JP2006133245A - Capacitance type acceleration sensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、一対の固定電極とこれらの間に配設された可動部を有する可動電極とを一対の絶縁性保護カバーにより密封した容量式加速度センサ及びその製造方法に関し、特に、前記可動部と前記一対の絶縁性保護カバーとの衝突の衝撃緩和に関するものである。 The present invention relates to a capacitive acceleration sensor in which a pair of fixed electrodes and a movable electrode having a movable portion disposed therebetween are sealed with a pair of insulating protective covers, and a method of manufacturing the same, and in particular, the movable portion and The present invention relates to impact mitigation of a collision with the pair of insulating protective covers.
容量式加速度センサは、加速度センシング部をシリコン基板内に形成し、該シリコン基板をガラス基板でサンドイッチ状に挟み込んだ構造を為し、半導体微細加工技術を用いて製造するため、均一な品質で、安価、大量に製造可能であり、近年、自動車用のエアバッグセンサ等の加速度検出素子として広く用いられるようになった。 The capacitive acceleration sensor has a structure in which the acceleration sensing part is formed in a silicon substrate, the silicon substrate is sandwiched between glass substrates, and is manufactured using semiconductor microfabrication technology. It is inexpensive and can be manufactured in large quantities, and has recently been widely used as an acceleration detection element such as an airbag sensor for automobiles.
図10は、従来の容量式加速度センサにおける加速度センシング部を示す平面図、図11は図10におけるA−A断面を示す模式図である。図において、1はシリコン基板であり、シリコンウエハの異方性エッチングによって固定電極2、3及び可動電極4からなる加速度センシング部と外枠5とが形成されている。6、7はシリコン基板1の両主面にそれぞれ固着された一対の保護カバーとしてのガラス基板であり、シリコン基板1とは陽極接合されている。
FIG. 10 is a plan view showing an acceleration sensing unit in a conventional capacitive acceleration sensor, and FIG. 11 is a schematic view showing a cross section AA in FIG. In the figure,
固定電極2は固定電極端子部2aを、固定電極3は固定電極端子部3aを備えている。そして、可動電極4は、固定電極2、3の間に配設された可動部としての質量体4aと、アンカーとしての可動電極端子部4bと、質量体4aと可動電極端子部4b間を接続する梁4cとを備え、質量体4aは固定電極2、3とそれぞれ隙間Gを介して対向している。そして、外枠5はGND端子部5aを備え、固定電極2、3及び可動電極4を取囲むように形成されている。また、質量体4aとガラス基板6との対向面間には、シリコン基板1のエッチングにより隙間Xが形成されている。
The
そして、ガラス基板7には、固定電極端子部2a、3a、可動電極端子部4b及びGND端子部5aを外部接続可能にスルーホール7aがそれぞれ形成され、各スルーホール7aから覗く固定電極端子部2a、3a、可動電極端子部4b及びGND端子部5aの位置にアルミニウム膜9が蒸着されていると共に、質量体4aとの対向面に凹部7bが形成され、隙間Yが形成されている。さらに、固定電極2、3及び可動電極4と外枠5との間には空隙Zが形成され、固定電極2、3及び可動電極4が、ガラス基板6、7と外枠5とにより密封保護されると共に、質量体4aが梁4cを介してガラス基板6、7とシリコン基板1との接合面に平行に変位可能に支持されている。
The
なお、シリコン基板1は、その厚さに比べて固定電極2、3と質量体4aとの隙間Gの幅や質量体4aの梁4cの幅が極めて小さなハイアスペクト比の構造が得られるように、その両主面を単結晶シリコンウエハの結晶方位が(110)の面と一致させ、この結晶面に対して垂直となる結晶方位が(111)の面に沿ってウエットエッチングされており、従って、図10から明らかなように、加速度センシング部の平面形状は鋭角が約70度、鈍角が約110度の平行四辺形を為す。なお、10は、シリコン基板1上に隙間G等を形成するに際し、シリコン基板1に被着された二酸化珪素膜からなるマスクにおける、シリコン基板1とガラス基板6との間に挟まれ、除去工程において除去されずに残った部分である。
The
次に、この容量式加速度センサにおける加速度センシング部の動作について説明する。この加速度センシング部は、アンカーとしての可動電極端子部4bに梁4cを介して変位自在に支持された質量体4aをセンシング部の質量とし、所定幅の隙間Gを介して対向する固定電極2、3と可動電極4との対向面をセンシング部の容量Cの対向電極として利用している。
Next, the operation of the acceleration sensing unit in this capacitive acceleration sensor will be described. The acceleration sensing unit uses a mass body 4a supported by a movable electrode terminal 4b as an anchor via a beam 4c so as to be displaceable, and the
このセンシング部に、質量体4aの変位可能方向と一致する方向に加速度が加わると、質量体4aの変位により隙間Gの寸法が変化し、前記容量Cが前記加速度の大小に応じて変化するので、この容量Cの変化を計測することによりセンシング部が受けた加速度を外付けの加速度演算手段(図示せず)により演算する。この容量Cの変化を利用した容量式加速度センサは、質量体4aの変位可能方向と一致する方向の加速度測定を可能とし、実用に供される。 When acceleration is applied to the sensing unit in a direction that coincides with the displaceable direction of the mass body 4a, the dimension of the gap G changes due to the displacement of the mass body 4a, and the capacitance C changes according to the magnitude of the acceleration. The acceleration received by the sensing unit by measuring the change in the capacitance C is calculated by an external acceleration calculation means (not shown). The capacitance type acceleration sensor using the change of the capacitance C makes it possible to measure the acceleration in the direction coinciding with the displaceable direction of the mass body 4a and is put to practical use.
なお、梁4cの幅はその厚さに比較して狭く、質量体4aの変位可能方向に直交するガラス基板6、7側へは変位し難い構造を為すが、例えば落下等により大きな衝撃を受けた場合には、質量体4aがガラス基板6、7の対向面に衝突して破損したり、また、シリコン基板1とガラス基板6、7の陽極接合に際して、その電圧印加時に、質量体4aがガラス基板6、7の何れかに吸着され、電圧印加を止めた後においても、これらの対向面が付着して離れず、加速度の測定ができなくなる恐れがあった。
The width of the beam 4c is narrow compared to its thickness, and it has a structure that is difficult to be displaced toward the
従来の容量式加速度センサは、以上のように構成されているので、例えば、落下等により、質量体4aがガラス基板6、7の対向面に衝突して破損する恐れがあるという問題点があった。さらに、シリコン基板1とガラス基板6、7の陽極接合に際し、質量体4aとガラス基板6、7との対向面が付着して離れず、動作不良により加速度の測定ができなくなる恐れがあるという問題点があった。
Since the conventional capacitive acceleration sensor is configured as described above, there is a problem that the mass body 4a may collide with the opposing surfaces of the
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、落下等により可動部が破損したり、該可動部が保護カバーの対向面に付着して離れず、動作不良により加速度の測定ができなくなる恐れのない容量式加速度センサ及びその製造方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the movable part is damaged due to dropping or the like, or the movable part does not adhere to the opposing surface of the protective cover and is not separated. It is an object of the present invention to obtain a capacitive acceleration sensor and a method for manufacturing the same that do not cause the possibility of measuring acceleration.
第1の発明に係わる容量式加速度センサは、一対の固定電極間に配設された可動部を有する可動電極と、該可動部にそれぞれ隙間を介して対向配設された一対の保護カバーとを備えた容量式加速度センサにおいて、前記一対の保護カバーの前記可動部との対向面の少なくとも一方、若しくは前記可動部の前記一対の保護カバーとの対向面の少なくとも一方に、前記一対の保護カバーと前記可動部との対向面の付着を防止する付着防止手段を有するものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a capacitive acceleration sensor comprising: a movable electrode having a movable portion disposed between a pair of fixed electrodes; and a pair of protective covers disposed to face the movable portion via a gap. In the capacitive acceleration sensor provided, the pair of protective covers on at least one of the surfaces of the pair of protective covers facing the movable portion, or at least one of the surfaces of the movable portion facing the pair of protective covers, It has an adhesion preventing means for preventing adhesion of the surface facing the movable part.
第2の発明に係わる容量式加速度センサは、第4の発明に係わる容量式加速度センサにおいて、付着防止手段が保護カバーの表面に被着された前記保護カバーの材質と異なる異種材質膜からなるものである。 The capacitive acceleration sensor according to the second invention is the capacitive acceleration sensor according to the fourth invention, wherein the adhesion preventing means is made of a different material film different from the material of the protective cover attached to the surface of the protective cover. It is.
第3の発明に係わる容量式加速度センサは、第4の発明に係わる容量式加速度センサにおいて、付着防止手段が保護カバーの表面を非鏡面に形成したものである。 A capacitive acceleration sensor according to a third aspect of the present invention is the capacitive acceleration sensor according to the fourth aspect of the present invention, wherein the adhesion preventing means forms the surface of the protective cover on a non-mirror surface.
また、第1の発明によれば、一対の保護カバーの可動部との対向面の少なくとも一方、若しくは前記可動部の前記一対の保護カバーとの対向面の少なくとも一方に、前記可動部と前記保護カバーとの付着を防止する付着防止手段を備えたので、前記可動部が前記保護カバーと密着しても離間不能による誤動作の恐れのない高信頼性の容量式加速度センサが得られる効果がある。 According to the first invention, the movable portion and the protection are provided on at least one of the opposed surfaces of the pair of protective covers facing the movable portion, or at least one of the opposed surfaces of the movable portion facing the pair of protective covers. Since an adhesion preventing means for preventing adhesion to the cover is provided, there is an effect that a highly reliable capacitive acceleration sensor that does not cause a malfunction due to inability to be separated even when the movable part is in close contact with the protective cover is obtained.
また、第2の発明によれば、付着防止手段として保護カバーの表面に前記保護カバーとは異種材質の膜を被着したので、前記保護カバーの製造工程において、可動部と前記保護カバーとが密着しても化学的に接合する恐れがなく、製造時の不良発生を防止できる容量式加速度センサを安価に得られる効果がある。 According to the second aspect of the invention, since a film of a different material from the protective cover is attached to the surface of the protective cover as an adhesion preventing means, in the manufacturing process of the protective cover, the movable part and the protective cover are There is no risk of chemical bonding even if they are in close contact, and there is an effect that a capacitive acceleration sensor that can prevent the occurrence of defects during manufacture can be obtained at low cost.
また、第3の発明によれば、付着防止手段として保護カバーの表面を非鏡面に形成したので、可動部が前記保護カバーと密着しても離間不能になる恐れが少ないと共に、前記凹凸は前記保護カバーの製造工程において容易かつ安価に得られるので、高信頼性の容量式加速度センサを安価に得られる効果がある。 According to the third invention, since the surface of the protective cover is formed as a non-mirror surface as an adhesion preventing means, there is little possibility that the movable part cannot be separated even if the movable part is in close contact with the protective cover. Since it can be obtained easily and inexpensively in the manufacturing process of the protective cover, there is an effect that a highly reliable capacitive acceleration sensor can be obtained inexpensively.
実施の形態1.
この発明の実施の形態1を図1から図3に基づき説明する。図1は容量式加速度センサの断面を示す模式図、図2は容量式加速度センサのガラス基板の製造方法の説明用模式図、図3は容量式加速度センサの製造方法の説明用模式図である。図中、従来例と同じ符号で示されたものは従来例のそれと同一若しくは同等なものを示す。尚、容量式加速度センサにおける平面図は図10に示した従来例とほぼ同じであり、図示を省略する。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section of a capacitive acceleration sensor, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a manufacturing method of a glass substrate of the capacitive acceleration sensor, and FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a manufacturing method of the capacitive acceleration sensor. . In the figure, the same reference numerals as those in the conventional example are the same as or equivalent to those in the conventional example. The plan view of the capacitive acceleration sensor is substantially the same as the conventional example shown in FIG.
図1において、1Aは厚さ約140μmのシリコン基板であり、エッチングによって固定電極2A、3A及び可動電極4Aからなる加速度センシング部と外枠5Aとが形成されている。6A、7Aはシリコン基板1Aの両主面にそれぞれ陽極接合された保護カバーとしての熱膨張係数がシリコンに近い厚さ約400μmの硼珪酸系の耐熱性のガラス基板である。
In FIG. 1,
固定電極2Aは固定電極端子部2Aaを、固定電極3Aは固定電極端子部3Aaを備えている。また、可動電極4Aは固定電極2Aと固定電極3Aとの間に配設された可動部としての質量体4Aa、アンカーとしての可動電極端子部(図示せず)、及び質量体4Aaと前記可動電極端子部とを接続する梁(図示せず)にて形成されている。そして、固定電極2A、3A及び前記可動電極端子部がガラス基板6A、7Aに接合固着されると共に質量体4Aaが前記梁を介して変位可能に支持され、かつ、外枠5Aとガラス基板6A、7Aとにより固定電極2A、3A及び可動電極4Aを密封保護している。
The
質量体4Aaはガラス基板6A側に突起した凸部4Abを有し、質量体4Aaの断面形状がT字状を為す。そして、凸部4Abの先端部にはガラス基板6Aとの対向面4Acが形成されており、質量体4Aaがガラス基板6A側へ変位した場合には、凸部4Abの対向面4Acがガラス基板6Aに当接し、質量体4Aaの変位を規制する。 Mass body 4Aa has convex part 4Ab which projected on the glass substrate 6A side, and the cross-sectional shape of mass body 4Aa makes T shape. And the opposing surface 4Ac with glass substrate 6A is formed in the front-end | tip part of convex part 4Ab, and when mass body 4Aa is displaced to the glass substrate 6A side, opposing surface 4Ac of convex part 4Ab is glass substrate 6A. To restrict the displacement of the mass body 4Aa.
即ち、質量体4Aaを支持する前記梁は、その幅がその厚さに比較して狭く、質量体4Aaはガラス基板6A、7A側へは変位し難い構造を為すが、落下等の大きな衝撃を受けるとガラス基板6A、7A側へ変位してこれらと衝突する恐れがあり、この変位量が大きいと受ける衝撃も大きく、前記梁若しくは質量体4Aaが破損する恐れがある。それゆえ、質量体4Aaにガラス基板6A側に突起した凸部4Abを形成し、該凸部4Abに、そのガラス基板6A側への変位を規制するストッパーとしての役割を持たせた。 That is, the beam supporting the mass body 4Aa has a narrow width compared to its thickness, and the mass body 4Aa has a structure that is difficult to be displaced toward the glass substrates 6A and 7A. If it is received, it may be displaced toward the glass substrates 6A and 7A, and may collide with them. If this displacement is large, the impact received will be great and the beam or mass 4Aa may be damaged. Therefore, a convex portion 4Ab that protrudes toward the glass substrate 6A is formed on the mass body 4Aa, and the convex portion 4Ab has a role as a stopper that regulates displacement toward the glass substrate 6A.
さらに、ガラス基板6Aには、質量体4Aaの凸部4Abとの対向面に深さ約15μmの凹部6Aaが形成され、凹部6Aaの底面には、凸部4Abとの衝突による衝撃を緩衝するための緩衝材としての厚さ約5μmのアルミニウム層8が蒸着により被着されている。
Further, the glass substrate 6A is provided with a recess 6Aa having a depth of about 15 μm on the surface facing the convex portion 4Ab of the mass body 4Aa, and the bottom surface of the concave portion 6Aa buffers the impact caused by the collision with the convex portion 4Ab. An
なお、質量体4Aaは、固定電極2Aとの対向面4Ad、3Aとの対向面4Aeを備え、この対向面4Ad、4Aeは、その長さが約3000μm、厚さが約50μm、隙間Gの幅が約5μmの細長いスリット状を為す。
The mass body 4Aa includes a facing surface 4Ad facing the
また、ガラス基板7Aには、固定電極端子部2Aa、3Aa、可動電極端子部(図示せず)、外枠5AのGND端子部(図示せず)の位置にスルーホール7Aaがそれぞれ形成されており、各スルーホール7Aaから覗く固定電極端子部2Aa、3Aa、前記可動電極端子部、外枠5Aの前記GND端子部に外部接続可能にアルミニウム膜9が蒸着されている。さらに、ガラス基板7Aには、質量体4Aaとの対向面に深さ約20μmの凹部7Abが形成され、かつ、凹部7Abの中央部に厚さ約10μmの凸部7Acが形成されている。
The glass substrate 7A has through-holes 7Aa at the positions of the fixed electrode terminal portions 2Aa and 3Aa, the movable electrode terminal portion (not shown), and the GND terminal portion (not shown) of the outer frame 5A. The
即ち、質量体4Aaの凸部4Abとガラス基板6Aの凹部6Aaに被着されたアルミニウム層8との間には約10μm幅の隙間XAが形成され、質量体4Aaとガラス基板7Aの凸部7Acとの間にも約10μm幅の隙間YAが形成されている。なお、固定電極2A、3A及び可動電極4Aと外枠5Aとの間に空隙ZAが形成されている。
That is, a gap XA having a width of about 10 μm is formed between the convex portion 4Ab of the mass body 4Aa and the
次に、図1に示した加速度センサの製造方法について図2、図3を用いて説明する。図2Aは完成したガラス基板6Aの断面を示す図であり、厚さ約400μmのガラス基板6Aの一方の主面に、選択的にサンドブラストを行って深さ約15μmの凹部6Aaを形成し、次に、凹部6Aaに約5μmのアルミニウム層8を蒸着した後、凹部6Aa周辺の余分なアルミニウム層を除去してガラス基板6Aができあがる。
Next, a method for manufacturing the acceleration sensor shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2A is a view showing a cross section of the completed glass substrate 6A. A sand blast is selectively performed on one main surface of the glass substrate 6A having a thickness of about 400 μm to form a recess 6Aa having a depth of about 15 μm. In addition, after depositing an
図2Bから図2Eはガラス基板7Aの製造方法を示すものである。まず、図2Bに示すように、厚さ約400μmのガラス基板7Aの一方の主面における質量体(図1における4Aa)との対向面を除いてレジスト膜からなるマスク10Aを設け、サンドブラストにより深さ約10μmの凹部7Abを形成する。次に、図2Cに示すように、凹部7Abの中央部にレジスト膜からなるマスク10Bを設け、さらにサンドブラストにより凹部7Abの前記主面からの深さを約20μmとし、凹部7Abの中央部に高さ10μmの凸部7Acを形成する。 2B to 2E show a method for manufacturing the glass substrate 7A. First, as shown in FIG. 2B, a mask 10A made of a resist film is provided except for a surface opposite to a mass body (4Aa in FIG. 1) on one main surface of a glass substrate 7A having a thickness of about 400 μm, and deepened by sandblasting. A recess 7Ab having a thickness of about 10 μm is formed. Next, as shown in FIG. 2C, a mask 10B made of a resist film is provided at the center of the recess 7Ab, and the depth of the recess 7Ab from the main surface is set to about 20 μm by sandblasting. A convex portion 7Ac having a thickness of 10 μm is formed.
さらに、図2Dに示すように、ガラス基板7Aのもう一方の主面にレジスト膜からなるマスク10Cを設け、一対の固定電極端子部(図示せず)、可動電極端子部(図示せず)、枠体の端子部(図示せず)に対応する位置に、サンドブラストによりスルーホール7Aaをそれぞれ形成し、図2Eに示すごとき形状のガラス基板7Aができあがる。 Further, as shown in FIG. 2D, a mask 10C made of a resist film is provided on the other main surface of the glass substrate 7A, a pair of fixed electrode terminal portions (not shown), a movable electrode terminal portion (not shown), Through holes 7Aa are respectively formed by sandblasting at positions corresponding to the terminal portions (not shown) of the frame, and a glass substrate 7A having a shape as shown in FIG. 2E is completed.
次に、図3Fに示すように、両面が鏡面研磨された厚さ約250μmのウエハ状のシリコン基板1Aの一方の面に二酸化珪素膜からなるマスク10Dを形成し、深さ約50μmの細溝1Aa及び溝1Abを選択的に異方性エッチングにより形成する。
Next, as shown in FIG. 3F, a mask 10D made of a silicon dioxide film is formed on one surface of a wafer-
即ち、シリコン基板1Aを形成する半導体ウエハは、その主表面の結晶方位が(110)のシリコンウエハであり、この表面に二酸化珪素膜からなるマスク10Dを形成し、例えば、濃度約20重量%の水酸化カリウム水溶液のごとき異方性エッチング液を用いて、結晶方位が(111)の面に沿って異方性エッチングを行い、細溝1Aa及び溝1Abを形成する。この時、細溝1Aaの深さが約50μmとなるようにウエットエッチングを行うが、同時形成される溝1Abの開口幅が細溝1Aaの開口幅に比べて格段に広いので、必然的に細溝1Aaよりも相当に深く形成される。
That is, the semiconductor wafer forming the
なお、単結晶シリコンウエハの結晶方位が(110)の面に対して垂直となる結晶方位が(111)の面に沿ってエッチングするので、溝の深さdに比べて溝幅wが極めて小さくなるようなハイアスペクト比(例えば、w/d<0.05)の細溝1Aaが形成される。 Note that since the crystal orientation of the single crystal silicon wafer is perpendicular to the (110) plane and is etched along the (111) plane, the groove width w is extremely small compared to the groove depth d. A narrow groove 1Aa having such a high aspect ratio (for example, w / d <0.05) is formed.
次に、図3Gに示すように、ガラス基板7Aの凹部7Abを形成した面と、シリコン基板1Aの細溝1Aa、溝1Abを形成した面とを密着させてこれらを陽極接合により接合する。即ち、ウエハ状のシリコン基板1Aとガラス基板7Aとを位置合せして密着させ、不活性雰囲気中で、例えば350℃から450℃程度の高温に保持した状態で、ガラス基板7A側が負極(−)、シリコン基板1Aの裏面が正極(+)になるように、例えば、200Vから1000V程度の直流電圧を加え、数分から数時間保持した後に冷却する。この結果、シリコン基板1Aとガラス基板7Aとの接触部分が原子間接合されて一体となる。
Next, as shown in FIG. 3G, the surface of the glass substrate 7A on which the recesses 7Ab are formed and the surface of the
なお、マスク10Dとして二酸化珪素膜が1μm程度であれば、これを挟んだ状態であってもガラス基板7Aとシリコン基板1Aとの陽極接合が可能であるので、前記接合に際し、マスク10Dを被着したまま陽極接合する。次に、ガラス基板7Aと一体化されたシリコン基板1Aは、その約250μmの厚さの表面をラップオフ(研削)して約140μmの厚さに、即ち、前工程で形成した溝1Abが露出しない程度の厚さに仕上げる。
If the silicon dioxide film is about 1 μm as the mask 10D, the anodic bonding between the glass substrate 7A and the
次に、図3Hに示すように、ガラス基板7Aと一体化されたシリコン基板1Aの表面に、比較的低温で被着可能な窒化珪素膜からなるマスク10Eを設けて選択的にシリコン異方性エッチングを行い、質量体4Aaの固定電極2A、3Aとの対向面近傍、即ち、間隙Gの部分が約50μmの厚さに形成されるように、深さ約90μmの凹部1Acを、その中央部に凸部1Adを残すように形成すると共に、溝1Aeを形成し、凹部1Acと先に形成した細溝1Aaとを連通させることにより隙間Gを、溝1Aeと先に形成した溝1Abとを連通させることにより空隙ZAを形成し、シリコン基板1Aを固定電極2A、3A、凸部4Abを有する質量体4Aa、及び外枠5A等に分離する。
Next, as shown in FIG. 3H, a mask 10E made of a silicon nitride film that can be deposited at a relatively low temperature is provided on the surface of the
なお、シリコン基板1Aの素材として、厚さ約250μmのシリコンウエハを用いた理由はハンドリングの容易さからであり、ガラス基板7Aと一体化後のシリコン基板1Aをラップオフして薄形化を図った理由は、ガラス基板7Aが約400μmの厚さを有し、ハンドリング上の問題がないので、厚さ約50μmの質量体4Aaを形成するに際し、凹部1Acのエッチング深さをできるだけ浅くするためである。
The reason why a silicon wafer having a thickness of about 250 μm was used as the material of the
次に、ガラス基板7Aと一体化されたシリコン基板1Aの露出したマスク10D、10Eを溶解除去した後、図3Iに示すように、シリコン基板1Aの表面にガラス基板6Aの凹部6Aaが形成され、アルミニウム層8が被着された面を密着させて陽極接合する。即ち、シリコン基板1Aとガラス基板7Aとの陽極接合の場合とほぼ同じ環境下で、ガラス基板7Aの側が負極(−)、ガラス基板6Aの側が正極(+)になるように直流電圧を印加して直接接合する。次に、図1に示すごとく、シリコン基板1Aにおけるガラス基板7Aの各スルーホール7Aaから覗ける位置の表面に厚さ約3μmのアルミニウム薄膜9を被着し、加速度センサが完成する。
Next, after the exposed masks 10D and 10E of the
上記、図3に示した製造方法の特徴は、シリコン基板1Aの一方の主面における固定電極2A、3Aと質量体4Aaとを分離する隙間Gを形成するに際して、図3Fに示すごとく、シリコン基板1Aがガラス基板7Aとの陽極接合前であるので、細溝1Aaを形成するためのマスク10Dとして、1000℃以上の高温処理を要するがシリコン基板1Aの表面に対して密着性が極めて優れた二酸化珪素膜を形成でき、水酸化カリウム水溶液を用いたウエットエッチングにおいて、このエッチング液がシリコン基板1Aと前記二酸化珪素膜との接合面の間に浸入することがなく、極めて優れたハイアスペクト比の隙間Gが得られる。
The above-described manufacturing method shown in FIG. 3 is characterized in that when the gap G for separating the fixed
以上のようにして得られた質量体4Aaをセンシング部の可動部質量とし、隙間Gで対向する固定電極2A、3Aと質量体4Aaにおける固定電極2A、3Aとの対向面4Ad、4Aeとがセンシング部の容量Cの対向電極として利用され、この対向電極の容量Cの変化の測定により質量体4Aaの変位可能方向に加わる加速度を測定する。
The mass body 4Aa obtained as described above is used as the movable part mass of the sensing unit, and the fixed
実施の形態2.
この発明の実施の形態2を図4、図5に基づき説明する。図4は容量式加速度センサの断面を示す模式図、図5は容量式加速度センサの製造方法の説明用模式図である。なお、図4に示した容量式加速度センサは、図1に示した実施の形態1の容量式加速度センサとは、後述するその製造方法が異なり、シリコン基板1Aが厚さ約70μmに形成され、ガラス基板6Aの凹部6Aaに設けられた緩衝材として金/クロム層8Aが形成された点を除いて、即ち、凹部6Aaにクロム層を被着し、その上に金層を被着した点を除いて図1に示したものと同じ構造であり、図4に示した構造の説明を省略する。なお、10Fはシリコン基板1Aの主面に被着した後述のマスクである。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross section of a capacitive acceleration sensor, and FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a manufacturing method of the capacitive acceleration sensor. The capacitive acceleration sensor shown in FIG. 4 is different from the capacitive acceleration sensor of
次に、図5Jから図5Mに基づき、図4に示した加速度センサの製造方法を説明する。図3に示した実施の形態1の製造方法とは、シリコン基板1Aに対する細溝1Aa、溝1Abを形成する工程と、凹部1Ac、溝1Aeを形成する工程の順序が逆になっている点が大きな相違点であり、その他の工程は図3に示した製造方法とほぼ同じである。
Next, a method of manufacturing the acceleration sensor shown in FIG. 4 will be described based on FIGS. 5J to 5M. The manufacturing method of the first embodiment shown in FIG. 3 is that the order of forming the narrow groove 1Aa and the groove 1Ab for the
即ち、図5Jに示すように、厚さ約250μmのシリコン基板1Aの一方の面に二酸化珪素膜からなるマスク10Fを設けてエッチングにより、中央部に凸部1Adを残すように厚さ約20μmの凹部1Acと溝1Aeとを形成し、図5Kに示すように、凹部1Acの形成面にマスク10Fを再被着し、ガラス基板6Aにおける凹部6Aaが形成され、金/クロム層8Aが被着された面と、シリコン基板1Aの凹部1Acの形成面とを密着させて陽極接合により一体化後、シリコン基板1Aの表面をラップオフして約70μmの厚さに仕上げる。
That is, as shown in FIG. 5J, a mask 10F made of a silicon dioxide film is provided on one surface of a
次に、図5Lに示すように、シリコン基板1Aの表面に比較的低温で形成可能な窒化珪素膜からなるマスク10Gを設けて選択的にシリコン異方性エッチングを行って細溝1Aa、溝1Abを形成し、これらと先に形成した凹部1Ac、溝1Aeとをそれぞれ連通させて隙間G、空隙ZAを形成する。
Next, as shown in FIG. 5L, a
次に、ガラス基板6Aと一体化されたシリコン基板1Aの露出したマスク10F、10Gを溶解除去した後、図5Mに示すように、シリコン基板1Aの主面とガラス基板7Aにおける凹部7Abの形成面と密着させて陽極接合し、シリコン基板1Aにおけるガラス基板7Aのスルーホール7Aaから覗ける位置に厚さ約3μmのアルミニウム薄膜9を被着して図4に示すごとき加速度センサが完成する。
Next, after the exposed
上記、図5に示した製造方法によれば、細溝1Aaを形成するためのマスク10Gとして、シリコン基板1Aがガラス基板6Aと陽極接合された後であるので、比較的低温で形成可能な窒化珪素膜を形成する。なお、細溝1Aaを形成するためのエッチングが最後のウエットエッチングとなるため、形成済の細溝1Aaが後工程のエッチング液に暴露されて変形する恐れがなく、処理工程が簡単となる。
According to the above-described manufacturing method shown in FIG. 5, since the
さらに、最初のウエットエッチングにより形成される凹部1Ac、溝1Aeはそのエッチング深さに対して充分に幅広の開口幅のため、同時エッチングによりほぼ同じ深さに形成できる。従って、厚さ約50μmの質量体4Aaを形成するために、ガラス基板6Aと一体化されたシリコン基板1Aを、凹部1Ac及び溝1Aeを約20μmの深さに形成後、約70μmの厚さにラップオフし、凸部4Abの厚さが約20μmの極めて軽量な質量体4Aaが得られた。
Further, since the recess 1Ac and the groove 1Ae formed by the first wet etching have a sufficiently wide opening width with respect to the etching depth, they can be formed at substantially the same depth by simultaneous etching. Accordingly, in order to form the mass body 4Aa having a thickness of about 50 μm, the
しかし、図5に示した製造方法の場合において、ガラス基板6Aの凹部6Aaに設けられた緩衝材層が後工程のエッチング液に暴露されるので、アルミニウム層8では前記エッチング液の暴露に耐えられないので、エッチング液に対する耐性の優れた金/クロム層8A等を選定する必要がある。
However, in the case of the manufacturing method shown in FIG. 5, since the buffer material layer provided in the recess 6Aa of the glass substrate 6A is exposed to the etching liquid in the subsequent process, the
なお、図5に示した実施の形態2による製造方法において、ガラス基板6Aと一体化前のシリコン基板1Aの両主面に、二酸化珪素膜を形成しておき、ガラス基板6Aと一体化後においてラップオフを行わず、形成済の前記二酸化珪素膜をマスクとして利用して隙間Gを形成すれば、図3に示した製造方法の場合と同様なハイアスペクト比の隙間Gを得ることができる。
In the manufacturing method according to the second embodiment shown in FIG. 5, silicon dioxide films are formed on both main surfaces of the
しかし、シリコン基板1Aとして厚さ約250μmのシリコンウエハを用いると、厚さ約50μmの質量体4Aaを得るために、深さ約200μmの凹部1Ac及び溝1Aeの形成を要するので、厚さ70μm以上、かつ、ハンドリング上許容される範囲で、できるだけ薄いシリコンウエハを選定する。
However, if a silicon wafer having a thickness of about 250 μm is used as the
以上のように、実施の形態1若しくは実施の形態2としての容量式加速度センサは、実用に供される前の取扱の不注意により、例えば、落下により大きな衝撃が加わり、質量体4Aaが図面上の上下方向、即ち、シリコン基板1A面に垂直な方向に急峻に変位してガラス基板6A、7Aの対向面に衝突しても、ガラス基板6Aにおける質量体4Aaと約10μmの隙間を介して対向する対向面に緩衝材としてのアルミニウム層8若しくは金/クロム層8Aが被着されており、衝撃が緩衝されるので衝突による破損の恐れが極めて少ない。
As described above, the capacitive acceleration sensor as the first embodiment or the second embodiment is subjected to careless handling before being put to practical use, for example, a large impact is applied due to dropping, and the mass body 4Aa is shown on the drawing. Even when it suddenly displaces in the vertical direction, that is, in the direction perpendicular to the surface of the
なお、実施の形態1若しくは実施の形態2としての容量式加速度センサは、緩衝材としてのアルミニウム層8若しくは金/クロム層8Aをガラス基板6Aの凹部6Aaに被着させたが、前記緩衝材の被着位置はガラス基板6Aの凹部6Aaに限定されるものではなく、ガラス基板7Aの凸部7Acに形成しても同様な耐衝撃効果が得られる。また、質量体4Aaの凸部4Abにおけるガラス基板6Aとの対向面4Ac及び質量体4Aaにおけるガラス基板7Aとの対向面の少なくとも何れかに形成しても耐衝撃効果が得られる。
In the capacitive acceleration sensor as the first embodiment or the second embodiment, the
特に、ガラス基板6Aの凹部6Aaに被着すると共に、ガラス基板7Aの凸部7Acにおける質量体4Aaとの対向面7Adにも被着すれば、より確実な緩衝効果が得られる。 In particular, if it adheres to the recess 6Aa of the glass substrate 6A and also adheres to the surface 7Ad facing the mass body 4Aa of the projection 7Ac of the glass substrate 7A, a more reliable buffering effect can be obtained.
実施の形態3.
この発明の実施の形態3を図6に基づき説明する。図6は容量式加速度センサの断面を示す模式図である。図6において、11はガラス基板7Aの凸部7Acにおける可動電極4Aの質量体4Aaとの対向面に設けられた付着防止手段としての窒化珪素膜である。なお、図6に示した容量式加速度センサは、ガラス基板7Aに付着防止手段としての窒化珪素膜11が被着された点を除き、図1に示した容量式加速度センサと同じものであり、構造の説明を省略する。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a capacitive acceleration sensor. In FIG. 6, reference numeral 11 denotes a silicon nitride film as an adhesion preventing means provided on the surface of the convex portion 7Ac of the glass substrate 7A facing the mass body 4Aa of the
ガラス基板7Aの凸部7Acに被着した窒化珪素膜11は約1μmの厚さを有し、シリコン基板1Aとガラス基板7Aとの陽極接合に際し、高温に暴露された状態で、鏡面仕上げされている質量体4Aaがガラス基板7Aに吸着されても、窒化珪素膜11の存在により質量体4Aaとガラス基板7Aとが化学的に接合される現象を防止でき、その復元力で容易に離れ、これらが付着したまま離れずに動作不良となり、加速度の測定ができなくなるトラブルを防止できる。
The silicon nitride film 11 deposited on the convex portion 7Ac of the glass substrate 7A has a thickness of about 1 μm, and is mirror-finished while being exposed to a high temperature during the anodic bonding between the
なお、図6に示した実施の形態3においては、付着防止手段としての窒化珪素膜11をガラス基板7Aの凸部7Acに被着したが、窒化珪素膜11の被着位置はガラス基板7Aの凸部7Acに限定されるものではなく、質量体4Aaにおけるガラス基板7Aとの対向面に形成しても、即ち、質量体4Aaとガラス基板6A若しくはガラス基板7Aの対向面のうち、陽極接合に際し、吸着される可能性のある側における対向面の何れかに形成しても相応の付着防止効果が得られる。 In the third embodiment shown in FIG. 6, the silicon nitride film 11 as the adhesion preventing means is deposited on the convex portion 7Ac of the glass substrate 7A, but the deposition position of the silicon nitride film 11 is the same as that of the glass substrate 7A. It is not limited to the convex portion 7Ac, but may be formed on the surface of the mass body 4Aa facing the glass substrate 7A, that is, of the facing surfaces of the mass body 4Aa and the glass substrate 6A or the glass substrate 7A during anodic bonding. Even if it is formed on any of the opposing surfaces on the side where it can be adsorbed, a corresponding adhesion preventing effect can be obtained.
また、付着防止手段としての素材材質は窒化珪素膜11に限定する必要はなく、ガラス基板6A、7Aと異質材料の薄膜であればよく、例えば、緩衝材としてのアルミニウム層8や金/クロム層8A等でも付着防止効果が得られる。
Further, the material for the adhesion preventing means need not be limited to the silicon nitride film 11 and may be a thin film made of a different material from the glass substrates 6A and 7A. For example, an
実施の形態4.
この発明の実施の形態4を図7から図9に基づき説明する。図7は容量式加速度センサの断面を示す模式図であり、図8、図9は容量式加速度センサの製造方法の説明用模式図である。図7において、1Bはシリコン基板であり、エッチングによって固定電極2B、3B、可動電極4Bからなる加速度センシング部及び外枠5Bが形成されており、シリコン基板1Bの両主面には、熱膨張係数がシリコンに近い硼珪酸系の耐熱ガラス製のガラス基板6、7Bが陽極接合されている。
そして、固定電極2Bは固定電極端子部2Baを、固定電極3Bは固定電極端子部3Baを備えており、可動電極4Bは固定電極2Bと固定電極3Bとの間に配設された可動部としての質量体4Ba、アンカーとしての可動電極端子部(図示せず)及び前記可動電極端子部と質量体4Baとを接続する梁(図示せず)からなり、質量体4Baはガラス基板6との対向面に凹部4Bbが形成されている。また、ガラス基板7Bは、その凸部7Bcの表面に質量体4Baとの付着を防止する付着防止手段として、凸部7Bcに粗いサンドによるサンドブラストにより非鏡面としての凹凸面7Bdが形成されている。
The fixed electrode 2B includes a fixed electrode terminal portion 2Ba, the fixed electrode 3B includes a fixed electrode terminal portion 3Ba, and the
図1、図4、図6にそれぞれ示した実施の形態1から実施の形態3のものとの大きな相違点は、質量体4Baのガラス基板6との対向面側に凹部4Bbが形成され、該凹部4Bbは底面が平面状で、周縁部4Bcが傾斜面を為し、この傾斜面に隙間Gが開口している点にある。この結果として、質量体4Baは、その中央部がくり抜かれた形状をなし、対向面4Bd、4Beの面積比質量を軽量化したものが得られた。
A major difference from the first to third embodiments shown in FIGS. 1, 4 and 6 is that a recess 4Bb is formed on the surface of the mass body 4Ba facing the
さらに、ガラス基板7Bの凸部7Bcの表面に、非鏡面である目の荒い凹凸面7Bdが形成されている点が、図6に示したガラス基板7Aと異なる。凹凸面7Bdは、図6に示したガラス基板7Aの付着防止手段として窒化珪素膜11と同じく、質量体4Baとの付着防止手段として役割を有する。 Further, the glass substrate 7B is different from the glass substrate 7A shown in FIG. 6 in that a rough uneven surface 7Bd which is a non-mirror surface is formed on the surface of the convex portion 7Bc. The uneven surface 7Bd has a role as an adhesion preventing means for the mass body 4Ba as the silicon nitride film 11 as an adhesion preventing means for the glass substrate 7A shown in FIG.
次に、図7に示した容量式加速度センサの製造方法について図8に基づき説明する。図8Nに示したシリコン基板1Bとガラス基板7Bとを一体に接合したものを製造する工程、即ち、両面が鏡面研磨された厚さ約250μmの結晶方位が(110)であるウエハ状のシリコン基板1Bの一方の面に細溝1Ba、溝1Bbを形成し、さらに、ガラス基板7Bの凹部7Bb形成面とシリコン基板1Bの細溝1Ba、溝1Bb形成面とをマスク10Dを残したまま陽極接合により一体化し、シリコン基板1Bの露出した面を所定の厚さにラップオフする工程は、図3に示した実施の形態1としての容量式加速度センサの製造方法と同じである。 Next, a method for manufacturing the capacitive acceleration sensor shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG. 8N is a process for manufacturing a silicon substrate 1B and a glass substrate 7B which are integrally joined, that is, a wafer-like silicon substrate having a mirror orientation of both sides and a thickness of about 250 μm and a crystal orientation of (110). The narrow groove 1Ba and the groove 1Bb are formed on one surface of 1B, and the concave surface 7Bb formation surface of the glass substrate 7B and the fine groove 1Ba and groove 1Bb formation surface of the silicon substrate 1B are formed by anodic bonding while leaving the mask 10D. The process of integrating and wrapping off the exposed surface of the silicon substrate 1B to a predetermined thickness is the same as the manufacturing method of the capacitive acceleration sensor as the first embodiment shown in FIG.
まず、図8Oに示すように、ガラス基板7Bと一体化されたシリコン基板1Bの表面に窒化珪素のマスク10Hを被着し、濃度約32重量%以上の水酸化カリウム水溶液を用いて選択的にシリコン異方性エッチングを行って所定の厚さの凹部1Bc、溝1Bdを形成し、先に形成した細溝1Ba、溝1Bbとそれぞれ連通させることにより、隙間G、空隙ZBを形成する。 First, as shown in FIG. 8O, a silicon nitride mask 10H is deposited on the surface of a silicon substrate 1B integrated with a glass substrate 7B, and a potassium hydroxide aqueous solution having a concentration of about 32% by weight or more is selectively used. By performing silicon anisotropic etching to form concave portions 1Bc and grooves 1Bd having a predetermined thickness and communicating with the previously formed narrow grooves 1Ba and grooves 1Bb, gaps G and gaps ZB are formed.
この製造方法の特徴は、凹部1Bcを形成するに際して、異方性エッチング液として濃度約32重量%以上の水酸化カリウム水溶液を用いて異方性エッチングを行う点にある。即ち、結晶方位が(110)のシリコンウエハに対して、濃度約32重量%以上の水酸化カリウム水溶液を用いて結晶方位が(111)の面に沿って異方性エッチングを行う。この結果、図8Pに拡大して示すごとく、凹部1Bcの断面形状は、その周縁壁が垂直状、底面が平面状を為し、前記周縁壁と前記底面とが接する端部に傾斜面1Beが形成される。そして、傾斜面1Beと先のエッチング工程で形成した細溝1Baとが交差して連通し、隙間Gが形成される。 This manufacturing method is characterized in that, when the recess 1Bc is formed, anisotropic etching is performed using a potassium hydroxide aqueous solution having a concentration of about 32% by weight or more as an anisotropic etching solution. That is, anisotropic etching is performed on a silicon wafer having a crystal orientation of (110) using a potassium hydroxide aqueous solution having a concentration of about 32% by weight or more along a plane having a crystal orientation of (111). As a result, as shown in an enlarged view in FIG. 8P, the cross-sectional shape of the recess 1Bc is such that the peripheral wall is vertical and the bottom surface is flat, and the inclined surface 1Be is at the end where the peripheral wall and the bottom surface are in contact. It is formed. Then, the inclined surface 1Be and the fine groove 1Ba formed in the previous etching process intersect and communicate with each other, and a gap G is formed.
以下、図3に示した実施の形態1の場合と同様な製造工程を経て、図7に示すごとき、固定電極2B、3Bとの対向面比質量を大幅に軽減じた質量体4Baを備えた容量式加速度センサを完成する。 Thereafter, through the same manufacturing process as in the case of the first embodiment shown in FIG. 3, as shown in FIG. 7, a mass body 4Ba is provided in which the mass ratio of the facing surface to the fixed electrodes 2B and 3B is greatly reduced. A capacitive acceleration sensor is completed.
図8に示した製造方法は、図3に示した実施の形態1の製造方法と同じく、シリコン基板1Bに隙間Gを形成するに際して、ガラス基板7Bとの陽極接合前に細溝1Baを形成するので、密着性が極めて優れた二酸化珪素膜からなるマスク10Dを形成でき、エッチング液がシリコン基板1Bと前記二酸化珪素膜との接合面に浸入しないので、優れたハイアスペクト比の隙間Gが得られる。 In the manufacturing method shown in FIG. 8, the narrow groove 1Ba is formed before anodic bonding with the glass substrate 7B when the gap G is formed in the silicon substrate 1B, as in the manufacturing method of the first embodiment shown in FIG. Therefore, the mask 10D made of a silicon dioxide film having extremely excellent adhesion can be formed, and the etching solution does not enter the bonding surface between the silicon substrate 1B and the silicon dioxide film, so that a gap G having an excellent high aspect ratio can be obtained. .
次に、図7に示した容量式加速度センサの別の製造方法について図9に基づき説明する。図8に示した製造方法とは、シリコン基板1Bに対する細溝1Ba、溝1Bbを形成する工程と、凹部1Bc、溝1Bdを形成する工程の順序が逆になっている点が異なる。 Next, another manufacturing method of the capacitive acceleration sensor shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG. 8 differs from the manufacturing method shown in FIG. 8 in that the order of forming the narrow grooves 1Ba and 1Bb on the silicon substrate 1B and the order of forming the recesses 1Bc and 1Bd are reversed.
即ち、シリコン基板1Bにマスク10Hを被着し、異方性エッチング液として濃度約32重量%以上の水酸化カリウム水溶液を用いて選択的に異方性エッチングを行い、周縁部が垂直状、底面が平面状、周縁壁と底面とが接する端部に傾斜面が形成された断面形状の凹部1Bc、溝1Bdを形成し、凹部1Bcの形成面にマスク10Hを再被着してガラス基板6とシリコン基板1Bの凹部1Bcの形成面とを密着させて陽極接合により一体化した後、シリコン基板1Bを所定の厚さにラップオフすることにより図9Qに示したものを得る。 That is, the mask 10H is deposited on the silicon substrate 1B, and anisotropic etching is selectively performed using an aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of about 32% by weight or more as an anisotropic etching solution. Are formed in a concave portion 1Bc and a groove 1Bd having an inclined surface at the end where the peripheral wall and the bottom face are in contact with each other, and the mask 10H is re-deposited on the surface where the concave portion 1Bc is formed. After the silicon substrate 1B and the formation surface of the recess 1Bc are brought into close contact and integrated by anodic bonding, the silicon substrate 1B is wrapped to a predetermined thickness to obtain the one shown in FIG. 9Q.
次に、図9Rに示すごとく、シリコン基板1Bの表面に窒化珪素膜からなるマスク10Gを被着し、選択的に異方性エッチングを行って細溝1Ba、溝1Bbを形成し、図9Sに拡大して示すごとく、先に形成した凹部1Bcの傾斜面1Beと細溝1Baとを連通させ、隙間Gを形成し、同時に、図9Rに示すごとく、先のエッチング工程で形成した溝1Bbと溝1Bdとが連通して空隙ZBを形成する。
Next, as shown in FIG. 9R, a
以下、図5に示した実施の形態1と同様な製造工程を経て、固定電極2B、3Bとの対向面の面積比質量を大幅に軽減した質量体4Baを備えた容量式加速度センサを完成する。なお、図9R、図9Sに示すごとく、マスク10Hの残部分がシリコン基板1Bとガラス基板6とに挟まれた位置に存在し、図7に示したものとは異なるが、製造工程の差異によるもので性能上の差異はない。
Thereafter, through a manufacturing process similar to that of the first embodiment shown in FIG. 5, a capacitive acceleration sensor including the mass body 4Ba in which the area ratio mass of the surface facing the fixed electrodes 2B and 3B is greatly reduced is completed. . As shown in FIGS. 9R and 9S, the remaining portion of the mask 10H exists at a position sandwiched between the silicon substrate 1B and the
図9に示した製造方法は、隙間Gを形成するに際して、ガラス基板6との陽極接合後に細溝1Baを形成するので、マスク10Gとして比較的低温で形成可能な窒化珪素膜を形成する。なお、細溝1Baを形成するためのエッチングが最後のウエットエッチングとなるため、形成済の細溝1Baが後工程のエッチング液に暴露されて変形する恐れがなく、処理工程が簡単となる。
In the manufacturing method shown in FIG. 9, since the narrow groove 1Ba is formed after anodic bonding with the
以上のように、実施の形態4としての容量式加速度センサは、質量体4Baにおける固定電極2、3との対向面4Bd、4Beの面積に比較してその質量が小さく、軽量であるので、慣性が比較的小さくて応答性に優れると共に、落下等により受ける衝撃も小さく、破損等のトラブルが生じ難い。
As described above, the capacitive acceleration sensor as the fourth embodiment has a smaller mass and lighter weight than the area of the opposing surfaces 4Bd and 4Be facing the fixed
なお、図7に示した実施の形態4においては、付着防止手段として、ガラス基板7Bの凸部7Bcにおける質量体4Baとの対向面に非鏡面である凹凸面7Bdを形成したので、物理的に密着したまま離れない所謂付着を防止できる効果がある。なお、凹凸面7Bdに窒化珪素膜11等の付着防止膜を形成すれば、相乗効果により、さらに優れた付着防止効果が得られる。 In the fourth embodiment shown in FIG. 7, the uneven surface 7Bd, which is a non-mirror surface, is formed on the surface of the convex portion 7Bc of the glass substrate 7B facing the mass body 4Ba as an adhesion preventing means. There is an effect of preventing the so-called adhesion that does not leave in close contact. If an adhesion preventing film such as the silicon nitride film 11 is formed on the uneven surface 7Bd, a further excellent adhesion preventing effect can be obtained by a synergistic effect.
以上のように、実施の形態1から実施の形態4においては、保護カバーとして、熱膨張係数がシリコン基板1A、1Bとほぼ等しい耐熱性のガラス基板を用いたが、耐熱性のガラス材に限定されるものではなく、シリコン基板1A、1Bに形成された加速度センシング部を機械的に保護すると共に電気的に絶縁できる材料であればよく、例えば、シリコン基板を用いても、このシリコン基板の表面にシリコン酸化膜等の絶縁膜が形成されていれば、同様な効果が得られる。
As described above, in the first to fourth embodiments, a heat-resistant glass substrate having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the
また、実施の形態1から実施の形態4においては、400μm程度の厚さの耐熱性のガラス基板を用いたが、前記ガラス基板の厚さは400μm程度に限定する必要はなく、例えば50μmから1000μmの範囲であってもよい。即ち、前記ガラス基板は、下限50μm以上の厚さであれば、サンドブラストや、シリコン基板との位置合せや陽極接合等の一連の貼り合せ作業工程において良好なハンドリング性が得られ、また、上限1000μm以下の厚さであれば、陽極接合が容易で接合不良等を生じ難いものが得られる。 In the first to fourth embodiments, a heat-resistant glass substrate having a thickness of about 400 μm is used. However, the thickness of the glass substrate is not necessarily limited to about 400 μm, for example, 50 μm to 1000 μm. It may be a range. That is, when the glass substrate has a lower limit of 50 μm or more, good handling properties can be obtained in a series of bonding work steps such as sandblasting, alignment with a silicon substrate and anodic bonding, and an upper limit of 1000 μm. When the thickness is as follows, anodic bonding is easy and it is difficult to cause bonding failure.
また、実施の形態1から実施の形態4においては、加速度センシング部の形成に際して、シリコン基板1A、1Bの異方性エッチングを、水酸化カリウム水溶液をエッチング液として用いたウエットエッチングにより実施したが、シリコン基板1A、1Bの異方性エッチングは、ウエットエッチングに限定されるものではなく、例えば、活性ガスプラズマを用いたドライエッチングであっても、同様な精度の質量体や隙間Gを有するものが得られる。
In the first to fourth embodiments, the anisotropic etching of the
なお、実施の形態1から実施の形態3においては、質量体4Aaに凸部4Abを形成し、質量体4Aaの断面形状をT字状に形成したが、質量体4Aaの断面形状はT字状に限定されるものではなく、例えば、幅の狭い複数の凸部(図示せず)を形成しても同様な効果が得られる。また、実施の形態4において、質量体4Baには上記凸部に相当するものを形成していないが、質量体4Baにおけるガラス基板6との対向面側の略中央部に凸部(図示せず)を形成し、ガラス基板6との対向面側方向への質量体4Baの変位を規制するストッパーとすることができる。
In the first to third embodiments, the protrusion 4Ab is formed on the mass body 4Aa and the cross-sectional shape of the mass body 4Aa is formed in a T shape. However, the cross-sectional shape of the mass body 4Aa is a T shape. For example, the same effect can be obtained by forming a plurality of narrow convex portions (not shown). Further, in the fourth embodiment, the mass body 4Ba is not formed to correspond to the above-described convex portion, but a convex portion (not shown) is provided at the substantially central portion of the mass body 4Ba facing the
1A、1B シリコン基板、1Aa、1Ba 細溝、1Ac、1Bc 凹部、1Be 傾斜面、2A、2B、3A、3B 固定電極、4A、4B 可動電極、4Aa、4Ba 可動部、4Ab 凸部、4Bb 凹部、5A、5B 外枠、6、6A、7A、7B ガラス基板、7Ac、7Bc 凸部、7Bd 凹凸面、8 アルミニウム層、8A 金/クロム層、11 窒化珪素膜
1A, 1B silicon substrate, 1Aa, 1Ba narrow groove, 1Ac, 1Bc recess, 1Be inclined surface, 2A, 2B, 3A, 3B fixed electrode, 4A, 4B movable electrode, 4Aa, 4Ba movable part, 4Ab convex part, 4Bb concave part, 5A, 5B Outer frame, 6, 6A, 7A, 7B Glass substrate, 7Ac, 7Bc Convex, 7Bd Concavity and convexity, 8 Aluminum layer, 8A Gold / chromium layer, 11 Silicon nitride film
Claims (3)
2. The capacitive acceleration sensor according to claim 1, wherein the adhesion preventing means is formed by forming the surface of the protective cover into a non-mirror surface.
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