JP6432451B2 - 電子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子装置に関する。
近年、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を有する電子装置が開発されている。特許文献1には、このような電子装置の一例が記載されている。この例では、第1基板の第1面にMEMSが形成されている。さらに、第1基板の第1面とは逆側の面である第2面(裏面)に凹部が形成されている。第1基板の第2面は、接着層を介して第2基板に接合する。この場合、接着層の一部が毛管現象により凹部に入り込む。
特表2008−530316号公報
MEMSを有する電子装置では、接着層を介して第1基板と第2基板を互いに接合させることがある。この場合、第1基板のうちMEMSが形成されている第1面に第2基板を接合することがある。この場合、第1基板と第2基板の間から接着層の一部が食み出すと、接着層のこの一部がMEMSに接する可能性がある。このため、このような電子装置では、接着層の広がりを抑制することが重要となる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、接着層を介して第2基板を第1基板に接合する場合に、接着層が広がることを抑制することにある。
本発明に係る電子装置は、第1基板、MEMS、凹部、接着層、及び第2基板を備える。MEMSは、第1基板の第1面に形成されている。接着層は、第1基板の第1面のうちMEMSとは異なる領域に形成されている。接着層は、少なくとも一部が凹部に埋め込まれている。第2基板は、接着層を介して第1基板に接合されている。第2基板は、第1基板に垂直な方向から見た場合にMEMSとは重ならない。
本発明によれば、接着層を介して第2基板を第1基板に接合する場合に、接着層が広がることを抑制することができる。
第1の実施形態に係る電子装置の構成を示す断面図である。 図1に示した電子装置の平面図である。 図1に示した凹部の平面レイアウトの第1例を示す図である。 図1に示した凹部の平面レイアウトの第2例を示す図である。 図1に示した電子装置の製造方法を説明するための図である。 図1の第1の変形例を示す図である。 図6に示した電子装置の平面図である。 図6に示した電子装置の製造方法を説明するための図である。 図1の第2の変形例を示す図である。 図9に示した電子装置の平面図である。 図9に示した電子装置の製造方法を説明するための図である。 図1の第3の変形例を示す図である。 図12に示した電子装置の平面図である。 図12に示した電子装置の製造方法を説明するための図である。 第2の実施形態に係る電子装置の構成を示す断面図である。 図15の第1の変形例を示す図である。 図15の第2の変形例を示す図である。 図15の第3の変形例を示す図である。 第3の実施形態に係る電子装置の構成を示す断面図である。 図19に示した電子装置の平面図である。 図19に示した電子装置の製造方法を説明するための図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る電子装置の構成を示す断面図である。図2は、図1に示した電子装置の平面図である。図1は、図2のA−A´断面図である。電子装置は、基板100(第1基板)、凹部110、接着層200、及び基板300(第2基板)を備える。基板100は、第1面102のMEMS領域120にMEMSを有している。凹部110は、基板100の第1面102のうちMEMS領域120とは異なる領域に形成されている。接着層200は、少なくとも一部が凹部110に埋め込まれている。基板300は、接着層200を介して基板100に接合されている。基板300は、基板100に垂直な方向から見た場合にMEMS領域120とは重ならない。以下、詳細に説明する。
まず、図2を用いて電子装置の平面レイアウトについて説明する。本図に示す例において、基板100の平面形状は矩形である。基板100は、例えば半導体基板、より具体的には例えばシリコン基板である。基板100は、上記した矩形の一辺に沿ってMEMS領域120を有する。MEMS領域120では、基板100の第1面102を用いてMEMS(例えば、加速度センサ又は光走査装置)が形成されている。そして基板100においてMEMS領域120と異なる領域には、基板300が搭載されている。本図に示す例において、基板300の平面形状は矩形である。基板300は、基板300の一辺が基板100のいずれか一辺と平行となる向きに配置されている。基板300の中心は、基板100の中心からずれている。基板300は、例えば、半導体チップ又はガラスチップである。
次に、図1を用いて電子装置の断面構造について説明する。基板100の第1面102には、凹部110が形成されている。本図に示す例では、複数の凹部110が等間隔に並んでいる。複数の凹部110それぞれには、接着層200が埋め込まれている。接着層200は、例えば、光(例えば、紫外線)により硬化する接着剤を用いて形成されている。基板300は、複数の凹部110を跨って設けられている。これにより、基板300は、接着層200を介して基板100に接合している。
本図に示すように、基板100の第1面102に垂直な断面から見た場合、凹部110の幅Wは、例えば、5μm以上1000μm以下である。この場合、後述するように、接着層200が毛管現象により凹部110に入り込むことが容易となる。さらに、凹部110の深さDは、例えば、10μm以上300μm以下である。この場合、接着層200によって凹部110全体を充填することが容易となる。
本図に示す例によれば、接着層200を凹部110に埋め込むことができる。このため、接着層200の一部が基板100と基板300の間から外側に食み出しても、接着層200のこの一部の長さを短くすることができる。これにより、接着層200がMEMS領域120に達することを抑制することができる。
さらに、本図に示す例によれば、基板100の第1面102と基板300の底面との間の接着層200の厚さを極めて薄くすることができる。仮に、基板100の第1面102と基板300の底面との間の接着層200の膜厚がある程度厚いと、基板100の厚さ方向において基板300の位置が接着層200によってばらつくことがある。本図に示す例によれば、このようなばらつきを抑制することができる。
図3は、図1に示した凹部110の平面レイアウトの第1例を示す図である。図1は、図3のA−A´断面図に相当する。本図では、説明のため、接着層200及び基板300を透過で示している。本図に示す例では、平面視において、第1の凹部110が基板300の縁の全周に亘って形成されている。そして第1の凹部110によって囲まれた領域に第2の凹部110が形成されている。本図に示す例では、第2の凹部110と基板300は、中心が互いに重なっている。本図に示す例によれば、第1の凹部110に埋め込まれた接着層200によって、基板300の縁を基板100に安定的に接合することができる。さらに、第2の凹部110に埋め込まれた接着層200によって、基板300の内側部分を基板100に安定的に接合することができる。
図4は、図1に示した凹部110の平面レイアウトの第2例を示す図である。図1は、図4のA−A´断面図に相当する。本図では、説明のため、接着層200及び基板300を透過で示している。本図に示す例では、平面視において、凹部110は、基板300の一辺に沿って折り返しながら延伸している。より詳細には、本図に示す例では、凹部110は、基板300の第1辺に沿って延伸し、その後折り返して、基板300の第1辺と基板300の第1辺に対向する第2辺との間で延伸する。本図に示す例では、凹部110は、基板300の第1辺と第2辺の間の第3辺の二等分線上を延伸している。さらにその後、凹部110は、折り返し、その後、基板300の第2辺に沿って延伸する。これにより、凹部110の平面形状は、基板300の中心に関して2回回転対称となる。このため、基板300を基板100に安定的に接合することができる。
図5は、図1に示した電子装置の製造方法を説明するための図である。まず、図5(a)に示すように、基板100を準備する。本図に示す例において、基板100は、ウェハ(例えば、シリコンウェハ)である。次いで、基板100の第1面102上にマスクパターン(不図示)を形成し、このマスクパターンをマスクとして基板100の第1面102をエッチングする。これにより、基板100の第1面102に凹部110が形成される。さらに、MEMS領域120(図2)にMEMSを形成する。このMEMSは、例えば、基板100の第1面102に凹部(不図示)を有する。この場合、凹部110は、MEMSの凹部(不図示)と同時に形成してもよい。これにより、凹部110を形成しても、電子装置を製造するための工程が増大することを抑制することができる。次いで、ダイシングにより基板100を個片化する。
次いで、図5(b)に示すように、複数の凹部110を跨って接着層200を塗布する。本図に示す例において、接着層200は、液状又はゲル状である。次いで、接着層200上に基板300を搭載する。これにより、基板100の第1面102と基板300の底面との間から接着層200の一部が例えば毛管現象により凹部110に入り込む。次いで、例えば光(例えば紫外線)を照射することにより、接着層200を固化する。これにより、基板300が基板100に接合する。
以上、本実施形態によれば、凹部110には接着層200が埋め込まれる。これにより、平面視において接着層200が広がることが抑制される。さらに、本実施形態によれば、基板100の第1面102と基板300の底面との間の接着層200の厚さを極めて薄くすることができる。これにより、基板100の厚さ方向において、基板300の位置がずれることが抑制される。
図6は、図1の第1の変形例を示す図である。図7は、図6に示した電子装置の平面図である。図6は、図7のA−A´断面図である。図7では、説明のため、接着層200及び基板300を透過で示している。本変形例に係る電子装置は、以下の点を除いて、本実施形態に係る電子装置と同様の構成である。
本図に示す例では、平面視において、凹部110は、基板300を囲んでいる。より詳細には、本図に示す例では、凹部110は、基板300の全周に亘って形成されている。これにより、接着層200のうち平面視で基板300の外側に位置する部分は、凹部110に埋め込まれる。このため、平面視で接着層200が広がることが抑制される。
図8は、図6に示した電子装置の製造方法を説明するための図である。まず、図8(a)に示す工程は、凹部110が形成される領域を除いて、図5(a)に示した工程と同様である。次いで、図8(b)に示すように、基板100の第1面102において平面視で凹部110に囲まれた領域に接着層200を塗布する。本図に示す例において、接着層200は、液状又はゲル状である。次いで、接着層200上に基板300を搭載する。これにより、基板100の第1面102と基板300の底面との間から接着層200の一部が凹部110に入り込む。次いで、例えば光(例えば紫外線)を照射することにより、接着層200を固化する。これにより、基板300が基板100に接合する。
図9は、図1の第2の変形例を示す図である。図10は、図9に示した電子装置の平面図である。図9は、図10のA−A´断面図である。図10では、説明のため、基板300を透過で示している。本変形例に係る電子装置は、以下の点を除いて、本実施形態に係る電子装置と同様の構成である。
本図に示す例では、平面視において、基板300は、凹部110の内側に含まれている。そして基板100の厚さ方向で見た場合、基板300は、一部が凹部110に入り込んでいる。なお、基板100の厚さ方向で見た場合、基板300は、全体が凹部110に入り込んでいてもよい。本図に示す例では、接着層200は、凹部110に埋め込まれている。これにより、平面視で接着層200が広がることが抑制される。
さらに、図9に示すように、基板100の第1面102に垂直な断面から見た場合、凹部110の幅W1及び基板300の幅W2は、例えば、1.03≦W2/W1≦1.10を満たしている。言い換えると、凹部110の幅W1と基板300の幅W2は、ほぼ等しい。これにより、凹部110に基板300を埋め込むことにより、基板300の位置を制御することができる。この場合、基板100の第1面102にアライメントマークを設けなくても、基板300の位置を制御することができる。さらにこの場合、基板300の側面と凹部110の内側面の間に接着層200の一部が入り込む。これにより、基板300の側面を基板100に接合することができる。
さらに、基板100の第1面102に垂直な断面から見た場合、凹部110の深さD及び基板300の厚さTは、例えば、0.05≦D/T≦0.30を満たしている。言い換えると、基板300は、凹部110のある程度深い位置まで埋め込まれている。これにより、基板300を凹部110に安定的に支持することができる。
図11は、図9に示した電子装置の製造方法を説明するための図である。まず、図11(a)に示す工程は、凹部110が形成される領域を除いて、図5(a)に示した工程と同様である。次いで、図11(b)に示すように、凹部110の底面に接着層200を塗布する。本図に示す例において、接着層200は、液状又はゲル状である。次いで、接着層200上に基板300を搭載する。これにより、凹部110の底面と基板300の底面の間から接着層200の一部が食み出しても、接着層200のこの一部は凹部110に留まる。次いで、例えば光(例えば紫外線)を照射することにより、接着層200を固化する。これにより、基板300が基板100に接合する。
図12は、図1の第3の変形例を示す図である。図13は、図12に示した電子装置の平面図である。図12は、図13のA−A´断面図である。図13では、説明のため、基板300を透過で示している。本変形例に係る電子装置は、以下の点を除いて、図9及び図10に示した例に係る電子装置と同様の構成である。
本図に示す例では、平面視において、基板300は、凹部110の内側に含まれている。凹部110は、第1凹部112及び第2凹部114を含んでいる。第1凹部112は、基板100の第1面102に形成されている。第2凹部114は、第1凹部112の底面に形成されている。平面視において、第2凹部114は、第1凹部112の内側に含まれている。平面視において、基板300は、第2凹部114の内側に含まれている。さらに、基板100の厚さ方向で見た場合、基板300は、一部が第2凹部114に入り込んでいる。これにより、平面視で接着層200が広がることが抑制される。
さらに、図12に示すように、基板100の第1面102に垂直な断面から見た場合、第2凹部114の幅W1及び基板300の幅W2は、例えば、1.03≦W2/W1≦1.10を満たしている。言い換えると、第2凹部114の幅W1と基板300の幅W2は、ほぼ等しい。これにより、第2凹部114に基板300を埋め込むことにより、基板300の位置を制御することができる。この場合、基板100の第1面102にアライメントマークを設けなくても、基板300の位置を制御することができる。さらにこの場合、基板300の側面と凹部110の内側面の間に接着層200の一部が入り込む。これにより、基板300の側面を基板100に接合することができる。
さらに、基板100の第1面102に垂直な断面から見た場合、第2凹部114の深さD及び基板300の厚さTは、例えば、0.05≦D/T≦0.30を満たしている。言い換えると、基板300は、第2凹部114のある程度深い位置まで埋め込まれている。これにより、基板300を第2凹部114に安定的に支持することができる。
本図に示す例では、基板300の側面と第2凹部114の内側面との間の距離が短くても、基板300の側面と第1凹部112の内側面との間の距離をある程度長いものにすることができる。このため、基板300の底面と第2凹部114の底面との間から接着層200の一部が食み出したとしても、接着層200のこの一部を基板300の側面と第1凹部112の内側面との間に留めることができる。
図14は、図12に示した電子装置の製造方法を説明するための図である。まず、図14(a)に示す工程は、第1凹部112及び第2凹部114が形成される点を除いて、図11(a)に示した工程と同様である。なお、図14(a)では、例えば、第1凹部112を形成した後に第2凹部114を形成する。次いで、図14(b)に示すように、第2凹部114の底面に接着層200を塗布する。本図に示す例において、接着層200は、液状又はゲル状である。次いで、接着層200上に基板300を搭載する。これにより、第2凹部114の底面と基板300の底面の間から接着層200の一部が食み出しても、接着層200のこの一部は凹部110に留まる。次いで、例えば光(例えば紫外線)を照射することにより、接着層200を固化する。これにより、基板300が基板100に接合する。
(第2の実施形態)
図15は、第2の実施形態に係る電子装置の構成を示す断面図であり、第1の実施形態の図1に対応する。本実施形態に係る電子装置は、以下の点を除いて、第1の実施形態に係る電子装置と同様の構成である。
本図に示す例において、基板100は、SOI(Silicon On Insulator)基板である。より詳細には、基板100では、シリコン基板132、絶縁層134、及び半導体層136がこの順で積層している。半導体層136(例えば、シリコン層)には、凹部110が形成されている。凹部110は、下端が絶縁層134に達している。これにより、凹部110の深さを半導体層136の厚さによって決定することができる。言い換えると、凹部110をエッチングにより形成する場合、絶縁層134がエッチングのストッパとして機能する。凹部110には、接着層200が埋め込まれている。そして凹部110を跨って基板300が設けられている。これにより、基板300は、接着層200を介して基板100に接合している。
図16は、図15の第1の変形例を示す図であり、第1の実施形態の図6に対応する。本図に示す例では、凹部110は、下端が絶縁層134に達している。さらに、図6及び図7に示した例と同様にして、平面視において、凹部110は、基板300を囲んでいる。これにより、基板100と基板300の間から接着層200の一部が食み出したとしても、接着層200のこの一部は凹部110に埋め込まれる。これにより、平面視で接着層200が広がることが抑制される。
図17は、図15の第2の変形例を示す図であり、第1の実施形態の図9に対応する。本図に示す例では、凹部110は、下端が絶縁層134に達している。さらに、図9及び図10に示した例と同様にして、平面視において、基板300は、凹部110の内側に含まれている。これにより、基板100と基板300の間から接着層200の一部が食み出したとしても、接着層200のこの一部は凹部110の内部に留まる。これにより、平面視で接着層200が広がることが抑制される。
図18は、図15の第3の変形例を示す図であり、第1の実施形態の図12に対応する。本図に示す例では、第1凹部112は絶縁層134に達しない一方で、第2凹部114は絶縁層134に達している。さらに、図12及び図13に示した例と同様にして、平面視において、基板300は、第2凹部114の内側に含まれている。これにより、基板100と基板300の間から接着層200の一部が食み出したとしても、接着層200のこの一部は凹部110(第1凹部112及び第2凹部114)の内部に留まる。これにより、平面視で接着層200が広がることが抑制される。
(第3の実施形態)
図19は、第3の実施形態に係る電子装置の構成を示す断面図であり、第1の実施形態の図1に対応する。図20は、図19に示した電子装置の平面図である。図19は、図20のA−A´断面図である。図20では、説明のため、接着層200及び基板300を透過で示している。本実施形態に係る電子装置は、以下の点を除いて、第1の実施形態に係る電子装置と同様の構成である。
本図に示す例では、基板100の第1面102上に複数の導電層140が形成されている。これら複数の導電層140は、平面視において互いに離間して設けられている。本図に示す例では、平面視において、複数の導電層140それぞれは、m行n列の複数の格子点のいずれかに配置されている。この場合、互いに隣り合う導電層140の間には隙間が形成される。この隙間によって凹部110が形成されている。そして互いに隣り合う導電層140の間(すなわち、凹部110)には接着層200が埋め込まれている。これにより、基板100と基板300は、接着層200を介して互いに接合している。なお、導電層140は、金属、具体的には例えば金又はアルミニウムにより形成されている。他の例として、導電層140は、ポリシリコンにより形成されていてもよい。
本図に示す例によれば、導電層140の上面と基板300の底面との間の接着層200の厚さを極めて薄くすることができる。仮に、導電層140の上面と基板300の底面との間の接着層200の膜厚がある程度厚いと、基板100の厚さ方向において基板300の位置が接着層200によってばらつくことがある。本図に示す例によれば、このようなばらつきを抑制することができる。
図21は、図19に示した電子装置の製造方法を説明するための図である。まず、図21(a)に示すように、基板100を準備する。本図に示す例において、基板100は、ウェハ(例えば、シリコンウェハ)である。次いで、例えばスパッタにより、基板100の第1面102上に導電層を形成する。次いで、導電層上にマスクパターン(不図示)を形成し、このマスクパターンをマスクとして導電層をエッチングする。これにより、基板100の第1面102に導電層140が形成される。なお、基板100は、第1面102において導電層140とは異なる領域に導電パターン(例えば、電極又は配線)を有していてもよい。この場合、導電層140は、この導電パターンと同時に形成してもよい。これにより、導電層140を形成しても、電子装置を製造するための工程が増大することを抑制することができる。次いで、ダイシングにより基板100を個片化する。
次いで、図21(b)に示すように、複数の導電層140を跨って接着層200を塗布する。本図に示す例において、接着層200は、液状又はゲル状である。次いで、接着層200上に基板300を搭載する。これにより、凹部110に接着層200が埋め込まれる。次いで、例えば光(例えば紫外線)を照射することにより、接着層200を固化する。これにより、基板300が基板100に接合する。
本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
100 基板
102 第1面
110 凹部
112 第1凹部
114 第2凹部
120 MEMS領域
134 絶縁層
140 導電層
200 接着層
300 基板

Claims (8)

  1. 半導体基板又は半導体層である半導体領域を用いて形成された第1面を有する第1基板と、
    前記第1基板の前記第1面に形成されたMEMSと、
    前記第1基板の前記第1面のうち前記MEMSとは異なる領域に形成され、前記半導体領域に形成された凹部と、
    少なくとも一部が前記凹部に埋め込まれた接着層と、
    前記接着層を介して前記第1基板に接合されており、前記第1基板に垂直な方向から見た場合に前記MEMSとは重ならない第2基板と、
    を備える電子装置。
  2. 請求項1に記載の電子装置において、
    前記第2基板は、前記凹部を跨って設けられている電子装置。
  3. 請求項1に記載の電子装置において、
    前記第1基板に垂直な方向から見た場合、前記凹部は、前記第2基板を囲んでいる電子装置。
  4. 請求項1に記載の電子装置において、
    前記第1基板に垂直な方向から見た場合、前記第2基板は、前記凹部の内側に含まれており、
    前記第1基板の厚さ方向で見た場合、前記第2基板は、少なくとも一部が前記凹部に入り込んでいる電子装置。
  5. 請求項4に記載の電子装置において、
    前記凹部は、
    前記第1基板の前記第1面に形成された第1凹部と、
    前記第1凹部の底面に形成された第2凹部と、
    を有し、
    前記第1基板の厚さ方向で見た場合、前記第2基板は、少なくとも一部が前記第2凹部に入り込んでいる電子装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子装置において、
    前記半導体領域は、前記半導体層である電子装置。
  7. 請求項6に記載の電子装置において、
    前記半導体層は、絶縁層に積層されており、
    前記凹部は、下端が前記絶縁層に達している電子装置。
  8. 半導体基板又は半導体層である半導体領域を用いて形成された第1面を有する第1基板と、
    前記第1基板の前記第1面に形成されたMEMSと、
    前記第1基板の前記第1面上に形成され、互いに隣り合う領域を含む導電層と、
    前記第1基板の前記第1面のうち前記MEMSとは異なる領域に形成され、前記導電層のうちの互いに隣り合う前記領域の間の隙間によって形成されている凹部と、
    少なくとも一部が前記凹部に埋め込まれた接着層と、
    前記接着層を介して前記第1基板に接合されており、前記第1基板に垂直な方向から見た場合に前記MEMSとは重ならない第2基板と、
    を備える電子装置。
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