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JP2010098281A - Mems sensor, and method of manufacturing the same - Google Patents

Mems sensor, and method of manufacturing the same Download PDF

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JP2010098281A JP2009044694A JP2009044694A JP2010098281A JP 2010098281 A JP2010098281 A JP 2010098281A JP 2009044694 A JP2009044694 A JP 2009044694A JP 2009044694 A JP2009044694 A JP 2009044694A JP 2010098281 A JP2010098281 A JP 2010098281A
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宜隆 宇都
Kazuyoshi Takahashi
一好 高橋
Jun Suzuki
潤 鈴木
Kiyoshi Sato
清 佐藤
Katsuya Kikuiri
勝也 菊入
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an MEMS sensor, in particular, suppressing oxidation of the bonding surface of an Al layer, and appropriately subjected to eutectic bonding or diffusion bonding, in relation to a bonding structure having the Al layer between a support conduction part (anchor part) or the like and a wiring board. <P>SOLUTION: A first connection metal layer 41 is formed on a surface 12a of a support conduction part 12. The first connection metal layer 41 is formed with a laminate structure of the Al layer 51 and an oxidation prevention layer 52 formed on a surface 51a thereof. A second connection metal layer 31 is formed on a surface of the wiring board 2. The second connection metal layer 31 and the oxidation prevention layer 52 are formed of, for instance, Ge. The first connection metal layer 41 and the second connection metal layer 31 are subjected to eutectic bonding or diffusion bonding. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、シリコン基板を微細加工して形成されたMEMSセンサ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a MEMS sensor formed by finely processing a silicon substrate and a manufacturing method thereof.

MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)センサは、SOI(Silicon on Insulator)基板を構成するSOI層を微細加工することで、可動電極部と固定電極部が形成される。この微細なセンサは、可動電極部の動作により、加速度センサ、圧力センサ、振動型ジャイロ、またはマイクロリレーなどとして使用される。   In a MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) sensor, a movable electrode portion and a fixed electrode portion are formed by finely processing an SOI layer constituting an SOI (Silicon on Insulator) substrate. This fine sensor is used as an acceleration sensor, a pressure sensor, a vibration gyro, a micro relay, or the like depending on the operation of the movable electrode portion.

図14は、従来のMEMSセンサの部分断面図、図15は、図14に示す支持導通部(アンカ部)と配線基板間を接合する前の状態を示す拡大断面図である。   FIG. 14 is a partial cross-sectional view of a conventional MEMS sensor, and FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view showing a state before bonding between a support conduction portion (anchor portion) and a wiring board shown in FIG.

図14に示すMEMSセンサは、支持基板200、酸化絶縁層203及びSOI層210にて構成されるSOI基板と、SOI基板に対向して設けられた配線基板211とを有して構成される。   The MEMS sensor illustrated in FIG. 14 includes an SOI substrate including a support substrate 200, an oxide insulating layer 203, and an SOI layer 210, and a wiring substrate 211 provided to face the SOI substrate.

可動電極部及び固定電極部で構成される可動領域201と、可動電極部及び固定電極部の各支持導通部202は前記SOI層210を微細加工して形成されたものである。   The movable region 201 composed of the movable electrode portion and the fixed electrode portion, and the support conduction portions 202 of the movable electrode portion and the fixed electrode portion are formed by finely processing the SOI layer 210.

図14,図15に示すように支持導通部202の表面202aには第1の接続金属層212が設けられている。   As shown in FIGS. 14 and 15, a first connection metal layer 212 is provided on the surface 202 a of the support conducting portion 202.

配線基板211は、シリコン基板204、絶縁層205、及び、リード層206等を備えて構成され、前記支持導通部202と対向する表面に第2の接続金属層213が形成されている。第2の接続金属層213はリード層206と電気的に接続されている。そして、第1の接続金属層212と第2の接続金属層213間を加熱しながら加圧して、第1の接続金属層212と第2の接続金属層213とが共晶接合される。   The wiring substrate 211 includes a silicon substrate 204, an insulating layer 205, a lead layer 206, and the like, and a second connection metal layer 213 is formed on the surface facing the support conductive portion 202. The second connection metal layer 213 is electrically connected to the lead layer 206. Then, the first connection metal layer 212 and the second connection metal layer 213 are pressurized while being heated, so that the first connection metal layer 212 and the second connection metal layer 213 are eutectic bonded.

特開2005−236159号公報JP 2005-236159 A

例えば第1の接続金属層212はAlで形成され、第2の接続金属層213はGeで形成される。これにより、第1の接続金属層212と第2の接続金属層213とを共晶接合できる。   For example, the first connection metal layer 212 is made of Al, and the second connection metal layer 213 is made of Ge. Thereby, the 1st connection metal layer 212 and the 2nd connection metal layer 213 can be eutectic-bonded.

しかしながら、Alで形成された第1の接続金属層212の接合表面212aには図11に示すように自然酸化層214が形成されてしまう。   However, a natural oxide layer 214 is formed on the bonding surface 212a of the first connection metal layer 212 made of Al as shown in FIG.

したがって、従来では、第1の接続金属層212と第2の接続金属層213とを適切に共晶接合するために、接合工程前に、自然酸化層214をエッチングにて除去することが必要となった。   Therefore, conventionally, in order to appropriately eutectic-bond the first connection metal layer 212 and the second connection metal layer 213, it is necessary to remove the natural oxide layer 214 by etching before the bonding step. became.

特に、自然酸化層214を取り除いても、しばらくすれば、また第1の接続金属層212の接合表面212aに自然酸化層が形成されてしまうので、自然酸化層214の除去工程から接合工程に早急に移行することが必要であった。   In particular, even if the natural oxide layer 214 is removed, a natural oxide layer is formed on the bonding surface 212a of the first connection metal layer 212 after a while. It was necessary to migrate to.

また、Alで形成された第1の接続金属層212の厚みを、自然酸化層214の除去量を見込んである程度厚く形成しなければならず、また自然酸化層214の除去量にばらつきが生じやすく、それによるMEMSセンサの厚さ寸法のばらつきや、接合強度のばらつき等が生じやすくなっていた。   Further, the thickness of the first connection metal layer 212 made of Al must be formed to a certain extent in consideration of the removal amount of the natural oxide layer 214, and the removal amount of the natural oxide layer 214 is likely to vary. As a result, variations in the thickness dimension of the MEMS sensor, variations in bonding strength, and the like are likely to occur.

また、従来の構造では、Al層の表面に自然酸化層が残ることで、適切に共晶接合あるいは拡散接合できず、あるいは、接合むらが出来やすく、強固な接合強度を得ることが難しかった。   Further, in the conventional structure, since the natural oxide layer remains on the surface of the Al layer, it is difficult to appropriately perform eutectic bonding or diffusion bonding, or uneven bonding easily, and it is difficult to obtain strong bonding strength.

そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、支持導通部(アンカ部)等と配線基板間のAl層を備える接合構造に関し、特に、前記Al層の接合表面の酸化を抑制でき、適切に共晶接合又は拡散接合できるMEMSセンサ及びその製造方法を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention solves the above-described conventional problems, and relates to a bonding structure including an Al layer between a support conductive portion (anchor portion) and a wiring board, and in particular, can suppress oxidation of the bonding surface of the Al layer, An object of the present invention is to provide a MEMS sensor capable of appropriately eutectic bonding or diffusion bonding and a method for manufacturing the same.

本発明におけるMEMSセンサは、支持基板、中間層、及び機能層の順に積層される第1の基板と、前記機能層と対向して、前記機能層に形成される可動電極部及び前記固定電極部との導通経路を備える配線基板と、を有し、
前記機能層には、前記中間層に固定支持されるとともに、前記配線基板と接合される接合層が形成されており、
前記接合層の表面に第1の接続金属層が形成され、前記配線基板の表面に第2の接続金属層が形成され、前記第1の接続金属層と前記第2の接続金属層とが共晶接合又は拡散接合されており、
前記第1の接続金属層及び前記第2の接続金属層のうち、少なくとも一方の接続金属層は、Al層と、前記Al層の他方の接続金属層との接合表面に形成された酸化防止層と、を有して形成されていることを特徴とするものである。
The MEMS sensor according to the present invention includes a first substrate that is laminated in the order of a support substrate, an intermediate layer, and a functional layer, a movable electrode portion and a fixed electrode portion that are formed on the functional layer so as to face the functional layer. And a wiring board provided with a conduction path to
The functional layer is fixedly supported on the intermediate layer, and a bonding layer bonded to the wiring board is formed,
A first connection metal layer is formed on the surface of the bonding layer, a second connection metal layer is formed on the surface of the wiring board, and the first connection metal layer and the second connection metal layer are shared. Crystal bonding or diffusion bonding,
Of the first connection metal layer and the second connection metal layer, at least one of the connection metal layers is an antioxidant layer formed on the bonding surface of the Al layer and the other connection metal layer of the Al layer. It is characterized by being formed.

これにより、Al層の接合表面の酸化を防止できる。したがって、第1の接続金属層と第2の接続金属層との接合強度を向上でき、MEMSセンサの機械的強度を向上させることができる。   Thereby, oxidation of the bonding surface of the Al layer can be prevented. Therefore, the joint strength between the first connection metal layer and the second connection metal layer can be improved, and the mechanical strength of the MEMS sensor can be improved.

本発明では、前記酸化防止層は、前記Al層と前記第2の接続金属層とが共晶接合又は拡散接合を可能とする膜厚で形成されることが好ましい。具体的には、前記酸化防止層の膜厚は、50〜500Åの範囲内で形成されることが好ましい。このように酸化防止層を薄く形成することで、Al層に対する酸化防止機能を発揮させつつ、Al層と第2の接続金属層との共晶接合又は拡散接合を阻害するのを防止することができ、第1の接続金属層と第2の接続金属層とを強固に接合できる。   In the present invention, it is preferable that the antioxidant layer is formed with a film thickness that allows the Al layer and the second connection metal layer to perform eutectic bonding or diffusion bonding. Specifically, the thickness of the antioxidant layer is preferably formed within a range of 50 to 500 mm. By forming the antioxidant layer thin in this way, it is possible to prevent the eutectic bonding or diffusion bonding between the Al layer and the second connection metal layer from being inhibited while exhibiting the antioxidant function for the Al layer. The first connection metal layer and the second connection metal layer can be firmly joined.

また本発明では、上記において、前記酸化防止層は、Alと共晶可能な又はAl層へ拡散可能な材質で形成されることが好ましい。これにより、第1の接続金属層と第2の接続金属層間の共晶接合又は拡散接合を効果的に促進させることができる。   In the present invention, the antioxidant layer is preferably formed of a material that can be eutectic with Al or diffused into the Al layer. Thereby, eutectic bonding or diffusion bonding between the first connection metal layer and the second connection metal layer can be effectively promoted.

さらに本発明では、上記において、前記第2の接続金属層は、少なくとも前記酸化防止層との接合表面側に、前記酸化防止層と同じ材質で形成された部分を有することが好ましい。これにより接合強度を効果的に高めることが出来る。   Furthermore, in the present invention, in the above, it is preferable that the second connection metal layer has a portion formed of the same material as that of the antioxidant layer at least on the bonding surface side with the antioxidant layer. This can effectively increase the bonding strength.

また本発明におけるMEMSセンサは、支持基板、中間層、及び機能層の順に積層される第1の基板と、前記機能層と対向して、前記機能層に形成される可動電極部及び前記固定電極部との導通経路を備える配線基板と、を有し、
前記機能層には、前記中間層に固定支持されるとともに、前記配線基板と接合される接合層が形成されており、
前記接合層の表面に第1の接続金属層が形成され、前記配線基板の表面に第2の接続金属層が形成され、前記第1の接続金属層と前記第2の接続金属層とが共晶接合又は拡散接合されており、
前記第1の接続金属層及び前記第2の接続金属層のうち、一方の接続金属層は、Al層と、前記Al層の他方の接続金属層と対向する表面に形成された被覆層と、を有して形成されており、
前記被覆層は、前記他方の接続金属層と同じ材質で且つ前記他方の接続金属層よりも薄い膜厚で形成されていることを特徴とするものである。
The MEMS sensor according to the present invention includes a first substrate laminated in the order of a support substrate, an intermediate layer, and a functional layer, and a movable electrode portion and the fixed electrode that are formed on the functional layer so as to face the functional layer. A wiring board having a conduction path to the part,
The functional layer is fixedly supported on the intermediate layer, and a bonding layer bonded to the wiring board is formed,
A first connection metal layer is formed on the surface of the bonding layer, a second connection metal layer is formed on the surface of the wiring board, and the first connection metal layer and the second connection metal layer are shared. Crystal bonding or diffusion bonding,
Of the first connection metal layer and the second connection metal layer, one connection metal layer is an Al layer and a coating layer formed on the surface of the Al layer facing the other connection metal layer, Formed with
The covering layer is formed of the same material as that of the other connecting metal layer and is thinner than the other connecting metal layer.

これにより、Al層と被覆層との間で生じる共晶あるいは拡散を、第1の接続金属層と第2の接続金属層との共晶接合あるいは拡散接合の反応開始トリガー(反応開始の活性点)にでき、したがって、第1の接続金属層と第2の接続金属層との接合強度を向上でき、MEMSセンサの機械的強度を向上させることができる。   As a result, the eutectic or diffusion generated between the Al layer and the coating layer is caused by the reaction start trigger (the active point of the reaction start) of the eutectic bonding or diffusion bonding between the first connecting metal layer and the second connecting metal layer. Therefore, the bonding strength between the first connection metal layer and the second connection metal layer can be improved, and the mechanical strength of the MEMS sensor can be improved.

本発明では、前記Al層の表面から前記他方の接続金属層に対して遠ざかる方向へ凹む凹部が形成されており、前記被覆層が前記凹部内に形成されていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that a recess that is recessed from the surface of the Al layer in a direction away from the other connection metal layer is formed, and the coating layer is formed in the recess.

あるいは本発明では、前記Al層の表面から前記他方の接続金属層に向けて突出する凸部が形成されており、前記被覆層が前記凸部の裾に位置する前記表面に形成されていることが好ましい。   Or in this invention, the convex part which protrudes toward the said other connection metal layer from the surface of the said Al layer is formed, and the said coating layer is formed in the said surface located in the bottom of the said convex part Is preferred.

上記により、第1の接続金属層と第2の接続金属層との接合強度をより効果的に向上でき、MEMSセンサの機械的強度をより向上させることができる。   As described above, the bonding strength between the first connection metal layer and the second connection metal layer can be more effectively improved, and the mechanical strength of the MEMS sensor can be further improved.

また本発明では、例えば、前記接合層は、前記可動電極部及び前記固定電極部の夫々に接続される支持導通部である。あるいは、前記接合層は、前記可動電極部及び前記固定電極部と分離して形成され、前記可動電極部の可動領域を囲む枠体層であり、前記第1の接続金属層と前記第2の接続金属層とが共晶接合又は拡散接合されて、前記可動領域の外周を囲む金属シール層が形成されている。   In the present invention, for example, the bonding layer is a support conduction portion connected to each of the movable electrode portion and the fixed electrode portion. Alternatively, the bonding layer is a frame layer that is formed separately from the movable electrode portion and the fixed electrode portion, and surrounds the movable region of the movable electrode portion, and the first connection metal layer and the second connection layer The connecting metal layer is eutectic bonded or diffusion bonded to form a metal sealing layer surrounding the outer periphery of the movable region.

また本発明では、前記配線基板は、シリコン基板と、前記シリコン基板の表面に、絶縁層とこの絶縁層の内部に埋設された前記可動電極部及び前記固定電極部の夫々に電気的に接続されるリード層と、前記第2の接続金属層と、を有して形成されることが好ましい。これにより配線基板を簡単な構造で形成できると共に、MEMSセンサの薄型化を実現できる。   In the present invention, the wiring board is electrically connected to a silicon substrate, an insulating layer on the surface of the silicon substrate, and each of the movable electrode portion and the fixed electrode portion embedded in the insulating layer. It is preferable that the first connecting metal layer is formed. As a result, the wiring board can be formed with a simple structure, and the MEMS sensor can be thinned.

また本発明におけるMEMSセンサの製造方法は、
支持基板、中間層、及び機能層の順に積層される第1の基板と、前記機能層と対向して、前記機能層に形成される可動電極部及び前記固定電極部との導通経路を備える配線基板と、を有し、
前記機能層に、前記中間層に固定支持された接合層を形成する工程、
前記接合層の表面に第1の接続金属層を形成し、前記配線基板の表面に第2の接続金属層を形成し、
このとき、前記第1の接続金属層及び前記第2の接続金属層のうち、少なくとも一方の接続金属層を、Al層を有して形成し、さらに、前記Al層の他方の接続金属層との接合表面に酸化防止層を形成する工程、
前記第1の接続金属層と前記第2の接続金属層とを共晶接合又は拡散接合する工程、
を有することを特徴とするものである。
Moreover, the manufacturing method of the MEMS sensor in the present invention is as follows.
A first substrate that is laminated in the order of a support substrate, an intermediate layer, and a functional layer, and a wiring that has a conduction path between the movable electrode portion and the fixed electrode portion that are formed in the functional layer so as to face the functional layer A substrate,
Forming a bonding layer fixedly supported by the intermediate layer on the functional layer;
Forming a first connection metal layer on the surface of the bonding layer, forming a second connection metal layer on the surface of the wiring board;
At this time, at least one of the first connection metal layer and the second connection metal layer is formed to have an Al layer, and further, the other connection metal layer of the Al layer Forming an antioxidant layer on the bonding surface of
Eutectic bonding or diffusion bonding the first connection metal layer and the second connection metal layer;
It is characterized by having.

上記のMEMSセンサの製造方法によれば、Al層の接合表面の酸化を効果的に抑制できる。したがって本発明では従来に比べて簡単且つ適切に、第1の接続金属層と第2の接続金属層とを共晶接合又は拡散接合できる。   According to the above MEMS sensor manufacturing method, oxidation of the bonding surface of the Al layer can be effectively suppressed. Therefore, in the present invention, the first connection metal layer and the second connection metal layer can be eutectic-bonded or diffusion-bonded easily and appropriately as compared with the prior art.

本発明では、前記酸化防止層を、前記Al層と前記第2の接続金属層とが共晶接合又は拡散接合を可能とする膜厚で形成することが好ましい。具体的には、前記酸化防止層の膜厚を、50〜500Åの範囲内で形成することが好ましい。このように酸化防止層を薄く形成することで、Al層に対する酸化防止機能を発揮させつつ、Al層と第2の接続金属層との共晶接合又は拡散接合を阻害するのを防止することができる。   In the present invention, it is preferable that the antioxidant layer is formed with a film thickness that enables the Al layer and the second connection metal layer to perform eutectic bonding or diffusion bonding. Specifically, it is preferable to form the thickness of the antioxidant layer within a range of 50 to 500 mm. By forming the antioxidant layer thin in this way, it is possible to prevent the eutectic bonding or diffusion bonding between the Al layer and the second connection metal layer from being inhibited while exhibiting the antioxidant function for the Al layer. it can.

また本発明では、上記において、前記酸化防止層を、Alと共晶可能な又はAl層へ拡散可能な材質で形成することが好ましい。これにより、第1の接続金属層と第2の接続金属層との共晶接合又は拡散接合を効果的に促進させることができる。   In the present invention, the antioxidant layer is preferably formed of a material that can be eutectic with Al or can be diffused into the Al layer. Thereby, eutectic bonding or diffusion bonding between the first connecting metal layer and the second connecting metal layer can be effectively promoted.

さらに本発明では、上記において、前記第2の接続金属層の少なくとも前記酸化防止層との接合表面側に、前記酸化防止層と同じ材質の部分を形成することが好ましい。これにより第1の接続金属層と第2の接続金属層とをより強固に接合できる。   Furthermore, in the present invention, in the above, it is preferable that a portion of the same material as that of the antioxidant layer is formed on at least a bonding surface side of the second connection metal layer with the antioxidant layer. Thereby, the 1st connection metal layer and the 2nd connection metal layer can be joined more firmly.

また本発明におけるMEMSセンサの製造方法は、
支持基板、中間層、及び機能層の順に積層される第1の基板と、前記機能層と対向して、前記機能層に形成される可動電極部及び前記固定電極部との導通経路を備える配線基板と、を有し、
前記機能層に、前記中間層に固定支持された接合層を形成する工程、
前記接合層の表面に第1の接続金属層を形成し、前記配線基板の表面に第2の接続金属層を形成し、
このとき、前記第1の接続金属層及び前記第2の接続金属層のうち、少なくとも一方の接続金属層を、Al層を有して形成し、さらに、前記Al層の他方の接続金属層と対向する表面に、前記他方の接続金属層と同じ材質で且つ前記他方の接続金属層よりも薄い膜厚の被覆層を形成する工程と、
前記第1の接続金属層と前記第2の接続金属層とを共晶接合又は拡散接合する工程、
を有することを特徴とするものである。
Moreover, the manufacturing method of the MEMS sensor in the present invention is as follows.
A first substrate that is laminated in the order of a support substrate, an intermediate layer, and a functional layer, and a wiring that has a conduction path between the movable electrode portion and the fixed electrode portion that are formed in the functional layer so as to face the functional layer A substrate,
Forming a bonding layer fixedly supported by the intermediate layer on the functional layer;
Forming a first connection metal layer on the surface of the bonding layer, forming a second connection metal layer on the surface of the wiring board;
At this time, at least one of the first connection metal layer and the second connection metal layer is formed to have an Al layer, and further, the other connection metal layer of the Al layer Forming a coating layer of the same material as the other connecting metal layer on the opposing surface and having a thickness smaller than that of the other connecting metal layer;
Eutectic bonding or diffusion bonding the first connection metal layer and the second connection metal layer;
It is characterized by having.

これにより、Al層と被覆層との間で生じる共晶あるいは拡散を、第1の接続金属層と第2の接続金属層との共晶接合あるいは拡散接合の反応開始トリガー(反応開始の活性点)にでき、したがって、第1の接続金属層と第2の接続金属層との接合強度を向上できる。   As a result, the eutectic or diffusion generated between the Al layer and the coating layer is caused by the reaction start trigger (the active point of the reaction start) of the eutectic bonding or diffusion bonding between the first connecting metal layer and the second connecting metal layer. Therefore, the bonding strength between the first connection metal layer and the second connection metal layer can be improved.

本発明では、前記Al層の表面から前記他方の接続金属層に対して遠ざかる方向へ凹む凹部を形成し、少なくとも前記凹部内に前記被覆層を形成することが好ましい。   In the present invention, it is preferable to form a recess that is recessed in a direction away from the surface of the Al layer with respect to the other connection metal layer, and to form the coating layer at least in the recess.

あるいは本発明では、前記Al層の表面から前記他方の接続金属層に向けて突出する凸部を形成し、少なくとも前記凸部の裾に位置する前記表面に前記被覆層を形成することが好ましい。   Or in this invention, it is preferable to form the convex part which protrudes toward the said other connection metal layer from the surface of the said Al layer, and to form the said coating layer in the said surface located at the bottom of the said convex part at least.

上記により、第1の接続金属層と第2の接続金属層との接合強度をより効果的に向上でき、MEMSセンサの機械的強度をより向上させることができる。   As described above, the bonding strength between the first connection metal layer and the second connection metal layer can be more effectively improved, and the mechanical strength of the MEMS sensor can be further improved.

本発明のMEMSセンサ及びその製造方法によれば、第1の接続金属層及び第2の接続金属層の少なくとも一方に形成されたAl層の接合表面の酸化を抑制でき、第1の接続金属層と第2の接続金属層との接合強度を向上できる。   According to the MEMS sensor and the manufacturing method thereof of the present invention, the oxidation of the bonding surface of the Al layer formed on at least one of the first connection metal layer and the second connection metal layer can be suppressed, and the first connection metal layer And the bonding strength between the second connection metal layer can be improved.

本発明の実施の形態のMEMSセンサの可動電極部と固定電極部および枠体層の分離パターンを示す平面図、The top view which shows the separation pattern of the movable electrode part of the MEMS sensor of embodiment of this invention, a fixed electrode part, and a frame body layer, 図1のII矢視部の拡大平面図、FIG. 図1のIII矢視部の拡大平面図、FIG. MEMSセンサの積層構造を示す断面図であり、図1のIV−IV線での断面図に相当している、It is sectional drawing which shows the laminated structure of a MEMS sensor, and is equivalent to sectional drawing in the IV-IV line of FIG. 接合前のMEMSセンサの断面図(なお図4と図5は、各層の配置構成が上下逆となっている)、Cross-sectional view of the MEMS sensor before bonding (in FIG. 4 and FIG. 5, the arrangement configuration of each layer is upside down), 本実施形態における接合前の第1の接続金属層及び第2の接続金属層の拡大断面図、The expanded sectional view of the 1st connection metal layer and the 2nd connection metal layer before joining in this embodiment, 図6と異なる実施形態における接合前の第1の接続金属層及び第2の接続金属層の拡大断面図、The expanded sectional view of the 1st connection metal layer before joining in the embodiment different from Drawing 6, and the 2nd connection metal layer, 本実施形態の好ましい一例を示す接合時の第1の接続金属層及び第2の接続金属層の拡大断面図、The expanded sectional view of the 1st connection metal layer at the time of joining which shows a desirable example of this embodiment, and the 2nd connection metal layer, 本実施形態の好ましい一例を示す接合前の第1の接続金属層及び第2の接続金属層の拡大断面図、The expanded sectional view of the 1st connection metal layer before joining which shows a desirable example of this embodiment, and the 2nd connection metal layer, 本実施形態の好ましい一例を示す接合前の第1の接続金属層及び第2の接続金属層の拡大断面図、The expanded sectional view of the 1st connection metal layer before joining which shows a desirable example of this embodiment, and the 2nd connection metal layer, 本実施形態の好ましい一例を示す接合前の第1の接続金属層及び第2の接続金属層の拡大断面図、The expanded sectional view of the 1st connection metal layer before joining which shows a desirable example of this embodiment, and the 2nd connection metal layer, ICパッケージを使用した実施の形態を示す断面図、Sectional drawing which shows embodiment using IC package, 図4と異なる実施形態を示す断面図、Sectional drawing which shows embodiment different from FIG. 従来におけるMEMSセンサの部分断面図、Partial sectional view of a conventional MEMS sensor, 図14に示す支持導通部(アンカ部)と配線基板間を接合する前の状態を示す拡大断面図、The expanded sectional view which shows the state before joining between the support conduction | electrical_connection part (anchor part) shown in FIG. 14, and a wiring board,

図1は本発明の実施の形態のMEMSセンサを示すものであり、可動電極部と固定電極部および枠体層を示す平面図である。図1では支持基板および配線基板の図示は省略している。図2は図1のII部の拡大図、図3はIII部の拡大図である。図4は、MEMSセンサの全体構造を示す断面図であり、図1をIV−IV線で切断した断面図に相当している。図5は、接合前のMEMSセンサの断面図である。なお図4と図5は、各層の配置構成が上下逆となっている。図6は、本実施形態における接合前の第1の接続金属層及び第2の接続金属層の拡大断面図、図7は、図6と異なる実施形態における接合前の第1の接続金属層及び第2の接続金属層の拡大断面図、である。   FIG. 1 shows a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention, and is a plan view showing a movable electrode portion, a fixed electrode portion, and a frame layer. In FIG. 1, the support substrate and the wiring substrate are not shown. 2 is an enlarged view of a portion II in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion III. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the entire structure of the MEMS sensor, and corresponds to a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the MEMS sensor before bonding. In FIGS. 4 and 5, the arrangement of each layer is upside down. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the first connection metal layer and the second connection metal layer before joining in the present embodiment, and FIG. 7 is a diagram illustrating the first connection metal layer before joining in the embodiment different from FIG. It is an expanded sectional view of the 2nd connection metal layer.

図4に示すように、MEMSセンサは、支持基板1と配線基板2の間に、SOI層(機能層)10が挟まれている。支持基板1とSOI層10の各部は、酸化絶縁層(中間層)3a,3b,3cを介して接合されている。   As shown in FIG. 4, in the MEMS sensor, an SOI layer (functional layer) 10 is sandwiched between the support substrate 1 and the wiring substrate 2. Each part of the support substrate 1 and the SOI layer 10 is joined via oxide insulating layers (intermediate layers) 3a, 3b, 3c.

支持基板1、SOI層10および酸化絶縁層3a,3b,3cは、SOI(Silicon on・Insulator)基板(第1の基板)を微細加工して形成されたものである。   The support substrate 1, the SOI layer 10, and the oxide insulating layers 3a, 3b, and 3c are formed by finely processing an SOI (Silicon on Insulator) substrate (first substrate).

SOI層10には、第1の固定電極部11、第2の固定電極部13、可動電極部15および枠体層25が分離して形成されている。さらに酸化絶縁層の一部が除去されて、互いに分離された酸化絶縁層3a,3b,3cが形成されている。   In the SOI layer 10, a first fixed electrode portion 11, a second fixed electrode portion 13, a movable electrode portion 15, and a frame body layer 25 are formed separately. Further, a part of the oxide insulating layer is removed to form oxide insulating layers 3a, 3b, 3c separated from each other.

図1に示すように、SOI層10の平面形状は、中心(図心)Oに対して180度の回転対称であり、且つ中心Oを通りX方向に延びる線に対して上下方向(Y方向)に対称である。   As shown in FIG. 1, the planar shape of the SOI layer 10 is 180 degrees rotationally symmetric with respect to the center (centroid) O, and the vertical direction (Y direction) with respect to a line passing through the center O and extending in the X direction. ).

図1に示すように、中心OよりもY1側に第1の固定電極部11が設けられている。第1の固定電極部11では、中心Oに接近する位置に四角形の支持導通部(アンカ部)12が一体に形成されている。図4に示すように、支持導通部12は酸化絶縁層3aによって支持基板1の表面1aに固定されている。第1の固定電極部11は、前記支持導通部12のみが前記酸化絶縁層3aによって支持基板1の表面1aに固定されており、その他の部分は、支持基板1との間の酸化絶縁層が除去されて、支持基板1の表面1aとの間に、酸化絶縁層3aの厚さに相当する間隔の隙間が形成されている。   As shown in FIG. 1, the first fixed electrode portion 11 is provided on the Y1 side from the center O. In the first fixed electrode portion 11, a square support conduction portion (anchor portion) 12 is integrally formed at a position approaching the center O. As shown in FIG. 4, the support conducting portion 12 is fixed to the surface 1a of the support substrate 1 by an oxide insulating layer 3a. In the first fixed electrode part 11, only the support conduction part 12 is fixed to the surface 1a of the support substrate 1 by the oxide insulation layer 3a, and the other part is an oxide insulation layer between the support substrate 1 and the other part. As a result of the removal, a gap having a distance corresponding to the thickness of the oxide insulating layer 3a is formed between the support substrate 1 and the surface 1a.

図1に示すように、第1の固定電極部11は、支持導通部12からY1方向に直線的に延びる一定の幅寸法の電極支持部11aを有している。電極支持部11aのX1側には、複数の対向電極11bが一体に形成されており、電極支持部11aのX2側には、複数の対向電極11cが一体に形成されている。図2には、一方の対向電極11cが示されている。複数の対向電極11cはいずれもX2方向へ直線的に延びており、Y方向の幅寸法は一定である。そして、複数の対向電極11cは、Y方向へ一定の間隔を空けて櫛歯状に配列している。X1側に延びる他方の対向電極11bと、X2方向に延びる前記対向電極11cは、中心Oを通ってY方向に延びる線に対して左右対称の形状である。   As shown in FIG. 1, the first fixed electrode portion 11 has an electrode support portion 11 a having a certain width dimension extending linearly from the support conducting portion 12 in the Y1 direction. A plurality of counter electrodes 11b are integrally formed on the X1 side of the electrode support portion 11a, and a plurality of counter electrodes 11c are integrally formed on the X2 side of the electrode support portion 11a. FIG. 2 shows one counter electrode 11c. Each of the plurality of counter electrodes 11c extends linearly in the X2 direction, and the width dimension in the Y direction is constant. The plurality of counter electrodes 11c are arranged in a comb-like shape with a certain interval in the Y direction. The other counter electrode 11b extending to the X1 side and the counter electrode 11c extending in the X2 direction have a bilaterally symmetric shape with respect to a line extending in the Y direction through the center O.

中心OよりもY2側には第2の固定電極部13が設けられている。第2の固定電極部13と前記第1の固定電極部11は、中心Oを通ってX方向に延びる線に対して上下方向(Y方向)へ対称形状である。すなわち、第2の固定電極部13は、中心Oに接近する位置に設けられた四角形の支持導通部(アンカ部)14と、この支持導通部14からY2方向へ直線的に延びる一定の幅寸法の電極支持部13aを有している。電極支持部13aのX1側には、電極支持部13aから一体に延びる複数の対向電極13bが設けられ、電極支持部13aのX2側には、電極支持部13aから一体に延びる複数の対向電極13cが設けられている。   A second fixed electrode portion 13 is provided on the Y2 side from the center O. The second fixed electrode portion 13 and the first fixed electrode portion 11 are symmetrical in the vertical direction (Y direction) with respect to a line extending in the X direction through the center O. That is, the second fixed electrode portion 13 has a rectangular support conduction portion (anchor portion) 14 provided at a position approaching the center O, and a constant width dimension extending linearly from the support conduction portion 14 in the Y2 direction. Electrode support portion 13a. A plurality of counter electrodes 13b extending integrally from the electrode support portion 13a are provided on the X1 side of the electrode support portion 13a, and a plurality of counter electrodes 13c extending integrally from the electrode support portion 13a are provided on the X2 side of the electrode support portion 13a. Is provided.

図3に示すように、対向電極13cはX2方向へ直線状に延び幅寸法が一定であり、且つY方向へ一定の間隔で互いに平行に形成されている。X1側の対向電極13bも同様に一定の幅寸法でX1方向へ直線的に延び、Y方向へ一定の間隔で平行に延びている。   As shown in FIG. 3, the counter electrode 13c extends linearly in the X2 direction, has a constant width dimension, and is formed in parallel with each other at a constant interval in the Y direction. Similarly, the counter electrode 13b on the X1 side also linearly extends in the X1 direction with a constant width dimension, and extends in parallel in the Y direction at constant intervals.

第2の固定電極部13も、支持導通部14のみが酸化絶縁層3aを介して支持基板1の表面1aに固定されている。それ以外の部分である電極支持部13aおよび対向電極13b,13cは、支持基板1の表面1aとの間の酸化絶縁層が除去されており、電極支持部13aおよび対向電極13b,13cと、支持基板1の表面1aとの間に、酸化絶縁層の厚さに相当する間隔の隙間が形成されている。   In the second fixed electrode portion 13 as well, only the support conduction portion 14 is fixed to the surface 1a of the support substrate 1 through the oxide insulating layer 3a. The other portions of the electrode support portion 13a and the counter electrodes 13b and 13c are removed from the surface 1a of the support substrate 1, and the electrode support portion 13a and the counter electrodes 13b and 13c are supported. A gap having an interval corresponding to the thickness of the oxide insulating layer is formed between the substrate 1 and the surface 1a.

図1に示すSOI層10は、四角形の枠体層25の内側が可動領域であり、可動領域では、前記第1の固定電極部11と第2の固定電極部13を除く部分が可動電極部15となっている。可動電極部15は、前記第1の固定電極部11と第2の固定電極部13および枠体層25から分離されて形成されている。   The SOI layer 10 shown in FIG. 1 has a movable area inside the rectangular frame layer 25, and in the movable area, a portion excluding the first fixed electrode portion 11 and the second fixed electrode portion 13 is a movable electrode portion. It is 15. The movable electrode portion 15 is formed separately from the first fixed electrode portion 11, the second fixed electrode portion 13, and the frame body layer 25.

図1に示すように、可動電極部15は、中心OよりもX1側に、Y1−Y2方向に延びる第1の支持腕部16を有しており、中心OのX1側に接近した位置に、第1の支持腕部16と一体に形成された四角形の支持導通部(アンカ部)17が設けられている。可動電極部15は、中心OよりもX2側に、Y1−Y2方向に延びる第2の支持腕部18を有しており、中心OのX2側に接近した位置に、第2の支持腕部18と一体に形成された四角形の支持導通部(アンカ部)19が設けられている。   As shown in FIG. 1, the movable electrode portion 15 has a first support arm portion 16 extending in the Y1-Y2 direction on the X1 side with respect to the center O, and at a position close to the X1 side of the center O. In addition, a rectangular support conduction portion (anchor portion) 17 formed integrally with the first support arm portion 16 is provided. The movable electrode portion 15 has a second support arm portion 18 extending in the Y1-Y2 direction on the X2 side with respect to the center O, and the second support arm portion is positioned closer to the X2 side of the center O. A square support conduction part (anchor part) 19 formed integrally with the reference numeral 18 is provided.

第1の支持腕部16と第2の支持腕部18とで挟まれた領域で、且つ第1の固定電極部11と第2の固定電極部13を除く部分が、錘部20となっている。錘部20のY1側の縁部は、弾性支持部21を介して第1の支持腕部16に支持されているとともに弾性支持部23を介して第2の支持腕部18に支持されている。錘部20のY1側の縁部は、弾性支持部22を介して第1の支持腕部16に支持されているとともに、弾性支持部24を介して第2の支持腕部18に支持されている。   The portion sandwiched between the first support arm portion 16 and the second support arm portion 18 and the portion excluding the first fixed electrode portion 11 and the second fixed electrode portion 13 is the weight portion 20. Yes. The edge portion on the Y1 side of the weight portion 20 is supported by the first support arm portion 16 via the elastic support portion 21 and supported by the second support arm portion 18 via the elastic support portion 23. . The edge portion on the Y1 side of the weight portion 20 is supported by the first support arm portion 16 via the elastic support portion 22 and supported by the second support arm portion 18 via the elastic support portion 24. Yes.

中心OよりもY1側では、錘部20のX1側の縁部からX2側に延びる複数の可動対向電極20aが一体に形成されているとともに、錘部20のX2側の縁部からX1側に延びる複数の可動対向電極20bが一体に形成されている。図2に示すように、錘部20と一体に形成された可動対向電極20bは、第1の固定電極部11の対向電極11cのY2側の辺に対して静止時に距離δ1を介して対向している。同様に、X1側の可動対向電極20aも、第1の固定電極部11の対向電極11bのY2側の辺に対して静止時に距離δ1を介して対向している。   On the Y1 side from the center O, a plurality of movable counter electrodes 20a extending from the X1 side edge of the weight portion 20 to the X2 side are integrally formed, and from the X2 side edge of the weight portion 20 to the X1 side. A plurality of movable counter electrodes 20b extending are integrally formed. As shown in FIG. 2, the movable counter electrode 20b formed integrally with the weight portion 20 is opposed to the side on the Y2 side of the counter electrode 11c of the first fixed electrode portion 11 via a distance δ1 when stationary. ing. Similarly, the movable counter electrode 20a on the X1 side is also opposed to the side on the Y2 side of the counter electrode 11b of the first fixed electrode portion 11 via a distance δ1 when stationary.

錘部20には、中心OよりもY2側において、X1側の縁部からX2方向に平行に延びる複数の可動対向電極20cが一体に形成されているとともに、X2側の縁部からX1方向に平行に延びる複数の可動対向電極20dが一体に形成されている。   The weight portion 20 is integrally formed with a plurality of movable counter electrodes 20c extending in parallel to the X2 direction from the edge portion on the X1 side on the Y2 side from the center O, and in the X1 direction from the edge portion on the X2 side. A plurality of movable counter electrodes 20d extending in parallel are integrally formed.

図3に示すように、可動対向電極20dは、第2の固定電極部13の対向電極13cのY1側の辺に対して静止時に距離δ2を介して対向している。これは、X1側の可動対向電極20cと対向電極13bとの間においても同じである。静止時の対向距離δ1とδ2は、同じ寸法となるようように設計されている。   As shown in FIG. 3, the movable counter electrode 20d is opposed to the side on the Y1 side of the counter electrode 13c of the second fixed electrode portion 13 via a distance δ2 when stationary. This is the same between the movable counter electrode 20c on the X1 side and the counter electrode 13b. The opposing distances δ1 and δ2 at rest are designed to have the same dimensions.

図4に示すように、第1の支持腕部16に連続する支持導通部17と支持基板1の表面1aとが酸化絶縁層3bを介して固定されており、第2の支持腕部18に連続する支持導通部19と支持基板1の表面1aも酸化絶縁層3bを介して固定されている。可動電極部15は、支持導通部17と支持導通部19のみが前記酸化絶縁層3bによって支持基板1に固定されており、それ以外の部分、すなわち第1の支持腕部16、第2の支持腕部18、錘部20、可動対向電極20a,20b,20c,20dおよび弾性支持部21,22,23,24は、支持基板1の表面1aとの間の酸化絶縁層が除去されており、これら各部と支持基板1の表面1aとの間に酸化絶縁層3bの厚さ寸法に相当する間隔の隙間が形成されている。   As shown in FIG. 4, the support conduction portion 17 that is continuous with the first support arm portion 16 and the surface 1 a of the support substrate 1 are fixed via the oxide insulating layer 3 b, and the second support arm portion 18 is attached to the second support arm portion 18. The continuous support conduction part 19 and the surface 1a of the support substrate 1 are also fixed via the oxide insulating layer 3b. In the movable electrode portion 15, only the support conduction portion 17 and the support conduction portion 19 are fixed to the support substrate 1 by the oxide insulating layer 3b, and other portions, that is, the first support arm portion 16 and the second support portion. The arm portion 18, the weight portion 20, the movable counter electrodes 20a, 20b, 20c, and 20d and the elastic support portions 21, 22, 23, and 24 have the oxide insulating layer between the surface 1a of the support substrate 1 removed, A gap having an interval corresponding to the thickness dimension of the oxide insulating layer 3 b is formed between these portions and the surface 1 a of the support substrate 1.

弾性支持部21,22,23,24は、薄い板バネ部でミアンダパターンとなるように形成されている。弾性支持部21,22,23,24が変形することで、錘部20がY1方向またはY2方向へ移動可能となっている。   The elastic support portions 21, 22, 23, and 24 are formed so as to form a meander pattern with thin leaf spring portions. As the elastic support portions 21, 22, 23, and 24 are deformed, the weight portion 20 is movable in the Y1 direction or the Y2 direction.

図1に示すように、枠体層25は、SOI層10を四角い枠状に切り出すことで形成されている。この枠体層25と支持基板1の表面1aとの間には、酸化絶縁層3cが残されている。この酸化絶縁層3cは、可動電極部15の可動領域の外側の全周を囲むように設けられている。   As shown in FIG. 1, the frame layer 25 is formed by cutting the SOI layer 10 into a square frame shape. An oxide insulating layer 3 c is left between the frame layer 25 and the surface 1 a of the support substrate 1. The oxide insulating layer 3 c is provided so as to surround the entire outer periphery of the movable region of the movable electrode portion 15.

図1,図4に示す形状のSOI層10の製造方法は、加工前のSOI層10の表面に、第1の固定電極部11、第2の固定電極部13、可動電極部15および枠体層25を覆うレジスト層を形成し、レジスト層から露出している部分のSOI層を、高密度プラズマを使用した深堀RIEなどのイオンエッチング手段で除去し、第1の固定電極部11、第2の固定電極部13、可動電極部15および枠体層25を互いに分離させる。   The manufacturing method of the SOI layer 10 having the shape shown in FIGS. 1 and 4 includes a first fixed electrode portion 11, a second fixed electrode portion 13, a movable electrode portion 15 and a frame on the surface of the SOI layer 10 before processing. A resist layer covering the layer 25 is formed, and a portion of the SOI layer exposed from the resist layer is removed by ion etching means such as deep RIE using high-density plasma, and the first fixed electrode portion 11, the second fixed electrode portion 11, The fixed electrode portion 13, the movable electrode portion 15, and the frame layer 25 are separated from each other.

このとき、支持導通部12,14,17,19および枠体層25を除く全ての領域に、前記深堀RIEによって、多数の微細孔を形成しておく。図2と図3には、対向電極11cに形成された微細孔11d、対向電極13cに形成された微細孔13d、および錘部20に形成された微細孔20eが図示されている。   At this time, a large number of fine holes are formed by the deep RIE in all regions except the support conductive portions 12, 14, 17, 19 and the frame layer 25. 2 and FIG. 3 illustrate a minute hole 11d formed in the counter electrode 11c, a minute hole 13d formed in the counter electrode 13c, and a minute hole 20e formed in the weight portion 20.

深堀RIEなどによってパターン加工した後に、シリコンを溶解せずに酸化絶縁層(SiO2層)を溶解できる選択性の等方性エッチング処理を行う。このときエッチング液は、SOI層10の前記各部を分離した溝内に浸透し、さらに前記微細孔内に浸透して、酸化絶縁層が除去される。 After pattern processing by deep RIE or the like, a selective isotropic etching process that can dissolve the oxide insulating layer (SiO 2 layer) without dissolving silicon is performed. At this time, the etching solution penetrates into the groove where the respective parts of the SOI layer 10 are separated, and further penetrates into the fine hole, thereby removing the oxide insulating layer.

その結果、支持導通部12,14,17,19および枠体層25と、支持基板1の表面1aとの間のみ、酸化絶縁層3a,3b,3cが残され、それ以外の部分で絶縁層が除去される。   As a result, the oxide insulating layers 3a, 3b, 3c are left only between the support conductive portions 12, 14, 17, 19, and the frame layer 25 and the surface 1a of the support substrate 1, and the insulating layers are left in other portions. Is removed.

なお、支持基板1は、厚さ寸法が0.2〜0.7mm程度、SOI層10の厚さ寸法は10〜30μm程度、酸化絶縁層3a,3b,3cの厚さは1〜3μm程度である。   The support substrate 1 has a thickness dimension of about 0.2 to 0.7 mm, the SOI layer 10 has a thickness dimension of about 10 to 30 μm, and the oxide insulating layers 3a, 3b, and 3c have a thickness of about 1 to 3 μm. is there.

配線基板2を構成するシリコン基板5は、厚さ寸法が0.2〜0.7mm程度で形成される。シリコン基板5の表面5aに絶縁層30が形成される。絶縁層30は、SiO2、SiNまたはAl23などの無機絶縁層であり、スパッタ工程やCVD工程で形成される。無機絶縁層としては、シリコン基板との熱膨張係数の差が、接続金属層を構成する導電性金属とシリコン基板の熱膨張係数の差よりも小さい材料が選択される。好ましくは、シリコン基板との熱膨張係数の差が比較的小さいSiO2またはSiNが使用される。 The silicon substrate 5 constituting the wiring substrate 2 is formed with a thickness dimension of about 0.2 to 0.7 mm. An insulating layer 30 is formed on the surface 5 a of the silicon substrate 5. The insulating layer 30 is an inorganic insulating layer such as SiO 2 , SiN or Al 2 O 3 and is formed by a sputtering process or a CVD process. As the inorganic insulating layer, a material is selected whose difference in thermal expansion coefficient from the silicon substrate is smaller than the difference in thermal expansion coefficient between the conductive metal constituting the connection metal layer and the silicon substrate. Preferably, SiO 2 or SiN having a relatively small difference in thermal expansion coefficient from the silicon substrate is used.

図4に示すように、絶縁層30の表面に、第1の固定電極部11の支持導通部12に対面する第2の接続金属層31が形成され、同様に第2の固定電極部13の支持導通部14に対面する第2の接続金属層31(図示せず)が形成される。また、絶縁層30の表面に、可動電極部15の一方の支持導通部17に対面する第2の接続金属層32が形成され、同様に、他方の支持導通部19と対面する第2の接続金属層32(図示せず)も形成されている。   As shown in FIG. 4, a second connection metal layer 31 facing the support conduction portion 12 of the first fixed electrode portion 11 is formed on the surface of the insulating layer 30, and the second fixed electrode portion 13 is similarly formed. A second connection metal layer 31 (not shown) facing the support conduction portion 14 is formed. Further, a second connection metal layer 32 that faces one support conduction portion 17 of the movable electrode portion 15 is formed on the surface of the insulating layer 30, and similarly, a second connection that faces the other support conduction portion 19. A metal layer 32 (not shown) is also formed.

絶縁層30の表面には、前記枠体層25の表面に対向する第2のシール接続金属層33が形成されている。この第2のシール接続金属層33は、前記第2の接続金属層31,32と同じ導電性金属材料によって形成されている。第2のシール接続金属層33は、枠体層25に対面して四角形に形成されており、可動電極部15の可動領域の外周でこの可動領域の周囲全周を囲むように形成されている。   A second seal connection metal layer 33 is formed on the surface of the insulating layer 30 so as to face the surface of the frame body layer 25. The second seal connection metal layer 33 is formed of the same conductive metal material as the second connection metal layers 31 and 32. The second seal connection metal layer 33 is formed in a quadrangular shape so as to face the frame body layer 25 and is formed so as to surround the entire periphery of the movable region at the outer periphery of the movable region of the movable electrode portion 15. .

絶縁層30の内部には、一方の第2の接続金属層31に導通するリード層34と、他方の第2の接続金属層32に導通するリード層35が設けられている。リード層34,35はAl(アルミニウム)で形成されている。複数のリード層34,35は、それぞれの第2の接続金属層31,32に個別に導通している。そして、それぞれのリード層34,35は、絶縁層30の内部を通過し、第2のシール接続金属層33と接触することなく、第2のシール接続金属層33が形成されている部分を横断して、第2のシール接続金属層33で囲まれている領域の外側へ延びている。配線基板2には、前記領域の外側において、それぞれのリード層34,35に導通する接続パッド36が設けられている。接続パッド36は、導電性材料であるAl(アルミニウム)やAu(金)などで形成されている。   Inside the insulating layer 30, a lead layer 34 that conducts to one second connection metal layer 31 and a lead layer 35 that conducts to the other second connection metal layer 32 are provided. The lead layers 34 and 35 are made of Al (aluminum). The plurality of lead layers 34 and 35 are individually connected to the second connection metal layers 31 and 32, respectively. Each of the lead layers 34 and 35 passes through the inside of the insulating layer 30 and traverses the portion where the second seal connection metal layer 33 is formed without contacting the second seal connection metal layer 33. Then, it extends to the outside of the region surrounded by the second seal connection metal layer 33. The wiring board 2 is provided with connection pads 36 that are electrically connected to the lead layers 34 and 35 outside the region. The connection pad 36 is made of a conductive material such as Al (aluminum) or Au (gold).

絶縁層30は、第2の接続金属層31,32が形成されている表面および第2のシール接続金属層33が形成されている表面が同一平面上に位置している。そして、絶縁層30には、第2の接続金属層31,32と第2のシール接続金属層33が形成されていない領域に、シリコン基板5の表面5aに向けて凹部38が形成されている。この凹部38は、絶縁層30において、支持導通部12,14,17,19および枠体層25に対向する前記表面以外の全ての部分に形成されている。また、凹部38は、絶縁層30の内部の途中までの深さであって、リード層34,35が露出しない深さに形成されている。   In the insulating layer 30, the surface on which the second connection metal layers 31 and 32 are formed and the surface on which the second seal connection metal layer 33 is formed are located on the same plane. A recess 38 is formed in the insulating layer 30 toward the surface 5a of the silicon substrate 5 in a region where the second connection metal layers 31 and 32 and the second seal connection metal layer 33 are not formed. . The recess 38 is formed in all portions of the insulating layer 30 other than the surface facing the support conducting portions 12, 14, 17, 19 and the frame body layer 25. Further, the recess 38 is formed to a depth halfway inside the insulating layer 30 so that the lead layers 34 and 35 are not exposed.

図4に示すように、SOI層10の支持導通部12,14の表面には、それぞれ前記第2の接続金属層31に対面する第1の接続金属層41が形成され、支持導通部17,19の表面には、それぞれの第2の接続金属層32に対面する第1の接続金属層42がスパッタ工程で形成される。さらに、枠体層25の表面には、第2のシール接続金属層33に対面する第1のシール接続金属層43が形成される。第1のシール接続金属層43は、第1の接続金属層41,42と同じ金属材料で同時に形成される。   As shown in FIG. 4, the first connection metal layer 41 facing the second connection metal layer 31 is formed on the surfaces of the support conductive portions 12 and 14 of the SOI layer 10. A first connection metal layer 42 facing each second connection metal layer 32 is formed on the surface 19 by a sputtering process. Furthermore, a first seal connection metal layer 43 that faces the second seal connection metal layer 33 is formed on the surface of the frame layer 25. The first seal connection metal layer 43 is simultaneously formed of the same metal material as the first connection metal layers 41 and 42.

図5に示すように、第2の接続金属層31と第1の接続金属層41とを対面させ、第2の接続金属層32と第1の接続金属層42とを対面させ、さらに第2のシール接続金属層33と第1のシール接続金属層43とを対面させる。そして、加熱しながら支持基板1とシリコン基板5間を加圧する。これにより、第2の接続金属層31と第1の接続金属層41とが共晶接合又は拡散接合し、第2の接続金属層32と第1の接続金属層42とが共晶接合又は拡散接合する。第2の接続金属層31,32と第1の接続金属層41,42との共晶接合又は拡散接合により、支持導通部12,14,17,19が酸化絶縁層3a,3bと絶縁層30との間で動かないように挟持されるとともに、第2の接続金属層31,31と支持導通部12,14とが個別に導通し、第2の接続金属層32,32と支持導通部17,19とが個別に導通する。   As shown in FIG. 5, the second connection metal layer 31 and the first connection metal layer 41 face each other, the second connection metal layer 32 and the first connection metal layer 42 face each other, and the second connection metal layer 32 and the first connection metal layer 42 face each other. The seal connection metal layer 33 and the first seal connection metal layer 43 face each other. And between the support substrate 1 and the silicon substrate 5 is pressurized, heating. As a result, the second connection metal layer 31 and the first connection metal layer 41 are eutectic bonded or diffusion bonded, and the second connection metal layer 32 and the first connection metal layer 42 are eutectic bonded or diffused. Join. By the eutectic bonding or diffusion bonding of the second connection metal layers 31, 32 and the first connection metal layers 41, 42, the support conductive portions 12, 14, 17, 19 are converted into the oxide insulating layers 3 a, 3 b and the insulating layer 30. The second connection metal layers 31 and 31 and the support conductive portions 12 and 14 are individually connected to each other, and the second connection metal layers 32 and 32 and the support conductive portion 17 are individually connected. , 19 are individually connected.

同時に、第2のシール接続金属層33と第1のシール接続金属層43とが共晶接合又は拡散接合する。この共晶接合又は拡散接合により、枠体層25と絶縁層30とが強固に固定されるとともに、可動電極部15の可動領域の周囲全周を囲む金属シール層45が形成される。   At the same time, the second seal connection metal layer 33 and the first seal connection metal layer 43 are eutectic bonded or diffusion bonded. By this eutectic bonding or diffusion bonding, the frame layer 25 and the insulating layer 30 are firmly fixed, and a metal seal layer 45 surrounding the entire periphery of the movable region of the movable electrode portion 15 is formed.

図6の部分拡大図に示すように、本実施形態では、例えば、支持導通部12の表面12aに形成された第1の接続金属層41はAl(アルミニウム)で形成されたAl層51を備える。   As shown in the partially enlarged view of FIG. 6, in the present embodiment, for example, the first connection metal layer 41 formed on the surface 12a of the support conductive portion 12 includes an Al layer 51 formed of Al (aluminum). .

図6に示すように、Al層51の表面51aには酸化防止層52が形成されている。例えば酸化防止層52をスパッタで形成することが出来る。酸化防止層52は、Alと共晶可能又はAl層へ拡散可能な材質で形成されることが好適である。具体的には、酸化防止層52は、Ge、Mg、Znのいずれかにより形成されていることが好適である。   As shown in FIG. 6, an antioxidant layer 52 is formed on the surface 51 a of the Al layer 51. For example, the antioxidant layer 52 can be formed by sputtering. The antioxidant layer 52 is preferably formed of a material that can be eutectic with Al or can diffuse into the Al layer. Specifically, the antioxidant layer 52 is preferably formed of any one of Ge, Mg, and Zn.

本実施形態では、酸化防止層52をAl層51の表面51aに形成しているため、Al層51の表面51aの自然酸化を効果的に防止することが出来る。   In this embodiment, since the antioxidant layer 52 is formed on the surface 51a of the Al layer 51, natural oxidation of the surface 51a of the Al layer 51 can be effectively prevented.

本実施形態では、第2の接続金属層31は、酸化防止層52と同じ材質とすることが好ましい。好ましい一例としては、酸化防止層52及び第2の接続金属層31を共にGe(ゲルマニウム)で形成する。   In the present embodiment, the second connection metal layer 31 is preferably made of the same material as the antioxidant layer 52. As a preferred example, the antioxidant layer 52 and the second connection metal layer 31 are both formed of Ge (germanium).

上記のように、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31とを形成した後、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31間を加熱しながら加圧して共晶接合又は拡散接合する。   As described above, after the first connecting metal layer 41 and the second connecting metal layer 31 are formed, the first connecting metal layer 41 and the second connecting metal layer 31 are heated and pressurized while being shared. Crystal bonding or diffusion bonding.

本実施形態では、第1の接続金属層41を構成するAl層51の表面51aに酸化防止層52を形成しているため、第1の接続金属層41の接合表面に自然酸化膜が形成されるのを従来に比べて抑制できる。このため、上記の接合工程の前に、自然酸化層を完全に除去するための深いエッチング(オーバーエッチング)が必要なく、接合表面に付着した有機物等を除去するためのクリーニング工程を行う程度で足りる。クリーニング工程は、通常の半導体素子の製造に使用される既存方法を使用できる。また従来では、自然酸化層をエッチングで削るため、第1の接続金属層の膜厚寸法にばらつきが生じやすかったが、本実施形態では第1の接続金属層41の膜厚のばらつきを小さくできる。   In this embodiment, since the antioxidant layer 52 is formed on the surface 51a of the Al layer 51 constituting the first connection metal layer 41, a natural oxide film is formed on the bonding surface of the first connection metal layer 41. Can be suppressed as compared with the prior art. For this reason, deep etching (over-etching) for completely removing the natural oxide layer is not necessary before the bonding step, and it is sufficient to perform a cleaning step for removing organic substances attached to the bonding surface. . In the cleaning process, an existing method used for manufacturing a normal semiconductor element can be used. Conventionally, since the natural oxide layer is etched away, the film thickness dimension of the first connection metal layer is likely to vary, but in this embodiment, the film thickness variation of the first connection metal layer 41 can be reduced. .

図6に示す実施形態では、酸化防止層52は、Al層51と第2の接続金属層31とが共晶接合又は拡散接合可能な薄い膜厚で形成される。具体的には、酸化防止層52の膜厚は、50〜500Åの範囲内であると好適である。酸化防止層52の膜厚を50Å以上とすることで、Al層51に対する酸化防止効果を発揮できる。また、酸化防止層52の膜厚を500Å以下とすることで、Al層51と第2の接続金属層31との共晶接合又は拡散接合を阻害しない。   In the embodiment shown in FIG. 6, the antioxidant layer 52 is formed with a thin film thickness that allows the Al layer 51 and the second connection metal layer 31 to be eutectic bonded or diffusion bonded. Specifically, the film thickness of the antioxidant layer 52 is preferably in the range of 50 to 500 mm. By setting the thickness of the antioxidant layer 52 to 50 mm or more, the antioxidant effect on the Al layer 51 can be exhibited. Moreover, eutectic bonding or diffusion bonding between the Al layer 51 and the second connection metal layer 31 is not hindered by setting the thickness of the antioxidant layer 52 to 500 mm or less.

また本実施形態では、上記したように、酸化防止層52はAlと共晶可能な又はAl層へ拡散可能な材質で形成されている。これにより、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31との共晶接合又は拡散接合を効果的に促進させることができる。   In the present embodiment, as described above, the antioxidant layer 52 is formed of a material that can be eutectic with Al or can be diffused into the Al layer. Thereby, eutectic bonding or diffusion bonding between the first connection metal layer 41 and the second connection metal layer 31 can be effectively promoted.

しかも本実施形態では、上記したように、第2の接続金属層31は、酸化防止層52と同じ材質で形成される。したがって、酸化防止層52とAl層51との共晶温度や拡散温度と、第2の接続金属層31とAl層51との共晶温度や拡散温度を同じにでき、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31の共晶接合又は拡散接合をより効果的に促進させることができる。   Moreover, in the present embodiment, as described above, the second connection metal layer 31 is formed of the same material as the antioxidant layer 52. Therefore, the eutectic temperature and diffusion temperature of the antioxidant layer 52 and the Al layer 51 and the eutectic temperature and diffusion temperature of the second connection metal layer 31 and the Al layer 51 can be made the same, and the first connection metal layer Eutectic bonding or diffusion bonding of 41 and the second connecting metal layer 31 can be promoted more effectively.

以上のように、本実施形態では、Al層51の自然酸化を抑制し、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31とを適切に共晶接合又は拡散接合でき、両接続金属層31,41間の接合強度を向上させることができる。したがって、MEMSセンサの機械的強度を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, natural oxidation of the Al layer 51 is suppressed, and the first connection metal layer 41 and the second connection metal layer 31 can be appropriately eutectic bonded or diffusion bonded, and both the connection metals The bonding strength between the layers 31 and 41 can be improved. Therefore, the mechanical strength of the MEMS sensor can be improved.

また従来では、Al層51の自然酸化層を完全に除去することが必要であったが、本実施形態では、第1の接続金属層41の接合表面に対する自然酸化を抑制できるので、従来のような自然酸化除去工程が必要ないし、従来では、自然酸化層を除去した後、すぐに、接合工程へ移行させることが必要であったが、本実施形態では、酸化防止層52が設けられているので、従来に比べて接合工程へ移行するまでの時間的余裕を持たせることが出来る。したがって従来に比べて製造工程を簡単にできると共に、接合条件マージンを向上できる。   Conventionally, it has been necessary to completely remove the natural oxidation layer of the Al layer 51. However, in this embodiment, natural oxidation of the bonding surface of the first connection metal layer 41 can be suppressed. No natural oxidation removal step is necessary, and conventionally, it was necessary to move to the bonding step immediately after removing the natural oxide layer, but in this embodiment, the oxidation prevention layer 52 is provided. Therefore, it is possible to give a time margin until the process shifts to the joining process as compared with the conventional case. Therefore, the manufacturing process can be simplified as compared with the conventional case, and the bonding condition margin can be improved.

図7は、第2の接続金属層31がAl層53と、その表面53aに形成された酸化防止層54との積層構造で形成されている。この実施形態では、酸化防止層52,54が同じ材質で形成されることが好適である。例えば、酸化防止層52,54は共にGeで形成される。   In FIG. 7, the second connection metal layer 31 is formed of a laminated structure of an Al layer 53 and an antioxidant layer 54 formed on the surface 53a. In this embodiment, the antioxidant layers 52 and 54 are preferably formed of the same material. For example, the antioxidant layers 52 and 54 are both made of Ge.

第2の接続金属層31に形成された酸化防止層54は、第1の接続金属層41に形成された酸化防止層52より厚く形成される。これは、Alと共晶を形成したりAl層へ拡散するための共晶材や拡散材の量を増やし、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31との共晶接合又は拡散接合を効果的に促進させるためである。   The antioxidant layer 54 formed on the second connection metal layer 31 is formed thicker than the antioxidant layer 52 formed on the first connection metal layer 41. This increases the amount of eutectic material or diffusion material for forming a eutectic with Al or diffusing into the Al layer, and eutectic bonding between the first connecting metal layer 41 and the second connecting metal layer 31 or This is to effectively promote diffusion bonding.

図7に示す形態では、第2の接続金属層31に形成されたAl層53と、同じくAlで形成されたリード層34との接合状態を良好にできる。またAlは低抵抗で電気伝導性に優れるため、リード層34と接続されるパッドとしても最適な材質の一つである。よって第2の接続金属層31側にもAl層53が設けられていることが好適である。   In the form shown in FIG. 7, the bonding state between the Al layer 53 formed on the second connection metal layer 31 and the lead layer 34 also formed of Al can be improved. In addition, Al is one of the most suitable materials as a pad connected to the lead layer 34 because of its low resistance and excellent electrical conductivity. Therefore, it is preferable that the Al layer 53 is also provided on the second connection metal layer 31 side.

上記したように、Alと共晶接合又は拡散接合が可能な金属の組み合わせとしては、Al−Mg、Al−Zn、Al−Ge等がある。これら金属の組み合わせにより、それぞれの金属の融点以下の温度である450℃以下の比較的低い温度で接合を行うことが可能になる。   As described above, there are Al—Mg, Al—Zn, Al—Ge, and the like as a combination of metals capable of eutectic bonding or diffusion bonding with Al. By combining these metals, it becomes possible to perform bonding at a relatively low temperature of 450 ° C. or lower, which is a temperature lower than the melting point of each metal.

図6では第1の接続金属層41がAl層51と酸化防止層52との積層構造で形成され、第2の接続金属層31が単層構造であったが、第1の接続金属層41が単層(例えばGe)で、第2の接続金属層31がAl層51と酸化防止層52との積層構造で形成されてもよい。図7についても同様である。   In FIG. 6, the first connection metal layer 41 is formed with a laminated structure of an Al layer 51 and an antioxidant layer 52, and the second connection metal layer 31 has a single-layer structure. May be a single layer (for example, Ge), and the second connection metal layer 31 may be formed of a laminated structure of an Al layer 51 and an antioxidant layer 52. The same applies to FIG.

上記では支持導通部12の接合構造について説明したが、他の支持導通部14,17,19についても同様の接合構造となっている。   In the above description, the joint structure of the support conductive portion 12 has been described, but the other support conductive portions 14, 17, and 19 have the same joint structure.

また図4の実施形態のように枠体層25の部分に、第1のシール接続金属層43と第2のシール接続金属層33の共晶接合又は拡散接合による金属シール層45が形成される形態では、第1のシール接続金属層43及び第2のシール接続金属層33も図6,図7で示した形態で形成されることが好適である。これによって、強固な金属シール層45を形成でき、シール性を向上させることができて好適である。   Further, as in the embodiment of FIG. 4, a metal seal layer 45 is formed on the frame body layer 25 by eutectic bonding or diffusion bonding of the first seal connection metal layer 43 and the second seal connection metal layer 33. In the form, it is preferable that the first seal connecting metal layer 43 and the second seal connecting metal layer 33 are also formed in the form shown in FIGS. This is preferable because a strong metal sealing layer 45 can be formed and the sealing performance can be improved.

上記したMEMSセンサは、SOI基板と配線基板2を重ねた構造であり、全体に薄型にできる。特に従来では、Alからなる接続金属層の表面に形成された自然酸化層をエッチングすることで接続金属層の膜厚にばらつきが生じやすかったが、本実施形態では、従来におけるエッチング工程が必要ないため、従来に比べて、MEMSセンサの厚さのばらつきを抑制できる。   The above-described MEMS sensor has a structure in which the SOI substrate and the wiring substrate 2 are stacked, and can be thinned as a whole. In particular, conventionally, the natural oxide layer formed on the surface of the connection metal layer made of Al was likely to vary in the thickness of the connection metal layer, but in this embodiment, the conventional etching process is not required. Therefore, variation in the thickness of the MEMS sensor can be suppressed as compared with the conventional case.

また、第2の接続金属層31,32と第1の接続金属層41,42とから成る接合層は薄く且つ面積が小さく、しかも支持導通部12,14,17,19と支持基板1とが無機絶縁材料の酸化絶縁層3a,3bを介して接合されている。そのため、周囲温度が高くなったとしても、接合層の熱応力が支持導通部12,14,17,19の支持構造に影響を与えにくく、熱応力による固定電極部11,13や可動電極部15の歪みなどが発生しにくい。   Further, the bonding layer composed of the second connection metal layers 31 and 32 and the first connection metal layers 41 and 42 is thin and has a small area, and the support conductive portions 12, 14, 17 and 19 and the support substrate 1 are connected to each other. It joins through the oxide insulating layers 3a and 3b of an inorganic insulating material. Therefore, even if the ambient temperature becomes high, the thermal stress of the bonding layer hardly affects the support structure of the support conductive portions 12, 14, 17, and 19, and the fixed electrode portions 11 and 13 and the movable electrode portion 15 due to the thermal stress. It is hard to generate distortion.

同様に、可動電極部15の可動領域の周囲を囲む金属シール層45は、枠体層25と絶縁層30との間で薄く形成された接合層であり、枠体層25が十分な厚み寸法を有しているため、金属シール層45の熱応力によって、シリコンで形成された支持基板1やシリコン基板5に歪みなどが発生しにくい。   Similarly, the metal seal layer 45 surrounding the movable region of the movable electrode portion 15 is a bonding layer formed thinly between the frame body layer 25 and the insulating layer 30, and the frame body layer 25 has a sufficient thickness dimension. Therefore, distortion or the like is unlikely to occur in the support substrate 1 or the silicon substrate 5 formed of silicon due to the thermal stress of the metal seal layer 45.

図8は、本実施形態の好ましい一例を示す接合時の第1の接続金属層及び第2の接続金属層の拡大断面図である。   FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the first connection metal layer and the second connection metal layer at the time of joining, showing a preferred example of this embodiment.

図8に示す実施形態では、第1の接続金属層41は、Al層51と、薄いGe層(被覆層)55との積層構造で形成されている。第2の接続金属層31はGeである。このように第1の接続金属層41の表面に第2の接続金属層31と同じGeからなる被覆層を設け、しかもその膜厚を第2の接続金属層31よりも薄く形成している。   In the embodiment shown in FIG. 8, the first connection metal layer 41 is formed by a laminated structure of an Al layer 51 and a thin Ge layer (covering layer) 55. The second connection metal layer 31 is Ge. In this way, the coating layer made of the same Ge as the second connection metal layer 31 is provided on the surface of the first connection metal layer 41, and the film thickness is formed thinner than that of the second connection metal layer 31.

第1の接続金属層41の表面に形成されたGe層55は、図6、図7で説明した酸化防止層52と同様にAl層51の自然酸化を抑制する。   The Ge layer 55 formed on the surface of the first connection metal layer 41 suppresses the natural oxidation of the Al layer 51 similarly to the antioxidant layer 52 described with reference to FIGS.

そして図8に示す加熱・加圧状態の接合時、Al層51とGe層55との間で生じる共晶あるいは拡散を、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31との共晶接合あるいは拡散接合の反応開始トリガー(反応開始の活性点)にできる。よって、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31との接合強度を適切に向上させることができる。なお図6においても上記と同様の現象が生じる。   Then, the eutectic or diffusion that occurs between the Al layer 51 and the Ge layer 55 during bonding in the heated / pressurized state shown in FIG. 8 is the same as that of the first connecting metal layer 41 and the second connecting metal layer 31. It can be used as a reaction start trigger (active point for reaction start) in crystal bonding or diffusion bonding. Therefore, the bonding strength between the first connection metal layer 41 and the second connection metal layer 31 can be appropriately improved. In FIG. 6, the same phenomenon as described above occurs.

またGe層55はAl層51の自然酸化を抑制する役割を担うが、Ge層55を形成する前に、Al層51の表面に自然酸化層が形成されるような製造環境にある場合、Al層51の表面に形成された自然酸化層を除去した後、Ge層55を形成することができる。さらにGe層55を形成した後、第1の接続金属層41の表面をクリーニング処理することが出来る。また、Al層51とGe層55との間で生じる共晶あるいは拡散が反応開始トリガー(反応開始の活性点)になるので、多少、第1の接続金属層41の表面に酸化膜があっても酸化膜を破壊し、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31との反応を適切に促進させることができる。   In addition, the Ge layer 55 plays a role of suppressing the natural oxidation of the Al layer 51. However, before the Ge layer 55 is formed, the Al layer 51 has a production environment in which a natural oxide layer is formed on the surface thereof. After removing the natural oxide layer formed on the surface of the layer 51, the Ge layer 55 can be formed. Further, after the Ge layer 55 is formed, the surface of the first connection metal layer 41 can be cleaned. Further, since the eutectic or diffusion generated between the Al layer 51 and the Ge layer 55 becomes a reaction start trigger (active point of reaction start), there is a slight oxide film on the surface of the first connection metal layer 41. Also, the oxide film can be destroyed, and the reaction between the first connection metal layer 41 and the second connection metal layer 31 can be appropriately promoted.

図6,図7に示す酸化防止層52や図8のGe層55はいずれもAl層51の表面全域に形成されるが、一部、Al層51が露出する部分を設けてもよい。Al層51の露出部分では自然酸化が促進されやすくなるものの、酸化防止層52やGe層55の膜厚あるいは加熱条件によっては、Al層51の露出領域がないと適切に反応が促進されない場合がある。特に上記した反応開始トリガー(反応開始の活性点)の現象を利用すれば、多少、酸化膜があってもその酸化膜を破壊して反応が促進すると考えられるため、Al層51の一部を露出させる形態でも、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31との接合強度を従来に比べて向上できる。   6 and 7 and the Ge layer 55 shown in FIG. 8 are all formed over the entire surface of the Al layer 51, a part of the Al layer 51 may be partially exposed. Although natural oxidation is easily promoted in the exposed portion of the Al layer 51, depending on the film thickness of the antioxidant layer 52 and the Ge layer 55 or the heating conditions, the reaction may not be promoted properly without the exposed region of the Al layer 51. is there. In particular, if the phenomenon of the reaction start trigger (reaction start active point) described above is used, even if there is an oxide film, it is considered that the oxide film is destroyed and the reaction is promoted. Even in the exposed form, the bonding strength between the first connection metal layer 41 and the second connection metal layer 31 can be improved as compared with the conventional case.

図9に示す実施形態では、第1の接続金属層41を構成するAl層51の表面の略中央部分に凹む凹部51bが形成されている。そして、Ge層55が前記凹部51b内に設けられている。Ge層55の膜厚は、同じくGeで形成された第2の接続金属層31の膜厚に比べて十分に薄い。   In the embodiment shown in FIG. 9, a recess 51 b that is recessed at a substantially central portion of the surface of the Al layer 51 that constitutes the first connection metal layer 41 is formed. A Ge layer 55 is provided in the recess 51b. The film thickness of the Ge layer 55 is sufficiently thinner than the film thickness of the second connection metal layer 31 which is also formed of Ge.

図9の実施形態では、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31との接合面積が小さくなり、よって第1の接続金属層41と第2の接続金属層31間に加わる単位面積あたりの加重を大きくでき、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31との間の接合強度をより効果的に大きくできる。   In the embodiment of FIG. 9, the bonding area between the first connection metal layer 41 and the second connection metal layer 31 is reduced, and thus a unit added between the first connection metal layer 41 and the second connection metal layer 31. The weight per area can be increased, and the bonding strength between the first connection metal layer 41 and the second connection metal layer 31 can be increased more effectively.

図9の実施形態では、Ge層55は凹部51b内にのみ形成されている。Ge層55をAl層51の全表面を覆うように形成したほうがAl層51の自然酸化をより効果的に抑制できる。一方、Ge層55の膜厚や加熱温度によっては、加重が加わるAl層51の接合表面51aにGe層55があると、加重が加わったときに、同じGeで形成された第2の接続金属層31との間で適切に反応が進まない可能性がある。よって図9では、Ge層55を凹部51b内にのみ形成した。Al層51の接合表面51aには自然酸化層が形成されやすくなるが、上記のように、Al層51とGe層55との間で生じる共晶あるいは拡散を反応開始トリガー(反応開始の活性点)にできると共に加重を接合面により集中させることが出来るから、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31との間の接合強度をより効果的に大きくできる。   In the embodiment of FIG. 9, the Ge layer 55 is formed only in the recess 51b. The natural oxidation of the Al layer 51 can be more effectively suppressed when the Ge layer 55 is formed so as to cover the entire surface of the Al layer 51. On the other hand, depending on the thickness of the Ge layer 55 and the heating temperature, if there is a Ge layer 55 on the bonding surface 51a of the Al layer 51 to which a load is applied, the second connection metal formed of the same Ge when the weight is applied. There is a possibility that the reaction does not proceed properly with the layer 31. Therefore, in FIG. 9, the Ge layer 55 is formed only in the recess 51b. Although a natural oxide layer is likely to be formed on the bonding surface 51a of the Al layer 51, as described above, a eutectic or diffusion generated between the Al layer 51 and the Ge layer 55 is caused by a reaction start trigger (active point of reaction start). And the load can be concentrated on the bonding surface, so that the bonding strength between the first connection metal layer 41 and the second connection metal layer 31 can be increased more effectively.

図10に示す実施形態は、例えば支持導通部12の表面12aには突出部56が形成され、前記突出部56の略中央部に凹む凹部56aが形成されている。そして、突出部56の表面に倣ってAl層51が形成され、Al層51に形成された凹部51b内にGe層55が形成されている。   In the embodiment shown in FIG. 10, for example, a protruding portion 56 is formed on the surface 12 a of the support conducting portion 12, and a recessed portion 56 a is formed in a substantially central portion of the protruding portion 56. Then, an Al layer 51 is formed following the surface of the protruding portion 56, and a Ge layer 55 is formed in the recess 51b formed in the Al layer 51.

図11に示す実施形態では、第1の接続金属層41を構成するAl層51の表面の略中央部分には突出する凸部51cが形成されている。そして、凸部51cの側面から凸部51cの裾に位置するAl層51の表面にかけてGe層55が形成されている。この実施形態でも、図9と同様に、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31との接合面積が小さくなり、よって第1の接続金属層41と第2の接続金属層31間に加わる単位面積あたりの加重を大きくでき、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31との間の接合強度をより効果的に大きくできる。   In the embodiment shown in FIG. 11, a protruding portion 51 c is formed at a substantially central portion of the surface of the Al layer 51 constituting the first connection metal layer 41. A Ge layer 55 is formed from the side surface of the convex portion 51c to the surface of the Al layer 51 located at the bottom of the convex portion 51c. Also in this embodiment, the joint area between the first connection metal layer 41 and the second connection metal layer 31 is reduced as in FIG. 9. Therefore, the first connection metal layer 41 and the second connection metal layer 31 are reduced. The weight per unit area applied therebetween can be increased, and the bonding strength between the first connection metal layer 41 and the second connection metal layer 31 can be increased more effectively.

上記した図8ないし図11の実施形態ではAl層51の表面にGe層55を設けたが、第2の接続金属層31がGe以外であれば、それに合わせてAl層51の表面に形成される被覆層の材質も決定される。このとき、被覆層の材質により、Ge層55を設けた場合に比べて、第1の接続金属層41の表面に酸化膜が形成されやすくなるかもしれないが、本実施形態では図8ないし図11のように加熱・加圧状態にて、Al層51と被覆層との間で生じる共晶あるいは拡散が反応開始トリガー(反応開始の活性点)になるので従来に比べて、第1の接続金属層41と第2の接続金属層31との接合強度を向上させることができる。   8 to 11 described above, the Ge layer 55 is provided on the surface of the Al layer 51. However, if the second connection metal layer 31 is other than Ge, it is formed on the surface of the Al layer 51 accordingly. The material of the covering layer is also determined. At this time, depending on the material of the coating layer, an oxide film may be easily formed on the surface of the first connection metal layer 41 as compared with the case where the Ge layer 55 is provided. Since the eutectic or diffusion generated between the Al layer 51 and the coating layer becomes the reaction start trigger (active point of reaction start) in the heated / pressurized state as shown in FIG. The bonding strength between the metal layer 41 and the second connection metal layer 31 can be improved.

本実施形態におけるMEMSセンサは、支持基板1とシリコン基板5の厚さ寸法、およびSOI層10の厚さ寸法、さらに絶縁層30の厚さ寸法によって、全体の厚さ寸法がほぼ決められる。それぞれの層の厚さ寸法は、高精度に管理できるため、厚さのばらつきが生じにくくなる。しかも、絶縁層30には、可動電極部15の可動領域に対向する凹部38が形成されているため、全体が薄型であっても、可動電極部15に厚さ方向の移動余裕(マージン)を与えることができ、外部から厚さ方向への大きな加速度が作用しても、錘部20および可動対向電極20a,20b,20c,20dが絶縁層30に当たりにくく、誤動作を生じにくい。   In the MEMS sensor according to this embodiment, the overall thickness dimension is substantially determined by the thickness dimension of the support substrate 1 and the silicon substrate 5, the thickness dimension of the SOI layer 10, and the thickness dimension of the insulating layer 30. Since the thickness dimension of each layer can be managed with high accuracy, variations in thickness are less likely to occur. In addition, since the insulating layer 30 is formed with a recess 38 that faces the movable region of the movable electrode portion 15, even if the whole is thin, the movable electrode portion 15 has a movement margin (margin) in the thickness direction. Even if a large acceleration in the thickness direction acts from the outside, the weight portion 20 and the movable counter electrodes 20a, 20b, 20c, and 20d are unlikely to hit the insulating layer 30, and malfunctions are unlikely to occur.

また図4に示す実施形態では、配線基板2は、シリコン基板5と、シリコン基板5の表面5aに、絶縁層30とリード層34,35と第2の接続金属層31とを有して構成される。したがって後述する図13のようにシリコン基板に貫通する貫通配線を用いて支持導通部との導通経路を確保する形態に比べて、簡単な構造で薄型化を実現できる。   Further, in the embodiment shown in FIG. 4, the wiring board 2 includes the silicon substrate 5, and the insulating layer 30, the lead layers 34 and 35, and the second connection metal layer 31 on the surface 5 a of the silicon substrate 5. Is done. Therefore, it is possible to reduce the thickness with a simple structure as compared with a mode in which a conduction path with the support conduction portion is ensured by using a through wiring penetrating the silicon substrate as shown in FIG.

このMEMSセンサは、Y1方向またはY2方向の加速度を検知する加速度センサとして使用することができる。例えば、MEMSセンサにY1方向への加速度が作用すると、その反作用により可動電極部15の錘部20がY2方向へ移動する。このとき、図2に示す、可動対向電極20bと固定側の対向電極11cとの対向距離δ1が広がって、可動対向電極20bと対向電極11cとの間の静電容量が低下する。同時に、図3に示す、可動対向電極20dと対向電極13cとの対向距離δ2が狭くなって、可動対向電極20bと対向電極13cとの間の静電容量が増大する。   This MEMS sensor can be used as an acceleration sensor that detects acceleration in the Y1 direction or the Y2 direction. For example, when acceleration in the Y1 direction acts on the MEMS sensor, the weight portion 20 of the movable electrode portion 15 moves in the Y2 direction due to the reaction. At this time, the facing distance δ1 between the movable counter electrode 20b and the fixed counter electrode 11c shown in FIG. 2 increases, and the capacitance between the movable counter electrode 20b and the counter electrode 11c decreases. At the same time, the facing distance δ2 between the movable counter electrode 20d and the counter electrode 13c shown in FIG. 3 becomes narrow, and the capacitance between the movable counter electrode 20b and the counter electrode 13c increases.

静電容量の減少と増大を電気回路で検出し、対向距離δ1の増大による出力の変化と対向距離δ2の減小による出力の変化との差を求めることにより、Y1方向へ作用した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。   A change in acceleration acting in the Y1 direction is detected by detecting a decrease and an increase in capacitance with an electric circuit and obtaining a difference between an output change due to an increase in the facing distance δ1 and an output change due to a decrease in the facing distance δ2. And the magnitude of acceleration can be detected.

なお、本発明は、可動電極部15の錘部20が、X−Y平面と直交する向きの加速度に反応して厚さ方向へ移動して、固定電極部11,13の対向電極11b,11c,13b,13cと、可動電極部15の可動対向電極20a,20b,20cとの対向状態が、可動電極部15の厚さ方向へずれて、対向面積が変化し、このときの可動対向電極と対向電極との間の静電容量の変化を検知するものであってもよい。   In the present invention, the weight portion 20 of the movable electrode portion 15 moves in the thickness direction in response to the acceleration in the direction orthogonal to the XY plane, and the counter electrodes 11b, 11c of the fixed electrode portions 11, 13 are moved. , 13b, 13c and the movable counter electrode 20a, 20b, 20c in the movable electrode portion 15 are opposed to each other in the thickness direction of the movable electrode portion 15 to change the facing area. You may detect the change of the electrostatic capacitance between counter electrodes.

図12は、さらに他の実施の形態のMEMSセンサを示す断面図である。
このMEMSセンサは、シリコン基板5の代わりにICパッケージ100が使用されている。ICパッケージ100内には、対向電極と可動対向電極との静電容量の変化を検出する検出回路などが内蔵されている。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a MEMS sensor according to still another embodiment.
In this MEMS sensor, an IC package 100 is used instead of the silicon substrate 5. The IC package 100 includes a detection circuit that detects a change in capacitance between the counter electrode and the movable counter electrode.

ICパッケージ100の上面101に絶縁層30が形成され、この絶縁層30の表面に、第2の接続金属層31,32および第2のシール接続金属層33が形成されている。第2の接続金属層31,32は、絶縁層30を貫通するスルーホールなどの接続層134,135を介して、ICパッケージ100の上面101に現れている電極パッドなどに導通し、ICパッケージ100内の電気回路に接続されている。   The insulating layer 30 is formed on the upper surface 101 of the IC package 100, and the second connecting metal layers 31 and 32 and the second seal connecting metal layer 33 are formed on the surface of the insulating layer 30. The second connection metal layers 31 and 32 are electrically connected to electrode pads or the like appearing on the upper surface 101 of the IC package 100 via connection layers 134 and 135 such as through holes penetrating the insulating layer 30. It is connected to the electrical circuit inside.

図12に示すMEMSセンサも、接合層(支持導通部12,14,17,19や枠体層25)の配線基板との接合構造を構成する第1の接続金属層及び第2の接続金属層は、図6から図11のいずれかの形態で形成されている。よって、第1の接続金属層及び第2の接続金属層の少なくとも一方に設けられたAl層の接合表面の酸化を抑制でき、第1の接続金属層と第2の接続金属層の接合強度を向上させることができる。   The MEMS sensor shown in FIG. 12 also includes a first connection metal layer and a second connection metal layer that form a bonding structure of the bonding layer (supporting conductive portions 12, 14, 17, 19 and frame body layer 25) with the wiring board. Is formed in any form of FIGS. Therefore, oxidation of the bonding surface of the Al layer provided on at least one of the first connection metal layer and the second connection metal layer can be suppressed, and the bonding strength between the first connection metal layer and the second connection metal layer can be reduced. Can be improved.

図13は、さらに他の実施の形態のMEMSセンサを示す断面図である。
図13に示す実施形態では、配線基板26を構成するシリコン基板27に貫通する同じくシリコンで形成された貫通配線層28が設けられている。貫通配線層28とシリコン基板27の間は絶縁層29にて絶縁されている。図13に示すように貫通配線層28に接してSOI層10と対向するシリコン基板27の表面27aに第2の接続金属層31,32が形成されている。また絶縁層29は、シリコン基板27のSOI層10との対向面と反対面27bを覆い、図13に示すように、絶縁層29の内部には、貫通配線層28に接するリード層37が形成されている。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a MEMS sensor according to still another embodiment.
In the embodiment shown in FIG. 13, a through wiring layer 28 that is also formed of silicon and penetrates the silicon substrate 27 constituting the wiring substrate 26 is provided. The through wiring layer 28 and the silicon substrate 27 are insulated by an insulating layer 29. As shown in FIG. 13, second connection metal layers 31 and 32 are formed on the surface 27 a of the silicon substrate 27 that is in contact with the through wiring layer 28 and faces the SOI layer 10. The insulating layer 29 covers the surface 27b opposite to the surface facing the SOI layer 10 of the silicon substrate 27. As shown in FIG. 13, a lead layer 37 in contact with the through wiring layer 28 is formed inside the insulating layer 29. Has been.

図13に示すMEMSセンサも、接合層(支持導通部12,14,17,19や枠体層25)の配線基板との接合構造を構成する第1の接続金属層及び第2の接続金属層は、図6から図11のいずれかの形態で形成されている。よって、第1の接続金属層及び第2の接続金属層の少なくとも一方に設けられたAl層の接合面積の酸化を抑制でき、第1の接続金属層と第2の接続金属層の接合強度を向上させることができる。   The MEMS sensor shown in FIG. 13 also includes a first connection metal layer and a second connection metal layer that form a bonding structure of the bonding layer (supporting conductive portions 12, 14, 17, 19 and frame body layer 25) with the wiring board. Is formed in any form of FIGS. Therefore, oxidation of the bonding area of the Al layer provided on at least one of the first connection metal layer and the second connection metal layer can be suppressed, and the bonding strength between the first connection metal layer and the second connection metal layer can be reduced. Can be improved.

1 支持基板
2 配線基板
3a,3b,3c 酸化絶縁層
5、27 シリコン基板
10 SOI層
11 第1の固定電極部
11b,11c 対向電極
12 支持導通部(アンカ部)
13 第2の固定電極部
13b,13c 対向電極
14 支持導通部(アンカ部)
15 可動電極部
16 第1の支持腕部
17 支持導通部(アンカ部)
18 第2の支持腕部
19 支持導通部(アンカ部)
20 錘部
20a,20b,20c,20d 可動対向電極
21,22,23,24 弾性支持部
25 枠体層
28 貫通配線層
29、30 絶縁層
31,32 第2の接続金属層
33 第2のシール接続金属層
34,35 リード層
38 凹部
41,42 第1の接続金属層
43 第1のシール接続金属層
45 金属シール層
51、53 Al層
51a 凹部
51c 凸部
52、54 酸化防止層
55 Ge層
56 突出部
100 ICパッケージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support substrate 2 Wiring board 3a, 3b, 3c Oxide insulating layer 5, 27 Silicon substrate 10 SOI layer 11 1st fixed electrode part 11b, 11c Counter electrode 12 Support conduction | electrical_connection part (anchor part)
13 Second fixed electrode portion 13b, 13c Counter electrode 14 Support conduction portion (anchor portion)
15 Movable electrode portion 16 First support arm portion 17 Support conduction portion (anchor portion)
18 Second support arm portion 19 Support conduction portion (anchor portion)
20 Weight parts 20a, 20b, 20c, 20d Movable counter electrodes 21, 22, 23, 24 Elastic support part 25 Frame layer 28 Penetration wiring layers 29, 30 Insulating layers 31, 32 Second connecting metal layer 33 Second seal Connection metal layer 34, 35 Lead layer 38 Recess 41, 42 First connection metal layer 43 First seal connection metal layer 45 Metal seal layer 51, 53 Al layer 51a Recess 51c Protrusion 52, 54 Antioxidation layer 55 Ge layer 56 Protrusion 100 IC package

Claims (19)

支持基板、中間層、及び機能層の順に積層される第1の基板と、前記機能層と対向して、前記機能層に形成される可動電極部及び前記固定電極部との導通経路を備える配線基板と、を有し、
前記機能層には、前記中間層に固定支持されるとともに、前記配線基板と接合される接合層が形成されており、
前記接合層の表面に第1の接続金属層が形成され、前記配線基板の表面に第2の接続金属層が形成され、前記第1の接続金属層と前記第2の接続金属層とが共晶接合又は拡散接合されており、
前記第1の接続金属層及び前記第2の接続金属層のうち、少なくとも一方の接続金属層は、Al層と、前記Al層の他方の接続金属層との接合表面に形成された酸化防止層と、を有して形成されていることを特徴とするMEMSセンサ。
A first substrate that is laminated in the order of a support substrate, an intermediate layer, and a functional layer, and a wiring that has a conduction path between the movable electrode portion and the fixed electrode portion that are formed in the functional layer so as to face the functional layer A substrate,
The functional layer is fixedly supported on the intermediate layer, and a bonding layer bonded to the wiring board is formed,
A first connection metal layer is formed on the surface of the bonding layer, a second connection metal layer is formed on the surface of the wiring board, and the first connection metal layer and the second connection metal layer are shared. Crystal bonding or diffusion bonding,
Of the first connection metal layer and the second connection metal layer, at least one of the connection metal layers is an antioxidant layer formed on the bonding surface of the Al layer and the other connection metal layer of the Al layer. And a MEMS sensor.
前記酸化防止層は、前記Al層と前記第2の接続金属層とが共晶接合又は拡散接合を可能とする膜厚で形成される請求項1記載のMEMSセンサ。   2. The MEMS sensor according to claim 1, wherein the antioxidant layer is formed with a film thickness that enables eutectic bonding or diffusion bonding between the Al layer and the second connection metal layer. 前記酸化防止層の膜厚は、50Å〜500Åの範囲内で形成される請求項2記載のMEMSセンサ。   The MEMS sensor according to claim 2, wherein the thickness of the antioxidant layer is formed within a range of 50 to 500 mm. 前記酸化防止層は、Alと共晶可能な又はAl層へ拡散可能な材質で形成される請求項2又は3に記載のMEMSセンサ。   The MEMS sensor according to claim 2, wherein the antioxidant layer is formed of a material that can be eutectic with Al or can be diffused into the Al layer. 前記第2の接続金属層は、少なくとも前記酸化防止層との接合表面側に、前記酸化防止層と同じ材質で形成された部分を有する請求項4記載のMEMSセンサ。   5. The MEMS sensor according to claim 4, wherein the second connection metal layer has a portion formed of the same material as that of the antioxidant layer at least on a bonding surface side with the antioxidant layer. 支持基板、中間層、及び機能層の順に積層される第1の基板と、前記機能層と対向して、前記機能層に形成される可動電極部及び前記固定電極部との導通経路を備える配線基板と、を有し、
前記機能層には、前記中間層に固定支持されるとともに、前記配線基板と接合される接合層が形成されており、
前記接合層の表面に第1の接続金属層が形成され、前記配線基板の表面に第2の接続金属層が形成され、前記第1の接続金属層と前記第2の接続金属層とが共晶接合又は拡散接合されており、
前記第1の接続金属層及び前記第2の接続金属層のうち、一方の接続金属層は、Al層と、前記Al層の他方の接続金属層と対向する表面に形成された被覆層と、を有して形成されており、
前記被覆層は、前記他方の接続金属層と同じ材質で且つ前記他方の接続金属層よりも薄い膜厚で形成されていることを特徴とするMEMSセンサ。
A first substrate that is laminated in the order of a support substrate, an intermediate layer, and a functional layer, and a wiring that has a conduction path between the movable electrode portion and the fixed electrode portion that are formed in the functional layer so as to face the functional layer A substrate,
The functional layer is fixedly supported on the intermediate layer, and a bonding layer bonded to the wiring board is formed,
A first connection metal layer is formed on the surface of the bonding layer, a second connection metal layer is formed on the surface of the wiring board, and the first connection metal layer and the second connection metal layer are shared. Crystal bonding or diffusion bonding,
Of the first connection metal layer and the second connection metal layer, one connection metal layer is an Al layer and a coating layer formed on the surface of the Al layer facing the other connection metal layer, Formed with
The MEMS sensor according to claim 1, wherein the covering layer is made of the same material as the other connecting metal layer and is thinner than the other connecting metal layer.
前記Al層の表面から前記他方の接続金属層に対して遠ざかる方向へ凹む凹部が形成されており、前記被覆層が前記凹部内に形成されている請求項6記載のMEMSセンサ。   The MEMS sensor according to claim 6, wherein a recess that is recessed from the surface of the Al layer in a direction away from the other connection metal layer is formed, and the coating layer is formed in the recess. 前記Al層の表面から前記他方の接続金属層に向けて突出する凸部が形成されており、前記被覆層が前記凸部の裾に位置する前記表面に形成されている請求項6記載のMEMSセンサ。   7. The MEMS according to claim 6, wherein a convex portion that protrudes from the surface of the Al layer toward the other connecting metal layer is formed, and the covering layer is formed on the surface that is located at the bottom of the convex portion. Sensor. 前記接合層は、前記可動電極部及び前記固定電極部の夫々に接続される支持導通部である請求項1ないし8のいずれか1項に記載のMEMSセンサ。   The MEMS sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein the bonding layer is a support conduction portion connected to each of the movable electrode portion and the fixed electrode portion. 前記接合層は、前記可動電極部及び前記固定電極部と分離して形成され、前記可動電極部の可動領域を囲む枠体層であり、前記第1の接続金属層と前記第2の接続金属層とが共晶接合又は拡散接合されて、前記可動領域の外周を囲む金属シール層が形成されている請求項1ないし9のいずれか1項に記載のMEMSセンサ。   The bonding layer is a frame layer that is formed separately from the movable electrode portion and the fixed electrode portion, and surrounds a movable region of the movable electrode portion, and includes the first connection metal layer and the second connection metal. The MEMS sensor according to any one of claims 1 to 9, wherein a metal seal layer surrounding the outer periphery of the movable region is formed by eutectic bonding or diffusion bonding with the layer. 前記配線基板は、シリコン基板と、前記シリコン基板の表面に、絶縁層とこの絶縁層の内部に埋設された前記可動電極部及び前記固定電極部の夫々に電気的に接続されるリード層と、前記第2の接続金属層と、を有して形成される請求項1ないし10のいずれか1項に記載のMEMSセンサ。   The wiring board includes a silicon substrate, a lead layer electrically connected to each of the movable electrode portion and the fixed electrode portion embedded in the insulating layer and the insulating layer on the surface of the silicon substrate, The MEMS sensor according to any one of claims 1 to 10, wherein the MEMS sensor is formed including the second connection metal layer. 支持基板、中間層、及び機能層の順に積層される第1の基板と、前記機能層と対向して、前記機能層に形成される可動電極部及び前記固定電極部との導通経路を備える配線基板と、を有し、
前記機能層に、前記中間層に固定支持された接合層を形成する工程、
前記接合層の表面に第1の接続金属層を形成し、前記配線基板の表面に第2の接続金属層を形成し、
このとき、前記第1の接続金属層及び前記第2の接続金属層のうち、少なくとも一方の接続金属層を、Al層を有して形成し、さらに、前記Al層の他方の接続金属層との接合表面に酸化防止層を形成する工程、
前記第1の接続金属層と前記第2の接続金属層とを共晶接合又は拡散接合する工程、
を有することを特徴とするMEMSセンサの製造方法。
A first substrate that is laminated in the order of a support substrate, an intermediate layer, and a functional layer, and a wiring that has a conduction path between the movable electrode portion and the fixed electrode portion that are formed in the functional layer so as to face the functional layer A substrate,
Forming a bonding layer fixedly supported by the intermediate layer on the functional layer;
Forming a first connection metal layer on the surface of the bonding layer, forming a second connection metal layer on the surface of the wiring board;
At this time, at least one of the first connection metal layer and the second connection metal layer is formed to have an Al layer, and further, the other connection metal layer of the Al layer Forming an antioxidant layer on the bonding surface of
Eutectic bonding or diffusion bonding the first connection metal layer and the second connection metal layer;
A method for manufacturing a MEMS sensor, comprising:
前記酸化防止層を、前記Al層と前記第2の接続金属層とが共晶接合又は拡散接合を可能とする膜厚で形成する請求項12記載のMEMSセンサの製造方法。   13. The method of manufacturing a MEMS sensor according to claim 12, wherein the antioxidant layer is formed with a film thickness that enables eutectic bonding or diffusion bonding between the Al layer and the second connection metal layer. 前記酸化防止層の膜厚を、50Å〜500Åの範囲内で形成する請求項13記載のMEMSセンサの製造方法。   The method of manufacturing a MEMS sensor according to claim 13, wherein the thickness of the antioxidant layer is formed within a range of 50 to 500 mm. 前記酸化防止層を、Alと共晶可能な又はAl層へ拡散可能な材質で形成する請求項13又は14に記載のMEMSセンサの製造方法。   15. The method of manufacturing a MEMS sensor according to claim 13, wherein the antioxidant layer is formed of a material that can be eutectic with Al or can be diffused into the Al layer. 前記第2の接続金属層の少なくとも前記酸化防止層との接合表面側に、前記酸化防止層と同じ材質の部分を形成する請求項15記載のMEMSセンサの製造方法。   The method for manufacturing a MEMS sensor according to claim 15, wherein a portion made of the same material as that of the antioxidant layer is formed on at least a bonding surface side of the second connection metal layer with the antioxidant layer. 支持基板、中間層、及び機能層の順に積層される第1の基板と、前記機能層と対向して、前記機能層に形成される可動電極部及び前記固定電極部との導通経路を備える配線基板と、を有し、
前記機能層に、前記中間層に固定支持された接合層を形成する工程、
前記接合層の表面に第1の接続金属層を形成し、前記配線基板の表面に第2の接続金属層を形成し、
このとき、前記第1の接続金属層及び前記第2の接続金属層のうち、少なくとも一方の接続金属層を、Al層を有して形成し、さらに、前記Al層の他方の接続金属層と対向する表面に、前記他方の接続金属層と同じ材質で且つ前記他方の接続金属層よりも薄い膜厚の被覆層を形成する工程と、
前記第1の接続金属層と前記第2の接続金属層とを共晶接合又は拡散接合する工程、
を有することを特徴とするMEMSセンサの製造方法。
A first substrate that is laminated in the order of a support substrate, an intermediate layer, and a functional layer, and a wiring that has a conduction path between the movable electrode portion and the fixed electrode portion that are formed in the functional layer so as to face the functional layer A substrate,
Forming a bonding layer fixedly supported by the intermediate layer on the functional layer;
Forming a first connection metal layer on the surface of the bonding layer, forming a second connection metal layer on the surface of the wiring board;
At this time, at least one of the first connection metal layer and the second connection metal layer is formed to have an Al layer, and further, the other connection metal layer of the Al layer Forming a coating layer of the same material as the other connecting metal layer on the opposing surface and having a thickness smaller than that of the other connecting metal layer;
Eutectic bonding or diffusion bonding the first connection metal layer and the second connection metal layer;
A method for manufacturing a MEMS sensor, comprising:
前記Al層の表面から前記他方の接続金属層に対して遠ざかる方向へ凹む凹部を形成し、少なくとも前記凹部内に前記被覆層を形成する請求項17記載のMEMSセンサの製造方法。   The method of manufacturing a MEMS sensor according to claim 17, wherein a recess that is recessed from the surface of the Al layer in a direction away from the other connection metal layer is formed, and the covering layer is formed at least in the recess. 前記Al層の表面から前記他方の接続金属層に向けて突出する凸部を形成し、少なくとも前記凸部の裾に位置する前記表面に前記被覆層を形成する請求項17記載のMEMSセンサの製造方法。   18. The MEMS sensor manufacturing method according to claim 17, wherein a protrusion projecting from the surface of the Al layer toward the other connection metal layer is formed, and the covering layer is formed at least on the surface positioned at the bottom of the protrusion. Method.
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