１３３）および周辺部パターン（１３４）が第１絶縁層（１４４）に埋め込まれたことにより、パターン部（１３０）と第１絶縁層（１４４）とが貼り合わされた構造とすることもできる。
【００６７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】第１実施形態に係る半導体力学量センサの製造工程を示した図である。
【図５】図４に続く製造工程を示した図である。
【図６】図５に続く製造工程を示した図である。
【図７】図６に続く製造工程を示した図である。
【図８】図７に続く製造工程を示した図である。
【図９】図１のＢ−Ｂ’断面に係る製造工程を示した図である。
【図１０】図９に続く製造工程を示した図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る半導体力学量センサの断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ’断面図である。
【図１４】図１２のＤ−Ｄ’断面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る半導体力学量センサの断面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。
【図１７】図１６のＥ−Ｅ’断面図である。
【図１８】第５実施形態に係る半導体力学量センサの製造工程を示した図である。
【図１９】図１８に続く製造工程を示した図である。
【図２０】図１９に続く製造工程を示した図である。
【図２１】図２０に続く製造工程を示した図である。
【図２２】図２１に続く製造工程を示した図である。
【図２３】本発明の第６実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。
【図２４】第６実施形態に係る半導体力学量センサの製造工程を示した図である。
【図２５】本発明の第７実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。
【図２６】図２５のＦ−Ｆ’断面図である。
【図２７】第７実施形態に係る半導体力学量センサの製造工程を示した図である。
【図２８】図２７に続く製造工程を示した図である。
【図２９】図２８に続く製造工程を示した図である。
【図３０】図２９に続く製造工程を示した図である。
【図３１】本発明の第８実施形態に係る半導体力学量センサの製造工程を示した図である。
【図３２】他の実施形態に係る半導体力学量センサの断面図である。
【図３３】他の実施形態に係る半導体力学量センサの断面図である。
【図３４】他の実施形態に係る半導体力学量センサの断面図である。
【図３５】他の実施形態に係る半導体力学量センサの断面図である。
【図３６】他の実施形態に係る半導体力学量センサの一部断面図である。
【図３７】他の実施形態に係る半導体力学量センサの一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
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、図中、同一符号を付してある。
【００７０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。また、図３は、図１のＢ−Ｂ’断面図である。以下、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る半導体力学量センサの構造について説明する。
【００７１】
図２および図３に示されるように、半導体力学量センサは、センサ部１００とキャップ２００とが接合されて構成されたものである。センサ部１００は一面１０１を有する板状のものであり、キャップ２００は一面２０１とこの一面２０１の反対側の他面２０２とを有する板状のものであり、両者の一面１０１、２０１が互いに貼り合わされて構成されている。なお、図１は、キャップ２００を透過した平面図になっている。
【００７２】
センサ部１００は、該センサ部１００の一面１０１側に加速度等の物理量を検出するセンサ構造体１１０が形成されたものである。このセンサ部１００は、第１半導体基板１２０の一面１２１にパターン部１３０が設けられ、このパターン部１３０が支持基板１４０の一面１４１に直接接合されている。
【００７３】
支持基板１４０は、少なくとも当該一面１４１側が絶縁材料で構成されている。具体的には、図２および図３に示されるように、支持基板１４０は、第２半導体基板１４２と、この第２半導体基板１４２の一面１４３に形成された絶縁材料としての第１絶縁層１４４と、を備えて構成されている。
【００７４】
また、パターン部１３０は、第１半導体基板１２０の一面１２１に形成された絶縁膜１３１と、この絶縁膜１３１の上に形成された金属層１３２と、により構成されている。絶縁膜１３１および金属層１３２はそれぞれ所定のパターンにパターニングされ、パターニングされた金属層１３２が支持基板１４０の第１絶縁層１４４に接合されている。金属層１３２のパターンについては、後で詳しく説明する。
【００７５】
第１半導体基板１２０は、図１に示されるように、センサ構造体１１０、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０が画定されたものである。これらセンサ構造体１１０の一部、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０は、パターン部１３０を介して支持基板１４０に支持されている。
【００７６】
センサ構造体１１０は、図１および図２に示されるように、アンカー部１１１、可動電極１１２、梁部１１３、および固定電極１１４を備えて構成されている。
【００７７】
アンカー部１１１は、支持基板１４０に対して可動電極１１２を浮かせて支持するためのものである。このアンカー部１１１はブロック状をなしており、パターン部１３０の上に２箇所設けられている。
【００７８】
また、可動電極１１２は、半導体力学量センサに加速度が印加されたときに各アンカー部１１１に対して変位する錘として機能すると共に電極として機能する部分である。このような可動電極１１２は、枠状になっている。
【００７９】
本実施形態では、図１に示されるように、１つの四角形の枠内に十字状の直線部分が設けられた構造になっている。すなわち、四角形の枠内には、各アンカー部１１１が並んだ方向（例えばｘ方向）に延びる直線部分と、この直線部分に対して直角の方向（例えばｙ方向）に延びる直線部分とで十字部分が構成され、この十字部分により当該四角形の枠内が４つの領域に等分割されている。
【００８０】
梁部１１３は、アンカー部１１１と可動電極１１２とを連結するものである。この梁部１１３は、２本の平行な梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向（ｙ方向）に対して直交する方向（ｘ方向）に変位するバネ機能を有するものである。このような梁部１１３により、可動電極１１２がアンカー部１１１に一体に連結されて支持されている。本実施形態では、２つの梁部１１３がアンカー部１１１と可動電極１１２とをそれぞれ連結している。
【００８１】
そして、図２に示されるように、可動電極１１２および梁部１１３の下部のパターン部１３０は部分的に除去され、可動電極１１２および梁部１１３は支持基板１４０の上に一定の間隔で浮遊した状態になっている。
【００８２】
また、固定電極１１４は、図１に示されるように、可動電極１１２の一部に対向配置されることで、可動電極１１２との間にコンデンサを形成するための電極である。このような固定電極１１４は、枠状の可動電極１１２により構成された４つの枠内に２本ずつ配置されている。また、２本の固定電極１１４は、それぞれｙ方向に沿って配置されている。これにより、ｙ方向において可動電極１１２と固定電極１１４とが並行に配置され、可動電極１１２と固定電極１１４とが対向配置される。したがって、可動電極１１２が加速度を受けてｘ方向に変位することにより、可動電極１１２のうちｙ方向に延びる直線部分と固定電極１１４との間の距離が変化する。
【００８３】
周辺部１５０は、センサ構造体１１０、接続部１６０、および埋込部１７０の周囲を一周して囲むように形成された部分である。この周辺部１５０は、キャップ２００に接合される部分である。
【００８４】
接続部１６０は、センサ構造体１１０と外部とを電気的に接続するための中継部分である。この接続部１６０は、周辺部１５０で囲まれた領域に位置し、例えば図１に示されるように、ｘ方向に３つ設けられている。３つの接続部１６０のうちの１つはアンカー部１１１すなわち可動電極１１２に電気的に接続され、残りの２つの接続部１６０は、各固定電極１１４にそれぞれ電気的に接続されている。
【００８５】
埋込部１７０は、キャップ２００側から支持基板１４０を構成する第２半導体基板１４２と外部とを電気的に接続するための中継部分である。また、図３に示されるように、埋込部１７０、埋込部１７０と第１絶縁層１４４とに挟まれたパターン部１３０、および第１絶縁層１４４を貫通する貫通孔１７１が設けられ、この貫通孔１７１に埋込配線１７２が埋め込まれている。これにより、埋込配線１７２は第２半導体基板１４２に電気的に接続されている。
【００８６】
上記のように画定された第１半導体基板１２０の各部を支持するパターン部１３０において、当該パターン部１３０の金属層１３２は、配線部パターン１３３と周辺部パターン１３４とにパターニングされている。
【００８７】
配線部パターン１３３は、センサ構造体１１０と接続部１６０とを電気的に接続する配線部分と、固定電極１１４や埋込部１７０を支持基板１４０に固定するための固定部分とを備えて構成されている。
【００８８】
配線部パターン１３３のうちの配線部分は、図１に示されるように、各アンカー部１１１の一方と接続部１６０の１つとを繋ぐようにレイアウトされている。
【００８９】
また、枠状の可動電極１１２により構成された４つの枠それぞれに配置された２つの固定電極１１４のうち一方のアンカー部１１１側に位置する固定電極１１４と接続部１６０の１つとを繋ぐようにレイアウトされている。この配線部パターン１３３で４つの固定電極１１４と１つの接続部１６０とが接続されると、接続形態が例えばＹ字状となる。
【００９０】
さらに、枠状の可動電極１１２により構成された４つの枠それぞれに配置された２つの固定電極１１４のうち他方のアンカー部１１１側に位置する固定電極１１４と接続部１６０の１つとを繋ぐようにレイアウトされている。この配線部パターン１３３で４つの固定電極１１４と１つの接続部１６０とが接続されると、接続形態が例えばＵ字状となる。
【００９１】
そして、配線部パターン１３３に接続されたコンタクト部１３５を介して第１半導体基板１２０に画定された各部と配線部パターン１３３の配線部分とがそれぞれ電気的に接続されている。
【００９２】
一方、配線部パターン１３３の固定部分は、各アンカー部１１１のうちの他方と支持基板１４０との間、および、埋込部１７０と支持基板１４０との間にも位置するようにレイアウトされている。この配線部パターン１３３の固定部分にはコンタクト部１３５は形成されておらず、配線部パターン１３３の固定部分は絶縁膜１３１と第１絶縁層１４４とで挟まれた状態になっている。
【００９３】
上記のように配線部パターン１３３がレイアウトされたパターン部１３０において、梁部１１３と支持基板１４０との間の絶縁膜１３１や、可動電極１１２と支持基板１４０との間の絶縁膜１３１は可動するように取り除かれている。これにより、可動電極１１２が支持基板１４０に対して浮遊すると共に固定電極１１４に対して移動可能になっている。
【００９４】
周辺部パターン１３４は、支持基板１４０と周辺部１５０との間に位置すると共にセンサ構造体１１０等の周囲を一周して囲むパターンであり、センサ構造体１１０等を気密封止するためのパターンである。このような周辺部パターン１３４は、図２に示されるように絶縁膜１３１の上に形成され、図１に示されるように二重に形成されている。これにより、気密封止の冗長性を確保することができる。また、周辺部パターン１３４が２つに分割されているので、周辺部パターン１３４が絶縁膜１３１と第１絶縁層１４４とで挟まれたときに１つの周辺部パターン１３４に加わる応力も緩和される。
【００９５】
そして、図３に示されるように、周辺部パターン１３４がコンタクト部１３５を介して周辺部１５０に電気的に接続されている。なお、コンタクト部１３５は配線部パターン１３３や周辺部パターン１３４の一部である。
【００９６】
このような構成のパターン部１３０において、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４と支持基板１４０の一面１４１とが直接接合されたことにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とが貼り合わされている。
【００９７】
キャップ２００は、センサ部１００のセンサ構造体１１０への水や異物等の混入を防止するものである。このキャップ２００は、図１〜図３に示されるように、シリコン基板２１０と、絶縁膜２２０、２３０と、第１〜第４貫通電極部３００〜３３０と、を備えている。
【００９８】
シリコン基板２１０のうちセンサ部１００に向けられた面にＳｉＯ２等の絶縁膜２２０が形成されている。この絶縁膜２２０の表面がキャップ２００の一面２０１に該当する。また、シリコン基板２１０のうち絶縁膜２２０が形成された側とは反対側にＳｉＯ２等の絶縁膜２３０が形成されている。この絶縁膜２３０の表面がキャップ２００の他面２０２に該当する。
【００９９】
キャップ２００のうちセンサ構造体１１０が設けられた領域に対向する部分には凹部２０３が設けられている。この凹部２０３は、キャップ２００がセンサ部１００に接合された際にキャップ２００がセンサ構造体１１０に接触してしまうことを防止するために設けられている。
【０１００】
そして、キャップ２００の一面２０１がセンサ部１００の一面１０１に接合される、すなわちキャップ２００の一面２０１が、周辺部１５０、各接続部１６０、および埋込部１７０にそれぞれ接合されることでセンサ構造体１１０が気密封止されている。これにより、図２に示されるように、センサ部１００とキャップ２００とによって密閉された気密室２４０が形成され、この気密室２４０にセンサ構造体１１０が配置された状態になっている。気密室２４０は、例えば、真空や所定の圧力とされたり、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ等の雰囲気とされる。
【０１０１】
図２に示されるように、キャップ２００には、絶縁膜２３０、シリコン基板２１０、絶縁膜２２０を貫通する孔部３０１が設けられている。すなわち、孔部３０１は、キャップ２００を第１半導体基板１２０と支持基板１４０との積層方向に貫通している。そして、この孔部３０１の壁面に絶縁膜３０２が形成され、この絶縁膜３０２の上に一端が接続部１６０に電気的に接続された第１貫通電極部３００が設けられている。また、第１貫通電極部３００の他端は、キャップ２００の他面２０２でパッド状にパターニングされている。これにより、キャップ２００側から第１貫通電極部３００、接続部１６０、および配線部パターン１３３を介してセンサ構造体１１０の固定電極１１４と外部との電気的接続が可能となる。
【０１０２】
同様に、図３に示されるように、キャップ２００に、絶縁膜２３０、シリコン基板２１０、および絶縁膜２２０を貫通する孔部３１１が設けられている。この孔部３１１は、孔部３０１と同様に、キャップ２００を第１半導体基板１２０と支持基板１４０との積層方向に貫通し、埋込部１７０に設けられた貫通孔１７１に通じている。そして、この孔部３１１の壁面に絶縁膜３１２が形成され、この絶縁膜３１２の上に一端が埋込配線１７２に電気的に接続された第２貫通電極部３１０が設けられている。また、第２貫通電極部３１０の他端は、キャップ２００の他面２０２でパッド状にパターニングされている。これにより、キャップ２００側から第２貫通電極部３１０および埋込配線１７２を介して支持基板１４０を構成する第２半導体基板１４２を所定の電位に固定することが可能となり、センサ構造体１１０に対する電気的なシールドが可能となる。
【０１０３】
さらに、キャップ２００には、当該キャップ２００を第１半導体基板１２０と支持基板１４０との積層方向に貫通する孔部３２１が設けられ、この孔部３２１の壁面に絶縁膜３２２が形成されている。そして、この絶縁膜３２２の上に一端が周辺部１５０に電気的に接続された第３貫通電極部３２０が設けられている。また、第３貫通電極部３２０の他端は、キャップ２００の他面２０２でパッド状にパターニングされている。これにより、キャップ２００側から第３貫通電極部３２０を介して周辺部１５０を所定の電位に固定することが可能となり、センサ構造体１１０に対する電気的なシールドが可能となる。
【０１０４】
そして、キャップ２００には、絶縁膜２３０を貫通してシリコン基板２１０に達する図示しない孔部が設けられている。そして、この絶縁膜の上に一端がシリコン基板に電気的に接続された第４貫通電極部３３０が設けられている。なお、便宜上第４貫通電極部３３０と記載したがこの電極は上記したように絶縁膜２３０に開けた孔部に形成した電極である（図１参照）。本発明においてはこのような電極も貫通電極部と呼ぶ。また、第４貫通電極部３３０の他端は、キャップ２００の他面２０２でパッド状にパターニングされている。これにより、キャップ２００側から第４貫通電極部３３０を介してシリコン基板２１０を所定の電位に固定することが可能となり、センサ構造体１１０に対する電気的なシールドが可能となる。
【０１０５】
上記の構造において、可動電極１１２と固定電極１１４とが対向配置された第１コンデンサおよび第２コンデンサが直列に接続され、各コンデンサにおける差動容量の変化が出力されるようになっている。ここで、第１コンデンサの容量をＣＳ１、第２コンデンサの容量をＣＳ２とすると、各コンデンサの差動容量の変化（ＣＳ１−ＣＳ２）が半導体力学量センサの外部に設けられたスイッチドキャパシタ回路に入力される。
【０１０６】
スイッチドキャパシタ回路は、第１、第２コンデンサの出力、すなわち差動容量の変化を電圧に変換するものであり、図示しないオペアンプ、容量がＣｆであるコンデンサ、スイッチを有して構成されている。そして、オペアンプの反転入力端子には第１、第２コンデンサに共通の可動電極１１２が接続されており、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に容量Ｃｆのコンデンサおよびスイッチが並列に接続されている。
【０１０７】
第１、第２コンデンサの各固定電極１１４に位相差が１８０°の矩形波電圧Ｖｃｃがそれぞれ周期的に印加され、スイッチドキャパシタ回路の非反転入力端子に基準電圧（Ｖｃｃ／２）が入力され、スイッチが所定のタイミングでオン／オフされる。そして、半導体力学量センサにおいて可動電極１１２に加速度が加わり、第１、第２コンデンサの可動電極１１２の変位に応じた差動容量変化ＣＳ１−ＣＳ２がスイッチドキャパシタ回路に入力されると、スイッチドキャパシタ回路から（ＣＳ１−ＣＳ２）・Ｖｃｃ／Ｃｆに相当する信号が出力される。この出力が加速度のデータであり、他の回路で利用される。
【０１０８】
以上が、本実施形態に係る半導体力学量センサの全体構成である。なお、上記の半導体力学量センサの各部の材料・材質等は、以下の製造方法で詳しく述べる。
【０１０９】
次に、図１〜図３に示された半導体力学量センサの製造方法について、図４〜図１０を参照して説明する。図４〜図８は図１のＡ−Ａ’断面に相当し、図９および図１０は図１のＢ−Ｂ’断面に相当する。以下では、図４〜図８と図９および図１０とを対応させながら各工程を順に説明する。
【０１１０】
また、半導体力学量センサを製造するに当たっては、ウェハの状態で製造し、最後に各チップに分割することで半導体力学量センサを得る。したがって、以下で示される各工程はウェハの状態で製造していく。このため、上記の第１半導体基板１２０等はウェハの一部である。
【０１１１】
まず、図４（ａ）に示す工程では、第１半導体基板１２０を用意する。第１半導体基板１２０として、例えば高濃度にＡｓ、Ｐ、Ｓｂ等の不純物を含み、比抵抗が０．００１〜０．１Ω・ｃｍのｎ＋型の（１００）面を有する単結晶シリコン基板が採用される。
【０１１２】
そして、第１半導体基板１２０の一面１２１に絶縁膜１３１としてＰＳＧ膜を０．５〜２μｍの厚さで形成する。この絶縁膜１３１のうちアンカー部１１１、固定電極１１４、接続部１６０、埋込部１７０、および周辺部１５０に対応する位置に、フォトリソグラフィ・エッチング手法によりコンタクト穴１３６を形成する。
【０１１３】
続いて、絶縁膜１３１の上に金属層１３２として０．１〜２μｍの厚さのＡｌ膜を形成し、パターン化する。これにより、絶縁膜１３１の上に配線部パターン１３３と周辺部パターン１３４とを設けたパターン部１３０を得る。また、コンタクト穴１３６に埋まった金属層１３２はコンタクト部１３５となる。
【０１１４】
周辺部パターン１３４については、第１半導体基板１２０の一面１２１のうちセンサ構造体１１０が形成される領域を一周して囲むように形成する。本工程では、気密封止の冗長性、複数に分割されたことによる応力緩和のために周辺部パターン１３４を二重に設ける。もちろん、周辺部パターン１３４は３個以上でも良く、半導体力学量センサを使用する環境においては複数個でなく１個でも良い。
【０１１５】
なお、本実施形態では、金属層１３２としてＡｌ膜を用いるが、その他の金属膜（Ｃｕ、Ａｕ、Ｗ、Ａｌ−Ｓｉ等）や高濃度の不純物を含むｎ＋型ポリシリコン膜や合金膜等を用いても良い。
【０１１６】
次に、図４（ｂ）に示す工程では、第２半導体基板１４２を用意する。第２半導体基板１４２は上記の第１半導体基板１２０と同等の基板である。そして、第２半導体基板１４２の少なくとも一面１４３側に熱酸化膜を形成することにより、第１絶縁層１４４としてＳｉＯ２膜を０．３〜２μｍの厚さで形成する。
【０１１７】
この後、図５（ａ）に示す工程では、パターン部１３０と支持基板１４０の一面１４１とを直接接合することにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とを貼り合わせる。
【０１１８】
具体的には、配線部パターン１３３や周辺部パターン１３４であるＡｌ膜の表面と、第２半導体基板１４２上の第１絶縁層１４４であるＳｉＯ２膜の表面と、を例えばＡｒイオン、Ａｒプラズマ雰囲気でそれぞれ表面活性化を行い、いわゆる室温〜４５０℃の常温直接接合を行う。このとき、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４は確実に第１絶縁層１４４に接合される。
【０１１９】
なお、第１絶縁層１４４の上に配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４と同等のＡｌ等の金属やポリシリコンを形成した状態で接合しても良い。また例えば一方にはＡｌ膜、他方にはＧｅ膜等のパターンで共晶合金で接合することもできる。また、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４は第１絶縁層１４４に対して、接着剤や共晶合金で接合することも可能である。
【０１２０】
本工程により、図９（ａ）に示されるように、周辺部パターン１３４は第１絶縁層１４４に直接接合される。また、配線部パターン１３３のうち貫通孔１７１が設けられる部分は予め取り除かれている。
【０１２１】
また、上記のように第１半導体基板１２０と支持基板１４０とを貼り合わせた後、第１半導体基板１２０を５〜５０μｍの厚さに研削、研磨、エッチング等により薄層化する。
【０１２２】
そして、図９（ｂ）に示す工程では、第１半導体基板１２０のうち埋込部１７０の形成予定部分に、第１半導体基板１２０、パターン部１３０（絶縁膜１３１）、および第１絶縁層１４４を貫通する貫通孔１７１を形成する。また、この貫通孔１７１に金属層１７３として第２半導体基板１４２に電気的に接続されるＡｌ膜または高濃度に不純物を含んだポリシリコン膜を充填する。この場合、第１半導体基板１２０の一面１２１に対して反対側の他面１２２上にも金属層１７３が形成される。
【０１２３】
この後、図９（ｃ）に示す工程では、第１半導体基板１２０の他面１２２上の金属層１７３を除去する。このとき、エッチバックにより第１半導体基板１２０の他面１２２から金属層１７３が突出しないように、すなわち当該他面１２２に凹部が形成されるように金属層１７３をエッチングする。これは、キャップ２００を接合する際に、キャップ２００の一部を確実に埋込部１７０に接合できるようにするためである。このように金属層１７３をエッチングすることで埋込配線１７２を形成する。
【０１２４】
続いて、図５（ｂ）に示す工程では、第１半導体基板１２０に、配線部パターン１３３に電気的に接続されるセンサ構造体１１０を形成する。この場合、第１半導体基板１２０の一面１２１に垂直なトレンチ溝１２３をパターン部１３０の絶縁膜１３１に達するように第１半導体基板１２０に形成する。これにより、センサ構造体１１０と、パターン部１３０のうち周辺部パターン１３４が形成された部分に接合されると共にセンサ構造体１１０等の周囲を一周して囲む周辺部１５０と、配線部パターン１３３に電気的に接続されると共に周辺部１５０で囲まれた領域に位置する接続部１６０と、埋込部１７０と、を形成する。
【０１２５】
このようにして、第１半導体基板１２０をセンサ構造体１１０、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０に画定する。また、埋込部１７０を形成したことにより、図１０（ａ）に示されるように、埋込配線１７２が埋込部１７０に位置する。
【０１２６】
図６に示す工程では、少なくとも可動電極１１２および梁部１１３の下部に位置する絶縁膜１３１を例えばＨＦ蒸気中でエッチング除去する。これにより、可動電極１１２および梁部１１３は支持基板１４０の上に一定の間隔で浮遊した状態となり、可動電極１１２が可動状態となる。
【０１２７】
この場合、配線部パターン１３３と固定電極１１４との間の絶縁膜１３１も除去されるが、固定電極１１４はコンタクト部１３５により配線部パターン１３３に支持される。また、アンカー部１１１と配線部パターン１３３との間や接続部１６０と配線部パターン１３３との間の絶縁膜１３１は完全に除去されずに多少残る。そして、周辺部１５０と周辺部パターン１３４との間の絶縁膜１３１は、センサ構造体１１０を気密封止するために残る。こうして、センサ部１００が完成する。
【０１２８】
続いて、図７に示す工程では、キャップ２００でセンサ構造体１１０を気密封止する。具体的には、シリコン基板２１０を用意し、シリコン基板２１０のうちセンサ部１００に向けられる面のうち周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０を除いた領域に凹部２０３を形成すると共にＳｉＯ２等の絶縁膜２２０を形成し、シリコン基板２１０のうち絶縁膜２２０を形成した面とは反対側の面にＳｉＯ２等の絶縁膜２３０を形成する。なお、キャップ２００についてもウェハの状態で形成する。
【０１２９】
この後、図５（ａ）に示す工程と同様に、センサ部１００の一面１０１すなわち第１半導体基板１２０の他面１２２と、キャップ２００の一面２０１すなわち絶縁膜２２０の表面と、をそれぞれ表面活性化させて常温接合により接合する。これにより、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０がキャップ２００に接合され、センサ構造体１１０がキャップ２００、周辺部１５０、周辺部パターン１３４を含むパターン部１３０、および支持基板１４０により構成された気密室２４０に気密封止される。このとき、センサ部１００とキャップ２００とを真空中で接合したり、所定の圧力をかけて接合したり、所定の雰囲気（Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ等）中で接合することにより、気密室２４０の状態を設定できる。
【０１３０】
なお、センサ部１００とキャップ２００との接合は、接着剤を用いる接合や、低融点ガラス接合を行っても良い。また、センサ部１００の一面１０１にＡｌパターンを形成すると共に、キャップ２００の一面２０１にＧｅパターンを形成し、ＡｌとＧｅとの共晶接合によりセンサ部１００とキャップ２００とを接合することもできる。共晶合金は、Ａｌ−Ｓｉ等でも良い。
【０１３１】
キャップ２００が埋込部１７０に接合されると、図１０（ｂ）に示されるように、キャップ２００は貫通孔１７１を覆うように埋込部１７０に接合される。
【０１３２】
次に、図８に示す工程では、キャップ２００に第１〜第４貫通電極部３００〜３３０を形成する。具体的には、キャップ２００において、ドライエッチングにより絶縁膜２３０、シリコン基板２１０、および絶縁膜２２０を貫通する孔部３０１〜３２１を形成する。この場合、まず、絶縁膜２３０を垂直ドライエッチングし、次にシリコン基板２１０を垂直ドライエッチングし、この後に絶縁膜２２０を垂直ドライエッチングすることにより各孔部３０１〜３２１を形成する。なお、第４貫通電極部３３０に係る孔部については、絶縁膜２３０を貫通すると共にシリコン基板２１０に達するように形成する。
【０１３３】
そして、各孔部３０１〜３２１の側壁にＣＶＤ法やプラズマ酸化ＣＶＤ法等によりＳｉＯ２膜等の絶縁膜３０２〜３２２を形成する。また、各孔部３０１〜３２１の底部に形成された各絶縁膜３０２〜３２２を異方性エッチングで除去し、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０の埋込配線１７２を露出させる。なお、第４貫通電極部３３０に係る孔部についても同様に絶縁膜を形成して孔部の底部に位置する絶縁膜を除去することによりシリコン基板２１０を露出させる。
【０１３４】
続いて、各孔部３０１〜３２１にＡｌ等の金属層３４０を例えばＣＶＤ法で埋め込む。これにより、金属層３４０は、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０の埋込配線１７２にそれぞれ電気的に接続される。このとき、絶縁膜２３０の上には金属層３４０が残されるので、この金属層３４０をフォトリソグラフィ・エッチング法によりパッド状にパターニングする。これにより、キャップ２００を第１半導体基板１２０と支持基板１４０との積層方向に貫通する第１〜第３貫通電極部３００〜３２０が得られる。また、第１貫通電極部３００は接続部１６０に電気的に接続され、第２貫通電極部３１０は埋込配線１７２に電気的に接続され、第３貫通電極部３２０は周辺部１５０に電気的に接続される。
【０１３５】
なお、第４貫通電極部３３０に係る孔部にも金属層３４０を埋めて金属層３４０をシリコン基板２１０に電気的に接続し、絶縁膜２３０上の金属層３４０をパッド状にパターニングすることで第４貫通電極部３３０を形成する。これにより、第４貫通電極部３３０はキャップ２００のシリコン基板２１０に電気的に接続される。
【０１３６】
上述のように、ウェハの状態で半導体力学量センサを形成しているので、ウェハを半導体力学量センサ毎に分割する。こうして、図１〜図３に示される半導体力学量センサが完成する。チップとなった半導体力学量センサは、第１〜第４貫通電極部３００〜３３０の各パッド部分に例えば図示しないワイヤが接続されることで外部と電気的に接続されて動作する。
【０１３７】
以上説明したように、本実施形態では、センサ部１００を形成する際、第１半導体基板１２０に配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を含んだパターン部１３０を形成したものを用意し、第２半導体基板１４２上に第１絶縁層１４４を形成した支持基板１４０を用意し、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を第１絶縁層１４４に直接接合等により接合することにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とを貼り合わせることが特徴となっている。
【０１３８】
このように、第１半導体基板１２０の一面１２１に既に形成した配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を支持基板１４０に接合するので、第１半導体基板１２０を支持基板１４０に貼り合わせるために第１半導体基板１２０に対する薄膜の形成やこの薄膜の平坦化等の工程を不要とすることができる。したがって、製造工程の短縮化を図ると共に簡素化した積層構造を容易に形成することができる。
【０１３９】
この場合、第１半導体基板１２０を支持基板１４０に貼り合わせるための薄膜の形成や平坦化を行わないので、この薄膜の平坦面の精度が問題となったり、センサ構造体１１０の特性に影響が生じることもない。したがって、製造面および特性面で安定した半導体力学量センサを得ることができる。
【０１４０】
そして、本実施形態では、センサ部１００にキャップ２００を接合することにより、気密室２４０にセンサ構造体１１０を気密封止している。これにより、センサ構造体１１０への水や異物の混入などを防止することができ、センサ構造体１１０を保護することができる。
【０１４１】
さらに、キャップ２００に第１〜第４貫通電極部３００〜３３０を設けているので、キャップ２００側からセンサ構造体１１０と外部とを電気的に接続することができる。また、キャップ２００、周辺部１５０、および第２半導体基板１４２を所定の電位に固定できるので、センサ構造体１１０を電気的にシールドすることもできる。
【０１４２】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図１１は、本実施形態に係る半導体力学量センサの断面図であり、図１のＡ−Ａ’断面に相当する図である。この図に示されるように、第１貫通電極部３００のパッド部分にボンディングボール３５０が設けられている。なお、第２貫通電極部３１０および第３貫通電極部３２０の各パッド部分にもそれぞれボンディングボール３５０が設けられている。ボンディングボール３５０は、例えばＡｕやはんだ等で形成されている。これにより、半導体力学量センサを回路基板にボールボンディングすることが可能となる。
【０１４３】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、キャップ２００に第１〜第４貫通電極部３３０を設けていたが、本実施形態では支持基板１４０に第１貫通電極部３００、第２貫通電極部３１０、および第３貫通電極部３２０を設けたことが特徴となっている。
【０１４４】
図１２は、本実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。図１３は、図１２のＣ−Ｃ’断面図である。また、図１４は、図１２のＤ−Ｄ’断面図である。なお、図１２は、キャップ２００を透過した平面図になっている。
【０１４５】
まず、本実施形態では、図１３および図１４に示されるように、支持基板１４０は、第２半導体基板１４２と、第１絶縁層１４４と、第２絶縁層１４５とで構成されている。第２半導体基板１４２の一面１４３に第１絶縁層１４４が形成され、第２半導体基板１４２の他面１４６に第２絶縁層１４５が形成された積層構造になっている。
【０１４６】
また、キャップ２００として例えば単結晶シリコン基板が採用され、周辺部１５０に接合されている。本実施形態では、キャップ２００の一面２０１のうち周辺部１５０と接合される領域以外の領域に凹部２０３が設けられている。
【０１４７】
そして、図１３に示されるように、支持基板１４０には、当該支持基板１４０を第１半導体基板１２０と支持基板１４０との積層方向に貫通すると共に、配線部パターン１３３に電気的に接続された第１貫通電極部３００が設けられている。
【０１４８】
第１貫通電極部３００は、第１実施形態で示された構成および構造と同じであるが、本実施形態では第２半導体基板１４２の他面１４６に第２絶縁層１４５が形成されている。したがって、孔部３０１は第２絶縁層１４５、第２半導体基板１４２、および第１絶縁層１４４を貫通して配線部パターン１３３に達するように設けられている。また、孔部３０１の壁面に絶縁膜３０２が形成され、この絶縁膜３０２の上に一端が接続部１６０に電気的に接続された第１貫通電極部３００が設けられている。
【０１４９】
また、第２絶縁層１４５を貫通した図示しない孔部の壁面に図示しない絶縁膜が形成され、この絶縁膜の上に第２貫通電極部３１０が形成されている。これにより、第２貫通電極部３１０は第２半導体基板１４２に電気的に接続されている。そして、第２貫通電極部３１０が第２半導体基板１４２に直接電気的に接続されるので、図１２に示されるようにセンサ部１００に埋込部１７０を設けなくても良い。本実施形態では、ｘ方向において第３貫通電極部３２０とは反対側に位置している。
【０１５０】
第３貫通電極部３２０については、図１４に示されるように、孔部３２１が第２絶縁層１４５、第２半導体基板１４２、および第１絶縁層１４４を貫通して周辺部パターン１３４に達するように設けられている。この周辺部パターン１３４はコンタクト部１３５を介して周辺部１５０およびキャップ２００に電気的に接続されている。また、孔部３２１の壁面に絶縁膜３２２が形成され、この絶縁膜３２２の上に一端が周辺部パターン１３４に電気的に接続された第３貫通電極部３２０が設けられている。
【０１５１】
本実施形態では、第３貫通電極部３２０が周辺部１５０とキャップ２００との両方に電気的に接続されるので、キャップ２００と外部とを電気的に接続するための第４貫通電極部３３０が不要となる。
【０１５２】
これら第１〜第３貫通電極部３００〜３２０の各パッド部分には、図１３や図１４に示されるようにボンディングボール３５０が設けられている。なお、上述のように、第１〜第３貫通電極部３００〜３２０の各パッド部分にボンディングワイヤが接合されても良い。
【０１５３】
上記の第１〜第３貫通電極部３００〜３２０は、センサ部１００とキャップ２００とを接合してセンサ構造体１１０を気密封止した後（例えば図７に示す工程の後）に支持基板１４０に形成することとなる。また、支持基板１４０については、第２半導体基板１４２の一面１４３に第１絶縁層１４４が形成され、他面１４６に第２絶縁層１４５が形成されたものを用意して半導体力学量センサの製造に用いる。
【０１５４】
以上のように、支持基板１４０側に第１〜第３貫通電極部３００〜３２０を設けることで、支持基板１４０側からセンサ構造体１１０と外部とを電気的に接続すると共に、センサ構造体１１０を電気的にシールドすることができる。
【０１５５】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図１５は、本実施形態に係る半導体力学量センサの断面図であり、図１のＡ−Ａ’断面に相当する図である。この図に示されるように、支持基板１４０およびキャップ２００のどちらか一方またはその両方が単結晶シリコン基板と熱膨張係数が同等のガラス、セラミックス等の絶縁体基板で形成されている。
【０１５６】
ガラスは単結晶シリコン基板と熱膨張係数が同等であるため、センサ構造体１１０等が形成された第１半導体基板１２０に熱膨張係数の差に基づく応力が加わりにくくなる。また、第１半導体基板１２０とキャップ２００との間や第１半導体基板１２０と支持基板１４０との間の寄生容量が低減し、ノイズが減少するので、微小な容量変化を検出する半導体力学量センサの精度向上および特性の安定化になる。本実施形態では両方が前記ガラス基板ウェハの場合で示す。
【０１５７】
キャップ２００には、周辺部１５０、接続部１６０、および図示しない埋込部１７０に接合される領域以外の領域に凹部２０３が形成されている。これにより、キャップ２００がセンサ構造体１１０に接触しないようになっている。
【０１５８】
そして、キャップ２００および支持基板１４０そのものが絶縁体であるので、図１５に示されるように、孔部３０１に第１貫通電極部３００を形成するだけで良いという利点もある。この場合、孔部３０１の形成は、エッチング、レーザ光、機械的なドリル等により行うことができる、また、孔部３０１の形成はセンサ部１００とキャップ２００との接合後に行っても良いし、接合前のガラス基板ウェハに予め形成しておいても良い。
【０１５９】
そして、電気的なシールドが必要な場合には、支持基板１４０やキャップ２００に０．０１〜１μｍの厚さでＡｌ膜等の金属膜や高濃度不純物（ｎ＋またはｐ＋）を含むポリシリコンやアモルファスシリコン等を形成すれば良い。
【０１６０】
なお、本実施形態では、図１５に示されるように第１貫通電極部３００はキャップ２００に設けられているが、支持基板１４０側に設けられていても良い。また、第２、第３貫通電極部３１０、３２０についても同様である。
【０１６１】
（第５実施形態）
本実施形態では、主に第１〜第４実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、センサ構造体１１０が気密封止された気密室２４０に接続部１６０が配置され、キャップ２００もしくは支持基板１４０に貫通電極部３００〜３３０を設けて外部との接続を図っていた。本実施形態では、気密室２４０の外部に接続部１６０を設けた構造および製法とすることが特徴となっている。
【０１６２】
図１６は、本実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。また、図１７は、図１６のＥ−Ｅ’断面図である。なお、図１６は、キャップ２００を透過した平面図になっている。
【０１６３】
図１６に示されるように、本実施形態においても、第１半導体基板１２０にセンサ構造体１１０、周辺部１５０、および接続部１６０が形成されている。そして、周辺部１５０はセンサ構造体１１０の周囲を一周して囲むと共に、接続部１６０は周辺部１５０で囲まれたセンサ構造体１１０が配置された領域の外部に位置するように、第１半導体基板１２０が画定されている。
【０１６４】
すなわち、周辺部１５０は、センサ構造体１１０が配置された領域と接続部１６０が配置された領域とを分離すると共に、少なくともセンサ構造体１１０を一周して囲むように形成されている。
【０１６５】
パターン部１３０は、上記のように画定された第１半導体基板１２０の各部に応じて形成されている。具体的に、配線部パターン１３３については、配線部パターン１３３の一端側が周辺部１５０でセンサ構造体１１０が囲まれた領域に位置すると共にセンサ構造体１１０に電気的に接続され、配線部パターン１３３の他端側が周辺部１５０で囲まれた領域の外部（すなわち周辺部１５０で接続部１６０が囲まれた領域）に位置すると共に接続部１６０に電気的に接続されている。このように、センサ構造体１１０は一周する周辺部１５０に囲まれているので、図１７に示されるように配線部パターン１３３は周辺部１５０をまたいで接続部１６０に接続されている。言い換えると、配線部パターン１３３の一部は周辺部１５０と支持基板１４０との間の隙間（つまりパターン部１３０の厚さ）に位置している。
【０１６６】
また、周辺部パターン１３４は、上記の周辺部１５０のレイアウトに合わせて形成されている。すなわち、周辺部パターン１３４は、支持基板１４０と周辺部１５０との間に位置すると共にセンサ構造体１１０を囲んでいる。ここで、「センサ構造体１１０を囲んでいる」というのは、周辺部１５０は一周しているが、周辺部パターン１３４は一周して繋がっているわけではないことを意味している。これは、周辺部パターン１３４は配線部パターン１３３と同じ階層に位置し、配線部パターン１３３が周辺部１５０をまたぐようにレイアウトされているため、周辺部１５０のうちセンサ構造体１１０が配置された領域と接続部１６０が配置された領域とを分ける部分と支持基板１４０との間に位置する周辺部パターン１３４は配線部パターン１３３と交差しなければならいので、配線部パターン１３３を避けるように断続的に設けられている。
【０１６７】
なお、図１６に示されるように、周辺部パターン１３４は第１実施形態で示されたように二重に分割されていないが、気密封止の冗長性や応力緩和の観点から周辺部パターン１３４を二重にしても良い。
【０１６８】
したがって、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４と支持基板１４０の一面１４１とが直接接合されたことにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とが貼り合わされると、配線部パターン１３３の一部が周辺部１５０をまたぐ領域では、支持基板１４０、パターン部１３０、および周辺部１５０で囲まれた空間部１３７が形成される。
【０１６９】
この空間部１３７は、周辺部１５０で囲まれた領域（センサ構造体１１０が配置された領域）とこの領域の外部（接続部１６０が配置された領域）とを繋ぐ空間である。そして、この空間部１３７を塞ぐように、接続部１６０が配置された領域全体に絶縁部材１８０が充填されている。これにより、空間部１３７は絶縁部材１８０によって塞がれ、周辺部１５０によって分けられたセンサ構造体１１０が配置された領域と接続部１６０が配置された領域とがそれぞれ独立した領域となる。なお、図１６では、絶縁部材１８０を斜線で示している。
【０１７０】
また、接続部１６０が配置された領域には第１実施形態で示された埋込部１７０が設けられており、この埋込部１７０を介して支持基板１４０の第２半導体基板１４２と外部との電気的接続が可能になっている。
【０１７１】
上記構成のセンサ部１００に対して、図１７に示されるように凹部２０３が設けられたキャップ２００が接合されている。これにより、センサ構造体１１０のみが気密室２４０に封止され、接続部１６０および埋込部１７０は気密室２４０の外に配置される。キャップ２００としては例えば単結晶シリコン基板が採用される。
【０１７２】
また、図１６に示されるように、接続部１６０、埋込部１７０、および周辺部１５０の上にはＡｌ膜等のパッド１２４が設けられている。そして、このパッド１２４に図１７に示されるボンディングワイヤ１２５が接合されることで、半導体力学量センサと外部とが電気的に接続される。以上が、本実施形態に係る半導体力学量センサの全体構成である。
【０１７３】
次に、図１６および図１７に示された半導体力学量センサの製造方法について、図１８〜図２２を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０１７４】
まず、図１８（ａ）に示す工程では、図４（ａ）に示す工程と同様に、第１半導体基板１２０を用意し、第１半導体基板１２０の一面１２１に絶縁膜１３１を形成する。また、絶縁膜１３１のうちアンカー部１１１、固定電極１１４、接続部１６０、埋込部１７０、および周辺部１５０に対応する位置にコンタクト穴１３６を形成し、コンタクト穴１３６を埋めるようにＡｌ膜を形成してパターニングすることにより、コンタクト部１３５を備えた配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を形成する。
【０１７５】
本工程では、第１半導体基板１２０の一面１２１の外縁部と前記センサ構造体１１０と繋ぐように配線部パターン１３３を形成する。また、第１半導体基板１２０の一面１２１のうちセンサ構造体１１０が形成される領域を囲むと共に各配線部パターン１３３の間に位置するように周辺部パターン１３４を形成する。
【０１７６】
次に、図１８（ｂ）に示す工程では、図４（ｂ）に示す工程と同様に、第２半導体基板１４２の一面１４３側を熱酸化することにより第１絶縁層１４４を形成することで支持基板１４０を得る。この後、パターン部１３０と支持基板１４０の一面１４１とを向かい合わせ、これらを直接接合することにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とを貼り合わせる。これにより、配線部パターン１３３の一端側を周辺部１５０で囲まれた領域に位置させると共に配線部パターン１３３の他端側を周辺部１５０で囲まれた領域の外部に位置させる。また、第１半導体基板１２０の他面１２２側を研削や研磨等により薄層化する。
【０１７７】
続いて、図１９に示す工程では、第１半導体基板１２０の他面１２２にＣＶＤ法等でＡｌ膜を形成し、このＡｌ膜をパターニングする。これにより、第１半導体基板１２０の他面１２２のうち接続部１６０、埋込部１７０、および周辺部１５０に対応した位置にパッド１２４を形成する。
【０１７８】
そして、図２０に示す工程では、図５（ｂ）に示す工程と同様に、第１半導体基板１２０の一面１２１に垂直なトレンチ溝１２３をパターン部１３０の絶縁膜１３１に達するように第１半導体基板１２０に形成することで、センサ構造体１１０、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０を形成する。
【０１７９】
この場合、周辺部１５０はセンサ構造体１１０が形成された領域を一周して囲むと共に、接続部１６０および埋込部１７０が形成された領域を一周して囲むように形成される。すなわち、接続部１６０および埋込部１７０は、周辺部１５０でセンサ構造体１１０が囲まれた領域の外部に位置する。
【０１８０】
図２１に示す工程では、少なくとも可動電極１１２および梁部１１３の下部に位置する絶縁膜１３１を除去する。これにより、可動電極１１２および梁部１１３は支持基板１４０の上に一定の間隔で浮遊した状態となる。
【０１８１】
このように、パターン部１３０の絶縁膜１３１の一部を除去すると、支持基板１４０、パターン部１３０、および周辺部１５０で囲まれると共に周辺部１５０で囲まれた領域（センサ構造体１１０が配置された領域）とこの領域の外部（接続部１６０等が配置された領域）とを繋ぐ空間部１３７が形成される。
【０１８２】
このため、図２２に示す工程では、低融点ガラスや樹脂等の絶縁部材１８０を例えばインクジェット法等により周辺部１５０で接続部１６０が囲まれた領域全体に充填する。そして、絶縁部材１８０を加熱・流動化することで、絶縁部材１８０で空間部１３７を塞ぐ。
【０１８３】
この後、周辺部１５０にキャップ２００を接合することにより、センサ構造体１１０をキャップ２００、周辺部１５０、周辺部パターン１３４を含むパターン部１３０、絶縁部材１８０、および支持基板１４０により気密封止する。そして、ウェハを半導体力学量センサ毎に分割することで半導体力学量センサが完成する。
【０１８４】
このように、周辺部１５０でセンサ構造体１１０のみを囲み、この領域の外部に接続部１６０を配置したとしても、周辺部１５０と支持基板１４０とパターン部１３０とで囲まれた空間部１３７が絶縁部材１８０で塞がれるので、周辺部１５０にキャップ２００を接合するだけで、センサ構造体１１０を気密封止した構造を容易に形成することができる。
【０１８５】
（第６実施形態）
本実施形態では、第５実施形態と異なる部分について説明する。第５実施形態では、絶縁部材１８０を周辺部１５０で接続部１６０が囲まれた領域全体に充填していた。しかしながら、図２３に示されるように、周辺部１５０で接続部１６０が囲まれた領域のうち、センサ構造体１１０側に部分的に絶縁部材１８０を設けても良い。
【０１８６】
したがって、本実施形態では、図１６に示されるように周辺部１５０は接続部１６０および埋込部１７０の周囲を一周して囲む必要はなく、周辺部１５０は一周していなくても良い。
【０１８７】
この場合、図２４に示されるように、周辺部１５０で接続部１６０が囲まれた領域のうち、センサ構造体１１０側に部分的に絶縁部材１８０を塗布し、絶縁部材１８０を加熱・流動化する。これにより、周辺部１５０と支持基板１４０とパターン部１３０とで囲まれた空間部１３７を絶縁部材１８０で塞ぐことができる。このように、絶縁部材１８０を部分的に設けることで、使用する絶縁部材１８０の量を少なくすることができ、絶縁部材１８０がセンサ部１００に与える影響も小さくすることができる。
【０１８８】
（第７実施形態）
本実施形態では、第１〜第６実施形態と異なる部分について説明する。第５、第６実施形態では、絶縁部材１８０を用いて気密室２４０を気密封止していたが、本実施形態では絶縁部材１８０を用いずに支持基板１４０を構成する第１絶縁層１４４で気密室２４０を気密封止することが特徴となっている。
【０１８９】
図２５は、本実施形態に係る半導体力学量センサの平面図である。また、図２６は、図２５のＦ−Ｆ’断面図である。なお、図２５は、キャップ２００を透過した平面図になっている。
【０１９０】
本実施形態に係る半導体力学量センサの平面構造については、第５実施形態の図１６で示された平面構造に対して絶縁部材１８０が備えられていない点が異なり、他の部分は図１６で示された平面構造と同じである。
【０１９１】
一方、図２６に示されるように、パターン部１３０の配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４が支持基板１４０を構成する第１絶縁層１４４に埋め込まれている。特に、周辺部１５０のうち配線部パターン１３３を横切る部分と支持基板１４０との間においては、周辺部１５０でセンサ構造体１１０が囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間が無くなるように配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４が第１絶縁層１４４に埋め込まれている。このように、パターン部１３０の一部が第１絶縁層１４４に埋め込まれたことにより、第１半導体基板１２０と支持基板１４０とが貼り合わされている。
【０１９２】
上述のように、周辺部１５０のうち配線部パターン１３３を横切る部分と支持基板１４０との間には、当該部分に沿ってパターン部１３０が位置しているので、周辺部１５０で囲まれた領域（センサ構造体１１０が配置された領域）とこの領域の外部（接続部１６０等が配置された領域）とは完全に分離されている。このため、周辺部１５０にキャップ２００が接合されることで、センサ構造体１１０が気密室２４０に気密封止される。
【０１９３】
また、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４が第１絶縁層１４４に埋め込まれているので、第１絶縁層１４４からコンタクト部１３５が突出した状態となっている。このため、このコンタクト部１３５の高さ分だけ固定電極１１４および可動電極１１２が第１絶縁層１４４から離れて位置しており、可動電極１１２が固定電極１１４に対して移動できるようになっている。
【０１９４】
なお、接続部１６０にはパッド１２４を介してボンディングワイヤ１２５が接合されている。これにより、センサ構造体１１０と外部との電気的接続が可能になっている。
【０１９５】
次に、図２５および図２６に示された半導体力学量センサの製造方法について、図２７〜図３０を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０１９６】
まず、図１８（ｂ）に示す工程と同様に、第１半導体基板１２０の一面１２１に配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を備えたパターン部１３０を形成する。また、第２半導体基板１４２の一面１４３を熱酸化することにより第１絶縁層１４４を形成することで支持基板１４０を得る。
【０１９７】
ここで、上述のように、第１絶縁層１４４に配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を埋め込むため、第１絶縁層１４４を金属層１３２よりも厚く形成する。第１絶縁層１４４としては、低融点ガラスや樹脂等の絶縁体や接着剤を用いることができる。
【０１９８】
図２７に示す工程では、第１半導体基板１２０上のパターン部１３０と支持基板１４０の一面１４１とを向かい合わせ、第１絶縁層１４４を加熱して溶融させる。そして、パターン部１３０を溶融させた第１絶縁層１４４に押さえ付けると共に、第１絶縁層１４４とパターン部１３０との間の隙間が無くなるように配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を第１絶縁層１４４に埋め込む。このとき、第１絶縁層１４４は第２半導体基板１４２の一面１４３に形成されているので、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４が第２半導体基板１４２に接触して導通しないように第１半導体基板１２０を第２半導体基板１４２側に押し付けすぎないようにする。
【０１９９】
このようにして、配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を第１絶縁層１４４に埋め込み、パターン部１３０の絶縁膜１３１を第１絶縁層１４４に貼り付ける。これにより、パターン部１３０と第１絶縁層１４４との間には隙間等の空間がまったく無くなる。さらに、第１半導体基板１２０の他面１２２側を研削や研磨等により薄層化する。
【０２００】
このように、パターン部１３０と第１絶縁層１４４とを貼り合わせたことにより、配線部パターン１３３が周辺部１５０の形成予定位置をまたぐように位置する。すなわち、配線部パターン１３３の一端側が周辺部１５０で囲まれるであろう領域に位置すると共に配線部パターン１３３の他端側を周辺部１５０で囲まれるであろう領域の外部に位置する。
【０２０１】
続いて、図２８に示す工程では、図１９に示す工程と同様に、第１半導体基板１２０の他面１２２にＣＶＤ法等でＡｌ膜を形成し、このＡｌ膜をパターニングすることにより、接続部１６０、埋込部１７０、および周辺部１５０に対応した位置にパッド１２４を形成する。
【０２０２】
この後、図２９に示す工程では、図２０に示す工程と同様に、第１半導体基板１２０にトレンチ溝１２３を形成することで、第１半導体基板１２０にセンサ構造体１１０、周辺部１５０、接続部１６０、および埋込部１７０を形成する。
【０２０３】
これにより、周辺部１５０はセンサ構造体１１０の周囲を一周して囲むと共にパターン部１３０のうち周辺部パターン１３４が形成された部分に接合される。また、センサ構造体１１０は、配線部パターン１３３の一端側に電気的に接続されると共に周辺部１５０で囲まれた領域に位置し、接続部１６０は配線部パターン１３３の他端側に電気的に接続されると共に周辺部１５０でセンサ構造体１１０が囲まれた領域の外部に位置する。
【０２０４】
次に、図３０に示す工程では、図２１に示す工程と同様に、少なくとも可動電極１１２および梁部１１３の下部に位置する絶縁膜１３１をエッチング除去することで可動電極１１２および梁部１１３を支持基板１４０に対して浮遊させる。
【０２０５】
このように、可動電極１１２や梁部１１３の下部の絶縁膜１３１をエッチング除去したとしても、周辺部１５０のうち配線部パターン１３３を横切る部分と第２半導体基板１４２との間には、第１絶縁層１４４と絶縁膜１３１とが積層されて挟まれた状態で残るので、周辺部１５０でセンサ構造体１１０が囲まれた領域と周辺部１５０で接続部１６０が囲まれた領域とは周辺部１５０により完全に分離される。
【０２０６】
この後、センサ構造体１１０を形成する工程の後、周辺部１５０にキャップ２００を接合することにより、センサ構造体１１０をキャップ２００、周辺部１５０、パターン部１３０、および支持基板１４０により気密封止する。そして、ウェハを半導体力学量センサ毎に分割することで半導体力学量センサが完成する。
【０２０７】
このように、パターン部１３０の配線部パターン１３３および周辺部パターン１３４を第１絶縁層１４４に埋め込むと共に周辺部１５０にキャップ２００を接合することにより、センサ構造体１１０を気密封止した構造を容易に形成することができる。
【０２０８】
（第８実施形態）
本実施形態では、第７実施形態と異なる部分について説明する。第７実施形態では、図３０に示す工程において少なくとも可動電極１１２および梁部１１３の下部に位置する絶縁膜１３１をエッチング除去していた。しかしながら、図３１に示されるように、可動電極１１２および梁部１１３の下部に位置する絶縁膜１３１を完全にエッチング除去しても良い。これにより、支持基板１４０の寄生容量の影響を低減できる。
【０２０９】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、パターン部１３０の金属層１３２に配線部パターン１３３と周辺部パターン１３４とを形成したが、電気的なシールドを目的としたシールドパターンを設けても良い。
【０２１０】
上記第３実施形態では、支持基板１４０において、接続部１６０等に電気的に接続されるように第１〜第３貫通電極部３００〜３２０を設けていた。しかしながら、支持基板１４０に各貫通電極部３００〜３２０を設ける場合は、第１半導体基板１２０に接続部１６０を設ける必要はなく、図３２に示されるように、第１貫通電極部３００および第３貫通電極部３２０を各配線部パターン１３３に直接電気的に接続しても良い。また、この場合、図３３に示されるように、第１貫通電極部３００および第３貫通電極部３２０にボンディングボール３５０を設けることもできる。なお、図３３に示されていない第２貫通電極部３２０にもボンディングボール３５０を設けることができる。
【０２１１】
さらに、第３実施形態で示された構造は周辺部パターン１３４が２つ（二重）の場合であり、図３３に示された構造は周辺部パターン１３４が１つの場合であった。しかしながら、図３４に示されるように、周辺部パターン１３４が３つ（三重）になっていても良い。これにより、周辺部パターン１３４に掛かる応力がさらに分散されると共に気密室２４０の気密性も向上する。また、図３５に示されるように、第１貫通電極部３００および第３貫通電極部３２０にボンディングボール３５０を設けても良い。図示しない第２貫通電極部３１０も同様である。
【０２１２】
第４実施形態では、支持基板１４０およびキャップ２００がガラスで形成された構造が示されているが、電気的なシールドが必要な場合には、図３６に示されるように、支持基板１４０に０．０１〜１μｍの厚さでＡｌ膜等の金属膜や高濃度不純物（ｎ＋またはｐ＋）を含むポリシリコンやアモルファスシリコン等のシールド層１４７を形成すれば良い。なお、図３６では半導体力学量センサのうちセンサ部１００のみを示しているが、キャップ２００にもシールド層１４７を設けることができる。
【０２１３】
上記第５実施形態や第６実施形態では、周辺部１５０と外部とを電気的に接続するため、周辺部１５０の上にパッド１２４を設けていたが、図３７（ａ）に示されるように、周辺部１５０、パターン部１３０、および第１絶縁層１４４を貫通すると共に第２半導体基板１４２に達する孔部１５１を設け、この孔部１５１の壁面にパッド１２６を設けても良い。これにより、１つのパッド１２６で周辺部１５０および第２半導体基板１４２と外部とを電気的に接続することができる。また、図３７（ｂ）に示されるように、パッド１２６が設けられる位置は他の位置でも良い。なお、図３７では、半導体力学量センサのうちセンサ部１００のみを示してあり、キャップ２００を省略している。
【０２１４】
上記各実施形態および、図３３〜図３７に示される構造は、本発明の半導体力学量センサの一例であり、各図に示された構造に限定されるものではない。すなわち、各実施形態で示された構造は、可能な限り組み合わせることができる。例えば、ガラスで構成された支持基板１４０やキャップ２００を各構造に適用することができる。
【０２１５】
上記各実施形態では、キャップ２００や絶縁部材１８０によりセンサ構造体１１０を気密封止する構造となっていたが、キャップ２００や絶縁部材１８０をセンサ部１００に設けずに、センサ部１００を気密封止可能なケースに収納しても良い。
【符号の説明】
【０２１６】
１００ センサ部
１１０ センサ構造体
１２１ 第１半導体基板の一面
１２０ 第１半導体基板
１３３ 配線部パターン
１３４ 周辺部パターン
１４０ 支持基板
１４１ 支持基板の一面
１４２ 第２半導体基板
１４３ 第２半導体基板の一面
１４４ 第１絶縁層
１５０ 周辺部
１６０ 接続部
１７０ 埋込部
１７２ 埋込配線
２００ キャップ
３００ 第１貫通電極部
３１０ 第２貫通電極部
３２０ 第３貫通電極部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面（１２１）を有する第１半導体基板（１２０）を用意し、この第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）に配線としての配線部パターン（１３３）を含むパターン部（１３０）を形成する工程と、
一面（１４１）を有すると共に、少なくとも当該一面（１４１）側が絶縁材料で構成された支持基板（１４０）を用意する工程と、
前記第１半導体基板（１２０）上の前記パターン部（１３０）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とを向かい合わせると共に、前記パターン部（１３０）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とを接合することにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程と、
前記第１半導体基板（１２０）に、前記配線部パターン（１３３）に電気的に接続されるセンサ構造体（１１０）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
【請求項２】
前記パターン部（１３０）を形成する工程では、前記パターン部（１３０）として前記第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）のうち前記センサ構造体（１１０）が形成される領域を一周して囲む周辺部パターン（１３４）を含んだパターン部（１３０）を形成し、
前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、前記配線部パターン（１３３）および前記周辺部パターン（１３４）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とを接合することにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせ、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程では、前記パターン部（１３０）のうち前記周辺部パターン（１３４）が形成された部分に接合されると共に前記センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、前記配線部パターン（１３３）に電気的に接続されると共に前記周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置する接続部（１６０）と、を前記第１半導体基板（１２０）に形成し、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程の後、前記周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合することにより、前記センサ構造体（１１０）を前記キャップ（２００）、前記周辺部（１５０）、前記周辺部パターン（１３４）を含む前記パターン部（１３０）、および前記支持基板（１４０）により気密封止する工程を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項３】
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程では、前記キャップ（２００）の一部を前記接続部（１６０）に接合し、
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、前記キャップ（２００）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記接続部（１６０）に電気的に接続される第１貫通電極部（３００）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項４】
前記支持基板（１４０）を用意する工程では、前記支持基板（１４０）として第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に第１絶縁層（１４４）が形成されたものを用意し、
前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程は、前記パターン部（１３０）と前記支持基板（１４０）の第１絶縁層（１４４）とを接合することにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程と、貼り合わせの後、前記第１半導体基板（１２０）、前記パターン部（１３０）、および前記第１絶縁層（１４４）を貫通する貫通孔（１７１）を形成する工程と、この貫通孔（１７１）に前記第２半導体基板（１４２）に電気的に接続される埋込配線（１７２）を埋め込む工程と、を含んでおり、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程では、前記第１半導体基板（１２０）に、前記埋込配線（１７２）が形成された埋込部（１７０）を形成し、
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程では、前記キャップ（２００）の一部を前記埋込部（１７０）に接合し、
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、前記キャップ（２００）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記埋込配線（１７２）に電気的に接続される第２貫通電極部（３１０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項５】
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、前記キャップ（２００）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記周辺部（１５０）に電気的に接続される第３貫通電極部（３２０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項６】
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、前記支持基板（１４０）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記配線部パターン（１３３）に電気的に接続される第１貫通電極部（３００）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項７】
前記支持基板（１４０）を用意する工程では、前記支持基板（１４０）として、第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に第１絶縁層（１４４）が形成され、前記第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）とは反対側の他面（１４６）に第２絶縁層（１４５）が形成されたものを用意し、
前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、前記パターン部（１３０）と前記支持基板（１４０）の第１絶縁層（１４４）とを接合することにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせ、
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、前記第２絶縁層（１４５）を貫通して前記第２半導体基板（１４２）に電気的に接続される第２貫通電極部（３１０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項２または６に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項８】
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、前記支持基板（１４０）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記周辺部（１５０）に電気的に接続される第３貫通電極部（３２０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項２、６、７のいずれか１つに記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項９】
前記パターン部（１３０）を形成する工程では、前記第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）の外縁部と前記センサ構造体（１１０）と繋ぐ配線部パターン（１３３）と、前記第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）のうち前記センサ構造体（１１０）が形成される領域を囲む周辺部パターン（１３４）と、を含んだパターン部（１３０）を形成し、
前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、前記第１半導体基板（１２０）上の前記パターン部（１３０）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とを向かい合わせると共に、前記配線部パターン（１３３）および前記周辺部パターン（１３４）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とを接合することにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせ、前記配線部パターン（１３３）の一端側を前記周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置させると共に前記配線部パターン（１３３）の他端側を前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置させ、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程では、前記第１半導体基板（１２０）に、前記配線部パターン（１３３）の一端側に電気的に接続される前記センサ構造体（１１０）と、前記センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、前記配線部パターン（１３３）の他端側に電気的に接続されると共に前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、を形成し、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程の後、前記センサ構造体（１１０）を形成したことによって前記支持基板（１４０）、前記パターン部（１３０）、および前記周辺部（１５０）で囲まれると共に前記周辺部（１５０）で前記センサ構造体（１１０）が囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間部（１３７）を絶縁部材（１８０）で塞ぐ工程と、
前記空間部（１３７）を前記絶縁部材（１８０）で塞ぐ工程の後、前記周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合することにより、前記センサ構造体（１１０）を前記キャップ（２００）、前記周辺部（１５０）、前記周辺部パターン（１３４）を含む前記パターン部（１３０）、前記絶縁部材（１８０）、および前記支持基板（１４０）により気密封止する工程と、を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項１０】
前記パターン部（１３０）を形成する工程では、前記第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）の外縁部と前記センサ構造体（１１０）と繋ぐ配線部パターン（１３３）と、前記第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）のうち前記センサ構造体（１１０）が形成される領域を囲む周辺部パターン（１３４）と、を含んだパターン部（１３０）を形成し、
前記支持基板（１４０）を用意する工程では、前記支持基板（１４０）として第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に第１絶縁層（１４４）が形成されたものを用意し、
前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、前記第１半導体基板（１２０）上の前記パターン部（１３０）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とを向かい合わせ、前記第１絶縁層（１４４）を加熱して溶融させ、前記パターン部（１３０）を前記溶融させた第１絶縁層（１４４）に押さえ付けると共に、前記第１絶縁層（１４４）と前記パターン部（１３０）との間の隙間が無くなるように前記配線部パターン（１３３）および前記周辺部パターン（１３４）を前記第１絶縁層（１４４）に埋め込むことにより、前記パターン部（１３０）と前記第１絶縁層（１４４）とを貼り合わせ、前記配線部パターン（１３３）の一端側を前記周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置させると共に前記配線部パターン（１３３）の他端側を前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置させ、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程では、前記第１半導体基板（１２０）に、前記配線部パターン（１３３）の一端側に電気的に接続される前記センサ構造体（１１０）と、前記センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲むと共に前記パターン部（１３０）のうち前記周辺部パターン（１３４）が形成された部分に接合された周辺部（１５０）と、前記配線部パターン（１３３）の他端側に電気的に接続されると共に前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、を形成し、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程の後、前記周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合することにより、前記センサ構造体（１１０）を前記キャップ（２００）、前記周辺部（１５０）、前記パターン部（１３０）、および前記支持基板（１４０）により気密封止する工程を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項１１】
一面（１０１）を有する板状であると共に前記一面（１０１）の表層部にセンサ構造体（１１０）が形成されたセンサ部（１００）と、板状のキャップ（２００）と、を備え、前記センサ部（１００）の一面（１０１）に前記キャップ（２００）が接合されることで前記センサ構造体（１１０）が気密封止された半導体力学量センサであって、
前記センサ部（１００）は、
一面（１４１）を有すると共に、少なくとも当該一面（１４１）側が絶縁材料で構成された支持基板（１４０）と、
前記センサ構造体（１１０）と、前記センサ構造体（１１０）を一周して囲む周辺部（１５０）と、前記周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置する接続部（１６０）と、が画定された第１半導体基板（１２０）と、
前記第１半導体基板（１２０）のうち前記支持基板（１４０）側の一面（１２１）において、前記センサ構造体（１１０）と前記接続部（１６０）とを電気的に繋ぐ配線としての配線部パターン（１３３）と、前記支持基板（１４０）と前記周辺部（１５０）との間に位置すると共に前記センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部パターン（１３４）と、を含むパターン部（１３０）と、を備え、
前記配線部パターン（１３３）および前記周辺部パターン（１３４）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とが接合されたことにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とが貼り合わされていることを特徴とする半導体力学量センサ。
【請求項１２】
前記キャップ（２００）は、当該キャップ（２００）の一部が前記接続部（１６０）に接合され、さらに、当該キャップ（２００）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記接続部（１６０）に電気的に接続された第１貫通電極部（３００）を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体力学量センサ。
【請求項１３】
前記支持基板（１４０）は、一面（１４３）を有する第２半導体基板（１４２）と、この第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に形成された第１絶縁層（１４４）と、を備え、
前記第１半導体基板（１２０）には前記周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置する埋込部（１７０）が形成され、この埋込部（１７０）は前記パターン部（１３０）を介して前記第１絶縁層（１４４）に貼り付けられており、
前記センサ部（１００）は、前記埋込部（１７０）、前記埋込部（１７０）と前記第１絶縁層（１４４）とに挟まれた前記パターン部（１３０）、および前記第１絶縁層（１４４）を貫通する貫通孔（１７１）と、前記貫通孔（１７１）に埋め込まれると共に前記第２半導体基板（１４２）に電気的に接続された埋込配線（１７２）と、を備え、
前記キャップ（２００）は、当該キャップ（２００）の一部が前記埋込部（１７０）に接合され、当該キャップ（２００）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記埋込配線（１７２）に電気的に接続される第２貫通電極部（３１０）を備えていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体力学量センサ。
【請求項１４】
前記キャップ（２００）は、当該キャップ（２００）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記周辺部（１５０）に電気的に接続された第３貫通電極部（３２０）を備えていることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載の半導体力学量センサ。
【請求項１５】
前記支持基板（１４０）は、当該支持基板（１４０）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記配線部パターン（１３３）に電気的に接続された第１貫通電極部（３００）を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体力学量センサ。
【請求項１６】
前記支持基板（１４０）は、一面（１４３）とこの一面（１４３）の反対側の他面（１４６）を有する第２半導体基板（１４２）と、この第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に形成された第１絶縁層（１４４）と、前記第２半導体基板（１４２）の他面（１４６）に形成された第２絶縁層（１４５）と、を備え、
前記センサ部（１００）は、前記第２絶縁層（１４５）を貫通して前記第２半導体基板（１４２）に電気的に接続された第２貫通電極部（３１０）を備えていることを特徴とする請求項１１または１５に記載の半導体力学量センサ。
【請求項１７】
前記周辺部パターン（１３４）は、前記周辺部（１５０）に電気的に接続されており、
前記センサ部（１００）は、前記支持基板（１４０）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記周辺部パターン（１３４）を介して前記周辺部（１５０）に電気的に接続された第３貫通電極部（３２０）を備えていることを特徴とする請求項１１、１５、１６のいずれか１つに記載の半導体力学量センサ。
【請求項１８】
一面（１０１）を有する板状であると共に前記一面（１０１）の表層部にセンサ構造体（１１０）が形成されたセンサ部（１００）と、板状のキャップ（２００）とを備え、前記センサ部（１００）の一面（１０１）に前記キャップ（２００）が接合されることで前記センサ構造体（１１０）が気密封止された半導体力学量センサであって、
前記センサ部（１００）は、
一面（１４１）を有すると共に、少なくとも当該一面（１４１）側が絶縁材料で構成された支持基板（１４０）と、
前記センサ構造体（１１０）と、前記センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、が画定された第１半導体基板（１２０）と、
前記第１半導体基板（１２０）のうち前記支持基板（１４０）側の一面（１２１）において、前記センサ構造体（１１０）と前記接続部（１６０）とを電気的に繋ぐ配線としての配線部パターン（１３３）と、前記支持基板（１４０）と前記周辺部（１５０）との間に位置すると共に前記センサ構造体（１１０）を囲む周辺部パターン（１３４）とを含むパターン部（１３０）と、を備え、
前記配線部パターン（１３３）および前記周辺部パターン（１３４）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とが接合されたことにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とが貼り合わされ、
前記配線部パターン（１３３）の一端側が前記周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置すると共に前記センサ構造体（１１０）に電気的に接続され、前記配線部パターン（１３３）の他端側が前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置すると共に前記接続部（１６０）に電気的に接続されており、
さらに、前記センサ部（１００）は、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とが貼り合わされたことによって前記支持基板（１４０）、前記パターン部（１３０）、および前記周辺部（１５０）で囲まれると共に前記周辺部（１５０）で前記センサ構造体（１１０）が囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間部（１３７）を塞ぐ絶縁部材（１８０）を備えていることを特徴とする半導体力学量センサ。
【請求項１９】
一面（１０１）を有する板状であると共に前記一面（１０１）の表層部にセンサ構造体（１１０）が形成されたセンサ部（１００）と、板状のキャップ（２００）とを備え、前記センサ部（１００）の一面（１０１）に前記キャップ（２００）が接合されることで前記センサ構造体（１１０）が気密封止された半導体力学量センサであって、
前記センサ部（１００）は、
前記センサ構造体（１１０）と、前記センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、が画定された第１半導体基板（１２０）と、
一面（１４３）を有する第２半導体基板（１４２）と、前記第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に形成された第１絶縁層（１４４）と、を備えた支持基板（１４０）と、
前記第１半導体基板（１２０）のうち前記第１絶縁層（１４４）側の一面（１２１）において、前記センサ構造体（１１０）と前記接続部（１６０）とを電気的に繋ぐ配線としての配線部パターン（１３３）と、前記支持基板（１４０）と前記周辺部（１５０）との間に位置すると共に前記センサ構造体（１１０）を囲む周辺部パターン（１３４）とを含むパターン部（１３０）と、を備え、
前記第１絶縁層（１４４）と前記周辺部（１５０）との間において、前記周辺部（１５０）で囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間が無くなるように前記配線部パターン（１３３）および前記周辺部パターン（１３４）が前記第１絶縁層（１４４）に埋め込まれたことにより、前記パターン部（１３０）と前記第１絶縁層（１４４）とが貼り合わされていることを特徴とする半導体力学量センサ。
【請求項１】
一面（１２１）を有する第１半導体基板（１２０）を用意し、この第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）に配線としての配線部パターン（１３３）を含むパターン部（１３０）を形成する工程と、
一面（１４１）を有すると共に、少なくとも当該一面（１４１）側が絶縁材料で構成された支持基板（１４０）を用意する工程と、
前記第１半導体基板（１２０）上の前記パターン部（１３０）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とを向かい合わせると共に、前記パターン部（１３０）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とを接合することにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程と、
前記第１半導体基板（１２０）に、前記配線部パターン（１３３）に電気的に接続されるセンサ構造体（１１０）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
【請求項２】
前記パターン部（１３０）を形成する工程では、前記パターン部（１３０）として前記第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）のうち前記センサ構造体（１１０）が形成される領域を一周して囲む周辺部パターン（１３４）を含んだパターン部（１３０）を形成し、
前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、前記配線部パターン（１３３）および前記周辺部パターン（１３４）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とを接合することにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせ、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程では、前記パターン部（１３０）のうち前記周辺部パターン（１３４）が形成された部分に接合されると共に前記センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、前記配線部パターン（１３３）に電気的に接続されると共に前記周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置する接続部（１６０）と、を前記第１半導体基板（１２０）に形成し、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程の後、前記周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合することにより、前記センサ構造体（１１０）を前記キャップ（２００）、前記周辺部（１５０）、前記周辺部パターン（１３４）を含む前記パターン部（１３０）、および前記支持基板（１４０）により気密封止する工程を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項３】
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程では、前記キャップ（２００）の一部を前記接続部（１６０）に接合し、
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、前記キャップ（２００）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記接続部（１６０）に電気的に接続される第１貫通電極部（３００）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項４】
前記支持基板（１４０）を用意する工程では、前記支持基板（１４０）として第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に第１絶縁層（１４４）が形成されたものを用意し、
前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程は、前記パターン部（１３０）と前記支持基板（１４０）の第１絶縁層（１４４）とを接合することにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程と、貼り合わせの後、前記第１半導体基板（１２０）、前記パターン部（１３０）、および前記第１絶縁層（１４４）を貫通する貫通孔（１７１）を形成する工程と、この貫通孔（１７１）に前記第２半導体基板（１４２）に電気的に接続される埋込配線（１７２）を埋め込む工程と、を含んでおり、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程では、前記第１半導体基板（１２０）に、前記埋込配線（１７２）が形成された埋込部（１７０）を形成し、
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程では、前記キャップ（２００）の一部を前記埋込部（１７０）に接合し、
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、前記キャップ（２００）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記埋込配線（１７２）に電気的に接続される第２貫通電極部（３１０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項５】
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、前記キャップ（２００）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記周辺部（１５０）に電気的に接続される第３貫通電極部（３２０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項６】
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、前記支持基板（１４０）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記配線部パターン（１３３）に電気的に接続される第１貫通電極部（３００）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項７】
前記支持基板（１４０）を用意する工程では、前記支持基板（１４０）として、第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に第１絶縁層（１４４）が形成され、前記第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）とは反対側の他面（１４６）に第２絶縁層（１４５）が形成されたものを用意し、
前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、前記パターン部（１３０）と前記支持基板（１４０）の第１絶縁層（１４４）とを接合することにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせ、
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、前記第２絶縁層（１４５）を貫通して前記第２半導体基板（１４２）に電気的に接続される第２貫通電極部（３１０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項２または６に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項８】
前記センサ構造体（１１０）を気密封止する工程の後、前記支持基板（１４０）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記周辺部（１５０）に電気的に接続される第３貫通電極部（３２０）を形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項２、６、７のいずれか１つに記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項９】
前記パターン部（１３０）を形成する工程では、前記第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）の外縁部と前記センサ構造体（１１０）と繋ぐ配線部パターン（１３３）と、前記第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）のうち前記センサ構造体（１１０）が形成される領域を囲む周辺部パターン（１３４）と、を含んだパターン部（１３０）を形成し、
前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、前記第１半導体基板（１２０）上の前記パターン部（１３０）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とを向かい合わせると共に、前記配線部パターン（１３３）および前記周辺部パターン（１３４）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とを接合することにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせ、前記配線部パターン（１３３）の一端側を前記周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置させると共に前記配線部パターン（１３３）の他端側を前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置させ、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程では、前記第１半導体基板（１２０）に、前記配線部パターン（１３３）の一端側に電気的に接続される前記センサ構造体（１１０）と、前記センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、前記配線部パターン（１３３）の他端側に電気的に接続されると共に前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、を形成し、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程の後、前記センサ構造体（１１０）を形成したことによって前記支持基板（１４０）、前記パターン部（１３０）、および前記周辺部（１５０）で囲まれると共に前記周辺部（１５０）で前記センサ構造体（１１０）が囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間部（１３７）を絶縁部材（１８０）で塞ぐ工程と、
前記空間部（１３７）を前記絶縁部材（１８０）で塞ぐ工程の後、前記周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合することにより、前記センサ構造体（１１０）を前記キャップ（２００）、前記周辺部（１５０）、前記周辺部パターン（１３４）を含む前記パターン部（１３０）、前記絶縁部材（１８０）、および前記支持基板（１４０）により気密封止する工程と、を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項１０】
前記パターン部（１３０）を形成する工程では、前記第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）の外縁部と前記センサ構造体（１１０）と繋ぐ配線部パターン（１３３）と、前記第１半導体基板（１２０）の一面（１２１）のうち前記センサ構造体（１１０）が形成される領域を囲む周辺部パターン（１３４）と、を含んだパターン部（１３０）を形成し、
前記支持基板（１４０）を用意する工程では、前記支持基板（１４０）として第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に第１絶縁層（１４４）が形成されたものを用意し、
前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とを貼り合わせる工程では、前記第１半導体基板（１２０）上の前記パターン部（１３０）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とを向かい合わせ、前記第１絶縁層（１４４）を加熱して溶融させ、前記パターン部（１３０）を前記溶融させた第１絶縁層（１４４）に押さえ付けると共に、前記第１絶縁層（１４４）と前記パターン部（１３０）との間の隙間が無くなるように前記配線部パターン（１３３）および前記周辺部パターン（１３４）を前記第１絶縁層（１４４）に埋め込むことにより、前記パターン部（１３０）と前記第１絶縁層（１４４）とを貼り合わせ、前記配線部パターン（１３３）の一端側を前記周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置させると共に前記配線部パターン（１３３）の他端側を前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置させ、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程では、前記第１半導体基板（１２０）に、前記配線部パターン（１３３）の一端側に電気的に接続される前記センサ構造体（１１０）と、前記センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲むと共に前記パターン部（１３０）のうち前記周辺部パターン（１３４）が形成された部分に接合された周辺部（１５０）と、前記配線部パターン（１３３）の他端側に電気的に接続されると共に前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、を形成し、
前記センサ構造体（１１０）を形成する工程の後、前記周辺部（１５０）にキャップ（２００）を接合することにより、前記センサ構造体（１１０）を前記キャップ（２００）、前記周辺部（１５０）、前記パターン部（１３０）、および前記支持基板（１４０）により気密封止する工程を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の半導体力学量センサの製造方法。
【請求項１１】
一面（１０１）を有する板状であると共に前記一面（１０１）の表層部にセンサ構造体（１１０）が形成されたセンサ部（１００）と、板状のキャップ（２００）と、を備え、前記センサ部（１００）の一面（１０１）に前記キャップ（２００）が接合されることで前記センサ構造体（１１０）が気密封止された半導体力学量センサであって、
前記センサ部（１００）は、
一面（１４１）を有すると共に、少なくとも当該一面（１４１）側が絶縁材料で構成された支持基板（１４０）と、
前記センサ構造体（１１０）と、前記センサ構造体（１１０）を一周して囲む周辺部（１５０）と、前記周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置する接続部（１６０）と、が画定された第１半導体基板（１２０）と、
前記第１半導体基板（１２０）のうち前記支持基板（１４０）側の一面（１２１）において、前記センサ構造体（１１０）と前記接続部（１６０）とを電気的に繋ぐ配線としての配線部パターン（１３３）と、前記支持基板（１４０）と前記周辺部（１５０）との間に位置すると共に前記センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部パターン（１３４）と、を含むパターン部（１３０）と、を備え、
前記配線部パターン（１３３）および前記周辺部パターン（１３４）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とが接合されたことにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とが貼り合わされていることを特徴とする半導体力学量センサ。
【請求項１２】
前記キャップ（２００）は、当該キャップ（２００）の一部が前記接続部（１６０）に接合され、さらに、当該キャップ（２００）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記接続部（１６０）に電気的に接続された第１貫通電極部（３００）を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体力学量センサ。
【請求項１３】
前記支持基板（１４０）は、一面（１４３）を有する第２半導体基板（１４２）と、この第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に形成された第１絶縁層（１４４）と、を備え、
前記第１半導体基板（１２０）には前記周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置する埋込部（１７０）が形成され、この埋込部（１７０）は前記パターン部（１３０）を介して前記第１絶縁層（１４４）に貼り付けられており、
前記センサ部（１００）は、前記埋込部（１７０）、前記埋込部（１７０）と前記第１絶縁層（１４４）とに挟まれた前記パターン部（１３０）、および前記第１絶縁層（１４４）を貫通する貫通孔（１７１）と、前記貫通孔（１７１）に埋め込まれると共に前記第２半導体基板（１４２）に電気的に接続された埋込配線（１７２）と、を備え、
前記キャップ（２００）は、当該キャップ（２００）の一部が前記埋込部（１７０）に接合され、当該キャップ（２００）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記埋込配線（１７２）に電気的に接続される第２貫通電極部（３１０）を備えていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体力学量センサ。
【請求項１４】
前記キャップ（２００）は、当該キャップ（２００）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記周辺部（１５０）に電気的に接続された第３貫通電極部（３２０）を備えていることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載の半導体力学量センサ。
【請求項１５】
前記支持基板（１４０）は、当該支持基板（１４０）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記配線部パターン（１３３）に電気的に接続された第１貫通電極部（３００）を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体力学量センサ。
【請求項１６】
前記支持基板（１４０）は、一面（１４３）とこの一面（１４３）の反対側の他面（１４６）を有する第２半導体基板（１４２）と、この第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に形成された第１絶縁層（１４４）と、前記第２半導体基板（１４２）の他面（１４６）に形成された第２絶縁層（１４５）と、を備え、
前記センサ部（１００）は、前記第２絶縁層（１４５）を貫通して前記第２半導体基板（１４２）に電気的に接続された第２貫通電極部（３１０）を備えていることを特徴とする請求項１１または１５に記載の半導体力学量センサ。
【請求項１７】
前記周辺部パターン（１３４）は、前記周辺部（１５０）に電気的に接続されており、
前記センサ部（１００）は、前記支持基板（１４０）を前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）との積層方向に貫通すると共に、前記周辺部パターン（１３４）を介して前記周辺部（１５０）に電気的に接続された第３貫通電極部（３２０）を備えていることを特徴とする請求項１１、１５、１６のいずれか１つに記載の半導体力学量センサ。
【請求項１８】
一面（１０１）を有する板状であると共に前記一面（１０１）の表層部にセンサ構造体（１１０）が形成されたセンサ部（１００）と、板状のキャップ（２００）とを備え、前記センサ部（１００）の一面（１０１）に前記キャップ（２００）が接合されることで前記センサ構造体（１１０）が気密封止された半導体力学量センサであって、
前記センサ部（１００）は、
一面（１４１）を有すると共に、少なくとも当該一面（１４１）側が絶縁材料で構成された支持基板（１４０）と、
前記センサ構造体（１１０）と、前記センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、が画定された第１半導体基板（１２０）と、
前記第１半導体基板（１２０）のうち前記支持基板（１４０）側の一面（１２１）において、前記センサ構造体（１１０）と前記接続部（１６０）とを電気的に繋ぐ配線としての配線部パターン（１３３）と、前記支持基板（１４０）と前記周辺部（１５０）との間に位置すると共に前記センサ構造体（１１０）を囲む周辺部パターン（１３４）とを含むパターン部（１３０）と、を備え、
前記配線部パターン（１３３）および前記周辺部パターン（１３４）と前記支持基板（１４０）の一面（１４１）とが接合されたことにより、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とが貼り合わされ、
前記配線部パターン（１３３）の一端側が前記周辺部（１５０）で囲まれた領域に位置すると共に前記センサ構造体（１１０）に電気的に接続され、前記配線部パターン（１３３）の他端側が前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置すると共に前記接続部（１６０）に電気的に接続されており、
さらに、前記センサ部（１００）は、前記第１半導体基板（１２０）と前記支持基板（１４０）とが貼り合わされたことによって前記支持基板（１４０）、前記パターン部（１３０）、および前記周辺部（１５０）で囲まれると共に前記周辺部（１５０）で前記センサ構造体（１１０）が囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間部（１３７）を塞ぐ絶縁部材（１８０）を備えていることを特徴とする半導体力学量センサ。
【請求項１９】
一面（１０１）を有する板状であると共に前記一面（１０１）の表層部にセンサ構造体（１１０）が形成されたセンサ部（１００）と、板状のキャップ（２００）とを備え、前記センサ部（１００）の一面（１０１）に前記キャップ（２００）が接合されることで前記センサ構造体（１１０）が気密封止された半導体力学量センサであって、
前記センサ部（１００）は、
前記センサ構造体（１１０）と、前記センサ構造体（１１０）の周囲を一周して囲む周辺部（１５０）と、前記周辺部（１５０）で囲まれた領域の外部に位置する接続部（１６０）と、が画定された第１半導体基板（１２０）と、
一面（１４３）を有する第２半導体基板（１４２）と、前記第２半導体基板（１４２）の一面（１４３）に形成された第１絶縁層（１４４）と、を備えた支持基板（１４０）と、
前記第１半導体基板（１２０）のうち前記第１絶縁層（１４４）側の一面（１２１）において、前記センサ構造体（１１０）と前記接続部（１６０）とを電気的に繋ぐ配線としての配線部パターン（１３３）と、前記支持基板（１４０）と前記周辺部（１５０）との間に位置すると共に前記センサ構造体（１１０）を囲む周辺部パターン（１３４）とを含むパターン部（１３０）と、を備え、
前記第１絶縁層（１４４）と前記周辺部（１５０）との間において、前記周辺部（１５０）で囲まれた領域とこの領域の外部とを繋ぐ空間が無くなるように前記配線部パターン（１３３）および前記周辺部パターン（１３４）が前記第１絶縁層（１４４）に埋め込まれたことにより、前記パターン部（１３０）と前記第１絶縁層（１４４）とが貼り合わされていることを特徴とする半導体力学量センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【公開番号】特開２０１１−１９４４７８（Ｐ２０１１−１９４４７８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６０５６５（Ｐ２０１０−６０５６５）
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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