JP2012013493A - Manufacturing method for wafer level package structures - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、センシング部を有するセンサ本体を複数形成したセンサウェハと、各センサ本体に電気的に接続される配線が形成されたパッケージウェハとを接合してウェハレベルパッケージ構造体を製造するウェハレベルパッケージ構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a wafer level package for manufacturing a wafer level package structure by bonding a sensor wafer having a plurality of sensor bodies each having a sensing unit and a package wafer having wirings electrically connected to the sensor bodies. The present invention relates to a method for manufacturing a structure.
従来、磁石の吸引力を利用して2枚の半導体基板を接合し、1枚の貼り合わせ基板を製造する方法が知られている。具体的には、一方の半導体基板を磁性盤に取付け、他方の半導体基板の裏面側に電磁石を配置し、磁性盤および電磁石の吸引力によって両半導体基板の各外面を押圧して貼り合わせる方法である(特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a method of manufacturing a single bonded substrate by bonding two semiconductor substrates using a magnet's attractive force is known. Specifically, one semiconductor substrate is attached to a magnetic board, an electromagnet is disposed on the back side of the other semiconductor substrate, and the outer surfaces of both semiconductor substrates are pressed and bonded together by the magnetic board and the attractive force of the electromagnet. Yes (Patent Document 1).
ところで、センシング部を有するセンサ本体を複数形成したセンサウェハと、各センサ本体に電気的に接続される配線が形成されたパッケージウェハとを接合して成るウェハレベルパッケージ構造体では、パッケージウェハの外面には電気配線や端子などが形成されているため、パッケージウェハの外面を押圧すると、その電気配線や端子などが破損するおそれがある。 By the way, in a wafer level package structure formed by bonding a sensor wafer having a plurality of sensor bodies each having a sensing portion and a package wafer having wirings electrically connected to the sensor bodies, the outer surface of the package wafer is provided. Since electrical wiring, terminals, and the like are formed, pressing the outer surface of the package wafer may damage the electrical wiring, terminals, and the like.
しかし、前述した貼り合わせ基板の製造方法をウェハレベルパッケージ構造体の製造方法に適用すると、磁性盤によってパッケージウェハの外面を押圧することになるため、パッケージウェハの外面に形成されている電気配線や端子などが破損するおそれがある。 However, when the method for manufacturing a bonded substrate described above is applied to a method for manufacturing a wafer level package structure, the outer surface of the package wafer is pressed by the magnetic disk. Terminals may be damaged.
そこでこの発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、パッケージウェハの外面に形成された電気配線や端子などが破損するおそれのないウェハレベルパッケージ構造体の製造方法を実現することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and realizes a method for manufacturing a wafer level package structure in which electrical wiring and terminals formed on the outer surface of a package wafer are not likely to be damaged. With the goal.
上記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、センシング部(20g,20h)を有するセンサ本体(21)を複数形成したセンサウェハ(20)と、各センサ本体に電気的に接続される配線(10d,10e)が形成されたパッケージウェハ(10)とを接合してウェハレベルパッケージ構造体(30)を製造するウェハレベルパッケージ構造体の製造方法において、内層に磁性層(10a,20a)をそれぞれ有するパッケージウェハおよびセンサウェハと、磁界を印加する磁界印加装置(3,6,7)とを用意し、前記パッケージウェハおよびセンサウェハを接合面(10b,20b)同士が相対向するように配置する第1工程と、前記パッケージウェハおよびセンサウェハの各磁性層における磁化方向が同一となるように前記磁界印加装置によって各磁性層に磁界(B)を印加し、磁化された各磁性層間に作用する吸引力(F)によって前記パッケージウェハおよびセンサウェハの接合面同士を接触させる第2工程と、を有することを技術的特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a sensor wafer (20) in which a plurality of sensor bodies (21) having sensing portions (20g, 20h) are formed and electrically connected to each sensor body. In a method for manufacturing a wafer level package structure in which a wafer level package structure (30) is manufactured by joining a package wafer (10) on which wirings (10d, 10e) are formed, magnetic layers (10a, 20a ) And a magnetic field application device (3, 6, 7) for applying a magnetic field, and the package wafer and the sensor wafer are arranged so that the bonding surfaces (10b, 20b) face each other. The magnetization direction in each magnetic layer of the package wafer and the sensor wafer is the same as the first step A second step of applying a magnetic field (B) to each magnetic layer by a magnetic field application device and bringing the bonding surfaces of the package wafer and sensor wafer into contact with each other by an attractive force (F) acting between each magnetized magnetic layer; It has a technical feature.
請求項1に係る発明を実施すれば、磁界印加装置によってパッケージウェハおよびセンサウェハの各磁性層に磁界を印加したときの磁性層間に作用する吸引力によって両ウェハの接合面同士を接触させることができる。
したがって、パッケージウェハの外面を押圧しなくて済むので、パッケージウェハの外面に形成された電気配線や端子などが破損するおそれがない。また、センサウェハの外面も押圧しないため、センサウェハの外面に電気配線や端子などが形成されている場合であっても、その電気配線や端子などが破損するおそれがない。
When the invention according to
Therefore, it is not necessary to press the outer surface of the package wafer, so that there is no possibility that the electric wiring, terminals, etc. formed on the outer surface of the package wafer are damaged. In addition, since the outer surface of the sensor wafer is not pressed, even if the electric wiring or the terminal is formed on the outer surface of the sensor wafer, the electric wiring or the terminal is not likely to be damaged.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のウェハレベルパッケージ構造体(30)の製造方法において、前記パッケージウェハ(10)およびセンサウェハ(20)の少なくとも一方は、その中心軸を回転中心にして回転可能に配置されており、前記パッケージウェハおよびセンサウェハの各磁性層10a,20aは、それぞれ複数の領域に分割されており、かつ、前記パッケージウェハおよびセンサウェハの接合面10b,20b同士が相対向したときにウェハ上の同じ位置に形成されていることを技術的特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a wafer level package structure (30) according to the first aspect, at least one of the package wafer (10) and the sensor wafer (20) has a central axis as a rotation center. The
請求項3に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載のウェハレベルパッケージ構造体(30)の製造方法において、前記パッケージウェハ(10)およびセンサウェハ(20)の少なくとも一方は、その中心軸を回転中心にして回転可能に配置されており、前記パッケージウェハおよびセンサウェハの各磁性層10a,20aは、それぞれ横断面の形状が非円形の同一形状に形成されており、かつ、前記パッケージウェハおよびセンサウェハの接合面10b,20b同士が相対向したときにウェハ上の同じ位置に形成されていることを技術的特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a wafer level package structure (30) according to the first or second aspect, at least one of the package wafer (10) and the sensor wafer (20) is a center thereof. Each of the
請求項2または請求項3に係る発明を実施すれば、パッケージウェハおよびセンサウェハの接合面同士を相対向させれば、両ウェハの各磁性層間に作用する吸引力により、両ウェハの各磁性層同士が相対向する位置になるようにパッケージウェハおよびセンサウェハの少なくとも一方が回転するため、両ウェハの接合位置のアライメントを自動的に行うことができる。
したがって、アライメントを調節するための装置が不要であるため、ウェハレベルパッケージ構造体の製造コストを低減することができる。
If the invention which concerns on
Therefore, since an apparatus for adjusting the alignment is unnecessary, the manufacturing cost of the wafer level package structure can be reduced.
請求項4に記載の発明では、センシング部(20g,20h)を有するセンサ本体(21)を複数形成したセンサウェハ(20)と、各センサ本体に電気的に接続される配線(10d,10e)が形成されたパッケージウェハ(10)とを接合してウェハレベルパッケージ構造体(30)を製造するウェハレベルパッケージ構造体の製造方法において、内層に磁性層(10a)を有するパッケージウェハと、内層に磁性層を有しないセンサウェハと、磁界を発生する磁界発生体(8)と、磁界(B)を印加する磁界印加装置(3,6,7)とを用意し、前記パッケージウェハおよびセンサウェハを接合面10b,20b同士が相対向するように配置し、かつ、前記パッケージウェハと磁界発生体との間に前記センサウェハが存在し、さらに、前記磁界発生装置および磁界発生体が発生する各磁界の中に前記磁性層が入るように前記パッケージウェハを配置する第1工程と、前記磁性層の方を向く前記磁界発生体の面に現れる磁極と異なる磁極が、前記磁界発生体の方を向く前記磁性層の面に現れるように前記磁界印加装置によって前記磁性層に磁界を印加して磁化し、その磁化された磁性層と前記磁界発生体との間に作用する吸引力(F)によって前記パッケージウェハおよびセンサウェハの接合面同士を接触させる第2工程と、を有することを技術的特徴とする。
In the invention according to
請求項4に係る発明を実施すれば、センサウェハが磁性層を有しない場合であっても、磁界印加装置によってパッケージウェハの磁性層に磁界を印加したときの磁性層および磁界発生体間に作用する吸引力によって両ウェハの接合面同士を接触させることができる。
したがって、パッケージウェハの外面を押圧しなくて済むので、パッケージウェハの外面に形成された電気配線や端子などが破損するおそれがない。
When the invention according to
Therefore, it is not necessary to press the outer surface of the package wafer, so that there is no possibility that the electric wiring, terminals, etc. formed on the outer surface of the package wafer are damaged.
請求項5に記載の発明では、請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載のウェハレベルパッケージ構造体(30)の製造方法において、前記第2工程では、前記磁界印加装置(3)が前記磁性層(10a,20a)に印加する磁界(B)の強度を調節することにより前記吸引力(F)を調節しながら前記パッケージウェハ(10)およびセンサウェハ(20)の接合面(10b,20b)同士を接触させることを技術的特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a wafer level package structure (30) according to any one of the first to fourth aspects, in the second step, the magnetic field applying device (3) While adjusting the attractive force (F) by adjusting the strength of the magnetic field (B) applied to the magnetic layer (10a, 20a), the bonding surfaces (10b, 10b) of the package wafer (10) and the sensor wafer (20) are adjusted. 20b) A technical feature is that they are brought into contact with each other.
請求項5に係る発明を実施すれば、パッケージウェハおよびセンサウェハの接合面間に作用する吸引力を調節することができるため、接合面に掛かる荷重および両ウェハの内部に作用する応力が小さくなるように調節することができるので、両ウェハが変形しないようにすることができる。
If the invention according to
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし請求項5のいずれか1つに記載のウェハレベルパッケージ構造体(30)の製造方法において、前記磁界印加装置(3,6,7)は、前記各磁性層(10a,20a)に磁界(B)を印加するコイル(3)と、前記コイルに電流を流すとともにその流す電流の大きさを制御する電流制御装置(6)と、を備えることを技術的特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a wafer level package structure (30) according to any one of the first to fifth aspects, the magnetic field applying device (3, 6, 7) includes: A coil (3) for applying a magnetic field (B) to each of the magnetic layers (10a, 20a), and a current control device (6) for passing a current through the coil and controlling the magnitude of the flowing current. Is a technical feature.
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載のウェハレベルパッケージ構造体の製造方法において、前記コイル(3)は、その中心軸(3a)が接合面(10b,20b)同士を相対向して配置された前記パッケージウェハ(10)およびセンサウェハ(20)の各接合面を貫通し、かつ、前記パッケージウェハおよびセンサウェハを包囲するように構成されており、前記第1工程は、前記パッケージウェハおよびセンサウェハを接合面同士が相対向し、かつ、前記コイルの中心軸が前記パッケージウェハおよびセンサウェハの各接合面を貫通するように前記コイルの内部に配置する工程であることを技術的特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a wafer level package structure according to the sixth aspect of the present invention, the coil (3) has a central axis (3a) opposite to each other between the joint surfaces (10b, 20b). The package wafer (10) and the sensor wafer (20) are arranged so as to penetrate through the bonding surfaces and surround the package wafer and the sensor wafer, and the first step includes the package wafer. And the sensor wafer is a step of disposing the inside of the coil such that the bonding surfaces face each other and the central axis of the coil penetrates each bonding surface of the package wafer and the sensor wafer. .
請求項6または請求項7に係る発明を実施すれば、コイルに流す電流の大きさを制御することにより、パッケージウェハおよびセンサウェハの接合面間に作用する吸引力を調節することができるため、コイルに流す電流の大きさを高精度に制御すれば、パッケージウェハおよびセンサウェハの接合面における押圧力を高精度に調節することができる。 If the invention according to claim 6 or claim 7 is implemented, the suction force acting between the bonding surfaces of the package wafer and the sensor wafer can be adjusted by controlling the magnitude of the current flowing through the coil. By controlling the magnitude of the current flowing through the substrate with high accuracy, the pressing force on the bonding surface of the package wafer and the sensor wafer can be adjusted with high accuracy.
なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in each said parenthesis shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
〈第1実施形態〉
この発明に係る第1実施形態について図を参照して説明する。以下の各実施形態では、この発明に係るウェハレベルパッケージ構造体の製造方法として、ウェハレベルパッケージ構造の加速度センサの製造方法を例に挙げて説明する。なお、以下においてパッケージウェハおよびセンサウェハの両方に共通する事項を説明する場合は、ウェハと略すこともある。
<First Embodiment>
A first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a method for manufacturing an acceleration sensor having a wafer level package structure will be described as an example of a method for manufacturing a wafer level package structure according to the present invention. In the following description, when a matter common to both a package wafer and a sensor wafer is described, it may be abbreviated as a wafer.
[加速度センサの構造]
加速度センサの主な構造について説明する。図1(a)はパッケージウェハの平面図、(b)はパッケージウェハの側面図、(c)はセンサウェハの平面図、(d)はセンサウェハの側面図である。図2は、加速度センサを構成する蓋およびセンサ本体の縦断面図である。図3は、加速度センサの縦断面図である。
[Acceleration sensor structure]
The main structure of the acceleration sensor will be described. 1A is a plan view of the package wafer, FIG. 1B is a side view of the package wafer, FIG. 1C is a plan view of the sensor wafer, and FIG. 1D is a side view of the sensor wafer. FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a lid and a sensor main body constituting the acceleration sensor. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the acceleration sensor.
図1(c)に示すように、センサウェハ20には、加速度センサ30を構成するセンサ本体21が複数形成されている。また、図1(a)に示すように、パッケージウェハ10には、センサ本体21の開口部を閉塞するための蓋11が複数形成されている。パッケージウェハ10およびセンサウェハ20を接合した後に、その接合されたウェハをスクライブラインに沿って分断することにより、ウェハレベルパッケージ構造の複数の加速度センサ30を得る。
As shown in FIG. 1C, the
図2,3に示すように、加速度センサ30は、センサ本体21と、このセンサ本体21の開口部を閉塞するための蓋11とから構成されている。センサ本体21は、シリコン層20cの表面にシリコン酸化膜20dを介してシリコン層20eを形成して成るSOI(silicon on insulator)基板を加工して形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
シリコン層20eの表面に形成された凹部20fには、エッチング加工により形成された可動電極20gおよび固定電極20hが交互に櫛歯状に形成されている。これらの可動電極20gおよび固定電極20hが、センシング部を構成している。センサ本体21の表面には、蓋11を接合するための接合面20bが形成されている。シリコン層20cの内層には、接合面20bと平行に磁性層20aが形成されている。
In the recesses 20f formed on the surface of the
蓋11は、シリコン基板10cを加工して形成されている。シリコン基板10cには、基板面を上下方向に貫通する貫通電極10dが形成されており、貫通電極10dの上端には、貫通電極10dと電気的に接続された端子10eが形成されている。蓋11の裏面には、センサ本体21を接合するための接合面10bが形成されている。シリコン基板10cの内層には、接合面10bと平行に磁性層10aが形成されている。
The
この実施形態では、各磁性層10a,20aは、NiFe合金、Co、CoNiFe合金、CoFe合金、CoNi合金などの強磁性材料により形成されている。また、各磁性層10a,20aは、スパッタリングにより形成されている。
In this embodiment, each
センサ本体21から出力される信号は、センサ本体21の接合面20bに形成されたパッド20iから、蓋11に形成された貫通電極10dおよび端子10eを介して外部へ取り出される。また、センサ本体21の動作電源は、蓋11の端子10eおよび貫通電極10dからセンサ本体21の接合面20bに形成されたパッド20iを介して供給される。
A signal output from the
パッケージウェハ10の接合面10bおよびセンサウェハ20の接合面20b同士が接合されると、各蓋11の貫通電極10dと、接合された各センサ本体21の表面に形成されたパッド20iとが電気的に接続される。
センサ本体21に加速度が印加されると、各可動電極20gが変位し、可動電極20gおよび固定電極20h間の静電容量が変化し、センサ本体21の出力電圧が変化する。
When the
When acceleration is applied to the
[製造装置の構造]
製造装置の主な構造について説明する。図4は、この第1実施形態に係る加速度センサの製造方法に用いる製造装置の概略を示す縦断面図である。図5は、製造装置の主な電気的構成を示す説明図である。図6は、パッケージウェハおよびセンサウェハに作用する磁界の説明図である。
[Production equipment structure]
The main structure of the manufacturing apparatus will be described. FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing a manufacturing apparatus used in the method for manufacturing the acceleration sensor according to the first embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the main electrical configuration of the manufacturing apparatus. FIG. 6 is an explanatory diagram of magnetic fields acting on the package wafer and the sensor wafer.
図4に示すように、製造装置1は、基台5と、この基台5に配置されたコイル3と、センサウェハ20の裏面を保持する保持装置2と、パッケージウェハ10の表面を保持する保持装置4とを備える。保持装置2は矢印D1で示す方向に昇降可能であり、保持装置4は矢印D2で示す方向に昇降可能である。
As shown in FIG. 4, the
パッケージウェハ10およびセンサウェハ20は、各接合面10b,20bを相対向させた状態で配置される。コイル3は、そのように配置されたパッケージウェハ10およびセンサウェハ20の各周面を包囲する大きさに形成されている。保持装置2,4は、各接合面10b,20bがコイル3の内部において相対向するように各ウェハを保持する。図6(a)に示すように、パッケージウェハ10およびセンサウェハ20は、コイル3の中心軸3aが、各ウェハの各磁性層10a,20aを貫通するようにコイル3の内部に配置される。
The
この実施形態では、図示のように、磁界Bが各磁性層10a,20aを上から下に貫通するように両ウェハを配置する。また、パッケージウェハ10およびセンサウェハ20は、コイル3から発生して各磁性層10a,20aを貫通する磁界Bの分布が、各磁性層において均一になるようにコイル3の内部に配置される。保持装置2,4としては、たとえば、ウェハを吸着して保持する公知のウェハチャックテーブルなどを用いることができる。
In this embodiment, as shown in the drawing, both wafers are arranged so that the magnetic field B penetrates through the
パッケージウェハ10およびセンサウェハ20をコイル3の内部において接合面10b,20b同士を相対向させて配置し、コイル3に電流を流すと、図6に示すように、コイル3の周囲に磁界Bが発生し、その磁界Bが両ウェハを上から下へ貫通する。これにより、図6(b)に示すように、パッケージウェハ10の磁性層10aの表面にはN極が現れ、裏面にはS極が現れる。また、センサウェハ20の磁性層20aの表面にはN極が現れ、裏面にはS極が現れる。つまり、磁性層10a,20aのうち、相対向する面には異なる磁極が現れる。
When the
したがって、磁性層10a,20a間には、異なる磁極間に発生する吸引力Fが作用するため、その吸引力Fを利用してパッケージウェハ10の接合面10bおよびセンサウェハ20の接合面20bを相互に接触させることができる。
Therefore, since the attractive force F generated between the different magnetic poles acts between the
図5に示すように、製造装置1は、コイル3に流す電流の大きさを制御する電流制御装置6と、この電流制御装置6に電力を供給する電源7とを備える。電流制御装置6が、コイル3に流す電流を小さくすると、コイル3から発生する磁界Bの強度が減少し、コイル3に流す電流を大きくすると、コイル3から発生する磁界Bの強度が増大する。
As shown in FIG. 5, the
電流制御装置6は、保持装置2,4を制御する制御装置とシンクロしており、保持装置2,4が特定の位置に到達し、パッケージウェハ10の接合面10bとセンサウェハ20の接合面20bとの距離が特定の距離に到達すると、コイル3に流す電流を大きくし、磁界Bの強度を増大させる。このとき、保持装置2がセンサウェハ20を保持している保持力をなくすことにより、センサウェハ20は吸引力Fによってパッケージウェハ10に吸着される。たとえば、保持装置2がウェハチャックテーブルである場合は、センサウェハ20の吸着面の負圧状態を解除すれば良い。
The current control device 6 is synchronized with the control device that controls the
[製造方法]
加速度センサの製造方法について説明する。
保持装置4によってパッケージウェハ10を保持し、図4に示すように、接合面10bが下を向くようにコイル3の内部上方に配置する。続いて、保持装置2によってセンサウェハ20を保持し、図4に示すように、接合面20bがパッケージウェハ10の接合面10bと対向するようにコイル3の内部下方に配置する。つまり、パッケージウェハ10およびセンサウェハ20を接合面10b,20b同士が相対向するように配置する(第1工程)。このとき、保持装置2がセンサウェハ20を保持している力を解除する。なお、先にセンサウェハ20をコイル3の内部下方に配置しても良い。
[Production method]
A method for manufacturing the acceleration sensor will be described.
The
続いて、電流制御装置6によってコイル3に電流を流し、コイル3に磁界Bを発生させる。続いて、保持装置2を徐々に上昇させ、センサウェハ20をパッケージウェハ10に近付け、吸引力Fによってセンサウェハ20の接合面20bをパッケージウェハ10の接合面10bに吸着させる。つまり、パッケージウェハ10およびセンサウェハ20の各磁性層10a,20aにおける磁化方向が同一となるようにコイル3によって各磁性層10a,20aに磁界を印加し、磁化された各磁性層10a,20a間に作用する吸引力Fによってパッケージウェハ10およびセンサウェハ20の接合面10b,20b同士を接触させる(第2工程)。
Subsequently, a current is supplied to the
このとき、パッケージウェハ10は保持装置4によって保持されているだけであり、下方に押圧されないため、パッケージウェハ10の表面に形成されている電気配線や端子10eなどが破損するおそれがない。また、センサウェハ20は、保持装置2によって下方から押圧されるのではなく、磁性層10a,20a間に作用する吸引力Fのみによってパッケージウェハ10に自動的に引き寄せられるため、センサウェハ20の裏面に電気配線や端子などが形成されている場合であっても、それらが破損するおそれがない。
At this time, since the
なお、接合面10b,20b間の距離が特定の距離に達したときに保持装置2の上昇を中断し、コイル3に流す電流を徐々に増加して磁界Bの強度を徐々に増大させ、吸引力Fによってセンサウェハ20の接合面20bをパッケージウェハ10の接合面10bに吸着させても良い。また、保持装置4を下降させても良いし、保持装置4の下降と保持装置2の上昇とを同時に行っても良い。
When the distance between the joining
[第1実施形態の効果]
(1)上述した第1実施形態に係る加速度センサ30の製造方法を実施すれば、コイル3によってパッケージウェハ10およびセンサウェハ20の各磁性層10a,20aに磁界Bを印加したときの磁性層間に作用する吸引力Fによって両ウェハの接合面10b,20b同士を接触させることができる。
したがって、パッケージウェハ10の表面を押圧しなくて済むので、パッケージウェハ10の表面に形成された電気配線や端子10eなどが破損するおそれがない。また、センサウェハ20の底面も押圧しないため、センサウェハ20の底面に電気配線や端子などが形成されている場合であっても、その電気配線や端子などが破損するおそれがない。
[Effect of the first embodiment]
(1) If the method for manufacturing the
Therefore, since it is not necessary to press the surface of the
(2)また、コイル3に流す電流の大きさを電流制御装置6によって制御することにより、パッケージウェハ10およびセンサウェハ20の接合面10b,20b間に作用する吸引力Fを調節することができる。
したがって、接合面10b,20bに掛かる荷重および両ウェハの内部に作用する応力が小さくなるように調節することができるため、両ウェハが変形しないようにすることができる。
(3)さらに、コイル3に流す電流の大きさを高精度に制御すれば、接合面10b,20bにおける押圧力を高精度に調節することができる。
(2) Further, by controlling the magnitude of the current flowing through the
Therefore, since the load applied to the bonding surfaces 10b and 20b and the stress acting on the inside of both wafers can be adjusted to be small, both the wafers can be prevented from being deformed.
(3) Furthermore, if the magnitude | size of the electric current sent through the
〈第2実施形態〉
次に、この発明の第2実施形態について図を参照して説明する。図7は、この第2実施形態に係る加速度センサの製造方法に用いる製造装置の概略を示す縦断面図である。なお、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an outline of a manufacturing apparatus used in the method for manufacturing an acceleration sensor according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is used about the same structure as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
図7に示すように、製造装置1を構成する基台5の内部には、電磁石8が配置されている。電磁石8が磁界を発生する部分は、センサウェハ20の面積と略同じ面積であり、センサウェハ20の裏面と対向して配置されている。電磁石8は、電磁石8から発生する磁界の強度を調節する制御装置(図示せず)に電気的に接続されている。また、基台5にはセンサウェハ20が載置されている。パッケージウェハ10の内層には磁性層10aが形成されているが、センサウェハ20には磁性層が形成されていない。
As shown in FIG. 7, an
保持装置4によってセンサウェハ20をコイル3の内部における基台5の表面に載置する。次に、保持装置4によって接合面10b,20b同士が相対向するようにパッケージウェハ10をコイル3の内部に配置する。このとき、パッケージウェハ10と電磁石8との間にセンサウェハ20が存在し、かつ、コイル3および電磁石8が発生する各磁界の中にパッケージウェハ10の磁性層10aが入るようにパッケージウェハ10を配置する。
The
つまり、パッケージウェハ10およびセンサウェハ20を接合面10b,20b同士が相対向するように配置し、かつ、パッケージウェハ10と電磁石8との間にセンサウェハ20が存在し、さらに、コイル3および電磁石8が発生する各磁界の中にパッケージウェハ10の磁性層10aが入るようにパッケージウェハ10を配置する(第1工程)。
That is, the
次に、コイル3および電磁石8に電流を流す。このとき、パッケージウェハ10の磁性層10aの方を向く電磁石8の面に現れる磁極と異なる磁極が、電磁石8の方を向く磁性層10aの面に現れるようにコイル3によって磁性層10aに磁界Bを印加して磁化する。そして、その磁化された磁性層10aと電磁石8との間に作用する吸引力Fによってセンサウェハ20の接合面20bをパッケージウェハ10の接合面10bに吸着させる。
Next, a current is passed through the
つまり、磁性層10aの方を向く電磁石8の面に現れる磁極と異なる磁極が、電磁石8の方を向く磁性層10aの面に現れるようにコイル3によって磁性層10aに磁界を印加して磁化し、その磁化された磁性層10aと電磁石8との間に作用する吸引力Fによってパッケージウェハ10およびセンサウェハ20の接合面10b,20b同士を接触させる(第2工程)。なお、吸引力Fは、コイル3および電磁石8の少なくとも一方に流す電流の大きさを制御することにより、調節することができる。また、電磁石8に代えて永久磁石を用いることもできる。
That is, a magnetic field is applied to the
上述したように、第2実施形態に係る加速度センサの製造方法を実施すれば、センサウェハ20が磁性層を有しない場合であっても、コイル3によってパッケージウェハ10の磁性層10aに磁界を印加したときの磁性層10aおよび電磁石8間に作用する吸引力Fによって両ウェハの接合面10b,20b同士を接触させることができる。
したがって、パッケージウェハ10の表面を押圧しなくて済むので、パッケージウェハ10の表面に形成された電気配線や端子10eなどが破損するおそれがない。
As described above, when the acceleration sensor manufacturing method according to the second embodiment is performed, a magnetic field is applied to the
Therefore, since it is not necessary to press the surface of the
〈変更例〉
第2実施形態の変更例について図を参照して説明する。図8は、この変更例に係る加速度センサの製造方法に用いる製造装置の概略を示す縦断面図である。図8に示すように、製造装置1を構成する基台5の内部には、複数の電磁石8が配置されている。各電磁石8は、制御装置(図示せず)と電気的に接続されており、その制御装置によって各電磁石8が発生する磁界の強度を個別に調節することができるように構成されている。
<Example of change>
A modification of the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing an outline of a manufacturing apparatus used in the method of manufacturing an acceleration sensor according to this modification. As shown in FIG. 8, a plurality of
つまり、各電磁石8が発生する磁界の強度を個別に調節することにより、パッケージウェハ10およびセンサウェハ20の接触部分に作用する荷重および両ウェハの内部に作用する応力を複数の接触領域に分けて調節することができる。
各電磁石8の配置パターンは、直線または格子状または円形の配置パターンなど、限定されるものではなく、パッケージウェハ10の磁性層10aの形状に合わせて設定することができる。なお、各電磁石8に代えて永久磁石を用いることもできる。
In other words, by individually adjusting the strength of the magnetic field generated by each
The arrangement pattern of each
〈第3実施形態〉
次に、この発明の第3実施形態について図を参照して説明する。図9(a)は、この第3実施形態に係る加速度センサの製造方法に用いるパッケージウェハの平面説明図であり、(b)はパッケージウェハおよびセンサウェハの断面図である。なお、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 9A is an explanatory plan view of a package wafer used in the acceleration sensor manufacturing method according to the third embodiment, and FIG. 9B is a cross-sectional view of the package wafer and the sensor wafer. In addition, the same code | symbol is used about the same structure as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
パッケージウェハ10およびセンサウェハ20の各磁性層10a,20aは、それぞれ複数の領域に分割されており、かつ、パッケージウェハ10およびセンサウェハ20の接合面10b,20b同士が相対向したときにウェハ上の同じ位置に形成されている。この実施形態では、各磁性層10a,20aは、それぞれ4つの領域に分割されており、各磁性層は横断面の形状が+型に形成されている。
Each of the
図4に示した製造装置1を用い、図9(b)に示すように、パッケージウェハ10およびセンサウェハ20を接合面10b,20b同士を相対向させて配置したときに、相対向する磁性層10a,20aの位置が僅かにずれているとする。このとき、保持装置2の保持力を解除すると、センサウェハ20は磁性層10a,20a間に作用する吸引力Fにより、センサウェハ20は、各磁性層10a,20aが正対する位置まで自転し、配置位置のずれが補正される。つまり、両ウェハの接合位置のアライメントを自動的に行うことができる。
When the
上述したように、第3実施形態に係る加速度センサの製造方法を実施すれば、両ウェハの接合位置のアライメントを調節するための装置が不要であるため、加速度センサの製造コストを低減することができる。
また、保持装置2自身を回転可能に構成し、センサウェハ20を保持した状態で吸引力Fによって保持装置2を自転させても良い。さらに、保持装置4を回転可能に構成し、パッケージウェハ10を保持した状態で吸引力Fによって保持装置4を自転させても良い。さらに、各磁性層10a,20aの横断面の形状は、円形など+型以外の形状でも良い。
As described above, if the method for manufacturing the acceleration sensor according to the third embodiment is implemented, an apparatus for adjusting the alignment of the bonding positions of both wafers is not necessary, so that the manufacturing cost of the acceleration sensor can be reduced. it can.
Further, the holding
〈変更例〉
第3実施形態の変更例について図を参照して説明する。図10,11は、この変更例に係る加速度センサの製造方法に用いるパッケージウェハの平面説明図である。図10に示すように、パッケージウェハ10の磁性層10aをウェハの中心から四方に延びる帯状に形成し、全体の横断面の形状が+型になるように形成し、センサウェハ20の磁性層20aも同じ形状に形成しても良い。また、図11に示すように、磁性層10aを横断面の形状が格子状となるように形成し、センサウェハ20の磁性層20aも同じ形状に形成しても良い。
<Example of change>
A modification of the third embodiment will be described with reference to the drawings. 10 and 11 are plan explanatory views of a package wafer used in the method of manufacturing an acceleration sensor according to this modification. As shown in FIG. 10, the
つまり、パッケージウェハ10およびセンサウェハ20の各磁性層10a,20aを、それぞれ横断面の形状が非円形の同一形状に形成し、かつ、パッケージウェハ10およびセンサウェハ20の接合面10b,20b同士が相対向したときにウェハ上の同じ位置に形成する。これらの構成の場合も前述の第3実施形態と同じように、両ウェハの接合位置のアライメントを自動的に行うことができる。
That is, the
前述の各実施形態では、この発明に係るウェハレベルパッケージ構造体の製造方法として、ウェハレベルパッケージ構造の加速度センサを例に挙げて説明したが、この発明に係るウェハレベルパッケージ構造体の製造方法は、ウェハレベルパッケージ構造の衝突センサ、ヨーレートセンサ、圧力センサなどのセンサにも適用することができる。また、センサ以外のウェハレベルパッケージ構造体にも適用することができる。 In each of the above-described embodiments, the wafer level package structure manufacturing method according to the present invention has been described by taking the wafer level package structure acceleration sensor as an example. However, the wafer level package structure manufacturing method according to the present invention is described below. The present invention can also be applied to sensors such as a wafer level package structure collision sensor, yaw rate sensor, and pressure sensor. Further, it can be applied to a wafer level package structure other than the sensor.
1・・製造装置、2・・保持装置、3・・コイル(磁界印加装置)、4・・保持装置、
10・・パッケージウェハ、10a・・磁性層、10b・・接合面、
20・・センサウェハ、20a・・磁性層、20b・・接合面、
30・・加速度センサ(ウェハレベルパッケージ構造体)。
1 .... Manufacturing equipment, 2 .... Holding device, 3 .... Coil (magnetic field applying device), 4 .... Holding device,
10. Package wafer, 10a, Magnetic layer, 10b, Bonding surface,
20 .. Sensor wafer, 20a ... Magnetic layer, 20b ... Bonding surface,
30. ・ Acceleration sensor (wafer level package structure).
Claims (7)
内層に磁性層をそれぞれ有するパッケージウェハおよびセンサウェハと、磁界を印加する磁界印加装置とを用意し、
前記パッケージウェハおよびセンサウェハを接合面同士が相対向するように配置する第1工程と、
前記パッケージウェハおよびセンサウェハの各磁性層における磁化方向が同一となるように前記磁界印加装置によって各磁性層に磁界を印加し、磁化された各磁性層間に作用する吸引力によって前記パッケージウェハおよびセンサウェハの接合面同士を接触させる第2工程と、
を有することを特徴とするウェハレベルパッケージ構造体の製造方法。 Manufacturing a wafer level package structure by bonding a sensor wafer having a plurality of sensor bodies having a sensing unit and a package wafer having wirings electrically connected to each sensor body to manufacture a wafer level package structure In the method
A package wafer and a sensor wafer each having a magnetic layer as an inner layer, and a magnetic field application device for applying a magnetic field are prepared.
A first step of arranging the package wafer and the sensor wafer so that the bonding surfaces face each other;
A magnetic field is applied to each magnetic layer by the magnetic field application device so that the magnetization directions of the magnetic layers of the package wafer and the sensor wafer are the same, and an attractive force acting between the magnetized magnetic layers causes the package wafer and the sensor wafer to A second step of bringing the joint surfaces into contact with each other;
A method for producing a wafer level package structure, comprising:
前記パッケージウェハおよびセンサウェハの各磁性層は、それぞれ複数の領域に分割されており、かつ、前記パッケージウェハおよびセンサウェハの接合面同士が相対向したときにウェハ上の同じ位置に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のウェハレベルパッケージ構造体の製造方法。 At least one of the package wafer and the sensor wafer is disposed so as to be rotatable about the center axis thereof,
Each of the magnetic layers of the package wafer and the sensor wafer is divided into a plurality of regions, and is formed at the same position on the wafer when the bonding surfaces of the package wafer and the sensor wafer face each other. The method for manufacturing a wafer level package structure according to claim 1, wherein:
前記パッケージウェハおよびセンサウェハの各磁性層は、それぞれ横断面の形状が非円形の同一形状に形成されており、かつ、前記パッケージウェハおよびセンサウェハの接合面同士が相対向したときにウェハ上の同じ位置に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のウェハレベルパッケージ構造体の製造方法。 At least one of the package wafer and the sensor wafer is disposed so as to be rotatable about the center axis thereof,
Each magnetic layer of the package wafer and the sensor wafer is formed in the same non-circular cross-sectional shape, and the same position on the wafer when the bonding surfaces of the package wafer and the sensor wafer face each other. The method of manufacturing a wafer level package structure according to claim 1 or 2, wherein the wafer level package structure is formed as follows.
内層に磁性層を有するパッケージウェハと、内層に磁性層を有しないセンサウェハと、磁界を発生する磁界発生体と、磁界を印加する磁界印加装置とを用意し、
前記パッケージウェハおよびセンサウェハを接合面同士が相対向するように配置し、かつ、前記パッケージウェハと磁界発生体との間に前記センサウェハが存在し、さらに、前記磁界発生装置および磁界発生体が発生する各磁界の中に前記磁性層が入るように前記パッケージウェハを配置する第1工程と、
前記磁性層の方を向く前記磁界発生体の面に現れる磁極と異なる磁極が、前記磁界発生体の方を向く前記磁性層の面に現れるように前記磁界印加装置によって前記磁性層に磁界を印加して磁化し、その磁化された磁性層と前記磁界発生体との間に作用する吸引力によって前記パッケージウェハおよびセンサウェハの接合面同士を接触させる第2工程と、
を有することを特徴とするウェハレベルパッケージ構造体の製造方法。 Manufacturing a wafer level package structure by bonding a sensor wafer having a plurality of sensor bodies having a sensing unit and a package wafer having wirings electrically connected to each sensor body to manufacture a wafer level package structure In the method
A package wafer having a magnetic layer as an inner layer, a sensor wafer not having a magnetic layer as an inner layer, a magnetic field generator for generating a magnetic field, and a magnetic field applying device for applying a magnetic field are prepared.
The package wafer and the sensor wafer are arranged so that the bonding surfaces thereof face each other, the sensor wafer exists between the package wafer and the magnetic field generator, and the magnetic field generator and the magnetic field generator are generated. A first step of placing the package wafer such that the magnetic layer enters each magnetic field;
A magnetic field is applied to the magnetic layer by the magnetic field application device so that a magnetic pole different from the magnetic pole appearing on the surface of the magnetic field generator facing the magnetic layer appears on the surface of the magnetic layer facing the magnetic field generator. A second step of bringing the bonding surfaces of the package wafer and the sensor wafer into contact with each other by an attractive force acting between the magnetized magnetic layer and the magnetic field generator;
A method for producing a wafer level package structure, comprising:
前記磁性層に磁界を印加するコイルと、
前記コイルに電流を流すとともにその流す電流の大きさを制御する電流制御装置と、を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1つに記載のウェハレベルパッケージ構造体の製造方法。 The magnetic field application device includes:
A coil for applying a magnetic field to the magnetic layer;
6. A wafer level package structure manufacturing method according to claim 1, further comprising: a current control device configured to flow a current to the coil and to control a magnitude of the flowing current. Method.
その中心軸が接合面同士を相対向して配置された前記パッケージウェハおよびセンサウェハの各接合面を貫通し、かつ、前記パッケージウェハおよびセンサウェハを包囲するように構成されており、
前記第1工程は、
前記パッケージウェハおよびセンサウェハを接合面同士が相対向し、かつ、前記コイルの中心軸が前記パッケージウェハおよびセンサウェハの各接合面を貫通するように前記コイルの内部に配置する工程であることを特徴とする請求項6に記載のウェハレベルパッケージ構造体の製造方法。 The coil is
The central axis is configured to pass through each joint surface of the package wafer and the sensor wafer arranged so that the joint surfaces face each other, and surround the package wafer and the sensor wafer,
The first step includes
It is a step of arranging the package wafer and the sensor wafer inside the coil so that the bonding surfaces face each other and the central axis of the coil penetrates each bonding surface of the package wafer and the sensor wafer. A method for manufacturing a wafer level package structure according to claim 6.
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