JP2008051686A - センサーユニットおよびその製造方法 - Google Patents
センサーユニットおよびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008051686A JP2008051686A JP2006228889A JP2006228889A JP2008051686A JP 2008051686 A JP2008051686 A JP 2008051686A JP 2006228889 A JP2006228889 A JP 2006228889A JP 2006228889 A JP2006228889 A JP 2006228889A JP 2008051686 A JP2008051686 A JP 2008051686A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- active element
- layer
- built
- module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
【解決手段】センサーユニット1は、センサー2と能動素子内蔵モジュール5とを備えたものであり、センサー2は、SOI基板11からなり枠部材21と複数の梁22と錘23とを有するピエゾ抵抗素子16によるセンサー本体3と、錘23との間に所定の間隙を形成するようにセンサー本体3の枠部材21に接合された保護用蓋部材4とを有し、能動素子内蔵モジュール5は、能動素子45を内蔵して能動素子よりも外側の領域に複数の貫通電極33を有する基板31と、貫通電極と接続するように基板に配設されたコンタクト電極36とを有し、このコンタクト電極36はセンサー本体3の外部配線18に接合されたものとする。
【選択図】 図1
Description
一方、物体に作用する圧力、あるいは加速度を検出するセンサーとして種々のセンサーが開発されている(特許文献2、3)。
また、配線基板上にセンサー内蔵モジュールと能動素子内蔵モジュールを個々に実装するため、個々のモジュールを配線基板の所定の位置に実装するための位置合せを正確に行なう必要があり、工程管理が煩雑であるとともに、実装位置のズレを生じた場合、センサーユニットの信頼性が低下するという問題があった。
さらに、実装時にセンサーが高温に曝されることがあり、センサーの特性の低下や、センサーユニットの信頼性低下を引き起こすことがあった。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、小型で信頼性の高いセンサーユニットと、このようなセンサーユニットを簡便に製造するための製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の態様として、前記接合バンプは、Au、Sn−Au合金、Sn−Ag合金のいずれかであり、接合バンプを挟持するようにCu/Cr積層、Cu/Ti積層、Al/Cr積層、Al/Ti積層のいずれかの金属層が配設されているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記接合バンプは、Au、Ag、Cu、Snあるいはこれらの合金のいずれかの導電性粉末と樹脂成分とを有する導電性ペースト、または、Au、Ag、Cu、Snのいずれかの導電材料であるような構成とした。
また、本発明の製造方法は、ウエハレベルでセンサーと能動素子内蔵モジュールとの接合を行う一括アッセンブリーが可能であり、工程管理が容易で製造コストの低減が可能であり、また、接合が、接合バンプを用いたものであり、低温での接合が可能であるため、ピエゾ抵抗素子への熱の影響を阻止することができ、信頼性の高いセンサーユニットの製造が可能となる。
[センサーユニット]
図1は、本発明のセンサーユニットの一実施形態を示す概略断面図である。図1において、本発明のセンサーユニット1は、センサー2と能動素子内蔵モジュール5とが接合バンプ6を介して接合されたものである。
センサーユニット1を構成するセンサー2は、ピエゾ抵抗素子を用いたセンサーであり、例えば、MEMS(Micro Electromechanical System)型の圧力センサー、加速度センサー等の従来公知のセンサーであってよく、特に制限はない。図示例では、センサー2は、センサー本体3と、これに接合された保護用蓋部材4を備えており、センサー本体3は酸化シリコン層13をシリコン層12(活性層シリコン)とシリコン層14(基板シリコン)で挟持した3層構造を有するSOI(Silicon On Insulator)基板11からなる。
図1〜図3に示されるように、センサー本体3は、枠部材21と、シリコン層12(活性層シリコン)からなり枠部材21から内側方向に突出する4本の梁22と、これら4本の梁22で支持された錘23と、を備えている。したがって、枠部材21と各梁22、錘23とで区画された空間領域24(4箇所の領域24A,24B,24C,24D)が存在する。
枠部材21は、4本の梁22介して錘23を変位可能に支持し、また、この錘23を保護するための保護用蓋部材4を接合するための部材である。図示例では、枠部材21は回廊形状であるが、これに限定されるものではなく、例えば、円形状等であってもよい。
センサー2を構成する保護用蓋部材4は、ガラス基板であってよく、厚みは、例えば、50〜1000μm程度の範囲で適宜設定することができる。この保護用蓋部材4は、センサー本体3の枠部材21に陽極接合等により接合されている。
上述のようなセンサー2は、4本の梁22で支持された錘23に、X軸、Y軸、あるいは、Z軸(図1参照)方向に外力が作用すると、錘23に変位が生じる。この変位により、梁22に撓みが生じ、錘23に作用した外力がピエゾ抵抗素子16により検出される。
基板31のセンサー2と対向する面には、配線34が配設され、この配線34を被覆するように絶縁層37が配設されている。配線34は、所定の貫通電極33に接続されており、また、能動素子45の図示していない端子に接続されている。上記の絶縁層37上には、ビア35を介して配線34に接続されたコンタクト電極36が配設されている。尚、絶縁層37を介することなく、基板31上にコンタクト電極36を貫通電極33に接続するように備えるものであってもよい。
基板31の材質は、例えば、シリコン、ガラス等を挙げることができる。また、微細貫通孔32は、開口径が1〜50μm、好ましくは5〜30μm程度である。この微細貫通孔32の形状は、図示例では厚み方向で内径がほぼ一定のストレート形状であるが、これに限定されず、一方の開口径が広いテーパー形状をなすもの、厚み方向のほぼ中央で内径が狭くなっているような形状等であってもよい。
上記のような微細貫通孔32内に配設された貫通電極33は、微細貫通孔32内に充填されたものであってもよく、また、微細貫通孔32の内壁面に形成され、貫通孔が存在するようなものであってもよい。貫通電極33の材質は、Au、Ag、Cu、Sn等の導電材料とすることができる。
このような能動素子内蔵モジュール5のコンタクト電極36は、接合バンプ6を介してセンサー2の外部配線18に接合されている。
図6〜図8に示されるセンサー2′は、センサー本体3′と、これに接合された保護用蓋部材4を備えている。そして、枠部材21と各梁22、錘23とで区画された空間領域24(4箇所の領域24A,24B,24C,24D)内に、シリコン層12(活性層シリコン)からなる規制部材25(4個の規制部材25A,25B,25C,25D)が存在する点、および、錘23が、4本の梁22で支持された中央部23Aと、4個の突出部23Bからなる点を除いて、上述の実施形態のセンサー2と同様であり、同じ部材には同じ部材番号を付している。
図9に示されるセンサー本体3″は、4本の梁22に配設されているピエゾ抵抗素子16が12個である点を除いて、上述の実施形態のセンサー2を構成するセンサー本体3と同様であり、同じ部材には同じ部材番号を付している。センサー本体3″では、X軸方向の外力を検出する4個のピエゾ抵抗素子16xと、Y軸方向の外力を検出する4個のピエゾ抵抗素子16yと、Z軸方向の外力を検出する4個のピエゾ抵抗素子16zとを備えている。
上述のセンサーユニットの実施形態は例示であり、本発明のセンサーユニットはこれらに限定されるものではない。例えば、能動素子内蔵モジュール5に内蔵される能動素子45の位置が、基板31のセンサー2と対向する面の反対側の面であってもよい。
次に、本発明のセンサーユニットの製造方法について、上述の図1に示すセンサーユニット1を例として説明する。
図10および図11は、本発明のセンサーユニットの製造方法の一実施形態を示す工程図である。本発明では、まず、多面付けでセンサー2を作製する。すなわち、シリコン層12(活性層シリコン)、酸化シリコン層13、シリコン層14(基板シリコン)の3層構造を有するSOI(Silicon On Insulator)ウエハ11′と、1枚のガラスウエハ4′とを多面付け(各面付け部を1Aで示す)に区画する(図10(A))。そして、これらに対して各面付け1A毎に所望の加工を施して、SOIウエハ11′に形成されたセンサー本体3の枠部材21に、ガラスウエハ4′に形成された保護用蓋部材4を接合して、センサー2を多面付けで作製する(図10(B))。この多面付けのセンサー2の作製工程については、後述する。
微細貫通孔32の形成は、例えば、マスクパターンを介してICP−RIE法により行うことができる。また、サンドブラスト法、ウエットエッチング法、フェムト秒レーザ法により微細貫通孔32を形成することもできる。さらに、能動素子内蔵モジュール用ウエハ5′に、上述のいずれかの方法により、一方の面から所定の深さで微細孔を形成し、その後、能動素子内蔵モジュール用ウエハ5′の反対面を研磨して微細孔を露出させることにより、微細貫通孔32を形成してもよい。この微細貫通孔32の開口径は、1〜50μm、好ましくは5〜30μmの範囲で設定することができる。
次いで、各面付け1A毎に、能動素子45を埋設するための凹部を形成し、この凹部内に能動素子45を埋設する。上記の凹部は、例えば、能動素子内蔵モジュール用ウエハ5′上にマスクパターンを形成し、露出している能動素子内蔵モジュール用ウエハ5′に対して、ICP−RIE法により形成することができる。また、サンドブラスト法、ウエットエッチング法等によっても形成することができる。凹部の形状、寸法は、埋設する能動素子の形状、寸法に応じて適宜設定することができる。また、能動素子45の埋設は、例えば、接着剤を用いて固着する方法、凹部に能動素子を嵌合する方法等、特に制限はない。
次いで、多面付けのセンサーユニット1をダイシングすることにより、図1に示されるようなセンサーユニット1が得られる。
まず、シリコン層12(活性層シリコン)、酸化シリコン層13、シリコン層14(基板シリコン)の3層構造を有するSOIウエハ11′に酸化処理を施して、SOIウエハ11′の両面に酸化珪素層12a,14aを形成し、その後、プラズマCVD法等により窒化珪素層12b、14bを積層する(図12(A))。
次に、シリコン層12(活性層シリコン)上の酸化珪素層12aと窒化珪素層12bの所望部位に抵抗素子形成用の開口部15を形成する(図12(B))。この開口部15の形成は、例えば、窒化珪素層12b上にマスクパターンを形成し、サンドブラスト法、ウエットエッチング法等により行うことができる。
次いで、ピエゾ抵抗素子16を被覆するように酸化珪素層12a上に更に酸化珪素層を形成して絶縁層17とし、その後、各ピエゾ抵抗素子16が露出するようにコンタクト孔部17aを絶縁層17に穿設する(図12(D))。このコンタクト孔部17aの形成は、例えば、絶縁層17上にマスクパターンを形成し、サンドブラスト法、ウエットエッチング法等により行うことができる。
上述のような本発明のセンサーユニットの製造方法は、ウエハレベルでセンサーと能動素子内蔵モジュールとの接合を行う一括アッセンブリーが可能であり、工程管理が容易で製造コストの低減が可能である。また、接合が、接合バンプを用いたものであり、低温での接合が可能であるため、ピエゾ抵抗素子への熱の影響を阻止することができ、信頼性の高いセンサーユニットの製造が可能となる。
尚、上述のセンサーユニットの製造方法は例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
2…センサー
3…センサー本体
4…保護用蓋部材
5…能動素子内蔵モジュール
6…接合バンプ
11…SOI基板
16…ピエゾ抵抗素子
18…外部配線
21…枠部材
22…梁
23…錘
36…コンタクト電極
45…能動素子
4′…ガラスウエハ
11′…SOIウエハ
Claims (5)
- ピエゾ抵抗素子を用いたセンサーと、該センサーに接合された能動素子内蔵モジュールとを備え、
前記センサーは、シリコン層/酸化シリコン層/シリコン層の3層構造を有するSOI基板からなるセンサー本体であって、枠部材と、該枠部材から内側方向に突出する複数の梁と、該梁により支持される錘と、前記梁に配設されたピエゾ抵抗素子と、該ピエゾ抵抗素子に接続された外部配線とを有するセンサー本体と、前記錘との間に所定の間隙を形成するように前記センサー本体の枠部材に接合された保護用蓋部材と、を有し、
前記能動素子内蔵モジュールは、能動素子を内蔵し該能動素子よりも外側の領域に複数の貫通電極を有する基板と、該貫通電極と接続するように前記基板に配設されたコンタクト電極とを有し、該コンタクト電極は前記センサー本体の外部配線と接合されていることを特徴とするセンサーユニット。 - 前記センサー本体の外部配線と前記能動素子内蔵モジュールのコンタクト電極との接合は、接合バンプを介したものであることを特徴とする請求項1に記載のセンサーユニット。
- 前記接合バンプは、Au、Sn−Au合金、Sn−Ag合金のいずれかであり、接合バンプを挟持するようにCu/Cr積層、Cu/Ti積層、Al/Cr積層、Al/Ti積層のいずれかの金属層が配設されていることを特徴とする請求項2に記載のセンサーユニット。
- 前記接合バンプは、Au、Ag、Cu、Snあるいはこれらの合金のいずれかの導電性粉末と樹脂成分とを有する導電性ペースト、または、Au、Ag、Cu、Snのいずれかの導電材料であることを特徴とする請求項2に記載のセンサーユニット。
- シリコン層/酸化シリコン層/シリコン層の3層構造を有するSOIウエハと、ガラスウエハとを多面付けに区画し、これらに対して各面付け毎に所望の加工を施して、前記SOIウエハに形成されたピエゾ抵抗素子を有するセンサー本体の枠部材に、前記ガラスウエハに形成された保護用蓋部材を接合してセンサーを多面付けで作製する工程と、
能動素子内蔵モジュール用ウエハを多面付けに区画し、各面付け毎に能動素子を内蔵させ、該能動素子の外側の領域に複数の微細貫通孔を形成し、該微細貫通孔に導電材料を配設して貫通電極とし、該貫通電極に接続したコンタクト電極を形成して、能動素子内蔵モジュールを多面付けで作製する工程と、
前記能動素子内蔵モジュールのコンタクト電極と前記センサーの外部配線とを接合バンプにより接合して、多面付けのセンサーユニットとする工程と、
多面付けのセンサーユニットをダイシングする工程と、を有することを特徴とするセンサーユニットの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006228889A JP2008051686A (ja) | 2006-08-25 | 2006-08-25 | センサーユニットおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006228889A JP2008051686A (ja) | 2006-08-25 | 2006-08-25 | センサーユニットおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008051686A true JP2008051686A (ja) | 2008-03-06 |
Family
ID=39235874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006228889A Pending JP2008051686A (ja) | 2006-08-25 | 2006-08-25 | センサーユニットおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008051686A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011106841A (ja) * | 2009-11-13 | 2011-06-02 | Dainippon Printing Co Ltd | センサーユニットおよびその製造方法 |
JP2011525618A (ja) * | 2008-06-17 | 2011-09-22 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | センサチップを有する半導体チップ装置及びその製造方法 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03101233A (ja) * | 1989-09-14 | 1991-04-26 | Fujitsu Ltd | 電極構造及びその製造方法 |
JPH08160071A (ja) * | 1994-12-07 | 1996-06-21 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | シリコン加速度計 |
JP2004179573A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-06-24 | Sony Corp | 素子内蔵基板及びその製造方法 |
JP2004209585A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 電子デバイス及びその製造方法 |
JP2004214469A (ja) * | 2003-01-07 | 2004-07-29 | Hitachi Ltd | 電子デバイスおよびその製造方法 |
JP2005033105A (ja) * | 2003-07-10 | 2005-02-03 | Seiko Epson Corp | 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 |
JP2005274219A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体加速度センサ装置並びにその製造方法 |
JP2006019342A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Tdk Corp | 半導体ic内蔵基板 |
JP2006119042A (ja) * | 2004-10-22 | 2006-05-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | 加速度センサチップパッケージ及びその製造方法 |
JP2006177768A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | 加速度センサ及びその製造方法 |
JP2006211613A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Sony Corp | Sawデバイス、通信モジュール及びsawデバイスの製造方法 |
-
2006
- 2006-08-25 JP JP2006228889A patent/JP2008051686A/ja active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03101233A (ja) * | 1989-09-14 | 1991-04-26 | Fujitsu Ltd | 電極構造及びその製造方法 |
JPH08160071A (ja) * | 1994-12-07 | 1996-06-21 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | シリコン加速度計 |
JP2004179573A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-06-24 | Sony Corp | 素子内蔵基板及びその製造方法 |
JP2004209585A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 電子デバイス及びその製造方法 |
JP2004214469A (ja) * | 2003-01-07 | 2004-07-29 | Hitachi Ltd | 電子デバイスおよびその製造方法 |
JP2005033105A (ja) * | 2003-07-10 | 2005-02-03 | Seiko Epson Corp | 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 |
JP2005274219A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体加速度センサ装置並びにその製造方法 |
JP2006019342A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Tdk Corp | 半導体ic内蔵基板 |
JP2006119042A (ja) * | 2004-10-22 | 2006-05-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | 加速度センサチップパッケージ及びその製造方法 |
JP2006177768A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | 加速度センサ及びその製造方法 |
JP2006211613A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Sony Corp | Sawデバイス、通信モジュール及びsawデバイスの製造方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011525618A (ja) * | 2008-06-17 | 2011-09-22 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | センサチップを有する半導体チップ装置及びその製造方法 |
US8580613B2 (en) | 2008-06-17 | 2013-11-12 | Epcos Ag | Semiconductor chip arrangement with sensor chip and manufacturing method |
JP2011106841A (ja) * | 2009-11-13 | 2011-06-02 | Dainippon Printing Co Ltd | センサーユニットおよびその製造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4967537B2 (ja) | センサーユニットおよびその製造方法 | |
KR100907514B1 (ko) | 센서 장치, 센서 시스템 및 그것의 제조 방법 | |
JP5493767B2 (ja) | センサーユニットおよびその製造方法 | |
KR20150052802A (ko) | 압력 센서 | |
JP4957123B2 (ja) | センサーユニットおよびその製造方法 | |
JP4847686B2 (ja) | 半導体加速度センサ | |
JP6123613B2 (ja) | 物理量センサおよびその製造方法 | |
JP4925272B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP4925275B2 (ja) | 半導体装置 | |
US11267697B2 (en) | Use of an uncoupling structure for assembling a component having a casing | |
JP2008051686A (ja) | センサーユニットおよびその製造方法 | |
JP4537793B2 (ja) | センサーユニットおよびその製造方法 | |
JP2010071799A (ja) | 加速度センサおよび加速度センサの製造方法 | |
JP3938199B1 (ja) | ウェハレベルパッケージ構造体およびセンサ装置 | |
JP2010027925A (ja) | 物理量センサ及びその製造方法、ならびに、物理量センサ実装構造 | |
JP5151085B2 (ja) | センサーユニットおよびその製造方法 | |
JP2008241482A (ja) | センサ装置 | |
US11142453B2 (en) | MEMS device stress-reducing structure | |
JP2006208272A (ja) | 半導体多軸加速度センサ | |
JP5672690B2 (ja) | センサーユニットおよびその製造方法 | |
JP2010025822A (ja) | 物理量センサ及びその製造方法 | |
JP4665733B2 (ja) | センサエレメント | |
JP5163363B2 (ja) | 半導体センサ装置 | |
JP5069410B2 (ja) | センサエレメント | |
JP6784565B2 (ja) | 半導体センサおよびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090604 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110615 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110621 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110805 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120208 |