JP2000329787A - 力学量センサおよびウェハ組み立て体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充填剤側流溝を形成した力学量センサ、ウェ
ハ組立て体を提供する。 【解決手段】 導電材料より成る薄板１０に薄肉部１１
を形成し周辺にフレーム部１２を形成すると共に中央部
に質量部１３を形成したダイアフラム１を有し、絶縁材
料より成る薄板２０の中央部にエアギャップ部２１を形
成して周辺に環状隆起部２２を形成すると共にエアギャ
ップ部２１に連通する配線引き出し溝２４を環状隆起部
２２に形成し、ギャップ部２１に固定電極板３を形成す
ると共に引き出される電極配線３１を配線引き出し溝２
４に形成したベース２を有し、フレーム部１２の下面と
環状隆起部２２上面とを相互接合して構成した力学量セ
ンサにおいて、配線引き出し溝２４に連通する充填剤側
流溝５をフレーム部１２の下面および環状隆起部２２の
上面の内の一方或は双方に形成した力学量センサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、力学量センサお
よびウェハ組み立て体に関し、特に、切削屑が検出部の
エアギャップ部に進入するのを阻止する充填剤を側流す
る充填剤側流溝を形成した力学量センサおよびウェハ組
み立て体に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電容量検出型力学量センサの従来例を
図２を参照して説明する。図２（ａ）は力学量センサの
ダイアフラムを説明する図、図２（ｂ）は力学量センサ
のベースを説明する図である。図２（ａ）を参照する
に、静電容量検出型の力学量センサであるダイアフラム
構造体１００のダイアフラム１は導電体或いは半導体材
料より成る薄板であるシリコン薄板１０を原材料として
これにシリコン微細加工を適用して形成する。即ち、原
材料のシリコン薄板１０を準備し、このシリコン薄板１
０の４辺に沿って微細加工を施し、連続する周溝を掘り
進めることにより薄肉部１１を形成し、結果として周辺
にフレーム部１２を残存形成すると共に、中央部に質量
部１３を残存形成したダイアフラム１が構成される。フ
レーム部１２と質量部１３とは薄肉に形成されて弾性を
付与された薄肉部１１を介して一体に結合され、フレー
ム部１２は質量部１３を支持している。

【０００３】図２（ｂ）を参照するに、ダイアフラム構
造体１００のベース２は、ガラス薄板２０を原材料とし
てこれにエッチング加工処理を施して形成する。即ち、
原材料のガラス薄板２０を準備し、このガラス薄板２０
の４辺の周辺に沿って環状隆起部２２を残存せしめるエ
ッチング加工処理を施し、ガラス薄板２０の中央にエア
ギャップ部２１を形成する。２４は先のエッチング加工
処理により同時に除去形成された配線引き出し溝であ
る。２３は環状隆起部２２の外側に先のエッチング加工
処理により同時に除去形成された端子形成部である。次
いで、ガラス薄板２０の中央に形成されたエアギャップ
部２１の表面にはスパッタリング技術により金属膜を成
膜し、これを固定電極板３およびこれから引き出される
電極配線３１が形成され、ベース２が構成される。

【０００４】以上のダイアフラム１のフレーム部１２下
面とベース２の環状隆起部２２上面との間を接着剤を介
して接着し、両者を一体に結合する。これにより、静電
容量型の力学量センサが構成された。図２（ｃ）を参照
するに、これは図２のダイアフラム構造体１００のエア
ギャップ部２１に直交する方向の断面を示す図である。
或る力学量が質量部１３に対して印加されて質量部１３
が変位すると、半導体より成るダイアフラム１とベース
２の固定電極板３との間の静電容量は変化する。この静
電容量変化を検出することにより印加された力学量を検
出することができる。

【０００５】図３を参照するに、質量部１３を変位させ
た力学量が慣性力であれば、力学量センサは加速度セン
サとなる。質量部１３を変位させた力学量が圧力であれ
ば、力学量センサは圧力センサとなる。また、図２
（ｂ）に示される如き単一の固定電極板ではなく、複数
の固定電極板を形成し、静電力その他の力学量を別途に
質量部１３に加えてこれを振動させると、コリオリ力に
より質量部１３が変位する。この変位を上述の複数の固
定電極板に加えることにより、力学量センサは角速度セ
ンサとなる。

【０００６】ダイアフラム構造体１００の製造工程を図
４を参照して説明する。以上の説明においてはダイアフ
ラム構造体１００の２個の主要な構成部品であるダイア
フラム１およびベース２は個々に製造されるものとして
説明されたが、実際はそうではない。原材料シリコン薄
板１０’を準備し、先のダイアフラム１をこの薄板１
０’に格子状に配列形成してダイアフラムウェハ１’を
構成する。そして、原材料ガラス薄板２０’を準備し、
先のベース２をこの薄板に格子状に配列形成してベース
ウエハ２’を構成する。構成されたダイアフラムウェハ
１’およびベースウエハ２’の２枚を相互に接合或は接
着してウェハ組み立て体１００’とした後、これを格子
状にダイシング加工することにより、個々のダイアフラ
ム構造体１００に切り分けられる。

【０００７】ウェハ組み立て体１００’のダイシング加
工に際して、切り出されたダイアフラム構造体１００の
電極３の配線引き出し溝２４を介して切削屑がエアギャ
ップ部２１に進入してここに滞留すると、ダイアフラム
１の変位を妨げたり、進入した切削屑が導電性を有する
半導体であるのでダイアフラム１とベース２の電極３と
の間に容量を形成することができなくなること、その他
のダイアフラム構造体１００の力学量センサとしての動
作不良の原因となる。そこで、ダイアフラムウェハ１’
およびベースウエハ２’の２枚を相互に接合或いは接着
した段階において、図５（ａ）に示される如く配線引き
出し溝２４にワックスの如き充填剤４を適用してこの配
線引き出し溝２４を閉塞しておく。なお、ワックスより
成るこの充填剤４はダイシング終了後に溶剤により除去
される。

【０００８】図６を参照して充填剤の適用の仕方を説明
する。図６はウェハ組み立て体１００’の断面を示す図
である。ウェハ組み立て体１００’を構成するダイアフ
ラムウェハ１’の下面は平面である。ダイアフラムウェ
ハ１’の平面の下面は、ベースウエハ２’に対してその
上面に形成される環状隆起部２２を介して接着される。
従って、ベースウエハ２’の固定電極板３が形成される
エアギャップ部２１の面、電極配線３１が形成される配
線引き出し溝２４の面、および端子形成部２３の面を基
準とすると、ウェハ組み立て体１００’においては、ダ
イアフラムウェハ１’の下面とこれらの面との間には２
５により示される環状隆起部２２の高さに相当するギャ
ップが形成される。このギャップを充填剤導入ギャップ
２５としている。図６において、２点鎖線より成る円に
より包囲される領域は配線引き出し溝２４の近傍を示し
ているが、この配線引き出し溝２４は充填剤導入ギャッ
プ２５を介してウェハ組み立て体１００’の最外側端面
に連通している。ここで、ウェハ組み立て体１００’の
最外側端面を比較的低粘度に液状化されたワックスの如
き充填剤４に浸漬することにより、充填剤４を充填剤導
入ギャップ２５を介して配線引き出し溝２４に到達、適
用することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した通り、ダイア
フラムウェハ１’およびベースウエハ２’の２枚を相互
に接合或は接着してウェハ組み立て体１００’を構成し
た後に配線引き出し溝２４にワックスの如き充填剤４を
適用して配線引き出し溝２４を閉塞してから、接合構成
されたウェハ組み立て体１００’に対してダイシング加
工を施す。

【００１０】ところで、ウェハ組み立て体１００’の状
態におけるエアギャップ部２１の高さは数ミクロン程度
の小さいものであるところから、配線引き出し溝２４に
到達した充填剤４は、図５（ｂ）に示される如く、毛細
管現象により奥のエアギャップ部２１まで進入するに到
る。エアギャップ部２１に進入した充填剤４は、ダイシ
ング後に実施される充填剤の除去行程に依って完全に除
去することはできずに残存する。エアギャップ部２１に
進入した充填剤を完全に除去しようとすると、これに長
時間を要する。

【００１１】静電容量型のシリコンセンサにおいて、ダ
イシング時の切り屑がエアギャップ部に進入するのを阻
止する対策として、進入する充填剤を阻止する堤防作用
を有する凸部を構成する従来例が知られている。即ち、
充填剤を受け入れる溝部と連なって可動電極空間と外部
空間とに通じる空気抜き用の溝部が形成され、空気抜き
用の溝部の一部が堤状の凸部となって、凸部により空気
抜き用の溝を一部底上げして充填剤の可動電極空間への
流れ込みを防止することが知られている（詳細は、特開
平５−３４０９６１号公報 参照）。

【００１２】しかし、充填剤の可動電極空間への流れ込
みをせき止める凸部を構成することにより狭隘化された
空間に高粘度の充填剤が進入することを阻止することは
できるが、この凸部は粘性の低い充填剤には流れ込みを
せき止める効果を奏しない。そして、凸状部分を形成す
るには、一般に、複数の製造工程を必要とし、製造が必
ずしも容易ではない。

【００１３】この発明は、配線引き出し溝を充填する充
填剤をダイアフラム部に進入せしめない充填剤流通溝を
形成することにより上述の問題を解消した力学量センサ
およびウェハ組み立て体を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１：導電材料より
成る薄板１０に薄肉部１１を形成することにより周辺に
フレーム部１２を形成すると共に中央部に質量部１３を
形成したダイアフラム１を有し、絶縁材料より成る薄板
２０の中央部にエアギャップ部２１を形成することによ
り周辺に環状隆起部２２を形成すると共にエアギャップ
部２１に連通する配線引き出し溝２４を環状隆起部２２
に形成し、エアギャップ部２１に固定電極板３を形成す
ると共に引き出される電極配線３１を配線引き出し溝２
４に形成したベース２を有し、フレーム部１２の下面と
環状隆起部２２上面とを相互接合して構成したダイアフ
ラム構造体１００より成る力学量センサにおいて、配線
引き出し溝２４に連通する充填剤側流溝５をフレーム部
１２の下面および環状隆起部２２の上面の内の一方或は
双方に形成した力学量センサを構成した。

【００１５】そして、請求項２：請求項１に記載される
力学量センサにおいて、充填剤側流溝５の本数はこれを
１本或は複数本とする力学量センサを構成した。 また、請求項３：請求項１および請求項２の内の何れか
に記載される力学量センサにおいて、導電材料として半
導体シリコンを使用し、絶縁材料としてガラスを使用し
た力学量センサを構成した。

【００１６】ここで、請求項４：導電材料より成る原材
料薄板１０’に、薄肉部１１を形成することにより周辺
にフレーム部１２を形成すると共に中央部に質量部１３
を形成したダイアフラム１をマトリクス状に複数個構成
したダイアフラムウェハ１’を具備し、絶縁材料より成
る原材料薄板２０の中央部にエアギャップ部２１を形成
することにより周辺に環状隆起部２２を形成すると共に
エアギャップ部２１に連通する配線引き出し溝２４を環
状隆起部２２に形成し、エアギャップ部２１に固定電極
板３を形成すると共にこれから引き出される電極配線３
１を配線引き出し溝２４に形成したベース２をマトリク
ス状に複数個を構成したベースウエハ２’を具備し、配
線引き出し溝２４に連通する充填剤側流溝５をフレーム
部１２の下面および環状隆起部２２の上面の内の一方或
は双方に形成し、ダイアフラムウェハ１’およびベース
ウエハ２’の２枚を個々のダイアフラム１を対応するベ
ース２に対向させて相互に接合し、たウェハ組み立て体
１００’を構成した。

【００１７】そして、請求項５：請求項４に記載される
ウェハ組立て体１００’において、充填剤側流溝５の本
数はこれを１本或は複数本とするウェハ組み立て体１０
０’を構成した。 また、請求項６：請求項４および請求項５の内の何れか
に記載されるウェハ組み立て体１００’において、導電
材料として半導体シリコンを使用し、絶縁材料としてガ
ラスを使用したウェハ組み立て体１００’を構成した。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１を参
照して説明する。図１において、従来例と共通する部材
には同一の参照符号を付与している。この発明は、ダイ
アフラム構造体１００の電極３の配線引き出し溝２４に
連通する充填剤側流溝５を形成する。この充填剤側流溝
５はダイアフラム１のフレーム部１２およびベース２の
環状隆起部２２の双方或は何れか一方に形成する。

【００１９】図１（ａ）においては、充填剤側流溝５は
ベース２の環状隆起部２２に接合するダイアフラム１の
フレーム部１２の下面に異方性エッチングにより形成し
ている。図１（ｂ）は以上の充填剤側流溝５を形成した
ダイアフラム構造体１００に充填剤が注入されたところ
を説明する図である。先に、図６を参照して説明した通
り、充填剤導入ギャップ２５を経由して送り込まれた充
填剤４は毛細管現象により奥へ引き込まれて配線引き出
し溝２４にまで到達するが、更に、充填剤側流溝５が形
成されるところまで到達すると、この部分の配線引き出
し溝２４の断面積が充填剤側流溝５により拡大されてい
ることによりこの部分で充填剤は滞留し、配線引き出し
溝２４の更に奥へと進入することが困難になる。これに
より、充填剤がエアギャップ部２１にまで到達すること
を阻止することができる。

【００２０】図１の実施例においては、充填剤側流溝５
はダイアフラム１のフレーム部１２の下面に１本だけ形
成されているが、充填剤の粘度が低く流通が急速である
場合は、この充填剤側流溝５の本数を増加し、充填剤側
流溝５の幅を広くし、或は深さを深くすることにより対
応する。

【００２１】

【発明の効果】以上の通りであって、この発明によれ
ば、力学量センサにおいて、配線引き出し溝に連通する
充填剤側流溝をフレーム部の下面および環状隆起部の上
面の内の一方或は双方に形成したことにより、粘性の低
い充填剤が特に毛細管現象により配線引き出し溝を介し
てエアギャップ部に進入するのを有効に阻止することが
できるという効果を奏す。

【００２２】そして、充填剤側流溝は、これ単独の加工
工程は必要とせず、ダイアフラム或はベースをエッチン
グ加工するに際して、同時に容易に形成することができ
る。また、充填剤の適正な粘度を選定し、これに対応し
て充填剤側流溝の本数、幅および深さを適宜に設計する
ことにより、ウェハ組み立て体の充填剤導入ギャップを
介して送り込まれた充填剤を充填剤側流溝において適正
に側流してエアギャップ部に進入するのを阻止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を説明する図。

【図２】従来例を説明する図。

【図３】力学量センサのカテゴリを説明する図。

【図４】ダイアフラム構造体の製造工程を説明する図。

【図５】充填剤の適用を説明する図。

【図６】ウェハ組み立て体の断面を示す図。

【符号の説明】

１ ダイアフラム １’ダイアフラムウェハ ２ ベース ２’ベースウエハ ３ 固定電極板 ４ 充填剤 ５ 充填剤側流溝 １０ シリコン薄板 １０’原材料シリコン薄板 １１ 薄肉部 １２ フレーム部 １３ 質量部 ２０ ガラス薄板 ２０’原材料ガラス薄板 ２１ エアギャップ部 ２２ 環状隆起部 ２３ 端子形成部 ２４ 配線引き出し溝 ２５ 充填剤導入ギャップ ３１ 電極配線 １００ ダイアフラム構造体 １００’ウェハ組み立て体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電材料より成る薄板に薄肉部を形成す
   ることにより周辺にフレーム部を形成すると共に中央部
   に質量部を形成したダイアフラムを有し、絶縁材料より
   成る薄板の中央部にエアギャップ部を形成することによ
   り周辺に環状隆起部を形成すると共にエアギャップ部に
   連通する配線引き出し溝を環状隆起部に形成し、エアギ
   ャップ部に固定電極板を形成すると共にこれから引き出
   される電極配線を配線引き出し溝に形成したベースを有
   し、フレーム部の下面と環状隆起部上面とを相互接合し
   て構成したダイアフラム構造体より成る力学量センサに
   おいて、 配線引き出し溝に連通する充填剤側流溝をフレーム部の
   下面および環状隆起部の上面の内の一方或は双方に形成
   したことを特徴とする力学量センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載される力学量センサにお
   いて、 充填剤側流溝の本数はこれを１本或は複数本とすること
   を特徴とする力学量センサ。
3. 【請求項３】 請求項１および請求項２の内の何れかに
   記載される力学量センサにおいて、 導電材料として半導体シリコンを使用し、絶縁材料とし
   てガラスを使用したことを特徴とする力学量センサ。
4. 【請求項４】 導電材料より成る原材料薄板に、薄肉部
   を形成することにより周辺にフレーム部を形成すると共
   に中央部に質量部を形成したダイアフラムをマトリクス
   状に複数個を構成したダイアフラムウェハを具備し、 絶縁材料より成る原材料薄板の中央部にエアギャップ部
   を形成することにより周辺に環状隆起部を形成すると共
   にエアギャップ部に連通する配線引き出し溝を環状隆起
   部に形成し、エアギャップ部に固定電極板を形成すると
   共にこれから引き出される電極配線を配線引き出し溝に
   形成したベースをマトリクス状に複数個を構成したベー
   スウエハを具備し、 配線引き出し溝に連通する充填剤側流溝をフレーム部の
   下面および環状隆起部の上面の内の一方或は双方に形成
   し、 ダイアフラムウェハおよびベースウエハの２枚を個々の
   ダイアフラムを対応するベースに対向させて相互に接合
   したことを特徴とするウェハ組み立て体。
5. 【請求項５】 請求項４に記載されるウェハ組み立て体
   において、 充填剤側流溝の本数はこれを１本或は複数本とすること
   を特徴とするウェハ組み立て体。
6. 【請求項６】 請求項４および請求項５の内の何れかに
   記載されるウェハ組み立て体において、 導電材料として半導体シリコンを使用し、絶縁材料とし
   てガラスを使用したことを特徴とするウェハ組み立て
   体。