ＭＥＭＳセンサの製造方法
【課題】 特に、剥離応力を分散し最大剥離応力を低下させることが出来るＭＥＭＳセンサの製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】 第１シリコン基板１０の表面１０ａ側に有底の凹部１１を形成し、このとき、前記凹部１１の側壁１４に、開口側縁部１１ａから凹部１１の底面１１ｂ方向に向けて前記凹部１１の幅寸法を広げる方向へ後退する後退領域１４ａを設ける。続いて、第１シリコン基板１０の表面、あるいは前記第２基板の表面の少なくとも一方に酸化絶縁層を形成する。続いて、前記第１シリコン基板１０の表面と前記第２シリコン基板の表面とを接合し、前記凹部１１を閉鎖空間とした状態で、熱処理を施す。側壁１４の第２シリコン基板との接合側に後退領域１４ａを設けたことで、熱処理を施したときに凹部１１の縁部付近に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減できる。
【解決手段】 第１シリコン基板１０の表面１０ａ側に有底の凹部１１を形成し、このとき、前記凹部１１の側壁１４に、開口側縁部１１ａから凹部１１の底面１１ｂ方向に向けて前記凹部１１の幅寸法を広げる方向へ後退する後退領域１４ａを設ける。続いて、第１シリコン基板１０の表面、あるいは前記第２基板の表面の少なくとも一方に酸化絶縁層を形成する。続いて、前記第１シリコン基板１０の表面と前記第２シリコン基板の表面とを接合し、前記凹部１１を閉鎖空間とした状態で、熱処理を施す。側壁１４の第２シリコン基板との接合側に後退領域１４ａを設けたことで、熱処理を施したときに凹部１１の縁部付近に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１基板と第２基板とに囲まれた閉鎖空間が存在する状態で熱処理工程を有するＭＥＭＳセンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５は、従来におけるＭＥＭＳセンサの製造工程の一例を示す断面図である。図１５（ａ）では、第１シリコン基板１の表面１ａに複数の有底の凹部２をドライエッチング等により形成する。図１５（ｂ）では、表面に熱酸化により酸化絶縁層（ＳｉＯ2層）３が形成された第２シリコン基板４の表面４ａと、第１基板１の表面１ａとを常温接合する。その後、接合強度を上げるために熱処理を施す。図１５（ｃ）に示す工程では第１シリコン基板１の露出表面や側面の形をエッチングや研磨工程等により整え、さらに、第１シリコン基板１の凹部２が形成されている位置に、可動部と固定部とに分離されたセンサ部（図示せず）を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２２１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１５（ｂ）に示す工程で熱処理を施すと、第１シリコン基板１と第２シリコン基板４との接合界面でＳｉ原子が酸素を介して結合された結合状態から酸素がシリコン基板内に分散してＳｉ原子間接合となり、これにより、第１シリコン基板１と第２シリコン基板４間の接合強度を効果的に向上させることができる。
【０００５】
ところで、図１５に示すＭＥＭＳセンサの製造方法では、図１５（ｂ）工程で第１シリコン基板１に形成された凹部２は、第１シリコン基板１と第２シリコン基板４とに囲まれた閉鎖空間となる。
【０００６】
このとき接合強度を向上させるための上記の熱処理を施すと、図１６（ａ）（部分拡大縦断面図）に示す第１シリコン基板１に形成された凹部２の酸化絶縁層３により塞がれる側の接合面側縁部２ａ付近に、非常に強い剥離応力が加わることがわかった。特に、この剥離応力は、図１６（ｂ）（凹部の部分平面図。なお凹部の周囲を斜線で示した）の矢印に示すように、凹部２の前記接合面側縁部２ａの角部２ｂ付近に最も強く加わることが後述する実験によりわかっている。
【０００７】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に、剥離応力を分散し最大剥離応力を低下させることが出来るＭＥＭＳセンサの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明におけるＭＥＭＳセンサの製造方法は、
（ａ） 第１基板の表面側に有底の凹部を形成し、このとき、前記凹部の側壁に、開口側縁部から前記凹部の底面方向に向けて前記凹部の幅寸法を広げる方向へ後退する後退領域を設ける工程、
（ｂ） 第１基板の表面、あるいは前記第２基板の表面の少なくとも一方に酸化絶縁層を形成する工程、
（ｃ） 前記第１基板の表面と前記第２基板の表面とを接合し、前記凹部を閉鎖空間とした状態で、熱処理を施す工程、
を有することを特徴とするものである。
【０００９】
上記により、（ｃ）工程で、熱処理を施したときに、凹部の第２基板との接合により塞がれる側の縁部（（ａ）工程での開口側縁部）付近に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減できる。
【００１０】
本発明では、前記（ａ）工程にて、前記開口側縁部から底面方向の途中位置まで前記凹部の幅寸法が徐々に広がるように前記後退領域を形成することが好適である。
【００１１】
また本発明では、前記（ｃ）工程の次に、
（ｄ） 前記第１基板に形成した前記凹部の位置に、前記第１基板あるいは前記第２基板の一方を加工して、可動部と固定部とに分離されたセンサ部を形成する工程、
を有することが可能である。これにより所望の物理量センサを製造できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＭＥＭＳセンサの製造方法によれば、熱処理を施したときに凹部の第２基板との接合により塞がれる側の縁部付近に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態におけるＭＥＭＳセンサの製造方法を示す工程図（縦断面図）、
【図２】図１（ａ）に示す凹部を形成する際の製造工程を示す拡大縦断面図、
【図３】（ａ）は、図１（ｂ）の一部の拡大縦断面図、（ｂ）は、凹部の第２シリコン基板に塞がれる側の縁部（開口側縁部）付近に加わる剥離応力を説明するための凹部の平面図、
【図４】別の実施形態における凹部付近の縦断面図、
【図５】本実施形態の加速度センサの平面図、
【図６】図５のＡ−Ａ線から高さ方向に切断した加速度センサの縦断面図、
【図７】図６のアンカ部３７付近を拡大して示した部分拡大縦断面図、
【図８】本実施形態の加速度センサの製造方法を示す工程図（縦断面図）、
【図９】別の実施形態の加速度センサの製造方法を示す工程図（縦断面図）、
【図１０】スティッキング防止部付近を拡大して示した部分拡大縦断面図、
【図１１】常温と熱処理時における、凹部（閉鎖空間）の体積と内部応力との関係を示すグラフ、
【図１２】実験で使用したＭＥＭＳセンサの模式図、
【図１３】図１２のＭＥＭＳセンサに対し熱処理を施し、Ｒ部の曲率半径を変化させたときの剥離応力の分布図、
【図１４】Ｒ部の曲率半径と最大剥離応力との関係を示すグラフ、
【図１５】従来におけるＭＥＭＳセンサの製造方法を示す工程図（縦断面図）、
【図１６】（ａ）は、図１５（ｂ）の一部の拡大縦断面図、（ｂ）は、凹部の第２シリコン基板に塞がれる側の縁部（開口側縁部）付近に加わる剥離応力を説明するための凹部の平面図、
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本実施形態におけるＭＥＭＳセンサの製造方法を示す工程図である。図１の各工程図は、厚さ方向から切断して示した縦断面図で示されている。図２は、図１（ａ）に示す凹部を形成する際の製造工程を示す拡大縦断面図である。図３（ａ）は、図１（ｂ）の一部の拡大縦断面図、図３（ｂ）は、凹部の第２シリコン基板に塞がれる側の縁部（開口側縁部）付近に加わる剥離応力を説明するための凹部の平面図である。図４は、別の実施形態における凹部付近の縦断面図である。
【００１５】
図１（ａ）の工程では、ＭＥＭＳセンサを構成するシリコンで形成された第１シリコン基板１０の表面１０ａにドライエッチング等により複数の有底の凹部１１を形成する。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、第１シリコン基板１０の表面１０ａに開口部１２を有するマスク１３を設ける。続いて、図２（ｂ）に示す工程では、例えば、ＳＦ6ガス、Ｃ4Ｆ8ガス及びＯ2ガスを用いてマスク１３の開口部１２から露出する第１シリコン基板１０の表面１０ａをドライエッチングで削り、有底の凹部１１を形成する。図２（ｂ）に示す工程では、開口部１２直下のみならず、開口部１２周辺のマスク１３下の第１シリコン基板１０もエッチングにて除去される。よって、凹部１１の開口幅Ｔ１は、マスク１３の開口部１２の開口幅Ｔ２よりもやや広がる。さらに図２（ｂ）に示すように、凹部１１の側壁１４に、凹部１１の開口側縁部１１ａから底面１１ｂ方向に向けて凹部１１の幅寸法を広げる方向へ後退する後退領域１４ａが形成される。なお、下記では、符号１１ａを接合面側縁部１１ａと表記する場合がある。
【００１７】
また、この実施形態では、後退領域１４ａは、開口側縁部１１ａから底面１１ｂ方向への途中位置１１ｃにまで形成され、途中位置１１ｃから底面１１ｂに向けて徐々に凹部１１の幅寸法が狭まるように傾斜する裾領域１４ｂが形成される。図２（ｂ）には凹部１１の最も大きくなる幅寸法の位置に幅寸法Ｔ３を明記した。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように凹部１１の側壁１４は、全体的に窪んだ曲面状となる。このような形状とするには、ＳＦ6ガスの流量、Ｃ4Ｆ8ガスの流量、Ｏ2ガスの流量、マスク１３の開口部１２の開口幅Ｔ２、エッチング深さを調整することに行う。一例として、ＳＦ6ガスの流量を、５００ｓｃｃｍ、Ｃ4Ｆ8ガスの流量を、１８０ｓｃｃｍ程度、Ｏ2ガスの流量を２００ｓｃｃｍ程度、マスク１３の開口部１２の開口幅Ｔ２を５００μｍ程度、エッチング深さを１．０μｍ程度とする。また本実施形態と比較して後退領域が形成されない比較例の一例としては、ＳＦ6ガスが３５０ｓｃｃｍ、Ｃ4Ｆ8ガスが１５０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガスが０ｓｃｃｍである。なお１ｓｃｃｍ＝１．６６７×１０-8（ｍ3／ｓｅｃ）（２５℃で規格化）とした。
【００１９】
そして、図２（ｃ）の工程では、マスク１３を除去する。ここで、凹部１１の開口幅Ｔ１は、５０１〜５０２μｍ程度、凹部１１内の最大幅寸法Ｔ３は、５０３〜５０５μｍ程度、底面１１ｂの幅寸法Ｔ４は、５００μｍ程度、凹部１１の深さ寸法Ｔ５は１．０〜２．０μｍ程度である。
【００２０】
次に図１（ｂ）に示す工程では、第２シリコン基板２０を用意し、第２シリコン基板２０の表面２０ａ全域に熱酸化により酸化絶縁層２１（ＳｉＯ2層）を形成する。
【００２１】
次に、第１シリコン基板１０の表面１０ａと第２シリコン基板２０の表面２０ａとを対向させ常温接合する。この常温接合によっても第１シリコン基板１０と第２シリコン基板２０間をある程度強く接合することができるが、更に強い接合強度を得るため熱処理を施す。熱処理を施すと、第１シリコン基板１０と第２シリコン基板２０との接合界面でＳｉ原子が酸素を介して結合された結合状態から酸素がシリコン基板内に分散してＳｉ原子間接合となり、これにより、第１シリコン基板１０と第２シリコン基板２０間の接合強度を効果的に向上させることができる。
【００２２】
図１（ｂ）に示すように凹部１１は第１シリコン基板１０と第２シリコン基板２０とに囲まれた閉鎖空間の状態で熱処理される。熱処理温度は、１０００〜１１００℃程度である。これにより、閉鎖空間である凹部１１の内部圧力は理想気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）に基づいて、常温時に比べて上昇するものの、常温時に比べてせいぜい数倍程度の大きさである。一方、応力について考察すると、図３（ａ）に示すように、凹部１１の第２シリコン基板２０の表面２０ａ（酸化絶縁層２１の表面）に塞がれる接合面側縁部（開口側縁部）１１ａ付近には剥離応力が作用する。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、凹部１１の側壁１４の第２シリコン基板２０に塞がれる接合面側縁部１１ａから底面１１ｂ方向に向けて、凹部１１の幅寸法を広げる方向に後退する後退領域１４ａを設けた。これにより、図３（ｂ）（なお凹部１１の周囲を斜線で示した）に示すように、前記剥離応力（矢印で示す）を、接合面側縁部１１ａ付近の広い範囲にわたって分散でき、最大剥離応力を低減することが可能になる。
【００２３】
凹部１１の接合面側縁部（開口側縁部）１１ａの形状を限定しないが、本実施形態は、接合面側縁部（開口側縁部）１１ａに角部１１ｄが形成されるような形態に特に有効である。角部１１ｄは、隣り合う接合面側縁部（開口側縁部）１１ａ間を繋ぐ部分である。図３（ｂ）では、角部１１ｄを介して繋がる接合面側縁部（開口側縁部）１１ａを直線的に図示しているが、接合面側縁部（開口側縁部）１１ａは曲面であってもよい。このとき角部１１ｄの曲率半径は、接合面側縁部（開口側縁部）１１ａの曲率半径よりも小さくなっている。後述の実験結果でも示すように、角部付近に最大剥離応力が加わりやすいが、従来では、この最大剥離応力が非常に強かったのに対して本実施形態では、最大剥離応力を効果的に小さくすることが可能になる。
【００２４】
図４に示す他の実施形態では、凹部１１の側壁２６と接合面側縁部１１ａとの間に後退領域としてのＲ部２５を形成している。図面上では側壁２６は高さ方向に直線状に延びているが多少傾斜する構成でもよい。また、後退領域が接合面側縁部１１ａから底面１１ｂに至る側壁の全域に形成されてもよい。かかる場合、凹部１１の縦断面は略台形状になる。
【００２５】
図１（ｃ）に示す工程では、第１シリコン基板１０の露出表面や側面の形をエッチングや研磨工程等により整える。その後、第１シリコン基板１０の凹部１１が形成されている位置に、可動部と固定部とに分離されたセンサ部を形成する。
【００２６】
本実施形態の製造方法により例えば図５，図６に示す加速度センサを製造できる。
図５は本実施形態の加速度センサを示すものであり、可動部と固定部および枠体層を示す平面図である。図６は、加速度センサの全体構造を示す断面図であり、図５をＡ−Ａ線で切断した断面図に相当している。
【００２７】
図６に示すように、加速度センサは、第１シリコン基板３０と、第２シリコン基板３１と、前記第１シリコン基板３０と前記第２シリコン基板３１の間に介在する酸化絶縁層３２とを有して構成される。
【００２８】
第２シリコン基板３１には、第１の固定部３３、第２の固定部３４、可動部３５および枠体層３６が分離されて形成されている。第１の固定部３３、第２の固定部３４及び可動部３５でセンサ部が構成されている。
【００２９】
図５に示すように、第１の固定部３３には、四角形のアンカ部３７が接続されている。図６に示すように、アンカ部３７は酸化絶縁層３２によって第１シリコン基板３０の表面に固定支持されている。また、第２の固定部３４には、四角形のアンカ部３８が接続されている。アンカ部３８も、酸化絶縁層３２によって第１シリコン基板３０の表面に固定支持されている。
【００３０】
図５に示すように、固定部３３，４４には、夫々、櫛歯状の複数の対向電極が形成されている。
【００３１】
図５に示す加速度センサでは、四角形の枠体層３６の内側が可動領域であり、可動領域では、前記第１の固定部３３、第２の固定部３４及び各アンカ部３７，３８，３９，４３を除く部分が可動部３５として規定される。
【００３２】
可動部３５は、アンカ部３９，４３の位置で酸化絶縁層３２を介して第１シリコン基板３０に支持される（図６参照）。
【００３３】
また図５に示すように、可動部３５には、固定部３３，３４の対向電極間に位置する櫛歯状の可動対向電極が設けられる。
【００３４】
この加速度センサに加速度が作用すると、その反作用により可動部が移動する。このとき、各可動対向電極と固定側の対向電極との対向距離が変化することで、静電容量が変化し、この静電容量の変化を電気回路で検出して、加速度の変化や加速度の大きさを検知することができる。
【００３５】
図６に示すように、可動部及び固定部と、第１シリコン基板３０の間には有底の凹部４０が設けられる。
【００３６】
図７は、図６のアンカ部３７付近を拡大した拡大縦断面図である。図６に示すように凹部４０の側壁４１には開口側縁部４０ａから底面４０ｂに向けて凹部４０の幅寸法を広げる方向に後退する後退領域４２が形成されている。
【００３７】
図５ないし図７に示す加速度センサの製造方法について図８を用いて説明する。
図８（ａ）に示すように、第１シリコン基板３０の表面３０ａに凹部４０を形成する。この凹部４０を、図２で説明したものと同様の製造方法により形成する。これにより凹部４０の側壁４１の開口側縁部４０ａから底面４０ｂの途中まで凹部４０の幅寸法を広げる方向へ後退する後退領域４２を形成できる（図７参照）。
【００３８】
次に図８（ｂ）の工程では、第１シリコン基板３０の表面３０ａを熱酸化して、酸化絶縁層３２（ＳｉＯ2層）を形成する。これにより、凹部４０の側壁４１から底面４０ｂにかけても酸化絶縁層３２が形成される。このとき、凹部４０の後退領域４２上に形成される部分の酸化絶縁層３２の表面には、前記後退領域４２に倣って後退領域が形成される。図１では、第２シリコン基板２０側に酸化絶縁層２１を形成したが、この実施形態では、第１シリコン基板３０側に酸化絶縁層３２を形成している。
【００３９】
次に、図８（ｃ）に示す工程では、第１シリコン基板３０の表面と第２シリコン基板３１の表面を常温接合する。このとき、凹部４０は、第１シリコン基板３０と第２シリコン基板３１に囲まれた閉鎖空間になる。そして接合強度を上げるべく熱処理を施す。
【００４０】
本実施形態では、凹部４０の側壁４１の接合面側縁部（開口側縁部）４０ａ側に後退領域４２を形成し、またそれに倣って酸化絶縁層３２にも後退領域が形成されるので、酸化絶縁層３２の接合面側縁部３２ａ付近（図８（ｃ）参照）に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減することが可能になる。
【００４１】
続いて、図８（ｄ）に示す工程では、ディープＲＩＥ（Deep RIE）を用いて、第２シリコン基板３１に、可動部３５、固定部３３，３４、アンカ部３７，３８，３９，４３さらには枠体層３６を形成する。このとき、可動部３５及び固定部３３，３４を、第１シリコン基板３０に形成された凹部４０と対向する位置に形成する。
【００４２】
次に図８（ｅ）の工程では、各アンカ部３７，３８，３９，４３及び枠体層３６と第１シリコン基板３０間の酸化絶縁層３２を残して、その他の酸化絶縁層３２を、ウエットエッチングやドライエッチングによる等方性エッチング工程にて除去する。
【００４３】
ただし、可動部３５と第１シリコン基板３０との間に可動部３５の移動空間を凹部４０により十分な大きさで確保できれば、図８（ｅ）の工程で酸化絶縁層３２を除去しなくてもよい。すなわち図８（ｅ）の工程を施さず、図８（ｄ）の工程で完了することも出来る。
【００４４】
図９は別の実施形態におけるＭＥＭＳセンサの製造方法を示す縦断面図である。
まず図９（ａ）に示す工程では、第１シリコン基板４５の図示下側を向く表面４５ａに、エッチング加工により複数の凹部４６を形成する。凹部４６，４６間に挟まれる凸部はスティッキング防止部５５である。
【００４５】
図９（ａ）の工程では図２と同様の製造方法を用いて凹部４６をエッチングにて形成する。これにより図１０に示すように、凹部４６の側壁４７には、開口側縁部４６ａから底面４６ｂの途中まで、凹部４６の幅寸法を広げる方向に後退する後退領域４８が形成される。
【００４６】
次に図９（ｂ）の工程では、第１シリコン基板４５の表面を熱酸化して、酸化絶縁層４９を形成する。このとき、凹部４６の後退領域４８上に形成される部分の酸化絶縁層４９の表面には、前記後退領域４８に倣って後退領域が形成される。
【００４７】
次に、図９（ｃ）に示す工程では、第１シリコン基板４５の表面と第２シリコン基板５０の表面とを常温接合する。このとき図９（ｃ）に示すように、凹部４６は、第１シリコン基板４５と第２シリコン基板５０に囲まれた閉鎖空間となる。そして第１シリコン基板４５と第２シリコン基板５０間の接合強度を高めるべく熱処理を施す。本実施形態では、凹部４６の側壁４７の接合面側縁部（開口側縁部）４６ａ側に後退領域４８を形成し、またそれに倣って酸化絶縁層４９にも後退領域が形成されるので、酸化絶縁層４９の接合面側縁部４９ａ付近（図９（ｃ）参照）に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減することが可能になる。
【００４８】
また図９（ｃ）の工程では、第１シリコン基板４５の上面を所定厚となるまで研削する。
【００４９】
続いて、図９（ｄ）に示す工程では、ディープＲＩＥ（Deep RIE）を用いて、第１シリコン基板４５を、センサ部５１を構成する可動部５２と固定部５３とに分離加工する。またこの実施形態ではセンサ部５１の周囲にある第１シリコン基板４５を枠体５４として残している。
【００５０】
続いて、図９（ｄ）の工程では、センサ部５１と第２シリコン基板５０間にある酸化絶縁層４９を、ウエットエッチングやドライエッチングによる等方性エッチング工程にて除去する。図９（ｄ）では除去される酸化絶縁層３を点線で示している。
【００５１】
このとき可動部５２及び固定部５３の下面５２ａ，５３ａに図１０に示す凸形状のスティッキング防止部５５が残される。
【００５２】
本実施形態のＭＥＭＳセンサの製造方法は加速度センサ以外の物理量センサ全般に適用可能である。
【実施例】
【００５３】
図１に示す第１シリコン基板と第２シリコン基板の間に形成された閉鎖空間としての凹部に加わる内部応力を理想気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）により求めた。
【００５４】
図１１のグラフは、常温（２５℃時）での凹部１１の体積と凹部１１の内部応力との関係、１０００℃に熱処理したときの凹部１１の体積と凹部１１の内部応力との関係である。
【００５５】
凹部１１の体積Ｖの変化により気体の物質量ｎも変化し、凹部１１の体積変化によっても温度一定であれば凹部の内部応力に変化はない。
【００５６】
ここで、温度を上昇させると、閉鎖空間としての凹部の内部応力は上昇するが、図１１に示すように、１０００℃の熱処理を施しても内部圧力はせいぜい約０．４ＭＰａ程度までしか上昇しない。
【００５７】
その一方で、次のシミュレーション実験に示すように、第１シリコン基板と第２シリコン基板とを接合して形成された閉鎖空間には、局所的に強い剥離応力が作用する。
【００５８】
実験では、図１２に示す形状のＭＥＭＳセンサを想定し、Ｓｉのヤング率を１３０ＧＰａ、ポアソン比を０．２８、ＳｉＯ2のヤング率を７２ＧＰａ、ポアソン比を０．２５とし、さらに、初期圧力を１０１３００（Ｎ／ｍ2）とし、初期温度を２５℃とし、気体定数を８．３１（Ｊ／（Ｋ・ｍｏｌ））とし、熱処理温度を１０００℃とした。また凹部の奥行き長さを２５０μｍとした。
【００５９】
実験では、凹部の側壁に図４に示したＲ部を設け、このＲ部の曲率半径を０．００μ、０．２５μｍ、０．５μｍ、０．７５μｍ及び０．９μｍとしたときに、凹部の開口側縁部付近に加わる剥離応力の分布を求めた。図１３に応力分布が図示されている。図１３（ａ）は、Ｒ部の曲率半径を０．００μｍ（すなわちＲ部を形成していない）としたときの応力分布、図１３（ｂ）は、Ｒ部の曲率半径を０．５０μｍとしたときの応力分布、図１３（ｃ）は、Ｒ部の曲率半径を０．９０μｍとしたときの応力分布である。図１３（ａ）に示すように凹部の側壁にＲ部を形成していない従来例では、凹部の接合面側縁部（開口側縁部）の角部付近に非常に強い剥離応力が作用することがわかった。
【００６０】
一方、図１３（ｂ）（ｃ）に示すように凹部の側壁の接合面側縁部（開口側縁部）側にＲ部を形成すると、剥離応力が分散し、最大剥離応力が弱まることがわかった。
【００６１】
図１４は、Ｒ部の曲率半径と、最大剥離応力との関係を示すグラフである。図１４に示すように、Ｒ部を設けることで、最大剥離応力を低減でき、さらにＲ部の曲率半径を大きくすることで、より効果的に最大剥離応力を低減できることがわかった。
【符号の説明】
【００６２】
１０、３０、４５ 第１シリコン基板
１１、４０、４６ 凹部
１１ａ、４０ａ、４６ａ 開口側縁部（接合面側縁部）
１３ マスク
１４、４１、４７ 側壁
１４ａ、４２、４８ 後退領域
２０、３１、５０ 第２シリコン基板
２１、３２、４９ 酸化絶縁層
２５ Ｒ部
３３、３４、５３ 固定部
３５、５２ 可動部
３６ 枠体層
３７、３８、３９、４３ アンカ部
５５ スティッキング防止部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１基板と第２基板とに囲まれた閉鎖空間が存在する状態で熱処理工程を有するＭＥＭＳセンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５は、従来におけるＭＥＭＳセンサの製造工程の一例を示す断面図である。図１５（ａ）では、第１シリコン基板１の表面１ａに複数の有底の凹部２をドライエッチング等により形成する。図１５（ｂ）では、表面に熱酸化により酸化絶縁層（ＳｉＯ2層）３が形成された第２シリコン基板４の表面４ａと、第１基板１の表面１ａとを常温接合する。その後、接合強度を上げるために熱処理を施す。図１５（ｃ）に示す工程では第１シリコン基板１の露出表面や側面の形をエッチングや研磨工程等により整え、さらに、第１シリコン基板１の凹部２が形成されている位置に、可動部と固定部とに分離されたセンサ部（図示せず）を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２２１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１５（ｂ）に示す工程で熱処理を施すと、第１シリコン基板１と第２シリコン基板４との接合界面でＳｉ原子が酸素を介して結合された結合状態から酸素がシリコン基板内に分散してＳｉ原子間接合となり、これにより、第１シリコン基板１と第２シリコン基板４間の接合強度を効果的に向上させることができる。
【０００５】
ところで、図１５に示すＭＥＭＳセンサの製造方法では、図１５（ｂ）工程で第１シリコン基板１に形成された凹部２は、第１シリコン基板１と第２シリコン基板４とに囲まれた閉鎖空間となる。
【０００６】
このとき接合強度を向上させるための上記の熱処理を施すと、図１６（ａ）（部分拡大縦断面図）に示す第１シリコン基板１に形成された凹部２の酸化絶縁層３により塞がれる側の接合面側縁部２ａ付近に、非常に強い剥離応力が加わることがわかった。特に、この剥離応力は、図１６（ｂ）（凹部の部分平面図。なお凹部の周囲を斜線で示した）の矢印に示すように、凹部２の前記接合面側縁部２ａの角部２ｂ付近に最も強く加わることが後述する実験によりわかっている。
【０００７】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に、剥離応力を分散し最大剥離応力を低下させることが出来るＭＥＭＳセンサの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明におけるＭＥＭＳセンサの製造方法は、
（ａ） 第１基板の表面側に有底の凹部を形成し、このとき、前記凹部の側壁に、開口側縁部から前記凹部の底面方向に向けて前記凹部の幅寸法を広げる方向へ後退する後退領域を設ける工程、
（ｂ） 第１基板の表面、あるいは前記第２基板の表面の少なくとも一方に酸化絶縁層を形成する工程、
（ｃ） 前記第１基板の表面と前記第２基板の表面とを接合し、前記凹部を閉鎖空間とした状態で、熱処理を施す工程、
を有することを特徴とするものである。
【０００９】
上記により、（ｃ）工程で、熱処理を施したときに、凹部の第２基板との接合により塞がれる側の縁部（（ａ）工程での開口側縁部）付近に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減できる。
【００１０】
本発明では、前記（ａ）工程にて、前記開口側縁部から底面方向の途中位置まで前記凹部の幅寸法が徐々に広がるように前記後退領域を形成することが好適である。
【００１１】
また本発明では、前記（ｃ）工程の次に、
（ｄ） 前記第１基板に形成した前記凹部の位置に、前記第１基板あるいは前記第２基板の一方を加工して、可動部と固定部とに分離されたセンサ部を形成する工程、
を有することが可能である。これにより所望の物理量センサを製造できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＭＥＭＳセンサの製造方法によれば、熱処理を施したときに凹部の第２基板との接合により塞がれる側の縁部付近に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態におけるＭＥＭＳセンサの製造方法を示す工程図（縦断面図）、
【図２】図１（ａ）に示す凹部を形成する際の製造工程を示す拡大縦断面図、
【図３】（ａ）は、図１（ｂ）の一部の拡大縦断面図、（ｂ）は、凹部の第２シリコン基板に塞がれる側の縁部（開口側縁部）付近に加わる剥離応力を説明するための凹部の平面図、
【図４】別の実施形態における凹部付近の縦断面図、
【図５】本実施形態の加速度センサの平面図、
【図６】図５のＡ−Ａ線から高さ方向に切断した加速度センサの縦断面図、
【図７】図６のアンカ部３７付近を拡大して示した部分拡大縦断面図、
【図８】本実施形態の加速度センサの製造方法を示す工程図（縦断面図）、
【図９】別の実施形態の加速度センサの製造方法を示す工程図（縦断面図）、
【図１０】スティッキング防止部付近を拡大して示した部分拡大縦断面図、
【図１１】常温と熱処理時における、凹部（閉鎖空間）の体積と内部応力との関係を示すグラフ、
【図１２】実験で使用したＭＥＭＳセンサの模式図、
【図１３】図１２のＭＥＭＳセンサに対し熱処理を施し、Ｒ部の曲率半径を変化させたときの剥離応力の分布図、
【図１４】Ｒ部の曲率半径と最大剥離応力との関係を示すグラフ、
【図１５】従来におけるＭＥＭＳセンサの製造方法を示す工程図（縦断面図）、
【図１６】（ａ）は、図１５（ｂ）の一部の拡大縦断面図、（ｂ）は、凹部の第２シリコン基板に塞がれる側の縁部（開口側縁部）付近に加わる剥離応力を説明するための凹部の平面図、
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本実施形態におけるＭＥＭＳセンサの製造方法を示す工程図である。図１の各工程図は、厚さ方向から切断して示した縦断面図で示されている。図２は、図１（ａ）に示す凹部を形成する際の製造工程を示す拡大縦断面図である。図３（ａ）は、図１（ｂ）の一部の拡大縦断面図、図３（ｂ）は、凹部の第２シリコン基板に塞がれる側の縁部（開口側縁部）付近に加わる剥離応力を説明するための凹部の平面図である。図４は、別の実施形態における凹部付近の縦断面図である。
【００１５】
図１（ａ）の工程では、ＭＥＭＳセンサを構成するシリコンで形成された第１シリコン基板１０の表面１０ａにドライエッチング等により複数の有底の凹部１１を形成する。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、第１シリコン基板１０の表面１０ａに開口部１２を有するマスク１３を設ける。続いて、図２（ｂ）に示す工程では、例えば、ＳＦ6ガス、Ｃ4Ｆ8ガス及びＯ2ガスを用いてマスク１３の開口部１２から露出する第１シリコン基板１０の表面１０ａをドライエッチングで削り、有底の凹部１１を形成する。図２（ｂ）に示す工程では、開口部１２直下のみならず、開口部１２周辺のマスク１３下の第１シリコン基板１０もエッチングにて除去される。よって、凹部１１の開口幅Ｔ１は、マスク１３の開口部１２の開口幅Ｔ２よりもやや広がる。さらに図２（ｂ）に示すように、凹部１１の側壁１４に、凹部１１の開口側縁部１１ａから底面１１ｂ方向に向けて凹部１１の幅寸法を広げる方向へ後退する後退領域１４ａが形成される。なお、下記では、符号１１ａを接合面側縁部１１ａと表記する場合がある。
【００１７】
また、この実施形態では、後退領域１４ａは、開口側縁部１１ａから底面１１ｂ方向への途中位置１１ｃにまで形成され、途中位置１１ｃから底面１１ｂに向けて徐々に凹部１１の幅寸法が狭まるように傾斜する裾領域１４ｂが形成される。図２（ｂ）には凹部１１の最も大きくなる幅寸法の位置に幅寸法Ｔ３を明記した。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように凹部１１の側壁１４は、全体的に窪んだ曲面状となる。このような形状とするには、ＳＦ6ガスの流量、Ｃ4Ｆ8ガスの流量、Ｏ2ガスの流量、マスク１３の開口部１２の開口幅Ｔ２、エッチング深さを調整することに行う。一例として、ＳＦ6ガスの流量を、５００ｓｃｃｍ、Ｃ4Ｆ8ガスの流量を、１８０ｓｃｃｍ程度、Ｏ2ガスの流量を２００ｓｃｃｍ程度、マスク１３の開口部１２の開口幅Ｔ２を５００μｍ程度、エッチング深さを１．０μｍ程度とする。また本実施形態と比較して後退領域が形成されない比較例の一例としては、ＳＦ6ガスが３５０ｓｃｃｍ、Ｃ4Ｆ8ガスが１５０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガスが０ｓｃｃｍである。なお１ｓｃｃｍ＝１．６６７×１０-8（ｍ3／ｓｅｃ）（２５℃で規格化）とした。
【００１９】
そして、図２（ｃ）の工程では、マスク１３を除去する。ここで、凹部１１の開口幅Ｔ１は、５０１〜５０２μｍ程度、凹部１１内の最大幅寸法Ｔ３は、５０３〜５０５μｍ程度、底面１１ｂの幅寸法Ｔ４は、５００μｍ程度、凹部１１の深さ寸法Ｔ５は１．０〜２．０μｍ程度である。
【００２０】
次に図１（ｂ）に示す工程では、第２シリコン基板２０を用意し、第２シリコン基板２０の表面２０ａ全域に熱酸化により酸化絶縁層２１（ＳｉＯ2層）を形成する。
【００２１】
次に、第１シリコン基板１０の表面１０ａと第２シリコン基板２０の表面２０ａとを対向させ常温接合する。この常温接合によっても第１シリコン基板１０と第２シリコン基板２０間をある程度強く接合することができるが、更に強い接合強度を得るため熱処理を施す。熱処理を施すと、第１シリコン基板１０と第２シリコン基板２０との接合界面でＳｉ原子が酸素を介して結合された結合状態から酸素がシリコン基板内に分散してＳｉ原子間接合となり、これにより、第１シリコン基板１０と第２シリコン基板２０間の接合強度を効果的に向上させることができる。
【００２２】
図１（ｂ）に示すように凹部１１は第１シリコン基板１０と第２シリコン基板２０とに囲まれた閉鎖空間の状態で熱処理される。熱処理温度は、１０００〜１１００℃程度である。これにより、閉鎖空間である凹部１１の内部圧力は理想気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）に基づいて、常温時に比べて上昇するものの、常温時に比べてせいぜい数倍程度の大きさである。一方、応力について考察すると、図３（ａ）に示すように、凹部１１の第２シリコン基板２０の表面２０ａ（酸化絶縁層２１の表面）に塞がれる接合面側縁部（開口側縁部）１１ａ付近には剥離応力が作用する。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、凹部１１の側壁１４の第２シリコン基板２０に塞がれる接合面側縁部１１ａから底面１１ｂ方向に向けて、凹部１１の幅寸法を広げる方向に後退する後退領域１４ａを設けた。これにより、図３（ｂ）（なお凹部１１の周囲を斜線で示した）に示すように、前記剥離応力（矢印で示す）を、接合面側縁部１１ａ付近の広い範囲にわたって分散でき、最大剥離応力を低減することが可能になる。
【００２３】
凹部１１の接合面側縁部（開口側縁部）１１ａの形状を限定しないが、本実施形態は、接合面側縁部（開口側縁部）１１ａに角部１１ｄが形成されるような形態に特に有効である。角部１１ｄは、隣り合う接合面側縁部（開口側縁部）１１ａ間を繋ぐ部分である。図３（ｂ）では、角部１１ｄを介して繋がる接合面側縁部（開口側縁部）１１ａを直線的に図示しているが、接合面側縁部（開口側縁部）１１ａは曲面であってもよい。このとき角部１１ｄの曲率半径は、接合面側縁部（開口側縁部）１１ａの曲率半径よりも小さくなっている。後述の実験結果でも示すように、角部付近に最大剥離応力が加わりやすいが、従来では、この最大剥離応力が非常に強かったのに対して本実施形態では、最大剥離応力を効果的に小さくすることが可能になる。
【００２４】
図４に示す他の実施形態では、凹部１１の側壁２６と接合面側縁部１１ａとの間に後退領域としてのＲ部２５を形成している。図面上では側壁２６は高さ方向に直線状に延びているが多少傾斜する構成でもよい。また、後退領域が接合面側縁部１１ａから底面１１ｂに至る側壁の全域に形成されてもよい。かかる場合、凹部１１の縦断面は略台形状になる。
【００２５】
図１（ｃ）に示す工程では、第１シリコン基板１０の露出表面や側面の形をエッチングや研磨工程等により整える。その後、第１シリコン基板１０の凹部１１が形成されている位置に、可動部と固定部とに分離されたセンサ部を形成する。
【００２６】
本実施形態の製造方法により例えば図５，図６に示す加速度センサを製造できる。
図５は本実施形態の加速度センサを示すものであり、可動部と固定部および枠体層を示す平面図である。図６は、加速度センサの全体構造を示す断面図であり、図５をＡ−Ａ線で切断した断面図に相当している。
【００２７】
図６に示すように、加速度センサは、第１シリコン基板３０と、第２シリコン基板３１と、前記第１シリコン基板３０と前記第２シリコン基板３１の間に介在する酸化絶縁層３２とを有して構成される。
【００２８】
第２シリコン基板３１には、第１の固定部３３、第２の固定部３４、可動部３５および枠体層３６が分離されて形成されている。第１の固定部３３、第２の固定部３４及び可動部３５でセンサ部が構成されている。
【００２９】
図５に示すように、第１の固定部３３には、四角形のアンカ部３７が接続されている。図６に示すように、アンカ部３７は酸化絶縁層３２によって第１シリコン基板３０の表面に固定支持されている。また、第２の固定部３４には、四角形のアンカ部３８が接続されている。アンカ部３８も、酸化絶縁層３２によって第１シリコン基板３０の表面に固定支持されている。
【００３０】
図５に示すように、固定部３３，４４には、夫々、櫛歯状の複数の対向電極が形成されている。
【００３１】
図５に示す加速度センサでは、四角形の枠体層３６の内側が可動領域であり、可動領域では、前記第１の固定部３３、第２の固定部３４及び各アンカ部３７，３８，３９，４３を除く部分が可動部３５として規定される。
【００３２】
可動部３５は、アンカ部３９，４３の位置で酸化絶縁層３２を介して第１シリコン基板３０に支持される（図６参照）。
【００３３】
また図５に示すように、可動部３５には、固定部３３，３４の対向電極間に位置する櫛歯状の可動対向電極が設けられる。
【００３４】
この加速度センサに加速度が作用すると、その反作用により可動部が移動する。このとき、各可動対向電極と固定側の対向電極との対向距離が変化することで、静電容量が変化し、この静電容量の変化を電気回路で検出して、加速度の変化や加速度の大きさを検知することができる。
【００３５】
図６に示すように、可動部及び固定部と、第１シリコン基板３０の間には有底の凹部４０が設けられる。
【００３６】
図７は、図６のアンカ部３７付近を拡大した拡大縦断面図である。図６に示すように凹部４０の側壁４１には開口側縁部４０ａから底面４０ｂに向けて凹部４０の幅寸法を広げる方向に後退する後退領域４２が形成されている。
【００３７】
図５ないし図７に示す加速度センサの製造方法について図８を用いて説明する。
図８（ａ）に示すように、第１シリコン基板３０の表面３０ａに凹部４０を形成する。この凹部４０を、図２で説明したものと同様の製造方法により形成する。これにより凹部４０の側壁４１の開口側縁部４０ａから底面４０ｂの途中まで凹部４０の幅寸法を広げる方向へ後退する後退領域４２を形成できる（図７参照）。
【００３８】
次に図８（ｂ）の工程では、第１シリコン基板３０の表面３０ａを熱酸化して、酸化絶縁層３２（ＳｉＯ2層）を形成する。これにより、凹部４０の側壁４１から底面４０ｂにかけても酸化絶縁層３２が形成される。このとき、凹部４０の後退領域４２上に形成される部分の酸化絶縁層３２の表面には、前記後退領域４２に倣って後退領域が形成される。図１では、第２シリコン基板２０側に酸化絶縁層２１を形成したが、この実施形態では、第１シリコン基板３０側に酸化絶縁層３２を形成している。
【００３９】
次に、図８（ｃ）に示す工程では、第１シリコン基板３０の表面と第２シリコン基板３１の表面を常温接合する。このとき、凹部４０は、第１シリコン基板３０と第２シリコン基板３１に囲まれた閉鎖空間になる。そして接合強度を上げるべく熱処理を施す。
【００４０】
本実施形態では、凹部４０の側壁４１の接合面側縁部（開口側縁部）４０ａ側に後退領域４２を形成し、またそれに倣って酸化絶縁層３２にも後退領域が形成されるので、酸化絶縁層３２の接合面側縁部３２ａ付近（図８（ｃ）参照）に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減することが可能になる。
【００４１】
続いて、図８（ｄ）に示す工程では、ディープＲＩＥ（Deep RIE）を用いて、第２シリコン基板３１に、可動部３５、固定部３３，３４、アンカ部３７，３８，３９，４３さらには枠体層３６を形成する。このとき、可動部３５及び固定部３３，３４を、第１シリコン基板３０に形成された凹部４０と対向する位置に形成する。
【００４２】
次に図８（ｅ）の工程では、各アンカ部３７，３８，３９，４３及び枠体層３６と第１シリコン基板３０間の酸化絶縁層３２を残して、その他の酸化絶縁層３２を、ウエットエッチングやドライエッチングによる等方性エッチング工程にて除去する。
【００４３】
ただし、可動部３５と第１シリコン基板３０との間に可動部３５の移動空間を凹部４０により十分な大きさで確保できれば、図８（ｅ）の工程で酸化絶縁層３２を除去しなくてもよい。すなわち図８（ｅ）の工程を施さず、図８（ｄ）の工程で完了することも出来る。
【００４４】
図９は別の実施形態におけるＭＥＭＳセンサの製造方法を示す縦断面図である。
まず図９（ａ）に示す工程では、第１シリコン基板４５の図示下側を向く表面４５ａに、エッチング加工により複数の凹部４６を形成する。凹部４６，４６間に挟まれる凸部はスティッキング防止部５５である。
【００４５】
図９（ａ）の工程では図２と同様の製造方法を用いて凹部４６をエッチングにて形成する。これにより図１０に示すように、凹部４６の側壁４７には、開口側縁部４６ａから底面４６ｂの途中まで、凹部４６の幅寸法を広げる方向に後退する後退領域４８が形成される。
【００４６】
次に図９（ｂ）の工程では、第１シリコン基板４５の表面を熱酸化して、酸化絶縁層４９を形成する。このとき、凹部４６の後退領域４８上に形成される部分の酸化絶縁層４９の表面には、前記後退領域４８に倣って後退領域が形成される。
【００４７】
次に、図９（ｃ）に示す工程では、第１シリコン基板４５の表面と第２シリコン基板５０の表面とを常温接合する。このとき図９（ｃ）に示すように、凹部４６は、第１シリコン基板４５と第２シリコン基板５０に囲まれた閉鎖空間となる。そして第１シリコン基板４５と第２シリコン基板５０間の接合強度を高めるべく熱処理を施す。本実施形態では、凹部４６の側壁４７の接合面側縁部（開口側縁部）４６ａ側に後退領域４８を形成し、またそれに倣って酸化絶縁層４９にも後退領域が形成されるので、酸化絶縁層４９の接合面側縁部４９ａ付近（図９（ｃ）参照）に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減することが可能になる。
【００４８】
また図９（ｃ）の工程では、第１シリコン基板４５の上面を所定厚となるまで研削する。
【００４９】
続いて、図９（ｄ）に示す工程では、ディープＲＩＥ（Deep RIE）を用いて、第１シリコン基板４５を、センサ部５１を構成する可動部５２と固定部５３とに分離加工する。またこの実施形態ではセンサ部５１の周囲にある第１シリコン基板４５を枠体５４として残している。
【００５０】
続いて、図９（ｄ）の工程では、センサ部５１と第２シリコン基板５０間にある酸化絶縁層４９を、ウエットエッチングやドライエッチングによる等方性エッチング工程にて除去する。図９（ｄ）では除去される酸化絶縁層３を点線で示している。
【００５１】
このとき可動部５２及び固定部５３の下面５２ａ，５３ａに図１０に示す凸形状のスティッキング防止部５５が残される。
【００５２】
本実施形態のＭＥＭＳセンサの製造方法は加速度センサ以外の物理量センサ全般に適用可能である。
【実施例】
【００５３】
図１に示す第１シリコン基板と第２シリコン基板の間に形成された閉鎖空間としての凹部に加わる内部応力を理想気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）により求めた。
【００５４】
図１１のグラフは、常温（２５℃時）での凹部１１の体積と凹部１１の内部応力との関係、１０００℃に熱処理したときの凹部１１の体積と凹部１１の内部応力との関係である。
【００５５】
凹部１１の体積Ｖの変化により気体の物質量ｎも変化し、凹部１１の体積変化によっても温度一定であれば凹部の内部応力に変化はない。
【００５６】
ここで、温度を上昇させると、閉鎖空間としての凹部の内部応力は上昇するが、図１１に示すように、１０００℃の熱処理を施しても内部圧力はせいぜい約０．４ＭＰａ程度までしか上昇しない。
【００５７】
その一方で、次のシミュレーション実験に示すように、第１シリコン基板と第２シリコン基板とを接合して形成された閉鎖空間には、局所的に強い剥離応力が作用する。
【００５８】
実験では、図１２に示す形状のＭＥＭＳセンサを想定し、Ｓｉのヤング率を１３０ＧＰａ、ポアソン比を０．２８、ＳｉＯ2のヤング率を７２ＧＰａ、ポアソン比を０．２５とし、さらに、初期圧力を１０１３００（Ｎ／ｍ2）とし、初期温度を２５℃とし、気体定数を８．３１（Ｊ／（Ｋ・ｍｏｌ））とし、熱処理温度を１０００℃とした。また凹部の奥行き長さを２５０μｍとした。
【００５９】
実験では、凹部の側壁に図４に示したＲ部を設け、このＲ部の曲率半径を０．００μ、０．２５μｍ、０．５μｍ、０．７５μｍ及び０．９μｍとしたときに、凹部の開口側縁部付近に加わる剥離応力の分布を求めた。図１３に応力分布が図示されている。図１３（ａ）は、Ｒ部の曲率半径を０．００μｍ（すなわちＲ部を形成していない）としたときの応力分布、図１３（ｂ）は、Ｒ部の曲率半径を０．５０μｍとしたときの応力分布、図１３（ｃ）は、Ｒ部の曲率半径を０．９０μｍとしたときの応力分布である。図１３（ａ）に示すように凹部の側壁にＲ部を形成していない従来例では、凹部の接合面側縁部（開口側縁部）の角部付近に非常に強い剥離応力が作用することがわかった。
【００６０】
一方、図１３（ｂ）（ｃ）に示すように凹部の側壁の接合面側縁部（開口側縁部）側にＲ部を形成すると、剥離応力が分散し、最大剥離応力が弱まることがわかった。
【００６１】
図１４は、Ｒ部の曲率半径と、最大剥離応力との関係を示すグラフである。図１４に示すように、Ｒ部を設けることで、最大剥離応力を低減でき、さらにＲ部の曲率半径を大きくすることで、より効果的に最大剥離応力を低減できることがわかった。
【符号の説明】
【００６２】
１０、３０、４５ 第１シリコン基板
１１、４０、４６ 凹部
１１ａ、４０ａ、４６ａ 開口側縁部（接合面側縁部）
１３ マスク
１４、４１、４７ 側壁
１４ａ、４２、４８ 後退領域
２０、３１、５０ 第２シリコン基板
２１、３２、４９ 酸化絶縁層
２５ Ｒ部
３３、３４、５３ 固定部
３５、５２ 可動部
３６ 枠体層
３７、３８、３９、４３ アンカ部
５５ スティッキング防止部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ） 第１基板の表面側に有底の凹部を形成し、このとき、前記凹部の側壁に、開口側縁部から前記凹部の底面方向に向けて前記凹部の幅寸法を広げる方向へ後退する後退領域を設ける工程、
（ｂ） 第１基板の表面、あるいは前記第２基板の表面の少なくとも一方に酸化絶縁層を形成する工程、
（ｃ） 前記第１基板の表面と前記第２基板の表面とを接合し、前記凹部を閉鎖空間とした状態で、熱処理を施す工程、
を有することを特徴とするＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項２】
前記（ａ）工程にて、前記開口側縁部から底面方向の途中位置まで前記凹部の幅寸法が徐々に広がる前記後退領域を形成する請求項１記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項３】
前記（ｃ）工程の次に、
（ｄ） 前記第１基板に形成した前記凹部の位置に、前記第１基板あるいは前記第２基板の一方を加工して、可動部と固定部とに分離されたセンサ部を形成する工程、
を有する請求項１又は２に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項１】
（ａ） 第１基板の表面側に有底の凹部を形成し、このとき、前記凹部の側壁に、開口側縁部から前記凹部の底面方向に向けて前記凹部の幅寸法を広げる方向へ後退する後退領域を設ける工程、
（ｂ） 第１基板の表面、あるいは前記第２基板の表面の少なくとも一方に酸化絶縁層を形成する工程、
（ｃ） 前記第１基板の表面と前記第２基板の表面とを接合し、前記凹部を閉鎖空間とした状態で、熱処理を施す工程、
を有することを特徴とするＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項２】
前記（ａ）工程にて、前記開口側縁部から底面方向の途中位置まで前記凹部の幅寸法が徐々に広がる前記後退領域を形成する請求項１記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項３】
前記（ｃ）工程の次に、
（ｄ） 前記第１基板に形成した前記凹部の位置に、前記第１基板あるいは前記第２基板の一方を加工して、可動部と固定部とに分離されたセンサ部を形成する工程、
を有する請求項１又は２に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
【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２】
【図３】
【図４】
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【図１３】
【図１４】
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【公開番号】特開２０１０−２４５４６１（Ｐ２０１０−２４５４６１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９５３７７（Ｐ２００９−９５３７７）
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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