静電容量式センサ
【課題】導通不良を起こしてしまうのを抑制することのできる静電容量式センサを得る。
【解決手段】静電容量式センサは、固定板２と半導体基板とを接合した際に、固定電極に形成された固定電極側金属接触部２５と、半導体基板に形成された半導体基板側金属接触部１３とが接触するようになっている。そして、固定電極側金属接触部２５および半導体基板側金属接触部１３の少なくとも互いに接触する部位をバリアメタル１４で被覆するようにした。
【解決手段】静電容量式センサは、固定板２と半導体基板とを接合した際に、固定電極に形成された固定電極側金属接触部２５と、半導体基板に形成された半導体基板側金属接触部１３とが接触するようになっている。そして、固定電極側金属接触部２５および半導体基板側金属接触部１３の少なくとも互いに接触する部位をバリアメタル１４で被覆するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量式センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電容量式センサとして、固定電極が形成されたガラス基板と、可動電極が形成された半導体基板とを陽極接合により接合させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、ガラス基板と半導体基板とを陽極接合する際に、固定電極に形成された引き出し線を半導体基板の島状分離部に形成された金属接触部に当接させることで、固定電極と島状分離部とを電気的に接続している。そして、ガラス基板の島状分離部と対応する部位に設けられた貫通孔から固定電極の電位を外部に取り出せるようにしている。
【０００４】
通常、この引き出し線および金属接触部の材料としてアルミニウムを用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９５００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、引き出し線および金属接触部の表面に絶縁性の酸化膜が形成されて導通不良を起こしてしまうおそれがあった。特に、ガラス基板と半導体基板とを陽極接合する場合には、引き出し線および金属接触部が高温高圧に曝されるため、かかる問題が顕著に現れる。
【０００７】
そこで、本発明は、導通不良を起こしてしまうのを抑制することのできる静電容量式センサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にあっては、固定電極が形成される固定板と、前記固定電極との間に間隔を設けて対向配置される可動電極が形成され、前記固定板に接合される半導体基板と、を備え、前記固定板と半導体基板とを接合した際に、前記固定電極に形成された固定電極側金属接触部と、前記半導体基板に形成された半導体基板側金属接触部とが接触する静電容量式センサであって、前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部は、少なくとも互いに接触する部位がバリアメタルで被覆されていることを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固定電極側金属接触部および半導体基板側金属接触部の少なくとも互いに接触する部位をバリアメタルで被覆している。したがって、固定電極側金属接触部および半導体基板側金属接触部の互いに接触する部位の表面に酸化膜が形成されてしまうのを抑制することができる。その結果、接触部分において抵抗が高くなってしまうのを抑制することができ、固定電極と半導体基板とが導通不良を起こしてしまうのを抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる加速度センサを示す分解斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかるシリコン基板を示す平面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態にかかるシリコン基板を示す裏面図である。
【図５】図５は、図３の静電容量式センサの要部を模式的に示す拡大断面図である。
【図６】図６は、図５中I部の構造を拡大して模式的に示す断面図である。
【図７−１】図７−１は、図５の静電容量式センサの半導体基板の製造工程の途中を（ａ）から（ｅ）に順を追って模式的に示す断面図のうち（ａ）から（ｃ）の断面図を示したものである。
【図７−２】図７−２は、図５の静電容量式センサの半導体基板の製造工程の途中を（ａ）から（ｅ）に順を追って模式的に示す断面図のうち（ｄ）および（ｅ）の断面図を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。以下では、静電容量式センサとして、加速度センサを例示する。また、錘部の可動電極が形成される側をシリコン基板の表面側と定義する。そして、シリコン基板の短手方向をＸ方向、シリコン基板の長手方向をＹ方向、シリコン基板の厚さ方向をＺ方向として説明する。
【００１２】
本実施形態にかかる加速度センサ（静電容量式センサ）１は、図１に示すように、半導体素子ディバイスを形成したシリコン基板（半導体基板）４と、このシリコン基板４の表面４ａおよび裏面４ｂにそれぞれ接合されたガラス製の第１の絶縁性基板（固定板）２および第２の絶縁性基板３と、を備えている。本実施形態では、このシリコン基板４と第１の絶縁性基板２および第２の絶縁性基板３とを陽極接合によって接合している。
【００１３】
そして、第１の絶縁性基板２の下面には、錘部５，６の設置領域に対応した固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂがそれぞれ設けられている。
【００１４】
また、第２の絶縁性基板３の表面には、錘部５，６の設置領域に対応した領域に付着防止膜３１，３２がそれぞれ形成されている。付着防止膜３１，３２は、例えば、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂと同じ材料で形成することができる。
【００１５】
シリコン基板４は、２つの枠部４０ａ，４０ｂがＹ方向（シリコン基板４の長手方向）に並設されたフレーム部４０と、枠部４０ａ，４０ｂの内周面に対して隙間４３を空けた状態で枠部４０ａ，４０ｂ内に配置された錘部５，６と、フレーム部４０に対して錘部５，６をそれぞれ回動自在に支持する１対のビーム部７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂと、錘部５，６の表面に形成される可動電極５ａ，６ａと、を備えている。
【００１６】
本実施形態では、このシリコン基板４として、Ｓｉからなるシリコン活性層１１１とＳｉからなる支持基板１１３との間にＳｉＯ２からなる埋込絶縁層１１２が介在する矩形状のＳＯＩ基板を用いている。なお、シリコン基板４の長手方向辺は約２〜４ｍｍで、厚さは約０．４〜０．６ｍｍであり、シリコン活性層１１１の厚さは約１０〜２０μｍ、埋込絶縁層１１２の厚さは、約０．５μｍである。
【００１７】
フレーム部４０は、本実施形態では、Ｚ方向（シリコン基板４の厚さ方向）から見て略矩形状の外側フレーム部４１と、Ｘ方向（シリコン基板４の短手方向）に延在し、外側フレーム部４１のＹ方向（シリコン基板４の長手方向）略中央部を連結する中央フレーム部４２と、を備えている。
【００１８】
錘部５，６は、図３および図４に示すように、一面（裏面）に開口する凹部５５，６５と、凹部５５，６５を除く充実部５３，６３とが一体に形成されている。すなわち、錘部５，６に一面（裏面）に開口する凹部５５，６５を形成することで、錘部５，６に、肉厚の充実部５３，６３と肉薄の薄肉部５４，６４とを形成している。
【００１９】
充実部５３，６３は、図４に示すように、裏面側からみた状態で、矩形状に形成されており、それぞれの充実部５３，６３には、対角線状の溝部５６，６６が可動電極５ａ，６ａに対して垂直に形成されている。
【００２０】
また、凹部５５，６５は４辺に側壁を持つ矩形に形成されており、内部には、補強壁５７，６７が可動電極５ａ，６ａに対して垂直に設けられている。
【００２１】
本実施形態では、凹部５５は、後述する回動軸Ａ１よりもＸ方向一方側（図１の奥側）に形成されるとともに、凹部６５は、後述する回動軸Ａ２よりもＸ方向他方側（図１の手前側）に形成されている。
【００２２】
ビーム部７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂは、ＳＯＩ基板（シリコン基板４）のシリコン活性層１１１に形成されており、ＳＯＩ基板の埋込絶縁層１１２をエッチングストップとして深堀エッチングし、更に埋込絶縁層１１２を選択的にエッチング除去することで形成される。
【００２３】
ビーム部７ａ，７ｂは、錘部５の表面（可動電極５ａ）の対向する２辺上にそれぞれ位置し、ビーム部７ａ，７ｂがねじれることにより、可動電極５ａは、ビーム部７ａ，７ｂを互いに結ぶ直線を回転軸Ａ１として揺動する。同様に、ビーム部８ａ，８ｂは、錘部６の表面（可動電極６ａ）の対向する２辺上にそれぞれ位置し、可動電極６ａは、ビーム部８ａ，８ｂを互いに結ぶ直線を回転軸Ａ２として揺動する。
【００２４】
また、ビーム部７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂは、錘部５，６の表面の２辺の、それぞれ中点に位置している。
【００２５】
さらに、本実施形態では、ビーム部７ａをビーム部７ｂよりも細く短くなるように形成するとともに、ビーム部８ａをビーム部８ｂよりも細く短くなるように形成しており、Ｘ方向からの衝撃による耐久性を向上させている。このとき、それぞれのビーム部における回転トルクが略同一となるように、それぞれのビーム部の太さおよび長さを設定している。
【００２６】
なお、ビーム部７ａとビーム部７ｂ、ビーム部８ａとビーム部８ｂを、同一形状となるように形成してもよい。
【００２７】
また、本実施形態では、錘部５と錘部６、ビーム部７ａとビーム部８ａ、およびビーム部７ｂとビーム部８ｂがそれぞれシリコン基板４の一点（ビーム部７ｂとビーム部８ｂとを結ぶ線分の中点）に対して点対称となるように配置されている。
【００２８】
さらに、シリコン基板４と第１の絶縁性基板２および第２の絶縁性基板３との接合面には比較的浅いギャップＧ１，Ｇ２がそれぞれ形成されており、シリコン基板４各部の絶縁性や錘部（可動電極５ａ，６ａ）５，６の動作性の確保が図られている。
【００２９】
なお、シリコン基板４の裏面側のギャップＧ２は、アルカリ性湿式異方性エッチング液（例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム水溶液）、ＴＭＡＨ（テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液）等）を用いたシリコン異方性エッチングによりシリコン基板４の一部を除去することで形成することができる。このとき、上述した凹部５５，６５も同時に形成するのが好適である。
【００３０】
また、隙間４３および隙間４４は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）などにより垂直エッチング加工をすることで形成している。反応性イオンエッチングとしては、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を備えたエッチング装置によるＩＣＰ加工を利用することができる。
【００３１】
また、錘部５，６の表面の４隅には、錘部５，６が第１の絶縁性基板２の固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに直接衝突するのを防止するための突起部５１，６１が突設されている。
【００３２】
同様に、錘部５，６の裏面の４隅には、錘部５，６が第２の絶縁性基板３の付着防止膜３１，３２に直接衝突するのを防止するための突起部５２，６２が突設されている。
【００３３】
また、本実施形態では、外側フレーム部４１は、Ｘ方向一端側（図２の下側）が幅広に形成されており、この外側フレーム部４１のＸ方向一端側には、錘部５，６が配置される隙間４３，４３とそれぞれ連続するように隙間４４，４４が形成されている。そして、隙間４４を空けた状態で電極台９がそれぞれ２つずつ配置されている。
【００３４】
この電極台９の表面には、金属膜からなる検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂがそれぞれ設けられている。
【００３５】
電極台９は、それぞれフレーム部４０および錘部５，６から離間して配置されており、第１の絶縁性基板２および第２の絶縁性基板３により上下面を固定されている。また、外側フレーム部４１の表面のＹ方向中央部には、加速度センサ１の外部に配線される共通電極１２が設けられており、フレーム部４０は共通電極１２により共通電位をとっている。
【００３６】
第１の絶縁性基板２の下面には、上述したように、錘部５，６の設置領域に対応した固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂがそれぞれ設けられている。これら各固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂは、略同一形状で面積が略同一となるように形成されている。
【００３７】
固定電極２１ａ，２１ｂは、ビーム部７ａ，７ｂを互いに結ぶ直線（回動軸Ａ１）を境界線として、互いに離間して配置されている。同様に、固定電極２２ａ，２２ｂは、ビーム部８ａ，８ｂを互いに結ぶ直線（回動軸Ａ２）を境界線として、互いに離間して配置されている。本実施形態では、各固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂは、アルミニウム（Ａｌ）をスパッタ法やＣＶＤ法等により第１の絶縁性基板２に蒸着することで形成している。
【００３８】
固定電極２１ａ，２１ｂは、検出電極１０ａ，１０ｂにそれぞれ電気的に接続されており、固定電極２２ａ，２２ｂは、検出電極１１ａ，１１ｂにそれぞれ電気的に接続されている。
【００３９】
具体的には、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂには、それぞれが接続される検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂが形成された固定電極台９に向けて引出線（固定電極側金属接触部）２５がそれぞれ設けられている。
【００４０】
また、各固定電極台９には、引出線（固定電極側金属接触部）２５が接触するアルミニウム製の導電層（半導体基板側金属接触部）１３が形成されている。本実施液体では、各固定電極台９のＸ方向他端側（図２の上側：錘部側）に段差９ａが設けられており、当該段差９ａの下面、すなわち、検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂが形成される面よりも低い位置に導電層（半導体基板側金属接触部）１３を形成している（図３参照）。
【００４１】
そして、この引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３は、シリコン基板４と第１の絶縁性基板２とを陽極接合する際に、互いに踏みつぶされて接触する。
【００４２】
こうして、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂが、検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂに電気的に接続される。
【００４３】
なお、検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂは、互いに離間し、それぞれフレーム部４０、錘部５，６から離間しているので、各検出電極が互いに絶縁され、各検出電極の寄生容量や、各検出電極間のクロストークを低減し、高精度な容量検出を行うことができる。
【００４４】
また、第１の絶縁性基板２の電極台９と対応する部位には、サンドブラスト加工等によってスルーホール２３がそれぞれ形成されており、第１の絶縁性基板２の共通電極１２に対応する部位には、サンドブラスト加工等によってスルーホール２４がそれぞれ形成されている。そして、検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは、それぞれスルーホール２３を介して外部に露出、配線され、共通電極１２は、それぞれスルーホール２４を介して、外部に露出、配線される。こうして、固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂや可動電極５ａ、６ａの電位を外部に取り出せるようにしている。
【００４５】
ここで、本実施形態では、金属接触部をなす引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３とを硬質のバリアメタル１４で被覆するようにしている。なお、検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂや導電層１３（図６では導電層１３のみ図示）と電極台９のシリコン活性層１１１との接触部分にバリアメタル１４を介在させることは、従来より公知であるが、本実施形態では、導電層（半導体基板側金属接触部）１３および引出線（固定電極側金属接触部）２５の金属どうしの接触部（図６のＣ部）をバリアメタル１４で被覆した点に特徴がある。
【００４６】
具体的には、導電層（半導体基板側金属接触部）１３の表面（露出している面）を、ＭｏＳｉ２（珪化モリブデン）、ＷＳｉ２（珪化タングステン）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜で覆っている。
【００４７】
さらに、引出線（固定電極側金属接触部）２５を含むそれぞれの固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの表面（露出している面）を、ＭｏＳｉ２（珪化モリブデン）、ＷＳｉ２（珪化タングステン）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜で覆っている。
【００４８】
このように、本実施形態では、少なくとも引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３の互いに接触する部位をバリアメタル１４で被覆しておいる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、後工程でワイヤボンディングされる検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂもバリアメタル１４で覆われるようにしている。この検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂの表面（露出している面）も、ＭｏＳｉ２（珪化モリブデン）、ＷＳｉ２（珪化タングステン）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜で覆っている。
【００５０】
次に、図７（ａ）〜（ｅ）に基づき、バリアメタル１４の成膜を形成する工程を説明する。
【００５１】
まず、図７（ａ）に示すように、エッチングによりシリコン基板４のシリコン活性層１１１にギャップＧ１を形成する。
【００５２】
次に、図７（ｂ）に示すように、支持基板１１３にギャップＧ２（図７には図示せず）および隙間４３をエッチングにより形成する。
【００５３】
そして、図７（ｃ）に示すように、隙間４３を貫通させて錘部５を形成する。このとき、ビーム部７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂがシリコン活性層１１１に形成されるように、隙間４３を形成する。
【００５４】
次に、図７（ｄ）に示すように、検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ（図７（ｄ）では検出電極１０ａのみ図示）および導電層１３を設けた後、それらをバリアメタル１４の成膜で被覆する。
【００５５】
なお、シリコン活性層１１１とのオーミックコンタクトのため、およびアルミニウムのシリコン基板４内への拡散防止や配線パターニングへの影響を抑制するためにも、検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂおよび導電層１３を設ける前に、シリコン活性層１１１の表面に反射防止膜としてのバリアメタル層を形成しておくのが好ましい（図７（ｄ）参照）。こうすれば、安定してアルミニウムコンタクトを形成することができる。また、バリアメタル１４は、アルミニウムのパターニングに対しても反射防止膜の役割を同時に果たすことができるため、配線部が細くなってしまったり電極形状の異常を抑制することもできる。
【００５６】
そして、図５に示すように、各貫通穴２３が検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの位置となるようにした状態で、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂを形成した第１の絶縁性基板２を、シリコン基板４に陽極接合する。このとき、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂは引出線（固定電極側金属接触部）２５とともにバリアメタル１４で被覆されている。
【００５７】
そして、検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂのバリアメタル１４の除去部分をワイヤボンディングすることで、固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂや可動電極５ａ、６ａの電位を外部に取り出せるようになる。
【００５８】
次に、本実施形態の検出動作について説明する。
【００５９】
まず、一方の錘部５にＸ方向の加速度が印加された場合を考える。Ｘ方向に加速度が印加されると、錘部５が回動軸Ａ１の回りに回動して可動電極５ａと固定電極２１ａ並びに固定電極２１ｂとの間の距離が変化する。その結果、可動電極５ａと各固定電極２１ａ，２１ｂとの間の静電容量Ｃ１，Ｃ２も変化する。ここで、Ｘ方向の加速度が印加されていないときの可動電極５ａと各固定電極２１ａ，２１ｂとの間の静電容量をＣ０とし、加速度の印加によって生じる静電容量の変化分をΔＣとすれば、Ｘ方向の加速度が印加されたときの静電容量Ｃ１，Ｃ２は、
Ｃ１＝Ｃ０−ΔＣ …（１）
Ｃ２＝Ｃ０＋ΔＣ …（２）
と表すことができる。
【００６０】
同様に、他方の錘部６にＸ方向の加速度が印加された場合、可動電極６ａと各固定電極２２ａ，２２ｂとの間の静電容量Ｃ３，Ｃ４は、
Ｃ３＝Ｃ０−ΔＣ …（３）
Ｃ４＝Ｃ０＋ΔＣ …（４）
と表すことができる。
【００６１】
そして、一方の錘部５および固定電極２１ａ，２１ｂから得られる静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分値ＣＡ（＝Ｃ１−Ｃ２）と、他方の錘部６および固定電極２２ａ，２２ｂから得られる静電容量Ｃ３，Ｃ４の差分値ＣＢ（＝Ｃ３−Ｃ４）との和（±４ΔＣ）を算出すれば、この差分値ＣＡ，ＣＢの和に基づいてＸ方向に印加された加速度の向きと大きさを演算することができる。
【００６２】
次に、一方の錘部５にＺ方向の加速度が印加された場合を考える。Ｚ方向に加速度が印加されると、錘部５が回動軸Ａ１の回りに回動して可動電極５ａと固定電極２１ａ並びに固定電極２１ｂとの間の距離が変化する。その結果、可動電極５ａと各固定電極２１ａ，２１ｂとの間の静電容量Ｃ１，Ｃ２も変化する。ここで、Ｚ方向の加速度が印加されていないときの可動電極５ａと各固定電極２１ａ，２１ｂとの間の静電容量をＣ０とし、加速度の印加によって生じる静電容量の変化分をΔＣとすれば、Ｚ方向の加速度が印加されたときの静電容量Ｃ１，Ｃ２は、
Ｃ１＝Ｃ０＋ΔＣ …（５）
Ｃ２＝Ｃ０−ΔＣ …（６）
と表すことができる。
【００６３】
同様に、他方の錘部６にＺ方向の加速度が印加された場合、可動電極６ａと各固定電極２２ａ，２２ｂとの間の静電容量Ｃ３，Ｃ４は、
Ｃ３＝Ｃ０−ΔＣ …（７）
Ｃ４＝Ｃ０＋ΔＣ …（８）
と表すことができる。
【００６４】
そして、一方の錘部５および固定電極２１ａ，２１ｂから得られる静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分値ＣＡ（＝Ｃ１−Ｃ２）と、他方の錘部６および固定電極２２ａ，２２ｂから得られる静電容量Ｃ３，Ｃ４の差分値ＣＢ（＝Ｃ３−Ｃ４）との差（±４ΔＣ）を算出すれば、この差分値ＣＡ，ＣＢの差に基づいてＺ方向に印加された加速度の向きと大きさを演算することができる。
【００６５】
このとき、錘部５，６の重心位置から回動軸Ａ１，Ａ２に下ろした垂線と錘部５，６の表面とが成す角度を略４５度に設定すれば、これら２方向の検出感度を等価にすることができる。
【００６６】
なお、差分値ＣＡ，ＣＢの和と差とに基づいてＸ方向およびＺ方向の加速度の向きと大きさを求める演算処理については従来周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態では、引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３とを硬質のバリアメタル１４で被覆している。したがって、引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３の互いに接触する部位の表面に酸化膜が形成されてしまうのを抑制することができる。その結果、接触部分において抵抗が高くなってしまうのを抑制することができ、固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂと電極台９（半導体基板４）とが導通不良を起こしてしまうのを抑制することができるようになる。
【００６８】
また、本実施形態では、引出線（固定電極側金属接触部）２５を含むそれぞれの固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの表面（露出している面）を、ＭｏＳｉ２（珪化モリブデン）、ＷＳｉ２（珪化タングステン）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜で覆っている。すなわち、バリアメタル１４の材料として、ＭｏＳｉ２（珪化モリブデン）、ＷＳｉ２（珪化タングステン）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）などの高硬度の材料を用い、固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの表面をコーティングしている。そのため、過大な加速度が入力されて可動電極５ａ，６ａが固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに衝突した際に、固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ表面が変形しにくくなる。その結果、固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂと可動電極５ａ，６ａ（本実施形態では、突起部５１，６１）との接触面積が大きくなってしまうのを抑制することができ、固着抑制効果をより一層向上させることができる。
【００６９】
ところで、本実施形態では、金属接触部がアルミニウムどうしの接触である場合を例示したが、以下に示す金属を接触させるようにすることも可能である。
【００７０】
まず、金属接触部を銅（Ｃｕ）どうしの接触とすることができる。つまり、引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３をそれぞれ銅で形成することができる。この場合には、Ｔａ（タンタル）、ＴａＮ（窒化タンタル）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜（バリアメタル１４）でそれぞれ被覆するのが好ましい。こうすれば、上述の実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００７１】
また、金属接触部を、タングステン（Ｗ）どうしの接触とすることができる。つまり、引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３をそれぞれタングステンで形成することができる。この場合には、Ｔａ（タンタル）、ＴａＮ（窒化タンタル）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜（バリアメタル１４）でそれぞれ被覆するのが好ましい。こうしても、上述の実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００７２】
また、金属接触部を、アルミニウムとタングステンプラグとの接触とすることができる。つまり、引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３のうちいずれか一方をアルミニウム、他方をタングステンプラグで形成することができる。この場合には、Ｔｉ（チタン）またはＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜（バリアメタル１４）でそれぞれ被覆するのが好ましい。こうしても、上述の実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００７３】
また、金属接触部を、銅とタングステンプラグとの接触とすることもできる。つまり、引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３のうちいずれか一方を銅、他方をタングステンプラグで形成することができる。この場合には、Ｔａ（タンタル）、ＴａＮ（窒化タンタル）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜（バリアメタル１４）でそれぞれ被覆するのが好ましい。こうしても、上述の実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００７４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００７５】
たとえば、上記実施形態では、Ｘ方向とＺ方向の２方向の加速度を検出する加速度センサを例示したが、錘部の１つをＸＹ平面内で９０度回転させて配置し、Ｙ方向を加えた３方向の加速度を検出する加速度センサとしてもよい。
【００７６】
また、可動電極がＸＹ平面に沿って移動する加速度センサであっても、本発明を適用することができる。
【００７７】
また、上記実施形態では、静電容量式センサとして加速度センサを例示したが、これに限ることなく、その他の静電容量式センサ、たとえばレゾネータやジャイロであっても本発明を適用することができる。
【００７８】
また、錘部や固定電極その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 加速度センサ（静電容量式センサ）
２ 第１の絶縁性基板（固定板）
４ シリコン基板（半導体基板）
５ａ、６ａ 可動電極
１３ 導電層（半導体基板側金属接触部）
１４ バリアメタル
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ 固定電極
２５ 引出線（固定電極側金属接触部）
Ｇ１ ギャップ（間隔）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量式センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電容量式センサとして、固定電極が形成されたガラス基板と、可動電極が形成された半導体基板とを陽極接合により接合させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、ガラス基板と半導体基板とを陽極接合する際に、固定電極に形成された引き出し線を半導体基板の島状分離部に形成された金属接触部に当接させることで、固定電極と島状分離部とを電気的に接続している。そして、ガラス基板の島状分離部と対応する部位に設けられた貫通孔から固定電極の電位を外部に取り出せるようにしている。
【０００４】
通常、この引き出し線および金属接触部の材料としてアルミニウムを用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９５００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、引き出し線および金属接触部の表面に絶縁性の酸化膜が形成されて導通不良を起こしてしまうおそれがあった。特に、ガラス基板と半導体基板とを陽極接合する場合には、引き出し線および金属接触部が高温高圧に曝されるため、かかる問題が顕著に現れる。
【０００７】
そこで、本発明は、導通不良を起こしてしまうのを抑制することのできる静電容量式センサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にあっては、固定電極が形成される固定板と、前記固定電極との間に間隔を設けて対向配置される可動電極が形成され、前記固定板に接合される半導体基板と、を備え、前記固定板と半導体基板とを接合した際に、前記固定電極に形成された固定電極側金属接触部と、前記半導体基板に形成された半導体基板側金属接触部とが接触する静電容量式センサであって、前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部は、少なくとも互いに接触する部位がバリアメタルで被覆されていることを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固定電極側金属接触部および半導体基板側金属接触部の少なくとも互いに接触する部位をバリアメタルで被覆している。したがって、固定電極側金属接触部および半導体基板側金属接触部の互いに接触する部位の表面に酸化膜が形成されてしまうのを抑制することができる。その結果、接触部分において抵抗が高くなってしまうのを抑制することができ、固定電極と半導体基板とが導通不良を起こしてしまうのを抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる加速度センサを示す分解斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかるシリコン基板を示す平面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態にかかるシリコン基板を示す裏面図である。
【図５】図５は、図３の静電容量式センサの要部を模式的に示す拡大断面図である。
【図６】図６は、図５中I部の構造を拡大して模式的に示す断面図である。
【図７−１】図７−１は、図５の静電容量式センサの半導体基板の製造工程の途中を（ａ）から（ｅ）に順を追って模式的に示す断面図のうち（ａ）から（ｃ）の断面図を示したものである。
【図７−２】図７−２は、図５の静電容量式センサの半導体基板の製造工程の途中を（ａ）から（ｅ）に順を追って模式的に示す断面図のうち（ｄ）および（ｅ）の断面図を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。以下では、静電容量式センサとして、加速度センサを例示する。また、錘部の可動電極が形成される側をシリコン基板の表面側と定義する。そして、シリコン基板の短手方向をＸ方向、シリコン基板の長手方向をＹ方向、シリコン基板の厚さ方向をＺ方向として説明する。
【００１２】
本実施形態にかかる加速度センサ（静電容量式センサ）１は、図１に示すように、半導体素子ディバイスを形成したシリコン基板（半導体基板）４と、このシリコン基板４の表面４ａおよび裏面４ｂにそれぞれ接合されたガラス製の第１の絶縁性基板（固定板）２および第２の絶縁性基板３と、を備えている。本実施形態では、このシリコン基板４と第１の絶縁性基板２および第２の絶縁性基板３とを陽極接合によって接合している。
【００１３】
そして、第１の絶縁性基板２の下面には、錘部５，６の設置領域に対応した固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂがそれぞれ設けられている。
【００１４】
また、第２の絶縁性基板３の表面には、錘部５，６の設置領域に対応した領域に付着防止膜３１，３２がそれぞれ形成されている。付着防止膜３１，３２は、例えば、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂと同じ材料で形成することができる。
【００１５】
シリコン基板４は、２つの枠部４０ａ，４０ｂがＹ方向（シリコン基板４の長手方向）に並設されたフレーム部４０と、枠部４０ａ，４０ｂの内周面に対して隙間４３を空けた状態で枠部４０ａ，４０ｂ内に配置された錘部５，６と、フレーム部４０に対して錘部５，６をそれぞれ回動自在に支持する１対のビーム部７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂと、錘部５，６の表面に形成される可動電極５ａ，６ａと、を備えている。
【００１６】
本実施形態では、このシリコン基板４として、Ｓｉからなるシリコン活性層１１１とＳｉからなる支持基板１１３との間にＳｉＯ２からなる埋込絶縁層１１２が介在する矩形状のＳＯＩ基板を用いている。なお、シリコン基板４の長手方向辺は約２〜４ｍｍで、厚さは約０．４〜０．６ｍｍであり、シリコン活性層１１１の厚さは約１０〜２０μｍ、埋込絶縁層１１２の厚さは、約０．５μｍである。
【００１７】
フレーム部４０は、本実施形態では、Ｚ方向（シリコン基板４の厚さ方向）から見て略矩形状の外側フレーム部４１と、Ｘ方向（シリコン基板４の短手方向）に延在し、外側フレーム部４１のＹ方向（シリコン基板４の長手方向）略中央部を連結する中央フレーム部４２と、を備えている。
【００１８】
錘部５，６は、図３および図４に示すように、一面（裏面）に開口する凹部５５，６５と、凹部５５，６５を除く充実部５３，６３とが一体に形成されている。すなわち、錘部５，６に一面（裏面）に開口する凹部５５，６５を形成することで、錘部５，６に、肉厚の充実部５３，６３と肉薄の薄肉部５４，６４とを形成している。
【００１９】
充実部５３，６３は、図４に示すように、裏面側からみた状態で、矩形状に形成されており、それぞれの充実部５３，６３には、対角線状の溝部５６，６６が可動電極５ａ，６ａに対して垂直に形成されている。
【００２０】
また、凹部５５，６５は４辺に側壁を持つ矩形に形成されており、内部には、補強壁５７，６７が可動電極５ａ，６ａに対して垂直に設けられている。
【００２１】
本実施形態では、凹部５５は、後述する回動軸Ａ１よりもＸ方向一方側（図１の奥側）に形成されるとともに、凹部６５は、後述する回動軸Ａ２よりもＸ方向他方側（図１の手前側）に形成されている。
【００２２】
ビーム部７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂは、ＳＯＩ基板（シリコン基板４）のシリコン活性層１１１に形成されており、ＳＯＩ基板の埋込絶縁層１１２をエッチングストップとして深堀エッチングし、更に埋込絶縁層１１２を選択的にエッチング除去することで形成される。
【００２３】
ビーム部７ａ，７ｂは、錘部５の表面（可動電極５ａ）の対向する２辺上にそれぞれ位置し、ビーム部７ａ，７ｂがねじれることにより、可動電極５ａは、ビーム部７ａ，７ｂを互いに結ぶ直線を回転軸Ａ１として揺動する。同様に、ビーム部８ａ，８ｂは、錘部６の表面（可動電極６ａ）の対向する２辺上にそれぞれ位置し、可動電極６ａは、ビーム部８ａ，８ｂを互いに結ぶ直線を回転軸Ａ２として揺動する。
【００２４】
また、ビーム部７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂは、錘部５，６の表面の２辺の、それぞれ中点に位置している。
【００２５】
さらに、本実施形態では、ビーム部７ａをビーム部７ｂよりも細く短くなるように形成するとともに、ビーム部８ａをビーム部８ｂよりも細く短くなるように形成しており、Ｘ方向からの衝撃による耐久性を向上させている。このとき、それぞれのビーム部における回転トルクが略同一となるように、それぞれのビーム部の太さおよび長さを設定している。
【００２６】
なお、ビーム部７ａとビーム部７ｂ、ビーム部８ａとビーム部８ｂを、同一形状となるように形成してもよい。
【００２７】
また、本実施形態では、錘部５と錘部６、ビーム部７ａとビーム部８ａ、およびビーム部７ｂとビーム部８ｂがそれぞれシリコン基板４の一点（ビーム部７ｂとビーム部８ｂとを結ぶ線分の中点）に対して点対称となるように配置されている。
【００２８】
さらに、シリコン基板４と第１の絶縁性基板２および第２の絶縁性基板３との接合面には比較的浅いギャップＧ１，Ｇ２がそれぞれ形成されており、シリコン基板４各部の絶縁性や錘部（可動電極５ａ，６ａ）５，６の動作性の確保が図られている。
【００２９】
なお、シリコン基板４の裏面側のギャップＧ２は、アルカリ性湿式異方性エッチング液（例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム水溶液）、ＴＭＡＨ（テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液）等）を用いたシリコン異方性エッチングによりシリコン基板４の一部を除去することで形成することができる。このとき、上述した凹部５５，６５も同時に形成するのが好適である。
【００３０】
また、隙間４３および隙間４４は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）などにより垂直エッチング加工をすることで形成している。反応性イオンエッチングとしては、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を備えたエッチング装置によるＩＣＰ加工を利用することができる。
【００３１】
また、錘部５，６の表面の４隅には、錘部５，６が第１の絶縁性基板２の固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに直接衝突するのを防止するための突起部５１，６１が突設されている。
【００３２】
同様に、錘部５，６の裏面の４隅には、錘部５，６が第２の絶縁性基板３の付着防止膜３１，３２に直接衝突するのを防止するための突起部５２，６２が突設されている。
【００３３】
また、本実施形態では、外側フレーム部４１は、Ｘ方向一端側（図２の下側）が幅広に形成されており、この外側フレーム部４１のＸ方向一端側には、錘部５，６が配置される隙間４３，４３とそれぞれ連続するように隙間４４，４４が形成されている。そして、隙間４４を空けた状態で電極台９がそれぞれ２つずつ配置されている。
【００３４】
この電極台９の表面には、金属膜からなる検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂがそれぞれ設けられている。
【００３５】
電極台９は、それぞれフレーム部４０および錘部５，６から離間して配置されており、第１の絶縁性基板２および第２の絶縁性基板３により上下面を固定されている。また、外側フレーム部４１の表面のＹ方向中央部には、加速度センサ１の外部に配線される共通電極１２が設けられており、フレーム部４０は共通電極１２により共通電位をとっている。
【００３６】
第１の絶縁性基板２の下面には、上述したように、錘部５，６の設置領域に対応した固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂがそれぞれ設けられている。これら各固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂは、略同一形状で面積が略同一となるように形成されている。
【００３７】
固定電極２１ａ，２１ｂは、ビーム部７ａ，７ｂを互いに結ぶ直線（回動軸Ａ１）を境界線として、互いに離間して配置されている。同様に、固定電極２２ａ，２２ｂは、ビーム部８ａ，８ｂを互いに結ぶ直線（回動軸Ａ２）を境界線として、互いに離間して配置されている。本実施形態では、各固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂは、アルミニウム（Ａｌ）をスパッタ法やＣＶＤ法等により第１の絶縁性基板２に蒸着することで形成している。
【００３８】
固定電極２１ａ，２１ｂは、検出電極１０ａ，１０ｂにそれぞれ電気的に接続されており、固定電極２２ａ，２２ｂは、検出電極１１ａ，１１ｂにそれぞれ電気的に接続されている。
【００３９】
具体的には、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂには、それぞれが接続される検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂが形成された固定電極台９に向けて引出線（固定電極側金属接触部）２５がそれぞれ設けられている。
【００４０】
また、各固定電極台９には、引出線（固定電極側金属接触部）２５が接触するアルミニウム製の導電層（半導体基板側金属接触部）１３が形成されている。本実施液体では、各固定電極台９のＸ方向他端側（図２の上側：錘部側）に段差９ａが設けられており、当該段差９ａの下面、すなわち、検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂが形成される面よりも低い位置に導電層（半導体基板側金属接触部）１３を形成している（図３参照）。
【００４１】
そして、この引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３は、シリコン基板４と第１の絶縁性基板２とを陽極接合する際に、互いに踏みつぶされて接触する。
【００４２】
こうして、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂが、検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂに電気的に接続される。
【００４３】
なお、検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂは、互いに離間し、それぞれフレーム部４０、錘部５，６から離間しているので、各検出電極が互いに絶縁され、各検出電極の寄生容量や、各検出電極間のクロストークを低減し、高精度な容量検出を行うことができる。
【００４４】
また、第１の絶縁性基板２の電極台９と対応する部位には、サンドブラスト加工等によってスルーホール２３がそれぞれ形成されており、第１の絶縁性基板２の共通電極１２に対応する部位には、サンドブラスト加工等によってスルーホール２４がそれぞれ形成されている。そして、検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは、それぞれスルーホール２３を介して外部に露出、配線され、共通電極１２は、それぞれスルーホール２４を介して、外部に露出、配線される。こうして、固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂや可動電極５ａ、６ａの電位を外部に取り出せるようにしている。
【００４５】
ここで、本実施形態では、金属接触部をなす引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３とを硬質のバリアメタル１４で被覆するようにしている。なお、検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂや導電層１３（図６では導電層１３のみ図示）と電極台９のシリコン活性層１１１との接触部分にバリアメタル１４を介在させることは、従来より公知であるが、本実施形態では、導電層（半導体基板側金属接触部）１３および引出線（固定電極側金属接触部）２５の金属どうしの接触部（図６のＣ部）をバリアメタル１４で被覆した点に特徴がある。
【００４６】
具体的には、導電層（半導体基板側金属接触部）１３の表面（露出している面）を、ＭｏＳｉ２（珪化モリブデン）、ＷＳｉ２（珪化タングステン）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜で覆っている。
【００４７】
さらに、引出線（固定電極側金属接触部）２５を含むそれぞれの固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの表面（露出している面）を、ＭｏＳｉ２（珪化モリブデン）、ＷＳｉ２（珪化タングステン）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜で覆っている。
【００４８】
このように、本実施形態では、少なくとも引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３の互いに接触する部位をバリアメタル１４で被覆しておいる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、後工程でワイヤボンディングされる検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂもバリアメタル１４で覆われるようにしている。この検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂの表面（露出している面）も、ＭｏＳｉ２（珪化モリブデン）、ＷＳｉ２（珪化タングステン）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜で覆っている。
【００５０】
次に、図７（ａ）〜（ｅ）に基づき、バリアメタル１４の成膜を形成する工程を説明する。
【００５１】
まず、図７（ａ）に示すように、エッチングによりシリコン基板４のシリコン活性層１１１にギャップＧ１を形成する。
【００５２】
次に、図７（ｂ）に示すように、支持基板１１３にギャップＧ２（図７には図示せず）および隙間４３をエッチングにより形成する。
【００５３】
そして、図７（ｃ）に示すように、隙間４３を貫通させて錘部５を形成する。このとき、ビーム部７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂがシリコン活性層１１１に形成されるように、隙間４３を形成する。
【００５４】
次に、図７（ｄ）に示すように、検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ（図７（ｄ）では検出電極１０ａのみ図示）および導電層１３を設けた後、それらをバリアメタル１４の成膜で被覆する。
【００５５】
なお、シリコン活性層１１１とのオーミックコンタクトのため、およびアルミニウムのシリコン基板４内への拡散防止や配線パターニングへの影響を抑制するためにも、検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂおよび導電層１３を設ける前に、シリコン活性層１１１の表面に反射防止膜としてのバリアメタル層を形成しておくのが好ましい（図７（ｄ）参照）。こうすれば、安定してアルミニウムコンタクトを形成することができる。また、バリアメタル１４は、アルミニウムのパターニングに対しても反射防止膜の役割を同時に果たすことができるため、配線部が細くなってしまったり電極形状の異常を抑制することもできる。
【００５６】
そして、図５に示すように、各貫通穴２３が検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの位置となるようにした状態で、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂを形成した第１の絶縁性基板２を、シリコン基板４に陽極接合する。このとき、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂは引出線（固定電極側金属接触部）２５とともにバリアメタル１４で被覆されている。
【００５７】
そして、検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂのバリアメタル１４の除去部分をワイヤボンディングすることで、固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂや可動電極５ａ、６ａの電位を外部に取り出せるようになる。
【００５８】
次に、本実施形態の検出動作について説明する。
【００５９】
まず、一方の錘部５にＸ方向の加速度が印加された場合を考える。Ｘ方向に加速度が印加されると、錘部５が回動軸Ａ１の回りに回動して可動電極５ａと固定電極２１ａ並びに固定電極２１ｂとの間の距離が変化する。その結果、可動電極５ａと各固定電極２１ａ，２１ｂとの間の静電容量Ｃ１，Ｃ２も変化する。ここで、Ｘ方向の加速度が印加されていないときの可動電極５ａと各固定電極２１ａ，２１ｂとの間の静電容量をＣ０とし、加速度の印加によって生じる静電容量の変化分をΔＣとすれば、Ｘ方向の加速度が印加されたときの静電容量Ｃ１，Ｃ２は、
Ｃ１＝Ｃ０−ΔＣ …（１）
Ｃ２＝Ｃ０＋ΔＣ …（２）
と表すことができる。
【００６０】
同様に、他方の錘部６にＸ方向の加速度が印加された場合、可動電極６ａと各固定電極２２ａ，２２ｂとの間の静電容量Ｃ３，Ｃ４は、
Ｃ３＝Ｃ０−ΔＣ …（３）
Ｃ４＝Ｃ０＋ΔＣ …（４）
と表すことができる。
【００６１】
そして、一方の錘部５および固定電極２１ａ，２１ｂから得られる静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分値ＣＡ（＝Ｃ１−Ｃ２）と、他方の錘部６および固定電極２２ａ，２２ｂから得られる静電容量Ｃ３，Ｃ４の差分値ＣＢ（＝Ｃ３−Ｃ４）との和（±４ΔＣ）を算出すれば、この差分値ＣＡ，ＣＢの和に基づいてＸ方向に印加された加速度の向きと大きさを演算することができる。
【００６２】
次に、一方の錘部５にＺ方向の加速度が印加された場合を考える。Ｚ方向に加速度が印加されると、錘部５が回動軸Ａ１の回りに回動して可動電極５ａと固定電極２１ａ並びに固定電極２１ｂとの間の距離が変化する。その結果、可動電極５ａと各固定電極２１ａ，２１ｂとの間の静電容量Ｃ１，Ｃ２も変化する。ここで、Ｚ方向の加速度が印加されていないときの可動電極５ａと各固定電極２１ａ，２１ｂとの間の静電容量をＣ０とし、加速度の印加によって生じる静電容量の変化分をΔＣとすれば、Ｚ方向の加速度が印加されたときの静電容量Ｃ１，Ｃ２は、
Ｃ１＝Ｃ０＋ΔＣ …（５）
Ｃ２＝Ｃ０−ΔＣ …（６）
と表すことができる。
【００６３】
同様に、他方の錘部６にＺ方向の加速度が印加された場合、可動電極６ａと各固定電極２２ａ，２２ｂとの間の静電容量Ｃ３，Ｃ４は、
Ｃ３＝Ｃ０−ΔＣ …（７）
Ｃ４＝Ｃ０＋ΔＣ …（８）
と表すことができる。
【００６４】
そして、一方の錘部５および固定電極２１ａ，２１ｂから得られる静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分値ＣＡ（＝Ｃ１−Ｃ２）と、他方の錘部６および固定電極２２ａ，２２ｂから得られる静電容量Ｃ３，Ｃ４の差分値ＣＢ（＝Ｃ３−Ｃ４）との差（±４ΔＣ）を算出すれば、この差分値ＣＡ，ＣＢの差に基づいてＺ方向に印加された加速度の向きと大きさを演算することができる。
【００６５】
このとき、錘部５，６の重心位置から回動軸Ａ１，Ａ２に下ろした垂線と錘部５，６の表面とが成す角度を略４５度に設定すれば、これら２方向の検出感度を等価にすることができる。
【００６６】
なお、差分値ＣＡ，ＣＢの和と差とに基づいてＸ方向およびＺ方向の加速度の向きと大きさを求める演算処理については従来周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態では、引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３とを硬質のバリアメタル１４で被覆している。したがって、引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３の互いに接触する部位の表面に酸化膜が形成されてしまうのを抑制することができる。その結果、接触部分において抵抗が高くなってしまうのを抑制することができ、固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂと電極台９（半導体基板４）とが導通不良を起こしてしまうのを抑制することができるようになる。
【００６８】
また、本実施形態では、引出線（固定電極側金属接触部）２５を含むそれぞれの固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの表面（露出している面）を、ＭｏＳｉ２（珪化モリブデン）、ＷＳｉ２（珪化タングステン）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜で覆っている。すなわち、バリアメタル１４の材料として、ＭｏＳｉ２（珪化モリブデン）、ＷＳｉ２（珪化タングステン）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）などの高硬度の材料を用い、固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの表面をコーティングしている。そのため、過大な加速度が入力されて可動電極５ａ，６ａが固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに衝突した際に、固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ表面が変形しにくくなる。その結果、固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂと可動電極５ａ，６ａ（本実施形態では、突起部５１，６１）との接触面積が大きくなってしまうのを抑制することができ、固着抑制効果をより一層向上させることができる。
【００６９】
ところで、本実施形態では、金属接触部がアルミニウムどうしの接触である場合を例示したが、以下に示す金属を接触させるようにすることも可能である。
【００７０】
まず、金属接触部を銅（Ｃｕ）どうしの接触とすることができる。つまり、引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３をそれぞれ銅で形成することができる。この場合には、Ｔａ（タンタル）、ＴａＮ（窒化タンタル）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜（バリアメタル１４）でそれぞれ被覆するのが好ましい。こうすれば、上述の実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００７１】
また、金属接触部を、タングステン（Ｗ）どうしの接触とすることができる。つまり、引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３をそれぞれタングステンで形成することができる。この場合には、Ｔａ（タンタル）、ＴａＮ（窒化タンタル）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜（バリアメタル１４）でそれぞれ被覆するのが好ましい。こうしても、上述の実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００７２】
また、金属接触部を、アルミニウムとタングステンプラグとの接触とすることができる。つまり、引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３のうちいずれか一方をアルミニウム、他方をタングステンプラグで形成することができる。この場合には、Ｔｉ（チタン）またはＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜（バリアメタル１４）でそれぞれ被覆するのが好ましい。こうしても、上述の実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００７３】
また、金属接触部を、銅とタングステンプラグとの接触とすることもできる。つまり、引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３のうちいずれか一方を銅、他方をタングステンプラグで形成することができる。この場合には、Ｔａ（タンタル）、ＴａＮ（窒化タンタル）、Ｔｉ（チタン）およびＴｉＮ（窒化チタン）のうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜（バリアメタル１４）でそれぞれ被覆するのが好ましい。こうしても、上述の実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００７４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００７５】
たとえば、上記実施形態では、Ｘ方向とＺ方向の２方向の加速度を検出する加速度センサを例示したが、錘部の１つをＸＹ平面内で９０度回転させて配置し、Ｙ方向を加えた３方向の加速度を検出する加速度センサとしてもよい。
【００７６】
また、可動電極がＸＹ平面に沿って移動する加速度センサであっても、本発明を適用することができる。
【００７７】
また、上記実施形態では、静電容量式センサとして加速度センサを例示したが、これに限ることなく、その他の静電容量式センサ、たとえばレゾネータやジャイロであっても本発明を適用することができる。
【００７８】
また、錘部や固定電極その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 加速度センサ（静電容量式センサ）
２ 第１の絶縁性基板（固定板）
４ シリコン基板（半導体基板）
５ａ、６ａ 可動電極
１３ 導電層（半導体基板側金属接触部）
１４ バリアメタル
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ 固定電極
２５ 引出線（固定電極側金属接触部）
Ｇ１ ギャップ（間隔）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極が形成される固定板と、前記固定電極との間に間隔を設けて対向配置される可動電極が形成され、前記固定板に接合される半導体基板と、を備え、前記固定板と半導体基板とを接合した際に、前記固定電極に形成された固定電極側金属接触部と、前記半導体基板に形成された半導体基板側金属接触部とが接触する静電容量式センサであって、
前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部は、少なくとも互いに接触する部位がバリアメタルで被覆されていることを特徴とする静電容量式センサ。
【請求項２】
前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部がアルミニウムで形成されており、前記バリアメタルが、ＭｏＳｉ２、ＷＳｉ２、ＴｉおよびＴｉＮのうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項３】
前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部が銅で形成されており、前記バリアメタルが、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉおよびＴｉＮのうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項４】
前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部がタングステンで形成されており、前記バリアメタルが、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉおよびＴｉＮのうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項５】
前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部のうちいずれか一方がアルミニウムで形成されるとともに他方がタングステンプラグで形成されており、前記バリアメタルが、ＴｉまたはＴｉＮのうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項６】
前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部のうちいずれか一方が銅で形成されるとともに他方がタングステンプラグで形成されており、前記バリアメタルが、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉおよびＴｉＮのうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項１】
固定電極が形成される固定板と、前記固定電極との間に間隔を設けて対向配置される可動電極が形成され、前記固定板に接合される半導体基板と、を備え、前記固定板と半導体基板とを接合した際に、前記固定電極に形成された固定電極側金属接触部と、前記半導体基板に形成された半導体基板側金属接触部とが接触する静電容量式センサであって、
前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部は、少なくとも互いに接触する部位がバリアメタルで被覆されていることを特徴とする静電容量式センサ。
【請求項２】
前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部がアルミニウムで形成されており、前記バリアメタルが、ＭｏＳｉ２、ＷＳｉ２、ＴｉおよびＴｉＮのうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項３】
前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部が銅で形成されており、前記バリアメタルが、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉおよびＴｉＮのうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項４】
前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部がタングステンで形成されており、前記バリアメタルが、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉおよびＴｉＮのうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項５】
前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部のうちいずれか一方がアルミニウムで形成されるとともに他方がタングステンプラグで形成されており、前記バリアメタルが、ＴｉまたはＴｉＮのうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項６】
前記固定電極側金属接触部および前記半導体基板側金属接触部のうちいずれか一方が銅で形成されるとともに他方がタングステンプラグで形成されており、前記バリアメタルが、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉおよびＴｉＮのうち少なくともいずれか１つを用いて反応性スパッタリングまたはＣＶＤ法により形成した成膜であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【公開番号】特開２０１２−４７５２８（Ｐ２０１２−４７５２８Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８３２０（Ｐ２０１０−１８８３２０）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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