JP2011245587A - Mems device, and manufacturing method of cap substrate used for the same - Google Patents

Mems device, and manufacturing method of cap substrate used for the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem such as alignment at least partially while preventing the entry of dust into an operation part.SOLUTION: There is provided a manufacturing method of a MEMS device with a cap substrate 50 connected to an element substrate on which a MEMS element mounted. The method includes: a process that forms a non-through trench 300, along a cut pattern of the element substrate, to the raw material substrate of the drench-formed cap substrate; a process that joins the raw material substrate of the cap substrate to the raw material substrate of the element substrate; and a process that etches the joined raw material substrate of the cap substrate at least until the non-through trench passes through.

Description

本発明は、MEMS素子を搭載した素子基板にキャップ基板が接合されたMEMSデバイスの製造方法及びそれに用いるキャップ基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a manufacturing method of a MEMS device in which a cap substrate is bonded to an element substrate on which a MEMS element is mounted, and a manufacturing method of a cap substrate used therefor.

従来から、SOI基板のシリコン単結晶薄膜に予め切断パターンに沿った溝を設け、この溝に沿ってダイシングソーで切断することで、切断時における薄膜の損傷を防止した技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique is known in which a silicon single crystal thin film of an SOI substrate is previously provided with a groove along a cutting pattern and cut with a dicing saw along the groove to prevent damage to the thin film during cutting ( For example, see Patent Document 1).

特開昭63−237408号公報JP-A-63-237408

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスは、シリコン基板に構造体をつくりこみ、その構造体の動作でさまざまな機能を得るデバイスである。そのため、動作部位へのダストの混入は、デバイスの動作不良に直接影響する。ダスト混入防止方法としては、MEMS素子を搭載した素子基板にキャップ基板を接合することで、MEMS素子をカバーすることが考えられる。しかしながら、素子基板にキャップ基板を接合する構成を採用する場合には、接合後にキャップ基板及び素子基板を同時に切り分けるダイシング工程において、動作部位へのダストの混入を防止できる反面、アライメントが困難(素子基板のダイシング部の特定が困難)となったり、ダイシング時の衝撃によりキャップ基板及び素子基板の間の接合部に剥がれが生じたりする等の問題が発生する。   A MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) device is a device in which a structure is formed on a silicon substrate and various functions are obtained by the operation of the structure. For this reason, mixing of dust into the operating part directly affects the malfunction of the device. As a dust mixing prevention method, it is conceivable to cover the MEMS element by bonding a cap substrate to an element substrate on which the MEMS element is mounted. However, when adopting a configuration in which the cap substrate is bonded to the element substrate, in the dicing process in which the cap substrate and the element substrate are separated at the same time after bonding, dust can be prevented from entering the operation site, but alignment is difficult (element substrate). The dicing portion is difficult to specify), and the joint between the cap substrate and the element substrate is peeled off due to an impact during dicing.

そこで、本発明は、動作部位へのダストの混入を防止しつつ、アライメント等の問題点を少なくとも部分的に解消することができるMEMSデバイスの製造方法及びそれに用いるキャップ基板の製造方法の提供を目的とする。   Therefore, the present invention has an object to provide a method for manufacturing a MEMS device and a method for manufacturing a cap substrate used therefor, which can at least partially eliminate problems such as alignment while preventing dust from being mixed into an operation site. And

上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、MEMS素子を搭載した素子基板にキャップ基板が接合されたMEMSデバイスの製造方法であって、
前記キャップ基板の原料基板に前記素子基板の切断パターンに沿って非貫通のトレンチを形成する工程と、
前記素子基板の原料基板に、前記トレンチが形成された前記キャップ基板の原料基板を接合する接合工程と、
少なくとも前記非貫通のトレンチが貫通するまで、前記接合された前記キャップ基板の原料基板をエッチングするエッチング工程とを含むことを特徴とする、MEMSデバイスの製造方法が提供される。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a MEMS device in which a cap substrate is bonded to an element substrate on which a MEMS element is mounted.
Forming a non-penetrating trench along the cutting pattern of the element substrate in the raw material substrate of the cap substrate;
A bonding step of bonding the material substrate of the cap substrate in which the trench is formed to the material substrate of the element substrate;
And a step of etching the raw material substrate of the bonded cap substrate until at least the non-penetrating trench penetrates. A method of manufacturing a MEMS device is provided.

本発明によれば、動作部位へのダストの混入を防止しつつ、アライメント等の問題点を少なくとも部分的に解消することができるMEMSデバイスの製造方法及びそれに用いるキャップ基板の製造方法が得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of a MEMS device and the manufacturing method of a cap board | substrate used for it which can eliminate problems, such as alignment, at least partially can be obtained, preventing mixing of the dust to an operation | movement part.

電子部品実装パッケージ10の一例の要部断面を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a cross-section of an essential part of an example of an electronic component mounting package 10. 電子部品実装パッケージ10のセンサチップ60の要部を概略的に示す上面図である。FIG. 3 is a top view schematically showing a main part of a sensor chip 60 of the electronic component mounting package 10. 本発明によるMEMSデバイスの製造方法の一例の要部の説明図である。It is explanatory drawing of the principal part of an example of the manufacturing method of the MEMS device by this invention. トレンチ300を有さない場合の比較例によるMEMSデバイスの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the MEMS device by the comparative example when not having the trench 300. FIG. その他の比較例によるダイシング方法としてプラズマダイシングを行う場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of performing plasma dicing as a dicing method by the other comparative example. 本発明によるMEMSデバイスの製造方法の詳細な各工程の一例を示す基板断面図である(その1)。It is board | substrate sectional drawing which shows an example of the detailed each process of the manufacturing method of the MEMS device by this invention (the 1). 本発明によるMEMSデバイスの製造方法の詳細な各工程の一例を示す基板断面図である(その2)。It is board | substrate sectional drawing which shows an example of the detailed each process of the manufacturing method of the MEMS device by this invention (the 2). 本発明によるMEMSデバイスの製造方法の詳細な各工程のその他の一例を示す基板断面図である(その1)。It is board | substrate sectional drawing which shows another example of the detailed each process of the manufacturing method of the MEMS device by this invention (the 1). 本発明によるMEMSデバイスの製造方法の詳細な各工程のその他の一例を示す基板断面図である(その2)。It is board | substrate sectional drawing which shows another example of the detailed each process of the manufacturing method of the MEMS device by this invention (the 2). 本発明によるMEMSデバイスの製造方法を実現する上で好適な寸法関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a suitable dimension relationship when implement | achieving the manufacturing method of the MEMS device by this invention.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明に関連するMEMSデバイスを組み込む電子部品実装パッケージ10の一例の要部断面を示す断面図である。図2は、電子部品実装パッケージ10のセンサチップ60の要部を概略的に示す上面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section of an essential part of an example of an electronic component mounting package 10 incorporating a MEMS device related to the present invention. FIG. 2 is a top view schematically showing the main part of the sensor chip 60 of the electronic component mounting package 10.

電子部品実装パッケージ10は、パッケージ本体17を備える。パッケージ本体17は、底部と底部から立設された側壁により内部空間(キャビティ)17aを画成する。内部空間17aには、角速度検出装置1の各種の電子部品(後述のセンサチップ60や制御ICチップ40)が収容される。内部空間17aの上方側は開口しており、蓋部材16により覆われる。パッケージ本体17は、セラミック材料のような任意の材料から構成されてよいし、若しくは、樹脂材料(例えばエポキシ樹脂)から構成されてもよい。   The electronic component mounting package 10 includes a package body 17. The package body 17 defines an internal space (cavity) 17a by a bottom portion and side walls standing from the bottom portion. Various electronic components (a sensor chip 60 and a control IC chip 40 described later) of the angular velocity detection device 1 are accommodated in the internal space 17a. The upper side of the internal space 17 a is open and is covered with the lid member 16. The package body 17 may be made of any material such as a ceramic material, or may be made of a resin material (for example, epoxy resin).

パッケージ本体17は、複数のリード14を備える。リード14は、電導性を有する材料からなる。制御ICチップ40の各電極とリード14とはワイヤ32のワイヤボンディングにより電気的に接続される。   The package body 17 includes a plurality of leads 14. The lead 14 is made of a conductive material. Each electrode of the control IC chip 40 and the lead 14 are electrically connected by wire bonding of a wire 32.

蓋部材16は、電導性を有する材料(典型的には、金属材料)から形成される。蓋部材16は、シールド機能を果たすため、図示しない接地構造により接地電位に接続されてもよい。   The lid member 16 is made of a conductive material (typically a metal material). Since the lid member 16 performs a shielding function, the lid member 16 may be connected to a ground potential by a ground structure (not shown).

角速度検出装置1は、主に、制御ICチップ40、キャップ基板50、及び、センサチップ60を備える。   The angular velocity detection device 1 mainly includes a control IC chip 40, a cap substrate 50, and a sensor chip 60.

制御ICチップ40は、センサチップ60のヨーレート検出部70(後述)と電気的に接続され、センサチップ60のヨーレート検出部70からの信号等を処理する機能等を有する集積回路(IC)を備える。例えば車両実装状態では、制御ICチップ40は、ワイヤ32によりリード14を介して外部の制御装置(図示せず)に接続される。   The control IC chip 40 includes an integrated circuit (IC) that is electrically connected to a yaw rate detection unit 70 (described later) of the sensor chip 60 and has a function of processing a signal from the yaw rate detection unit 70 of the sensor chip 60. . For example, in a vehicle mounted state, the control IC chip 40 is connected to an external control device (not shown) via the lead 14 by the wire 32.

キャップ基板50は、後述のようにシリコンウェハー(シリコン基板)により形成される。キャップ基板50は、センサチップ60を下方から覆うように設けられ、センサチップ60のヨーレート検出部70の可動部を密封・保護する。また、キャップ基板50は、その大部分の領域がグランド等の定電位に接続されることで、センサチップ60のヨーレート検出部70を電気的に保護してもよい。また、キャップ基板50は、後述のように、製造時にセンサチップ60の可動部へのダストの混入を防止する役割も果たす。   The cap substrate 50 is formed of a silicon wafer (silicon substrate) as will be described later. The cap substrate 50 is provided so as to cover the sensor chip 60 from below, and seals and protects the movable part of the yaw rate detection unit 70 of the sensor chip 60. Further, the cap substrate 50 may electrically protect the yaw rate detection unit 70 of the sensor chip 60 by connecting most of the region to a constant potential such as ground. The cap substrate 50 also serves to prevent dust from being mixed into the movable part of the sensor chip 60 during manufacturing, as will be described later.

センサチップ60は、後述のヨーレート検出部70が一方の側に形成される基板を備える。図示の例では、センサチップ60は、ヨーレート検出部70の設置側が、キャップ基板50側になるように、キャップ基板50上に配置される。尚、センサチップ60は、ヨーレート検出部70の設置側が上側になるように配置されてもよく、この場合、センサチップ60の上方側を覆うようにキャップ基板50が設けられてよい。また、センサチップ60及び制御ICチップ40は、必ずしも積層構造である必要はなく、横並びに配置されてもよい。   The sensor chip 60 includes a substrate on which a later-described yaw rate detector 70 is formed on one side. In the illustrated example, the sensor chip 60 is disposed on the cap substrate 50 so that the installation side of the yaw rate detection unit 70 is on the cap substrate 50 side. The sensor chip 60 may be arranged so that the installation side of the yaw rate detection unit 70 is on the upper side. In this case, the cap substrate 50 may be provided so as to cover the upper side of the sensor chip 60. In addition, the sensor chip 60 and the control IC chip 40 do not necessarily have a laminated structure, and may be arranged side by side.

センサチップ60は、例えば車両に搭載されるヨーレートセンサとして機能するものであってよい。この場合、センサチップ60は、搭載される車両に生ずる車体前後方向又は車幅方向の加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、車両の重心軸回りに生ずる角速度に応じた信号を出力するヨーレートセンサとを一体的に構成してもよい(図2参照)。この場合、電子部品実装パッケージ10は、センサチップ60を一体に構成した車両制御用センサユニットとして具現化される。この場合、電子部品実装パッケージ10は、センサチップ60等を内部に実装した状態で、車両の重心位置付近(フロアトンネル等)に設けられ、センサチップ60は、当該搭載位置に発生するヨーレート及び加速度を検出する。検出されたヨーレート及び加速度は、例えば、横滑り等を防止して車両の挙動を安定化させる車両走行制御に利用されてよい。   The sensor chip 60 may function as a yaw rate sensor mounted on a vehicle, for example. In this case, the sensor chip 60 outputs an acceleration sensor that outputs a signal corresponding to the acceleration in the vehicle body longitudinal direction or the vehicle width direction generated in the mounted vehicle, and a yaw rate that outputs a signal corresponding to the angular velocity generated around the center of gravity axis of the vehicle. You may comprise a sensor integrally (refer FIG. 2). In this case, the electronic component mounting package 10 is embodied as a vehicle control sensor unit in which the sensor chip 60 is integrally formed. In this case, the electronic component mounting package 10 is provided in the vicinity of the center of gravity position (floor tunnel or the like) of the vehicle with the sensor chip 60 or the like mounted therein, and the sensor chip 60 includes the yaw rate and acceleration generated at the mounting position. Is detected. The detected yaw rate and acceleration may be used, for example, for vehicle travel control that prevents side slipping and stabilizes the behavior of the vehicle.

センサチップ60は、典型的には、SOI(Silicon on Insulator)ウェーハを用いたマイクロマシーン技術によって製造される。この場合、センサチップ60の各要素は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)で構成される。   The sensor chip 60 is typically manufactured by a micromachine technique using an SOI (Silicon on Insulator) wafer. In this case, each element of the sensor chip 60 is configured by MEMS (Micro Electro Mechanical Systems).

センサチップ60は、一般的に、図2に示すような、左右の錘74a,74bがリンクばね78によって結合される音叉構造のヨーレート検出部70を有する。錘74a,74bは、センサチップ基板表面から浮いた状態でX軸方向対称位置に配置される。錘74a、74bは、駆動フレーム72に、Y軸方向に振動可能な検出ばね77を介して接続される。駆動フレーム72は、X軸方向に振動可能な駆動ばね71を介して固定部75(センサチップ基板に対して固定された部分)に接続される。尚、このようなセンサチップ60のヨーレート検出部70の構造は、図示の構造に限られず、任意であってよい。   The sensor chip 60 generally includes a yaw rate detector 70 having a tuning fork structure in which left and right weights 74a and 74b are coupled by a link spring 78 as shown in FIG. The weights 74a and 74b are arranged at symmetrical positions in the X-axis direction in a state where they are lifted from the sensor chip substrate surface. The weights 74a and 74b are connected to the drive frame 72 via a detection spring 77 that can vibrate in the Y-axis direction. The drive frame 72 is connected to a fixed portion 75 (portion fixed to the sensor chip substrate) via a drive spring 71 that can vibrate in the X-axis direction. Note that the structure of the yaw rate detection unit 70 of the sensor chip 60 is not limited to the illustrated structure, and may be arbitrary.

また、ヨーレート検出部70は、各種電極79を備える。電極79は、例えばグランド接続用や、信号伝達用、駆動用に設けられる。即ち、電極79は、例えば、静電容量の変化を表す信号を制御ICチップ40に供給するためや、錘74a,74bを逆相で振動させる駆動信号を制御ICチップ40から受信するために等に使用される。電極79は、例えば、図示のように、キャップ基板50に形成された導通部52を介して制御ICチップ40に接続されてもよい。導通部52は、外周が絶縁トレンチ54により囲繞されることで、キャップ基板50の他の部位から電気的に絶縁される。また、導通部52と電極79との間の接続は、電気的な導通が維持されるように、導電性接着剤(例えば、アルミ等を含む接着剤、ACF/ACP(異方性導電フィルム/ペースト)等)やフリップチップ(FC)等により実現されてよい。   The yaw rate detection unit 70 includes various electrodes 79. The electrode 79 is provided for ground connection, signal transmission, and driving, for example. That is, the electrode 79 is used, for example, to supply a signal representing a change in capacitance to the control IC chip 40, to receive a drive signal from the control IC chip 40 that vibrates the weights 74a, 74b in reverse phase, and the like. Used for. The electrode 79 may be connected to the control IC chip 40 via a conduction part 52 formed on the cap substrate 50 as shown in the figure, for example. The conductive portion 52 is electrically insulated from other parts of the cap substrate 50 by surrounding the outer periphery with the insulating trench 54. In addition, the connection between the conductive portion 52 and the electrode 79 is made of a conductive adhesive (for example, an adhesive containing aluminum or the like, ACF / ACP (anisotropic conductive film / Paste) etc.) or flip chip (FC).

次に、本発明によるMEMSデバイスの製造方法(及びそれに用いるキャップ基板の製造方法、以下同じ)の例について説明する。本実施例により製造されるMEMSデバイスは、一実施例では、上述の図1及び図2に示したセンサチップ60及びキャップ基板50を含む。以下では、本実施例により製造されるMEMSデバイスは、上述の図1及び図2に示したセンサチップ60及びキャップ基板50であるとして説明を行う。   Next, an example of a method for manufacturing a MEMS device according to the present invention (and a method for manufacturing a cap substrate used therefor, the same applies hereinafter) will be described. In one embodiment, the MEMS device manufactured according to this embodiment includes the sensor chip 60 and the cap substrate 50 shown in FIGS. 1 and 2 described above. In the following description, it is assumed that the MEMS device manufactured according to the present embodiment is the sensor chip 60 and the cap substrate 50 shown in FIGS. 1 and 2 described above.

図3は、本発明によるMEMSデバイスの製造方法の一例の要部の説明図であり、主要工程を基板断面図で示す。尚、図3では、センサチップ60及びキャップ基板50を最終的に構成する各原料基板の一部の断面のみが示されている。   FIG. 3 is an explanatory view of a main part of an example of a method for manufacturing a MEMS device according to the present invention, and shows main steps in a cross-sectional view of the substrate. In FIG. 3, only a partial cross section of each raw material substrate that finally constitutes the sensor chip 60 and the cap substrate 50 is shown.

図3に示す例では、MEMSデバイスの製造方法は、先ず、図3(A)に示すように、キャップ基板50の原料基板(シリコンウェハー)500におけるダイシング部分に、十分深いトレンチ300を形成することを含む。トレンチ300は、キャップ基板50の原料基板を貫通しない深さで形成される。トレンチ300の好ましい深さについては、図10を参照して後述する。尚、キャップ基板50の原料基板におけるダイシング部分のパターンは、センサチップ60のダイシング部のパターンに対応する。   In the example shown in FIG. 3, in the MEMS device manufacturing method, first, as shown in FIG. 3A, a sufficiently deep trench 300 is formed in the dicing portion of the raw material substrate (silicon wafer) 500 of the cap substrate 50. including. The trench 300 is formed with a depth that does not penetrate the raw material substrate of the cap substrate 50. A preferable depth of the trench 300 will be described later with reference to FIG. Note that the pattern of the dicing portion in the raw material substrate of the cap substrate 50 corresponds to the pattern of the dicing portion of the sensor chip 60.

次いで、図3(B)に示すように、トレンチ300が形成されたキャップ基板50の原料基板(シリコンウェハー)500が、ヨーレート検出部70等の各構成が既に形成されたセンサチップ60の原料基板(SOIウェーハ)600に接合(接着)される。この接合には、導電性接着剤301が使用される。   Next, as shown in FIG. 3B, the raw material substrate (silicon wafer) 500 of the cap substrate 50 in which the trench 300 is formed is the raw material substrate of the sensor chip 60 in which the respective components such as the yaw rate detector 70 are already formed. Bonded (bonded) to (SOI wafer) 600. For this bonding, a conductive adhesive 301 is used.

次いで、図3(C)に示すように、キャップ基板50の原料基板をプラズマエッチングによって、全面的に薄厚化し(即ちキャップ基板50の原料基板の全表面に亘って均一的にキャップ基板50の原料基板の厚みを低減し)、トレンチ300を開口(貫通)させる。   Next, as shown in FIG. 3C, the raw material substrate of the cap substrate 50 is entirely thinned by plasma etching (that is, the raw material of the cap substrate 50 uniformly over the entire surface of the raw material substrate of the cap substrate 50). The thickness of the substrate is reduced) and the trench 300 is opened (through).

次いで、図3(D)に示すように、更にプラズマエッチングを継続し、キャップ基板50の原料基板を全面的に更に薄厚化しつつ、貫通したトレンチ300に対向するセンサチップ60の原料基板600のダイシング部606をエッチングする。   Next, as shown in FIG. 3D, further plasma etching is continued, and the raw material substrate of the cap substrate 50 is further thinned, and the dicing of the raw material substrate 600 of the sensor chip 60 facing the penetrating trench 300 is performed. The portion 606 is etched.

図4は、トレンチ300を有さない場合の比較例によるMEMSデバイスの製造方法の説明図である。この比較例では、キャップ基板の原料基板(シリコンウェハー)が、ヨーレート検出部等の各構成が既に形成されたセンサチップの原料基板(SOIウェーハ)に接合され、次いで、図4(A)に示すように、キャップ基板の原料基板を研磨して全面的に薄厚化する。この薄厚化は、パッケージのダウンサイジングのために実行される。キャップ基板の原料基板が最初から薄く設定されていないのは、キャップ基板の原料基板とセンサチップの原料基板との接合のために両基板を合わせる際にキャップ基板の原料基板の形状安定性を維持するために必要な剛性を確保するためである(即ち、キャップ基板の原料基板が薄すぎると、容易に撓んで両基板を正確に合わせることが困難となる)。次いで、図4(B)に示すように、ダイシング部をダイシングブレードで分断する。かかる比較例では、キャップ基板の原料基板が薄厚化により表面が平坦にされると、ダイシング部を目視で検出できず、透過してダイシング部を検出するために赤外線等を用いる必要があるという問題点がある。また、ダイシングブレードでダイシングする際、ダイシングブレードによる衝撃に起因してセンサチップの原料基板とキャップ基板の原料基板との間の接着層が剥離しやすくなるという問題点がある。ダイシングブレードは冷却のために水流を伴って切削しているため、接着層が剥離すると、水がヨーレート検出部等の素子内に流入してしまうという問題点がある。   FIG. 4 is an explanatory diagram of a method of manufacturing a MEMS device according to a comparative example in the case where the trench 300 is not provided. In this comparative example, the raw material substrate (silicon wafer) of the cap substrate is bonded to the raw material substrate (SOI wafer) of the sensor chip on which the respective components such as the yaw rate detector are already formed, and then shown in FIG. As described above, the raw material substrate of the cap substrate is polished to be thinned over the entire surface. This thinning is performed for package downsizing. The raw material substrate of the cap substrate is not set to be thin from the beginning. The shape stability of the raw material substrate of the cap substrate is maintained when the two substrates are combined for bonding the raw material substrate of the cap substrate and the raw material substrate of the sensor chip. This is to ensure the rigidity necessary for the purpose (that is, if the raw material substrate of the cap substrate is too thin, it is difficult to bend easily and accurately align the two substrates). Next, as shown in FIG. 4B, the dicing part is divided by a dicing blade. In such a comparative example, when the raw material substrate of the cap substrate is flattened by thinning, the dicing portion cannot be visually detected, and it is necessary to use infrared rays or the like to detect the dicing portion by transmitting it. There is a point. Further, when dicing with a dicing blade, there is a problem that the adhesive layer between the raw material substrate of the sensor chip and the raw material substrate of the cap substrate is likely to be peeled due to the impact of the dicing blade. Since the dicing blade is cut with a water flow for cooling, there is a problem that when the adhesive layer is peeled off, water flows into an element such as a yaw rate detector.

図5は、その他の比較例によるダイシング方法としてプラズマダイシングを行う場合の説明図である。この比較例では、プラズマエッチング用マスクとして酸化膜などを用いることが理想的であるが、実際にはセンサチップの原料基板とキャップ基板の原料基板との間の接着層に用いられる材料は熱に弱く(例えば、アルミ)、酸化膜の成膜に高い温度を用いることができないという問題点がある。即ち、プラズマダイシングでは、切り分けに必要なエッチング量に耐えうるエッチングマスクの形成に制約が多く存在するという問題点がある。   FIG. 5 is an explanatory diagram in the case of performing plasma dicing as a dicing method according to another comparative example. In this comparative example, it is ideal to use an oxide film or the like as a plasma etching mask, but in actuality, the material used for the adhesive layer between the raw material substrate of the sensor chip and the raw material substrate of the cap substrate is heated. There is a problem that it is weak (for example, aluminum) and a high temperature cannot be used for forming an oxide film. That is, plasma dicing has a problem in that there are many restrictions on the formation of an etching mask that can withstand the etching amount necessary for cutting.

これに対して、図3に示した本実施例によるMEMSデバイスの製造方法によれば、キャップ基板50の原料基板におけるセンサチップ60のダイシング部に対応する部分にトレンチ300を事前に形成しておくことで、センサチップ60の原料基板のダイシング部のアライメントを自動的に実現することができる(ダイシング部の検出が不要である)。   On the other hand, according to the MEMS device manufacturing method according to the present embodiment shown in FIG. 3, the trench 300 is formed in advance in a portion corresponding to the dicing portion of the sensor chip 60 in the raw material substrate of the cap substrate 50. Thereby, alignment of the dicing part of the raw material substrate of the sensor chip 60 can be automatically realized (detection of the dicing part is unnecessary).

また、図3に示した本実施例によるMEMSデバイスの製造方法によれば、キャップ基板50の原料基板を全面的にプラズマエッチングすることで、事前にキャップ基板50の原料基板に形成しておいたトレンチ300が先に開口し、その下のセンサチップ60の原料基板のダイシング部もエッチングされる。これにより、キャップ基板50の原料基板の薄厚化とセンサチップ60のダイシングが同時に可能となる。また、キャップ基板50の原料基板とキャップ基板50の原料基板との間の接着部の剥離も発生しない。また、キャップ基板50の原料基板の厚みをプラズマエッチング用マスクとして利用するので、プラズマエッチング用マスクとして酸化膜などを用いる場合に生ずる問題を回避することができる。   Further, according to the MEMS device manufacturing method of the present embodiment shown in FIG. 3, the raw material substrate of the cap substrate 50 is formed on the raw material substrate of the cap substrate 50 in advance by performing plasma etching on the entire surface of the raw material substrate. The trench 300 is opened first, and the dicing portion of the raw material substrate of the sensor chip 60 under the trench 300 is also etched. Thereby, the thickness of the raw material substrate of the cap substrate 50 and the dicing of the sensor chip 60 can be simultaneously performed. Further, peeling of the bonding portion between the raw material substrate of the cap substrate 50 and the raw material substrate of the cap substrate 50 does not occur. Further, since the thickness of the raw material substrate of the cap substrate 50 is used as a plasma etching mask, problems that occur when an oxide film or the like is used as the plasma etching mask can be avoided.

次に、本発明によるMEMSデバイスの製造方法の詳細について、図6以降の図面を参照して説明する。   Next, details of the manufacturing method of the MEMS device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図6及び図7は、本発明によるMEMSデバイスの製造方法の詳細な各工程の一例を示す基板断面図であり、図7は、図6の続き(後半部)を示す。   6 and 7 are cross-sectional views of the substrate showing an example of detailed steps of the manufacturing method of the MEMS device according to the present invention, and FIG. 7 shows a continuation (second half) of FIG.

図示のMEMSデバイスの製造方法では、先ず、図6(A)に示すように、キャップ基板50の原料基板(シリコンウェハー)500に、マスク材(例えばフォトレジスト)302を配し、キャップ基板50の原料基板におけるセンサチップ60側の素子可動部(ヨーレート検出部70等)に対向する部分Yを開口する。   In the illustrated MEMS device manufacturing method, first, as shown in FIG. 6A, a mask material (for example, a photoresist) 302 is disposed on a raw material substrate (silicon wafer) 500 of the cap substrate 50, and the cap substrate 50 A portion Y facing the element movable portion (the yaw rate detecting portion 70 and the like) on the sensor chip 60 side of the raw material substrate is opened.

次いで、図6(B)に示すように、素子可動部に対向する部分Yをエッチングして段差(ザグリ)304を形成する。その後、マスク材302を除去する。   Next, as shown in FIG. 6B, a step Y is formed by etching the portion Y facing the element movable portion. Thereafter, the mask material 302 is removed.

次いで、図6(C)に示すように、トレンチ形成用のマスク材(SiO等)308を形成し、パターニングを実施する。このとき、センサチップ60の電極79(図1参照)と導通される導通部52(図1参照)となる部分306が、絶縁トレンチ54となる細いトレンチで囲われるように、且つ、ダイシング部分310に太いトレンチが形成されるように、パターニングが実施される。 Next, as shown in FIG. 6C, a mask material (SiO 2 or the like) 308 for forming a trench is formed, and patterning is performed. At this time, the dicing portion 310 is formed so that the portion 306 that becomes the conducting portion 52 (see FIG. 1) that is electrically connected to the electrode 79 (see FIG. 1) of the sensor chip 60 is surrounded by the thin trench that becomes the insulating trench 54. The patterning is performed so that a thick trench is formed.

次いで、図6(D)に示すように、図6(C)に示したパターンに従って、ドライエッチング(プラズマエッチング)でトレンチ312、314を形成する。このとき、好ましくは、マイクロローディング効果を利用して、開口幅によってトレンチ深さが異なるような条件を用いる。また、ダイシング部分310では、十分深くトレンチ312が形成されるような条件でドライエッチングが実施される。   Next, as shown in FIG. 6D, trenches 312 and 314 are formed by dry etching (plasma etching) according to the pattern shown in FIG. 6C. At this time, it is preferable to use a condition that the trench depth varies depending on the opening width by utilizing the microloading effect. In the dicing portion 310, dry etching is performed under the condition that the trench 312 is formed sufficiently deep.

次いで、図6(E)に示すように、マスク材308を除去した後、絶縁トレンチ54となる細いトレンチ314(図6(D)参照)の内部が完全に酸化膜316で埋まるように、キャップ基板50の原料基板の表面を十分に酸化する。   Next, as shown in FIG. 6E, after removing the mask material 308, the cap 306 is formed so that the inside of the narrow trench 314 (see FIG. 6D) to be the insulating trench 54 is completely filled with the oxide film 316. The surface of the raw material substrate of the substrate 50 is sufficiently oxidized.

次いで、図7(A)に示すように、キャップ基板50の原料基板の表面酸化膜320(図6(E)参照)を、導通部52となる部分306(図6(C)参照)の表面の酸化膜が取れる程度に除去し、細いトレンチ314(図6(D)参照)の内部に酸化膜が埋まった状態のまま、キャップ基板50の原料基板を裏返し、センサチップ60の原料基板(SOIウェーハ)600に対してキャップ基板50の原料基板が正確な位置関係で素子可動部(ヨーレート検出部70等)上に重ねられるように調整する。尚、このとき用いられるセンサチップ60の原料基板600は、既に素子可動部(ヨーレート検出部70等)が形成されている。このとき、センサチップ60の原料基板における電極79上には、導通と接着を兼ねて、アルミパターン402が配されている。また、センサチップ60の原料基板における接合予定部には、同様のアルミパターン404が配されている。但し、好ましくは、図7(A)に示すように、センサチップ60の原料基板におけるダイシング部406では、アルミが除去される。   Next, as shown in FIG. 7A, the surface oxide film 320 (see FIG. 6E) of the raw material substrate of the cap substrate 50 is replaced with the surface of the portion 306 (see FIG. 6C) that becomes the conductive portion 52. The raw material substrate of the cap substrate 50 is turned over while the oxide film is buried inside the narrow trench 314 (see FIG. 6D), and the raw material substrate (SOI of the sensor chip 60 is removed). The wafer substrate 600 is adjusted so that the raw material substrate of the cap substrate 50 is overlaid on the element movable portion (the yaw rate detection portion 70 or the like) with an accurate positional relationship. Note that the element substrate 600 of the sensor chip 60 used at this time already has an element movable part (yaw rate detection part 70 and the like) formed thereon. At this time, an aluminum pattern 402 is disposed on the electrode 79 on the raw material substrate of the sensor chip 60 for both conduction and adhesion. In addition, a similar aluminum pattern 404 is disposed on a planned joining portion of the raw material substrate of the sensor chip 60. However, preferably, as shown in FIG. 7A, aluminum is removed in the dicing portion 406 in the raw material substrate of the sensor chip 60.

次いで、図7(B)に示すように、キャップ基板50の原料基板とセンサチップ60の原料基板とを重ね合わせた後、適切な温度をかけて両基板を接着する。   Next, as shown in FIG. 7B, after the raw material substrate of the cap substrate 50 and the raw material substrate of the sensor chip 60 are overlaid, the two substrates are bonded together by applying an appropriate temperature.

次いで、図7(C)に示すように、キャップ基板50の原料基板の非接合面側(図の上側)から、キャップ基板50の原料基板を全面的にプラズマエッチングにより薄厚化していく。このとき、使用するガスは、好ましくは、シリコンに対しても酸化膜に対しても十分にエッチングレートが速いSF6ガスである。この薄厚化の過程で、キャップ基板50の原料基板におけるトレンチ312は、非接合面側表面に開口し、それに伴い、センサチップ60の原料基板におけるダイシング部406(トレンチ312に対向する部位)のエッチングが開始される。   Next, as shown in FIG. 7C, the raw material substrate of the cap substrate 50 is entirely thinned by plasma etching from the non-joint surface side (upper side of the drawing) of the raw material substrate of the cap substrate 50. At this time, the gas used is preferably SF6 gas having a sufficiently high etching rate for both silicon and oxide films. In this thinning process, the trench 312 in the raw material substrate of the cap substrate 50 opens to the non-joint surface side surface, and accordingly, the dicing portion 406 (part facing the trench 312) in the raw material substrate of the sensor chip 60 is etched. Is started.

次いで、図7(D)に示すように、センサチップ60の原料基板におけるダイシング部406を十分に深くエッチングする。この際、キャップ基板50の原料基板における酸化膜316(絶縁トレンチ54となる部位)が非接合面側表面に露出する。尚、エッチングの終了は、適切なエッチング検出技術を用いて実現されてよい。例えば、センサチップ60の原料基板内部のシリコン酸化膜410に到達したことを検出した時点から、所定時間後にエッチングを終了させてもよい。この場合、シリコン酸化膜410に到達した時点は、シリコン酸化膜410の成分を検出することで容易に検出することができる。或いは、キャップ基板50の原料基板における酸化膜316が露出した時点でエッチングを終了させてもよい。エッチングが終了すると、機械的に辟開若しくは研磨して、キャップ基板50とセンサチップ60の各セットを切り離す。このようにして、キャップ基板50が接合されたセンサチップ60が出来上がる。尚、典型的には、複数セットのキャップ基板50とセンサチップ60が各1枚の原料基板500,600から形成される。   Next, as shown in FIG. 7D, the dicing portion 406 in the raw material substrate of the sensor chip 60 is etched sufficiently deeply. At this time, the oxide film 316 (the portion to be the insulating trench 54) in the raw material substrate of the cap substrate 50 is exposed on the non-joint surface side surface. The end of etching may be realized using an appropriate etching detection technique. For example, the etching may be terminated after a predetermined time from when it is detected that the silicon oxide film 410 inside the raw material substrate of the sensor chip 60 has been reached. In this case, the point of time when the silicon oxide film 410 is reached can be easily detected by detecting the components of the silicon oxide film 410. Alternatively, the etching may be terminated when the oxide film 316 on the raw material substrate of the cap substrate 50 is exposed. When the etching is completed, each set of the cap substrate 50 and the sensor chip 60 is separated by mechanical cleavage or polishing. Thus, the sensor chip 60 to which the cap substrate 50 is bonded is completed. Typically, a plurality of sets of cap substrates 50 and sensor chips 60 are formed from one raw material substrate 500 and 600, respectively.

図6及び図7に示したMEMSデバイスの製造方法によれば、図3に関連して上述したように、キャップ基板50の原料基板を全面的にプラズマエッチングすることで、事前にキャップ基板50の原料基板に形成しておいたトレンチ312が先に開口し、その下のセンサチップ60の原料基板のダイシング部406もエッチングされる。これにより、キャップ基板50の原料基板の薄厚化とセンサチップ60のダイシングが同時に可能となる。また、センサチップ60の原料基板のダイシング部のアライメントが自動的に行われ且つキャップ基板50の原料基板とキャップ基板50の原料基板との間の接着部(アルミパターン404,402)の剥離も発生しない。   According to the method of manufacturing the MEMS device shown in FIGS. 6 and 7, as described above with reference to FIG. 3, the raw material substrate of the cap substrate 50 is entirely plasma-etched, so that the cap substrate 50 is preliminarily formed. The trench 312 formed in the raw material substrate is opened first, and the dicing portion 406 of the raw material substrate of the sensor chip 60 therebelow is also etched. Thereby, the thickness of the raw material substrate of the cap substrate 50 and the dicing of the sensor chip 60 can be simultaneously performed. In addition, alignment of the dicing portion of the raw material substrate of the sensor chip 60 is automatically performed, and peeling of the bonding portion (aluminum patterns 404 and 402) between the raw material substrate of the cap substrate 50 and the raw material substrate of the cap substrate 50 also occurs. do not do.

また、図6(A)乃至図6(E)に示すように、キャップ基板50の原料基板におけるセンサチップ60の原料基板との接合面側からトレンチ312を形成するので、キャップ基板50の原料基板の逆側(非接合面側)から同様のトレンチを形成する場合に比べて、製造中にキャップ基板50の原料基板を表裏で裏返す頻度が少なくなり、トレンチ312への異物の混入による可能性が低減され、異物の混入に起因してその後のドライエッチングが阻害される可能性を低減することができる。   Further, as shown in FIGS. 6A to 6E, the trench 312 is formed from the joint surface side of the raw material substrate of the cap substrate 50 with the raw material substrate of the sensor chip 60. Therefore, the raw material substrate of the cap substrate 50 is used. Compared to the case where a similar trench is formed from the opposite side (non-joint surface side), the frequency of turning the raw material substrate of the cap substrate 50 upside down during manufacture is reduced, and there is a possibility that foreign matter enters the trench 312. This can reduce the possibility that the subsequent dry etching is hindered due to the inclusion of foreign matter.

また、図6(A)乃至図6(E)に示すように、キャップ基板50の原料基板におけるセンサチップ60の原料基板との接合面側からトレンチ312を形成するので、ザグリ304や、導通部52及び絶縁トレンチ54のような他の構造又は部位(センサチップ60側の電極79を含むヨーレート検出部70と連携する構造又は部位)を、キャップ基板50の原料基板に同時的に形成することができる。即ち、トレンチ312、ザグリ304、導通部52及び絶縁トレンチ54を、キャップ基板50の原料基板の同一面から加工・処理して形成することができる。尚、ザグリ304は、キャップ基板50とセンサチップ60のヨーレート検出部70の特に可動部(錘74a,74b、リンクばね78等)との間に必要なクリアランスを保つために設けられる。   Further, as shown in FIGS. 6A to 6E, the trench 312 is formed from the joint surface side of the raw material substrate of the cap substrate 50 with the raw material substrate of the sensor chip 60. 52 and other structures or portions such as the insulating trench 54 (a structure or portion cooperating with the yaw rate detection unit 70 including the electrode 79 on the sensor chip 60 side) may be formed simultaneously on the raw material substrate of the cap substrate 50. it can. That is, the trench 312, the counterbore 304, the conductive portion 52, and the insulating trench 54 can be formed by processing and processing from the same surface of the raw material substrate of the cap substrate 50. The counterbore 304 is provided in order to maintain a necessary clearance between the cap substrate 50 and the movable portion (weight 74a, 74b, link spring 78, etc.) of the yaw rate detection unit 70 of the sensor chip 60.

図8及び図9は、本発明によるMEMSデバイスの製造方法の詳細な各工程のその他の一例を示す基板断面図であり、図9は、図8の続きを示す。図8及び図9に示すMEMSデバイスの製造方法の各工程は、図6に示したMEMSデバイスの製造方法の各工程の代替として使用することができる。   8 and 9 are cross-sectional views of the substrate showing other examples of detailed steps of the method of manufacturing the MEMS device according to the present invention, and FIG. 9 shows a continuation of FIG. Each step of the MEMS device manufacturing method shown in FIGS. 8 and 9 can be used as an alternative to each step of the MEMS device manufacturing method shown in FIG.

図示のMEMSデバイスの製造方法では、先ず、図8(A)に示すように、キャップ基板50の原料基板(シリコンウェハー)に、マスク材としてシリコン酸化膜802を配し、素子可動部(ヨーレート検出部70等)に対向する部分Yを開口する。   In the illustrated MEMS device manufacturing method, first, as shown in FIG. 8A, a silicon oxide film 802 is arranged as a mask material on a raw material substrate (silicon wafer) of a cap substrate 50, and an element movable portion (yaw rate detection) is performed. A portion Y facing the portion 70 and the like is opened.

次いで、図8(B)に示すように、ダイシング部分、導通部脇のトレンチ用のマスクとしてレジスト804を塗布し、ダイシング部分及び導通部脇のトレンチをパターニングする。このとき、レジスト膜厚は、50μm以上あるのが望ましい。   Next, as shown in FIG. 8B, a resist 804 is applied as a mask for the trenches beside the dicing portion and the conductive portion, and the trenches beside the dicing portion and the conductive portion are patterned. At this time, the resist film thickness is desirably 50 μm or more.

次いで、図8(C)に示すように、図8(B)に示したパターンに従って、ダイシング部分及び導通部脇のトレンチのシリコン酸化膜をエッチングして開口する。この際、エッチングには、酸化膜ドライエッチャ以外に、この後トレンチドライエッチングを実施するシリコン系ドライエッチャを用いて開口すれば、そのままトレンチエッチングを連続で行うことができ、工程短縮が可能である。   Next, as shown in FIG. 8C, according to the pattern shown in FIG. 8B, the silicon oxide film in the trenches beside the dicing portion and the conductive portion is etched and opened. At this time, in addition to the oxide film dry etcher, if etching is performed using a silicon dry etcher that performs trench dry etching thereafter, the trench etching can be continuously performed as it is, and the process can be shortened.

次いで、図8(D)に示すように、図8(B)に示したパターンに従って、キャップ基板50の原料基板におけるダイシング部分及び導通部脇のトレンチをエッチングする。このとき、トレンチパターンの開口幅に応じてエッチングレートが変わる(マイクロローディング)条件を用いると、同一のエッチング条件でダイシング部分(トレンチ312)と導通部脇のトレンチ314の深さが異なる状態を作り出すことができる。例えば、エッチング条件は、100mTorr以上の圧力領域を使用し、ダイシング部分のトレンチ幅を50μm、導通部脇のトレンチ幅を2μmとするとよい。   Next, as shown in FIG. 8D, according to the pattern shown in FIG. 8B, the dicing portion of the raw material substrate of the cap substrate 50 and the trench beside the conductive portion are etched. At this time, if the condition for changing the etching rate according to the opening width of the trench pattern (microloading) is used, the dicing portion (trench 312) and the depth of the trench 314 beside the conductive portion are created under the same etching condition. be able to. For example, the etching condition may be that a pressure region of 100 mTorr or more is used, the trench width of the dicing portion is 50 μm, and the trench width beside the conductive portion is 2 μm.

次いで、図9(A)に示すように、レジスト804を除去する。レジスト804の除去は、トレンチエッチングを行ったシリコン系のドライエッチャ内で酸素ガスを用いたプラズマを生成することによって実現されてよい。このレジスト除去を連続で実施することで、次の図9(B)に示す処理も連続で行うことができ、更なる工程短縮が可能である。   Next, as shown in FIG. 9A, the resist 804 is removed. The removal of the resist 804 may be realized by generating plasma using oxygen gas in a silicon-based dry etcher subjected to trench etching. By performing this resist removal continuously, the next process shown in FIG. 9B can be performed continuously, and the process can be further shortened.

次いで、図9(B)に示すように、図8(A)及び図8(C)の処理で形成されたシリコン酸化膜802のパターンをマスクとして、キャップ基板50の原料基板をエッチングする。これにより、キャップ基板50の原料基板におけるセンサチップ60側の素子可動部(ヨーレート検出部70等)に対向する部分Yに、ザグリ304が形成される。エッチング量は、5μm程度であってよい。このとき、ダイシング部分(トレンチ312)及び導通部脇のトレンチ314も同様にエッチングされる。   Next, as shown in FIG. 9B, the raw material substrate of the cap substrate 50 is etched using the pattern of the silicon oxide film 802 formed by the processes of FIGS. 8A and 8C as a mask. Thereby, a counterbore 304 is formed in a portion Y of the raw material substrate of the cap substrate 50 that faces the element movable portion (the yaw rate detection unit 70 and the like) on the sensor chip 60 side. The etching amount may be about 5 μm. At this time, the dicing portion (trench 312) and the trench 314 beside the conducting portion are also etched.

次いで、図9(C)に示すように、導通部脇のトレンチ内部がシリコン酸化膜で埋まるように、熱酸化やCVD(chemical-vapor deposition)などでシリコン酸化膜808を成膜する。   Next, as shown in FIG. 9C, a silicon oxide film 808 is formed by thermal oxidation, chemical vapor deposition (CVD), or the like so that the trench inside the conductive portion is filled with the silicon oxide film.

次いで、図9(D)に示すように、図9(C)に示す処理で成膜したシリコン酸化膜808のうちの不要なシリコン酸化膜(導通部脇のトレンチ314内のシリコン酸化膜810以外のシリコン酸化膜)を、ウェットエッチングやドライエッチングなどの手法を用いて除去する。その後、図7に示した工程に移行して、キャップ基板50が接合されたセンサチップ60を完成させる。   Next, as shown in FIG. 9D, an unnecessary silicon oxide film (except for the silicon oxide film 810 in the trench 314 beside the conducting portion) in the silicon oxide film 808 formed by the process shown in FIG. 9C. The silicon oxide film) is removed using a technique such as wet etching or dry etching. Thereafter, the process proceeds to the process shown in FIG. 7 to complete the sensor chip 60 to which the cap substrate 50 is bonded.

図8及び図9に示したMEMSデバイスの製造方法によれば、図8(C)から図9(B)までの処理を同一のエッチャ内で実施することができ、1工程で複数の処理を実施することが可能となる。   According to the MEMS device manufacturing method shown in FIGS. 8 and 9, the processes from FIG. 8C to FIG. 9B can be performed in the same etcher, and a plurality of processes can be performed in one process. It becomes possible to carry out.

図10は、上述の本発明によるMEMSデバイスの製造方法を実現する上で好適な寸法関係の一例を示す図である。図10(A)は、図7(B)の状態(全面的なプラズマエッチングを行う前の状態)を示し、図10(B)は、図7(D)の状態(プラズマエッチングが終了した状態)を示す。   FIG. 10 is a diagram showing an example of a dimensional relationship suitable for realizing the above-described MEMS device manufacturing method according to the present invention. FIG. 10A shows the state of FIG. 7B (the state before performing full plasma etching), and FIG. 10B shows the state of FIG. 7D (the state where plasma etching is completed). ).

キャップ基板50の原料基板の厚さh1(全面的なプラズマエッチングを行う前の状態における厚さ)は、好ましくは、図7(A)に示した工程中にキャップ基板50の原料基板が撓んだりしないような剛性が確保されるように設定される。例えば、h1は、200μmであってよい。   The thickness h1 of the raw material substrate of the cap substrate 50 (thickness in a state before performing the entire plasma etching) is preferably that the raw material substrate of the cap substrate 50 is bent during the process shown in FIG. It is set so as to ensure rigidity that does not sag. For example, h1 may be 200 μm.

他方、工程終了後のキャップ基板50の厚さd4(プラズマエッチングが終了した状態における厚さ)は、電子部品実装パッケージ10のダウンサイジング(特に厚み方向のダウンサイジング)の観点から適切に設定される。例えば、d4は、30μmであってよい。従って、この場合は、キャップ基板50の原料基板におけるプラズマエッチングで薄厚化されて減少する厚さは、h1−d4となる。   On the other hand, the thickness d4 of the cap substrate 50 after the completion of the process (thickness in the state where the plasma etching is finished) is appropriately set from the viewpoint of downsizing of the electronic component mounting package 10 (particularly downsizing in the thickness direction). . For example, d4 may be 30 μm. Therefore, in this case, the thickness that is reduced by the plasma etching of the raw material substrate of the cap substrate 50 is h1-d4.

絶縁トレンチ54の深さd2は、プラズマエッチングが終了した状態で表面側から露出するように、工程終了後のキャップ基板50の厚さd4と同一又はそれより僅かに大きい寸法に設定されてよい。例えば、d2は、d4と同一の30μmであってよい。   The depth d2 of the insulating trench 54 may be set to a dimension that is the same as or slightly larger than the thickness d4 of the cap substrate 50 after the completion of the process so as to be exposed from the surface side in the state where the plasma etching is completed. For example, d2 may be 30 μm, which is the same as d4.

センサチップ60の原料基板の厚さh2(キャップ基板50の原料基板の全面的なプラズマエッチングを行う前の状態における厚さ)は、例えば170μmであってよい。センサチップ60の電極79を含むヨーレート検出部70の厚さd3は、例えば40μmであってよい。   The thickness h2 of the raw material substrate of the sensor chip 60 (the thickness of the cap substrate 50 before the entire plasma etching of the raw material substrate) may be 170 μm, for example. The thickness d3 of the yaw rate detection unit 70 including the electrode 79 of the sensor chip 60 may be 40 μm, for example.

センサチップ60の原料基板におけるダイシング部のエッチング深さ(=h2−d5)は、センサチップ60の原料基板を貫通する直前で(即ちd5の厚さだけ残して)ダイシング部のエッチングが終了するように設定される。例えば、d5は、20μmであってよい。   The etching depth (= h2−d5) of the dicing portion in the raw material substrate of the sensor chip 60 is such that the etching of the dicing portion is completed immediately before penetrating the raw material substrate of the sensor chip 60 (ie, leaving only the thickness of d5). Set to For example, d5 may be 20 μm.

キャップ基板50の原料基板におけるトレンチ312の深さ(=h1−d1)は、キャップ基板50の原料基板におけるプラズマエッチングで薄厚化されて減少する厚さ(=h1−d4)から、トレンチ312の開口に必要なエッチング深さd1を差し引いた値が、センサチップ60の原料基板におけるエッチング深さ(=h2−d5)に一致するように決定される。即ち、h1−d4−d1=h2−d5となるように、d1が決定される。例えば、h1=200μm、d4=30μm、h2=170μm、d5=20μmであると、d1=20μmとなる。この場合、キャップ基板50の原料基板におけるトレンチ312の深さ(=h1−d1)は、180μmに設定される。このような関係で各種寸法を設定することで、キャップ基板50の原料基板の薄厚化と、センサチップ60のダイシングのためのエッチングとを同時に実行することができる。   The depth (= h1-d1) of the trench 312 in the raw material substrate of the cap substrate 50 is reduced from the thickness (= h1-d4) which is reduced by plasma etching in the raw material substrate of the cap substrate 50, so that the opening of the trench 312 is opened. The value obtained by subtracting the etching depth d1 necessary for the above is determined so as to coincide with the etching depth (= h2-d5) in the raw material substrate of the sensor chip 60. That is, d1 is determined so that h1-d4-d1 = h2-d5. For example, if h1 = 200 μm, d4 = 30 μm, h2 = 170 μm, d5 = 20 μm, d1 = 20 μm. In this case, the depth (= h1-d1) of the trench 312 in the raw material substrate of the cap substrate 50 is set to 180 μm. By setting various dimensions in such a relationship, it is possible to simultaneously perform the thinning of the raw material substrate of the cap substrate 50 and the etching for dicing of the sensor chip 60.

尚、図10における説明では、説明の複雑化を防止するために、マイクロローディング効果が生じないこと(即ちキャップ基板50の原料基板の薄厚化と、センサチップ60の原料基板のダイシング部のエッチングが同一のエッチングレートで進行すること)を想定している。尚、マイクロローディング効果が生じる場合は、それを考慮して各種寸法を適合すればよい。   In the description of FIG. 10, in order to prevent the description from becoming complicated, the microloading effect does not occur (that is, the thinning of the raw material substrate of the cap substrate 50 and the etching of the dicing portion of the raw material substrate of the sensor chip 60 are performed. It is assumed that the process proceeds at the same etching rate. In addition, when a micro loading effect arises, what is necessary is just to adapt various dimensions in consideration of it.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

例えば、上述した実施例では、好ましい実施例として、キャップ基板50の原料基板におけるセンサチップ60の原料基板との接合面側からトレンチ(300又は312)を形成しているが、逆側(非接合面側)から同様のトレンチを形成することも可能である。即ち、キャップ基板50の原料基板における非接合面側に開口を有する同様の非貫通トレンチを形成してもよい。   For example, in the above-described embodiment, as a preferable embodiment, the trench (300 or 312) is formed from the bonding surface side of the raw material substrate of the cap substrate 50 to the raw material substrate of the sensor chip 60. It is also possible to form a similar trench from the surface side. That is, a similar non-penetrating trench having an opening on the non-bonding surface side of the raw material substrate of the cap substrate 50 may be formed.

また、上述した実施例では、キャップ基板50の原料基板の薄厚化と、センサチップ60のダイシングのためのエッチングとを同時に実行しているが、プラズマエッチングによりトレンチ(300又は312)が開口した後であれば(例えば、図7(C)に示す状態以降であれば)、他の方法で同様の機能を実現してもよい。例えば、図7(C)に示す状態において、センサチップ60の原料基板におけるダイシング部(トレンチ312に対向する部位)406をダイシングブレードで切断してもよいし、他の方法で切断してもよい。また、図7(C)に示す状態において、図7(D)に示す状態へのキャップ基板50の原料基板の薄厚化は研磨によって実現されてもよい。   In the above-described embodiment, the thinning of the raw material substrate of the cap substrate 50 and the etching for dicing the sensor chip 60 are performed simultaneously. However, after the trench (300 or 312) is opened by plasma etching. If so (for example, after the state shown in FIG. 7C), the same function may be realized by another method. For example, in the state shown in FIG. 7C, the dicing portion (portion facing the trench 312) 406 in the raw material substrate of the sensor chip 60 may be cut by a dicing blade or may be cut by another method. . Further, in the state shown in FIG. 7C, the thinning of the raw material substrate of the cap substrate 50 to the state shown in FIG. 7D may be realized by polishing.

1 角速度検出装置
10 電子部品実装パッケージ
14 リード
16 蓋部材
17 パッケージ本体
17a 内部空間
32 ワイヤ
40 制御ICチップ
50 キャップ基板
52 導通部
54 絶縁トレンチ
60 センサチップ
70 ヨーレート検出部
71 駆動ばね
72 駆動フレーム
74a,74b 錘
75 固定部
77 検出ばね
78 リンクばね
79 電極
300,312 トレンチ
304 ザグリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Angular velocity detection apparatus 10 Electronic component mounting package 14 Lead 16 Lid member 17 Package main body 17a Internal space 32 Wire 40 Control IC chip 50 Cap board 52 Conduction part 54 Insulation trench 60 Sensor chip 70 Yaw rate detection part 71 Drive spring 72 Drive frame 74a, 74b Weight 75 Fixed portion 77 Detection spring 78 Link spring 79 Electrode 300, 312 Trench 304 Counterbore

Claims (6)

MEMS素子を搭載した素子基板にキャップ基板が接合されたMEMSデバイスの製造方法であって、
前記キャップ基板の原料基板に前記素子基板の切断パターンに沿って非貫通のトレンチを形成する工程と、
前記素子基板の原料基板に、前記トレンチが形成された前記キャップ基板の原料基板を接合する接合工程と、
少なくとも前記非貫通のトレンチが貫通するまで、前記接合された前記キャップ基板の原料基板をエッチングするエッチング工程とを含むことを特徴とする、MEMSデバイスの製造方法。
A manufacturing method of a MEMS device in which a cap substrate is bonded to an element substrate on which a MEMS element is mounted,
Forming a non-penetrating trench along the cutting pattern of the element substrate in the raw material substrate of the cap substrate;
A bonding step of bonding the material substrate of the cap substrate in which the trench is formed to the material substrate of the element substrate;
And a step of etching the material substrate of the bonded cap substrate until at least the non-penetrating trench penetrates. A method of manufacturing a MEMS device, comprising:
前記接合工程では、前記トレンチの開口側が前記素子基板の原料基板を向く方向で、前記素子基板の原料基板に前記キャップ基板の原料基板が接合される、請求項1に記載のMEMSデバイスの製造方法。   2. The method of manufacturing a MEMS device according to claim 1, wherein, in the bonding step, the raw material substrate of the cap substrate is bonded to the raw material substrate of the element substrate in a direction in which the opening side of the trench faces the raw material substrate of the element substrate. . 前記キャップ基板の原料基板における前記トレンチの開口側に、前記素子基板の原料基板側のMEMS素子又は電極と連携する構造又は部位を形成する工程を更に備える、請求項1又は2に記載のMEMSデバイスの製造方法。   The MEMS device according to claim 1, further comprising a step of forming a structure or a portion that cooperates with a MEMS element or an electrode on the raw material substrate side of the element substrate on the opening side of the trench in the raw material substrate of the cap substrate. Manufacturing method. 前記エッチング工程では、エッチングにより前記キャップ基板の原料基板が全面的に薄くされる、請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載のMEMSデバイスの製造方法。   The method for manufacturing a MEMS device according to claim 1, wherein in the etching step, the raw material substrate of the cap substrate is entirely thinned by etching. 前記エッチング工程は、前記接合された前記キャップ基板の原料基板における前記トレンチの貫通後も継続され、
前記トレンチの貫通後の前記エッチング工程では、前記キャップ基板の原料基板が全面的に薄くされつつ、前記素子基板の原料基板における前記トレンチに対向する部位がエッチングされる、請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載のMEMSデバイスの製造方法。
The etching process is continued even after the trench penetrates the raw material substrate of the bonded cap substrate,
The portion of the raw material substrate of the element substrate facing the trench is etched while the raw material substrate of the cap substrate is entirely thinned in the etching step after the penetration of the trench. The manufacturing method of the MEMS device of any one of these.
MEMS素子を搭載した素子基板に接合されるキャップ基板の製造方法であって、
前記キャップ基板の原料基板に前記素子基板の切断パターンに沿って非貫通のトレンチを形成する工程を含み、
前記非貫通のトレンチは、前記素子基板の原料基板に前記キャップ基板の原料基板を接合した後に、エッチングにより貫通されることを特徴とする、キャップ基板の製造方法。
A manufacturing method of a cap substrate bonded to an element substrate on which a MEMS element is mounted,
Forming a non-penetrating trench along the cutting pattern of the element substrate in the raw material substrate of the cap substrate,
The method of manufacturing a cap substrate, wherein the non-penetrating trench is penetrated by etching after joining the raw material substrate of the cap substrate to the raw material substrate of the element substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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