力学量传感器及其制造方法

专利名称：力学量传感器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及检测力学量的力学量传感器及其制造方法。
背景技术：
专利文献1中公开了这样的力学量传感器为了用一对玻璃基板夹入 由半导体构成的变换器结构体而分别接合构成，检测出加速度和角速度。
专利文献1:日本特开2002-350138号公报
一般而言，力学量传感器的机械特性(共振频率或弹簧常数等)公知 依存于锤部(重量部)或梁(连接部)的形状、大小等。因此，满足期望 的机械特性的规格的力学量传感器的设计，通常通过假定粱的外形尺寸或 厚度、锤部的厚度、面积等分析振动、反复修正来进行。并且，通常基于 这种设计来制造力学量传感器。因此，需要根据要求的机械特性的规格准 备适合于锤部的厚度等的半导体基板。根据各自的规格准备适当的厚度的 半导体基板未必容易。

发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种能够提高准备的半导体基 板的厚度的选择自由度的力学量传感器及其制造方法。
本发明一个方式的力学量传感器，具备第1结构体，具备具有开口 的固定部、配置在该开口内且相对上述固定部进行位移的位移部、连接上 述固定部与上述位移部的连接部，且由平板状的第1半导体材料一体地构 成；第2结构体，具有与上述位移部接合的重量部、包围上述重量部配置 且与上述固定部接合的台座，由第2半导体材料构成，且在上述第1结构 体上层叠配置；第1基体，与上述固定部连接并在上述第1结构体上层叠 配置，由绝缘性材料构成；第2基体，与上述台座连接并在上述第2结构 体上层叠配置，由绝缘性材料构成；振动施加部，对上述位移部施加层叠方向的振动；以及，位移检测部，检测上述位移部的位移，上述重量部在 上述第1结构体作成后且在上述第2基体与上述第2结构体接合前进行厚 度的调整。
本发明一个方式的力学量传感器的制造方法，具有如下步骤刻蚀半 导体基板的第1层形成第1结构体的步骤，所述半导体基板将由第1半导 体材料构成的上述第1层、由绝缘材料构成的第2层及由第2半导体材料 构成的第3层顺次层叠而成，所述第1结构体具备具有开口的固定部、配 置在该开口内且相对上述固定部位移的位移部、连接上述固定部与上述位 移部的连接部；以及，调整已作成上述第1结构体的上述半导体基板的上 述第3层的厚度的步骤。


图1是表示分解本发明的第1实施方式的力学量传感器的状态的分解 立体图。
图2是表示分解图1的力学量传感器的状态的分解立体图。
图3是第1结构体的俯视图。
图4是接合部的俯视图。
图5是第2结构体的俯视图。
图6是第1基体的仰视图。
图7是第2基体的俯视图。
图8是第2基体的仰视图。
图9是表示沿图1的B—B线剖切的状态的剖视图。 图10是表示沿图1的C一C线剖切的状态的剖视图。 图11是表示图9所示的力学量传感器的6组电容元件的剖视图。 图12是表示本发明第1实施方式的力学量传感器的作成步骤的一例的 流程图。
图13A是表示图12的作成步骤的力学量传感器的状态的剖视图。 图13B是表示图12的作成步骤的力学量传感器的状态的剖视图。 图13C是表示图12的作成步骤的力学量传感器的状态的剖视图。 图13D是表示图12的作成步骤的力学量传感器的状态的剖视图。图13E是表示图12的作成步骤的力学量传感器的状态的剖视图。 图13F是表示图12的作成步骤的力学量传感器的状态的剖视图。 图13G是表示图12的作成步骤的力学量传感器的状态的剖视图。 图13H是表示图12的作成步骤的力学量传感器的状态的剖视图。 图131是表示图12的作成步骤的力学量传感器的状态的剖视图。 图13J是表示图12的作成步骤的力学量传感器的状态的剖视图。 图13K是表示图12的作成步骤的力学量传感器的状态的剖视图。 图14是表示本发明第2实施方式的力学量传感器的主要部分的局部剖 视图。
图15是表示本发明第2实施方式的力学量传感器的作成步骤的一例的 流程图。
符号说明
100、 200:力学量传感器；110:第1结构体；111:固定部；llla: 框部；lllb、 lllc:突出部；112 (112a画112e):位移部；113 (113a-113d): 连接部；114 (114a-114j):块上层部；115 (115a—115d):开口； 120、 121、 122、 123:接合部；130、 230:第2结构体；131、 231:台座;131a、 231a: 框部；131b 131d、 231b 231d:突出部；132 (132a—133e)、 232 (232a —232e):重量部；133:开口； 134 (134a—134j)、 234 (234a—234j):块
下层部；135、 235:槽腔；140:第1基体；141:框部；142:底板部；143: 凹部；144a:驱动用电极；144b—144e:检测用电极；150—第2基体;154a 一驱动用电极；154b—154e:检测用电极；160—162:导通部；IO—间隙； 11—锤状贯通孔；Ll、 L2、 L4一Llh配线层；T1一T11:配线用端子；El:
驱动用电极、检测用电极。
具体实施例方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。 (第1实施方式)
图1是表示分解力学量传感器100的状态的分解立体图。力学量传感 器IOO具有相互层叠配置的第1结构体110、接合部120、第2结构体130以及第1基体140、第2基体150。
图2是表示进一步分解力学量传感器100的一部分(第1结构体110、 第2结构体130)的状态的分解立体图。图3、 4、 5分别是第1结构体110、 接合部120、第2结构体130的俯视图。图6、图7、图8分别是第1基体 140的仰视图、第2基体150的俯视图以及第2基体150的仰视图。图9、 图10分别表示沿图1的B—B线以及C一C线剖切力学量传感器100的状 态的剖视图。
力学量传感器IOO与其单体或电路基板组合(例如装载于基板)，作为 电子部件而起作用。作为电子部件的力学量传感器100，可以装载于游戏机 或移动终端机(例如移动电话)等。再者，力学量传感器IOO和电路基板 (电路基板上的IC等能动元件、配线用端子)通过引线接合、倒装式接合 等电连接。
力学量传感器100可以测定加速度a、角速度co的一个或者两者。艮P， 力学量是指加速度a、角速度(D的一个或者两者。通过检测受X、 Y、 Z轴 方向各自的力FOx、 FOy、 FOz作用位移部112 (后述)所产生的位移，从 而可测定加速度ax、 ay、 az。另外，通过使位移部112在Z轴方向进行振 动，检测受Y、 X轴方向各自的哥氏力Fy、 Fx作用位移部112所产生的位 移，从而能够测定X、 Y轴方向各自的角速度cox、 coy。这样，力学量传感 器100能够测定3轴的加速度ax、 ay、 az及2轴的角速度肌、coy。其详 细后述。
第1结构体110、接合部 120、第2结构体130、第1基体140、第2 基体150，其外周例如为5咖边的大致正方形，它们的高度分别例如为 20,、 2jim、 600(im、 500|im、 500jam。
第l结构体110、接合部120、第2结构体130分别可以由硅、氧化硅、 硅构成，力学量传感器100可以使用形成硅/氧化硅/硅的3层结构的SOI (Silicon On Insulator)基板制造。对于构成第1结构体110、第2结构体 130的硅，优选使用整体含有例如硼等杂质的导电性材料。如后所述，通过 用含有杂质的硅构成第1结构体110、第2结构体130，从而可以使力学量 传感器100的配线简单。在本实施方式中，第1结构体110、第2结构体 130使用含有杂质的硅。另外，第1基体140、第2基体150分别可以由玻璃材料构成。 第1结构体110的外形为大致正方形，由固定部111 (111a lllc)、 位移部112(112a 112e)、连接部113 (113a 113d)、块上层部114 (114a 114j)构成。第1结构体IIO可以通过刻蚀半导体材料的膜形成开口 114a 114d以及块上层部114a 114j而作成。
固定部111可以划分为框部llla和突出部lllb、 lllc。框部llla是外 周、内周均为大致正方形的框形状的基板。突出部lllb配置于框部llla 的内周的角部，是朝向位移部112b (在以X""Y平面的X方向为0。时，在 0°方向上)突出的大致正方形的基板。突出部lllc配置于框部llla的内周 的角部，是朝向位移部112d (在以X—Y平面的X方向为0'时，在180° 方向上)突出的大致正方形的基板。框部llla与突出部lllb、 lllc一体地 构成。
位移部112由位移部112a 112c构成。位移部112a是外周为大致正方 形的基板，配置于固定部lll的开口中央附近。位移部112b 112e是外周 为大致正方形的基板，连接、配置为从4个方向(X轴正方向、X轴负方 向、Y轴正方向、Y轴负方向)包围位移部112a。位移部112a 112e分别 通过接合部120与后述的重量部132a 132e接合，相对于固定部111 一体 地位移。
位移部112a的上面作为驱动用电极El (后述)而起作用。该位移部 112a的上面的驱动用电极El，与设置于第l基体140下面的后述的驱动用 电极144a电容耦合，通过施加于其间的电压而使位移部112沿Z轴方向振 动。再者，该驱动的详细后述。
位移部112b 112e的上面，分别作为检测位移部112的X轴及Y轴 方向的位移的检测用电极E1 (后述)而起作用。该位移部112b 112e的上 面的检测用电极分别与设置于第1基体140下面的后述的检测用电极 144b 144e电容耦合(位移部112的b e字母与检测用电极144的b e 字母分别顺次对应)。再者，该检测的详细后述。
连接部113a 113d是大致长方形的基板，将固定部111与位移部112a 在4个方向(在以X—Y平面的X方向为0°时，在45°、 135°、 225°、 315° 方向上)连接。连接部113a 113d，在接近于框部llla侧的区域中，通过台座131的 突出部131c (后述)与接合部120接合。在连接部113a 113d的其他区域 即接近于位移部112a侧的区域，在对应的区域没有形成突出部131c，由于 厚度较薄，所以具有可挠性。接近连接部113a 113d的框部llla侧的区域， 与突出部131c接合是为了防止由于较大的挠曲而损伤连接部113a 113d。
连接部113a 113d作为可以挠曲的梁而起作用。通过连接部113a 113d挠曲，从而位移部112可以相对于固定部111位移。具体而言，位移 部112相对于固定部111沿Z正方向、Z负方向直线地位移。另外，位移 部112可以相对于固定部111以X轴及Y轴为旋转轴正负旋转。即，对于 这里所说的"位移"，可以包括移动及旋转(在Z轴方向的移动，在X、 Y 轴的旋转)的二者。
块上层部114由块上层部114a 114j构成。块上层部114a 114j是大 致正方形的基板，沿固定部lll的内周，配置为从周围包围位移部112。
块上层部114h、 114a具有与位移部112e的端面对置的端面；块上层 部114b、 U4c具有与位移部112b的端面对置的端面；块上层部114d、 114e 具有与位移部112c的端面对置的端面；块上层部114f、 114g具有与位移部 112d的端面对置的端面。如图1所示，块上层部114a 114h分别具有与位 移部112的8个端面中的一个对置的端面，按字母顺次向右旋转配置。块 上层部114i、块上层部114j，在以X—Y平面的X方向为(T时，分别配置 在90°、 27(T方向上。
块上层部114a 114h分别通过接合部120与后述的块下层部134a 134h接合(块上层部114的a h的字母与块下层部134的a h的字母分 别顺次对应)。
块上层部114i、 114j通过接合部120与后述的块下层部134i、 134j分 别接合，使用在用于使位移部112沿Z轴方向振动的配线用途。再者，该 详细后述。
第2结构体130的外形为大致正方形，由台座131 (131a 131d)、重 量部132 (132a 132e)、及块下层部134 (134a 134j)构成。第2结构体 130可以通过刻蚀半导体材料的基板形成开口 133、块下层部134a 134j 及槽腔135 (后述)而作成。再者，台座131、块下层部134a 134j相互高度大致相等，重量部132比台座131及块下层部134a 134j高度低。在重 量部132与第2基体150之间确保间隙(gap),是为了可以使重量部132 位移。台座131、块下层部134a 134j、重量部132分别离开配置。
台座131可以划分为框部131a和突出部131b、 131d。
框部131a是外周、内周均为大致正方形的框形状的基板，具有与固定 部lll的框部llla对应的形状。
突出部131b配置于框部131a的内周的角部，是朝向重量部132b (在 以X—Y平面的X方向为(T时，在(T方向上)突出的大致正方形的基板， 具有与固定部111的突出部lllb对应的形状。
突出部131c是4个大致长方形的基板，在以X-Y平面的X方向为 0°时，在45°、 135°、 225°、 315。方向上从框部131a朝向重量部132a分别 突出， 一端与台座131的框部131a连接，另一端与重量部132a离开配置。 突出部131c在与连接部113a 113d对应的区域中，形成在框部131a侧的 大致一半的区域，在其他区域即重量部132侧的大致一半的区域没有形成。
突出部131d配置于框部131a的内周的角部，在朝向重量部132d (在 以X—Y平面的X方向为(T时，在18(T方向上)突出的大致正方形的基板 内，形成有贯通该基板的表面与背面的槽腔135.(开口)，与固定部lll的 突出部lllc接合。
槽腔135是放入了用于维持高真空的吸气材料的例如长方体形状的空 间。槽腔135的一方的开口端通过接合部120被盖住。槽腔135的另一方 的开口端虽然通过第2基体150盖住大部分，但靠重量部132的一部分未 被盖住，该另一方的开口端与、重量部132等所形成的开口 133—部分相 通(未图示)。吸气材料是因提高被真空封入的力学量传感器100内的真空 度的目的而吸附残留气体的物质，例如可以由以锆为主要成分的合金等构 成。
框部131a与突出部131b 131d —体地构成。
台座131通过接合部120与固定部111、及连接部113a 113d的规定
的区域连接。
重量部132作为具有质量、受到加速度a、角速度co各自引起的力F0、 哥氏力F的重锤或者作用体而起作用。gp，当施加加速度a、角速度co后，在重量部132的重心作用力F0、哥氏力F。
重量部132划分为大致长方体形状的重量部132a 132e。在配置于中 心的重量部132a上从4个方向连接重量部132b 132e，作为整体可以一体 地位移(移动、旋转)。即，重量部132a作为连接重量部132b 132e的连 接部而起作用。
重量部132a 132e分别具有与位移部112a 112e对应的大致正方形的 剖面形状，通过接合部120与位移部112a 112e接合。对应施加于重量部 132的力F0、哥氏力F，位移部112进行位移，其结果，可以测定加速度ou 角速度co。
通过重量部132a 132e而构成重量部132是为了实现力学量传感器 100的小型化和高感度化的并存。当使力学量传感器100小型化(小容量化) 后，则由于重量部132的容量也变小，其质量变小，因此对角速度的感度 也降低。为了不妨碍连接部113a 113d的挠曲而通过分散配置重量部 132a 132e，从而确保重量部132的质量。其结果，能实现力学量传感器 100的小型化和高感度化的并存。
重量部132是在制造流程的中途即在第1结构体作成后且第2基体150 与第2结构体130接合前，使第2结构体130的形成区域(即包含重量部 132的形成区域)的半导体材料的厚度调整形成得较薄的部件。
由于重量部132是在力学量传感器100的制造流程的中途完成厚度调 整的，所以可以提高为了制造力学量传感器100而准备的半导体基板的厚 度的选择自由度。
另外，由于重量部132是在力学量传感器100的制造流程的中途完成 厚度调整的，因此与要求的共振频率等的机械特性的规格无关，可以生产 存放力学量传感器100的中间产品(至最终产品前的制造流程的中途的产 品)。在力学量传感器100的制造流程的中途，通过调整对机械特性产生影 响的重量部132的厚度，从而可以由中间产品制造要求的机械特性的规格 的力学量传感器IOO。这样，由于能与最终产品(力学量传感器IOO)的机 械特性的规格无关地生产存放相同的中间产品，所以根据其量产效果而可 以降低力学量传感器100的制造成本。再者，关于中间产品的生产存放的 详细后述。重量部132的厚度调整，例如可以例举通过形成第2结构体130的区
域的半导体材料层的研磨的薄壁化。
重量部132的厚度虽然不特别限制，但优选5(Hun以上。若重量部132 的厚度不足50pm，则在形成重量部132的区域的半导体材料层的5开磨时， 半导体基板有可能破损。
重量部132的厚度，根据力学量传感器100要求的机械特性的规格而
适当确定。
重量部132a的背面，作为驱动用电极El (后述)而起作用。该重量 部132a的背面的驱动用电极El ，与第2基体150的上面所设置的后述的 驱动用电极154a电容耦合，通过施加在其间的电压而使位移部112沿Z轴 方向振动。再者，该驱动的详细情况后述。
重量部132b 132e的背面，作为检测位移部112的X轴及Y轴方向 的位移的检测用电极El (后述)而分别起作用。该重量部132b 132e的 背面的检测用电极El ，与设置于第2基体150的上面的后述的检测用电极 154b 154e分别电容耦合(重量部132的b e的字母与检测用电极154 的b e的字母分别顺次对应)。再者，该检测的详细情况后述。
块下层部134a 134j具有分别与块上层部114a 114j对应的大致正方 形的剖面形状，通过接合部120与块上层部114a 114j接合。将接合块上 层部114a 114h及块下层部134a 134h的块，以下分别称为"块a h"。 块a h在分别用于向驱动用电极114b 114e、 154b 154e供给电源的配 线的用途中使用。分别接合块上层部U4i、 114j及块下层部134i、 134j的 块(以下分别称为"块i、 j")，在用于使位移部112沿Z轴方向振动的配 线的用途中使用。再者，这些详细情况后述。
接合部120如上所述，是连接第1结构体110、第2结构体130的部件。 接合部120划分为连接连接部113的规定的区域及固定部111与台座131 的接合部121;连接位移部112a 112e与重量部132a 132e的接合部122 (122a 122e);连接块上层部114a 114j和块下层部134a 134j的接合 部123 (123a 123j)。接合部120在除此以外的部分中未连接第1结构体 110、第2结构体130。是为了使连接部113a 113d的挠曲和重量部132的 位移成为可能。再者，接合部121、 122、 123可以通过刻蚀硅氧化膜而构成。
由于通过必要的部分使第1结构体110和第2结构体130导通，所以 形成有导通部160 162。
导通部160是导通固定部111与台座131的部件，贯通固定部111的 突出部lllb以及接合部121。
导通部161是导通位移部112与重量部132的部分，贯通位移部112a 和接合部122。
导通部162是分别导通块上层部114a、 114b、 114e、 114f、 114i和块 下层部134a、 134b、 134e、 134f、 134i的部分，分别贯通块上层部114a、 114b、 114e、 114f、 114i及接合部123。
导通部160 162是例如在贯通孔的边缘、壁面及底部形成有例如Al 那样的金属层的部分。再者，贯通孔的形状虽然没有特别限制，但由于可 通过Al等的溅射等而有效地形成金属层，因此优选使导通部160 162的 贯通孔形成上粗的锥状形状。
第1基体140例如由玻璃材料构成，具有大致长方体的外形，具有框 部141和底板部142。框部141和底板部142可通过在基板上形成大致长方 体状(例如长宽2.5imn、深5pm)的凹部143而作成。
框部141是外周、内周均为大致正方形的框形状的基板形状。框部141 的外周与固定部111的外周一致，框部141的内周比固定部111的内周小。
底板部142是外周与框部141大致相同的大致正方形的基板形状。
在第1基体140上形成凹部143是为了确保用于位移部112位移的空 间。位移部112以外的第1结构体110即固定部111及块上层部114a 114j， 与第1基体140通过例如阳极接合而接合。
在底板部142 (第1基体140的背面上)上，以与位移部112对置的方 式配置有驱动用电极144a、检测用电极144b 144e。驱动用电极144a、检 测用电极144b 144e均由导电性材料构成。驱动用电极144a例如为十字 形状，以与位移部112a对置的方式形成在凹部143的中央附近。检测用电 极144b 144e分别为大致正方形，从4个方向(X轴正方向、X轴负方向、 Y轴正方向、Y轴负方向)包围驱动用电极144a，分别顺次与位移部112b 112e对置配置。驱动用电极144a、检测用电极144b 144e各自分离。在驱动用电极144a上连接有与块上层部114i的上面电连接的配线层 Ll。在检测用电极144b上连接有与块上层部114b的上面电连接的配线层 L4，在检测用电极144c上连接有与块上层部114e的上面电连接的配线层 L5，在检测用电极144d上连接有与块上层部114f的上面电连接的配线层 L6，在检测用电极144e上连接有与块上层部114a的上面电连接的配线层 L7。
对于驱动用电极144a、检测用电极144b 144e及配线层Ll、 L4 L7 的构成材料，例如可以使用含有Nd的Al。通过在驱动用电极144a、检测 用电极144b 144e内使用含有Nd的Al (Nd的含有率为1.5 10at%)，从 而在后述的热处理工序(第1基体140或第2基体150的阳极接合或吸气 材料的活性化)中，可以抑制在驱动用电极144a、检测用电极144b 144e 上产生突丘(匕口 、_y夕)。这里所说的突丘是指例如半球状的突起物。由此， 能提高驱动用电极144a与形成在位移部112a的上面的驱动用电极El (与 驱动用电极144a电容耦合)之间的距离或检测用电极144b 144e与形成 在位移部112b 112e的上面的检测用电极El (与检测用电极144b 144e 分别电容耦合)之间距离的尺寸精度。
第2基体150例如由玻璃材料构成，是大致正方形的基板形状。重量 部132以外的第2结构体130即台座131及块下层部134a 134j，与第2 基体150通过例如阳极接合而接合。由于重量部132的高度比台座131及 块下层部134a 134j低，所以与第2基体150未接合。是为了在重量部132 与第2基体150之间确保间隙(gap)，使重量部132的位移成为可能。
在第2基体150的上面上，以与重量部132对置的方式配置有驱动用 电极154a、检测用电极154b 154e。驱动用电极154a、检测用电极154b 154e均由导电性材料构成。驱动用电极154a例如为十字形状，以与重量部 132a对置的方式形成在第2基体150的上面的中央附近。检测用电极154b 154e分别为大致正方形，从4个方向(X轴正方向、X轴负方向、Y轴正 方向、Y轴负方向)包围驱动用电极154a，分别顺次与重量部132b 132e 对置配置。驱动用电极154a、检测用电极154b 154e各自分离。
在驱动用电极154a上连接有与块下层部134j的背面电连接的配线层L2。在检测用电极154b上连接有与块下层部134c的背面电连接的配线层 L8，在检测用电极154c上连接有与块下层部134d的背面电连接的配线层 L9，在检测用电极154d上连接有与块下层部134g的背面电连接的配线层 L10，在检测用电极154e上连接有与块下层部134h的背面电连接的配线层 Lll。
对于驱动用电极154a、检测用电极154b 154e及配线层L2、 L8 L11 的构成材料，例如可以使用含有Nd的Al。通过在驱动用电极154a、检测 用电极154b 154e内使用含有Nd的Al (Nd的含有率为1.5 10at%)，从 而在后述的热处理工序(第2基体150的阳极接合或吸气材料的活性化) 中，可以抑制在驱动用电极154a、检测用电极154b 154e上产生突丘。由 此，能提高驱动用电极154a与形成在重量部132a的背面的驱动用电极El (与驱动用电极154a电容耦合)之间的距离或检测用电极154b 154e与 形成在重量部132b 132e的背面的检测用电极E1 (与检测用电极154b 154e分别电容耦合)之间距离的尺寸精度。
在第2基体150上设置有贯通第2基体150的配线用端子T(T1 T11)， 从力学量传感器100的外部与驱动用电极144a、 154a、检测用电极144b 144e、 154b 154e的电连接成为可能。
配线用端子Tl的上端与台座131的突出部131b的背面连接。配线用 端子T2 T9，分别与块下层部134a 134h的背面连接(配线用端子T2 T9的T2 T9的序号顺序与块下层部134a 134h的134a 134h的字母顺 序分别对应)。配线用端子T10 Tll分别与块下层部134i、 134j的背面连 接。
如图9、 IO所示，配线用端子T是在例如上粗的锥状贯通孔的边缘、 壁面及底部形成有例如Al等的金属膜的部件，成为与贯通部160 162相 同的结构。配线用端子T可以作为用于与外部电路通过例如引线连接的连 接端子使用。
再者，在图1 图10中，考虑第1结构体110、接合部120、第2结构 体130的易见性，图示为第2基体150配置在下。在将配线用端子T与外 部电路通过例如引线连接的情况下，将力学量传感器100的第2基体150 配置为例如在上可便于连接。(力学量传感器100的动作、配线)
关于力学量传感器100的配线及电极进行说明。
图11是表示图9所示的力学量传感器100的6组电容元件的剖视图。 在图11中，用剖面线表示作为电极而起作用的部分。再者，虽然在图11 中图示了 6组电容元件，但如前所述，在力学量传感器100上形成10组电 容元件。
10组电容元件的一方的电极，是形成在第1基体140的驱动用电极 144a、检测用电极144b 144e及形成在第2基体150的驱动用电极154a、 检测用电极154b 154e。
另一方的电极，是位移部U2a的上面的驱动用电极El、在位移部 112b 112e的上面分别形成的检测用电极El、重量部132a的下面的驱动 用电极E1、及在重量部132b 132e的下面分别形成的检测用电极El。艮P， 接合位移部112及重量部132的块作为10组电容耦合的共用电极而起作用。 由于第1结构体110、第2结构体130由导电性材料(含有杂质的硅)构成， 所以接合位移部112及重量部132的块作为电极而起作用。
由于电容器的电容与电极间的距离成反比例，所以假定在位移部112 的上面及重量部132的下面具有驱动用电极E1或检测用电极E1。 g卩，驱 动用电极E1或检测用电极E1并不是与位移部112的上面或重量部132的 下面的表层分体形成。掌握了位移部112的上面或重量部132的下面作为 驱动用电极El或检测用电极El而起作用。
形成在第1基体140的驱动用电极144a、检测用电极144b 144e，分 别顺次通过配线层L1、 L4 L7，与块上层部114i、 114b、 114e、 114f、 114a 电连接。另外，块上层部114i、 114b、 114e、 114f、 114a与块下层部134i、 134b、 134e、 134f、 134a分别通过导通部162导通。
形成在第2基体150的驱动用电极154a、检测用电极154b 154e，分 别顺次通过配线层L2、 L8 L11，与块下层部134j、 134c、 134d、 134g、 134h电连接。
因此，相对这些驱动用电极144a、154a、检测用电极144b 144e、 154b 154e的配线，只要与块下层部134a 134j的下面连接即可。配线用端子 T2 T9分别配置在块下层部134a 134h的下面，配线用端子TIO、 Tll分别配置在块下层部134i、 134J的下面。
根据以上，配线用端子T2 Tll分别顺次与检测用电极144e、 144b、 154b、 154c、 144c、 144d、 154d、 154e、驱动用电极144a、 154a电连接。
驱动用电极E1、检测用电极E1分别由位移部112的上面及重量部132 的下面构成。位移部112及重量部132通过导通部161被导通，均由导电 性材料构成。台座131及固定部111由导通部160导通，均由导电性材料 构成。位移部112、连接部113及固定部111通过导电性材料一体地构成。 因此，相对驱动用电极E1、检测用电极E1的配线，只要与台座131的下 面连接即可。配线用端子Tl配置于台座131的突出部131b的下面，配线 用端子T1与驱动用电极E1、检测用电极E1电连接。
如以上，由于将第1结构体110、第2结构体130通过导电性材料(含 有杂质的硅)构成，所以可以使接合块上层部114a 114j及块下层部134a 134j的块a j具有作为配线的功能，可以使相对电容元件的配线简单。
进行说明利用力学量传感器IOO检测加速度和角速度的原理。 (1)位移部112的振动
当在驱动用电极144a、 El之间施加电压后，由于库仑力，驱动用电极 144a、 El相互吸引，位移部112 (重量部132也)沿Z轴正方向位移。当 在驱动用电极154a、 El之间施加电压后，由于库仑力，驱动用电极154a、 El相互吸引，位移部112 (重量部132也)沿Z轴负方向位移。即，通过 在驱动用电极144a、 El之间、驱动用电极154a、 El之间交替施加电压， 从而位移部112 (重量部132也)沿Z轴正方向振动。该电压的施加可以 使用正或负的直流波形(当也考虑非施加时，则为脉冲波形)、半波波形等。
再者，驱动用电极144a、 El (位移部112a的上面)、驱动用电极154a、 El (重量部132a的下面)作为振动施加部而起作用，检测用电极M4b 144e、 154b 154e、 El (位移部112b 112e的上面、重量部132b 132e 的下面)作为位移检测部而起作用。
位移部112的振动周期通过切换电压的周期来决定。该切换的周期优 选某种程度上接近位移部112的固有振动数。位移部112的固有振动数由 连接部113的弹性力或重量部132的质量等决定。若施加于位移部112的 振动周期与固有振动数不对应，则施加于位移部112的振动能量被释放而降低能量效率。
再者，也可以仅在驱动用电极144a、 El之间或驱动用电极154a、 El 之间任意一方施加位移部212的固有振动数的1/2的频率的交流电压。
(2) 加速度引起的力的产生
若在重量部132 (位移部112)上施加加速度a，则在重量部132上作 用力F0。具体而言，根据X、 Y、 Z轴方向各自的加速度ax、 ay、 az， X、 Y、 Z轴方向的力F0x (=m*ax)、 F0y (=m ay)、 F0z (=m az)作用于 重量部132 (m为重量部132的质量)。其结果，在位移部112上产生向X、 Y方向的倾斜及向Z方向的位移。这样，由于加速度ax、 ay、 az，在位移 部112上产生X、 Y、 Z轴方向的倾斜(位移)。
(3) 角速度引起的哥氏力的产生
在重量部132 (位移部112)沿Z轴方向以速度vz移动时，若施加角 速度Q)，则在重量部132上作用哥氏力F。具体而言，分别对应X轴方向 的角速度cox及Y轴方向的角速度coy，Y轴方向的哥氏力Fy(-2 tn vz tox) 及X轴方向的哥氏力Fx (=2*m*vz'coy)作用于重量部132 (m为重量 部132的质量)。
当施加X轴方向的角速度cox所产生的哥氏力Fy后，则在位移部112 上产生向Y方向的倾斜。这样，由于角速度tox、 coy引起的哥氏力Fy、 Fx， 在位移部112上产生Y方向、X方向的倾斜(位移)。
(4) 位移部112的位移的检测
如以上，通过加速度a及角速度co，位移部112产生位移(倾斜)。通 过检测用电极144b 144e、 154b 154e，可以检测出位移部112的位移。
当在位移部112上施加Z正方向的力F0z后，则检测用电极E1 (位移 部112c的上面)、144c之间以及检测用电极El (位移部112e的上面)、144e 之间的距离均变小。其结果，检测用电极E1 (位移部112c的上面)、144c 之间以及检测用电极E1 (位移部112e的上面)、144e之间的电容均变大。 即，基于检测用电极E1与检测用电极144b 144e之间的电容之和(或者 检测用电极E1与检测用电极154b 154e之间的电容之和)，可检测位移部 112的Z方向的位移作为检测信号输出。
另一方面，若在位移部U2上施加Y正方向的力FOy或哥氏力Fy，则驱动用电极E1 (位移部112c的上面)、144c之间、检测用电极E1 (重量 部132e的下面)、154e之间的距离变小；检测用电极E1 (位移部112e的 上面)、144e之间、检测用电极E1 (重量部132e的下面)、154c之间的距 离变大。其结果，检测用电极E1 (位移部112c的上面)、144c之间以及检 测用电极El (重量部132e的下面)、154e之间的电容变大；检测用电极 El (位移部112e的上面)、144e之间、检测用电极E1 (重量部132c的下 面)、154c之间的电容变小。即，基于检测用电极El与检测用电极144b M4e、 154b 154e之间的电容之差，可检测出位移部112的X、 Y方向的
倾斜变化，作为检测信号输出。
如以上，通过检测用电极E1、 144b 144e、 154b 154e检测出位移部 112在X方向、Y方向的倾斜以及在Z方向的位移。 (5)来自检测信号的加速度、角速度的抽取
在从检测用电极144b 144e、 154b 154e、 El输出的信号中，含有由 加速度ax、 ay、 az、角速度cox、①y引起的成分的二者。利用这些成分的 不同，可抽取加速度、角速度。
在重量部132 (质量m)上施加加速度a时的力Fa (=m a)不依存于 重量部132的振动。即，检测信号中的加速度成分，是与重量部132的振 动不对应的一种偏置成分。另一方面，在重量部132 (质量m)上施加角 速度Q)时的力Fco (=2*wvz'(o)依存于重量部132的Z轴方向的速度 vz。即，检测信号中的角速度成分，是对应重量部132的振动、周期性变 化的一种振幅成分。
具体而言，根据检测信号的频率分析，抽取比位移部112的振动数频 率低的偏置成分(加速度)、与位移部112的振动数相同的振动成分(角速 度)。其结果，利用力学量传感器100可以测定X、 Y、 Z方向(3轴)的 加速度ax、 ay、 az及X、 Y方向(2轴)的角速度cox、 coy。 (力学量传感器100的作成)
关于力学量传感器100的作成工序进行说明。图12是表示力学量传感 器100的作成步骤的一例的流程图。另夕卜，图13A 图13K是表示在图12 的作成步骤中的力学量传感器100的状态的剖视图(相当于沿C一C线剖 切图1所示的力学量传感器100的剖面)。图13A 图13K对应于将图10的力学量传感器100上下颠倒配置的部件。
(1) 准备半导体基板W (步骤S10及图13A)
如图13A所示，准备层叠第1、第2、第3层11、 12、 13的3层而成 的半导体基板W。
第1、第2、第3层11、 12、 13分别是用于构成第1结构体110、接合 部120、第2结构体130的层，这里为由含有杂质的硅、氧化硅、含有杂质 的硅构成的层。
具有含有杂质的硅、氧化硅、含有杂质的硅这3层的层叠结构的半导 体基板W，在接合在含有杂质的硅基板上层叠氧化硅膜的基板和含有杂质 的硅基板后，通过将后者的含有杂质的硅基板研磨得较薄，能够作成(所 谓的SOI基板)。
这里，含有杂质的硅基板，例如在利用切克劳斯基单晶体生长法制造 硅单晶体中，可通过掺杂杂质而制造。作为硅中含有的杂质，可例举例如 硼。作为含有硼的硅，例如可以使用含有高浓度的硼、电阻率为0.001~ 0.01Q. cm的物质。
再者，这里虽然通过相同材料(含有杂质的硅)构成第1层11和第3 层13，但也可以使第l、第2、第3层11、 12、 13全部通过不同的材料构 成。
(2) 第1结构体110的作成.(第1层11的刻蚀、步骤Sll及图13B) 通过刻蚀第l层ll，从而形成开口U5，形成第1结构体110。即，使
用对第1层11具有侵蚀性、对第2层12不具有侵蚀性的刻蚀方法，相对 第1层11的规定区域(开口 115a 115d)沿厚度方向刻蚀，直到第2层 12的上面露出为止。
在第1层11的上面，形成具有对应第1结构体110的图案的保护层， 沿垂直下方侵蚀未被该保护层覆盖的露出部分。在该刻蚀工序中，由于不 进行相对第2层12的侵蚀，所以仅除去第1层11的规定区域(开口 115a 115d)。图13B表示对第1层11进行如上述那样的刻蚀形成第1结构体110 的状态。
(3) 接合部120的作成(第2层12的刻t虫、步骤S12及图13C) 通过刻蚀第2层12从而形成接合部120。目卩，通过对第2层12具有侵蚀性、对第1层11及第3层13不具有侵蚀性的刻蚀方法，相对第2层12， 从其露出部分开始沿厚度方向及层方向进行刻蚀。
在该刻蚀工序中，不需要另外形成保护层。即，第l层ll的残留部分 即第l结构体110作为相对于第2层12的保护层而起作用。刻蚀相对于第 2层12的露出部分而完成。
在相对第2层12的刻蚀工序(步骤S12)中，需要进行满足以下两个 条件的刻蚀方法。第1个条件是具有沿厚度方向及层方向的方向性，第2 个条件是虽然相对于氧化硅层具有侵蚀性，但对硅层不具有侵蚀性。
第1个条件是以免在不需要的部分残留氧化硅层而妨碍重量部132的 位移的自由度的必要条件。第2个条件是以免对已完成向规定形状的加工 的由硅构成的第1结构体110或第3层13产生侵蚀的必要条件。
作为满足第1、第2条件的刻蚀方法，可以列举使用以氢氟酸缓冲液(例 如，HF=5.5wt°/。、 NH4F-20wt。/。的混合水溶液)作为刻蚀液的湿刻蚀法。另 外，也可以适用使用了 CF4气体与02气体的混合气体的RIE法的干刻蚀法。
(4) 导通部160 162的形成(步骤S13及图13D) 导通部160 162的形成如下a、 b进行。
a. 锥状贯通孔的形成
湿刻蚀第1结构体110以及第2层12的规定部位，形成贯通至第2层 12那样的锥状的贯通孔。作为刻蚀液，在第1结构体110的刻蚀中，例如 可使用20。/。的TMAH (四甲基氢氧化氨)；在第2层12的刻蚀中，例如可 使用氢氟酸缓冲液(例如，HF=5.5wt%、 NH4F-20wt。/。的混合水溶液)。
b. 金属层的形成
在第1结构体110的上面及锥状贯通孔内，例如使Al通过蒸镀法或溅 射法等堆积，形成导通部160 162。堆积在第1结构体110的上面的不需 要的金属层(导通部160 162的上端的边缘(未图示)的外侧的金属层) 通过刻蚀除去。
(5) 第1基体140的接合(步骤S14及图13E) O第l基体140的作成
刻蚀由绝缘性材料构成的基板(例如，含有可动离子的波璃基板)形 成凹部143，将驱动用电极144a、检测用电极144b 244e及配线层Ll、L4 L7，通过例如含有Nd的由Al构成的图案形成在规定的位置。这里， 玻璃基板含有可动离子是用于后面的阳极接合。
2)半导体基板W与第1基体140的接合
将半导体基板W与第1基体140通过例如阳极接合进行接合。
在第2结构体130作成之前将第1结构基体140进行阳极接合。在形 成重量部132之前，由于阳极接合第1基体140，所以在连接部113a 113d 上不存在厚度较薄的区域且不具有可挠性，因此，即使产生静电引力，位 移部112也不受第1基体140吸引。因此，可防止第1基体140与位移部 112的接合。图13E表示将半导体基板W与第1基体140接合了的状态。 (6)第3层13的研磨(步骤S15以及图13F)
通过例如CMP法(化学的机械研磨法、Chemical Mechanical Polishing), 为使第3层13成为规定的厚度，研磨第3层13的上面。研磨后的第3层 13的厚度，根据力学量传感器100要求的机械性能的规格而适当设定。
再者，第3层13的研磨(步骤S15)，既可以在第1结构体130作成 (步骤Sll)之后进行，也可以在接合部120作成(步骤S12)之后进行， 亦可以在导通部160 162作成(步骤S13)之后进行。可是，如本实施方 式那样，优选在第1基体接合后(步骤S14)之后进行第3层13的研磨(步 骤S15)。是因为根据该作成步骤，第1基体140作为半导体基板W的支撑 板而起作用，可使半导体基板W比现有技术做得薄(后述)，因此，可容 易地实现力学量传感器100整体的薄型化，并且，能增加力学量传感器100 的设计自由度。
本实施方式的力学量传感器100的制造方法，由于具有步骤S15 (第3 层13的研磨)，所以与共振频率等的机械特性的规格无关，可以选择某个 厚度以上的(第3层13的厚度比重量部132的厚度厚)半导体基板W。因 此，根据本实施方式，可以提高为了制造力学量传感器100而准备的半导 体基板W的厚度的选择的自由度。由此，准备相同厚度的多个半导体基板 W，可以制造机械特性的规格不同的多种类的力学量传感器100。
另外，本实施方式的力学量传感器100的制造方法，由于具有步骤S15 (第3层13的研磨)，所以与共振频率等的机械特性的规格无关，可以生 产存放力学量传感器100的中间产品(至最终产品之前的制造流程的中间的产品)。
这是因为，在步骤S15中，通过研磨中间产品(例如与第1基体140 接合了的半导体基板W)的第3层13，从而能调整对机械特性产生影响的 重量部132的厚度，因此可以从中间产品制造要求的规格的机械特性的力 学量传感器100。
这里，作为生产存放的中间产品，可以例举在步骤Sll中形成有第1 结构体110的半导体基板W、在步骤S12中形成有接合部120的半导体基 板W、在步骤S13中形成有导通部160 162的半导体基板W、或在步骤 S14中与第1基体140接合的半导体基板W。其中，从保护第1结构体110 的观点出发，也优选与第1基体140接合的半导体基板W。
这样，根据本实施方式，由于能与最终产品(力学量传感器100)的机 械特性的规格无关地生产存放相同的中间产品，所以根据其量产效果可降 低力学量传感器100的制造成本。
另外，本实施方式的力学量传感器100的制造方法，由于具有步骤S15 (第3层13的研磨)，所以易于半导体基板W的薄型化，可以使力学量传 感器100整体比现有技术薄型化。是因为在步骤S15中，由于研磨接合了 第1基体140的半导体基板W进行薄壁化处理，所以第1基体140作为半 导体基板W的支撑板而起作用。
由于第1基体140作为半导体基板W的支撑板而起作用，所以将如现 有技术那样地薄壁化处理后的半导体基板(未与玻璃基板等的基体接合) 与玻璃基板等的基体接合时或在处理时，半导体基板破损的可能较少。另 外，也不会因如现有技术那样地薄壁化处理后的半导体基板(未与玻璃基 板等的基体接合)翘曲、对准标志偏移等理由而导致加工精度降低。
这样，根据本实施方式，由于研磨接合了第1基体140的半导体基板 W进行薄壁化处理，所以能抑制半导体基板W的破损或翘曲。因此，可以 使半导体基板W容易地薄壁化到现有技术难于实现的例如50pm左右，可 使力学量传感器100比现有技术薄型化。
另外，根据本实施方式，通过步骤S15 (第3层13的研磨)，由于使 第3层13薄壁化而使重量部132的厚度比现有技术薄，所以能增加力学量 传感器100的设计自由度。(7)第2结构体130的作成(第3层13的刻蚀、步骤S16及图13G、 图13H)
第2结构体130的形成如下a、 b进行。
a. 间隙lO的形成(图13G)
在研磨至规定的厚度的第3层13的上面，除了重量部132的形成区域 及其附近外形成保护层，使未被该保护层覆盖的露出部分(重量部132的 形成区域及其附近)向垂直下方侵蚀。其结果，在形成重量部的区域的上 部形成用于使重量部132可位移的间隙10。
b. 第2结构体130的形成(图13H)
通过刻蚀形成有间隙10的第3层13，从而形成开口 133、块下层部 134a 134j及槽腔135，进而形成第2结构体130。即，通过对第3层13 具有侵蚀性、对第2层12不具有侵蚀性的刻蚀方法，相对第3层13的规 定区域(开口 133)，进行向厚度方向的刻蚀。
在第3层13的上面，形成具有对应第2结构体130的图案的保护层， 沿垂直下方侵蚀未被该保护层覆盖的露出部分。图13H表示对第3层13 进行上述那样的刻蚀、形成第2结构体130的状态。
在以上的制造流程中，在形成第1结构体110的工序(步骤Sll.)和形 成第2结构体130的工序(步骤S16)中，需要进行以下的刻蚀法。
第1个条件是各层具有厚度方向的方向性，第2个条件是对硅层具有 侵蚀性，但对氧化硅层不具有侵蚀性。
作为满足第1个条件的刻蚀方法，可以例举电感耦合等离子体刻蚀法 (ICP刻蚀法Induced Coupling Plasma Etching Method)。该刻蚀法是在沿 垂直方向挖掘较深的槽时有效的方法， 一般而言，是称为DRIE (Deep Reactive Ion Etching)的刻蚀方法中的一种。
在该方法中，交替反复进行沿厚度方向侵蚀材料层的同时挖入的刻蚀 步骤和在已挖出的孔的侧面形成聚合物的壁的沉积步骤。刻入的孔的侧面， 由于顺次形成聚合物的壁进行保护，所以可以仅在大致厚度方向进行侵蚀。
另一方面，为了进行满足第2条件的刻蚀，只要使用对氧化硅和硅具 有刻蚀选择性的刻蚀材料即可。例如，在刻蚀步骤中，考虑使用SF6气体 及02气体的混合气体，在沉积步骤中考虑使用QF8气体。(8) 第2基体150的接合(步骤S17及图131)1) 第2基体150的作成在由绝缘性材料构成的基板(例如，含有可动离子的玻璃基板)上， 将驱动用电极154a、检测用电极154b 154e及配线层L2、 L8 L11，通过 例如由含有Nd的Al构成的图案形成在规定的位置。另外，通过刻蚀第2 基体150，在规定的部位形成11个用于形成配线用端子T1 T11的上粗的 锥状贯通孔IO。这里，玻璃基板含有可动离子是用于后面的阳极接合。再者，也可以与第1基体140同样，在形成驱动用电极154a等之前， 通过刻蚀等在第2基体150上形成凹部。这种情况，不需要在第2结构体 130上形成间隙10。即，重量部132和第2基体150之间的间隙，可以设 在第2结构体130、第2基体150的任何一个或者二者上地设置。2) 半导体基板W与第2基体150的接合在槽腔135内放入吸气材料(f工只歹:y夕一X^亇Z:/公司制造、 商品名非蒸发吸气剂)，将第2基体150与半导体基板W例如通过阳极接 合进行接合。图131表示接合了半导体基板W与第2基体150的状态。再者，将图131所示的第1基体140的上面及/或第2基体150的下面， 例如通过抛光法研磨，第1基体140及/或第2基体150薄壁化，可以使力 学量传感器100比现有技术薄型化。由此，可以使半导体基板W、第1基 体140及第2基体150的合计的厚度(最终产品的力学量传感器100的厚 度)例如为lOOO(im (例如，半导体基板W的厚度为400nm、第1基体140 的厚度为300jLim、第2基体150的厚度为30(Him)。由于半导体基板W、 第1基体140及第2基体150相互层叠，所以在第1基体140研磨时，半 导体基板W及第2基体150作为支撑板而起作用；在第2基体150研磨时， 半导体基板W及第1基体140作为支撑板而起作用。(9) 配线用端子T1 T11的形成(步骤S18及图13J)在第2基体150的上面及锥状贯通孔10内，通过蒸镀法或溅射法等按 例如Cr层、Au层的顺序形成金属层。通过刻蚀除去不需要的金属层(配 线用端子T的上端的边缘的外侧的金属层)，形成配线用端子T1 T11。(10) 半导体基板W、第1基体140及第2基体150的切割(步骤S19 及图13K)例如，在通过450'C的热处理使槽腔135中的吸气材料活性化后，在相 互接合了的半导体基板W、第1基体140及第2基体150上用切割锯等切 割，分离为一个个的力学量传感器100。如以上，根据本实施方式，由于具有步骤S15 (第3层13的研磨)， 所以与共振频率等的机械特性的规格无关，可以选择具有某种厚度以上的 (第3层13的厚度比重量部132的厚度厚)半导体基板W。因此，根据本 实施方式，可以提高为了制造力学量传感器100而准备的半导体基板W的 厚度的选择的自由度。由此，准备相同厚度的多个半导体基板W，可以制 造机械特性的规格不同的多种力学量传感器100。另外，根据本实施方式，可以与共振频率等的机械特性的规格无关地 生产存放力学量传感器100的中间产品。在步骤S15中，通过研磨中间产 品(例如与第1基体140接合了的半导体基板W)的第3层13，从而可以 调整对机械特性产生影响的重量部132的厚度，因此，可以从中间产品制 造要求的规格的机械特性的力学量传感器100。这样，由于可以与最终产品 (力学量传感器100)的机械特性的规格无关地生产存放相同的中间产品， 因此根据其量产效果能降低力学量传感器100的制造成本。另外，根据本实施方式，由于具有步骤S15 (第3层13的研磨)，所 以半导体基板W容易薄型化，其结果，可以使力学量传感器100整体比现 有技术薄型化。在步骤S15中，由于研磨接合了第1基体140.的半导体基 板W进行薄壁化处理，所以第1基体140作为半导体基板W的支撑板而 起作用，可以抑制成为现有问题的半导体基板的翘曲或破损。另外，根据本实施方式，在步骤S15 (第3层13的研磨)中，研磨接 合了第1基体140的半导体基板W进行薄壁化处理，可以实现比现有技术 薄壁化的重量部132，因此，能增加力学量传感器100的设计的自由度。 (第2实施方式)图14是表示本发明第2实施方式的力学量传感器200的主要部分的局 部剖视图。在与图IO共用的部分标注相同符号，省略重复的说明。如图14所示，本实施方式的力学量传感器200，与第l实施方式的力 学量传感器100在第2结构体(第2结构体130、 230)的调整方法(作为 其结果为厚度)上不同。SP，在第1实施方式的力学量传感器100中，具备在第1基体140与第1结构体110接合后、且第2基体150与第2结构 体130接合之前厚度调整得较薄的第2结构体130。与此相对，在本实施方 式的力学量传感器200中，具备在第1基体140与第1结构体110接合后、 且第2基体150与第2结构体230接合之前厚度调整得较厚的第2结构体 230。关于力学量传感器200的构成进行说明。力学量传感器200具备相互 层叠配置的第1结构体110、接合部120、第2结构体230、第1基体140、 第2基体150。第2结构体230由台座231 (231a 231d)、重量部232 (232a 232e)、 及块下层部234 (234a 234j)构成。在台座231的突出部231d上形成有 槽腔235。本实施方式的力学量传感器200所具备的第2结构体230，仅在厚度调 整得较厚这点上与第1实施方式的力学量传感器100所具备的第1结构体 130不同。作为第2结构体230的厚度的调整方法(作为结果为重量部232的厚 度的调整方法)，例如可以例举在形成重量部232的区域的半导体材料层利 用成膜半导体层(例如外延层)的厚壁化或者在形成重量部232的区域的 半导体材料层利用接合半导体层的厚壁化等。重量部232是在制造流程的中途即在第1结构体110作成后且第2基 体150与第2结构体230接合前，使重量部232的形成区域的半导体材料 的厚度调整形成得较厚的部件。重量部232的厚度不特别地限制，根据力学量传感器200要求的机械 特性的规格适当确定。重量部232的厚度例如可以调整为700nm。关于力学量传感器200的作成工序进行说明。图15是表示力学量传感 器200的作成步骤的一例的流程图。如图15所示，在本实施方式中，取代在第1实施方式中力学量传感器 100的作成方法中的步骤S15的第3层13的研磨，在步骤S25中在第3层 13上形成半导体层这点不同。半导体层的形成例如可以例举外延层的成膜或半导体层的接合等。作 为半导体层的接合方法，例如可以例举晶圆直接接合法、表面活性化接合法等公知的接合方法。再者，在第3层形成半导体层(步骤S25)，既可以在第1结构体130 作成(步骤S21)之后进行，也可以在接合部120作成(步骤S22)之后进 行，亦可以在导通部160 162作成(步骤S23)之后进行。如以上，本实施方式由于具有步骤S25 (在第3层上形成半导体层)， 所以与共振频率等的机械特性的规格无关，可以选择某种厚度以下的(第3 层的厚度为重量部232的厚度以下的)半导体基板W。因此，根据本实施 方式，可以提高为了制造力学量传感器200而准备的半导体基板W的厚度 的选择的自由度。由此，准备相同厚度的多个半导体基板W，可以制造机 械特性的规格不同的多种力学量传感器200。另外，准备相同厚度的多个半 导体基板W，也可以制造力学量传感器200 (重量部232进行了厚壁化处 理的部件)和力学量传感器IOO (重量部132迸行了薄壁化处理的部件)。另外，根据本实施方式，可以与共振频率等的机械特性的规格无关地 生产存放力学量传感器200的中间产品。在步骤S25中，通过在中间产品 (例如与第1基体140接合了的半导体基板W)的第3层13上形成半导体 层，从而可以调整对机械特性产生影响的重量部232的厚度，因此，可以 从中间产品制造要求的规格的机械特性的力学量传感器200。这样，由于可 以与最终产品(力学量传感器200)的机械特性的规格无关地生产存放相同 的中间产品，因此根据其量产效果能降低力学量传感器200的制造成本。再者，也可以使力学量传感器200 (本实施方式)的中间产品与力学量 传感器100 (第1实施方式)的中间产品为相同的产品(例如与第1基体 140接合了的半导体基板W)。由此，根据进一步的量产效果，可以进一步 降低力学量传感器100、 200的制造成本。另外，根据本实施方式，在步骤S25 (在第3层上形成半导体层)中， 由于进行接合了第1基体140的半导体基板W的厚壁化处理，所以重量部 232的厚壁化有时比现有技术容易实现。例如由于第3层为厚壁，所以即使 在通过常用的现有的SOI基板的制造装置难于制造这种SOI基板的情况下， 根据本实施方式，也能够容易地制造这种厚壁的重量部232 (例如，厚度为 90(Him的重量部232)的力学量传感器200。由此，根据本实施方式，能增 加力学量传感器200的设计的自由度。(其他实施方式)本发明的实施方式不限于上述的实施方式，可以扩充、变更，扩充、 变更了的实施方式也包含于本发明的技术范围。另外，在力学量传感器100、 200中，虽然以在第1结构体110及第2 结构体130、 230上使用导电性材料(含有杂质的硅)的情况为例进行了说 明，但未必整体全部需要用导电性材料构成。也可以至少驱动用电极E1、 检测用电极E1或导通配线用端子T10和块下层部134i的下面之间的部分 等的必要部分通过导电性材料构成。
权利要求
1. 一种力学量传感器，具备第1结构体，具备具有开口的固定部、配置在该开口内且相对上述固定部进行位移的位移部、以及连接上述固定部与上述位移部的连接部，且由平板状的第1半导体材料一体地构成；第2结构体，具有与上述位移部接合的重量部、包围上述重量部配置且与上述固定部接合的台座，由第2半导体材料构成，且在上述第1结构体上层叠配置；第1基体，与上述固定部连接并在上述第1结构体上层叠配置，由绝缘性材料构成；第2基体，与上述台座连接并在上述第2结构体上层叠配置，由绝缘性材料构成；振动施加部，对上述位移部施加层叠方向的振动；以及，位移检测部，检测上述位移部的位移，上述重量部在上述第1结构体作成后且在上述第2基体与上述第2结构体接合前进行厚度的调整。
2. 根据权利要求1所述的力学量传感器，其中，上述重量部在上述第 1结构体与上述第1基体接合后进行厚度的调整。
3. 根据权利要求1所述的力学量传感器，其中，上述厚度的调整通过 由上述第2半导体材料构成的层的研磨来进行。
4. 根据权利要求1所述的力学量传感器，其中，上述厚度的调整通过 向由上述第2半导体材料构成的层的成膜来进行。
5. 根据权利要求1所述的力学量传感器，其中，上述厚度的调整通过 向由上述第2半导体材料构成的层上的半导体层的接合来进行。
6. —种力学量传感器的制造方法，具有如下步骤 刻蚀半导体基板的第1层形成第1结构体的步骤，所述半导体基板将由第1半导体材料构成的上述第1层、由绝缘材料构成的第2层及由第2 半导体材料构成的第3层顺次层叠而成，所述第1结构体具备具有开口的 固定部、配置在该开口内且相对上述固定部位移的位移部、连接上述固定部与上述位移部的连接部，以及调整已作成上述第1结构体的上述半导体基板的上述第3层的厚度的
7.根据权利要求6所述的力学量传感器的制造方法，其中，在形成上 述第1结构体的步骤与调整上述第3层的厚度的步骤之间还具备如下步骤: 将由绝缘性材料构成的第1基体，接合在上述固定部并层叠配置于上述第1 结构体。
8. 根据权利要求6所述的力学量传感器的制造方法，其中，还具有如下步骤刻蚀进行了上述厚度调整的上述第3层形成第2结构体的步骤，所述 第2结构体具有与上述位移部接合的重量部、及包围上述重量部配置且与 上述固定部接合的台座，将由绝缘性材料构成的第2基体，接合在上述台座并层叠配置于上述 第2结构体的步骤。
9. 根据权利要求6所述的力学量传感器的制造方法，其中，调整上述 第3层厚度的步骤具有研磨上述第3层的步骤。
10. 根据权利要求6所述的力学量传感器的制造方法，其中，调整上述 第3层厚度的步骤具有在上述第3层上成膜半导体层的步骤。
11. 根据权利要求6所述的力学量传感器的制造方法，其中，调整上述 第3层厚度的步骤具有在上述第3层上接合半导体层的步骤。
全文摘要
力学量传感器具备第1结构体，具备具有开口的固定部、配置在该开口内且相对上述固定部位移的位移部、连接上述固定部与上述位移部的连接部；第2结构体，具有与上述位移部接合的重量部、包围上述重量部配置且与上述固定部接合的台座，且在上述第1结构体上层叠配置；第1基体，与上述固定部连接并在上述第1结构体上层叠配置；以及第2基体，与上述台座连接并在上述第2结构体上层叠配置，上述重量部在上述第1结构体作成后且在上述第2基体与上述第2结构体接合前进行厚度的调整。
文档编号G01C19/56GK101535765SQ20078004290
公开日2009年9月16日 申请日期2007年11月15日 优先权日2006年11月20日
发明者武下清和, 相田和彦 申请人:大日本印刷株式会社