JP4356217B2 - Electronic component manufacturing method and electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば角速度センサ、加速度センサ、メカニカルフィルタ等の電子部品に関し、電気信号を外部に導出する電子部品の製造方法および電子部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、マイクロマシニング技術を用いてシリコン基板等を加工した電子部品として、角速度センサ、加速度センサ、メカニカルフィルタ等が広く知られている。また、この種の電子部品は、例えばシリコン基板と、該シリコン基板の表面側と裏面側とにそれぞれ面接合されたガラス基板とによって構成されている。そして、シリコン基板には、例えば角速度の検出を行う機能部が設けられ、該機能部は2枚のガラス基板によって封止されている。
【0003】
また、機能部と外部とを電気的に接続するために、ガラス基板を貫通してシリコン基板に達する貫通穴を形成し、この貫通穴に導電膜を設けたものが知られている(例えば、特開平7−263709号公報、特開平9−283663号公報等)。そして、このような従来技術による電子部品は、ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合によって接合した後、サンドブラスト加工等を行うことによってガラス基板を貫通してシリコン基板の一部を露出させ、貫通穴を形成する。そして、スパッタ、蒸着等の手段を用いて貫通穴の内壁に導電膜を形成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述した従来技術では、ガラス基板とシリコン基板とを接合した後にガラス基板の表面側から穴加工を施し、ガラス基板からシリコン基板に連通した貫通穴を形成している。そして、このような穴加工は、通常はウエハに多数の電子部品を形成した状態で行われる。
【0005】
このとき、ウエハ面上でサンドブラスト加工速度にばらつきが生じる傾向があり、ウエハ面のある位置では貫通穴がガラス基板を貫通せずに有底穴となってしまい、またウエハ面の他の位置では貫通穴がシリコン基板をも貫通してしまうことがある。このように、貫通穴がガラス基板を貫通しないときにはシリコン基板の接続部と電気的な接続を行うことができず、一方、貫通穴がシリコン基板をも貫通してしまうときにはシリコン基板の機能部をも損傷する虞がある。このため、電子部品の不良が生じ易く、生産性が低下するという問題がある。
【0006】
また、電子部品毎に貫通穴の開口面積が異なるため、導電膜と接続部との間のコンタクト抵抗にばらつきが生じる。このため、電子部品の入力抵抗、出力抵抗がばらつくから、機能部の動作特性、検出特性等が電子部品毎に異なるという問題もある。
【0007】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、機能部と外部とを電気的に確実に接続でき、生産性、信頼性を向上することができる電子部品の製造方法及び電子部品を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、初期貫通孔を有するガラス基板と機能部を形成する機能部形成基板とを貼り合わせ、前記初期貫通孔を通じて当該初期貫通孔に穴加工を施し、該加工済み貫通孔の内壁に前記機能部と外部との間を電気的に接続する導電膜を設ける構成としてなる電子部品の製造方法であって、前記穴加工では、前記初期貫通孔の内壁を削ることにより、前記ガラス基板のうち前記機能部形成基板と貼り合わされる側の開口端の欠損による突起部を少なくとも除去し、前記ガラス基板と機能部形成基板との間の段差をなくす構成としたことを特徴としている。
【0009】
このように構成することにより、初期貫通孔を有するガラス基板を機能部形成基板に面接合した後に、初期貫通孔を通じて当該初期貫通孔に穴加工を施すから、初期貫通孔の内壁を研磨してその内径寸法を広げることができ、初期貫通孔に生じる突起等を除去し、ガラス基板と機能部形成基板との間の段差をなくすことができる。このため、加工済み貫通孔の内壁に導電膜を形成することによって、導電膜がガラス基板とシリコン基板との間で断線することがなく、該導電膜によって機能部と外部とを電気的に接続することができる。また、初期貫通孔を穴加工するときには、初期貫通孔の内壁を突起等を除去する程度に僅かに削るだけで済むから、穴加工による加工済み貫通孔の形状ばらつきを少なくすることができる。
【0010】
また、請求項2の発明は、初期貫通孔を有するガラス基板と機能部を形成する機能部形成基板とを貼り合わせ、前記初期貫通孔を通じて当該初期貫通孔に穴加工を施すと共に前記ガラス基板のうち前記初期貫通孔の周囲に配線用の溝加工を施し、前記ガラス基板の表面と加工済み貫通孔とに全面に亘って導電膜を設け、該導電膜のうちガラス基板の表面の導電膜を除去し、前記加工済み貫通孔と配線用溝との内壁に前記機能部を外部に電気的に接続する導電膜を設ける構成としてなる電子部品の製造方法であって、前記穴加工では、前記初期貫通孔の内壁を削ることにより、前記ガラス基板のうち前記機能部形成基板と貼り合わされる側の開口端の欠損による突起部を少なくとも除去し、前記ガラス基板と機能部形成基板との間の段差をなくし、前記溝加工では、前記ガラス基板に形成された前記初期貫通孔の開口近傍に前記ガラス基板の表面よりも窪んだ前記配線用溝を形成する構成としたことを特徴としている。
【0011】
これにより、初期貫通孔を有するガラス基板を機能部形成基板に面接合した後に、初期貫通孔を通じて当該初期貫通孔に穴加工を施すから、初期貫通孔の内壁を削ることにより、初期貫通孔の突起等をなくし、ガラス基板と機能部形成基板との間の段差を除去することができる。このため、導電膜がガラス基板とシリコン基板との間で断線することがなく、該導電膜によって機能部と外部とを電気的に接続することができる。
【0012】
また、貫通孔の穴加工と同時にガラス基板のうち貫通孔の周囲に溝加工を施し、ガラス基板の表面よりも窪んだ配線用溝を形成したから、ガラス基板の表面と加工済み貫通孔とに全面に亘って導電膜を形成することによって、加工済み貫通孔と配線用溝との内壁に導電膜を設けることができる。そして、この状態でガラス基板の表面に研磨処理等を施すことによって、導電膜のうちガラス基板の表面の導電膜を除去し、貫通孔と配線用溝との内壁に機能部と外部とを電気的に接続する導電膜を設けることができる。このため、配線用溝を用いてガラス基板の表面に貫通孔内に接続した配線を形成することができる。
【0013】
一方、請求項3の発明は、初期貫通孔を有するガラス基板と機能部を形成する機能部形成基板とを貼り合わせ、前記初期貫通孔を通じて当該初期貫通孔に穴加工を施すと共に前記ガラス基板のうち前記初期貫通孔の周囲に配線用の溝加工を施し、前記加工済み貫通孔と配線用溝との内壁に前記機能部を外部に電気的に接続する導電膜を設ける構成としてなる電子部品であって、前記穴加工では、前記初期貫通孔の内壁を削ることにより、前記ガラス基板のうち前記機能部形成基板と貼り合わされる側の開口端の欠損による突起部を少なくとも除去し、前記ガラス基板と機能部形成基板との間の段差をなくし、前記溝加工では、前記ガラス基板に形成された前記貫通孔の開口近傍に前記ガラス基板の表面よりも窪んだ前記配線用溝を形成する構成としたことを特徴としている。
【0014】
このように構成したことにより、初期貫通孔の内壁を削ることによって初期貫通孔に穴加工を施すから、ガラス基板には加工済み貫通孔を形成することができ、初期貫通孔の突起等を除去し、ガラス基板と機能部形成基板との間の段差をなくすことができる。また、ガラス基板の表面には、初期貫通孔の開口近傍に位置して配線用溝を設けたから、該配線用溝の内壁に加工済み貫通孔の内壁に接続した導電膜を形成することができる。このため、ガラス基板の配線用溝に加工済み貫通孔に接続された配線を取り付けることができる。
【0015】
また、請求項4の発明は、導電膜のうち配線用溝内に位置した部位を電極パッドとしたことにある。
【0016】
これにより、電極パッドをなす配線用溝内の導電膜にワイヤーボンディング等を施すことによって、機能部と外部との間を電気的に接続することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態による電子部品として角速度センサを例に挙げ添付図面に従って詳細に説明する。
【0018】
まず、図1ないし図10は本発明の第1の実施の形態を示している。図において、1はガラス基板によって形成された下側基板で、該下側基板1の表面側には、後述するシリコン基板2が陽極接合によって面接合されている。
【0019】
2は導電性をもった低抵抗の単結晶シリコンによって形成された機能部形成基板としてのシリコン基板で、該シリコン基板2には、エッチング処理を施すことによって、後述の角速度検出部11、枠部12が形成されている。
【0020】
3はガラス基板によって形成された上側基板で、該上側基板3の裏面3Aは、角速度検出部11の接続部と枠部12とに接合するための接合面となり、該上側基板3の裏面3A側の中央には収容凹部3Bが形成され、前記裏面3Aの反対側となる上側基板3の表面3Cは非接合面となっている。また、該上側基板3は、角速度検出部11の接続部と枠部12とに陽極接合され、下側基板1と上側基板3との間に密閉室4を画成している。
【0021】
11は機能部(外力検出部)としての角速度検出部で、該角速度検出部11は、図2に示すように回転軸X−Xの回りに角速度Ωが作用したとき、この回転軸X−X回りの角速度Ωを検出するものである。また、角速度検出部11は、シリコン基板2をエッチングすることにより、枠部12の内側に形成されている。
【0022】
ここで、角速度検出部11の構成について図2を参照しつつ説明する。13,13は下側基板1上に設けられた支持部、14は凹溝部15によって下側基板1の表面から離間した状態で設けられ、4本の支持梁16によって該各支持部13に支持された振動体をそれぞれ示し、該振動体14はこれらの支持梁16によって、図2中の矢示A方向、矢示B方向に変位可能な状態となっている。また、該振動体14の両面側にはくし状電極14A,14Aが設けられている。
【0023】
17,17は振動体14の両側に位置し、下側基板1上に設けられた電極支持部で、該各電極支持部17の両面側にはくし状電極17Aが設けられ、該各くし状電極17Aは、振動体14の各くし状電極14Aと離間した状態で噛合している。
【0024】
18は振動体14の下側に位置して下側基板1の表面に設けられた電極板で、該電極板18は、例えば導電性金属材料によって形成され、振動体14がコリオリ力により矢示B方向に変位したときに、その変位量を検出するものである。
【0025】
19は電極板18に接続された引出部で、該引出部19は、電極板18から延出され電極板18と共に下側基板1の表面に設けられた導電性金属材料からなる配線部19Aと、該配線部19Aの上に設けられたシリコン材料からなるパッド部19Bとによって構成されている。
【0026】
ここで、支持部13、電極支持部17,17および引出部19は、角速度検出部11を電気的に接続する接続部を構成している。
【0027】
20,20,…は上側基板3から角速度検出部11に亘って形成された4個のビアホール(2個のみ図示)で、該各ビアホール20は後述する貫通孔21と、該貫通孔21の底部に設けられた凹底部22と、前記貫通孔21と凹底部22との内壁に設けられた導電膜23とにより構成されている。なお、実施の形態では、ビアホール20は電極支持部17に設ける場合のみについて図示しているが、支持部13、引出部19にも図1と同様にビアホールが穿設されている。
【0028】
21,21,…は上側基板3を貫通して設けられたテーパ状の貫通孔21で、該各貫通孔21内には、シリコン基板2のうち接続部をなす各電極支持部17が露出している。また、各貫通孔21は、例えば、開口部となる上側基板3の表面3C側の直径寸法が裏面3A側の直径寸法よりも大きくなっている。このため、貫通孔21は、上側基板3の表面3C側からシリコン基板2側に向かって漸次縮径するテーパ状をなしている。
【0029】
22,22,…は貫通孔21の底部に位置してシリコン基板2に形成された凹底部で、該凹底部22は貫通孔21との間に段差なく滑らかに連続した壁面を有し、略円形の浅溝形状をなしている。
【0030】
23,23,…は各貫通孔21と凹底部22との内壁に設けられた導電膜で、該導電膜23は、角速度検出部11の接続部(支持部13、各電極支持部17、引出部19)から上側基板3の表面3C側に延びている。また、導電膜23のうち上側基板3の表面3C側に位置した部位は、電極パッド23Aを構成している。そして、この電極パッド23Aに半田バンプ、ワイヤーボンディング等を施すことによって、導電膜23は角速度検出部11と外部とを電気的に接続するものである。
【0031】
このように構成される角速度センサでは、振動体14のくし状電極14Aと電極支持部17のくし状電極17Aとの間には、外部の発振回路から導電膜23等を通じて駆動信号が印加され、振動体14を矢示A方向に振動させる。この状態で、角速度センサに回転軸X−X回りの角速度Ωが作用すると、振動体14にコリオリ力が作用し、このコリオリ力の大きさに対応して振動体14が矢示B方向に変位し、振動体14と電極板18との間の離間距離が変化する。
【0032】
そして、この離間距離の変化を、振動体14と電極板18との間の静電容量による信号とし、この信号を導電膜23を通じて検出回路に出力する。そして、該検出回路では静電容量を電圧に変換し、回転軸X−X回りに加わる角速度Ωを測定することができる。
【0033】
次に、図3ないし図11に基づいて、本実施の形態による角速度センサの製造方法について述べる。なお、本実施の形態では単一の角速度センサを製造する場合を例に挙げて説明するが、一枚のシリコン基板2(シリコンウエハ)に多数の角速度センサを製造した後、各角速度センサを切り離す構成としてもよい。
【0034】
まず、図3は初期貫通孔24等を形成する前の上側基板3を示している。そして、図4に示す貫通孔加工工程では、上側基板3の裏面側には、角速度検出部11を収容する収容凹部3Bを形成する。また、上側基板3のうち接続部となる支持部13、各電極支持部17、引出部19に接合される部位には、厚さ方向に貫通した初期貫通孔24を穿設する。このとき、初期貫通孔24は、上側基板3の表面側からサンドブラスト等の穴あけ加工手段を用いることによって形成する。このため、初期貫通孔24は表面側から裏面側に向けて漸次縮径した形状をなすと共に、初期貫通孔24のうち上側基板3の裏面3A側に開口した部位には、開口端の欠損等によって面取り形状をした環状突起部24Aが形成されている。
【0035】
図5に示す第1の接合工程では、初期貫通孔24を有する上側基板3の裏面3Aにシリコン基板2の表面を衝合させる。そして、この状態で、これらを接合温度まで加熱しつつ、上側基板3、シリコン基板2に例えば1000V程度の電圧を印加し、該シリコン基板2と下側基板1とを陽極接合等の接合手段を用いて面接合し、貼り合わせる。
【0036】
図6に示す機能部加工工程では、シリコン基板2の裏面にマスク(図示せず)を成膜した上で、エッチング処理によって凹溝部15を形成し、シリコン基板2のうち凹溝部15に対応した位置が薄肉部2Aとなる。この状態で、角速度検出部11と枠部12を型取ったマスク(図示せず)をシリコン基板2の裏面に成膜した上で、シリコン基板2の裏面側からマスクを通してエッチング処理を施し、該シリコン基板2のうち薄肉部2Aに対応した位置には角速度検出部11を形成し、その外側には枠部12を加工する。
【0037】
図7に示す第2の接合工程では、予めほぼ中央部に電極板18等が形成された下側基板1によって角速度検出部11を覆うと共に、下側基板1の表面をシリコン基板2のうち接続部となる支持部13、各電極支持部17、引出部19(図2参照)および枠部12に当接させる。そして、これらを減圧雰囲気中で陽極接合によって面接合させる。このとき、角速度検出部11は画成された密閉室4内に封止される。
【0038】
図8、図9に示す穴加工工程では、上側基板3の表面全面に亘ってサンドブラスト等の穴加工手段を用いて初期貫通孔24の内壁全面または内壁のうち環状突起部24Aを有するシリコン基板2側を研磨する。このとき、初期貫通孔24は、その内壁が研磨されるから、内径寸法が僅かに拡大し、環状突起部24Aは除去される。また、初期貫通孔24内に露出した電極支持部17の表面にも穴加工が施されるから、電極支持部17の表面に浅溝状の凹底部22が形成され、上側基板3と電極支持部17との間には、貫通孔21と凹底部22とは段差無くテーパ状に連続した内壁を有する。
【0039】
なお、サンドブラストによる穴加工は上側基板3の表面3C全面に施すものとしたが、例えば初期貫通孔24を型取ったマスク(図示せず)を上側基板3の表面側に成膜した上で、初期貫通孔24内だけを穴加工する構成としてもよい。
【0040】
さらに、図10に示す導電膜加工工程は、貫通孔21の位置に合わせてメタルマスク(図示せず)を上側基板3の表面3C側に配置し、このメタルマスクをマスクとして例えばスパッタ等の手段を用いて、上側基板3の貫通孔21の内壁にアルミニウム等の金属薄膜を成膜し、導電膜23を設ける。このように、穴加工工程と導電膜加工工程とによって、貫通孔21、凹底部22および導電膜23からなるビアホール20を加工し、導電膜23のうち上側基板3の表面3Cに位置した部位には、ニッケルまたは白金等の電極用下地金属を設ける。
【0041】
なお、導電膜23はメタルマスクを通じて金属薄膜を成膜することとしたが、例えば上側基板3の表面全面に導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ等を用いて貫通孔21内等の導電膜を残存させ、他の部位の導電膜を除去する構成としてもよい。
【0042】
然るに、本実施の形態によれば、初期貫通孔24を有する上側基板3をシリコン基板2に貼り合わせた後、初期貫通孔24に穴加工を施すから、サンドブラスト等の穴加工による研磨量を少なくし、加工時間を短くすることができる。このため、例えば単一のウエハ上に形成した多数の角速度センサに同時に穴加工を施す場合であっても、各角速度センサに設けた貫通孔21の内径寸法等のばらつきをなくすことができ、略同一形状の貫通孔21を形成することができる。
【0043】
また、貫通孔21は初期貫通孔24の内壁を研磨することによって形成するから、初期貫通孔24の環状突起部24Aを除去することができ、貫通孔21は、上側基板3と電極支持部17との間が段差無く連続したテーパ形状をなすと共に、その底面には確実に電極支持部17を露出させることができる。このため、貫通孔21内に設けた導電膜23に段差による断線が生じることがなく、導電膜23を通じて確実に電極支持部17と外部との間を電気的に接続することができ、信頼性を向上することができる。
【0044】
さらに、貫通孔21を形成するために穴加工時間は短時間ですむから、貫通孔21がシリコン基板2を貫通することがない。このため、角速度検出部11の損傷を防止できると共に、密閉室4の密閉性を確保することができるから、歩留を高めて生産性を向上させることができる。
【0045】
一方、貫通孔21の開口面積も略等しくすることができるから、導電膜23と電極支持部17等の接続部との間のコンタクト抵抗を略等しくすることができる。このため、角速度センサの入力抵抗、出力抵抗のばらつきを抑制し、角速度検出部11の動作特性、検出特性等を安定化することができる。
【0046】
次に、図11ないし図15は本発明の第2の実施の形態による角速度センサを示し、本実施の形態の特徴は、シリコン基板の上側に配設された上側基板には貫通孔の開口周囲に位置して配線用溝を形成すると共に、該配線用溝には貫通孔内に接続した導電膜を設けたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【0047】
31,31,…は貫通孔21の開口近傍に位置して上側基板3の表面3Cに設けられた配線用溝で、該配線用溝31は貫通孔21よりも浅い深さ寸法をもって上側基板3の表面3C側に溝状の設けられ、貫通孔21の開口を取り囲むと共に、その一部が略四角形状の電極部31Aをなしている。
【0048】
32,32,…は各貫通孔21の内壁と配線用溝31の内壁とに設けられた導電膜で、該導電膜32は、角速度検出部11の接続部(支持部13、各電極支持部17、引出部19)から上側基板3の配線用溝31内に延びている。また、導電膜32のうち電極部31A内に位置した部位は、電極パッド32Aを構成している。そして、この電極パッド32Aに半田バンプ、ワイヤーボンディング等を施すことによって、導電膜32は角速度検出部11と外部とを電気的に接続するものである。
【0049】
次に、図13ないし図15に基づいて、本実施の形態による角速度センサの製造方法について述べる。
【0050】
まず、第1の実施の形態と同様に、貫通孔加工工程によって上側基板3に初期貫通孔24を形成し、第1の接合工程によって上側基板3とシリコン基板2とを接合した後、機能部加工工程によってシリコン基板2に角速度検出部11を形成する。そして、第2の接合工程によってシリコン基板2に下側基板1を接合し、角速度検出部11を下側基板1と上側基板3との間に封止する。
【0051】
次に、図14に示す穴加工工程では、配線用溝31を型取ったマスク(図示せず)を上側基板3の表面3C側に成膜した上で、初期貫通孔24にサンドブラスト等の穴加工を施し、上側基板3にテーパ状の貫通孔21,21,…を加工する。これにより、上側基板3と電極支持部17とには、段差無くテーパ状に連続した内壁を有する貫通孔21と凹底部22とがそれぞれ形成される。また、この貫通孔21の形成と同時に、該貫通孔21の開口近傍には上側基板3の表面3Cよりも窪んだ配線用溝31が形成される。
【0052】
そして、図15に示す導電膜加工工程は、上側基板3の表面3Cと貫通孔21、凹底部22とに全面に亘って導電膜としてのアルミニウム等の金属薄膜33を成膜する。このとき、貫通孔21、凹底部22、配線用溝31の内壁に金属薄膜33が形成されると共に、上側基板3の表面3Cにも全面に亘って金属薄膜33が形成される。
【0053】
その後、表面研磨工程によって上側基板3の表面3C側を図15中に仮想線a−aで示す位置まで研磨する。これにより、金属薄膜33のうち上側基板3の表面3C上に形成されたものは除去される。一方、金属薄膜33のうち貫通孔21、凹底部22の内壁と配線用溝31内に形成されたものは、そのまま残存して図11に示すように導電膜32となる。
【0054】
かくして、本実施の形態によっても第1の実施の形態と同様の作用効果を得ることができるが、本実施の形態では、上側基板3の表面よりも窪んだ配線用溝31内に導電膜32を形成したから、例えば製造工程の途中で角速度センサを運搬等するときでも導電膜32が工具等に接触することがなく、導電膜32の剥離を防止することができる。また、配線用溝31の電極部31Aには電極パッド32Aを設けたから、角速度センサを実装した後にはワイヤボンディングが電極部31A内で電極パッド32Aに接続される。このため、電極パッド32Aとワイヤボンディングとの接続箇所を配線用溝31内に配置することができ、これらの接続部位を保護することができる。このため、ワイヤボンディング等を長期間に亘って確実に接続することができ、信頼性、生産性を向上することができる。
【0055】
また、配線用溝31によって導電膜32の配線形状を設定することができるから、例えばメタルマスクを用いて導電膜を成膜する場合に比べてメタルマスクのずれ等が生じることがなく、配線の幅寸法を小さくすることができる。このため、角速度センサを小型化し、製造コストを低減することができる。
【0056】
なお、各実施の形態では、電子部品として角速度センサを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、加速度センサ、メカニカルフィルタ等に適用してもよい。
【0057】
また、第1,第2の接合工程では、陽極接合を例に挙げて説明したが、接着剤等によって接着してもよく、要はガラス基板とシリコン基板との接着力が確保されればよい。
【0058】
また、各実施の形態では、貫通孔21等からなるビアホール20を角速度検出部11の電極支持部17に形成したものを図示して説明したが、これに限らず、角速度検出部11の接続部をなす支持部13、引出部19にも同様にしてビアホール20を形成している。
【0059】
さらに、貫通孔21は、上側基板3に形成する構成としたが、本発明はこれに限らず下側基板1に形成する構成としてもよい。また、本実施の形態では初期貫通孔24を有する上側基板3をシリコン基板2に接合した後、シリコン基板2に下側基板1を接合するものとしたが、下側基板1をシリコン基板2に接合した後、シリコン基板2に初期貫通孔24を有する上側基板3を接合する構成としてもよい。
【0060】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項1の発明に係る製造方法によれば、初期貫通孔を有するガラス基板と機能部を形成する機能部形成基板とを貼り合わせ、初期貫通孔に穴加工を施した後、加工済み貫通孔の内壁に導電膜を設ける構成としたから、単一のウエハ上に形成した多数の電子部品に同時に穴加工を施す場合であっても、各電子部品毎の加工済み貫通孔の形状ばらつきをなくすことができ、生産性を向上することができる。また、導電膜を通じて確実に機能部と外部との間を電気的に接続することができ、信頼性を向上することができる。さらに、加工済み貫通孔の開口面積も略同一形状とし、導電膜と機能部との間のコンタクト抵抗を略等しくすることができるから、電子部品の入力抵抗、出力抵抗のばらつきを抑制し、電子部品の動作特性、検出特性等を安定化させることができる。
【0061】
また、請求項2の発明によれば、初期貫通孔の穴加工と同時に初期貫通孔の周囲に溝加工を施してガラス基板の表面に配線用溝を形成したから、ガラス基板の表面全面に導電膜を形成することによって、加工済み貫通孔と配線用溝との内壁に導電膜を設けることができる。そして、この状態でガラス基板の表面に研磨処理等を施すことによって、導電膜のうちガラス基板の表面のものを除去し、加工済み貫通孔と配線用溝との内壁に機能部と外部とを電気的に接続する導電膜を設けることができる。このため、配線用溝を用いてガラス基板の表面に加工済み貫通孔内に接続した配線を形成することができる。また、配線用溝によって導電膜の配線形状を設定することができるから、配線の幅寸法を小さくすることができ、角速度センサ等の電子部品を小型化し、製造コストを低減することができる。
【0062】
一方、請求項3の発明による電子部品は、初期貫通孔の内壁を削ることによって初期貫通孔に穴加工を施すから、ガラス基板には加工済み貫通孔を形成することができ、初期貫通孔の突起等を除去し、ガラス基板と機能部形成基板との間の段差をなくすことができる。また、ガラス基板の表面よりも窪んだ配線用溝内に導電膜を形成したから、例えば製造工程の途中で電子部品を運搬等するときでも導電膜が工具等に接触することがなく、導電膜の剥離を防止することができ、信頼性を向上することができる。
【0063】
また、請求項4の発明によれば、導電膜のうち配線用溝内に位置した部位は電極パッドをなすから、電極パッドとなる配線用溝内の導電膜にワイヤーボンディング等を施すことによって、機能部と外部とを電気的に接続することができる。また、電極パッドとワイヤボンディングとの接続箇所を配線用溝内に配置することができるから、これらの接続部位を保護することができ、信頼性、生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態による角速度センサを示す断面図である。
【図2】図1の角速度センサを上側基板を取外した状態で示す斜視図である。
【図3】上側基板を初期貫通孔を形成する前の状態で示す断面図である。
【図4】貫通孔加工工程によって上側基板に初期貫通孔を形成した状態を示す断面図である。
【図5】第1の接合工程によって上側基板とシリコン基板とを接合した状態を示す断面図である。
【図6】機能部加工工程によってシリコン基板に角速度検出部を形成した状態を示す断面図である。
【図7】第2の接合工程によってシリコン基板に下側基板を接合した状態を示す断面図である。
【図8】穴加工工程によって上側基板に貫通孔を形成した状態を示す断面図である。
【図9】図8中の貫通孔を拡大して示す拡大断面図である。
【図10】導電膜加工工程によって貫通孔の内壁に導電膜を形成した状態を示す拡大断面図である。
【図11】第2の実施の形態による角速度センサを示す断面図である。
【図12】第2の実施の形態による角速度センサを示す平面図である。
【図13】シリコン基板に上側基板と下側基板とを接合した状態を示す図7と同様の断面図である。
【図14】穴加工工程によって上側基板に貫通孔を形成し、上側基板の表面に配線用溝を形成した状態を示す断面図である。
【図15】導電膜加工工程によって上側基板の表面と貫通孔等の全面に金属薄膜を形成した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 下側基板(ガラス基板)
2 シリコン基板
3 上側基板(ガラス基板)
11 角速度検出部(機能部)
12 枠部
13 支持部(接続部)
17 電極支持部(接続部)
19 引出部(接続部)
20 ビアホール
21 貫通孔(加工済み貫通孔)
22 凹底部
23,32 導電膜
24 初期貫通孔
31 配線用溝
33 金属薄膜(導電膜)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component such as an angular velocity sensor, an acceleration sensor, and a mechanical filter, for example, and relates to an electronic component manufacturing method and an electronic component that derive an electric signal to the outside.
[0002]
[Prior art]
In general, angular velocity sensors, acceleration sensors, mechanical filters, and the like are widely known as electronic components obtained by processing a silicon substrate or the like using a micromachining technique. In addition, this type of electronic component includes, for example, a silicon substrate and a glass substrate that is surface-bonded to the front surface side and the back surface side of the silicon substrate. The silicon substrate is provided with a functional unit that detects angular velocity, for example, and the functional unit is sealed by two glass substrates.
[0003]
In addition, in order to electrically connect the functional part and the outside, a through hole that reaches the silicon substrate through the glass substrate is formed, and a conductive film is provided in the through hole (for example, JP-A-7-263709, JP-A-9-283663, etc.). Then, such an electronic component according to the prior art, after joining the glass substrate and the silicon substrate by anodic bonding, through a glass substrate by sandblasting or the like to expose a part of the silicon substrate, through holes Form. And the electrically conductive film is formed in the inner wall of a through-hole using means, such as a sputter | spatter and vapor deposition.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described prior art, after the glass substrate and the silicon substrate are joined, hole processing is performed from the surface side of the glass substrate to form a through hole that communicates from the glass substrate to the silicon substrate. Such hole processing is usually performed in a state where a large number of electronic components are formed on the wafer.
[0005]
At this time, the sandblasting speed tends to vary on the wafer surface, and the through hole does not penetrate the glass substrate at a position on the wafer surface and becomes a bottomed hole at another position on the wafer surface. The through hole may also penetrate the silicon substrate. As described above, when the through hole does not penetrate the glass substrate, it is impossible to make an electrical connection with the connection portion of the silicon substrate. On the other hand, when the through hole penetrates the silicon substrate, the functional portion of the silicon substrate is not provided. May also be damaged. For this reason, the defect of an electronic component tends to arise and there exists a problem that productivity falls.
[0006]
In addition, since the opening area of the through hole differs for each electronic component, the contact resistance between the conductive film and the connection portion varies. For this reason, since the input resistance and the output resistance of the electronic component vary, there is a problem that the operation characteristic and detection characteristic of the functional unit are different for each electronic component.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. An electronic component manufacturing method and an electronic component that can electrically and reliably connect a functional unit to the outside and improve productivity and reliability. It is intended to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the problems described above, Tomorrow , initial A glass substrate having a through hole and a functional part forming substrate for forming a functional part are bonded together, initial Through the through hole initial The through hole is machined, and a conductive film that electrically connects the functional part to the outside is provided on the inner wall of the machined through hole. In the manufacturing method of an electronic component, the protrusion is caused by a defect in an opening end on a side of the glass substrate that is bonded to the functional part forming substrate by cutting an inner wall of the initial through hole in the hole processing. At least, and a step between the glass substrate and the functional part forming substrate is eliminated. The
[0009]
By configuring in this way, initial After surface bonding the glass substrate having a through hole to the functional part forming substrate, initial Through the through hole initial Because the through hole is drilled, initial The inner wall of the through hole can be polished to increase its inner diameter, initial A protrusion or the like generated in the through hole can be removed, and a step between the glass substrate and the functional unit formation substrate can be eliminated. Therefore, by forming a conductive film on the inner wall of the processed through-hole, the conductive film is not disconnected between the glass substrate and the silicon substrate, and the functional part and the outside are electrically connected by the conductive film. can do. Also, initial When drilling through holes, initial Since the inner wall of the through hole only needs to be slightly shaved to such an extent that the protrusions are removed, variation in the shape of the processed through hole due to the hole processing can be reduced.
[0010]
Further, the invention of
[0011]
This initial After surface bonding the glass substrate having a through hole to the functional part forming substrate, initial Through the through hole initial Because the through hole is drilled, By cutting the inner wall of the initial through hole, The step of the through hole can be eliminated, and the step between the glass substrate and the functional part forming substrate can be removed. For this reason, the conductive film is not disconnected between the glass substrate and the silicon substrate, and the functional portion and the outside can be electrically connected by the conductive film.
[0012]
Simultaneously with the drilling of the through hole, a groove is formed around the through hole in the glass substrate, and the surface of the glass substrate More hollow Since the wiring groove is formed, the conductive film can be provided on the inner wall of the processed through hole and the wiring groove by forming the conductive film over the entire surface of the glass substrate and the processed through hole. . In this state, the surface of the glass substrate is polished to remove the conductive film on the surface of the glass substrate, and the functional portion and the outside are electrically connected to the inner wall of the through hole and the wiring groove. An electrically conductive film can be provided. For this reason, the wiring connected in the through-hole can be formed in the surface of a glass substrate using the groove | channel for wiring.
[0013]
On the other hand, Tomorrow The glass substrate having the initial through hole and the functional part forming substrate for forming the functional part are bonded together, the initial through hole is processed through the initial through hole, and around the initial through hole in the glass substrate. A wiring groove is formed, and a conductive film that electrically connects the functional part to the outside is provided on the inner wall of the processed through hole and the wiring groove. In the hole processing, at least the protrusion due to the defect of the opening end on the side of the glass substrate bonded to the functional part forming substrate is removed by cutting the inner wall of the initial through hole in the hole processing. Then, the step between the glass substrate and the functional part forming substrate is eliminated, and in the groove processing, the wiring groove is recessed from the surface of the glass substrate in the vicinity of the opening of the through hole formed in the glass substrate. It is characterized by the configuration that forms The
[0014]
With this configuration, Since the initial through hole is drilled by cutting the inner wall of the initial through hole, A processed through-hole can be formed in the glass substrate, and protrusions and the like of the initial through-hole can be removed, and a step between the glass substrate and the functional part forming substrate can be eliminated. In addition, on the surface of the glass substrate, initial Since the wiring groove is provided in the vicinity of the opening of the through hole, a conductive film connected to the inner wall of the processed through hole can be formed on the inner wall of the wiring groove. For this reason, the wiring connected to the processed through-hole can be attached to the wiring groove of the glass substrate.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a portion of the conductive film located in the wiring groove as an electrode pad.
[0016]
As a result, the functional portion and the outside can be electrically connected by performing wire bonding or the like on the conductive film in the wiring groove forming the electrode pad.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an angular velocity sensor will be described as an example of an electronic component according to an embodiment of the present invention, and will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0018]
First, FIGS. 1 to 10 show a first embodiment of the present invention. In the figure,
[0019]
[0020]
[0021]
[0022]
Here, the configuration of the angular
[0023]
[0024]
An
[0025]
[0026]
Here, the
[0027]
20, 20,... Are four via holes (only two are shown) formed from the
[0028]
21, 21,... Are tapered through
[0029]
.. Are concave bottom portions formed on the
[0030]
, 23,... Are conductive films provided on the inner walls of the through
[0031]
In the angular velocity sensor configured as described above, a drive signal is applied between the comb-
[0032]
The change in the separation distance is used as a signal due to the capacitance between the vibrating
[0033]
Next, a method for manufacturing the angular velocity sensor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a case where a single angular velocity sensor is manufactured will be described as an example. However, after manufacturing a large number of angular velocity sensors on one silicon substrate 2 (silicon wafer), each angular velocity sensor is separated. It is good also as a structure.
[0034]
First, FIG. 3 shows the
[0035]
In the first bonding step shown in FIG. 5, the surface of the
[0036]
In the functional part processing step shown in FIG. 6, after forming a mask (not shown) on the back surface of the
[0037]
In the second bonding step shown in FIG. 7, the angular
[0038]
8 and 9, the
[0039]
In addition, although the hole processing by sandblasting was performed on the
[0040]
Further, in the conductive film processing step shown in FIG. 10, a metal mask (not shown) is arranged on the
[0041]
The
[0042]
However, according to the present embodiment, the
[0043]
Further, since the through
[0044]
Further, since the hole processing time is short in order to form the through
[0045]
On the other hand, since the opening area of the through
[0046]
Next, FIGS. 11 to 15 show an angular velocity sensor according to a second embodiment of the present invention. The feature of the present embodiment is that the upper substrate disposed on the upper side of the silicon substrate has a through-hole periphery. The wiring groove is formed at the position, and the conductive film connected to the through hole is provided in the wiring groove. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0047]
31 are wiring grooves provided on the
[0048]
32, 32,... Are conductive films provided on the inner wall of each through-
[0049]
Next, a method for manufacturing the angular velocity sensor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0050]
First, as in the first embodiment, the initial through
[0051]
Next, in the hole processing step shown in FIG. 14, a mask (not shown) formed with a
[0052]
In the conductive film processing step shown in FIG. 15, a metal thin film 33 such as aluminum is formed as a conductive film over the
[0053]
Thereafter, the
[0054]
Thus, this embodiment can provide the same effects as those of the first embodiment. However, in this embodiment, the
[0055]
In addition, since the wiring shape of the
[0056]
In each embodiment, the angular velocity sensor is described as an example of the electronic component. However, the present invention is not limited to this and may be applied to an acceleration sensor, a mechanical filter, or the like.
[0057]
In the first and second bonding steps, anodic bonding has been described as an example. However, bonding may be performed using an adhesive or the like, and in short, it is only necessary to secure an adhesive force between the glass substrate and the silicon substrate. .
[0058]
Moreover, in each embodiment, although what demonstrated the via
[0059]
Furthermore, although the through
[0060]
【The invention's effect】
As detailed above, according to the manufacturing method according to the invention of
[0061]
According to the invention of
[0062]
On the other hand, an electronic component according to the invention of
[0063]
Further, according to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an angular velocity sensor according to a first embodiment.
2 is a perspective view showing the angular velocity sensor of FIG. 1 with an upper substrate removed. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the upper substrate in a state before an initial through hole is formed.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where initial through holes are formed in an upper substrate by a through hole processing step.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the upper substrate and the silicon substrate are bonded in the first bonding step.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which an angular velocity detection unit is formed on a silicon substrate by a functional unit processing step.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which a lower substrate is bonded to a silicon substrate by a second bonding step.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which a through hole is formed in the upper substrate by a hole processing step.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged through hole in FIG. 8;
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which a conductive film is formed on the inner wall of the through hole by a conductive film processing step.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an angular velocity sensor according to a second embodiment.
FIG. 12 is a plan view showing an angular velocity sensor according to a second embodiment.
13 is a cross-sectional view similar to FIG. 7, showing a state in which an upper substrate and a lower substrate are bonded to a silicon substrate.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state in which through holes are formed in the upper substrate by a hole processing step, and wiring grooves are formed on the surface of the upper substrate.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a state in which a metal thin film is formed on the entire surface of the upper substrate and the through-holes by the conductive film processing step.
[Explanation of symbols]
1 Lower substrate (glass substrate)
2 Silicon substrate
3 Upper substrate (glass substrate)
11 Angular velocity detector (function unit)
12 Frame
13 Supporting part (connection part)
17 Electrode support (connection)
19 Leader (connector)
20 Beer hall
21 Through hole (Processed through hole)
22 concave bottom
23, 32 conductive film
24 Initial through hole
31 Groove for wiring
33 Metal thin film (conductive film)
Claims (4)
前記穴加工では、前記初期貫通孔の内壁を削ることにより、前記ガラス基板のうち前記機能部形成基板と貼り合わされる側の開口端の欠損による突起部を少なくとも除去し、前記ガラス基板と機能部形成基板との間の段差をなくす構成としたことを特徴とする電子部品の製造方法。 A glass substrate having an initial through hole and a functional part forming substrate for forming a functional part are bonded together, the initial through hole is subjected to hole processing through the initial through hole, and the functional part and the outside are formed on the inner wall of the processed through hole. between an electrically electronic component manufacturing method of consisting be provided with a conductive film connected to,
In the hole processing, by removing the inner wall of the initial through-hole, at least a protrusion due to a defect in the opening end on the side bonded to the functional part forming substrate is removed from the glass substrate, and the glass substrate and the functional part are removed. A method for manufacturing an electronic component, characterized in that a step difference from a formation substrate is eliminated.
前記穴加工では、前記初期貫通孔の内壁を削ることにより、前記ガラス基板のうち前記機能部形成基板と貼り合わされる側の開口端の欠損による突起部を少なくとも除去し、前記ガラス基板と機能部形成基板との間の段差をなくし、
前記溝加工では、前記ガラス基板に形成された前記初期貫通孔の開口近傍に前記ガラス基板の表面よりも窪んだ前記配線用溝を形成する構成としたことを特徴とする電子部品の製造方法。 Bonding the functional portion substrate for forming a glass substrate and the functional part having an initial through-hole, the wiring around the initial through-hole of the glass substrate is performed with a drilling in the initial holes through the initial through-hole A conductive film is provided over the entire surface of the glass substrate and the processed through hole, and the conductive film on the surface of the glass substrate is removed from the conductive film, and the processed through hole and An electronic component manufacturing method comprising a conductive film that electrically connects the functional unit to the outside on an inner wall with a wiring groove ,
In the hole processing, by removing the inner wall of the initial through-hole, at least a protrusion due to a defect in the opening end on the side bonded to the functional part forming substrate is removed from the glass substrate, and the glass substrate and the functional part are removed. Eliminates the difference between the formation substrate and
In the groove processing, the wiring groove that is recessed from the surface of the glass substrate is formed in the vicinity of the opening of the initial through hole formed in the glass substrate.
前記穴加工では、前記初期貫通孔の内壁を削ることにより、前記ガラス基板のうち前記機能部形成基板と貼り合わされる側の開口端の欠損による突起部を少なくとも除去し、前記ガラス基板と機能部形成基板との間の段差をなくし、
前記溝加工では、前記ガラス基板に形成された前記初期貫通孔の開口近傍に前記ガラス基板の表面よりも窪んだ前記配線用溝を形成する構成としたことを特徴とする電子部品。 A glass substrate having an initial through hole is bonded to a functional part forming substrate for forming a functional part, and the initial through hole is processed through the initial through hole, and wiring is provided around the initial through hole in the glass substrate. An electronic component configured to provide a conductive film for electrically connecting the functional part to the outside on the inner wall of the processed through hole and the wiring groove ,
In the hole processing, by removing the inner wall of the initial through-hole, at least a protrusion due to a defect in the opening end on the side bonded to the functional part forming substrate is removed from the glass substrate, and the glass substrate and the functional part are removed. Eliminates the difference between the formation substrate and
In the groove processing, an electronic component is characterized in that the wiring groove that is recessed from the surface of the glass substrate is formed in the vicinity of the opening of the initial through hole formed in the glass substrate.
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