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Title:
LAMINATED SUBSTRATE STRUCTURE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/136316
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a laminated substrate structure wherein electrical conductivity between a conductive member penetrating through a substrate and a conductive substrate joined to the substrate is high. Specifically, a conductive member (12) is embedded in a glass substrate (11). A metal layer (13) serving as a conductive layer is so formed on a major surface (11b) of the glass substrate (11) as to be electrically connected with one of exposed portions of the conductive member (12). A metal silicide layer (14) is formed on the metal layer (13). A silicon substrate (15) is joined to the major surface (11b) of the glass substrate (11).

Inventors:
TAMURA MANABU (JP)
SAKAI SHIGEFUMI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/057801
Publication Date:
November 13, 2008
Filing Date:
April 23, 2008
Export Citation:
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Assignee:
ALPS ELECTRIC CO LTD (JP)
TAMURA MANABU (JP)
SAKAI SHIGEFUMI (JP)
International Classes:
B81C3/00; B81B3/00; B81C1/00; G01P15/08; G01P15/125; H01L29/84
Foreign References:
JP2001129800A2001-05-15
JP2001264677A2001-09-26
JPH11177200A1999-07-02
Attorney, Agent or Firm:
AOKI, Hiroyoshi et al. (4-3 Niban-cho, Chiyoda-ku, Tokyo 84, JP)
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Claims:
 少なくとも一方の主面で露出した状態で埋め込まれた導電部材を有するベース基板と、前記ベース基板上に接合され、前記導電部材と電気的に接続されたシリコン基板とを具備し、前記シリコン基板と前記導電部材との間に金属シリサイド層が設けられていることを特徴とする積層基板構造体。
 前記金属シリサイド層と前記導電部材との間に金属層が設けられていることを特徴とする請求項1記載の積層基板構造体。
 前記金属シリサイド層は、Ti、Mo、Ni、Pt、Co及びAuからなる群より選ばれた金属のシリサイドで構成されていることを特徴とする請求項1記載の積層基板構造体。
 前記ベース基板がガラス基板であることを特徴とする請求項1記載の積層基板構造体。
 前記導電部材がシリコンで構成されていることを特徴とする請求項1記載の積層基板構造体。
 請求項1記載の積層基板構造体を用いた静電容量型物理量センサであって、前記シリコン基板に可動電極が設けられ、前記ベース基板に前記可動電極と所定の間隔をおいて対向する固定電極が設けられてなることを特徴とする静電容量型物理量センサ。
 少なくとも一方の主面で露出した状態で埋め込まれた導電部材を有するベース基板を準備する工程と、前記導電部材上にシリサイド化可能な金属で構成された金属層を形成する工程と、前記金属層に接触するようにしてシリコン基板を配置した状態で、前記ベース基板と前記シリコン基板とを接合する際に、前記シリサイド化可能な金属をシリサイド化して前記導電部材と前記シリコン基板との間に金属シリサイド層を設ける工程と、を具備することを特徴とする積層基板構造体の製造方法。
 前記接合が陽極接合であることを特徴とする請求項7記載の積層基板構造体の製造方法。
Description:
積層基板構造体及びその製造方

 本発明は、種々のデバイスに用いられる 層基板構造体及びその製造方法に関する。

 加速度や角速度、圧力などの物理量を検 するセンサとして、例えば静電容量型物理 センサがある。この静電容量型物理量セン は、MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems)技術によ り製造される微細デバイスであり、微細な基 板構造体を用いている。このような微細デバ イスにおいては、基板の両面を導通させる場 合、配線を引き回すことが難しいために、基 板を貫通する導電部材を設けている。

 基板を貫通する導電部材を有する基板構造 として、例えば、特許文献1に開示されたも のがある。この基板構造体は、基板内部に基 板表面から基板裏面を貫通する配線を有し、 この配線により基板表面と基板裏面の間の電 気的導通を図っている。

特開2001-129800号公報

 しかしながら、上記特許文献1に開示され た構成においては、基板を貫通する配線と機 能性マイクロデバイスとを直接接合している 。このように配線とデバイスとを直接接合し ただけでは、両者の間の接触抵抗が大きく、 導電性が低下してしまうという問題がある。

 本発明はかかる点に鑑みてなされたもの あり、基板を貫通する導電部材とその基板 接合される導電性基板との間の導電性が高 積層基板構造体を提供することを目的とす 。

 本発明の積層基板構造体は、少なくとも 方の主面で露出した状態で埋め込まれた導 部材を有するベース基板と、前記ベース基 上に接合され、前記導電部材と電気的に接 されたシリコン基板とを具備し、前記シリ ン基板と前記導電部材との間に金属シリサ ド層が設けられていることを特徴とする。

 この構成によれば、シリコン基板と導電 材との間に金属シリサイド層が介在されて るので、低抵抗コンタクトを実現すること でき、ベース基板を貫通する導電部材とそ ベース基板に接合されるシリコン基板との の導電性を高くすることができる。

 本発明の積層基板構造体においては、前 金属シリサイド層と前記導電部材との間に 属層が設けられていることが好ましい。

 本発明の積層基板構造体においては、前 金属シリサイド層は、Ti、Mo、Ni、Pt、Co及び Auからなる群より選ばれた金属のシリサイド 構成されていることが好ましい。

 本発明の積層基板構造体においては、前 ベース基板がガラス基板であることが好ま い。

 本発明の積層基板構造体においては、前 導電部材がシリコンで構成されていること 好ましい。

 本発明の静電容量型物理量センサは、上 積層基板構造体を用いた静電容量型物理量 ンサであって、前記シリコン基板に可動電 が設けられ、前記ベース基板に前記可動電 と所定の間隔をおいて対向する固定電極が けられてなることを特徴とする。

 本発明の積層基板構造体の製造方法は、 なくとも一方の主面で露出した状態で埋め まれた導電部材を有するベース基板を準備 る工程と、前記導電部材上にシリサイド化 能な金属で構成された金属層を形成する工 と、前記金属層に接触するようにしてシリ ン基板を配置した状態で、前記ベース基板 前記シリコン基板とを接合する際に、前記 リサイド化可能な金属をシリサイド化して 記導電部材と前記シリコン基板との間に金 シリサイド層を設ける工程と、を具備する とを特徴とする。

 本発明の積層基板構造体の製造方法にお ては、前記接合が陽極接合であることが好 しい。

 本発明の積層基板構造体によれば、少な とも一方の主面で露出した状態で埋め込ま た導電部材を有するベース基板と、前記ベ ス基板上に接合され、前記導電部材と電気 に接続されたシリコン基板とを具備し、前 シリコン基板と前記導電部材との間に金属 リサイド層が設けられているので、基板を 通する導電部材とその基板に接合される導 性基板との間の導電性を高くすることがで る。

本発明の実施の形態に係る積層基板構 体を示す断面図である。 (a)~(d)は、図1に示す積層基板構造体の 造工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る積層基板構 体を用いた静電容量型加速度センサを示す 面図である。

 以下、本発明の実施の形態について、添付 面を参照して詳細に説明する。
 図1は、本発明の実施の形態に係る積層基板 構造体を示す断面図である。図中11はベース 板であるガラス基板を示す。ガラス基板11 、相互に対向する一対の主面11a,11bを有する ガラス基板11には、導電部材12が埋設されて いる。導電部材12は、主面11b上に形成され、 述するシリコン基板15と電気的に接続する この導電部材12は、ガラス基板11の主面11a,11b の少なくとも一方の主面(ここでは両主面)で 出している。なお、ベース基板としてガラ 基板を用いることにより、シリコン基板と 接合性を高めることができる。

 導電部材12を構成する材料としては、シ コン、Cu,Ni,Coなどの金属、導電性ペーストな どの導電性材料を挙げることができる。導電 部材12をシリコンで構成する場合、シリコン 板に突出部を設け、その突出部をガラス基 の一方の主面に当接させた状態で両基板を 熱下で押圧してガラス基板に突出部を埋設 せた後、両面を研磨処理することにより、 リコン製の導電部材12を埋設したガラス基 11を作製することができる。このように、導 電部材12にシリコンを用いることにより、高 でも気密性を確保して導通をとることがで る。

 ガラス基板11の主面11bには、導電部材12の 一方の露出部分とそれぞれ電気的に接続する ように導電層である金属層13が形成されてい 。金属層13を構成する材料としては、TiN、Au 、Al、Crなどを挙げることができる。

 金属層13上には、金属シリサイド層14が形 成されている。すなわち、金属シリサイド層 14と導電部材12との間に金属層13が設けられた 構成となっている。この金属シリサイド層14 、金属がシリサイド化されて得られた層で り、例えば、ガラス基板11と後述するシリ ン基板15とを接合する際に、シリサイド化可 能な金属をシリサイド化することにより形成 される。ここで、シリサイド化可能な金属と しては、Ti、Mo、Ni、Pt、Co、Auなどを挙げるこ とができる。特に、シリサイド化可能な金属 としてTiを用いることにより、低温処理で接 抵抗を下げることが可能となる。

 導電部材12上に形成された金属層13及び金 属シリサイド層14は、導電部材12とガラス基 11上に接合されるシリコン基板15とを電気的 接続する接続電極を構成する。なお、本実 の形態においては、接続電極が2層である場 合について説明しているが、本発明において は、シリコン基板15側に金属シリサイド層14 設けられていれば、接続電極が1層(すなわち 金属シリサイド層のみ)又は3層以上の構成と っても良い。

 ガラス基板11の主面11b上には、シリコン 板15が接合されている。これにより、本実施 の形態に係る積層基板構造体が作製される。 本実施の形態に係る積層基板構造体において は、シリコン基板15と導電部材12との間に金 シリサイド層14が設けられている。なお、上 述したように、金属シリサイド層14は、シリ ン基板15がガラス基板11上に接合される際に 形成される。

 ガラス基板11とシリコン基板15との間の接 合は、陽極接合により行われることが好まし い。これにより、ガラス基板11とシリコン基 15との間の接合を確実に行うことができる ここで、陽極接合とは、所定の温度(例えば4 00℃以下)で所定の電圧(例えば300V~1kV)を印加 ることにより、シリコンとガラスとの間に きな静電引力が発生して、界面で共有結合 起こさせる処理をいう。この界面での共有 合は、シリコンのSi原子とガラスに含まれる O原子との間のSi-O結合である。したがって、 のSi-O結合により、シリコンとガラスとが強 固に接合して、両者間の界面で非常に高い密 着性を発揮する。このような陽極接合を効率 良く行うために、ガラス基板11のガラス材料 しては、例えば、パイレックス(登録商標) ラス、テンパックス(登録商標)ガラスである ことが好ましい。

 上記構成を有する積層基板構造体の製造 法においては、少なくとも一方の主面で露 した状態で埋め込まれた導電部材を有する ラス基板を準備し、前記導電部材上にシリ イド化可能な金属で構成された金属層を形 し、前記金属層に接触するようにしてシリ ン基板を配置した状態で、前記ベース基板 前記シリコン基板とを接合する際に、前記 リサイド化可能な金属をシリサイド化して 記導電部材と前記シリコン基板との間に金 シリサイド層を設ける。

 すなわち、図2(a)に示すように、シリコン 基板15を準備する。このシリコン基板15は、 ォトリソグラフィ及びエッチングなどによ 厚さが調整されている。次いで、図2(b)に示 ように、導電部材12が埋め込まれたガラス 板11を準備する。このガラス基板11は、シリ ン基板に突出部を設け、その突出部をガラ 基板11の一方の主面に当接させた状態で両 板を加熱下で押圧してガラス基板11に突出部 を埋設させた後、両面を研磨処理することに より作製する。

 次いで、図2(c)に示すように、ガラス基板 11の主面11b上に、スパッタリングや蒸着など より金属層13を形成し、その金属層13上に、 スパッタリングや蒸着などにより、金属シリ サイド層を形成するための金属層14’を形成 る。このとき、金属層14’を構成する材料 はシリサイド化可能な金属を用いる。その 、図2(d)に示すように、フォトリソグラフィ びエッチングにより金属層13,14’をパター ングして、導電部材12上に金属層13,14’の積 体を形成する。最後に、金属層13,14’を形 したガラス基板11の主面11b上にシリコン基板 15を接合する。このとき、接合温度は常温よ も高くなる、例えば陽極接合においては400 程度になるので、この熱により金属層14’ 構成するシリサイド化可能な金属がシリコ と反応してシリサイド化する。これにより 金属層13とシリコン基板15との間に金属シリ イド層14が形成される。

 このようにして得られた積層基板構造体 、シリコン基板15と導電部材12との間に金属 シリサイド層14が介在されているので、低抵 コンタクトを実現することができ、ガラス 板11を貫通する導電部材12とそのガラス基板 に接合されるシリコン基板15との間の導電性 高くすることができる。

 次に、本発明の効果を明確にするために行 た実施例について説明する。
 上記方法により積層基板構造体(導電部材12/ 金属層13/金属シリサイド層14/シリコン基板15) (実施例)を作製した。この積層基板構造体に いて、シリコン基板15と金属シリサイド層14 との間の接触面積を0.003mm 2 とし、導電部材12の断面積を0.1mm 2 とした。また、比較のために、金属シリサイ ド層14を設けない積層基板構造体(導電部材/ 属層/シリコン基板)(比較例)を作製した。こ らの実施例及び比較例の積層基板構造体に ける抵抗値を測定したところ、実施例の積 基板構造体は40ω程度であり、比較例の積層 基板構造体は100kω~200kωであった。このよう 、金属シリサイド層を有する積層基板構造 は、低抵抗コンタクトを実現できることが った。

 図3は、本発明の実施の形態に係る積層基 板構造体を用いた静電容量型加速度センサを 示す断面図である。図3に示す静電容量型加 度センサは、本実施の形態に係る積層基板 造体のシリコン基板15に加工が施されて、可 動電極である錘部15aとこの錘部15aを揺動可能 に支持する梁部15bとが設けられている。また 、錘部15aと所定の間隔をおいて固定電極16が ラス基板11上に形成されている。この固定 極16はガラス基板11に埋め込まれた導電部材1 2と電気的に接続されている。また、シリコ 基板15の積層基板構造体側と反対側の主面上 にはガラス基板17が接合されている。このよ に、シリコン基板15をガラス基板11,17で挟み 込むことにより、キャビティ18が構成される このキャビティ18内に錘部15a及び固定電極16 が配置される。これにより、錘部15aと固定電 極16との間に静電容量が発生し、錘部15aの変 に対応する容量変化で加速度を測定する。

 このような静電容量型加速度センサにお ては、シリコン基板15と導電部材12との間に 金属シリサイド層14が介在されているので、 抵抗コンタクトを実現することができ、直 抵抗の小さい静電容量型加速度センサを得 ことができる。

 本発明は上記実施の形態に限定されず、 々変更して実施することが可能である。例 ば、本実施の形態においては、ガラス基板 シリコン基板を用いた場合について説明し いるが、本発明においては、ガラス基板や リコン基板以外の基板を用いても良い。ま 、本実施の形態においては、静電容量型物 量センサが静電容量型加速度センサである 合について説明しているが、本発明は、静 容量型角速度センサや静電容量型圧力セン にも同様に適用することができる。また、 層基板構造体における電極や各層の厚さや 質については本発明の効果を逸脱しない範 で適宜設定することができる。また、上記 施の形態で説明したプロセスについてはこ に限定されず、工程間の適宜順序を変えて 施しても良い。その他、本発明の目的の範 を逸脱しない限りにおいて適宜変更するこ が可能である。