JP5771921B2 - 封止型デバイス及びその製造方法 - Google Patents
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本発明に係る第1の実施の形態では、封止型デバイスとして加速度センサの例について説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る加速度センサ200の概略構成を示す図であり、(A)は接合前の半導体基板201(第1基板)とガラス基板202(第2基板)の概略構成を示す側面図、(B)は(A)のガラス基板202の上面図である。図1において、加速度センサ200は、枠状の固定部201aと固定部201aの内側に位置する可動部201bとを有する半導体基板101と、ガラス基板202と、を備える。可動部201bは、可撓部201cと、この可撓部201cにより変位可能に支持される錘部201dと、から構成される。この加速度センサ200は、加速度の作用に起因して生じる可動部201bの変位を検出する。なお、図1(A)では、半導体基板201の下側に接着されるガラス基板の図示は省略している。
次に、加速度センサ200の製造方法について図2を参照して説明する。なお、図2は、図1に示した加速度センサ100の断面図に基づいて各製造工程を示している。
半導体基板201として上述のSOI基板を用意する。半導体基板201は、SIMOXないし、貼り合せ法等により作成される。
半導体基板201に固定部201a、可撓部201c及び可動部201dを加工するためのマスクを形成し、該マスクを介して半導体基板201をエッチングすることにより、固定部201a、可撓部201c及び錘部201dを形成する位置に凹部を形成する。エッチング方法として、DRIE(Deep Reactive Ion Etching)法を用いることができる。
半導体基板201の固定部201aの上面に配線層203を形成する。配線層203は、は、Al,Al−Si,Al−Ndなどの金属材料をスパッタ法などにより成膜し、それをパターニングすることで得られる。
ガラス基板202の半導体基板201と対向する面上の固定部201aと対向する領域に図1(B)に示した環状の第1の接合部206と第2の接合部207を設定し、第2の接合部207上にアルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)等を用いてスパッタ膜のウェットエッチングやメッキにより無機膜205を形成してもよいし、シリコン(Si)、シリコン酸化膜(SiO2)、シリコン窒化膜(SiN)等を成膜して無機膜205を形成してもよい。無機膜205の厚みt2は、上述した接着剤204の接合時の潰れ量を考慮して決定される。次いで、上記接合時の荷重制御を考慮した厚みt1の量分のポリイミド系接着剤等の接着剤204を、例えば、スピンコートによりガラス基板202の接合面に塗布した後、露光して第1の接合部206上に環状パターンの接着剤204を形成してもよい。なお、無機膜205をアルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)等の金属膜とした場合は、この金属膜と対向する配線層203の上面に絶縁層を予め形成して、電気的な短絡を防止してもよい。ガラス基板202上に形成した接着剤204は、半導体基板201と接合する前に、例えば、250℃で30分過熱して脱ガスすることが好ましい。
半導体基板201の配線層203を形成した面と、ガラス基板202の接着剤204及び無機膜205を形成した面とを位置合わせして対向させ、接合荷重を制御しながら半導体基板201とガラス基板202を接合する。この時、接合荷重の制御については、例えば、チャンバ内を十分に真空引き(例えば、10−3Paに達してから10分)してから、一定の荷重を印加し、325℃まで昇温して30分加熱し、降温後に荷重を開放することにより、接着剤204は、配線層203を跨ぎ、その一部は無機膜205と配線層203及び固定部201aとの接合面に侵入して、半導体基板201とガラス基板202を密着させる。この接合において、接合荷重を制御することにより接着剤204の潰れ量が制御されて、その厚みt1が制御されるとともに、無機膜205の厚みt2により接着剤204が過度に潰れることが抑制される。この半導体基板201とガラス基板202の接合により、図3(A)に示すように、半導体基板201の可動部201bの上方とガラス基板202の接合面との間には気密空間210が形成される。この気密空間210の高さHは、無機膜205の厚みt2により一定となる。図3(A)は、図3(B)のA−A´線から見た断面図である。
次に、本発明に係る第2の実施の形態では、無機膜の接合部分の形状を変更した加速度センサの例について、図4を参照して説明する。
半導体基板201の配線層203、絶縁層307及び金属薄膜306を形成した面と、ガラス基板202の接着剤204及び無機膜305を形成した面とを位置合わせして対向させ、接合荷重を制御しながら半導体基板201とガラス基板202を接合する。この時、接着剤204は、例えば、325℃で30分加熱することにより、加熱された接着剤204は、絶縁層307を跨ぎ、その一部は無機膜305と金属薄膜306との接合部分に侵入して、半導体基板201とガラス基板202を密着させる。この接合において、接合荷重を制御することにより接着剤204の潰れ量が制御されて、その厚みt1が制御されるとともに、無機膜305の厚みt2により接着剤204が過度に潰れることが抑制される。この半導体基板201とガラス基板202の接合により、図4(B)に示すように、半導体基板201の可動部201bの上方とガラス基板202の接合面との間には気密空間310が形成される。この気密空間310の高さHは、無機膜305の厚みt2により一定となる。
次に、本発明に係る第3の実施の形態では、接着剤の接合部分の形状を変更した加速度センサの例について、図5を参照して説明する。
半導体基板201の配線層203を形成した面と、ガラス基板202の接着剤401及び無機膜205を形成した面とを位置合わせして対向させ、接合荷重を制御しながら半導体基板201とガラス基板202を接合する。この時、接着剤401は、例えば、325℃で30分加熱することにより、加熱された接着剤401は、配線層203を跨ぎ、その一部は無機膜205と半導体基板201との接合部分に侵入して、半導体基板201とガラス基板202を密着させる。この接合において、接合荷重を制御することにより接着剤401の潰れ量が制御されて、その厚みt1が制御されるとともに、無機膜205の厚みt2により接着剤401が過度に潰れることが抑制される。この半導体基板201とガラス基板202の接合により、図5(B)に示すように、半導体基板201の可動部201bの上方とガラス基板202の接合面との間には気密空間410が形成される。この気密空間410の高さHは、無機膜205の厚みt2により一定となる。
次に、本発明に係る第4の実施の形態では、無機膜の接合部分の形状を変更した加速度センサの他の例について、図6を参照して説明する。
半導体基板201の配線層203、絶縁層507及び金属薄膜506を形成した面と、ガラス基板202の接着剤204及び無機膜505を形成した面とを位置合わせして対向させ、接合荷重を制御しながら半導体基板201とガラス基板202を接合する。この時、接着剤204は、例えば、325℃で30分加熱することにより、加熱された接着剤204は、絶縁層507を跨ぎ、その一部は無機膜505と金属薄膜506との接合部分に侵入して、半導体基板201とガラス基板202を密着させる。この接合において、接合荷重を制御することにより接着剤204の潰れ量が制御されて、その厚みt1が制御されるとともに、無機膜505の厚みt2により接着剤204が過度に潰れることが抑制される。この半導体基板201とガラス基板202の接合により、図5(B)に示すように、半導体基板201の可動部201bの上方とガラス基板202の接合面との間には気密空間510が形成される。この気密空間510の高さHは、無機膜505の厚みt2により一定となる。
次に、本発明に係る第5の実施の形態では、接着剤と無機膜の配置位置を変更した加速度センサの例について、図7及び図8を参照して説明する。
半導体基板201の配線層203を形成した面と、ガラス基板202の接着剤604及び無機膜605を形成した面とを位置合わせして対向させ、接合荷重を制御しながら半導体基板201とガラス基板202を接合する。この時、接着剤604は、例えば、325℃で30分加熱することにより、加熱された接着剤604は、配線層203を跨ぎ、その一部は無機膜605と半導体基板201との接合部分に侵入して、半導体基板201とガラス基板202を密着させる。この接合において、接合荷重を制御することにより接着剤604の潰れ量が制御されて、その厚みt1が制御されるとともに、無機膜605の厚みt2により接着剤604が過度に潰れることが抑制される。この半導体基板201とガラス基板202の接合により、図8(A)に示すように、半導体基板201の可動部201bの上方とガラス基板202の接合面との間には気密空間610が形成される。この気密空間610の高さHは、無機膜605の厚みt2により一定となる。図8(A)は、図8(B)のB−B´線から見た断面図である。
次に、本発明に係る第6の実施の形態では、硬度が異なる2つの接着剤を用いて接合する加速度センサの例について、図9を参照して説明する。
半導体基板201の配線層203を形成した面と、ガラス基板202の接着剤204及び有機部材705を形成した面とを位置合わせして対向させ、接合荷重を制御しながら半導体基板201とガラス基板202を接合する。この時、接着剤204は、例えば、325℃で30分加熱することにより、加熱された接着剤204は、配線層203を跨ぎ、その一部は有機部材705と半導体基板201との接合部分に侵入して、半導体基板201とガラス基板202を密着させる。この接合において、接合荷重を制御することにより接着剤204の潰れ量が制御されて、その厚みt1が制御されるとともに、有機部材705の厚みt2により接着剤204が過度に潰れることが抑制される。この半導体基板201とガラス基板202の接合により、図9(B)に示すように、半導体基板201の可動部201bの上方とガラス基板202の接合面との間には気密空間710が形成される。この気密空間710の高さHは、有機部材705の厚みt2により一定となる。
本第7の実施の形態では、上記第1〜第6の実施の形態に示した加速度センサ200、300、400、500、600、700のうちの何れか一つを加速度センサ802として搭載するセンサ基板800と、このセンサ基板800を搭載する電子機器900の例を説明する。
Claims (11)
- 固定部と前記固定部の内側に位置する可動部を有する第1基板と、
前記第1基板の前記固定部及び前記可動部を覆う第2基板と、
前記第1基板の前記固定部と前記第2基板との間に配置され、前記第1基板と前記第2基板との間を封止する第1封止部材と、
前記第1基板の前記固定部と前記第2基板との間に配置され、前記第1封止部材の外周部において前記第1基板と前記第2基板との間を封止し、前記第1封止部材の硬度よりも高硬度、且つ低吸湿性の材料からなる第2封止部材と、を備え、
前記第1基板は、前記固定部の前記第2基板と対向する面上に配線層を有し、
前記第1封止部材と前記第2封止部材は、前記配線層を跨ぐように各々配置されたことを特徴とする封止型デバイス。 - 前記第1封止部材として有機部材が配置され、前記第2封止部材として無機部材が配置されたことを特徴とする請求項1に記載の封止型デバイス。
- 前記第1封止部材は、前記第2封止部材を覆うように配置されたことを特徴とする請求項2記載の封止型デバイス。
- 前記第1封止部材として第1有機部材が配置され、前記第2封止部材として前記第1有機部材とは異なる第2有機部材が配置されたことを特徴とする請求項1に記載の封止型デバイス。
- 前記第1基板の前記固定部と前記第2基板との間に配置され、前記第1封止部材及び前記第2封止部材の外周部又は内周部において前記第1基板と前記第2基板との間を封止する第3封止部材を更に備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の封止型デバイス。
- 前記第1封止部材の一部は前記第2封止部材と前記配線層及び前記固定部との接合面に配設されることを特徴とする請求項1に記載の封止型デバイス。
- 第1基板を加工して固定部と前記固定部の内側に位置する可動部を形成し、
前記第1基板の前記固定部及び前記可動部を覆う第2基板を形成し、
前記第1基板の固定部の前記第2基板と対向する面上に配線層を形成し、
前記第1基板の前記固定部と前記第2基板との間に第1封止部材を、前記配線層を跨ぐように配置し、
前記第1基板の前記固定部と前記第2基板との間、かつ前記第1封止部材の外周部に、前記第1封止部材の硬度よりも高硬度、且つ低吸湿性の材料からなる第2封止部材を、前記配線層を跨ぐように配置し、
前記第1基板と前記第2基板との間を前記第1封止部材及び前記第2封止部材により封止することを特徴とする封止型デバイスの製造方法。 - 前記第2封止部材の前記第1基板又は前記第2基板と対向する面に凸部を形成し、
前記第1基板又は前記第2基板の前記第2封止部材と対向する面の前記凸部と対向する位置に無機膜を形成したことを特徴とする請求項7記載の封止型デバイスの製造方法。 - 前記第2封止部材の前記第1基板又は前記第2基板と対向する面に凹部を形成し、
前記第1基板又は前記第2基板の前記第2封止部材と対向する面の前記凹部と対向する位置に凸状の無機膜を形成したことを特徴とする請求項7記載の封止型デバイスの製造方法。 - 前記第1封止部材の一部を、前記第2封止部材と前記配線層及び前記固定部との接合面に配設することを特徴とする請求項7乃至9の何れか一項に記載の封止型デバイスの製造方法。
- 請求項1乃至6の何れか一項に記載の封止型デバイスを搭載したことを特徴とする電子機器。
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