WO2015072083A1

WO2015072083A1 - センサ素子とその製造方法

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Publication number: WO2015072083A1
Application number: PCT/JP2014/005298
Authority: WO
Inventors: 英謙西脇
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2015-05-21
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Abstract

　キャビティが設けられた面を有する第１のウェハを準備する。面を有する第２のウェハを準備する。第１のウェハの上記面と第２のウェハの上記面を接合する。その後、第２のウェハに振動部を形成する。その後、第２のウェハを加工する。第１と第２のウェハの上記面のうちの少なくとも１つには絶縁膜が設けられている。この方法により、高い生産性で検出精度を向上させたセンサ素子が得られる。

Description

センサ素子とその製造方法

　本発明は、各種電子機器に用いられるセンサ素子とその製造方法に関する。

　図９は特許文献１に開示されている従来のセンサ素子１の斜視図である。センサ素子１は、支持部２と、支持部２の当接部３に固定された固定部６と、当接部５に固定された固定部４と、固定部４、６に接続された駆動アーム７により構成されている。固定部４、６はＴ字形状を有してＳｉからなる。固定部４の上面には一対の駆動電極ランド８が設けられ、この一対の駆動電極ランド８の間にモニター電極ランド９が設けられている。固定部６の上面には一対の検出電極ランド１０が設けられ、検出電極ランド１０の間に位置してモニター電極ランド１１を設けている。固定部６の上面にはＧＮＤ電極ランド１２が設けられている。

　図１０はセンサ素子１の上面図である。駆動アーム７には一端が固定部６と接続される一対の検出部１３が設けられている。検出部１３の上面の辺側には、Ｐｔからなる下部電極層が設けられている。下部電極層は固定部６におけるＧＮＤ電極ランド１２と電気的に接続されている。駆動アーム７の検出部１３における下部電極層の上面にはＰＺＴからなる検出圧電素子が設けられている。検出圧電素子の上面にはＡｕからなる検出電極１４が設けられている。検出電極１４は固定部６における検出電極ランド１０と電気的に接続されている。検出部１３にはＰｔからなる下部電極層と、ＰＺＴからなるモニター圧電素子と、Ａｕからなるモニター電極１５が設けられている。モニター電極１５は固定部６におけるモニター電極ランド１１と電気的に接続されている。

　駆動アーム７には一対の駆動部１６が設けられている。駆動部１６は屈曲部１６ａを介して検出部１３に接続されている。駆動部１６の上面にはＰｔからなる下部電極層が設けられている。下部電極層は固定部６におけるＧＮＤ電極ランド１２と電気的に接続されている。駆動アーム７の駆動部１６における下部電極層の上面にはクランク形状のＰＺＴからなる駆動圧電素子が設けられている。駆動部１６における駆動圧電素子の上面にはＡｕからなる駆動電極１７が設けられている。駆動電極１７は固定部４における駆動電極ランド８と電気的に接続されている。駆動アーム７には一端が固定部４と接続される一対の可動部１８が設けられている。可動部１８にはＰｔからなる下部電極層と、ＰＺＴからなるモニター圧電素子と、Ａｕからなるモニター電極１５が設けられている。モニター電極１５は固定部４におけるモニター電極ランド１１と電気的に接続されている。

　駆動アーム７には一対の駆動部１９が設けられている。駆動部１９は屈曲部１９ａを介して可動部１８に接続されている。駆動部１９の上面にはＰｔからなる下部電極層が設けられている。下部電極層は固定部６におけるＧＮＤ電極ランド１２と電気的に接続されている。駆動アーム７の駆動部１９における下部電極層の上面にはクランク形状のＰＺＴからなる駆動圧電素子が設けられている。駆動部１９における駆動圧電素子の上面にはＡｕからなる駆動電極２０が設けられている。駆動電極２０は固定部４における駆動電極ランド８と電気的に接続されている。

　Ｓｉからなる一対の錘部２１は、駆動アーム７の他端に接続されている。

　図１１Ａから図１１Ｆはセンサ素子１の製造方法を示す断面図である。

　まず、図１１Ａに示すように、予め準備したＳｉよりなるウェハ２２の上面に、Ｐｔからなる下部電極層２３と、チタン酸ジルコン酸鉛（以下、ＰＺＴ）からなる圧電体層２４と、Ａｕからなる上部電極層２５を蒸着により順次形成する。

　次に、上部電極層２５の上面に、スピンコートによりレジスト膜を塗布した後、フォトリソグラフィーにより、レジスト膜を所定形状にパターンニングする。

　次に、図１１Ｂに示すように、レジスト膜をマスクとして、下部電極層２３と圧電体層２４と上部電極層２５をドライエッチングによって所定形状に加工することにより、駆動アーム７における検出電極１４、モニター電極１５および駆動電極１７を形成し、固定部４における駆動電極ランド８とモニター電極ランド９を形成し、固定部６における検出電極ランド１０とモニター電極ランド１１とＧＮＤ電極ランド１２を形成する。

　次に、図１１Ｃに示すように、レジスト膜をマスクとして、ウェハをドライエッチングによって所定形状に加工することにより、固定部４、６と駆動アーム７と錘部２１を形成する。

　次に、図１１Ｄに示すように、バックグラインドによりウェハ２２の下側を研削することにより、駆動アーム７における検出部１３と可動部１８と固定部４、６とを互いに分離する。

　次に、図１１Ｅに示すように、レジスト膜をマスクとして、Ｓｉよりなる支持部用ウェハ２６をドライエッチングまたはウェットエッチングによって所定形状に加工することにより、２０μｍ以上の複数の間隙２７を形成する。

　次に、図１１Ｆに示すように、複数の間隙２７を設けた支持部用ウェハ２６におけるウェハ２２の固定部４、６が当接する箇所に接着剤２８をスキージ印刷により塗布する。

　次に、ウェハ２６における固定部４、６と支持部用ウェハ２６とが重なるように位置合わせを行った後、押圧し、その後、さらに、ホットプレートで加熱することにより、接着剤２８を硬化させて、ウェハ２２と支持部用ウェハ２６とを互いに接合する。

　ウェハ２２と支持部用ウェハ２６との位置合わせについては、パターンによる画像認識の他、ウェハ２２および支持部用ウェハ２６にあらかじめ貫通孔を設けておき、共通のピンで位置決めを行うことにより安価な設備で精度よくウェハ２２と支持部用ウェハ２６を位置決めすることができる。

　次に、ウェハ２２および支持部用ウェハ２６をダイシングすることにより、個片のセンサ素子１が形成される。

特開２０１０－２５６０５４

　キャビティが設けられた面を有する第１のウェハを準備する。面を有する第２のウェハを準備する。第１のウェハの上記面と第２のウェハの上記面を接合する。その後、第２のウェハに振動部を形成する。その後、第２のウェハを加工する。第１と第２のウェハの上記面のうちの少なくとも１つには絶縁膜が設けられている。

　この方法により、高い生産性で検出精度を向上させたセンサ素子が得られる。

図１Ａは実施の形態におけるセンサ素子の上面図である。図１Ｂは図１Ａに示すセンサ素子のＩＢ－ＩＢ線における断面図である。図２Ａは実施の形態におけるセンサ素子の製造方法を示す断面図である。図２Ｂは実施の形態におけるセンサ素子の製造方法を示す断面図である。図２Ｃは実施の形態におけるセンサ素子の製造方法を示す断面図である。図２Ｄは実施の形態におけるセンサ素子の製造方法を示す断面図である。図３は実施の形態におけるセンサ素子の特性を示す図である。図４は実施の形態における他のセンサ素子の断面図である。図５Ａは図４に示すセンサ素子の製造方法を示す断面図である。図５Ｂは図４に示すセンサ素子の製造方法を示す断面図である。図５Ｃは図４に示すセンサ素子の製造方法を示す断面図である。図６は実施の形態におけるさらに他のセンサ素子の断面図である。図７は実施の形態におけるさらに他のセンサ素子の断面図である。図８は実施の形態におけるさらに他のセンサ素子の断面図である。図９は従来のセンサ素子の斜視図である。図１０は従来のセンサ素子の上面図である。図１１Ａは従来のセンサ素子の製造方法を示す断面図である。図１１Ｂは従来のセンサ素子の製造方法を示す断面図である。図１１Ｃは従来のセンサ素子の製造方法を示す断面図である。図１１Ｄは従来のセンサ素子の製造方法を示す断面図である。図１１Ｅは従来のセンサ素子の製造方法を示す断面図である。図１１Ｆは従来のセンサ素子の製造方法を示す断面図である。

　図１Ａは実施の形態におけるセンサ素子３１の上面図である。図１Ｂは図１Ａに示すセンサ素子３１のＩＢ－ＩＢ線における断面図である。図１Ａと図１Ｂにおいて、互いに直角のＸ軸とＹ軸とＺ軸とを定義する。センサ素子３１は、支持用基板３２と、支持用基板３２に接続された固定部３３と、固定部３３に接続された振動部３４により構成されている。振動部３４は、固定部３３に接続された連接梁３５、３６と、連接梁３５に接続された振動腕３７、３８と、連接梁３６に接続された振動腕３９、４０とで構成されている。連接梁３５、３６は固定部３３について互いに反対側に接続され、Ｙ軸の方向に延びる。振動腕３７、３８は連接梁３５について互いに反対側で連接梁３５に接続されてＸ軸の方向に蛇行しながら延びる。振動腕３９、４０は連接梁３６について互いに反対側で連接梁３６に接続されてＸ軸の方向に蛇行しながら延びる。固定部３３には連接梁の一端３５ａと連接梁の一端３６ａが接続されている。連接梁３５の他端３５ｂに振動腕の一端３７ａと振動腕の一端３８ａが接続されている。連接梁３６の他端３６ｂに振動腕の一端３９ａと振動腕の一端４０ａが接続されている。振動腕３７の他端３７ｂと振動腕３９の他端３９ｂに錘４１が接続されている。振動腕３８の他端３８ｂと振動腕４０の他端４０ｂに錘４２が接続されている。振動部３４の振動腕３７～４０は空隙１３３を介して固定部３３から離れている。

　以下の振動腕３７の構造を説明する。なお、振動腕３７～４０は同様の構造を有する。

　振動腕３７には駆動電極４３が設けられている。駆動電極４３は、振動腕３７上に設けられたＡｕを主成分とする下部電極層と、下部電極層上に設けられたＰＺＴを主成分とする圧電体層と、圧電体層上に設けられたＰｔを主成分とする上部電極層とで構成され、下部電極層と圧電体層と上部電極層がＺ軸の方向に積層された積層構造を有する。駆動電極４３では、下部電極層がグランドに接続されている。上部電極層に電圧を印加すると逆圧電効果により圧電体層がＺ軸の方向と振動平面の方向に伸縮し、振動腕３７を振動平面と平行に駆動振動させる。振動平面はＸ軸とＹ軸を含むＸＹ平面である。Ｚ軸は振動平面に垂直である。振動平面の方向に速度ｖで駆動振動している質量ｍの振動腕３７に、Ｚ軸回りに角速度ωが加わると、振動腕３７にコリオリ力Ｆ（＝２ｍｖ×ω）が生じ、コリオリ力Ｆにより振動腕３７に曲げモーメントが発生する。

　振動腕３７には検知電極４４が設けられている。検知電極４４は、振動腕３７上に設けられたＡｕを主成分とする下部電極層と、下部電極層上に設けられたＰＺＴを主成分とする圧電体層と、圧電体層上に設けられたＰｔを主成分とする上部電極層とで構成され、下部電極層と圧電体層と上部電極層がＺ軸の方向に積層された積層構造を有する。振動腕３７にコリオリ力Ｆによる曲げモーメントが加わり検知電極４４が撓むと圧電効果により検知電極４４に電荷が発生する。この電荷を外部に出力することにより角速度ωを検出することができる。

　次に、センサ素子３１の製造方法について説明する。図２Ａから図２Ｄはセンサ素子３１の製造方法を示す断面図である。

　まず、面４６ａと、面４６ａの反対側の面４６ｂとを有するＳｉよりなる厚みが２５０μｍのウェハ４６を準備する。ウェハ４６は面４６ａに設けられた絶縁膜４５ａを有する。絶縁膜４５ａは酸化膜である。図２Ａに示すように、ウェハ４６の面４６ａにレジスト膜をマスクとして用いてドライエッチングまたはウェットエッチングによって所定形状に加工することにより、ウェハ４６の面４６ａにキャビティ１４６を形成する。具体的には、絶縁膜４５ａが設けられたウェハ４６の面４６ａとなる面２４６ａを有してウェハ４６となる材料ウェハ２４６を準備する。その後、材料ウェハ２４６の面２４６ａにキャビティ１４６を形成することにより、面４６ａに絶縁膜４５ａを有するウェハ４６を準備する。

　図２Ｂに示すように、面４７ａと、面４７ａの反対側の面４７ｂとを有するＳｉよりなるウェハ４７を準備する。ウェハ４７は面４７ｂに設けられた絶縁膜４５ｂを有する。絶縁膜４５ｂは酸化膜である。次に、ウェハ４６の少なくとも面４６ａとウェハ４７の少なくとも面４７ｂとを洗浄するようにウェハ４６、４７を洗浄する。次に、ウェハ４７の面４７ｂと、ウェハ４６の面４６ａとを、例えば水酸基で仮接合後過熱処理するフュージョン接合や表面活性化により直接接合する。具体的には、ウェハ４７の面４７ｂの絶縁膜４５ｂと、ウェハ４６の面４６ａの絶縁膜４５ａとを直接接合する。ウェハ４６の面４６ａとウェハ４７の面４７ｂとを接合する前に洗浄することにより、接合品質や接合強度を向上させることができる。絶縁膜４５ａ、４５ｂが接合することによりウェハ４６、４７が接合する。絶縁膜４５ａ、４５ｂはウェハ４６（支持用基板３２）とウェハ４７（固定部３３）とが接続されている部分に設けられた絶縁膜４５を構成する。すなわち、絶縁膜４５は、絶縁膜４５ａと、絶縁膜４５ａに積層された絶縁膜４５ｂとを有する。

　ウェハ４６、４７の面４６ａ、４７ｂを接合する際には、ウェハ４６、４７に予め設けられたアライメントマークを用いてウェハ４６、４７を位置合わせすることにより、その後のウェハ４７に形成するパターンを容易に位置決めすることができる。

　ウェハ４７はウェハ４６への接合の前にデバイス特性に基づいて予め決定された厚みを有するように作製されることにより、その後の工程を容易に行うことができる。例えば、ワイヤボディング時に装置の共振周波数とセンサ素子３１の共振周波数があっている場合、ワイヤボンディング時にセンサ素子３１が共振して破損してしまい、歩留まりが低減する可能性がある。また、例えば、振動腕３７～４０をＺ軸の方向に振動させる場合には、ウェハ４７を上記の厚みに調整しておくことにより、所望の共振周波数のセンサ素子を製造することができる。

　さらに、図２Ｂに示すように、ウェハ４６の面４６ａとウェハ４７の面４７ｂの面積を異ならせておくことにより、ウェハ４６、４７の接合時の位置ばらつきの影響を低減することができる。これにより、生産性を向上させることができるとともに、センサ素子３１の特性を安定させることができる。

　次に、図２Ｃに示すように、ウェハ４７の面４７ａに、Ｐｔを主成分とする下部電極層４８と、ＰＺＴからなる圧電体層４９と、Ａｕからなる上部電極層５０とを蒸着により順次形成する。

　次に、上部電極層５０の上面に、スピンコートによりレジスト膜を塗布した後、フオトリソグラフィーによりそのレジスト膜を所定形状にパターンニングする。

　次に、図２Ｄに示すように、レジスト膜をマスクとして、下部電極層４８と、ＰＺＴからなる圧電体層４９と、Ａｕからなる上部電極層５０とをドライエッチングによって所定形状に加工することにより、振動腕３７～４０における検知電極４４とモニター電極と駆動電極を形成し、固定部３３における駆動電極ランドおよびモニター電極ランドと固定部３３における検出電極ランド、モニター電極ランドおよびＧＮＤ電極ランドを形成する。

　さらに、レジスト膜をマスクとして、ドライエッチングによってウェハ４７を所定形状に加工することにより、空隙１３３を形成して固定部３３と振動腕３７～４０と錘４１、４２を形成する。

　次に、ウェハ４６、４７をダイシングして切断するように加工することにより、個片のセンサ素子３１を形成する。

　キャビティ１４６の深さＤ１４６は２０μｍ以上である。深さＤ１４６が２０μｍよりも浅いと、駆動時の空気抵抗が大きくなり、所望の駆動を得ることができなくなるが、２０μｍ以上の深さとすることにより、振動する振動腕３７～４０に対する空気抵抗の影響を低減することができる。キャビティの深さが２０μｍよりも浅いとこの空気抵抗が大きくなり、所望の駆動を得ることができなくなる場合がある。

　実施の形態においては、ウェハ４６を接合した後に、予め決められた厚さに調節されたウェハ４７を加工して検知電極４４と駆動電極４３を形成してかつ振動腕３７～４０を加工するので、ウェハ４６、４７の接合時のウェハ４６、４７を容易に扱うことができ、破損を減らすことができる。

　図１１Ａから図１１Ｆに示す従来のセンサ素子１の製造工程では、接合前にウェハ２２、２６が加工されていることにより十分な強度でウェハ２２、２６を洗浄することができない。図２Ａから図２Ｄに示す実施の形態においけるセンサ素子３１の製造工程では、成膜、加工前にウェハ４６、４７を接合するので、接合前にウェハ４６、４７を十分に洗浄することができる。したがって、ウェハ４６、４７の面４６ａ、４７ｂに異物が付着していない状態でウェハ４６、４７を強固に接合することができ、個片化のためのダイシングの際の切断等の加工後でもウェハ４６、４７の接合が外れにくいセンサ素子３１を製造することができ、センサ素子３１の歩留まりを向上させることができる。

　図１１Ａから図１１Ｆに示す特許文献１に開示された従来のセンサ素子１の製造工程では、ウェハ２６の加工後にウェハ２２、２６を接合するので、ウェハ２６が破損する場合がある。駆動電圧を印加したときにウェハ２２、２６間で電流がリークする場合があり、これによりセンサ素子１の駆動効率が低減し、検出精度が低減する。

　実施の形態においては、ウェハ４７の面４７ｂの絶縁膜４５あるいはウェハ４６の面４６ａの絶縁膜４５を所定の厚みに形成した後でウェハ４６、４７を接合することができる。所定の厚みは任意に決定することができる。これにより、ウェハ４６、４７の接合面に酸化膜による絶縁膜４５（４５ａ、４５ｂ）を形成することができるので、ウェハ４６、４７間のリーク電流を低減することができる。ウェハ４６、４７間の絶縁膜４５の厚み（絶縁膜４５ａ、４５ｂの厚みの合計）を１００ｎｍ以上にすることにより、センサ素子３１の特性に影響を及ぼさない程度までリーク電流を低減することができる。

　図３は実施の形態におけるセンサ素子３１の特性を示し、絶縁膜４５の膜厚が１００ｎｍのときの駆動電圧を印加したときの固定部３３から支持用基板３２に流れるリーク電流Ｌ３１を示す。図３は、絶縁膜を有しない比較例のセンサ素子のリーク電流Ｌ１も併せて示す。図３において縦軸はリーク電流を示し、横軸は駆動電極４３に印加された駆動電圧を示す。図３においては、リーク電流Ｌ１、Ｌ３１は、駆動電圧１Ｖのときの比較例のセンサ素子のリーク電流Ｌ１に対する比として示す。図３に示すように、駆動電圧が１Ｖのとき、実施の形態におけるセンサ素子３１のリーク電流Ｌ３１は比較例のセンサ素子のリーク電流Ｌ１の約７７０分の１に低減でき、１０Ｖの駆動電圧を印加したときにはリーク電流Ｌ３１はリーク電流Ｌ１の２２００分の１にまで低減されている。このように、絶縁膜４５（４５ａ、４５ｂ）により固定部３３（ウェハ４７）と支持用基板３２（ウェハ４６）との間のリーク電流Ｌ３１を大幅に低減することができる。

　センサ素子３１の外環境の温度が変化し、ウェハ４６、４７と絶縁膜４５の抵抗が変化することにより、ウェハ４６、４７の間のリーク電流は変化する。したがって、外環境の温度が変化することによりセンサ素子３１の駆動効率が変化する。実施の形態におけるセンサ素子３１では、支持用基板３２（ウェハ４６）と固定部３３（ウェハ４７）との接合面に形成された絶縁膜４５がリーク電流を低減することにより、センサ素子３１を使用する外環境の温度が変化したときの駆動効率の変化が低減され、センサ素子３１の温度特性を向上させることができる。

　なお、絶縁膜４５（４５ａ、４５ｂ）は酸化膜であるが、実施の形態におけるセンサ素子３１では、絶縁膜４５（４５ａ、４５ｂ）は例えば、ＳｉＮ等の他の絶縁材料により形成されていてもよい。ただし、酸化膜を絶縁膜４５（４５ａ、４５ｂ）として用いることにより、Ｓｉよりなるウェハ４６、４７の自然酸化により絶縁膜４５（４５ａ、４５ｂ）が形成されるので、絶縁膜４５（４５ａ、４５ｂ）を設ける工程が必要なくなり、センサ素子３１の製造工程を簡略化することができる。

　また、ウェハ４７の面４７ｂに絶縁膜４５ｂが形成されている場合は、Ｓｉよりなるウェハ４７を加工して連接梁３５、３６と振動腕３７～４０と錘４１、４２を形成する際に、一旦、絶縁膜４５ｂでウェハ４７のＳｉの加工が停止するので、面４７ｂでの加工形状を均一にすることができる。このように、振動腕３７～４０の面に絶縁膜４５ｂが設けてられていることにより、振動腕３７～４０形成時にウェハ４７をオーバーエッチし、ウェハ４６まで削ってしまうことを避けることができる。さらに、センサ素子３１を製造した後に、ウェハ４６、４７間に、例えば、導電性の異物が入ってしまった場合にも、ウェハ４７の面４７ｂに絶縁膜４５が設けられていることにより絶縁性が向上しているので、センサ素子３１の検出精度を向上させることができる。

　図４は実施の形態における他のセンサ素子３１Ａの断面図である。図４において、図１Ｂに示すセンサ素子３１と同じ部分には同じ参照符号を付す。図１Ｂに示すセンサ素子３１では、ウェハ４６の、ウェハ４７に接続されている部分のみに絶縁膜４５ａ（４５）が設けられている。図４に示すセンサ素子３１では、絶縁膜４ａ（４５）は、ウェハ４６の面４６ａに設けられたキャビティ１４６にも延びるように設けられている。キャビティ１４６に絶縁膜４５ａを設けることによって、ウェハ４７の振動腕３７～４０の形成時にオーバーエッチによってウェハ４６が削れてしまうことを避けることができる。また、ウェハ４６のキャビティ１４６に絶縁膜４５ａが設けられていることによって、例えば、導電性の異物がウェハ４６、４７間に入った場合でも、絶縁膜４５によってウェハ４６の絶縁性が向上していることにより、センサ素子３１の検出精度を向上させることができる。

　図５Ａから図５Ｃは図４に示すセンサ素子３１Ａの製造方法を示す断面図である。図５Ａから図５Ｃにおいて図２Ａから図２Ｄに示すセンサ素子３１の製造工程と同じ部分には同じ参照番号を付す。

　図５Ａに示すように、ウェハ４６の面４６ａとなる面２４６ａを有してウェハ４６となる材料ウェハ２４６を準備する。材料ウェハ２４６の面２４６ａの一部１４６ａを残すように材料ウェハ２４６の面２４６ａにキャビティ１４６を形成する。

　その後、図５Ｂに示すように、材料ウェハ２４６の面２４６ａの一部１４６ａとキャビティ１４６とに絶縁膜４５ａを形成する。

　その後、図５Ｃに示すように、材料ウェハ２４６の面２４６ａの一部１４６ａとウェハ４７の面４７ｂを接合する。

　その後、図２Ｃと図２Ｄに示す工程と同様に、振動腕３７～４０と検知電極４４とモニター電極と駆動電極と固定部３３と駆動電極ランドおよびモニター電極ランドと検出電極ランドとモニター電極ランドおよびＧＮＤ電極ランドと錘４１、４２とを形成することで、図４に示すセンサ素子３１Ａを作製する。

　実施の形態におけるセンサ素子３１、３１Ａでは、絶縁膜４５ａがウェハ４６の面４６ａに設けられ、絶縁膜４５ｂがウェハ４７の面４７ｂに設けられており、絶縁膜４５は、絶縁膜４５ａ、４５ｂが積層された２層構造を有する。これにより、絶縁膜４５をより厚くすることができるので、絶縁膜４５の厚さを容易に調整することができる。

　絶縁膜４５はウェハ４６、４７のどちらかのみに設けられていてもよい。図６は実施の形態におけるさらに他のセンサ素子３１Ｂの断面図である。図６において、図１Ｂに示すセンサ素子３１と同じ部分には同じ参照番号を付す。センサ素子３１Ｂでは、ウェハ４６（支持用基板３２）の面４６ａには絶縁膜４５ａが設けられておらず、絶縁膜４５は絶縁膜４５ｂとしてウェハ４７（固定部３３）の面４７ｂにのみ設けられている。センサ素子３１Ｂは、センサ素子３１とほぼ同様の効果を有する。

　図７は実施の形態におけるさらに他のセンサ素子３１Ｃの断面図である。図７において、図１Ｂに示すセンサ素子３１と同じ部分には同じ参照番号を付す。センサ素子３１Ｃでは、ウェハ４７（固定部３３）の面４７ｂには絶縁膜４５ｂが設けられておらず、絶縁膜４５は絶縁膜４５ａとしてウェハ４６（支持用基板３２）の面４６ａにのみ設けられている。センサ素子３１Ｃは、センサ素子３１とほぼ同様の効果を有する。

　図８は実施の形態におけるさらに他のセンサ素子３１Ｄの断面図である。図８において、図４に示すセンサ素子３１Ａと同じ部分には同じ参照番号を付す。センサ素子３１Ｄでは、ウェハ４７（固定部３３）の面４７ｂには絶縁膜４５ｂが設けられておらず、絶縁膜４５は絶縁膜４５ａとしてウェハ４６（支持用基板３２）にのみ、具体的にはウェハ４６（支持用基板３２）の面４６ａの一部１４６ａとキャビティ１４６にのみ設けられている。センサ素子３１Ｄは、センサ素子３１Ａとほぼ同様の効果を有する。

　実施の形態におけるセンサ素子３１、３１Ａ～３１Ｄは角速度を検出する慣性力センサ素子であるが、加速度を検出する加速度センサ素子であってもよい。この場合には、例えば、センサ素子３１、３１Ａ～３１Ｄの上下に設けられた電極とセンサ素子との間の静電容量を形成することによって、センサ素子に加えられた加速度を検出することができる。

　また、実施の形態におけるセンサ素子３１、３１Ａ～３１Ｄと構造は異なるが、例えば、実施の形態におけるセンサ素子は、Ｓｉ基板と、基板に設けられたビームと、ビームに設けられた駆動電極と、ビームに設けられた検出電極とを有していてもよい。駆動電極と検出電極のそれぞれは、ビームに設けられた下部電極と、下部電極上に設けられた圧電薄膜と、圧電薄膜上に設けられた上部電極とを有する。このセンサ素子は圧力を検出する圧力センサとして機能する。具体的には、下部電極と上部電極を通して圧電薄膜に駆動電圧を印加することによってビームを振動させる。センサ素子に加わった圧力によりビームが伸縮する。圧力が加わったときのビームの伸縮によるビームの振動周波数の変化によりその圧力を検出することができる。

　このように、基板に検出部を設け、検出信号の変化により物理量を検出するセンサに実施の形態におけるセンサ素子を適用することができる。

　本発明に係る製造方法により、高い生産性で、駆動効率が高く、かつ、温度特性に優れたセンサ素子を得ることができ、そのセンサ素子は各種電子機器に有用である。

３１　　センサ素子
３２　　支持用基板
３３　　固定部
３４　　振動部
３５　　連接梁（第１の連接梁）
３６　　連接梁（第２の連接梁）
３７　　振動腕（第１の振動腕）
３８　　振動腕（第２の振動腕）
３９　　振動腕（第３の振動腕）
４０　　振動腕（第４の振動腕）
４１　　錘（第１の錘）
４２　　錘（第２の錘）
４５　　絶縁膜
４５ａ　　絶縁膜（第１の絶縁膜）
４５ｂ　　絶縁膜（第２の絶縁膜）
４６　　ウェハ（第１のウェハ）
４７　　ウェハ（第２のウェハ）
２４６　　材料ウェハ

Claims

第１の絶縁膜が設けられてかつキャビティが設けられた面を有する第１のウェハを準備するステップと、
面を有する第２のウェハを準備するステップと、
前記第１のウェハの前記面と前記第２のウェハの前記面を接合するステップと、
前記第１のウェハの前記面と前記第２のウェハの前記面を接合するステップの後で、前記第２のウェハに振動部を形成するステップと、
前記振動部を形成するステップの後で、前記第２のウェハを加工するステップと、
を含む、センサ素子の製造方法。
前記第１のウェハを準備するステップは、
　　　前記第１の絶縁膜が設けられた前記第１のウェハの前記面となる面を有して前記第１のウェハとなる材料ウェハを準備するステップと、
　　　前記材料ウェハの前記面に前記キャビティを形成するステップと、
を含み、
前記第１のウェハの前記面と前記第２のウェハの前記面を接合するステップは、前記キャビティを形成するステップの後で行われる、請求項１に記載のセンサ素子の製造方法。
前記第１のウェハを準備するステップは、
　　　前記第１ウェハの前記面となる面を有して前記第１のウェハとなる材料ウェハを準備するステップと、
　　　前記材料ウェハの前記面の一部を残すように前記材料ウェハの前記面にキャビティを形成するステップと、
　　　前記材料ウェハの前記面の前記一部と前記キャビティとに前記第１の絶縁膜を形成するステップと、
を含み、
前記第１のウェハの前記面と前記第２のウェハの前記面を接合するステップは、前記キャビティを形成するステップの後で、前記材料ウェハの前記面の前記一部と前記第２のウェハの前記面を接合するステップを含む、請求項１に記載のセンサ素子の製造方法。
前記第１のウェハの前記面と前記第２のウェハの前記面を接合するステップの前に、前記第１のウェハと前記第２のウェハを洗浄するステップをさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ素子の製造方法。
前記第１の絶縁膜は酸化膜である、請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサ素子の製造方法。
前記第２のウェハを準備するステップは、前記第２のウェハの前記面に第２の絶縁膜が設けられた前記第２のウェハを準備するステップを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のセンサ素子の製造方法。
前記第２の絶縁膜は酸化膜である、請求項１から６のいずれか一項に記載のセンサ素子の製造方法。
キャビティが設けられた面を有する第１のウェハを準備するステップと、
絶縁膜が設けられた面を有する第２のウェハを準備するステップと、
前記第１のウェハの前記面と前記第２のウェハの前記面を接合するステップと、
前記第１のウェハの前記面と前記第２のウェハの前記面を接合するステップの後で、前記第２のウェハに振動部を形成するステップと、
前記振動部を形成するステップの後で、前記第２のウェハを加工するステップと、
を含む、センサ素子の製造方法。
前記第１のウェハの前記面と前記第２のウェハの前記面を接合するステップの前に、前記第１のウェハと前記第２のウェハを洗浄するステップをさらに含む、請求項８に記載のセンサ素子の製造方法。
前記絶縁膜は酸化膜である、請求項８または９に記載のセンサ素子の製造方法。
支持用基板と、
前記支持用基板に接続された固定部と、
前記固定部に接続され、駆動電圧の印加により駆動振動し、振動状態に応じた検出信号を出力する振動部と、
を備え、
前記支持用基板と前記固定部の少なくとも一方は、前記支持用基板と前記固定部とが接続されている部分に設けられた絶縁膜を有する、センサ素子。
前記絶縁膜は酸化膜である、請求項１１に記載のセンサ素子。
前記固定部は前記絶縁膜を有し、
前記絶縁膜は、前記振動部の前記支持用基板に対向する面まで延びている、請求項１１に記載のセンサ素子。
前記支持用基板の前記固定部と接続されている面の面積と、前記固定部の前記支持用基板に接続されている面の面積が異なる、請求項１１に記載のセンサ素子。
前記絶縁膜は、第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜に積層された第２の絶縁膜とを有する、請求項１１に記載のセンサ素子。
前記支持用基板には２０μｍ以上の深さを有するキャビティが設けられている、請求項１１に記載のセンサ素子。
前記支持用基板は前記絶縁膜を有し、
前記絶縁膜は前記キャビティまで延びている、請求項１６に記載のセンサ素子。
前記絶縁膜の膜厚が１００ｎｍ以上である、請求項１１に記載のセンサ素子。
前記振動部は、
　　　前記固定部に接続された一端を有する第１の連接梁と、
　　　前記固定部について前記第１の連接梁の前記一端の反対側で前記固定部に接続された一端を有する第２の連接梁と、
　　　前記第１の連接梁の他端に接続された一端を有する第１の振動腕と、
　　　前記第１の連接梁の前記他端について前記第１の振動腕の前記一端の反対側で前記第１の連接梁の前記他端に接続された一端を有する第２の振動腕と、
　　　前記第２の連接梁の他端に接続された一端を有する第３の振動腕と、
　　　前記第２の連接梁の前記他端について前記第３の振動腕の前記第一端の反対側で前記第２の連接梁の前記他端に接続された一端を有する第４の振動腕と、
　　　前記第１の振動腕の前記他端と前記第３の振動腕の前記他端に接続された第１の錘と、
　　　前記第２の振動腕の前記他端と前記第４の振動腕の前記他端に接続された第２の錘と、
を有する、請求項１１から１８のいずれか一項に記載のセンサ素子。