CN111289771A - 半导体装置的制造方法、半导体装置 - Google Patents

半导体装置的制造方法、半导体装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供抑制了断线的半导体装置的制造方法和半导体装置。具有以下工序：在形成了加速度传感器的传感器基板的上表面粘贴上部基板；在该上部基板的上表面形成掩模，该掩模提供第1开口以及与该第1开口相连且越是远离该第1开口则宽度越小的第2开口；对从该第1开口和该第2开口露出的该上部基板实施喷砂处理，在该第1开口的正下方使该传感器基板露出，在该第2开口的正下方，在该上部基板形成越是远离该第1开口则高度越高的斜面；以及形成第1配线和第2配线，该第1配线与露出的该传感器基板接触，该第2配线与该斜面接触、与该第1配线相连。

Description

半导体装置的制造方法、半导体装置
技术领域
本发明涉及半导体装置的制造方法和半导体装置。
背景技术
在专利文献1中公开了电子器件的制造方法，该制造方法包含以下工序：准备半导体基板、第1及第2玻璃板；在第1玻璃板的第1面形成凹部；在半导体基板形成功能部；将半导体基板的第1面与第1玻璃板的第2面接合；对第1玻璃板的第1面的凹部进行蚀刻而贯穿至第2面，在底部形成使半导体基板的功能部露出的连接孔；将半导体基板的第2面与第2玻璃板的第1面彼此接合；以及沿着连接孔的内壁而使导电膜成膜，形成与在底部露出的功能部连接的电极。
专利文献1：日本特开2003-322662号公报
存在向具有传感器的半导体基板将硅或玻璃等的多个基板粘合而构成的半导体装置。就这样的半导体装置而言，在半导体基板之上的基板设置贯穿孔，在从该贯穿孔露出的基板形成金属配线。例如，可以通过喷砂法而加工该贯穿孔。通过将在基板之上设置的电极焊盘与该金属配线连接，对金属配线实施导线键合，从而能够进行来自半导体基板的电信号的取出。
如果通过喷砂法在玻璃等的基板形成贯穿孔，则该贯穿孔可以成为与加工表面相比加工底面面积更小的锥形。有时该锥形的贯穿孔提供陡峭的侧壁。在这样的陡峭的侧壁形成配线会增加断线的风险。
发明内容
本发明就是为了解决上述这样的课题而提出的，其目的在于提供抑制了断线的半导体装置的制造方法和半导体装置。
本发明涉及的半导体装置的制造方法的特征在于，具有以下工序：在形成了加速度传感器的传感器基板的上表面粘贴上部基板；在该上部基板的上表面形成掩模，该掩模提供第1开口以及与该第1开口相连且越是远离该第1开口则宽度越小的第2开口；对从该第1开口和该第2开口露出的该上部基板实施喷砂处理，在该第1开口的正下方使该传感器基板露出，在该第2开口的正下方，在该上部基板形成越是远离该第1开口则高度越高的斜面；以及形成第1配线和第2配线，该第1配线与露出的该传感器基板接触，该第2配线与该斜面接触、与该第1配线相连。
本发明的其它特征在以下得以明确。
发明的效果
根据本发明，能够提供通过在平缓的斜面形成配线而抑制了断线的半导体装置的制造方法和半导体装置。
附图说明
图1是实施方式1涉及的制造中途的半导体装置的斜视图。
图2是表示掩模的结构例的俯视图。
图3是表示喷砂处理后的半导体装置的结构例的剖面图。
图4是表示掩模的开口宽度与孔的深度的关系的图。
图5是喷砂处理后的半导体装置的俯视图。
图6是形成配线后的半导体装置的剖面图。
图7是实施方式2涉及的制造中途的半导体装置的剖面图。
图8是表示形成了配线的半导体装置的例子的剖面图。
图9是表示变形例的图。
图10是表示实施方式3涉及的半导体装置的结构例的俯视图。
图11是图10的A-B线处的剖面图。
图12是表示传感器基板的结构例的剖面图。
图13是表示传感器基板的结构例的俯视图。
标号的说明
10传感器基板，12上部基板，12a贯穿孔，12A斜面，12B侧壁，13下部基板，20掩模。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式涉及的半导体装置的制造方法和半导体装置进行说明。对相同或相应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复说明。本发明的范围不限于以下所述的具体例子。
实施方式1.
图1是实施方式1涉及的制造中途的半导体装置的斜视图。该半导体装置具有形成了加速度传感器的传感器基板10。在传感器基板10的上表面设置有上部基板12。在传感器基板10的下表面设置有下部基板13。通过上部基板12和下部基板13而保护传感器基板10。可以将上部基板12和下部基板13的材料设为包含玻璃的材料。例如，可以将上部基板12和下部基板13的材料设为玻璃。另一方面，传感器基板10的材料例如是硅。通过在传感器基板10的上表面粘贴上部基板12，在传感器基板10的下表面粘贴下部基板13，从而提供具有3层基板的半导体装置。
在上部基板12设置有贯穿孔12a。在图1的例子中，在x方向伸长的4个贯穿孔12a形成于上部基板12。在上部基板12的上表面确保了形成电极焊盘的焊盘部分16'。
如上所述，在粘合了基板之后，在上部基板12的上表面形成掩模。图2是表示掩模20的结构例的俯视图。掩模20具有第1开口20A和第2开口20B，由此使上部基板12的一部分露出。第1开口20A的宽度y1比第2开口20B的宽度y2大。根据一个例子，第1开口20A是圆形的，第2开口20B是前端细的形状。根据一个例子，第2开口20B与第1开口20A相连，越是远离第1开口20A，第2开口20B的宽度y2越小。用于形成电极焊盘的焊盘部分16'能够由掩模20覆盖。在焊盘部分16'通过任意的工序而形成电极焊盘。掩模20例如可以形成于图1的上部基板12的整面。
接着，对从第1开口20A和第2开口20B露出的上部基板12实施喷砂处理。图3是表示喷砂处理后的半导体装置的结构例的剖面图。图3是与图2中的III-III'线对应的剖面图。在第1开口20A的正下方，传感器基板10露出。在第1开口20A形成侧壁12B。在第2开口20B的正下方，在上部基板12形成斜面12A，该斜面12A是越远离第1开口20A，则高度越高。通过将上部基板12设为包含玻璃的材料，从而能够通过喷砂而容易地加工上部基板12。斜面12A的倾斜比侧壁12B的倾斜平缓。
图4是表示掩模的开口宽度与由喷砂处理得到的孔的深度的关系的图。通过喷砂而形成的孔或凹陷的宽度在下表面侧比上表面侧小。换言之，形成锥形的孔或凹陷。例如，孔或凹陷的最大宽度与掩模的开口宽度大致相等，在孔或凹陷的下部成为比该宽度小的宽度。
掩模20的开口宽度越小，在上部基板12形成的孔或凹陷越浅。因此，如图2所示使第2开口20B的宽度越远离第1开口20A则越小地实施喷砂处理这一做法提供了图3所示的斜面12A。使沿着图2的x方向的第2开口20B的宽度的变化率变小这一做法提供了平缓的倾斜的斜面12A。换言之，通过从第1开口20A到焊盘部分16'为止使第2开口20B的宽度逐渐变窄，从而能够形成锥形的斜面12A。如此，在第1开口20A与焊盘部分16'之间形成低梯度的锥形的斜面12A。在完成喷砂处理之后，去除掩模20。
图5是喷砂处理后的半导体装置的俯视图。例如，侧壁12B被设置为在俯视观察时呈C字型。斜面12A与该侧壁12B相连。通过侧壁12B和斜面12A而在上部基板12提供贯穿孔12a。
接着，形成配线。图6是形成配线后的半导体装置的剖面图。根据一个例子，可以形成第1配线16A和第2配线16B，该第1配线16A与通过上部基板12的贯穿孔12a而露出的传感器基板10接触，该第2配线16B与斜面12A接触、与第1配线16A相连。例如，能够与第1配线16A和第2配线16B的形成同时地，在上部基板12的上表面12b形成电极焊盘16C。在图6的例子中，第2配线16B与斜面12A接触，使电极焊盘16C与第1配线16A相连。第1配线16A、第2配线16B以及电极焊盘16C例如可以通过在形成了掩模图案之后进行金属成膜而形成。
第1配线16A例如与传感器基板10的电极相连。第1配线16A通过第2配线16B而与电极焊盘16C连接，由此能够从电极焊盘16C取出传感器的电信号。例如，向电极焊盘16C键合导线，通过该导线取出电信号。这样的半导体装置可以作为将多个晶片粘合起来的对加速度或角速度等物理量进行检测的MEMS(Micro Electro Mechanical System：微机电系统)器件而提供。
如前所述，斜面12A的倾斜比通过喷砂处理而在第1开口20A的正下方形成的上部基板12的侧壁12B的倾斜平缓。通过在该斜面12A提供第2配线16B，从而抑制配线的断线。另外，上述半导体装置的制造方法与使用仅具有圆形开口的掩模而进行喷砂的工艺相比，既不增加工序也不增加加工成本。例如，同时形成侧壁12B和斜面12A有助于工序缩短。另外，同时形成第1配线16A和第2配线16B也可以有助于工序缩短。
在实施方式1中说明的变形例也可以用于以下实施方式涉及的半导体装置的制造方法和半导体装置。此外，以下实施方式涉及的半导体装置的制造方法和半导体装置与实施方式1的共通点多，因而以与实施方式1的不同点为中心进行说明。
实施方式2.
图7是制造中途的半导体装置的剖面图。将形成了加速度传感器的传感器基板10、上部基板12以及下部基板13粘合。在最先的工序中，这样粘合基板。
接着，从砂喷射喷嘴30喷射砂32而形成倾斜地贯穿上部基板12的贯穿孔12a。该喷砂处理可以在使砂喷射喷嘴30相对于上部基板12的上表面而倾斜的状态下进行。可以通过该喷砂处理而在上部基板12形成斜面12A和侧壁12B。斜面12A是在贯穿孔12a中在与传感器基板10相反方向与传感器基板10相对的面。换言之，斜面12A是能够俯视观察到的面。侧壁12B是在贯穿孔12a中与传感器基板10相对的面。换言之，侧壁12B是作为在上部基板12形成的檐部12C的下表面而提供的。因此，侧壁12B无法俯视观察到。这样，倾斜地贯穿上部基板12的贯穿孔12a提供了斜面12A、檐部12C以及作为檐部12C的下表面的侧壁12B。
接着，形成配线。图8是表示形成了配线的半导体装置的例子的剖面图。配线可以包含第1配线16A和第2配线16B。第1配线16A与通过贯穿孔12a而露出的传感器基板10接触。第2配线16B与斜面12A接触，使电极焊盘16C与第1配线16A相连。电极焊盘16C是在任意时刻设置于上部基板12的上表面12b的金属。根据一个例子，第2配线16B位于斜面12A和上表面12b，由此将电极焊盘16C与第1配线16A连接。第2配线16B是否到达上表面12b之上这一点依赖于斜面12A的x方向长度。
通过喷砂处理而在上部基板12形成的贯穿孔12a，能够由在电极焊盘16C侧以低梯度倾斜的锥形的斜面12A和在非电极焊盘侧以倒锥形形成的侧壁12B提供。
如上所述，图8所例示的第2配线16B通过与斜面12A和上部基板12的上表面12b接触，从而将电极焊盘16C与第1配线16A连接。可以提供与图8的斜面12A相比平缓的倾斜的斜面。图9示出使砂喷射喷嘴30与前述图7的例子相比更加倾斜的例子。图9图示了在通过喷砂处理而形成的平缓的斜面12A形成的第2配线16B。该第2配线16B仅形成于斜面12A，由此可以使电极焊盘16C与第1配线16A相连。这样，通过使砂喷射喷嘴30大幅倾斜而将砂32向上部基板12喷射，从而能够形成低梯度的斜面12A。
倾斜地贯穿上部基板12的贯穿孔12a在上部基板12提供檐部12C。檐部12C增加了上部基板12中的未形成电极焊盘16C的部分的面积。例如，如果比较图6和图7，则与图7的半导体装置具有檐部12C相应地，半导体装置的端部处的上部基板12的面积变大。具体地说，图7的距离X1变大。通常，从半导体芯片的芯片端部起一定距离以内是禁止配置图案的。通过提供倒锥形的侧壁12B，从而能够将贯穿孔12a配置于芯片端部侧，因而可以减小芯片面积。另外，仅在上部基板12形成贯穿孔的图案，所以不需要设置配线部分的图案，设计也变得容易。图8的贯穿孔12a的上端处的面积比图6的贯穿孔12a的上端处的面积小。
实施方式3.
图10是表示实施方式3涉及的半导体装置的结构例的俯视图。在上部基板形成有线状槽50。将在x方向延伸的2个槽通过在y方向延伸的槽进行连接而提供1个线状槽50。如前所述，第1配线16A与从上部基板的贯穿孔露出的传感器基板接触，因而在第1配线16A的正上方存在上部基板的贯穿孔。线状槽50的第1端部50A与该贯穿孔相连，线状槽50的第2端部50B也与该贯穿孔相连。电极焊盘16C设置于上部基板12的上表面中的被线状槽50包围的部分。
第2配线16B设置于被线状槽50包围的部分，使电极焊盘16C与第1配线16A相连。第2配线16B之下的斜面可以设为到此为止所说明的斜面中的任意一个斜面。
在线状槽50设置有槽内配线40a、40b、40c。并且，在上部基板的上表面形成有金属层52。图11是图10的A-B线处的剖面图。线状槽50由梯度较大的斜面提供。因此，形成于线状槽50中的槽内配线40b、40c在线状槽50的侧面具有切缝。通过该切缝，使得俯视观察时的被线状槽50包围的部分与线状槽50的外侧的部分电绝缘。
第1配线16A、第2配线16B、电极焊盘16C、槽内配线40a、40b、40c以及金属层52例如可以通过在晶片整个面形成金属膜而提供。就这样的金属膜的形成而言，在梯度较大的侧壁12B和线状槽50内不连续地形成，在这些部分产生断线。因此，线状槽50的内侧的金属膜可以作为1根配线而起作用。
图12是表示传感器基板10的结构例的剖面图。传感器基板10例如具有电极10A、可动部10B、以及与可动部10B相对的相对部10C。图13是表示传感器基板10的结构例的俯视图。传感器基板10具有可动部10B和作为不可动部的相对部10C。可动部10B具有形成为梳齿形状的可动梳齿部分10b，相对部10C具有形成为梳齿形状的不可动梳齿部分10c。可动梳齿部分10b和不可动梳齿部分10c接近地配置而形成电容器。可动部10B经由梁37而与锚固部35连接。由梁37支撑的可动部10B根据加速度而位移，对所述电容器带来静电电容的变化。以被可动部10B包围，并且不与可动部10B接触的方式配置支撑柱34。支撑柱34与上部基板12和下部基板13接触，有助于半导体装置的强度提高。支撑柱34经由作为导电体的相连部分36而与锚固部35连接。传感器基板10具有接合框39，或者被接合框39包围。可以通过阳极接合法而将上部基板12和下部基板13接合至该接合框39。接合框39的材料例如是硅，上部基板12和下部基板13的材料例如是玻璃。
并且，图13中图示有4个电极10A、10D、10E、10F。电极10A可以作为与接合框39接触的接地用电极。电极10D、10E、10F可以与可动部10B或相对部10C电连接。这4个电极10A、10D、10E、10F例如可以从图1的4个贯穿孔12a露出。并且，针对4个电极10A、10D、10E、10F，可以通过上述方法而形成配线。这样，能够由传感器基板10、上部基板12以及下部基板13构成静电电容型加速度传感器。能够提供具有任意构造的加速度传感器作为传感器基板10。能够提供图12或图13的传感器基板作为到此为止的所有实施方式中的传感器基板10。

Claims (16)

1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有以下工序：
在传感器基板的上表面粘贴上部基板；
在所述上部基板的上表面形成掩模，该掩模提供第1开口以及与所述第1开口相连且越是远离所述第1开口则宽度越小的第2开口；
对从所述第1开口和所述第2开口露出的所述上部基板实施喷砂处理，在所述第1开口的正下方使所述传感器基板露出，在所述第2开口的正下方，在所述上部基板形成越是远离所述第1开口则高度越高的斜面；以及
形成第1配线和第2配线，该第1配线与露出的所述传感器基板接触，该第2配线与所述斜面接触、与所述第1配线相连。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述第2配线与在所述上部基板的上表面设置的电极焊盘相连。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述斜面的倾斜比通过所述喷砂处理而在所述第1开口的正下方形成的所述上部基板的侧壁的倾斜平缓。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述上部基板包含玻璃。
5.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有如下工序：
在传感器基板的上表面粘贴上部基板；
在使砂喷射喷嘴相对于所述上部基板的上表面而倾斜的状态下，从所述砂喷射喷嘴喷射砂而形成倾斜地贯穿所述上部基板的贯穿孔；以及
形成第1配线和第2配线，该第1配线与在所述贯穿孔露出的所述传感器基板接触，该第2配线与在所述贯穿孔中在与所述传感器基板相反方向与所述传感器基板相对的斜面接触，该第2配线与所述第1配线接触。
6.根据权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
通过形成所述贯穿孔而在所述上部基板提供檐部。
7.根据权利要求5或6所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述第2配线与在所述上部基板的上表面设置的电极焊盘相连。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述上部基板包含玻璃。
9.一种半导体装置，其特征在于，具有：
传感器基板；
上部基板，其设置于所述传感器基板的上表面，该上部基板通过斜面和侧壁而提供了贯穿孔；
电极焊盘，其设置于所述上部基板的上表面；
第1配线，其与从所述贯穿孔露出的所述传感器基板接触；
第2配线，其与所述斜面接触，使所述电极焊盘与所述第1配线相连；以及
下部基板，其设置于所述传感器基板的下表面，
所述斜面的倾斜比所述侧壁的倾斜平缓。
10.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，
所述侧壁设置为在俯视观察时呈C字型。
11.根据权利要求9或10所述的半导体装置，其特征在于，
所述上部基板包含玻璃。
12.一种半导体装置，其特征在于，具有：
传感器基板；
上部基板，其设置于所述传感器基板的上表面；
第1配线，其与从倾斜地贯穿所述上部基板的贯穿孔露出的所述传感器基板接触；
电极焊盘，其设置于所述上部基板的上表面；
第2配线，其与在所述贯穿孔中在与所述传感器基板相反方向与所述传感器基板相对的斜面接触，使所述电极焊盘与所述第1配线相连；以及
下部基板，其设置于所述传感器基板的下表面。
13.根据权利要求12所述的半导体装置，其特征在于，
通过形成所述贯穿孔而在所述上部基板提供了檐部。
14.根据权利要求12或13所述的半导体装置，其特征在于，
所述上部基板包含玻璃。
15.一种半导体装置，其特征在于，具有：
传感器基板；
上部基板，其设置于所述传感器基板的上表面，在该上部基板，提供了贯穿孔，提供了第1端部与所述贯穿孔相连、第2端部与所述贯穿孔相连的线状槽；
电极焊盘，其设置于所述上部基板的上表面中被所述线状槽包围的部分；
第1配线，其与从所述贯穿孔露出的所述传感器基板接触；
第2配线，其设置于被所述线状槽包围的部分，使所述电极焊盘与所述第1配线相连；
槽内配线，其形成于所述线状槽之中；以及
下部基板，其设置于所述传感器基板的下表面，
所述槽内配线在所述线状槽的侧面具有切缝。
16.根据权利要求15所述的半导体装置，其特征在于，
所述上部基板包含玻璃。
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