静電容量式デバイスの製造方法および静電容量式デバイス
【課題】デバイス特性に影響を与えてしまうのを抑制することのできる静電容量式デバイスの製造方法および静電容量式デバイスを得る。
【解決手段】固定側基板２ａの両面に露出するようにシリコンを貫通させて形成した貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂを固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとし、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面に金属膜２５を成膜するとともに、固定側基板２ａの表面における貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面以外の部位に金属膜２５と離間するように金属膜２６を成膜する。そして、可動体基板１と固定側基板２ａとを陽極接合する際に、金属膜２５，２６を用いて、固定側基板２ａと可動体基板１との間に電位差を設ける一方、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂと可動体基板１とが同電位となるようにした。
【解決手段】固定側基板２ａの両面に露出するようにシリコンを貫通させて形成した貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂを固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとし、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面に金属膜２５を成膜するとともに、固定側基板２ａの表面における貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面以外の部位に金属膜２５と離間するように金属膜２６を成膜する。そして、可動体基板１と固定側基板２ａとを陽極接合する際に、金属膜２５，２６を用いて、固定側基板２ａと可動体基板１との間に電位差を設ける一方、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂと可動体基板１とが同電位となるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量式デバイスの製造方法および静電容量式デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電容量式デバイスとして、可動電極の中央部をビームによって支持するとともに、当該ビームで支持された中央部を境に可動電極の両端側の重心位置を非対称とすることで、加速度が入力された際に可動電極を揺動させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、可動電極を可動体基板となるシリコン基板に形成する一方、可動電極に対向する固定電極を固定側基板となるガラス基板に形成し、両基板を陽極接合により接合している。
【０００４】
ところで、両基板を陽極接合により接合する際、シリコン基板に設けられた圧接電極とガラス基板に形成された固定電極から延設された端子電極とを踏み潰して導通させることで、シリコン基板と固定電極とが同電位となるようにするのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２１０４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術のように、電極同士を踏み潰すことでシリコン基板と固定電極とが同電位となるように導通させる方法では、踏み潰しを行う接合面に酸化膜などが形成されて導通不良が生じてしまうおそれがあった。また、このような踏み潰し構造を用いると、踏み潰し部分が応力の発生起点となって構造体に応力が作用し、デバイス特性に影響を与えてしまうおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、デバイス特性に影響を与えてしまうのを抑制することのできる静電容量式デバイスの製造方法および静電容量式デバイスを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にあっては、可動電極が形成された可動体基板と、前記可動電極に対向する固定電極が形成され、前記可動体基板に陽極接合される固定側基板と、を備える静電容量式デバイスの製造方法であって、前記固定側基板の両面に露出するようにシリコンを貫通させて形成した貫通シリコンを前記固定電極とするとともに、前記可動体基板の少なくとも前記固定側基板に陽極接合される部位をシリコンで形成し、前記貫通シリコンの外側露出面に第１の金属膜を成膜するとともに、前記固定側基板の表面における前記貫通シリコンの外側露出面以外の部位に、前記第１の金属膜と離間するように第２の金属膜を成膜し、前記可動体基板と前記固定側基板とを陽極接合する際に、前記第１の金属膜および第２の金属膜を用いて、前記固定側基板と前記可動体基板との間に電位差を設ける一方、前記貫通シリコンと前記可動体基板とが同電位となるようにしたことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固定側基板と可動体基板との間に電位差を設けるとともに、貫通シリコンと可動体基板とを同電位にした状態で、可動体基板と固定側基板との陽極接合を行っている。そのため、踏み潰し構造を用いることなく陽極接合を行うことが可能となる。その結果、接合部分に酸化膜が形成されて導通不良が生じてしまうのを抑制することができる上、踏み潰し部分に応力が作用してデバイス特性に影響を与えてしまうのを抑制することができる。
【００１０】
また、金属膜を用いて、固定側基板と可動体基板との間に電位差を設ける一方、貫通シリコンと可動体基板とが同電位となるようにしたため、電圧の印加や同電位化をより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる静電容量式デバイスを示す分解斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す静電容量式デバイスの可動体基板を示し、（ａ）は可動体基板の平面図、（ｂ）は可動体基板の底面図である。
【図３】図３は、図１に示す静電容量式デバイスの模式的な断面図である。
【図４】図４は、図１に示す静電容量式デバイスの製造途中を示すウエハの平面図である。
【図５】図５は、図４中I部の拡大図である。
【図６】図６は、図５中II部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。以下では、静電容量式デバイスとして、加速度センサを例示する。また、錘部の可動電極が形成される側をシリコン基板の表面側と定義する。そして、シリコン基板の短手方向をＸ方向、シリコン基板の長手方向をＹ方向、シリコン基板の厚さ方向をＺ方向として説明する。
【００１３】
本実施形態にかかる加速度センサＳは、可動電極４、５を有する可動体基板としてのシリコン基板１と、このシリコン基板１の表面（図１の上面）に陽極接合されて可動電極４、５に対向する固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂが形成された固定側基板としての上部固定板２ａと、シリコン基板１の裏面（図１の下面）に接合されて閉塞板となる下部固定板２ｂとを備えている。このように、本実施形態にかかる加速度センサＳは、上部固定板２ａと下部固定板２ｂとの間にシリコン基板１が挟持されたセンサチップとして構成されている。
【００１４】
シリコン基板１は、シリコンＳＯＩ基板により形成されており、図１に示すように、２つの矩形枠３ａ、３ｂを有するフレーム３と、矩形枠２ａ、３ｂの側壁に対して隙間をあけた状態で矩形枠３ａ、３ｂに配置された矩形形状の２つの可動電極４、５とを備えている。
【００１５】
可動電極４、５は、それぞれの側面の対向する二辺のほぼ中央が、一対のビーム６ａ、６ｂおよび７ａ、７ｂによって矩形枠３ａ、３ｂの側壁に連結されている。すなわち、一方の可動電極４がビーム６ａ、６ｂによってフレーム３に対して揺動自在に支持されるとともに、他方の可動電極５がビーム７ａ、７ｂによってフレーム３に対して揺動自在に支持されている。なお、本実施形態では、ビーム６ａ、６ｂおよびビーム７ａ、７ｂは、シリコン基板１のＺ方向（厚さ方向）に対して上部固定板２ａに対向した表面側（図１の上面側）に偏って配置されている。また、可動電極４、５の表裏面には、可動電極４、５が固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂや後述する付着防止膜２８，２９に直接衝突するのを防止するための突起部４１，５１が突設されている。また、シリコン基板１のフレーム３表面には接地電極１０が形成されている。
【００１６】
また、可動電極４、５は肉厚に形成されており、重りとしての機能も有している。本実施形態では、図２（ｂ）および図３に示すように、可動電極４の裏側における境界線（平面視でビーム６ａとビーム６ｂの中心を結ぶ直線）Ｍの一方側（図２（ｂ）の下側）に凹部１１が形成されており、可動電極４の重心が他方側（図２（ｂ）の上側）に片寄るようにしている。同様に、可動電極５の裏側における可動電極４に凹部１１を設けた一方側とは反対となる他方側（図２（ｂ）の上側）に凹部１１が形成されており、可動電極５の重心が一方側（図２（ｂ）の下側）に片寄るようにしている。そして、Ｘ方向もしくはＺ方向に加速度が印加された場合に、Ｘ方向およびＺ方向に印加される加速度を検出できるようにしている。
【００１７】
上部固定板２ａは、ガラス基板により形成されており、図３に示すように、可動電極４、５の表面に対して所定間隔をあけて対向配置されている。そして、上部固定板２ａの一方の可動電極４と対向する面側には、境界線Ｍの一方側および他方側にそれぞれ固定電極２０ａ、２０ｂが設けられている。この固定電極２０ａ、２０ｂは、一方の可動電極４の表面４ａに対して所定の間隔をあけて対向配置されている。
【００１８】
また、上部固定板２ａの他方の可動電極５と対向する表面側には、境界線Ｍの一方側および他方側にそれぞれ固定電極２１ａ、２１ｂが設けられており、この固定電極２１ａ、２１ｂは、他方の可動電極５の表面に対して所定間隔をあけて対向配置されている。
【００１９】
さらに、図１に示すように、上部固定板２ａの接地電極１０と対向する位置には、スルーホール２２ａが形成されており、このスルーホール２２ａを介して接地電極１０を外部に露出、配線させることで、接地電極１０の電位、すなわち、可動電極４，５の電位を外部に取り出せるようにしている。
【００２０】
下部固定板２ｂは、ガラス基板により形成されており、図３に示すように、双方の可動電極４、５の裏面に所定間隔をあけて対向するように配置されている。そして、この下部固定板２ｂの表面には、可動電極４、５の設置領域に対応した領域に付着防止膜２８，２９がそれぞれ形成されている（図１参照）。
【００２１】
上述した加速度センサＳは以下のようにして製造される。
【００２２】
まず、図３に示すように、シリコン基板１の表面側および裏面側に、湿式エッチングやドライエッチング等により可動電極４、５が変位するための凹部３２ａ、３２ｂを形成する。また、シリコン基板１の裏面側を更にエッチングすることで、双方の可動電極４、５および凹部１１を形成する。
【００２３】
その後、下部固定板２ｂをシリコン基板１の裏面側に陽極接合するとともに、上部固定板２ａに、固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂおよびスルーホール２２ａを形成しておき、この上部固定板２ａをシリコン基板１の表面側に陽極接合する。
【００２４】
このように構成された加速度センサＳは、図３の矢印ｋで示す加速度が印加されると、双方の可動電極４、５がそれぞれ揺動運動し、可動電極４、５の両端側と固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとの間のギャップｄが変化し、それらのギャップｄ間の静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が変化する。
【００２５】
このときの静電容量Ｃは、Ｃ＝ε×Ｓ／ｄとなることが知られており（ε：誘電率、Ｓ：電極面積、ｄ：ギャップ）、この式からギャップｄが大きくなると静電容量Ｃは減少し、ギャップｄが小さくなると静電容量Ｃは増加することになる。
【００２６】
本実施形態では、検出された静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が、例えば、ＡＳＩＣで構成される演算回路に送られてＸ方向の加速度およびＺ方向の加速度が求められ、当該加速度を示すデータが出力されるようになっている。
【００２７】
ところで、本実施形態では、一方の可動電極４を備えた第１の加速度センサ単体Ｓａと、他方の可動電極５を備えた第２の加速度センサ単体Ｓｂとを同一チップ面内に配置するとともに、それぞれの加速度センサ単体Ｓａ、Ｓｂを相対的に１８０度回転した状態で配置している（図１参照）。このように、第１の加速度センサ単体Ｓａと第２の加速度センサ単体Ｓｂとを、それぞれの可動電極４および可動電極５の重心位置が境界線Ｍに対して互いに反対側に位置するように配置することで、Ｘ方向およびＺ方向の加速度を検出できるようにしている。なお、Ｘ方向およびＺ方向の加速度の向き及び大きさを求める演算処理については従来周知であるため説明を省略する。
【００２８】
ここで、本実施形態では、上部固定板（固定側基板）２ａとシリコン基板（可動体基板）１との間に電位差を設けるとともに、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１とを同電位にした状態で、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとの陽極接合を行うようにしている。
【００２９】
具体的には、以下のようにしてシリコン基板１と上部固定板２ａとの陽極接合を行うようにしている。
【００３０】
まず、図１および図３に示すように、上部固定板２ａの平面視で可動電極４、５と対応する部位、すなわち、上述した固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂが配置される部位に、上部固定板２ａの表裏両面に露出するようにシリコンを貫通させて複数の貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂを形成し、この貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの裏面側が固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとなるようにする。
【００３１】
このようなガラス埋込シリコン基板は、例えば、平坦なシリコン基板の表面に窪みを形成し、平坦なガラス基板にシリコン基板の窪みが形成された面を重ね合わせ、ガラス基板を加熱することでガラス基板の一部をこの窪みの中に埋め込んだ後、ガラス基板を再固化させ、フラット基板の表裏面を研磨してシリコンを除去することで形成することができる。
【００３２】
そして、シリコン基板１の少なくとも上部固定板２ａに陽極接合される部位をシリコンで形成する。
【００３３】
本実施形態では、シリコン基板１の両面周縁部が上部固定板２ａおよび下部固定板２ｂの周縁部にそれぞれ陽極接合されるようになっている。このシリコン基板１として、本実施形態では、Ｓｉからなるシリコン活性層１ｂとＳｉからなる支持基板１ｃとの間にＳｉＯ２からなる埋込絶縁層１ａが介在するＳＯＩ基板を用いている。
【００３４】
このように、シリコン基板１としてＳＯＩ基板を用いることで、シリコン基板１の少なくとも上部固定板２ａに陽極接合される部位がシリコンで形成されることとなる。
【００３５】
そして、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面に第１の金属膜としてのアルミ膜２５を成膜するとともに、上部固定板２ａの外側面周縁部（上部固定板２ａの表面における貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面以外の部位）に、第２の金属膜としてのアルミ膜２６をアルミ膜２５と離間するように成膜する。このように、アルミ膜２５とアルミ膜２６とを互いに接触しないように成膜することで、アルミ膜２５とアルミ膜２６とが短絡してしまうのを抑制している。
【００３６】
そして、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂをアルミ膜２５および金属配線ｗ２を介してアースするとともに、シリコン基板１の周縁部を金属配線ｗ３を介してアースすることで、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板１とが同電位となるようにする。
【００３７】
そして、上部固定板２ａのシリコン基板１との接合部（周縁部）にアルミ膜２６および金属配線ｗ１を介して電圧を印加して、上部固定板（固定側基板）２ａとシリコン基板（可動体基板）１との間に電位差を設けることで、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１とを同電位にした状態で、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとの陽極接合を行う。
【００３８】
すなわち、本実施形態では、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとを陽極接合する際に、アルミ膜（第１および第２の金属膜）２５，２６を用いて、上部固定板（固定側基板）２ａとシリコン基板（可動体基板）１との間に電位差を設けるとともに、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１とが同電位となるようにしている。
【００３９】
このとき、図３に示すように、アルミ膜（上部固定板２ａの表面における貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面以外の部位に第１の金属膜としてのアルミ膜２５と離間するように成膜した第２の金属膜）２６と貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとの最短距離ａを、上部固定板２ａの厚さｂよりも大きく（ａ＞ｂ）するのが好適である。
【００４０】
上部固定板２ａとシリコン基板１との接合部と、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの貫通部には共にガラスとシリコンの界面が生じているため、ａ＜ｂとした場合、上部固定板２ａのアルミ膜２６に電圧を印加した際に、距離が近い貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの貫通部で接合反応が起こりやすくなってしまう。しかしながら、ａ＞ｂとすれば、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの貫通部で接合反応が起こってしまうのを抑制することができ、積極的に上部固定板２ａとシリコン基板１との接合部で接合反応を起こさせることができるようになる。
【００４１】
また、本実施形態では、固定電極となる貫通シリコンを複数（本実施形態では４つ）備えており、それぞれの貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂに成膜したアルミ膜（複数の貫通シリコンの外側露出面に成膜した第１の金属膜）２５を金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）によって相互に導通させている（図６参照）。
【００４２】
このように、本実施形態では、複数のアルミ膜２５を金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）によって相互に導通させることで、図４に示すようなウエハレベルで、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとの陽極接合を行っている。
【００４３】
以下、ウエハレベルでの陽極接合について説明する。
【００４４】
まず、１枚のウエハＷをエッチング等により加工することで、分断した際に上述の加速度センサＳが形成されるように可動電極４，５等を複数形成する。
【００４５】
次に、固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとなる貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂが埋め込まれたガラス基板（分断した際に上部固定板２ａとなる部材）を貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂが可動電極４，５と対向するように載置する。
【００４６】
次に、ガラス基板の表面にアルミ膜（複数の貫通シリコンの外側露出面に成膜した第１の金属膜）２５を成膜する。このとき、隣り合う貫通シリコン２３ａ、２３ｂのアルミ膜２５の間、および隣り合う貫通シリコン２４ａ、２４ｂのアルミ膜２５の間に、双方のアルミ膜２５を相互に導通させる金属配線２７を設けている。さらに、複数のアルミ膜２５を金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）によって相互に導通させるとともに、金属配線ｗ２を介してウエハＷの外周の一部に配置されたアース電極Ｗａに導通させている。すなわち、ウエハＷ全面に亘って固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとなる貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面に成膜したアルミ膜（第１の金属膜）２５どうしが金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）によって相互に導通されている。
【００４７】
また、ガラス基板の表面にアルミ膜（上部固定板２ａの表面における貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面以外の部位に第１の金属膜としてのアルミ膜２５と離間するように成膜した第２の金属膜に相当）２６を成膜する。このアルミ膜２６は、ガラス基板表面における分断した際に加速度センサＳの周縁部となる部位に成膜される。そして、このアルミ膜２６は、ウエハＷの外周を取り囲むように配置された電圧印加電極Ｗｂに金属配線ｗ１を介して導通されている。
【００４８】
なお、アルミ膜２５，アルミ膜２６，金属配線２７，金属配線ｗ１および金属配線ｗ２は、同時に成膜してもよいし、いずれかを先に成膜するようにしてもよい。
【００４９】
また、シリコン基板１は、上述したように、金属配線ｗ３を介してアースされている。
【００５０】
かかる状態で、上部固定板２ａのシリコン基板１との接合部（周縁部）に電圧印加電極Ｗｂを介して電圧を印加して、上部固定板（固定側基板）２ａとシリコン基板（可動体基板）１との間に電位差を設けることで、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１とを同電位にした状態で一括して陽極接合を行うことができる。
【００５１】
すなわち、複数のアルミ膜２５を金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）によって相互に導通させることで、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとの陽極接合をウエハレベルで行うことができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、電圧印加電極Ｗｂからアルミ膜２６に印加する電圧値を−６００Ｖに設定したものを例示したが、電圧値は陽極接合する際の条件に応じて適宜設定することが可能である。
【００５３】
また、下部固定板２ｂ側は固定電極や可動電極が設けられない部分であるため、シリコン基板１と下部固定板２ｂとの陽極接合は従来の方法で行うことができるが、上部固定板２ａと同様の方法で陽極接合を行ってもよい。
【００５４】
そして、アルミ膜２５、２６や金属配線ｗ１、ｗ２、ｗ３および金属配線２７のうち、表面に残す部分にパターニングを行ってその他の部分を除去する。
【００５５】
本来、アルミ膜２５、２６や金属配線ｗ１、ｗ２、ｗ３および金属配線２７は、陽極接合した後に除去されるものであるが、本実施形態では、アルミ膜２５を残して、後ほど施行されるワイヤボンディングのパッドとして用いるようにしている。さらに、上部固定板２ａの表面に、金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）を残し、隣り合う貫通シリコン２３ａ、２３ｂのアルミ膜２５の間、および隣り合う貫通シリコン２４ａ、２４ｂのアルミ膜２５の間に、金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）が形成されるようにしている。
【００５６】
そして、ウエハレベルでの陽極接合を行った後に、個々のチップに分断することで複数の加速度センサＳが製造される。
【００５７】
こうして、可動電極４，５が形成されたシリコン基板（可動体基板）１と、可動電極４，５と対向する部位に両面が露出するようにシリコンを貫通させて形成した複数の貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂを固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとした上部固定板（固定側基板）２ａと、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面に成膜したアルミ膜（金属膜）２５と、を備え、隣り合うアルミ膜２５の間に金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）が形成されている加速度センサ（静電容量式デバイス）Ｓが形成される。
【００５８】
なお、残されたアルミ膜２５をワイヤーボンディングパッドとして活用することで、固定電極２０ａ、２０ｂおよび固定電極２１ａ、２１ｂの電位を外部に取り出せるようになる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態では、上部固定板（固定側基板）２ａとシリコン基板（可動体基板）１との間に電位差を設けるとともに、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１とを同電位にした状態で、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとの陽極接合を行っている。そのため、踏み潰し構造を用いることなく陽極接合を行うことが可能となる。その結果、接合部分に酸化膜が形成されて導通不良が生じてしまうのを抑制することができる上、踏み潰し部分に応力が作用してデバイス特性に影響を与えてしまうのを抑制することができる。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、デバイス特性に影響を与えてしまうのを抑制することのできる加速度センサ（静電容量式デバイス）Ｓを得ることができる。
【００６１】
また、アルミ膜（第１および第２の金属膜）２５、２６を用いて、上部固定板（固定側基板）２ａとシリコン基板（可動体基板）１との間に電位差を設ける一方、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１とが同電位となるようにしたため、電圧の印加や同電位化をより確実に行うことができる。また、スパッタリングや蒸着法等ＭＥＭＳデバイスに適した方法で成膜やパターニングを容易に行うことができるようになる。
【００６２】
このとき、第１および第２の金属膜の材料としてアルミを用いれば、材料的にも安価なためコスト低減を達成することができる。このようなアルミ膜２５、２６によるパターニングは、ウエットエッチングおよびドライエッチング共に技術が確立されているため、加工がし易いという利点もある。特に、数μｍ程度の微細なＭＥＭＳデバイスパターン形成の際にアルミを用いるとより効果的である。
【００６３】
また、本実施形態によれば、アルミ膜２６、すなわち、上部固定板２ａの表面における貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面以外の部位に第１の金属膜としてのアルミ膜２５と離間するように成膜した第２の金属膜と、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとの最短距離ａを、上部固定板２ａの厚さｂよりも大きくしている。
【００６４】
そのため、上部固定板２ａのアルミ膜２６に電圧を印加した際に、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの貫通部で接合反応が起こってしまうのが抑制され、積極的に上部固定板２ａとシリコン基板１との接合部で接合反応を起こさせることができるようになる。すなわち、シリコン基板１と上部固定板２ａの接合させたい部位における接合反応をより確実に起こすことができるようになる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、ウエハレベルで、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとの陽極接合を行っており、ウエハＷ全面に亘って固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとなる貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面に成膜したアルミ膜（第１の金属膜）２５どうしを金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）によって相互に導通している。このように、複数の加速度センサＳの陽極接合をウエハ上で一括して行うことで、デバイス特性に影響を与えてしまうのを抑制することのできる加速度センサＳの生産性をより一層向上させることができる。
【００６６】
また、本実施形態にかかる加速度センサＳは、アルミ膜（シリコン基板１と上部固定板２ａとを陽極接合する際に、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板１とを同電位化するために貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面に成膜した金属膜）２５を備えている。すなわち、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１との同電位化のために成膜したアルミ膜２５をワイヤーボンディングパッドとして活用できるようにしている。
【００６７】
そして、隣り合うアルミ膜２５の間に金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）が形成されるようにしている。
【００６８】
その結果、ワイヤーボンディングのために再度金属膜などを成膜する必要がなくなり、パターニングやエッチング工程を省略することができ、工程の簡略化を図ることができる。
【００６９】
この金属膜の材料としてアルミを用いれば、スパッタリングや蒸着法等ＭＥＭＳデバイスに適した方法で成膜やパターニングを容易に行うことができる上、材料的にも安価なためコスト低減を達成することができる。
【００７０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００７１】
例えば、上記実施形態では、Ｘ方向とＺ方向の２方向の加速度を検出する加速度センサを例示したが、錘部の１つをＸＹ平面内で９０度回転させて配置し、Ｙ方向を加えた３方向の加速度を検出する加速度センサとしてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、静電容量式デバイスとして加速度センサを例示したが、これに限ることなく、その他の静電容量式デバイスであっても本発明を適用することができる。
【００７３】
また、上記実施形態では、スルーホールを介して接地電極を外部に露出、配線させることで、接地電極の電位（可動電極の電位）を外部に取り出せるようにしたものを例示したが、スルーホールに貫通シリコンを形成し、当該貫通シリコンから接地電極の電位（可動電極の電位）を外部に取り出すようにしてもよい。こうすれば、ガラス埋込シリコン基板の製造が容易になる。
【００７４】
また、可動電極や固定電極その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１ シリコン基板（可動体基板）
２ａ 上部固定板（固定側基板）
４、５ 可動電極
２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ 固定電極
２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ 貫通シリコン
２５ アルミ膜（第１の金属膜：金属膜）
２６ アルミ膜（第２の金属膜）
２７ 金属配線
Ｓ 加速度センサ（静電容量式デバイス）
ａ 金属膜と貫通シリコンとの最短距離
ｂ 固体側基板の厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量式デバイスの製造方法および静電容量式デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電容量式デバイスとして、可動電極の中央部をビームによって支持するとともに、当該ビームで支持された中央部を境に可動電極の両端側の重心位置を非対称とすることで、加速度が入力された際に可動電極を揺動させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、可動電極を可動体基板となるシリコン基板に形成する一方、可動電極に対向する固定電極を固定側基板となるガラス基板に形成し、両基板を陽極接合により接合している。
【０００４】
ところで、両基板を陽極接合により接合する際、シリコン基板に設けられた圧接電極とガラス基板に形成された固定電極から延設された端子電極とを踏み潰して導通させることで、シリコン基板と固定電極とが同電位となるようにするのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２１０４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術のように、電極同士を踏み潰すことでシリコン基板と固定電極とが同電位となるように導通させる方法では、踏み潰しを行う接合面に酸化膜などが形成されて導通不良が生じてしまうおそれがあった。また、このような踏み潰し構造を用いると、踏み潰し部分が応力の発生起点となって構造体に応力が作用し、デバイス特性に影響を与えてしまうおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、デバイス特性に影響を与えてしまうのを抑制することのできる静電容量式デバイスの製造方法および静電容量式デバイスを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にあっては、可動電極が形成された可動体基板と、前記可動電極に対向する固定電極が形成され、前記可動体基板に陽極接合される固定側基板と、を備える静電容量式デバイスの製造方法であって、前記固定側基板の両面に露出するようにシリコンを貫通させて形成した貫通シリコンを前記固定電極とするとともに、前記可動体基板の少なくとも前記固定側基板に陽極接合される部位をシリコンで形成し、前記貫通シリコンの外側露出面に第１の金属膜を成膜するとともに、前記固定側基板の表面における前記貫通シリコンの外側露出面以外の部位に、前記第１の金属膜と離間するように第２の金属膜を成膜し、前記可動体基板と前記固定側基板とを陽極接合する際に、前記第１の金属膜および第２の金属膜を用いて、前記固定側基板と前記可動体基板との間に電位差を設ける一方、前記貫通シリコンと前記可動体基板とが同電位となるようにしたことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固定側基板と可動体基板との間に電位差を設けるとともに、貫通シリコンと可動体基板とを同電位にした状態で、可動体基板と固定側基板との陽極接合を行っている。そのため、踏み潰し構造を用いることなく陽極接合を行うことが可能となる。その結果、接合部分に酸化膜が形成されて導通不良が生じてしまうのを抑制することができる上、踏み潰し部分に応力が作用してデバイス特性に影響を与えてしまうのを抑制することができる。
【００１０】
また、金属膜を用いて、固定側基板と可動体基板との間に電位差を設ける一方、貫通シリコンと可動体基板とが同電位となるようにしたため、電圧の印加や同電位化をより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる静電容量式デバイスを示す分解斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す静電容量式デバイスの可動体基板を示し、（ａ）は可動体基板の平面図、（ｂ）は可動体基板の底面図である。
【図３】図３は、図１に示す静電容量式デバイスの模式的な断面図である。
【図４】図４は、図１に示す静電容量式デバイスの製造途中を示すウエハの平面図である。
【図５】図５は、図４中I部の拡大図である。
【図６】図６は、図５中II部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。以下では、静電容量式デバイスとして、加速度センサを例示する。また、錘部の可動電極が形成される側をシリコン基板の表面側と定義する。そして、シリコン基板の短手方向をＸ方向、シリコン基板の長手方向をＹ方向、シリコン基板の厚さ方向をＺ方向として説明する。
【００１３】
本実施形態にかかる加速度センサＳは、可動電極４、５を有する可動体基板としてのシリコン基板１と、このシリコン基板１の表面（図１の上面）に陽極接合されて可動電極４、５に対向する固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂが形成された固定側基板としての上部固定板２ａと、シリコン基板１の裏面（図１の下面）に接合されて閉塞板となる下部固定板２ｂとを備えている。このように、本実施形態にかかる加速度センサＳは、上部固定板２ａと下部固定板２ｂとの間にシリコン基板１が挟持されたセンサチップとして構成されている。
【００１４】
シリコン基板１は、シリコンＳＯＩ基板により形成されており、図１に示すように、２つの矩形枠３ａ、３ｂを有するフレーム３と、矩形枠２ａ、３ｂの側壁に対して隙間をあけた状態で矩形枠３ａ、３ｂに配置された矩形形状の２つの可動電極４、５とを備えている。
【００１５】
可動電極４、５は、それぞれの側面の対向する二辺のほぼ中央が、一対のビーム６ａ、６ｂおよび７ａ、７ｂによって矩形枠３ａ、３ｂの側壁に連結されている。すなわち、一方の可動電極４がビーム６ａ、６ｂによってフレーム３に対して揺動自在に支持されるとともに、他方の可動電極５がビーム７ａ、７ｂによってフレーム３に対して揺動自在に支持されている。なお、本実施形態では、ビーム６ａ、６ｂおよびビーム７ａ、７ｂは、シリコン基板１のＺ方向（厚さ方向）に対して上部固定板２ａに対向した表面側（図１の上面側）に偏って配置されている。また、可動電極４、５の表裏面には、可動電極４、５が固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂや後述する付着防止膜２８，２９に直接衝突するのを防止するための突起部４１，５１が突設されている。また、シリコン基板１のフレーム３表面には接地電極１０が形成されている。
【００１６】
また、可動電極４、５は肉厚に形成されており、重りとしての機能も有している。本実施形態では、図２（ｂ）および図３に示すように、可動電極４の裏側における境界線（平面視でビーム６ａとビーム６ｂの中心を結ぶ直線）Ｍの一方側（図２（ｂ）の下側）に凹部１１が形成されており、可動電極４の重心が他方側（図２（ｂ）の上側）に片寄るようにしている。同様に、可動電極５の裏側における可動電極４に凹部１１を設けた一方側とは反対となる他方側（図２（ｂ）の上側）に凹部１１が形成されており、可動電極５の重心が一方側（図２（ｂ）の下側）に片寄るようにしている。そして、Ｘ方向もしくはＺ方向に加速度が印加された場合に、Ｘ方向およびＺ方向に印加される加速度を検出できるようにしている。
【００１７】
上部固定板２ａは、ガラス基板により形成されており、図３に示すように、可動電極４、５の表面に対して所定間隔をあけて対向配置されている。そして、上部固定板２ａの一方の可動電極４と対向する面側には、境界線Ｍの一方側および他方側にそれぞれ固定電極２０ａ、２０ｂが設けられている。この固定電極２０ａ、２０ｂは、一方の可動電極４の表面４ａに対して所定の間隔をあけて対向配置されている。
【００１８】
また、上部固定板２ａの他方の可動電極５と対向する表面側には、境界線Ｍの一方側および他方側にそれぞれ固定電極２１ａ、２１ｂが設けられており、この固定電極２１ａ、２１ｂは、他方の可動電極５の表面に対して所定間隔をあけて対向配置されている。
【００１９】
さらに、図１に示すように、上部固定板２ａの接地電極１０と対向する位置には、スルーホール２２ａが形成されており、このスルーホール２２ａを介して接地電極１０を外部に露出、配線させることで、接地電極１０の電位、すなわち、可動電極４，５の電位を外部に取り出せるようにしている。
【００２０】
下部固定板２ｂは、ガラス基板により形成されており、図３に示すように、双方の可動電極４、５の裏面に所定間隔をあけて対向するように配置されている。そして、この下部固定板２ｂの表面には、可動電極４、５の設置領域に対応した領域に付着防止膜２８，２９がそれぞれ形成されている（図１参照）。
【００２１】
上述した加速度センサＳは以下のようにして製造される。
【００２２】
まず、図３に示すように、シリコン基板１の表面側および裏面側に、湿式エッチングやドライエッチング等により可動電極４、５が変位するための凹部３２ａ、３２ｂを形成する。また、シリコン基板１の裏面側を更にエッチングすることで、双方の可動電極４、５および凹部１１を形成する。
【００２３】
その後、下部固定板２ｂをシリコン基板１の裏面側に陽極接合するとともに、上部固定板２ａに、固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂおよびスルーホール２２ａを形成しておき、この上部固定板２ａをシリコン基板１の表面側に陽極接合する。
【００２４】
このように構成された加速度センサＳは、図３の矢印ｋで示す加速度が印加されると、双方の可動電極４、５がそれぞれ揺動運動し、可動電極４、５の両端側と固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとの間のギャップｄが変化し、それらのギャップｄ間の静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が変化する。
【００２５】
このときの静電容量Ｃは、Ｃ＝ε×Ｓ／ｄとなることが知られており（ε：誘電率、Ｓ：電極面積、ｄ：ギャップ）、この式からギャップｄが大きくなると静電容量Ｃは減少し、ギャップｄが小さくなると静電容量Ｃは増加することになる。
【００２６】
本実施形態では、検出された静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が、例えば、ＡＳＩＣで構成される演算回路に送られてＸ方向の加速度およびＺ方向の加速度が求められ、当該加速度を示すデータが出力されるようになっている。
【００２７】
ところで、本実施形態では、一方の可動電極４を備えた第１の加速度センサ単体Ｓａと、他方の可動電極５を備えた第２の加速度センサ単体Ｓｂとを同一チップ面内に配置するとともに、それぞれの加速度センサ単体Ｓａ、Ｓｂを相対的に１８０度回転した状態で配置している（図１参照）。このように、第１の加速度センサ単体Ｓａと第２の加速度センサ単体Ｓｂとを、それぞれの可動電極４および可動電極５の重心位置が境界線Ｍに対して互いに反対側に位置するように配置することで、Ｘ方向およびＺ方向の加速度を検出できるようにしている。なお、Ｘ方向およびＺ方向の加速度の向き及び大きさを求める演算処理については従来周知であるため説明を省略する。
【００２８】
ここで、本実施形態では、上部固定板（固定側基板）２ａとシリコン基板（可動体基板）１との間に電位差を設けるとともに、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１とを同電位にした状態で、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとの陽極接合を行うようにしている。
【００２９】
具体的には、以下のようにしてシリコン基板１と上部固定板２ａとの陽極接合を行うようにしている。
【００３０】
まず、図１および図３に示すように、上部固定板２ａの平面視で可動電極４、５と対応する部位、すなわち、上述した固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂが配置される部位に、上部固定板２ａの表裏両面に露出するようにシリコンを貫通させて複数の貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂを形成し、この貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの裏面側が固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとなるようにする。
【００３１】
このようなガラス埋込シリコン基板は、例えば、平坦なシリコン基板の表面に窪みを形成し、平坦なガラス基板にシリコン基板の窪みが形成された面を重ね合わせ、ガラス基板を加熱することでガラス基板の一部をこの窪みの中に埋め込んだ後、ガラス基板を再固化させ、フラット基板の表裏面を研磨してシリコンを除去することで形成することができる。
【００３２】
そして、シリコン基板１の少なくとも上部固定板２ａに陽極接合される部位をシリコンで形成する。
【００３３】
本実施形態では、シリコン基板１の両面周縁部が上部固定板２ａおよび下部固定板２ｂの周縁部にそれぞれ陽極接合されるようになっている。このシリコン基板１として、本実施形態では、Ｓｉからなるシリコン活性層１ｂとＳｉからなる支持基板１ｃとの間にＳｉＯ２からなる埋込絶縁層１ａが介在するＳＯＩ基板を用いている。
【００３４】
このように、シリコン基板１としてＳＯＩ基板を用いることで、シリコン基板１の少なくとも上部固定板２ａに陽極接合される部位がシリコンで形成されることとなる。
【００３５】
そして、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面に第１の金属膜としてのアルミ膜２５を成膜するとともに、上部固定板２ａの外側面周縁部（上部固定板２ａの表面における貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面以外の部位）に、第２の金属膜としてのアルミ膜２６をアルミ膜２５と離間するように成膜する。このように、アルミ膜２５とアルミ膜２６とを互いに接触しないように成膜することで、アルミ膜２５とアルミ膜２６とが短絡してしまうのを抑制している。
【００３６】
そして、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂをアルミ膜２５および金属配線ｗ２を介してアースするとともに、シリコン基板１の周縁部を金属配線ｗ３を介してアースすることで、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板１とが同電位となるようにする。
【００３７】
そして、上部固定板２ａのシリコン基板１との接合部（周縁部）にアルミ膜２６および金属配線ｗ１を介して電圧を印加して、上部固定板（固定側基板）２ａとシリコン基板（可動体基板）１との間に電位差を設けることで、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１とを同電位にした状態で、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとの陽極接合を行う。
【００３８】
すなわち、本実施形態では、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとを陽極接合する際に、アルミ膜（第１および第２の金属膜）２５，２６を用いて、上部固定板（固定側基板）２ａとシリコン基板（可動体基板）１との間に電位差を設けるとともに、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１とが同電位となるようにしている。
【００３９】
このとき、図３に示すように、アルミ膜（上部固定板２ａの表面における貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面以外の部位に第１の金属膜としてのアルミ膜２５と離間するように成膜した第２の金属膜）２６と貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとの最短距離ａを、上部固定板２ａの厚さｂよりも大きく（ａ＞ｂ）するのが好適である。
【００４０】
上部固定板２ａとシリコン基板１との接合部と、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの貫通部には共にガラスとシリコンの界面が生じているため、ａ＜ｂとした場合、上部固定板２ａのアルミ膜２６に電圧を印加した際に、距離が近い貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの貫通部で接合反応が起こりやすくなってしまう。しかしながら、ａ＞ｂとすれば、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの貫通部で接合反応が起こってしまうのを抑制することができ、積極的に上部固定板２ａとシリコン基板１との接合部で接合反応を起こさせることができるようになる。
【００４１】
また、本実施形態では、固定電極となる貫通シリコンを複数（本実施形態では４つ）備えており、それぞれの貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂに成膜したアルミ膜（複数の貫通シリコンの外側露出面に成膜した第１の金属膜）２５を金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）によって相互に導通させている（図６参照）。
【００４２】
このように、本実施形態では、複数のアルミ膜２５を金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）によって相互に導通させることで、図４に示すようなウエハレベルで、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとの陽極接合を行っている。
【００４３】
以下、ウエハレベルでの陽極接合について説明する。
【００４４】
まず、１枚のウエハＷをエッチング等により加工することで、分断した際に上述の加速度センサＳが形成されるように可動電極４，５等を複数形成する。
【００４５】
次に、固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとなる貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂが埋め込まれたガラス基板（分断した際に上部固定板２ａとなる部材）を貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂが可動電極４，５と対向するように載置する。
【００４６】
次に、ガラス基板の表面にアルミ膜（複数の貫通シリコンの外側露出面に成膜した第１の金属膜）２５を成膜する。このとき、隣り合う貫通シリコン２３ａ、２３ｂのアルミ膜２５の間、および隣り合う貫通シリコン２４ａ、２４ｂのアルミ膜２５の間に、双方のアルミ膜２５を相互に導通させる金属配線２７を設けている。さらに、複数のアルミ膜２５を金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）によって相互に導通させるとともに、金属配線ｗ２を介してウエハＷの外周の一部に配置されたアース電極Ｗａに導通させている。すなわち、ウエハＷ全面に亘って固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとなる貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面に成膜したアルミ膜（第１の金属膜）２５どうしが金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）によって相互に導通されている。
【００４７】
また、ガラス基板の表面にアルミ膜（上部固定板２ａの表面における貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面以外の部位に第１の金属膜としてのアルミ膜２５と離間するように成膜した第２の金属膜に相当）２６を成膜する。このアルミ膜２６は、ガラス基板表面における分断した際に加速度センサＳの周縁部となる部位に成膜される。そして、このアルミ膜２６は、ウエハＷの外周を取り囲むように配置された電圧印加電極Ｗｂに金属配線ｗ１を介して導通されている。
【００４８】
なお、アルミ膜２５，アルミ膜２６，金属配線２７，金属配線ｗ１および金属配線ｗ２は、同時に成膜してもよいし、いずれかを先に成膜するようにしてもよい。
【００４９】
また、シリコン基板１は、上述したように、金属配線ｗ３を介してアースされている。
【００５０】
かかる状態で、上部固定板２ａのシリコン基板１との接合部（周縁部）に電圧印加電極Ｗｂを介して電圧を印加して、上部固定板（固定側基板）２ａとシリコン基板（可動体基板）１との間に電位差を設けることで、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１とを同電位にした状態で一括して陽極接合を行うことができる。
【００５１】
すなわち、複数のアルミ膜２５を金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）によって相互に導通させることで、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとの陽極接合をウエハレベルで行うことができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、電圧印加電極Ｗｂからアルミ膜２６に印加する電圧値を−６００Ｖに設定したものを例示したが、電圧値は陽極接合する際の条件に応じて適宜設定することが可能である。
【００５３】
また、下部固定板２ｂ側は固定電極や可動電極が設けられない部分であるため、シリコン基板１と下部固定板２ｂとの陽極接合は従来の方法で行うことができるが、上部固定板２ａと同様の方法で陽極接合を行ってもよい。
【００５４】
そして、アルミ膜２５、２６や金属配線ｗ１、ｗ２、ｗ３および金属配線２７のうち、表面に残す部分にパターニングを行ってその他の部分を除去する。
【００５５】
本来、アルミ膜２５、２６や金属配線ｗ１、ｗ２、ｗ３および金属配線２７は、陽極接合した後に除去されるものであるが、本実施形態では、アルミ膜２５を残して、後ほど施行されるワイヤボンディングのパッドとして用いるようにしている。さらに、上部固定板２ａの表面に、金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）を残し、隣り合う貫通シリコン２３ａ、２３ｂのアルミ膜２５の間、および隣り合う貫通シリコン２４ａ、２４ｂのアルミ膜２５の間に、金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）が形成されるようにしている。
【００５６】
そして、ウエハレベルでの陽極接合を行った後に、個々のチップに分断することで複数の加速度センサＳが製造される。
【００５７】
こうして、可動電極４，５が形成されたシリコン基板（可動体基板）１と、可動電極４，５と対向する部位に両面が露出するようにシリコンを貫通させて形成した複数の貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂを固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとした上部固定板（固定側基板）２ａと、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面に成膜したアルミ膜（金属膜）２５と、を備え、隣り合うアルミ膜２５の間に金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）が形成されている加速度センサ（静電容量式デバイス）Ｓが形成される。
【００５８】
なお、残されたアルミ膜２５をワイヤーボンディングパッドとして活用することで、固定電極２０ａ、２０ｂおよび固定電極２１ａ、２１ｂの電位を外部に取り出せるようになる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態では、上部固定板（固定側基板）２ａとシリコン基板（可動体基板）１との間に電位差を設けるとともに、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１とを同電位にした状態で、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとの陽極接合を行っている。そのため、踏み潰し構造を用いることなく陽極接合を行うことが可能となる。その結果、接合部分に酸化膜が形成されて導通不良が生じてしまうのを抑制することができる上、踏み潰し部分に応力が作用してデバイス特性に影響を与えてしまうのを抑制することができる。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、デバイス特性に影響を与えてしまうのを抑制することのできる加速度センサ（静電容量式デバイス）Ｓを得ることができる。
【００６１】
また、アルミ膜（第１および第２の金属膜）２５、２６を用いて、上部固定板（固定側基板）２ａとシリコン基板（可動体基板）１との間に電位差を設ける一方、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１とが同電位となるようにしたため、電圧の印加や同電位化をより確実に行うことができる。また、スパッタリングや蒸着法等ＭＥＭＳデバイスに適した方法で成膜やパターニングを容易に行うことができるようになる。
【００６２】
このとき、第１および第２の金属膜の材料としてアルミを用いれば、材料的にも安価なためコスト低減を達成することができる。このようなアルミ膜２５、２６によるパターニングは、ウエットエッチングおよびドライエッチング共に技術が確立されているため、加工がし易いという利点もある。特に、数μｍ程度の微細なＭＥＭＳデバイスパターン形成の際にアルミを用いるとより効果的である。
【００６３】
また、本実施形態によれば、アルミ膜２６、すなわち、上部固定板２ａの表面における貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面以外の部位に第１の金属膜としてのアルミ膜２５と離間するように成膜した第２の金属膜と、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとの最短距離ａを、上部固定板２ａの厚さｂよりも大きくしている。
【００６４】
そのため、上部固定板２ａのアルミ膜２６に電圧を印加した際に、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの貫通部で接合反応が起こってしまうのが抑制され、積極的に上部固定板２ａとシリコン基板１との接合部で接合反応を起こさせることができるようになる。すなわち、シリコン基板１と上部固定板２ａの接合させたい部位における接合反応をより確実に起こすことができるようになる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、ウエハレベルで、シリコン基板（可動体基板）１と上部固定板（固定側基板）２ａとの陽極接合を行っており、ウエハＷ全面に亘って固定電極２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとなる貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面に成膜したアルミ膜（第１の金属膜）２５どうしを金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）によって相互に導通している。このように、複数の加速度センサＳの陽極接合をウエハ上で一括して行うことで、デバイス特性に影響を与えてしまうのを抑制することのできる加速度センサＳの生産性をより一層向上させることができる。
【００６６】
また、本実施形態にかかる加速度センサＳは、アルミ膜（シリコン基板１と上部固定板２ａとを陽極接合する際に、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板１とを同電位化するために貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの外側露出面に成膜した金属膜）２５を備えている。すなわち、貫通シリコン２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂとシリコン基板（可動体基板）１との同電位化のために成膜したアルミ膜２５をワイヤーボンディングパッドとして活用できるようにしている。
【００６７】
そして、隣り合うアルミ膜２５の間に金属配線（金属配線２７および金属配線ｗ２）が形成されるようにしている。
【００６８】
その結果、ワイヤーボンディングのために再度金属膜などを成膜する必要がなくなり、パターニングやエッチング工程を省略することができ、工程の簡略化を図ることができる。
【００６９】
この金属膜の材料としてアルミを用いれば、スパッタリングや蒸着法等ＭＥＭＳデバイスに適した方法で成膜やパターニングを容易に行うことができる上、材料的にも安価なためコスト低減を達成することができる。
【００７０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００７１】
例えば、上記実施形態では、Ｘ方向とＺ方向の２方向の加速度を検出する加速度センサを例示したが、錘部の１つをＸＹ平面内で９０度回転させて配置し、Ｙ方向を加えた３方向の加速度を検出する加速度センサとしてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、静電容量式デバイスとして加速度センサを例示したが、これに限ることなく、その他の静電容量式デバイスであっても本発明を適用することができる。
【００７３】
また、上記実施形態では、スルーホールを介して接地電極を外部に露出、配線させることで、接地電極の電位（可動電極の電位）を外部に取り出せるようにしたものを例示したが、スルーホールに貫通シリコンを形成し、当該貫通シリコンから接地電極の電位（可動電極の電位）を外部に取り出すようにしてもよい。こうすれば、ガラス埋込シリコン基板の製造が容易になる。
【００７４】
また、可動電極や固定電極その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１ シリコン基板（可動体基板）
２ａ 上部固定板（固定側基板）
４、５ 可動電極
２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ 固定電極
２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ 貫通シリコン
２５ アルミ膜（第１の金属膜：金属膜）
２６ アルミ膜（第２の金属膜）
２７ 金属配線
Ｓ 加速度センサ（静電容量式デバイス）
ａ 金属膜と貫通シリコンとの最短距離
ｂ 固体側基板の厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動電極が形成された可動体基板と、前記可動電極に対向する固定電極が形成され、前記可動体基板に陽極接合される固定側基板と、を備える静電容量式デバイスの製造方法であって、
前記固定側基板の両面に露出するようにシリコンを貫通させて形成した貫通シリコンを前記固定電極とするとともに、前記可動体基板の少なくとも前記固定側基板に陽極接合される部位をシリコンで形成し、
前記貫通シリコンの外側露出面に第１の金属膜を成膜するとともに、前記固定側基板の表面における前記貫通シリコンの外側露出面以外の部位に、前記第１の金属膜と離間するように第２の金属膜を成膜し、
前記可動体基板と前記固定側基板とを陽極接合する際に、前記第１の金属膜および第２の金属膜を用いて、前記固定側基板と前記可動体基板との間に電位差を設ける一方、前記貫通シリコンと前記可動体基板とが同電位となるようにしたことを特徴とする静電容量式デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第２の金属膜と前記貫通シリコンとの最短距離を、前記固定側基板の厚さよりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第１の金属膜および第２の金属膜の材料がアルミであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電容量式デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記可動体基板と前記固定側基板との陽極接合はウエハレベルで行われ、
ウエハ全面に亘って前記固定電極となる貫通シリコンの外側露出面に成膜した第１の金属膜どうしが金属配線によって相互に導通されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の静電容量式デバイスの製造方法。
【請求項５】
可動電極が形成された可動体基板と、
前記可動電極と対向する部位に両面が露出するようにシリコンを貫通させて形成した複数の貫通シリコンを固定電極とした固定側基板と、
前記貫通シリコンの外側露出面に成膜した金属膜と、
を備える静電容量式デバイスであって、
隣り合う前記金属膜の間に金属配線が形成されていることを特徴とする静電容量式デバイス。
【請求項６】
前記金属膜の材料がアルミであることを特徴とする請求項５に記載の静電容量式デバイス。
【請求項１】
可動電極が形成された可動体基板と、前記可動電極に対向する固定電極が形成され、前記可動体基板に陽極接合される固定側基板と、を備える静電容量式デバイスの製造方法であって、
前記固定側基板の両面に露出するようにシリコンを貫通させて形成した貫通シリコンを前記固定電極とするとともに、前記可動体基板の少なくとも前記固定側基板に陽極接合される部位をシリコンで形成し、
前記貫通シリコンの外側露出面に第１の金属膜を成膜するとともに、前記固定側基板の表面における前記貫通シリコンの外側露出面以外の部位に、前記第１の金属膜と離間するように第２の金属膜を成膜し、
前記可動体基板と前記固定側基板とを陽極接合する際に、前記第１の金属膜および第２の金属膜を用いて、前記固定側基板と前記可動体基板との間に電位差を設ける一方、前記貫通シリコンと前記可動体基板とが同電位となるようにしたことを特徴とする静電容量式デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第２の金属膜と前記貫通シリコンとの最短距離を、前記固定側基板の厚さよりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第１の金属膜および第２の金属膜の材料がアルミであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電容量式デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記可動体基板と前記固定側基板との陽極接合はウエハレベルで行われ、
ウエハ全面に亘って前記固定電極となる貫通シリコンの外側露出面に成膜した第１の金属膜どうしが金属配線によって相互に導通されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の静電容量式デバイスの製造方法。
【請求項５】
可動電極が形成された可動体基板と、
前記可動電極と対向する部位に両面が露出するようにシリコンを貫通させて形成した複数の貫通シリコンを固定電極とした固定側基板と、
前記貫通シリコンの外側露出面に成膜した金属膜と、
を備える静電容量式デバイスであって、
隣り合う前記金属膜の間に金属配線が形成されていることを特徴とする静電容量式デバイス。
【請求項６】
前記金属膜の材料がアルミであることを特徴とする請求項５に記載の静電容量式デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１５６４０１（Ｐ２０１２−１５６４０１Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７９６（Ｐ２０１１−１５７９６）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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