JP5069671B2

JP5069671B2 - 加速度センサの製造方法

Info

Publication number: JP5069671B2
Application number: JP2008326417A
Authority: JP
Inventors: 澄夫赤井; 宏齊藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: JP2009122113A

Description

本発明は、自動車、航空機、家電製品などに用いられる加速度センサの製造方法に関するものである。

近年、自動車など産業上の様々な分野において、加速度センサが多岐にわたって用いられるようになっている。なかでも、信頼性、コスト、小型軽量化の点から、車載関係や家電製品などにおける半導体加速度センサの使用が急増している。

この種の半導体加速度センサとしては、例えば図１２および図１３に示すように、支持部１３に薄肉の撓み部１１を介して揺動自在に支持された重り部１２を有し、撓み部１１に撓み部１１の変形を検出するセンシング部たるゲージ抵抗１４（図１３参照）が形成され、ゲージ抵抗１４から支持部１３にわたって拡散抵抗配線１５が形成された半導体チップ１を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１，２）。ここにおいて、半導体チップ１における重り部１２と、撓み部１１と、支持部１３とはｎ形の単結晶シリコン基板１０をエッチング加工することで一体に形成されている。

また、単結晶シリコン基板１０の主表面上には、酸化シリコン膜１８ａが形成され、該シリコン酸化膜１８ａ上にはシリコン窒化膜１９ａが形成されている。さらに、半導体チップ１は、シリコン窒化膜１９ａおよびシリコン酸化膜１８ａに開孔されたコンタクトホール（図示せず）を通して拡散配線抵抗１５に接続されたワイヤボンディング用のパッド１６を有している。

半導体チップ１の主表面側（図１２における上面側）および裏面側（図１２における下面側）には、それぞれガラスからなる上部キャップ３０および下部キャップ４０が陽極接合により接合されている。ここにおいて、上部キャップ３０は、上記シリコン窒化膜１９ａ上に形成された接合用金属層１７を介して半導体チップ１に接合されている。また、上部キャップ３０および下部キャップ４０は、それぞれ重り部１２との対向面に重り部１２の揺動空間（重り部１２との間のギャップ）を確保し空気によるダンピング効果（いわゆるエアダンピング効果）を得るための凹所３０ａ，４０ａが形成されている。なお、半導体チップ１と上部キャップ３０と下部キャップ４０とでセンサチップを構成しており、センサチップは、下部キャップ４０が図示しないパッケージ（基板）に接着される。

以下、図１２の半導体加速度センサの製造方法について簡単に説明する。

まず、単結晶シリコン基板１０の主表面および裏面それぞれの全面にシリコン酸化膜１８ａ，１８ｂ（図１５（ａ）参照）を形成し、その後、主表面側のシリコン酸化膜１８ａ上にフォトレジスト層（図示せず）を塗布形成し、ゲージ抵抗１４を形成するために該フォトレジスト層をパターニングする。その後、該パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、単結晶シリコン基板１０の主表面側のシリコン酸化膜１８ａをエッチングする。

次に、フォトレジスト層を除去し、その後、パターニングされたシリコン酸化膜１８ａをマスクとしてイオン注入によって単結晶シリコン基板１０の主表面側にｐ形不純物のプレデポジションを行う。その後、露出した単結晶シリコン基板１０の主表面に熱酸化膜よりなるシリコン酸化膜（図示せず）をＯ_２雰囲気中で形成し、続いてＮ_２雰囲気中で該ｐ形不純物のドライブを行うことによりゲージ抵抗１４を形成する。要するに、単結晶シリコン基板１０の主表面側は全面がシリコン酸化膜１８ａおよび上記熱酸化膜よりなるシリコン酸化膜によって覆われる。

その後、単結晶シリコン基板１０の主表面側の全面にフォトレジスト層２１（図１５（ａ）参照）を塗布形成し、拡散抵抗配線１５を形成するために該フォトレジスト層２１をパターニングする。続いて、該パターニングされたフォトレジスト層２１をマスクとして、単結晶シリコン基板１０の主表面側のシリコン酸化膜１８ａをエッチングし（図１５（ｂ）参照）、イオン注入によって単結晶シリコン基板１０の主表面側にｐ形不純物２２（図１５（ｂ）参照）のプレデポジションを行う。その後、フォトレジスト層２１を除去し、露出した単結晶シリコン基板１０の主表面に熱酸化膜よりなるシリコン酸化膜１８ｃをＯ_２雰囲気中で形成し、続いてＮ_２雰囲気中で該ｐ形不純物２２のドライブを行うことにより拡散抵抗配線１５（図１５（ｃ）参照）を形成する。

次に、単結晶シリコン基板１０の主表面側および裏面側それぞれの全面にシリコン窒化膜１９ａ，１９ｂ（図１５（ｃ）参照）を形成し、単結晶シリコン基板１０の裏面側のシリコン窒化膜１９ｂ上（図１５（ｃ）における下）にフォトレジスト層（図示せず）を塗布形成し、凹所１０ａ（図１２参照）および撓み部１１および重り部１２を形成するために該フォトレジスト層をパターニングする。続いて、該パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、単結晶シリコン基板１０の裏面側のシリコン窒化膜１９ｂおよびシリコン酸化膜１８ｂを例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチング技術によってエッチングする。そして、該フォトレジスト層を除去した後、該パターニングされたシリコン窒化膜１９ｂをマスクとして、水酸化カリウム溶液を用いて単結晶シリコン基板１０を異方性エッチングすることにより凹所１０ａおよび撓み部１１および重り部１２および支持部１３を形成する。ここにおいて、凹所１０ａは重り部１２を囲むように形成されている。

次に、単結晶シリコン基板１０の裏面側の窒化シリコン膜１９ｂおよび酸化シリコン膜１８ｂを除去するとともに、単結晶シリコン基板１０の主表面側にてパッド１６を拡散抵抗配線１５に接続するためのコンタクトホールを形成する。

その後、単結晶シリコン基板１０の主表面側の全面にコンタクトホールが埋め込まれるように金属層を堆積させ、該金属層をパターニングすることにより、パッド１６および接合用金属層１７（図１５（ｄ）参照）を形成する。

その後、単結晶シリコン基板１０に形成された薄肉の撓み部１１のうちピエゾ抵抗１４および拡散抵抗配線１５が形成された部位の近傍を残して他の部分をドライエッチング技術によってエッチングしていわゆる梁構造を形成する。

そして、単結晶シリコン基板１０の主表面側に、あらかじめ凹所３０ａが形成された上部キャップ３０を接合用金属層１７を介して陽極接合により接合する（図１５（ｅ）参照）。なお、上部キャップ３０には、重り部１２および撓み部１１を囲むように接合され、パッド１６は露出するようになっている（図１２参照）。

その後、単結晶シリコン基板１０の裏面側に、あらかじめ凹所４０ａが形成された下部キャップ４０を陽極接合により接合する。

そして、スクライブ線に沿ってダイシングを行うことによって個々のセンサチップを形成する。
特開平７−２６０８２１号公報特開平８−７５７７９号公報

上記図１２に示した従来構成の半導体加速度センサでは、図１４に示すように、接合用金属層１７と上部キャップ３０との間に隙間６０が形成される。この隙間６０は、図１５（ｃ）ないし（ｅ）に示すようにシリコン酸化膜１８ａと熱酸化膜よりなるシリコン酸化膜１８ｃとの膜厚が異なることによって接合用金属層１７表面に段差が生じることに起因している。要するに、上述の製造方法に起因して接合用金属層１７と上部キャップ３０との間に隙間６０が形成される。

ところで、このような隙間６０が形成されていると、ダイシング時に水や切削屑が該隙間６０からセンサチップ内部へ侵入し、撓み部１１が破壊されたり特性が劣化してしまうという不具合があった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、ダイシングに伴う収率の低下が抑制される加速度センサの製造方法を提供することにある。

請求項１の発明は、支持部に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持された重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出するセンシング部が形成され、センシング部から支持部にわたって拡散抵抗配線が形成された半導体基板と、半導体基板の主表面側に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に支持部に対応して重り部および撓み部を囲むように形成された接合用の金属層と、該金属層を介して半導体基板に接合された第１のキャップと、半導体基板の裏面側に接合され少なくとも重り部および撓み部を囲む第２のキャップとを備えた加速度センサの製造方法であって、半導体基板の主表面上に上記絶縁膜を形成した後、上記絶縁膜上に上記金属層を形成するとともに、上記金属層と第１のキャップとの間に隙間が形成される部位とスクライブ線との間の所定位置にダイシング時の水流が上記隙間へ到達するのを防ぐための障壁を形成し、その後、第１のキャップを上記金属層を介して半導体基板に接合し、さらに第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合し、上記第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合した後に、上記障壁と上記第１のキャップとの間を接着剤により埋め込み、その後にダイシングを行うことを特徴とする。

この発明によれば、上記金属層と第１のキャップとの間に隙間が形成される部位とスクライブ線との間の所定位置にダイシング時の水流が上記隙間へ到達するのを防ぐための障壁が形成されるので、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。

また、この発明によれば、上記第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合した後に、上記障壁と上記第１のキャップとの間を接着剤により埋め込み、その後にダイシングを行うので、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのをより一層抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。

本願と別の参考１の発明は、支持部に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持された重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出するセンシング部が形成され、センシング部から支持部にわたって拡散抵抗配線が形成された半導体基板と、半導体基板の主表面側に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に支持部に対応して重り部および撓み部を囲むように形成された接合用の金属層と、該金属層を介して半導体基板に接合された第１のキャップと、半導体基板の裏面側に接合され少なくとも重り部および撓み部を囲む第２のキャップとを備えた加速度センサの製造方法であって、半導体基板の主表面上に上記絶縁膜を形成した後、上記絶縁膜上に上記金属層を形成するとともに、上記金属層と第１のキャップとの間に隙間が形成される部位の近傍にダイシング時の水流が上記撓み部へ到達するのを防ぐための障壁を形成し、その後、第１のキャップを上記金属層を介して半導体基板に接合し、さらに第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合することを特徴とする。

この発明によれば、上記金属層と第１のキャップとの間に隙間が形成される部位の近傍にダイシング時の水流が上記撓み部へ到達するのを防ぐための障壁が形成されるので、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。

本願と別の参考２の発明は、参考１の発明において、上記第１のキャップとして、上記障壁が収納される凹部が形成されたものを用いることを特徴とする。

この発明によれば、第１のキャップと上記金属層とのアライメント精度を高めることができ、また、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのをより一層抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。

請求項２の発明は、支持部に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持された重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出するセンシング部が形成され、センシング部から支持部にわたって拡散抵抗配線が形成された半導体基板と、半導体基板の主表面側に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に支持部に対応して重り部および撓み部を囲むように形成された接合用の金属層と、該金属層を介して半導体基板に接合された第１のキャップと、半導体基板の裏面側に接合され少なくとも重り部および撓み部を囲む第２のキャップとを備えた加速度センサの製造方法であって、半導体基板の主表面上に上記絶縁膜を形成した後、上記絶縁膜上に多結晶シリコン層を介在させて上記金属層を形成し、その後、第１のキャップを上記金属層を介して半導体基板に接合し、さらに第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合することを特徴とする。

この発明によれば、上記金属層と上記絶縁膜との間に多結晶シリコン層が介在することになり、金属層と第１のキャップとの接合面と、上記絶縁膜の表面との間に段差が形成されるから、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。

請求項３の発明は、支持部に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持された重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出するセンシング部が形成され、センシング部から支持部にわたって拡散抵抗配線が形成された半導体基板と、半導体基板の主表面側に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に支持部に対応して重り部および撓み部を囲むように形成された接合用の金属層と、該金属層を介して半導体基板に接合された第１のキャップと、半導体基板の裏面側に接合され少なくとも重り部および撓み部を囲む第２のキャップとを備えた加速度センサの製造方法であって、半導体基板の主表面上に上記絶縁膜を形成した後、上記絶縁膜上に上記金属層を形成し、その後、上記金属層と第１のキャップとの間に隙間が形成される部位とスクライブ線との間の所定位置にダイシング時の水流が上記隙間へ到達するのを防ぐための障壁が突設された第１のキャップを上記金属層を介して半導体基板に接合し、さらに第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合するものであり、上記障壁を第１のキャップへのメタライズ処理を利用して形成することを特徴とする。

この発明によれば、上記金属層と第１のキャップとの間に隙間が形成される部位とスクライブ線との間の所定位置にダイシング時の水流が上記隙間へ到達するのを防ぐための障壁が突設された第１のキャップが上記金属層を介して半導体基板に接合されるので、第１のキャップと上記金属層との合わせ精度を高めることができ、また、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。

また、この発明によれば、上記障壁を第１のキャップへのメタライズ処理を利用して形成するので、上記障壁を簡単に形成することができる。

請求項４の発明は、支持部に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持された重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出するセンシング部が形成され、センシング部から支持部にわたって拡散抵抗配線が形成された半導体基板と、半導体基板の主表面側に形成された絶縁膜と、上記絶縁膜上に形成され上記拡散抵抗配線に接続されたパッドと、絶縁膜上に支持部に対応して重り部および撓み部を囲むように形成された接合用の金属層と、該金属層を介して半導体基板に接合された第１のキャップと、半導体基板の裏面側に接合され少なくとも重り部および撓み部を囲む第２のキャップとを備えた加速度センサの製造方法であって、上記絶縁膜を形成する前に、半導体基板の主表面において上記パッドに対応する部位と上記金属層に対応する部位との間に溝を形成し、半導体基板の主表面上に上記絶縁膜を形成した後、上記絶縁膜上に上記金属層を形成し、その後、第１のキャップを上記金属層を介して半導体基板に接合し、さらに第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合し、上記第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合した後に、上記パッドと上記第１のキャップとの間を、上記溝に対応して形成された上記絶縁膜の溝が埋まるように樹脂により埋め込み、その後にダイシングを行うことを特徴とする。

この発明によれば、上記絶縁膜を形成する前に、半導体基板の主表面において上記パッドに対応する部位と上記金属層に対応する部位との間に溝が形成されるので、上記絶縁膜にも上記溝に対応した部位に溝が形成されるから、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。

また、この発明によれば、上記第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合した後に、上記パッドと上記第１のキャップとの間を、上記溝に対応して形成された上記絶縁膜の溝が埋まるように樹脂により埋め込み、その後にダイシングを行うので、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのをより一層抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。

請求項５の発明は、支持部に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持された重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出するセンシング部が形成され、センシング部から支持部にわたって拡散抵抗配線が形成された半導体基板と、半導体基板の主表面側に形成された絶縁膜と、上記絶縁膜上に形成され上記拡散抵抗配線に接続されたパッドと、絶縁膜上に支持部に対応して重り部および撓み部を囲むように形成された接合用の金属層と、該金属層を介して半導体基板に接合された第１のキャップと、半導体基板の裏面側に接合され少なくとも重り部および撓み部を囲む第２のキャップとを備えた加速度センサの製造方法であって、上記絶縁膜を形成する前に、半導体基板の主表面において上記パッドに対応する部位が上記金属層に対応する部位よりも低くなるような段差を形成し、半導体基板の主表面上に上記絶縁膜を形成した後、上記絶縁膜上に上記金属層を形成し、その後、第１のキャップを上記金属層を介して半導体基板に接合し、さらに第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合することを特徴とする。

この発明によれば、上記絶縁膜を形成する前に、半導体基板の主表面において上記パッドに対応する部位が上記金属層に対応する部位よりも低くなるような段差が形成されるので、上記絶縁膜にも上記段差に対応した部位に段差が形成されるから、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。

請求項１の発明は、上記金属層と第１のキャップとの間に隙間が形成される部位とスクライブ線との間の所定位置にダイシング時の水流が上記隙間へ到達するのを防ぐための障壁が形成されるから、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となるという効果がある。また、請求項１の発明は、上記第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合した後に、上記障壁と上記第１のキャップとの間を接着剤により埋め込み、その後にダイシングを行うので、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのをより一層抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となるという効果がある。

本願と別の参考１の発明は、上記金属層と第１のキャップとの間に隙間が形成される部位の近傍にダイシング時の水流が上記撓み部へ到達するのを防ぐための障壁が形成されるから、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となるという効果がある。

請求項２の発明は、上記金属層と上記絶縁膜との間に多結晶シリコン層が介在することになり、金属層と第１のキャップとの接合面と、上記絶縁膜の表面との間に段差が形成されるから、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となるという効果がある。

請求項３の発明は、上記金属層と第１のキャップとの間に隙間が形成される部位とスクライブ線との間の所定位置にダイシング時の水流が上記隙間へ到達するのを防ぐための障壁が突設された第１のキャップが上記金属層を介して半導体基板に接合されるから、第１のキャップと上記金属層との合わせ精度を高めることができ、また、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となるという効果がある。さらに、請求項３の発明は、上記障壁を第１のキャップへのメタライズ処理を利用して形成するので、上記障壁を簡単に形成することが可能となるという効果がある。

請求項４の発明は、上記絶縁膜を形成する前に、半導体基板の主表面において上記パッドに対応する部位と上記金属層に対応する部位との間に溝が形成されるから、上記絶縁膜にも上記溝に対応した部位に溝が形成されることになり、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となるという効果がある。また、請求項４の発明は、上記第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合した後に、上記パッドと上記第１のキャップとの間を、上記溝に対応して形成された上記絶縁膜の溝が埋まるように樹脂により埋め込み、その後にダイシングを行うので、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのをより一層抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となるという効果がある。

請求項５の発明は、上記絶縁膜を形成する前に、半導体基板の主表面において上記パッドに対応する部位が上記金属層に対応する部位よりも低くなるような段差が形成されるから、上記絶縁膜にも上記段差に対応した部位に段差が形成されることになり、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となるという効果がある。

（実施形態１）
本実施形態における半導体加速度センサの基本構成は図１２に示した従来構成と略同じであって、図１（ｄ）に示すように、接合用金属層１７と上部キャップ３０との間に隙間６０（図１４参照）が形成される部位と図１（ｄ）において単結晶シリコン基板１０の主表面側の左端に設けられたダイシングレーンであるスクライブ線（図示せず）との間の所定位置に、ダイシング時の水流が上記隙間６０へ到達するのを防ぐための障壁１７ａを形成してある点に特徴がある。ここに、障壁１７ａは接合用金属層１７と同じ材料により形成され、接合用金属層１７表面から突設されている。

したがって、図２に示すようにダイシング用ブレード（ダイシング・ソー）７０を用いたダイシング時に汚れた水や切削屑が上記隙間６０へ到達するのを上記障壁１７ａによって抑制することができる。

以下、本実施形態の半導体加速度センサの製造方法について図１を参照しながら説明する。

まず、両面（主表面および裏面）に鏡面研磨処理を施した単結晶シリコン基板１０の主表面および裏面それぞれの全面に熱酸化によりシリコン酸化膜１８ａ，１８ｂ（図１（ａ）参照）を形成し、その後、主表面側のシリコン酸化膜１８ａ上にフォトレジスト層（図示せず）を塗布形成し、ゲージ抵抗１４（図１３参照）を形成するために該フォトレジスト層をパターニングする。その後、該パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、単結晶シリコン基板１０の主表面側のシリコン酸化膜１８ａをエッチングする。

その後、単結晶シリコン基板１０の主表面側の全面にフォトレジスト層（図示せず）を塗布形成し、拡散抵抗配線１５を形成するために該フォトレジスト層をパターニングする。続いて、該パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、単結晶シリコン基板１０の主表面側のシリコン酸化膜１８ａをエッチングし（図１（ａ）参照）、イオン注入によって単結晶シリコン基板１０の主表面側にｐ形不純物２２（図１（ａ）参照）のプレデポジションを行う。その後、フォトレジスト層を除去し、露出した単結晶シリコン基板１０の主表面に熱酸化膜よりなるシリコン酸化膜１８ｃをＯ_２雰囲気中で形成し、続いてＮ_２雰囲気中で該ｐ形不純物２２のドライブを行うことにより拡散抵抗配線１５（図１（ｂ）参照）を形成する。

次に、例えば減圧ＣＶＤ法により単結晶シリコン基板１０の主表面側および裏面側それぞれの全面にシリコン窒化膜１９ａ，１９ｂ（図１（ｂ）参照）を形成し、単結晶シリコン基板１０の裏面側のシリコン窒化膜１９ｂ上（図１（ｂ）におけるシリコン窒化膜１９ｂの下）にフォトレジスト層（図示せず）を塗布形成し、図１（ｃ）における凹所１０ａおよび撓み部１１および重り部１２を形成するために該フォトレジスト層をパターニングする。続いて、該パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、単結晶シリコン基板１０の裏面側のシリコン窒化膜１９ｂおよびシリコン酸化膜１８ｂを例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチング技術によってエッチングする。そして、該フォトレジスト層を除去した後、該パターニングされたシリコン窒化膜１９ｂをマスクとして、８０℃の水酸化カリウム溶液を用いて単結晶シリコン基板１０を異方性エッチングすることにより凹所１０ａおよび撓み部１１および重り部１２および支持部１３を形成する。ここにおいて、凹所１０ａは重り部１２を囲むように形成されている。

次に、単結晶シリコン基板１０の裏面側のシリコン窒化膜１９ｂおよびシリコン酸化膜１８ｂを除去する（図１（ｃ）参照）。

次に、単結晶シリコン基板１０の主表面側にてパッド１６を拡散抵抗配線１５に接続するためのコンタクトホールを形成する。

その後、単結晶シリコン基板１０の主表面側の全面にコンタクトホールが埋め込まれるようにアルミニウムよりなる金属層を例えばスパッタリング法によって堆積させ、フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程とを繰り返し該金属層をパターニングすることにより、ワイヤボンディング用のパッド１６、金属配線（図示せず）、および接合用金属層１７および上記障壁１７ａを形成する（図１（ｃ）参照）。

その後、単結晶シリコン基板１０に形成された薄肉の撓み部１１のうちピエゾ抵抗１４（図１３参照）および拡散抵抗配線１５が形成された部位の近傍を残して他の部分をドライエッチング技術によってエッチングしていわゆる梁構造を形成する（図１（ｄ）参照）。

そして、単結晶シリコン基板１０の主表面側に、あらかじめ凹所３０ａが形成された上部キャップ３０を接合用金属層１７を介して陽極接合により接合する（図１（ｄ）参照）。なお、上部キャップ３０は、重り部１２および撓み部１１を囲むように接合され、パッド１６は露出するようになっている。

その後、単結晶シリコン基板１０の裏面側に、あらかじめ凹所４０ａが形成された下部キャップ４０を陽極接合により接合する（図１（ｄ）参照）。

そして、上部キャップ３０および下部キャップ４０が陽極接合された単結晶シリコン基板１０（この段階ではまだウェハ）は、洗浄後にスクライブ線に沿ってダイシングされ、個々のセンサチップが形成される。

ダイシング後は、下部キャップ４０の裏面を接着剤（例えば、シリコーンペーストなど）により基板５０に接着することによって基板５０に実装される。

以上説明した本実施形態の半導体加速度センサの製造方法によれば、接合用金属層１７と上部キャップ３０との間に隙間が形成される部位とスクライブ線との間の所定位置にダイシング時の水流が上記隙間へ到達するのを防ぐための障壁１７ａが形成されるから、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、収率を高めることができ、低コスト化を図ることが可能となる。

（実施形態２）
本実施形態の半導体加速度センサの基本構成および製造方法は実施形態１と略同じであり、図３に示すように、接合用金属層１７と上部キャップ３０との間に隙間６０（図１４参照）が形成される部位と図３において単結晶シリコン基板１０の主表面側の左端に設けられたスクライブ線（図示せず）との間の所定位置に、ダイシング時の水流が上記隙間６０へ到達するのを防ぐための障壁１７ｂを形成してある点に特徴がある。ここに、障壁１７ｂは接合用金属層１７およびパッド１６と同じ材料（例えばアルミニウム）により形成されている。

また、本実施形態の製造方法では、上部キャップ３０および下部キャップ４０を単結晶シリコン基板１０に接合した後（つまり、下部キャップ４０を単結晶シリコン基板１０の裏面側に接合した後）に、上記障壁１７ｂと上部キャップ３０との間を例えばシリコーンペーストやシリコーンゲルのような接着剤７により埋め込み、その後にスクライブ線に沿ってダイシングを行う。

しかして、本実施形態の製造方法によれば、上記障壁１７ｂと上部キャップ３０との間が接着材７により埋め込まれた状態で、ダイシングが行われるので、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを実施形態１の製造方法に比べてより一層抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、収率を高めることができ、低コスト化を図ることが可能となる。

（実施形態３）
本実施形態の半導体加速度センサの基本構成および製造方法は実施形態１と略同じであり、図４に示すように、接合用金属層１７と上部キャップ３０との間に隙間６０（図１４参照）が形成される部位の近傍にダイシング時の水流が撓み部１１（図１参照）へ到達するのを防ぐための障壁１７ｃを形成してある点に特徴がある。ここに、障壁１７ｃは接合用金属層１７およびパッド１６と同じ材料（例えばアルミニウム）により形成されている。

また、本実施形態の製造方法では、上記障壁１７ｃおよび接合用金属層１７およびパッド１６を形成した後に上部キャップを陽極接合した後、下部キャップ４０を陽極接合し、その後にスクライブ線に沿ってダイシングを行う点に特徴がある。

しかして、本実施形態の製造方法によれば、上記障壁１７ｃを設けたことにより、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、収率を高めることができ、低コスト化を図ることが可能となる。

（実施形態４）
本実施形態の半導体加速度センサの基本構成および製造方法は実施形態３と基本的に同じであって、図５に示すように上記障壁１７ｃが収納される凹部３０ｃが形成された上部キャップ３０を接合用金属層１７を介して単結晶シリコン基板１０に接合している点に特徴がある。

しかして、本実施形態の製造方法によれば、上部キャップ３０と接合用金属層１７とのアライメント精度を高めることができ、また、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのをより一層抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。

（実施形態５）
本実施形態の半導体加速度センサの基本構成は図１２に示した従来の半導体加速度センサと略同じであり、図６に示すように、接合用金属層１７とシリコン窒化膜１９ａとの間に多結晶シリコン層８を介在させている点が相違だけである。

また、本実施形態の半導体加速度センサの製造方法は、従来の製造方法と略同じであり、接合用金属層１７を形成する前に、単結晶シリコン基板１０の主表面側に例えば減圧ＣＶＤ法により多結晶シリコン層８を堆積させ、該多結晶シリコン層８をフォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を利用してパターニングすることにより、接合用金属層１７の形成予定領域に上記多結晶シリコン層８を形成する点が相違するだけである。

（実施形態６）
本実施形態の半導体加速度センサの基本構成および製造方法は従来例と略同じであり、図７に示すように、接合用金属層１７と上部キャップ３０との間に隙間６０（図１４参照）が形成される部位と図７において単結晶シリコン基板１０の主表面側の左端に設けられたスクライブ線（図示せず）との間の所定位置に、ダイシング時の水流（図７中に矢印で示す）が上記隙間６０へ到達するのを防ぐための障壁３０ｄを形成してある点に特徴がある。ここに、障壁３０ｄはガラスよりなり上部キャップ３０に一体に形成されている。

また、本実施形態の半導体加速度センサの製造方法は、従来の製造方法と略同じであり、上記障壁３０ｄが形成された上部キャップ３０を接合用金属層１７を介して単結晶シリコン基板１０に接合する点が相違するだけである。

しかして、本実施形態の製造方法によれば、接合用金属層１７と上部キャップ３０との間に隙間６０が形成される部位とスクライブ線との間の所定位置にダイシング時の水流が上記隙間６０へ到達するのを防ぐための障壁３０ｄが突設された上部キャップ３０が接合用金属層１７を介して単結晶シリコン基板１０に接合されるから、上部キャップ３０と接合用金属層１７との合わせ精度を高めることができ、また、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。

（実施形態７）
本実施形態の半導体加速度センサの基本構成および製造方法は実施形態６と略同じであり、図８に示す障壁３０ｄが上部キャップ３０へのメタライズ処理を利用して形成されている点が相違するだけである。ここにおいて、障壁３０ｄは実施形態６と同様の位置において上部キャップ３０から突設されている。

本実施形態では、実施形態６のように上部キャップ３０を加工して障壁３０を形成する場合に比べ、障壁３０ｄを簡単に形成することができる。

（実施形態８）
本実施形態の半導体加速度センサの基本構成は図１２に示した従来構成と略同じであり、図９に示すように、接合用金属層１７と上部キャップ３０との間に隙間６０（図１４参照）が形成される部位と、パッド１６との間に溝１９ｃが形成されている点に特徴がある。

また、本実施形態の半導体加速度センサの製造方法は、従来の製造方法と略同じであり、シリコン酸化膜１８ａを形成する前に、単結晶シリコン基板１０の主表面側において上記パッド１６に対応する部位と上記接合用金属層１７に対応する部位との間に、上記溝１９ｃを設けるための溝１０ｂを形成している点に特徴がある。ここにおいて、単結晶シリコン基板１０に溝１０ｂを形成するにはドライエッチングあるいは異方性エッチングを利用する。

しかして、本実施形態の製造方法によれば、シリコン酸化膜１８ａとシリコン窒化膜１９ａとから構成される絶縁膜を形成する前に、単結晶シリコン基板１０の主表面において上記パッド１６に対応する部位と上記接合用金属層１７に対応する部位との間に溝１０ｂが形成されるから、上記絶縁膜にも上記溝１０ｂに対応した部位に溝１９ｃが形成されることになり、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。なお、ダイシング時には純水を供給するが、センサチップには切削屑などを含んだ汚れた水となり比重が大きくなるので、溝１９ｃを設けておくことにより、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができる。

（実施形態９）
本実施形態の半導体加速度センサの基本構成は実施形態８と略同じであり、図１０に示すように、上部キャップ３０とパッド１６との間を、接合用金属層１７とパッド１６との間に形成された溝１９ｃが埋まるように接着剤（例えばシリコーンペースト）７により埋め込んである点が相違する。

また、本実施形態の半導体加速度センサの製造方法は、実施形態８と略同じであり、下部キャップ３０を単結晶シリコン基板１０の裏面側に接合した後に、上記パッド１６と上部キャップ３０との間を溝１９ｃが埋まるように接着剤７により埋め込み、その後にダイシングを行っている点に特徴がある。

しかして、本実施形態の半導体加速度センサの製造方法によれば、実施形態８に比べてダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのをより一層抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。

（実施形態１０）
本実施形態の半導体加速度センサの基本構成は図１２に示した従来構成と略同じであり、図１１に示すように、単結晶シリコン基板１０の主表面側においてパッド１６が接合用金属層１７よりも低い位置に形成されている点が相違する。

また、本実施形態の半導体加速度センサの製造方法は、従来の製造方法と略同じであり、シリコン酸化膜１８ａを形成する前に、単結晶シリコン基板１０の主表面側において上記パッド１６に対応する部位と上記接合用金属層１７に対応する部位との間に、段差を形成している点に特徴がある。ここにおいて、本実施形態では、シリコン酸化膜１８ａを形成する前に、単結晶シリコン基板１０の主表面側において上記パッド１６に対応する部位をエッチングすることにより上記段差を形成している。

しかして、本実施形態の製造方法によれば、シリコン酸化膜１８ａとシリコン窒化膜１９ａとから構成される絶縁膜を形成する前に、単結晶シリコン基板１０の主表面において上記パッド１６に対応する部位と上記接合用金属層１７に対応する部位との間に段差が形成されるから、上記絶縁膜にも上記段差に沿って段差が形成されることになり、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができ、ダイシングに伴う収率の低下が抑制され、低コスト化を図ることが可能となる。なお、ダイシング時には純水を供給するが、センサチップには切削屑などを含んだ汚れた水となり比重が大きくなるので、接合用金属層１７に比べてスクライブ線に近いパッド１６が形成される部位を接合用金属層１７が形成される部位に対して低くしてことにより、ダイシング時にセンサチップ内部へ水や切削屑が侵入するのを抑制することができる。

実施形態１の製造方法を説明するための主要工程断面図である。同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。実施形態２の製造方法を説明するための主要工程断面図である。実施形態３の製造方法を説明するための主要工程断面図である。実施形態４の製造方法を説明するための主要工程断面図である。実施形態５の製造方法を説明するための主要工程断面図である。実施形態６の製造方法を説明するための主要工程断面図である。実施形態７の製造方法を説明するための主要工程断面図である。実施形態８の製造方法を説明するための主要工程断面図である。実施形態９の製造方法を説明するための主要工程断面図である。実施形態１０の製造方法を説明するための主要工程断面図である。従来の半導体加速度センサの概略断面図である。同上の概略構成図である。同上の要部断面図である。同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。

符号の説明

１０単結晶シリコン基板
１５拡散抵抗配線
１７接合用金属層
１７ａ障壁
１８ａシリコン酸化膜
１９ａシリコン窒化膜
３０上部キャップ

Claims

支持部に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持された重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出するセンシング部が形成され、センシング部から支持部にわたって拡散抵抗配線が形成された半導体基板と、半導体基板の主表面側に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に支持部に対応して重り部および撓み部を囲むように形成された接合用の金属層と、該金属層を介して半導体基板に接合された第１のキャップと、半導体基板の裏面側に接合され少なくとも重り部および撓み部を囲む第２のキャップとを備えた加速度センサの製造方法であって、半導体基板の主表面上に上記絶縁膜を形成した後、上記絶縁膜上に上記金属層を形成するとともに、上記金属層と第１のキャップとの間に隙間が形成される部位とスクライブ線との間の所定位置にダイシング時の水流が上記隙間へ到達するのを防ぐための障壁を形成し、その後、第１のキャップを上記金属層を介して半導体基板に接合し、さらに第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合し、上記第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合した後に、上記障壁と上記第１のキャップとの間を接着剤により埋め込み、その後にダイシングを行うことを特徴とする加速度センサの製造方法。
支持部に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持された重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出するセンシング部が形成され、センシング部から支持部にわたって拡散抵抗配線が形成された半導体基板と、半導体基板の主表面側に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に支持部に対応して重り部および撓み部を囲むように形成された接合用の金属層と、該金属層を介して半導体基板に接合された第１のキャップと、半導体基板の裏面側に接合され少なくとも重り部および撓み部を囲む第２のキャップとを備えた加速度センサの製造方法であって、半導体基板の主表面上に上記絶縁膜を形成した後、上記絶縁膜上に多結晶シリコン層を介在させて上記金属層を形成し、その後、第１のキャップを上記金属層を介して半導体基板に接合し、さらに第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合することを特徴とする加速度センサの製造方法。
支持部に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持された重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出するセンシング部が形成され、センシング部から支持部にわたって拡散抵抗配線が形成された半導体基板と、半導体基板の主表面側に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に支持部に対応して重り部および撓み部を囲むように形成された接合用の金属層と、該金属層を介して半導体基板に接合された第１のキャップと、半導体基板の裏面側に接合され少なくとも重り部および撓み部を囲む第２のキャップとを備えた加速度センサの製造方法であって、半導体基板の主表面上に上記絶縁膜を形成した後、上記絶縁膜上に上記金属層を形成し、その後、上記金属層と第１のキャップとの間に隙間が形成される部位とスクライブ線との間の所定位置にダイシング時の水流が上記隙間へ到達するのを防ぐための障壁が突設された第１のキャップを上記金属層を介して半導体基板に接合し、さらに第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合するものであり、上記障壁を第１のキャップへのメタライズ処理を利用して形成することを特徴とする加速度センサの製造方法。
支持部に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持された重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出するセンシング部が形成され、センシング部から支持部にわたって拡散抵抗配線が形成された半導体基板と、半導体基板の主表面側に形成された絶縁膜と、上記絶縁膜上に形成され上記拡散抵抗配線に接続されたパッドと、絶縁膜上に支持部に対応して重り部および撓み部を囲むように形成された接合用の金属層と、該金属層を介して半導体基板に接合された第１のキャップと、半導体基板の裏面側に接合され少なくとも重り部および撓み部を囲む第２のキャップとを備えた加速度センサの製造方法であって、上記絶縁膜を形成する前に、半導体基板の主表面において上記パッドに対応する部位と上記金属層に対応する部位との間に溝を形成し、半導体基板の主表面上に上記絶縁膜を形成した後、上記絶縁膜上に上記金属層を形成し、その後、第１のキャップを上記金属層を介して半導体基板に接合し、さらに第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合し、上記第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合した後に、上記パッドと上記第１のキャップとの間を、上記溝に対応して形成された上記絶縁膜の溝が埋まるように樹脂により埋め込み、その後にダイシングを行うことを特徴とする加速度センサの製造方法。
支持部に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持された重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出するセンシング部が形成され、センシング部から支持部にわたって拡散抵抗配線が形成された半導体基板と、半導体基板の主表面側に形成された絶縁膜と、上記絶縁膜上に形成され上記拡散抵抗配線に接続されたパッドと、絶縁膜上に支持部に対応して重り部および撓み部を囲むように形成された接合用の金属層と、該金属層を介して半導体基板に接合された第１のキャップと、半導体基板の裏面側に接合され少なくとも重り部および撓み部を囲む第２のキャップとを備えた加速度センサの製造方法であって、上記絶縁膜を形成する前に、半導体基板の主表面において上記パッドに対応する部位が上記金属層に対応する部位よりも低くなるような段差を形成し、半導体基板の主表面上に上記絶縁膜を形成した後、上記絶縁膜上に上記金属層を形成し、その後、第１のキャップを上記金属層を介して半導体基板に接合し、さらに第２のキャップを半導体基板の裏面側に接合することを特徴とする加速度センサの製造方法。