JP2023056189A - electronic device - Google Patents
electronic device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023056189A JP2023056189A JP2021165370A JP2021165370A JP2023056189A JP 2023056189 A JP2023056189 A JP 2023056189A JP 2021165370 A JP2021165370 A JP 2021165370A JP 2021165370 A JP2021165370 A JP 2021165370A JP 2023056189 A JP2023056189 A JP 2023056189A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- substrate
- electronic device
- main surface
- base
- 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
- Micromachines (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
Description
本開示は、電子装置に関する。 The present disclosure relates to electronic devices.
たとえば、特許文献1は、第1主面および第1裏面を有する第1基板と、第2主面および第2裏面を有する第2基板と、第1裏面に搭載された素子構造と、素子構造を制御しかつ第1主面に搭載された制御素子と、を備えており、第2基板は、第2主面が第1裏面に対向する姿勢で第1基板に固定されており、第2基板は、第1部および第2部を有し、素子構造は、z方向視において第1部と第2部との間に位置し、かつz方向において第1裏面と第2裏面との間に位置する部分を有する、電子装置を開示している。
For example,
本開示の一実施形態は、素子動作への影響を抑制しつつ、素子構造が形成された第1基材と、当該素子構造を封止する第2基材との接合強度を向上することができる電子装置を提供する。 An embodiment of the present disclosure can improve the bonding strength between the first base on which the element structure is formed and the second base that seals the element structure while suppressing the influence on the element operation. To provide an electronic device capable of
本開示の一実施形態に係る電子装置は、第1主面およびその反対側の第2主面を有する第1基材であって、第1単結晶シリコン層および前記第1単結晶シリコン層を取り囲んで隣接する第1多結晶シリコン層を有する半導体層を含む第1基材と、前記第1基材の前記第1主面側の表層部に前記第1単結晶シリコン層に形成された素子構造と、シリコンと共晶を形成可能な金属を含む接合層を有し、前記第1多結晶シリコン層と前記接合層との接合によって形成された接合部を介して前記第1基材に接合され、前記素子構造を封止する第2基材とを含む。 An electronic device according to an embodiment of the present disclosure is a first substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, comprising a first single crystal silicon layer and the first single crystal silicon layer. A first substrate including a semiconductor layer having a surrounding and adjacent first polycrystalline silicon layer, and an element formed on the first single crystal silicon layer on a surface layer portion of the first substrate on the first main surface side. and a bonding layer containing a metal capable of forming a eutectic with silicon, and bonded to the first base via a bonding portion formed by bonding the first polycrystalline silicon layer and the bonding layer. and a second substrate encapsulating the device structure.
次に、本開示の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本開示における「第1」、「第2」、「第3」等の用語は、単にラベルとして用いたものであり、必ずしもそれらの対象物に順列を付することを意図していない。
<電子装置1の全体構成>
図1は、本開示の一実施形態に係る電子装置1の模式的な斜視図である。
Embodiments of the present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terms "first", "second", "third", etc. in this disclosure are used merely as labels and are not necessarily intended to impose a permutation of the objects.
<Overall Configuration of
FIG. 1 is a schematic perspective view of an
電子装置1は、たとえば、スマートフォン、電子タブレット、デジタルカメラ、ビデオカメラ、自動車のECU(Electronic Control Unit)、カーナビゲーションシステム、インクジェットプリンタヘッド等の各種電子機器に内蔵可能な装置である。この実施形態では、電子装置1は、MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術により形成されたMEMS素子(加速度センサ、ジャイロセンサ、圧力センサ等)を備えるMEMSセンサであってもよい。
The
図1を参照して、電子装置1は、直方体形状を有する電子チップであってもよい。電子装置1は、装置第1主面2と、その反対側の装置第2主面3と、装置第1主面2および装置第2主面3の周囲の装置端面4とを有している。装置第1主面2および装置第2主面3は、それぞれ、図1の上面および下面であり、電子装置1の表面および裏面と称してもよい。装置端面4は、装置第1主面2および装置第2主面3を取り囲む装置側面であってもよい。図1では、直方体形状を有する電子装置1の幅方向が第1方向Xと定義され、電子装置1の長手方向が第2方向Yと定義され、電子装置1の厚さ方向(装置第1主面2および装置第2主面3の法線方向)が第3方向Zと定義されている。
Referring to FIG. 1,
装置第2主面3には、外部端子5が形成されている。この実施形態では、複数の外部端子5が装置第2主面3に形成されている。電子装置1は、外部端子5を介して、電子機器内の配線基板(図示せず)に搭載することができる。
An
電子装置1は、ベース基板6と、第3基材の一例としての制御チップ7と、素子チップ8と、封止樹脂9とを含む。
The
ベース基板6は、この実施形態では、制御チップ7および素子チップ8を下側から支持している。制御チップ7がベース基板6上に配置され、素子チップ8が制御チップ7上に配置されている。ベース基板6は、支持基板と称してもよい。この実施形態では、ベース基板6は、プリント基板(PCB:Printed Circuit Board)であってもよい。
The
ベース基板6は、四角板状(図1では長方形状)に形成されている。ベース基板6は、基板第1主面10と、その反対側の基板第2主面11と、基板第1主面10および基板第2主面11の周囲の基板端面12とを有している。基板第1主面10および基板第2主面11は、それぞれ、図1の上面および下面であり、ベース基板6の表面および裏面と称してもよい。基板端面12は、基板第1主面10および基板第2主面11を取り囲む基板側面であってもよい。また、基板第2主面11は、この実施形態では、装置第2主面3を形成している。したがって、外部端子5は、基板第2主面11に形成されている。
The
基板第1主面10には、基板パッド領域13が形成されている。基板パッド領域13は、制御チップ7の端面18(後述)から側方に引き出された基板引き出し部14に形成されている。基板引き出し部14は、この実施形態では、制御チップ7に対して第2方向Yの一方側に偏って突出した部分である。また、基板引き出し部14は、素子チップ8の素子端面30(後述)から側方に引き出された部分、もしくは、素子チップ8に対して第2方向Yの一方側に偏って突出した部分と定義してもよい。
A
基板パッド領域13には、複数の基板パッド15が形成されている。複数の基板パッド15は、基板端面12に沿って互いに間隔を空けて直線状に配列されている。基板パッド15は、たとえば、ベース基板6を厚さ方向に貫通するスルーホール(図示せず)を介して、外部端子5に電気的に接続されていてもよい。
A plurality of
制御チップ7は、四角板状(図1では長方形状)に形成されている。制御チップ7は、第1主面16と、その反対側の第2主面17と、第1主面16および第2主面17の周囲の端面18とを有している。第1主面16および第2主面17は、それぞれ、図1の上面および下面であり、制御チップ7の表面および裏面と称してもよい。制御チップ7の第2主面17は、ベース基板6に対する接合面であってもよい。制御チップ7の端面18は、第1主面16および第2主面17を取り囲む制御チップ7の側面であってもよい。
The control chip 7 is formed in a square plate shape (rectangular shape in FIG. 1). The control chip 7 has a first
制御チップ7には、素子チップ8を制御する制御回路19(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)が形成されている。制御回路19は、たとえば、制御チップ7の第1主面16側の表層部に形成されていてもよい。制御回路19は、たとえば、素子チップ8から出力された電気信号を増幅するチャージアンプ、当該電気信号の特定の周波数成分を取り出すフィルタ回路(ローパスフィルタ:LPFなど)、フィルタリング後の電気信号を論理演算する論理回路等を含んでいてもよい。これらの回路は、たとえば、CMOSデバイスにより構成されていてもよい。この実施形態では、制御チップ7は、シリコン基板であってもよい。
A control circuit 19 (ASIC: Application Specific Integrated Circuit) for controlling the
制御チップ7の第1主面16には、第1パッド領域20が形成されている。第1パッド領域20は、素子チップ8の素子端面30(後述)から側方に引き出された第1引き出し部21に形成されている。第1引き出し部21は、この実施形態では、素子チップ8に対して第2方向Yの一方側に偏って突出した部分である。
A
第1パッド領域20には、複数の制御パッド22が形成されている。複数の制御パッド22は、複数の第1制御パッド23および複数の第2制御パッド24を含んでいてもよい。複数の第1制御パッド23は、制御チップ7の端面18に沿って互いに間隔を空けて直線状に配列されている。複数の第2制御パッド24は、第1制御パッド23に対して素子チップ8側に配置され、制御チップ7の端面18に沿って互いに間隔を空けて直線状に配列されている。複数の第1制御パッド23および複数の第2制御パッド24は、第2方向Yにおいて互いに一対一で隣り合っていてもよい。複数の第1制御パッド23は、第1ワイヤ25を介して、複数の基板パッド15に電気的に接続されている。
A plurality of
素子チップ8は、第1基材の一例としての素子基板26と、第2基材の一例としての蓋基板27とを含む。
The
素子基板26は、四角板状(図1では略正方形状)に形成されている。素子基板26は、素子第1主面28と、その反対側の素子第2主面29と、素子第1主面28および素子第2主面29の周囲の素子端面30とを有している。素子第1主面28および素子第2主面29は、それぞれ、図1の上面および下面であり、素子基板26の表面および裏面と称してもよい。素子第2主面29は、制御チップ7に対する接合面であってもよい。素子端面30は、素子第1主面28および素子第2主面29を取り囲む素子側面であってもよい。
The
素子基板26には、素子構造31が形成されている。素子構造31は、たとえば、素子第1主面28側の表層部に形成されていてもよい。素子構造31は、たとえば、蓋基板27でシールされることによって液密的かつ気密的に保護された素子構造31であってもよい。この実施形態では、素子構造31は、物理的な動作や量に基づく電気信号を出力するMEMS構造であってもよい。したがって、素子チップ8は、MEMS素子と称してもよい。素子構造31は、たとえば、素子端面30から内側に間隔を空けた素子基板26の中央部に形成されていてもよい。
An
素子第1主面28には、第2パッド領域32が形成されている。第2パッド領域32は、蓋基板27の端面38(後述)から側方に引き出された第2引き出し部33に形成されている。第2引き出し部33は、この実施形態では、蓋基板27に対して第2方向Yの一方側に偏って突出した部分である。第2パッド領域32には、複数の素子パッド34が形成されている。複数の素子パッド34は、素子端面30に沿って互いに間隔を空けて直線状に配列されている。複数の素子パッド34は、第2ワイヤ35を介して、複数の第2制御パッド24に電気的に接続されている。
A
蓋基板27は、素子構造31を被覆するように素子基板26上に配置されており、素子構造31を外部から物理的に保護している。蓋基板27は、四角板状(図1では略正方形状)に形成されている。蓋基板27は、第1主面36と、その反対側の第2主面37と、第1主面36および第2主面37の周囲の端面38とを有している。第1主面36および第2主面37は、それぞれ、図1の上面および下面であり、蓋基板27の表面および裏面と称してもよい。蓋基板27の端面38は、第1主面36および第2主面37を取り囲む蓋基板27の側面であってもよい。蓋基板27の第2主面37は、素子基板26に対する接合面であってもよい。
The
封止樹脂9は、ベース基板6と協働して電子装置1の外形をなし、略直方体状に形成されている。封止樹脂9は、たとえば、エポキシ樹脂など公知のモールド樹脂からなる。封止樹脂9は、ベース基板6の基板第1主面10上の制御チップ7、素子チップ8、第1ワイヤ25および第2ワイヤ35を被覆している。一方、ベース基板6の基板第2主面11および基板端面12は、封止樹脂9から露出している。
The sealing
封止樹脂9は、樹脂第1主面39と、その反対側の樹脂第2主面40と、樹脂第1主面39および樹脂第2主面40の周囲の樹脂端面41とを有している。樹脂第1主面39および樹脂第2主面40は、それぞれ、図1の上面および下面であり、封止樹脂9の表面および裏面と称してもよい。樹脂端面41は、樹脂第1主面39および樹脂第2主面40を取り囲む樹脂側面であってもよい。樹脂第2主面40は、ベース基板6に対する接合面であってもよい。樹脂端面41は、基板端面12から上方に立ち上がる面である。樹脂端面41は、基板端面12と平坦に連続している。樹脂端面41および基板端面12を合わせて、装置端面4が形成されていてもよい。したがって、装置端面4には、電子装置1の周方向の全体にわたって、樹脂端面41と基板端面12との境界42が形成されていてもよい。
<素子チップ8の詳細な説明>
図2は、図1の素子チップ8の模式的な平面図である。図3は、図2の二点鎖線IIIで囲まれた部分の拡大図である。図4は、図3のIV-IV線における断面図である。図5は、図3のV-V線における断面図である。図2~図5を参照して、素子チップ8の構造を詳細に説明する。
The sealing
<Detailed description of the
FIG. 2 is a schematic plan view of the
素子チップ8は、前述のように、素子基板26と、蓋基板27とを含む。素子基板26は、素子構造31(MEMS構造)が形成された基材であるため素子基板26と定義され、蓋基板27は、素子構造31を封止して保護する基材であるため蓋基板27と定義されている。図2に示すように、素子基板26の素子構造31を取り囲む接合部43を介して、蓋基板27が素子基板26に接合されている。この実施形態では、接合部43に対して内側の素子構造31が形成された領域が素子領域44であり、接合部43に対して素子領域44の反対側の領域が外側領域45である。なお、素子基板26および蓋基板27は、それぞれ、序数を用いて第1基材および第2基材と定義してもよい。
The
素子基板26は、シリコン等の半導体材料で形成されている。素子基板26は、前述のように、素子第1主面28、素子第2主面29および素子端面30を有している。素子第1主面28は、素子構造31が形成された素子基板26の加工面であり、素子第2主面29は、加工面に対して非加工面であってもよい。
The
素子基板26は、この実施形態では、第1層46と、第1層46上の半導体層の一例としての第2層47とを含む。素子基板26は、第1層46および第2層47の積層構造を有しており、図4および図5に示すように、第1層46と第2層47との境界48が素子端面30に露出している。この実施形態では、第1層46および第2層47は、平面視において同じ形状(たとえば、四角形状)に形成されており、互いの端面51,54同士が平坦に連続するように接合されている。
The
第1層46は、この実施形態では、半導体基板(たとえば、シリコン基板)であってもよい。第1層46の厚さは、たとえば、200μm以上1000μm以下であってもよい。第1層46は、第1主面49と、第1主面49の反対側の第2主面50と、第1主面49および第2主面50の周囲の端面51とを有している。第1層46の第2主面50は、素子基板26の素子第2主面29であってもよい。第1層46の端面51は、素子端面30の一部であってもよい。
The
第2層47は、素子チップ8の機械的な素子構造31(この実施形態では、MEMS構造)が形成された層である。第2層47は、この実施形態では、半導体層(たとえば、シリコンエピタキシャル層)であってもよい。第2層47は、第1主面52と、第1主面52の反対側の第2主面53と、第1主面52および第2主面53の周囲の端面54とを有している。第2層47の第1主面52は、素子基板26の素子第1主面28であってもよい。第2層47の端面54は、素子端面30の一部であってもよい。
The
第2層47は、より具体的には、単結晶シリコン層55および多結晶シリコン層56を含む。単結晶シリコン層55は、全体にわたって規則的に配列されたシリコン結晶によって構成された層と定義してもよい。これに対し、多結晶シリコン層56は、単結晶シリコンの集合体で構成され、全体にわたって結晶同士の配列が不規則な層と定義してもよい。
単結晶シリコン層55および多結晶シリコン層56は、第1主面52に沿う横方向に隣接して形成されている。明瞭化のため、図2および図3では、多結晶シリコン層56にハッチングを付して示しており、図4および図5では、多結晶シリコン層56をグレーの塗りつぶしで示している。ここで、横方向に隣接する形態は、たとえば、図4および図5に示すように、単結晶シリコン層55と多結晶シリコン層56とが直接接しており、その界面57が、第2層47の第1主面52から第2主面53に向かって、第2層47の厚さ方向に直線状に延びている形態と定義してもよい。また、横方向に隣接する形態は、第1層46上の第2層47が、第2層47の厚さ方向に少なくとも第1シリコン領域および第2シリコン領域を含む複数の半導体領域に分断され、第1シリコン領域が単結晶シリコン層55であり、第2シリコン領域が多結晶シリコン層56である形態と定義してもよい。単結晶シリコン層55および多結晶シリコン層56は、この実施形態では、界面57において物理的かつ電気的な接続を有している。
単結晶シリコン層55および多結晶シリコン層56は、素子基板26の素子第1主面28において、互いに連続する平坦面を形成している。より具体的には、単結晶シリコン層55と多結晶シリコン層56との境界(界面57)において素子第1主面28に段差が形成されておらず、単結晶シリコン層55の上面58と多結晶シリコン層56の上面59とが滑らかに連続している。したがって、単結晶シリコン層55および多結晶シリコン層56の厚さは互いに同じであってもよい。この実施形態では、単結晶シリコン層55および多結晶シリコン層56は、2μm以上15μm以下の厚さを有している。
The
この実施形態では、単結晶シリコン層55は、第1単結晶シリコン層60および第2単結晶シリコン層61を含み、多結晶シリコン層56は、第1多結晶シリコン層62を含む。図2を参照して、平面視において、第1単結晶シリコン層60が第2層47の中央部に形成され、第1多結晶シリコン層62が第1単結晶シリコン層60の周囲に形成され、第2単結晶シリコン層61が、第1多結晶シリコン層62のさらに周囲に形成されている。
In this embodiment,
第1単結晶シリコン層60には、素子構造31が形成されている。素子構造31は、第1単結晶シリコン層60の厚さ方向全体に加え、第1層46の第1主面49側の表層部にも形成されている。素子構造31は、第1層46に固定された支持部63と、支持部63によって空洞64に対して浮いた状態で支持されたカンチレバー構造65とを含む。
A
図4および図5を参照して、空洞64は、素子基板26の素子第1主面28に沿う方向に広がる素子基板26の内部の空間であり、第1層46によって形成された上面66、底面67および側面68によって区画されている。空洞64は、側面68近傍の周縁部69において選択的に厚い部分を有していてもよい。空洞64の周縁部69では、空洞64の上面66が第1層46と第2層47との境界48を超えて第2層47側に形成されていてもよい。また、空洞64の周縁部69では、上面66および底面67が起伏することによって形成された凹凸面70であってもよい。なお、当該凹凸面70は、空洞64の周縁部69に限らず、空洞64の上面66および底面67の全体にわたって形成されていてもよい。
4 and 5,
図2を参照して、支持部63は、空洞64を取り囲む環状に形成されている。支持部63の内周面71によって空洞64が区画されている。一方、支持部63の外周面72は、第1多結晶シリコン層62に接しており、第1単結晶シリコン層60と第1多結晶シリコン層62との間の界面57を形成している。この実施形態では、支持部63は、平面視において、略四角環状に形成されていてもよい。
Referring to FIG. 2,
カンチレバー構造65は、支持部63から第2方向Yに延び、支持部63によって片持ち支持されている。カンチレバー構造65は、たとえば、本体部73と、本体部73と支持部63とを接続する接続部74とを含む。
The
本体部73は、環状の支持部63の内周面71から内側に間隔を空けて配置され、素子基板26の厚さ方向である第3方向Zにおいて空洞64に対向している。本体部73は、平面視において、略四角形状に形成されている。本体部73の内側領域には、本体部73を厚さ方向に貫通する開口75が形成されている。この実施形態では、複数の開口75が本体部73に形成されている。図4および図5を参照して、開口75の側面には、第1層46と第2層47との境界48が露出している。
The
接続部74は、第1方向Xに沿って間隔を空けて配列された複数の接続部74を含む。複数の接続部74は、平面視において支持部63の内周面71を形成する一辺からその対辺に向かって延びており、本体部73に接続されている。図3を参照して、接続部74と支持部63との結合部は、カンチレバー構造65の基端部76と称してもよい。
The connecting
各接続部74は、第3分離絶縁部の一例としてのカンチレバー分離絶縁部77を含む。図4を参照して、カンチレバー分離絶縁部77は、素子基板26の素子第1主面28(第2層47の第1主面52)から空洞64まで延び、空洞64内に露出した端部78を有している。カンチレバー分離絶縁部77の端部78は、空洞64内に突出していてもよい。カンチレバー分離絶縁部77は、絶縁膜からなる。この実施形態では、カンチレバー分離絶縁部77は、酸化シリコン(SiO2)からなる。カンチレバー構造65の一部は、カンチレバー分離絶縁部77によって、素子構造31を構成する他の部分から物理的かつ電気的に分離されている。この実施形態では、カンチレバー構造65は、接続部74において、本体部73側の第1電位部79と支持部63側の第2電位部80とに物理的かつ電気的に分離されている。第1電位部79は、主にカンチレバー構造65の本体部73であり、第2電位部80は、カンチレバー構造65の一部を含むが主に支持部63である。
Each
第1多結晶シリコン層62は、不純物(この実施形態では、n型不純物)を含有していてもよい。第1多結晶シリコン層62は、ベース部81と、内側部分の一例としての第1突出部82と、外側部分の一例としての第2突出部83とを含む。
The first
ベース部81は、平面視において素子構造31を取り囲む環状に形成されており、素子基板26と蓋基板27との接合部43を形成している。ベース部81は、この実施形態では、平面視四角環状に形成されており、内側の四辺からなる内周縁の一例としての内周面84と、外側の四辺からなる外周縁の一例としての外周面85とを有している。
The
第1突出部82は、ベース部81の内周面84からカンチレバー構造65に向かって選択的に延出した複数の第1突出部82を含む。第1突出部82は、素子領域44に形成されている。図3を参照して、この実施形態では、複数の第1突出部82は、第2方向Yにおけるカンチレバー構造65の接続部74の延出方向の延長線上に形成されている。複数の第1突出部82は、複数の接続部74に対して一対一で対応し、第2方向Yにおいて、第1突出部82の先端部86とカンチレバー構造65の基端部76とが支持部63を介して対向している。これにより、第1突出部82とカンチレバー構造65の接続部74とを近接させることができるので、短い配線距離で第1突出部82とカンチレバー構造65とを接続することができる。
The
第2突出部83は、ベース部81の外周面85からカンチレバー構造65の反対側に向かって選択的に延出した複数の第2突出部83を含む。第2突出部83は、外側領域45に形成されている。この実施形態では、複数の第2突出部83は、第2方向Yにおける第1突出部82の延出方向の延長線上に形成されている。複数の第2突出部83は、複数の第1突出部82に対して一対一で対応し、第2方向Yにおいて、第2突出部83の基端部89と第1突出部82の基端部87とがベース部81を介して対向している。これにより、第1突出部82と第2突出部83とを近接させることができるので、短い配線距離で、後述する第1コンタクト領域99と第2コンタクト領域101とを接続することができる。第2突出部83の先端部88は、第1突出部82の先端部86と互いに逆方向に向いている。
The
図3および図4を参照して、第1多結晶シリコン層62と第1層46との間には、ベース部81から電気的に分離され、かつ第1突出部82と第2突出部83とを電気的に接続する埋め込み配線構造90が形成されている。埋め込み配線構造90は、ベース部81に対して第2主面53側(ベース部81の下方)に埋め込まれ、ベース部81を横切って素子領域44と外側領域45との間に跨っている。これにより、第1多結晶シリコン層62と第1層46とは埋め込み配線構造90によって互いに物理的に離れている。
3 and 4, between
埋め込み配線構造90は、第1埋め込み絶縁層91と、第1埋め込み配線層92と、第2埋め込み絶縁層93とを含む。第1埋め込み配線層92が、第1埋め込み絶縁層91と第2埋め込み絶縁層93との間に挟まれている。
The buried
第1埋め込み絶縁層91は、第1層46の第1主面49に形成されている。第1埋め込み絶縁層91は、たとえば、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)、またはこれらの積層構造で形成されていてもよい。第1埋め込み絶縁層91は、たとえば、10nm以上4μm以下の厚さを有している。第1埋め込み絶縁層91の厚さは、上記の範囲に制限されず、たとえば、第1埋め込み配線層92の寄生容量等を考慮して適切に設定してもよい。
A first buried insulating
第1埋め込み配線層92は、第1埋め込み絶縁層91上に形成されている。第1埋め込み配線層92は、この実施形態では、多結晶シリコンからなるが、金属層で形成されていてもよい。第1埋め込み配線層92が多結晶シリコンからなる場合、第1埋め込み配線層92は不純物(この実施形態では、n型不純物)を含有していてもよい。第1埋め込み配線層92は、たとえば、800nm以上の厚さを有している。第1埋め込み配線層92の厚さは、上記の範囲に制限されず、たとえば、第1埋め込み配線層92に流す電流値等を考慮して適切に設定してもよい。
The first embedded
第2埋め込み絶縁層93は、第1埋め込み配線層92の上に形成され、第1埋め込み配線層92を被覆している。第2埋め込み絶縁層93は、たとえば、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)、またはこれらの積層構造で形成されていてもよい。第2埋め込み絶縁層93は、たとえば、10nm以上4μm以下の厚さを有している。第1埋め込み絶縁層91の厚さは、上記の範囲に制限されず、たとえば、第1埋め込み配線層92の寄生容量等を考慮して適切に設定してもよい。
The second embedded insulating
第2埋め込み絶縁層93には、第1コンタクト開口94および第2コンタクト開口95が形成されている。第1コンタクト開口94は、素子領域44において第1突出部82の下方に形成されており、第2コンタクト開口95は、外側領域45において第2突出部83の下方に形成されている。第1コンタクト開口94および第2コンタクト開口95から、それぞれ、第1埋め込み配線層92の第1端部96および第2端部97が露出している。一方、第2埋め込み絶縁層93は、ベース部81の下方において第1埋め込み配線層92を全体的に被覆している。これにより、ベース部81と第1埋め込み配線層92との間が、第2埋め込み絶縁層93によって物理的かつ電気的に分離されている。
A
第1突出部82は、第1分離絶縁部98を含む。図3を参照して、第1分離絶縁部98は、平面視において、第1コンタクト開口94を取り囲む環状に形成されている。また、図4を参照して、第1分離絶縁部98は、素子基板26の素子第1主面28(第2層47の第1主面52)から第2埋め込み絶縁層93まで延びている。これにより、第1分離絶縁部98は、第1突出部82の一部を第1コンタクト領域99として区画している。第1コンタクト領域99は、素子基板26の素子第1主面28から露出している。第1コンタクト領域99は、第1多結晶シリコン層62の第1分離絶縁部98よりも外側の部分から、物理的かつ電気的に分離されている。第1コンタクト領域99は、第1コンタクト開口94において第1埋め込み配線層92(第1端部96)に接続されている。第1分離絶縁部98は、絶縁膜からなる。この実施形態では、第1分離絶縁部98は、酸化シリコン(SiO2)からなる。
The first projecting
第2突出部83は、第2分離絶縁部100を含む。図3を参照して、第2分離絶縁部100は、平面視において、第2コンタクト開口95を取り囲む環状に形成されている。また、図4を参照して、第2分離絶縁部100は、素子基板26の素子第1主面28(第2層47の第1主面52)から第2埋め込み絶縁層93まで延びている。これにより、第2分離絶縁部100は、第2突出部83の一部を第2コンタクト領域101として区画している。第2コンタクト領域101は、素子基板26の素子第1主面28から露出している。第2コンタクト領域101は、第1多結晶シリコン層62の第2分離絶縁部100よりも外側の部分から、物理的かつ電気的に分離されている。第2コンタクト領域101は、第2コンタクト開口95において第1埋め込み配線層92(第2端部97)に接続されている。これにより、素子領域44の第1突出部82(第1コンタクト領域99)と外側領域45の第2突出部83(第2コンタクト領域101)との間が、第1埋め込み配線層92を介して電気的に接続されている。第2分離絶縁部100は、絶縁膜からなる。この実施形態では、第2分離絶縁部100は、酸化シリコン(SiO2)からなる。
The second projecting
素子基板26の素子第1主面28には、露出配線構造102と、素子パッド34とが形成されている。
An exposed
図3および図4を参照して、露出配線構造102は、第1コンタクト領域99と素子構造31とを電気的に接続する。露出配線構造102は、第1コンタクト領域99と素子構造31の第1電位部79(本体部73)とを電気的に接続する第1露出配線構造103と、第1コンタクト領域99と素子構造31の第2電位部80(支持部63)とを電気的に接続する第2露出配線構造104とを含む。第1露出配線構造103は、第1コンタクト領域99から第1分離絶縁部98およびカンチレバー分離絶縁部77を横切り、カンチレバー構造65の本体部73まで延びている。第2露出配線構造104は、第1コンタクト領域99から第1分離絶縁部98を横切り、支持部63まで延びている。
3 and 4, exposed
第1露出配線構造103および第2露出配線構造104は、下地絶縁層105と、露出配線層106とを含む。図4では、第1露出配線構造103の下地絶縁層105および露出配線層106のみを示すが、第2露出配線構造104も同様の構造を有する。露出配線層106は、素子基板26と蓋基板27との間の空洞107(素子領域44)内に露出しており、第1コンタクト領域99と素子構造31とを電気的に接続する。下地絶縁層105は、露出配線層106と素子基板26との間に形成されている。下地絶縁層105は、第1露出配線構造103の露出配線層106と、第1多結晶シリコン層62(第1コンタクト領域99を除く部分)および支持部63との電気的な接続を防止する。また、下地絶縁層105は、第2露出配線構造104の露出配線層106と、第1多結晶シリコン層62(第1コンタクト領域99を除く部分)との電気的な接続を防止する。下地絶縁層105は、たとえば、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)、またはこれらの積層構造で形成されていてもよい。露出配線層106は、たとえば、アルミニウム(Al)等の金属配線であってもよい。
First exposed
素子パッド34は、第2コンタクト領域101上に形成されている。素子パッド34は、第2分離絶縁部100から内側に間隔を空けて形成されている。素子パッド34は、第2コンタクト領域101に接しており、第2コンタクト領域101に電気的に接続されている。これにより、露出配線構造102および埋め込み配線構造90を介して、素子パッド34から素子構造31に電気信号を入力することができ、また、素子構造31で検出された電気信号を素子パッド34から出力することもできる。たとえば、素子構造31が加速度を検出するMEMSセンサ(加速度センサ)の場合、本体部73が加速度を受けると、本体部73と支持部63(または第1層46)との間の静電容量の変化量が検出され、当該加速度に対応した電気信号として素子パッド34に取り出される。また、素子パッド34は、たとえば、アルミニウム(Al)等の金属パッドであってもよい。
第2単結晶シリコン層61は、平面視において素子構造31を取り囲む環状に形成されている。第2単結晶シリコン層61は、この実施形態では、平面視四角環状に形成されており、内側の四辺からなる内周面108と、外側の四辺からなる外周面109とを有している。第2単結晶シリコン層61の内周面108は、第1多結晶シリコン層62との間に界面57を形成している。第2単結晶シリコン層61の外周面109は、素子端面30を形成している。したがって、素子端面30に沿う素子基板26の周縁部は、第2単結晶シリコン層61で形成されている。
The second single
つまり、この実施形態では、素子基板26は、第1層46からなる基板と、当該基板上に形成された半導体層であって、素子構造31が形成された第1単結晶シリコン層60、第1単結晶シリコン層60との間に環状の隙間(リセス110)を空けて形成された第2単結晶シリコン層61、および第1単結晶シリコン層60と第2単結晶シリコン層61との間の隙間(リセス110)に埋め込まれた第1多結晶シリコン層62を含む半導体層とを含むと定義してもよい。
That is, in this embodiment, the
蓋基板27は、シリコン等の半導体材料で形成されている。この実施形態では、蓋基板27は、シリコン基板である。図4および図5を参照して、蓋基板27は、その外周に沿う環状のメサ部111を有している。この実施形態では、メサ部111は、蓋基板27の4つの端面38に沿って四角環状に形成されている。メサ部111は、蓋基板27の外周縁に沿う堤防と定義できるので、蓋基板27の周縁堤と称してもよい。
The
蓋基板27において、メサ部111の内側には凹部112が形成されている。凹部112は、蓋基板27の第2主面37を掘り下げることによって形成されている。これにより、蓋基板27の第2主面37には、メサ部111の頂面113と凹部112の底面114との高低差に起因する段差が形成されている。蓋基板27の第2主面37は、メサ部111の頂面113および凹部112の底面114、ならびに当該頂面113と底面114とを繋ぐメサ部111の側面115(凹部112の側面)を総称した面であってもよい。メサ部111の側面115は、この実施形態では、平坦な頂面113に対して傾斜した傾斜面であってもよい。これにより、凹部112は、凹部112の底部に向かって幅が狭まる断面視テーパ状に形成されている。
A
メサ部111には、接合層116が形成されている。接合層116は、シリコンと共晶を形成可能な金属で形成されている。そのような金属としては、たとえば、Au、GeおよびZnの少なくとも一種を含む金属が挙げられる。この実施形態では、接合層116は、Auを主成分として含み、TaおよびPtを副成分として含んでいる。また、接合層116は、メサ部111の頂面113に加え、メサ部111の側面115にも形成されていてもよい。メサ部111の頂面113の接合層116(第1接合層117)とメサ部111の側面115の接合層116(第2接合層118)とは、互いに分離されて形成されていてもよい。第1接合層117の幅W1(蓋基板27の接合幅)は、たとえば、20μm120μmであってもよい。幅W1がこの範囲であれば、素子基板26に対して蓋基板27を適切な強度で接合することができる。
A
そして、この実施形態では、接合層116が素子基板26の第1多結晶シリコン層62(ベース部81)に密着することによって、素子基板26と蓋基板27とが接合されている。素子基板26と蓋基板27との接合部43は、第1多結晶シリコン層62と接合層116とによって形成されている。この実施形態では、図2に示すように、素子構造31を取り囲む環状の接合部43が形成されている。これにより、素子構造31は、蓋基板27でシールされることによって液密的かつ気密的に保護される。素子構造31上には、素子基板26の素子第1主面28と、蓋基板27の凹部112の底面114と、蓋基板27のメサ部111の側面115とによって区画された空洞107が形成されており、当該空洞107内に素子構造31が密閉されている。
In this embodiment, the
第1多結晶シリコン層62のベース部81には、接合層116の材料成分を含む金属フィラメント119が延びている。この実施形態では、金属フィラメント119は、Auフィラメント、Au-Si共晶合金フィラメント等であってもよい。金属フィラメント119は、たとえば、接合部43から第1多結晶シリコン層62の厚さ方向下側に向かって延びている。金属フィラメント119の先端部は、第1多結晶シリコン層62の厚さ方向途中で止まっていてもよいし、第2埋め込み絶縁層93まで達していてもよい。
A
また、第2接合層118には、接合層116の材料成分とシリコンとを含む余剰導電体120が形成されていてもよい。余剰導電体120は、たとえば、接合層116と第1多結晶シリコン層62との共晶反応の過程で生成した共晶生成物の一部であってもよい。この実施形態では、余剰導電体120は、Au-Si共晶合金であってもよい。
<電子装置1の製造方法>
次に、電子装置1の製造方法を説明する。電子装置1の製造に際しては、ベース基板6、制御チップ7および素子チップ8を個別に準備すればよい。以下では、主に、素子チップ8の製造工程を示す。図6A~図6Uは、電子装置1の製造工程の一部を工程順に示す図である。なお、図6A~図6Uは、図4と同じ切断位置での断面を示している。
Further, the
<Manufacturing Method of
Next, a method for manufacturing the
素子チップ8を準備するには、たとえば、図6Aを参照して、素子基板26の第1層46を形成する半導体ウエハ121が準備される。半導体ウエハ121は、この実施形態ではシリコンウエハである。
To prepare the
次に、図6Bを参照して、半導体ウエハ121の第1主面49に、第1埋め込み絶縁層91が形成される。第1埋め込み絶縁層91は、たとえば、熱酸化法、CVD法等によって形成してもよい。第1埋め込み絶縁層91の絶縁材料が第1主面49の全面に形成され、その後、パターニングを行うことによって当該絶縁材料が選択的に除去されて第1埋め込み絶縁層91が形成される。
Next, referring to FIG. 6B, a first buried insulating
次に、図6Cを参照して、第1埋め込み絶縁層91上に、第1埋め込み配線層92が形成される。第1埋め込み配線層92は、たとえば、CVD法等によって形成してもよい。第1埋め込み配線層92の導電材料が第1埋め込み絶縁層91を被覆するように第1主面49の全面に形成され、その後、パターニングを行うことによって当該導電材料が選択的に除去されて第1埋め込み絶縁層91が形成される。
Next, referring to FIG. 6C, a first embedded
次に、図6Dを参照して、第1埋め込み配線層92上に、第2埋め込み絶縁層93が形成される。第2埋め込み絶縁層93は、たとえば、CVD法等によって形成してもよい。第1埋め込み絶縁層91の絶縁材料が第1埋め込み配線層92を被覆するように第1主面49の全面に形成され、その後、パターニングを行うことによって当該絶縁材料が選択的に除去されて第2埋め込み絶縁層93が形成される。これにより、半導体ウエハ121上に埋め込み配線構造90が形成される。
Next, referring to FIG. 6D, a second embedded insulating
次に、図6Eを参照して、第2埋め込み絶縁層93が選択的に除去されることによって、第1コンタクト開口94および第2コンタクト開口95が形成される。
Next, referring to FIG. 6E, a
次に、図6Fを参照して、第2層47の単結晶シリコン層55を成長させるための単結晶シリコンシード層122が第1主面49に形成される。単結晶シリコンシード層122は、たとえば、CVD法等によって形成してもよい。単結晶シリコンシード層122は、埋め込み配線構造90を被覆するように、第1主面49の全面に形成される。単結晶シリコンシード層122の形成に先立って、水素ベイク工程を行い、第1主面49上の自然酸化膜を除去することが好ましい。これにより、単結晶シリコンシード層122の酸素含有量を低減することができる。
Next, referring to FIG. 6F, a single crystal
次に、図6Gを参照して、単結晶シリコンシード層122から、単結晶シリコンをエピタキシャル成長させる。これにより、第1主面49の全面に単結晶シリコン層55が形成される。
Next, referring to FIG. 6G, single crystal silicon is epitaxially grown from single crystal
次に、図6Hを参照して、単結晶シリコン層55の第1主面(第2層47の第1主面52)から第2埋め込み絶縁層93に達するリセス110が選択的に形成される。リセス110は、多結晶シリコン層56を形成すべき領域に形成される。リセス110は、たとえば、異方性のディープRIE(Reactive Ion Etching)によって形成されてもよい。リセス110の内部には、埋め込み配線構造90が露出する。リセス110の形成によって、単結晶シリコン層55は、第1単結晶シリコン層60と第2単結晶シリコン層61とに物理的に分離される。
Next, referring to FIG. 6H, a
次に、図6Iを参照して、第2層47の多結晶シリコン層56を成長させるための多結晶シリコンシード層123が第1主面52に形成される。多結晶シリコンシード層123は、たとえば、CVD法等によって形成してもよい。多結晶シリコンシード層123は、埋め込み配線構造90を被覆するように、第1主面52の全面に形成される。多結晶シリコン層56は、リセス110の内面に沿って形成され、リセス110の内部で埋め込み配線構造90を被覆する。リセス110は多結晶シリコンシード層123によって埋め戻されず、リセス110の内部には、多結晶シリコンシード層123によって区画された多結晶シリコン成長用のスペース124が残存する。多結晶シリコンシード層123の形成に先立って、水素ベイク工程を行い、単結晶シリコン層55上の自然酸化膜を除去することが好ましい。これにより、単結晶シリコンシード層122の酸素含有量を低減することができる。さらに、リセス110の内面の自然酸化膜が除去されるので、リセス110の内面において多結晶シリコンシード層123と単結晶シリコン層55との間の物理的かつ電気的な接続が確保される。
Next, referring to FIG. 6I, a
次に、図6Jを参照して、多結晶シリコンシード層123から、不純物を導入しながら、多結晶シリコンをエピタキシャル成長させる。これにより、第1主面52の全面に多結晶シリコン層56が形成される。多結晶シリコン層56は、リセス110を埋め戻し、かつ単結晶シリコン層55の全面を被覆する。不純物のドーズ量は、電子装置1の仕様に応じて適宜調整すればよい。
Next, referring to FIG. 6J, polycrystalline silicon is epitaxially grown from polycrystalline
次に、図6Kを参照して、リセス110の内部からオーバーフローした多結晶シリコン層56が選択的に除去される。たとえばCMP法によって、多結晶シリコン層56を上面59側から均一に研磨される。この研磨は、単結晶シリコン層55上を被覆する多結晶シリコン層56が除去され、多結晶シリコン層56の上面58と単結晶シリコン層55の上面59とが平坦に連続するまで続けられる。これにより、リセス110に埋め込まれた多結晶シリコン層56が形成される。
Next, referring to FIG. 6K,
次に、図6Lを参照して、第1トレンチ125、第2トレンチ126および第3トレンチ127が形成される。第1トレンチ125が第1分離絶縁部98用のトレンチであり、第2トレンチ126が第2分離絶縁部100用のトレンチであり、第3トレンチ127がカンチレバー分離絶縁部77用のトレンチである。
Next, referring to FIG. 6L,
第1トレンチ125および第2トレンチ126は、第3トレンチ127よりも浅いトレンチである。第1トレンチ125および第2トレンチ126は、第2層47の第1主面52から第2層47を通って、第2埋め込み絶縁層93で止まるように形成される。具体的には、第2埋め込み絶縁層93が第1トレンチ125および第2トレンチ126の形成時のエッチングストッパ層として機能し、第1トレンチ125および第2トレンチ126のエッチングが第2埋め込み絶縁層93の厚さ方向途中で止まる。一方、第3トレンチ127は、第2層47の第1主面52から第2層47を通って半導体ウエハ121(第1層46)に達するように形成される。
The
第1トレンチ125、第2トレンチ126および第3トレンチ127は、たとえば、異方性のディープRIE(Reactive Ion Etching)によって形成されてもよい。第1トレンチ125および第2トレンチ126は、多結晶シリコン層56からなる側面を有し、第2埋め込み絶縁層93からなる底面を有している。第3トレンチ127は、半導体ウエハ121(第1層46)および第2層47に跨る側面を有し、半導体ウエハ121(第1層46)からなる底面を有している。なお、第1トレンチ125、第2トレンチ126および第3トレンチ127は、同一工程で形成されてもよいし、別々の工程で形成されてもよい。
The
次に、図6Mを参照して、第1トレンチ125、第2トレンチ126および第3トレンチ127が形成された半導体ウエハ121が熱酸化処理され、第1トレンチ125の内面、第2トレンチ126の内面および第3トレンチ127の内面が酸素雰囲気に晒される。これにより、第1トレンチ125の内部に第1分離絶縁部98が形成され、第2トレンチ126の内部に第2分離絶縁部100が形成され、第3トレンチ127の内部にカンチレバー分離絶縁部77が形成される。
Next, referring to FIG. 6M,
次に、図6Nを参照して、第2層47上に、下地絶縁層105が形成される。下地絶縁層105は、たとえば、CVD法等によって形成してもよい。下地絶縁層105の絶縁材料が第2層47の第1主面52の全面に形成され、その後、パターニングを行うことによって当該絶縁材料が選択的に除去されて下地絶縁層105が形成される。
Next, referring to FIG. 6N, a
次に、図6Oを参照して、第2層47上に、露出配線層106および素子パッド34が形成される。露出配線層106および素子パッド34は、たとえば、スパッタ法等によって形成してもよい。露出配線層106および素子パッド34の導電材料が第2層47の第1主面52の全面に形成され、その後、パターニングを行うことによって当該導電材料が選択的に除去されて露出配線層106および素子パッド34が形成される。これにより、第2層47上に露出配線構造102が形成される。
Next, referring to FIG. 6O, exposed
次に、図6Pを参照して、第2層47の第1主面52から第2層47を通って半導体ウエハ121(第1層46)に達するリリース用トレンチ128が形成される。なお、ここでは図示しないが、同時に、本体部73の開口75に対応するリリース用トレンチ128が形成されてもよい。リリース用トレンチ128は、たとえば、異方性のディープRIE(Reactive Ion Etching)によって形成されてもよい。たとえば、リリース用トレンチ128のパターンは、素子構造31の本体部73の反対パターンであってもよい。
Next, referring to FIG. 6P, a
次に、図6Qを参照して、リリース用トレンチ128を介して、空洞64を形成するためのエッチングガスが供給される。これにより、第2層47の下方に選択的に空洞64が形成されると共に、カンチレバー構造65が形成される。
Next, referring to FIG. 6Q, etching gas for forming
次に、図6Rを参照して、蓋基板27を形成する蓋ウエハ129が準備される。蓋ウエハ129は、この実施形態ではシリコンウエハである。蓋ウエハ129には、第2主面37から蓋ウエハ129の厚さ方向途中までの凹部112が形成される。凹部112は、たとえば、KOH(水酸化カリウム)等のアルカリ水溶液を用いた異方性エッチングによって形成されてもよい。凹部112の形成によって、凹部112の周囲にメサ部111が形成される。
Next, referring to FIG. 6R, a
次に、図6Sを参照して、メサ部111に接合層116が形成される。接合層116は、たとえば、メサ部111の表面(たとえば、頂面113および側面115)に金属シード層を形成した後、当該金属シード層から接合層116の材料をめっき成長させることによって形成されてもよい。たとえば、金属シード層は、メサ部111の表面から順に、Ta、PtおよびAuをこの順に積層して形成された層であってもよい。
Next, referring to FIG. 6S,
次に、図6Tを参照して、半導体ウエハ121に対して蓋ウエハ129の位置合わせを行う。たとえば、蓋ウエハ129の接合層116が半導体ウエハ121の多結晶シリコン層56に接するように、蓋ウエハ129の位置が調整される。この際、接合層116と多結晶シリコン層56との間には、接合材130を介在させる。接合材130は、この実施形態では、Au接合材である。
Next, referring to FIG. 6T,
次に、図6Uを参照して、接合材130を介して接合層116と多結晶シリコン層56が共晶接合されることによって、接合部43が形成される。共晶接合は、たとえば、Auと多結晶シリコンとの共晶温度(約363℃)よりも高い温度で行われる。この実施形態では、たとえば、共晶温度よりも40℃~50℃程度高い温度(たとえば、390℃以上420℃以下)で共晶接合が行われる。接合温度がこの範囲であれば、共晶反応を促進させることができる。この共晶反応によって生成した共晶生成物からなる金属フィラメント119が多結晶シリコン層56の内部に拡散し、接合部43が形成される。また、共晶反応の過程で生じた余剰導電体120が、接合層116(この実施形態では、第2接合層118)上に残存してもよい。
Next, referring to FIG. 6U,
その後、半導体ウエハ121および蓋ウエハ129が各チップ単位に分割されることによって、素子チップ8が得られる。そして、素子チップ8、制御チップ7およびベース基板6が図1に示すように組み立てられ、封止樹脂9で封止されることによって電子装置1が得られる。
After that, the
なお、前述の製造工程では、図6F~図6Kに示すように、単結晶シリコン層55および多結晶シリコン層56が別々の工程で形成されたが、たとえば図6Fの工程後、図7に示すように、単結晶シリコン層55および多結晶シリコン層56は、同一のエピタキシャル成長工程で形成されてもよい。この場合、単結晶シリコン層55の上面58よりも上方に突出する多結晶シリコン層56の表面の粗さ134は、エピタキシャル成長後にCMP法によって除去すればよい。これにより、単結晶シリコン層55の上面58と多結晶シリコン層56の上面59とを、平坦な連続面にすることができる(図6K参照)。
<電子装置1の効果>
以上、電子装置1によれば、図4に示すように、接合層116が第1多結晶シリコン層62に接合することによって、接合部43が形成されている。多結晶シリコンは単結晶シリコンに比べて、低い共晶温度で、接合層116の金属(この実施形態では、Au)と共晶を形成することができる。
6F to 6K, the single-
<Effect of
As described above, according to the
したがって、多結晶シリコンおよび接合層116の金属材料成分を容易に相互拡散させることができ、高い接合強度で素子基板26と蓋基板27とを接合することができる。また、素子構造31が第1単結晶シリコン層60に形成されている。単結晶シリコンには、多結晶シリコンとは異なり結晶粒界が多く存在しないので、結晶粒界に起因する素子動作への影響を抑制することができる。このように、素子構造31および接合部43のそれぞれに適切な特性を有するシリコン層を提供することによって、素子動作への影響を抑制しつつ、素子基板26と蓋基板27との接合強度を向上することができる。
Therefore, the polycrystalline silicon and the metal material component of the
また、第1埋め込み配線層92が、第1多結晶シリコン層62のベース部81に対して第2主面53側に形成されている。これにより、素子基板26と蓋基板27との接合部43を途中で分断することなく、素子領域44から外側領域45に配線を引き出すことができる。これにより、接合部43の面積を広く確保することができるので、素子基板26と蓋基板27との接合強度を一層向上することができる。
A first embedded
また、第1コンタクト領域99が第1多結晶シリコン層62の一部であるため、第1埋め込み配線層92に接続する配線用スペースを第1突出部82に別途設ける必要がない。これにより、当該配線用スペースに代えてベース部81の面積を大きくできるので、接合部43の面積を広く確保することができる。
Further, since the
また、第2コンタクト領域101が第1多結晶シリコン層62の一部であるため、第1埋め込み配線層92に接続する配線用スペースを第2突出部83分に別途設ける必要がない。これにより、当該配線用スペースに代えてベース部81の面積を大きくできるので、接合部43の面積を広く確保することができる。
Further, since the
本開示の実施形態について説明したが、本開示は他の形態で実施することもできる。 While embodiments of the disclosure have been described, the disclosure may be embodied in other forms.
たとえば、蓋ウエハ129と半導体ウエハ121との共晶接合に使用する接合材として、Ge(ゲルマニウム)を主成分として含む接合材131が使用されてもよい。より具体的には、図8を参照して、接合層116上にAl層132を形成し、当該Al層132上にGe層133を形成することによって接合材131を形成してもよい。この場合、接合層116は、Alとの濡れ性を確保しつつ、Alが蓋ウエハ129に拡散することを防止するバリア層であることが好ましい。接合層116としては、たとえば、TiN、TiW、TaN等を使用することができる。また、図8に示すように、接合層116は、メサ部111の頂面113上の部分と側面115上の部分とが一体的に繋がっていてもよい。なお、この接合層116において、Ge層をZn(亜鉛)層に代えることもできる。
For example, as a bonding material used for eutectic bonding between
また、前述の実施形態では、第2層47の最外周は第2単結晶シリコン層61で形成されていたが、たとえば、第2単結晶シリコン層61をさらに取り囲む第2多結晶シリコン層が形成されていてもよい。つまり、接合層116と第1多結晶シリコン層62との接合が確保できれば、外側領域45のシリコン層の形態は、電子装置1の仕様に応じて適宜変更することができる。
In the above-described embodiment, the outermost periphery of the
また、図1に示す制御回路19を蓋基板27に形成することによって、制御チップ7を省略してもよい。この場合、素子チップ8を、ベース基板6に直接搭載してもよい。
Alternatively, the control chip 7 may be omitted by forming the
以上、本開示の実施形態は、すべての点において例示であり限定的に解釈されるべきではなく、すべての点において変更が含まれることが意図される。 As described above, the embodiments of the present disclosure are illustrative in all respects and should not be interpreted in a restrictive manner, and are intended to include modifications in all respects.
この明細書および図面の記載から以下に付記する特徴が抽出され得る。 The following features can be extracted from the description of this specification and drawings.
[付記1-1]
第1主面(28)およびその反対側の第2主面(29)を有する第1基材(26)であって、第1単結晶シリコン層(55,60)および前記第1単結晶シリコン層(55,60)の周囲に隣接する第1多結晶シリコン層(56,62)を有する半導体層(47)を含む第1基材(26)と、
前記第1基材(26)の前記第1主面(28)側の表層部に前記第1単結晶シリコン層(55,60)に形成された素子構造(31)と、
シリコンと共晶を形成可能な金属を含む接合層(116)を有し、前記第1多結晶シリコン層(56,62)と前記接合層(116)との接合によって形成された接合部(43)を介して前記第1基材(26)に接合され、前記素子構造(31)を封止する第2基材(27)とを含む、電子装置(1)。
[Appendix 1-1]
A first substrate (26) having a first major surface (28) and an opposite second major surface (29), comprising a first monocrystalline silicon layer (55, 60) and said first monocrystalline silicon a first substrate (26) comprising a semiconductor layer (47) having first polysilicon layers (56, 62) adjacent to the perimeter of layers (55, 60);
an element structure (31) formed on the first single crystal silicon layers (55, 60) on a surface layer portion of the first substrate (26) on the first main surface (28) side;
a bonding layer (116) containing a metal capable of forming a eutectic with silicon, and a bonding portion (43) formed by bonding the first polycrystalline silicon layers (56, 62) and the bonding layer (116); ) and a second substrate (27) bonded to said first substrate (26) via a substrate (26) and encapsulating said device structure (31).
この構成によれば、接合層(116)が第1多結晶シリコン層(56,62)に接合することによって、接合部(43)が形成されている。多結晶シリコンは単結晶シリコンに比べて、低い共晶温度で、接合層(116)の金属と共晶を形成することができる。したがって、多結晶シリコンおよび接合層(116)の金属材料成分を容易に相互拡散させることができ、高い接合強度で第1基材(26)と第2基材(27)とを接合することができる。また、素子構造(31)が第1単結晶シリコン層(55,60)に形成されている。単結晶シリコンには、多結晶シリコンとは異なり結晶粒界が多く存在しないので、結晶粒界に起因する素子動作への影響を抑制することができる。このように、素子構造(31)および接合部(43)のそれぞれに適切な特性を有するシリコン層を提供することによって、素子動作への影響を抑制しつつ、第1基材(26)と第2基材(27)との接合強度を向上することができる。 According to this configuration, the bonding portion (43) is formed by bonding the bonding layer (116) to the first polysilicon layers (56, 62). Polycrystalline silicon can form a eutectic with the metal of the bonding layer (116) at a lower eutectic temperature than monocrystalline silicon. Therefore, the metal material components of the polycrystalline silicon and the bonding layer (116) can be easily interdiffused, and the first substrate (26) and the second substrate (27) can be bonded with high bonding strength. can. Also, an element structure (31) is formed in the first monocrystalline silicon layer (55, 60). Unlike polycrystalline silicon, single-crystal silicon does not have many crystal grain boundaries, so that it is possible to suppress the influence of crystal grain boundaries on device operation. In this way, by providing a silicon layer having suitable properties for each of the element structure (31) and the junction (43), the first substrate (26) and the first substrate (26) are separated from each other while suppressing the influence on the element operation. It is possible to improve the bonding strength with the second base material (27).
[付記1-2]
前記第1多結晶シリコン層(56,62)は、前記接合部(43)を形成するベース部(81)と、前記接合部(43)に対して内側の素子領域(44)に形成された内側部分(82)と、前記接合部(43)に対して前記素子領域(44)の反対側の外側領域(45)に形成された外側部分(83)とを含み、
前記第1多結晶シリコン層(56,62)に対して前記第2主面(29)側に形成され、前記内側部分(82)から前記外側部分(83)に向かって前記ベース部(81)を横切って延び、前記内側部分(82)と前記外側部分(83)とを電気的に接続する第1配線層(92)と、
前記第1配線層(92)と前記ベース部(81)との間に形成され、前記ベース部(81)から前記第1配線層(92)を電気的に絶縁する絶縁層(93)とを含む、付記1-1に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-2]
The first polysilicon layers (56, 62) are formed in a base portion (81) forming the junction (43) and an element region (44) inside the junction (43). comprising an inner portion (82) and an outer portion (83) formed in an outer region (45) opposite said device region (44) with respect to said junction (43);
The base portion (81) is formed on the second main surface (29) side with respect to the first polycrystalline silicon layers (56, 62) and extends from the inner portion (82) toward the outer portion (83). a first wiring layer (92) extending across and electrically connecting said inner portion (82) and said outer portion (83);
an insulating layer (93) formed between the first wiring layer (92) and the base portion (81) for electrically insulating the first wiring layer (92) from the base portion (81); The electronic device (1) according to Appendix 1-1, comprising:
この構成によれば、第1配線層(92)が、第1多結晶シリコン層(56,62)のベース部(81)に対して第2主面(29)側に形成されている。これにより、第1基材(26)と第2基材(27)との接合部(43)を途中で分断することなく、素子領域(44)から外側領域(45)に配線を引き出すことができる。これにより、接合部(43)の面積を広く確保することができるので、第1基材(26)と第2基材(27)との接合強度を一層向上することができる。 According to this configuration, the first wiring layer (92) is formed on the second main surface (29) side with respect to the base portion (81) of the first polysilicon layer (56, 62). As a result, the wiring can be pulled out from the element region (44) to the outer region (45) without dividing the junction (43) between the first base (26) and the second base (27) in the middle. can. As a result, it is possible to secure a large area for the joint portion (43), so that the joint strength between the first base material (26) and the second base material (27) can be further improved.
[付記1-3]
前記第1基材(26)の前記第1主面(28)から前記絶縁層(93)まで延び、前記内側部分(82)の一部を電気的に分離する第1分離絶縁部(98)と、
前記第1分離絶縁部(98)で囲まれた前記内側部分(82)で形成され、前記第1配線層(92)に接続された第1コンタクト領域(99)とを含む、付記1-2に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-3]
a first isolation insulator (98) extending from said first main surface (28) of said first substrate (26) to said insulation layer (93) to electrically isolate a portion of said inner portion (82); and,
and a first contact region (99) formed in the inner portion (82) surrounded by the first isolation insulating portion (98) and connected to the first wiring layer (92). An electronic device (1) according to .
この構成によれば、第1コンタクト領域(99)が第1多結晶シリコン層(56,62)の一部であるため、第1配線層(92)に接続する配線用スペースを内側部分(82)に別途設ける必要がない。これにより、当該配線用スペースに代えてベース部(81)の面積を大きくできるので、接合部(43)の面積を広く確保することができる。 According to this configuration, since the first contact region (99) is part of the first polysilicon layer (56, 62), the wiring space connected to the first wiring layer (92) is defined as the inner part (82). ) need not be provided separately. As a result, the area of the base portion (81) can be increased in place of the wiring space, so that the area of the joint portion (43) can be widened.
[付記1-4]
前記第1基材(26)の前記第1主面(28)に形成され、前記第1コンタクト領域(99)から前記第1分離絶縁部(98)を横切って前記素子構造(31)へ向かって延び、前記第1コンタクト領域(99)と前記素子構造(31)とを電気的に接続する第2配線層(106)を含む、付記1-3に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-4]
formed on the first main surface (28) of the first substrate (26) and extending from the first contact region (99) across the first isolation insulator (98) toward the element structure (31) Electronic device (1) according to claim 1-3, comprising a second wiring layer (106) extending along the length of the first contact region (99) and electrically connecting said device structure (31).
この構成によれば、第1配線層(92)および第2配線層(106)を介して、素子構造(31)と外側領域(45)との電気的な接続を提供することができる。 According to this configuration, electrical connection between the device structure (31) and the outer region (45) can be provided through the first wiring layer (92) and the second wiring layer (106).
[付記1-5]
前記第1基材(26)の前記第1主面(28)から前記絶縁層(93)まで延び、前記外側部分(83)の一部を電気的に分離する第2分離絶縁部(100)と、
前記第2分離絶縁部(100)で囲まれた前記外側部分(83)で形成され、前記第1配線層(92)に接続された第2コンタクト領域(101)とを含む、付記1-3または付記1-4に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-5]
a second isolation insulation (100) extending from said first main surface (28) of said first substrate (26) to said insulation layer (93) to electrically isolate a portion of said outer portion (83); and,
and a second contact region (101) formed in the outer portion (83) surrounded by the second isolation insulating portion (100) and connected to the first wiring layer (92). Or the electronic device (1) according to appendix 1-4.
この構成によれば、第2コンタクト領域(101)が第1多結晶シリコン層(56,62)の一部であるため、第1配線層(92)に接続する配線用スペースを外側部分(83)に別途設ける必要がない。これにより、当該配線用スペースに代えてベース部(81)の面積を大きくできるので、接合部(43)の面積を広く確保することができる。 According to this configuration, since the second contact region (101) is part of the first polysilicon layer (56, 62), the space for wiring connected to the first wiring layer (92) is defined as the outer portion (83). ) need not be provided separately. As a result, the area of the base portion (81) can be increased in place of the wiring space, so that the area of the joint portion (43) can be widened.
[付記1-6]
前記第2コンタクト領域(101)上に形成されたパッド層(34)を含む、付記1-5に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-6]
Electronic device (1) according to clause 1-5, comprising a pad layer (34) formed on said second contact region (101).
[付記1-7]
前記第1多結晶シリコン層(56,62)の前記ベース部(81)は、平面視において前記素子構造(31)を取り囲む環状に形成され、
前記内側部分(82)は、前記環状のベース部(81)の内周縁(84)から選択的に突出し、前記第1コンタクト領域(99)が形成された第1突出部(82)を含む、付記1-3~付記1-6のいずれか一項に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-7]
The base portion (81) of the first polycrystalline silicon layers (56, 62) is formed in a ring shape surrounding the element structure (31) in plan view,
said inner portion (82) includes a first projection (82) selectively projecting from an inner peripheral edge (84) of said annular base portion (81) and having said first contact area (99) formed thereon; The electronic device (1) according to any one of Appendices 1-3 to 1-6.
[付記1-8]
前記第1多結晶シリコン層(56,62)の前記ベース部(81)は、平面視において前記素子構造(31)を取り囲む環状に形成され、
前記外側部分(83)は、前記環状のベース部(81)の外周縁(85)から選択的に突出し、前記第2コンタクト領域(101)が形成された第2突出部(83)を含む、付記1-5または付記1-6に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-8]
The base portion (81) of the first polycrystalline silicon layers (56, 62) is formed in a ring shape surrounding the element structure (31) in plan view,
The outer portion (83) includes a second protrusion (83) selectively protruding from an outer peripheral edge (85) of the annular base portion (81) and having the second contact area (101) formed thereon. The electronic device (1) according to appendix 1-5 or appendix 1-6.
[付記1-9]
前記第1配線層(92)は、多結晶シリコンからなる配線層(92)を含む、付記1-2~付記1-8のいずれか一項に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-9]
The electronic device (1) according to any one of Appendixes 1-2 to 1-8, wherein the first wiring layer (92) includes a wiring layer (92) made of polycrystalline silicon.
[付記1-10]
多結晶シリコンからなる前記第1配線層(92)は、不純物を含有している、付記1-9に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-10]
The electronic device (1) according to appendix 1-9, wherein the first wiring layer (92) made of polycrystalline silicon contains impurities.
この構成によれば、第1配線層(92)に流す電流量に応じて不純物濃度を制御することによって、第1配線層(92)の抵抗値を適宜調整することができる。 According to this configuration, the resistance value of the first wiring layer (92) can be appropriately adjusted by controlling the impurity concentration according to the amount of current flowing through the first wiring layer (92).
[付記1-11]
前記絶縁層(93)は、10nm以上4μm以下の厚さを有している、付記1-2~付記1-10のいずれか一項に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-11]
The electronic device (1) according to any one of Appendixes 1-2 to 1-10, wherein the insulating layer (93) has a thickness of 10 nm or more and 4 μm or less.
[付記1-12]
前記素子構造(31)は、前記第1基材(26)の内部に形成された空洞(64)と、前記空洞(64)に対して浮いた状態で支持されたカンチレバー構造(65)とを有するMEMS構造(31)を含む、付記1-1~付記1-11のいずれか一項に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-12]
The element structure (31) comprises a cavity (64) formed inside the first substrate (26) and a cantilever structure (65) supported in a floating state with respect to the cavity (64). The electronic device (1) according to any one of Appendixes 1-1 to 1-11, comprising a MEMS structure (31) having
[付記1-13]
前記MEMS構造(31)は、前記第1基材(26)の前記第1主面(28)から前記空洞(64)まで延び、前記カンチレバー構造(65)を第1電位部(79)と第2電位部(80)とに電気的に分離する第3分離絶縁部(77)を含む、付記1-12に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-13]
The MEMS structure (31) extends from the first major surface (28) of the first substrate (26) to the cavity (64) and connects the cantilever structure (65) with a first potential portion (79) and a second electrical potential portion (79). 13. Electronic device (1) according to appendix 1-12, comprising a third isolation insulator (77) electrically isolating from the two-potential part (80).
[付記1-14]
前記MEMS構造(31)は、前記カンチレバー構造(65)を支持する支持部(63)を含む、付記1-12または付記1-13に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-14]
The electronic device (1) according to Clause 1-12 or Clause 1-13, wherein said MEMS structure (31) comprises a support (63) supporting said cantilever structure (65).
[付記1-15]
前記第1単結晶シリコン層(55,60)および前記第1多結晶シリコン層(56,62)は互いに接しており、前記第1基材(26)の前記第1主面(28)に交差する方向に延びる界面(57)を形成している、付記1-1~付記1-14のいずれか一項に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-15]
Said first monocrystalline silicon layer (55, 60) and said first polycrystalline silicon layer (56, 62) are in contact with each other and intersect said first major surface (28) of said first substrate (26). The electronic device (1) according to any one of Appendixes 1-1 to 1-14, which forms an interface (57) extending in a direction extending in the direction of .
[付記1-16]
前記第1基材(26)の前記第1主面(28)において前記第1単結晶シリコン層(55,60)および前記第1多結晶シリコン層(56,62)は、互いに連続する平坦面(58,59)を形成している、付記1-1~付記1-15のいずれか一項に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-16]
The first monocrystalline silicon layers (55, 60) and the first polycrystalline silicon layers (56, 62) on the first main surface (28) of the first substrate (26) are flat surfaces continuous with each other. Electronic device (1) according to any one of clauses 1-1 to 1-15, forming (58,59).
[付記1-17]
前記第1多結晶シリコン層(56,62)は、2μm以上15μm以下の厚さを有している、付記1-1~付記1-16のいずれか一項に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-17]
The electronic device (1) according to any one of appendices 1-1 to 1-16, wherein the first polycrystalline silicon layers (56, 62) have a thickness of 2 μm or more and 15 μm or less.
[付記1-18]
前記接合層(116)は、Au、GeおよびZnの少なくとも一種を含む接合層(116)を含む、付記1-1~付記1-17のいずれか一項に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-18]
The electronic device (1) according to any one of Appendixes 1-1 to 1-17, wherein the bonding layer (116) includes a bonding layer (116) containing at least one of Au, Ge and Zn.
[付記1-19]
前記第1多結晶シリコン層(56,62)内に延び、前記接合層(116)の材料成分を含む金属フィラメント(119)を含む、付記1-1~付記1-18のいずれか一項に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-19]
19. The method according to any one of Appendixes 1-1 to 1-18, comprising a metal filament (119) extending into said first polycrystalline silicon layer (56, 62) and containing a material component of said bonding layer (116). Electronic device (1) as described.
[付記1-20]
前記第1基材(26)は、前記第2主面(29)側の表層部に形成され、前記半導体層(47)を支持するシリコン基板(46)を含む、付記1-1~付記1-19のいずれか一項に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-20]
Appendixes 1-1 to 1, wherein the first base material (26) includes a silicon substrate (46) formed on a surface layer portion on the second main surface (29) side and supporting the semiconductor layer (47). -19. An electronic device (1) according to any one of Clauses -19.
[付記1-21]
前記第1基材(26)に電気的に接続された回路(19)が形成された第3基材(7)と、
前記第1基材(26)、前記第2基材(27)および前記第3基材(7)を封止する封止樹脂(9)とを含む、付記1-1~付記1-20のいずれか一項に記載の電子装置(1)。
[Appendix 1-21]
a third substrate (7) having a circuit (19) electrically connected to the first substrate (26);
and a sealing resin (9) that seals the first base material (26), the second base material (27) and the third base material (7). Electronic device (1) according to any one of the preceding claims.
1 :電子装置
2 :装置第1主面
3 :装置第2主面
4 :装置端面
5 :外部端子
6 :ベース基板
7 :制御チップ
8 :素子チップ
9 :封止樹脂
10 :基板第1主面
11 :基板第2主面
12 :基板端面
13 :基板パッド領域
14 :基板引き出し部
15 :基板パッド
16 :第1主面
17 :第2主面
18 :端面
19 :制御回路
20 :第1パッド領域
21 :第1引き出し部
22 :制御パッド
23 :第1制御パッド
24 :第2制御パッド
25 :第1ワイヤ
26 :素子基板
27 :蓋基板
28 :素子第1主面
29 :素子第2主面
30 :素子端面
31 :素子構造
32 :第2パッド領域
33 :第2引き出し部
34 :素子パッド
35 :第2ワイヤ
36 :第1主面
37 :第2主面
38 :端面
39 :樹脂第1主面
40 :樹脂第2主面
41 :樹脂端面
42 :境界
43 :接合部
44 :素子領域
45 :外側領域
46 :第1層
47 :第2層
48 :境界
49 :第1主面
50 :第2主面
51 :端面
52 :第1主面
53 :第2主面
54 :端面
55 :単結晶シリコン層
56 :多結晶シリコン層
57 :界面
58 :上面
59 :上面
60 :第1単結晶シリコン層
61 :第2単結晶シリコン層
62 :第1多結晶シリコン層
63 :支持部
64 :空洞
65 :カンチレバー構造
66 :上面
67 :底面
68 :側面
69 :周縁部
70 :凹凸面
71 :内周面
72 :外周面
73 :本体部
74 :接続部
75 :開口
76 :基端部
77 :カンチレバー分離絶縁部
78 :端部
79 :第1電位部
80 :第2電位部
81 :ベース部
82 :第1突出部
83 :第2突出部
84 :内周面
85 :外周面
86 :先端部
87 :基端部
88 :先端部
89 :基端部
90 :埋め込み配線構造
91 :第1埋め込み絶縁層
92 :第1埋め込み配線層
93 :第2埋め込み絶縁層
94 :第1コンタクト開口
95 :第2コンタクト開口
96 :第1端部
97 :第2端部
98 :第1分離絶縁部
99 :第1コンタクト領域
100 :第2分離絶縁部
101 :第2コンタクト領域
102 :露出配線構造
103 :第1露出配線構造
104 :第2露出配線構造
105 :下地絶縁層
106 :露出配線層
107 :空洞
108 :内周面
109 :外周面
110 :リセス
111 :メサ部
112 :凹部
113 :頂面
114 :底面
115 :側面
116 :接合層
117 :第1接合層
118 :第2接合層
119 :金属フィラメント
120 :余剰導電体
121 :半導体ウエハ
122 :単結晶シリコンシード層
123 :多結晶シリコンシード層
124 :スペース
125 :第1トレンチ
126 :第2トレンチ
127 :第3トレンチ
128 :リリース用トレンチ
129 :蓋ウエハ
130 :接合材
131 :接合材
132 :Al層
133 :Ge層
134 :表面の粗さ
W1 :幅
X :第1方向
Y :第2方向
Z :第3方向
Reference Signs List 1: electronic device 2: device first main surface 3: device second main surface 4: device end surface 5: external terminal 6: base substrate 7: control chip 8: element chip 9: sealing resin 10: substrate first main surface 11: substrate second main surface 12: substrate end surface 13: substrate pad area 14: substrate lead-out portion 15: substrate pad 16: first main surface 17: second main surface 18: edge surface 19: control circuit 20: first pad area 21 : first lead-out portion 22 : control pad 23 : first control pad 24 : second control pad 25 : first wire 26 : element substrate 27 : lid substrate 28 : element first main surface 29 : element second main surface 30 : Element end surface 31 : Element structure 32 : Second pad region 33 : Second lead-out portion 34 : Element pad 35 : Second wire 36 : First main surface 37 : Second main surface 38 : End surface 39 : Resin first main surface 40 : Resin second main surface 41 : Resin end surface 42 : Boundary 43 : Joint portion 44 : Element region 45 : Outer region 46 : First layer 47 : Second layer 48 : Boundary 49 : First main surface 50 : Second main surface Surface 51 : End surface 52 : First main surface 53 : Second main surface 54 : End surface 55 : Monocrystalline silicon layer 56 : Polycrystalline silicon layer 57 : Interface 58 : Upper surface 59 : Upper surface 60 : First monocrystalline silicon layer 61 : Second single crystal silicon layer 62 : First polycrystalline silicon layer 63 : Supporting portion 64 : Cavity 65 : Cantilever structure 66 : Upper surface 67 : Bottom surface 68 : Side surface 69 : Peripheral edge 70 : Concavo-convex surface 71 : Inner peripheral surface 72 : Periphery Surface 73 : Body portion 74 : Connection portion 75 : Opening 76 : Base end portion 77 : Cantilever separating and insulating portion 78 : End portion 79 : First potential portion 80 : Second potential portion 81 : Base portion 82 : First projecting portion 83 : second protruding portion 84 : inner peripheral surface 85 : outer peripheral surface 86 : tip portion 87 : base end portion 88 : tip portion 89 : base end portion 90 : buried wiring structure 91 : first buried insulating layer 92 : first buried wiring Layer 93 : Second buried insulating layer 94 : First contact opening 95 : Second contact opening 96 : First end 97 : Second end 98 : First isolation insulating portion 99 : First contact region 100 : Second isolation Insulating portion 101 : Second contact region 102 : Exposed wiring structure 103 : First exposed wiring structure 104 : Second exposed wiring structure 105 : Base insulating layer 106 : Exposed wiring layer 107 : Cavity 108 : Inner peripheral surface 109 : Outer peripheral surface 110 : Recess 111 : Mesa 112 : Recess 113 : Top surface 114 : Bottom surface 115 : Side surface 116 : Bonding layer 117 : First bonding layer 118 : Second bonding layer 119 : Metal filament 120 : Surplus conductor 121 : Semiconductor wafer 122 : Monocrystalline silicon seed layer 123 : Polycrystalline silicon seed layer 124 : Space 125 : First trench 126 : Second trench 127 : Third trench 128 : Release trench 129 : Lid wafer 130 : Bonding material 131 : Bonding material 132 : Al Layer 133: Ge layer 134: Surface roughness W1 : Width X: First direction Y: Second direction Z: Third direction
Claims (21)
前記第1基材の前記第1主面側の表層部に前記第1単結晶シリコン層に形成された素子構造と、
シリコンと共晶を形成可能な金属を含む接合層を有し、前記第1多結晶シリコン層と前記接合層との接合によって形成された接合部を介して前記第1基材に接合され、前記素子構造を封止する第2基材とを含む、電子装置。 A first substrate having a first major surface and an opposite second major surface, the first substrate comprising a first monocrystalline silicon layer and a first polycrystalline silicon layer adjacent and surrounding the first monocrystalline silicon layer. a first substrate comprising a semiconductor layer;
an element structure formed in the first single crystal silicon layer on a surface layer portion of the first substrate on the first main surface side;
a bonding layer containing a metal capable of forming a eutectic with silicon; bonded to the first base via a bonding portion formed by bonding the first polycrystalline silicon layer and the bonding layer; and a second substrate encapsulating the device structure.
前記第1多結晶シリコン層に対して前記第2主面側に形成され、前記内側部分から前記外側部分に向かって前記ベース部を横切って延び、前記内側部分と前記外側部分とを電気的に接続する第1配線層と、
前記第1配線層と前記ベース部との間に形成され、前記ベース部から前記第1配線層を電気的に絶縁する絶縁層とを含む、請求項1に記載の電子装置。 The first polysilicon layer includes a base portion forming the junction portion, an inner portion formed in an element region inside the junction portion, and an inner portion formed in the element region inside the junction portion, and on the opposite side of the element region to the junction portion. an outer portion formed in the outer region;
formed on the second main surface side with respect to the first polycrystalline silicon layer and extending across the base portion from the inner portion toward the outer portion to electrically connect the inner portion and the outer portion; a first wiring layer to be connected;
2. The electronic device according to claim 1, further comprising an insulating layer formed between said first wiring layer and said base portion and electrically insulating said first wiring layer from said base portion.
前記第1分離絶縁部で囲まれた前記内側部分で形成され、前記第1配線層に接続された第1コンタクト領域とを含む、請求項2に記載の電子装置。 a first separating insulating portion extending from the first main surface of the first base material to the insulating layer and electrically separating a portion of the inner portion;
3. The electronic device according to claim 2, further comprising a first contact region formed in said inner portion surrounded by said first isolation insulating portion and connected to said first wiring layer.
前記第2分離絶縁部で囲まれた前記外側部分で形成され、前記第1配線層に接続された第2コンタクト領域とを含む、請求項3または4に記載の電子装置。 a second separating insulating portion extending from the first main surface of the first base material to the insulating layer to electrically separate a portion of the outer portion;
5. The electronic device according to claim 3, further comprising a second contact region formed in said outer portion surrounded by said second isolation insulating portion and connected to said first wiring layer.
前記内側部分は、前記環状のベース部の内周縁から選択的に突出し、前記第1コンタクト領域が形成された第1突出部を含む、請求項3~6のいずれか一項に記載の電子装置。 the base portion of the first polycrystalline silicon layer is formed in a ring shape surrounding the element structure in plan view,
The electronic device according to any one of claims 3 to 6, wherein the inner portion selectively protrudes from an inner peripheral edge of the annular base portion and includes a first protrusion on which the first contact region is formed. .
前記外側部分は、前記環状のベース部の外周縁から選択的に突出し、前記第2コンタクト領域が形成された第2突出部を含む、請求項5または6に記載の電子装置。 the base portion of the first polycrystalline silicon layer is formed in a ring shape surrounding the element structure in plan view,
7. The electronic device according to claim 5, wherein the outer portion selectively protrudes from the outer periphery of the annular base portion and includes a second protrusion on which the second contact area is formed.
前記第1基材、前記第2基材および前記第3基材を封止する封止樹脂とを含む、請求項1~20のいずれか一項に記載の電子装置。 a third base on which a circuit electrically connected to the first base is formed;
The electronic device according to any one of claims 1 to 20, further comprising a sealing resin that seals the first base, the second base and the third base.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021165370A JP2023056189A (en) | 2021-10-07 | 2021-10-07 | electronic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021165370A JP2023056189A (en) | 2021-10-07 | 2021-10-07 | electronic device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023056189A true JP2023056189A (en) | 2023-04-19 |
Family
ID=86004642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021165370A Pending JP2023056189A (en) | 2021-10-07 | 2021-10-07 | electronic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023056189A (en) |
-
2021
- 2021-10-07 JP JP2021165370A patent/JP2023056189A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10262947B2 (en) | Active chip on carrier or laminated chip having microelectronic element embedded therein | |
CN102815659B (en) | Semiconductor devices with moving members and methods for making the same | |
JP4970662B2 (en) | Structure for electrically connecting first body of semiconductor material on which second body of semiconductor material is placed, composite structure using electrical connection structure, and manufacturing method thereof | |
JP5026653B2 (en) | Micromechanical components and corresponding manufacturing methods | |
CN102339757B (en) | Method for manufacturing semiconductor devices having a glass substrate | |
US20090275165A1 (en) | Process for fabricating a high-integration-density image sensor | |
US7732238B2 (en) | Method of manufacturing an image sensing apparatus in which two members are bonded together | |
US10804296B2 (en) | Semiconductor device and method including a conductive member within a trench | |
US20060220214A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
CN104867865B (en) | A kind of wafer three-dimensional integration lead technique | |
US7800234B2 (en) | Process for manufacturing deep through vias in a semiconductor device, and semiconductor device made thereby | |
JP2015166736A (en) | Component with via contact and method for producing the same | |
TWI373838B (en) | Component with semiconductor junction and its production method | |
TW201515240A (en) | Inertial and pressure sensors on single chip | |
CN105336718A (en) | Source down semiconductor devices and methods of formation thereof | |
CN107697882B (en) | Process for manufacturing a semiconductor device and corresponding semiconductor device | |
CN211004545U (en) | MEMS chip with TSV structure | |
JP2023056189A (en) | electronic device | |
TW200937574A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
JP2001144173A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP5419863B2 (en) | Method for manufacturing a micromachine component provided with a filling layer and a mask layer | |
CN214270212U (en) | Wafer level packaging structure and device level packaging structure | |
JP5228361B2 (en) | Mounting structure of semiconductor device | |
CN111211140B (en) | Solid-state image pickup device and method of manufacturing the same | |
US7541209B2 (en) | Method of forming a device package having edge interconnect pad |