JPH07209105A - 半導体力学量センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実装時の水流、水圧、ハンドリングなどによ
る可動部の破壊を防止することができる半導体力学量セ
ンサ及びその製造方法を提供することにある。 【構成】 Ｐ型シリコン基板１７の上方には、梁構造の
可動電極２４が所定間隔を隔てて配置され、加速度の作
用に伴う可動電極２４の変位から加速度が検出される。
センサ製造の際には、昇華性物質であるナフタレン４４
をＰ型シリコン基板１７と可動電極２４との間を含むＰ
型シリコン基板１７上に配置し、ナフタレン４４を固定
する。この状態でダイシングカットやマウントやワイヤ
ーボンディング等の実装を行う。このとき、可動電極２
４に対しダイシングカットの際の水流等やワイヤーボン
ディングの際の振動が加わったりハンドリングが行われ
るが、可動電極２４がナフタレン４４により動かないよ
うに固定されているので可動電極２４の破損が回避され
る。そして、実装後にナフタレン４４を気化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体力学量センサ
及びその製造方法に係り、詳しくは、加速度，ヨーレー
ト，振動等の力学量を検出する半導体力学量センサ及び
その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体基板上に形成された超小型
の半導体加速度センサが開発されており、例えば、ＳＡ
Ｅ９１０４９６に静電容量式加速度センサが開示されて
いる。

【０００３】図２３にはＳＡＥ９１０４９６に示されて
いる表面マイクロマシニングを用いた薄膜構造の静電容
量型加速度センサを示す。図２３において、シリコン基
板８０上のアンカー部８１から梁８２が延設され、この
梁８２に質量部８３が支持されている。その質量部８３
の一部に可動電極８４が形成されている。一方、シリコ
ン基板８０上には、１つの可動電極８４に対し固定電極
８５が２つ対向するように配置されている。そして、シ
リコン基板８０に水平方向（図２３でＧで示す）に、加
速度が加わった場合、可動電極８４と固定電極８５との
間の静電容量において片側の静電容量は増え、もう一方
は減る構造となっている。このセンサはこのように、差
動で可動部の変位を検出することができるため精度の高
い加速度検出が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の半導
体加速度センサエレメントは感度を高めるために梁のバ
ネ定数を下げ、質量（マス）部を大きくとっているため
に外力に非常に弱く、特に、実装時のダイシングカット
での水流や水圧、チップのマウントでのハンドリングな
どで破壊してしまう確率が高く歩留まりが大変に低いと
いう問題があった。

【０００５】そこで、この発明の目的は、実装時の水
流、水圧、ハンドリングなどによる可動部の破壊を防止
することができる半導体力学量センサ及びその製造方法
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、半導体基板と、前記半導体基板の上方に所定間隔を
隔てて配置された梁構造の可動部とを備え、力学量の作
用に伴う前記可動部の変位から力学量を検出するように
した半導体力学量センサの製造方法であって、前記可動
部を保護材にて保護して実装するようにした半導体力学
量センサの製造方法をその要旨とする。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記保護材として、可動部を仮固定材
料にて仮固定し、実装後に仮固定材料を除去するものと
した半導体力学量センサの製造方法をその要旨とする。

【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記仮固定材料として昇華性物質を用
い、実装時には昇華性物質を固定し、実装後に昇華性物
質を気化する半導体力学量センサの製造方法をその要旨
とする。

【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記仮固定材料として熱硬化性材料を
用い、実装時には熱硬化性材料を固定し、実装後に熱硬
化性材料をエッチングすることで熱硬化性材料を除去す
る半導体力学量センサの製造方法をその要旨とする。

【００１０】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記保護材として、可動部の回りを覆
うキャップ部材を用い、当該キャップ部材にて可動部を
保護する半導体力学量センサの製造方法をその要旨とす
る。

【００１１】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、前記キャップ部材はガラスである半導
体力学量センサの製造方法をその要旨とする。請求項７
に記載の発明は、半導体基板と、前記半導体基板の上方
に所定間隔を隔てて配置された梁構造の可動部とを備
え、力学量の作用に伴う前記可動部の変位から力学量を
検出するようにした半導体力学量センサであって、前記
可動部の回りを覆って保護する保護材を備えた半導体力
学量センサをその要旨とする。

【００１２】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の発明において、前記保護材は前記可動部を密封してい
る半導体力学量センサをその要旨とする。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の発明は、可動部が保護材にて
保護された状態にて実装される。この実装時においてダ
イシングカットでの水流や水圧が可動部に加わろうとす
るが、保護材にて保護される。又、実装時においてチッ
プのマウントの際のハンドリング時に保護材にて可動部
が保護される。

【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の作用に加え、仮固定材料にて可動部が仮固定さ
れ、実装後に仮固定材料が除去される。つまり、実装時
のダイシングカットでの水流や水圧が可動部に加わる
が、可動部が仮固定材料にて動かないように固定されて
いるので可動部の破損が回避される。又、実装時におい
てチップのマウントの際のハンドリング時に可動部が仮
固定材料にて動かないように固定されているので可動部
の破損が回避される。さらに、実装時のワイヤーボンデ
ィングの際には、可動部に振動が加わるが、可動部が仮
固定材料により動かないように固定されているので可動
部の破損が回避される。

【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明の作用に加え、実装時には昇華性物質が固定さ
れ、実装後に昇華性物質が気化される。つまり、仮固定
材料として昇華性物質を用いているので、実装後に仮固
定材料を簡単に除去することができる。

【００１６】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の発明の作用に加え、実装時には熱硬化性材料が固定さ
れ、実装後に熱硬化性材料をエッチングすることで熱硬
化性材料が除去される。よって、請求項３に記載の発明
では実装時にも昇華性物質が常時僅かずつであるが気化
されているが、本発明では実装工程と熱硬化性材料除去
工程をはっきりと区別でき、工程が安定化される。

【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の作用に加え、キャップ部材にて可動部の回りが
覆われ、当該キャップ部材にて可動部が保護される。つ
まり、実装時のダイシングカットでの水流や水圧が可動
部に加わろうとするが、キャップ部材にて可動部の破損
が回避される。又、実装時においてチップのマウントの
際のハンドリング時にキャップ部材によって可動部の破
損が回避される。

【００１８】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の発明の作用に加え、ガラスよりなるキャップ部材にて
可動部が覆われる。よって、ガラスを用いているので、
陽極接合を用いてガラスと半導体基板とを接合すること
ができ、通常のセンサ製造技術を流用でき製造が容易と
なる。

【００１９】請求項７に記載の発明は、可動部の回りが
保護材にて覆われ、当該可動部が保護される。つまり、
可動部が保護材にて保護された状態にて実装される。こ
の実装時においてダイシングカットでの水流や水圧が可
動部に加わろうとするが、保護材にて保護される。又、
実装時においてチップのマウントの際のハンドリング時
に保護材によって可動部の破損が回避される。

【００２０】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の発明の作用に加え、可動部が保護材にて密封される。
その結果、例えば、半導体基板と可動部との間に粒子が
入り込んできて可動部がロックされることが未然に防止
される。

【００２１】

【実施例】

（第１実施例）以下、この発明を具体化した第１実施例
を図面に従って説明する。

【００２２】図１は、本実施例の半導体加速度センサの
平面図を示す。又、図２には図１のＡ−Ａ断面を示し、
図３には図１のＢ−Ｂ断面を示す。Ｐ型シリコン基板１
上には絶縁膜２が形成され、絶縁膜２はＳｉＯ₂ ，Ｓｉ
₃Ｎ₄ 等よりなる。又、Ｐ型シリコン基板１上には、絶
縁膜２の無い長方形状の領域、即ち、空隙部３が形成さ
れている（図１参照）。絶縁膜２の上には、空隙部３を
架設するように両持ち梁構造の可動電極４が配置されて
いる。この可動電極４は帯状にて直線的に延びるポリシ
リコンよりなる。又、絶縁膜２によりＰ型シリコン基板
１と可動電極４とが絶縁されている。

【００２３】尚、可動電極４の下部における空隙部３
は、絶縁膜２の一部が犠牲層としてエッチングされるこ
とにより形成されるものである。この犠牲層エッチング
の際には、エッチング液として、可動電極４がエッチン
グされず、犠牲層である絶縁膜２がエッチングされるエ
ッチング液が使用される。

【００２４】又、絶縁膜２上には層間絶縁膜５が配置さ
れ、その上にはコンタクトホール７を介して可動電極４
と電気的接続するためのアルミ配線６が配置されてい
る。図３において、Ｐ型シリコン基板１上における可動
電極４の両側には不純物拡散層からなる固定電極８，９
が形成され、この固定電極８，９はＰ型シリコン基板１
にイオン注入等によりＮ型不純物を導入することによっ
て形成されたものである。

【００２５】尚、可動電極（両持ち梁）４はポリシリコ
ンの他にも、タングステン等の耐熱金属を用いてもよ
い。又、図１に示すように、Ｐ型シリコン基板１には不
純物拡散層からなる配線１０，１１が形成され、配線１
０，１１はＰ型シリコン基板１にイオン注入等によりＮ
型不純物を導入することによって形成されたものであ
る。そして、固定電極８と配線１０、固定電極９と配線
１１とはそれぞれ電気的に接続されている。

【００２６】さらに、配線１０はコンタクトホール１２
を介してアルミ配線１３と電気的に接続されている。
又、配線１１はコンタクトホール１４を介してアルミ配
線１５と電気的に接続されている。そして、アルミ配線
１３，１５及び６は外部の電子回路と接続されている。

【００２７】又、図３に示すように、Ｐ型シリコン基板
１における固定電極８，９間には、反転層１６が形成さ
れ、同反転層１６はシリコン基板１と可動電極（両持ち
梁）４との間に電圧を印加することにより生じたもので
ある。

【００２８】次に、このように構成した半導体加速度セ
ンサの製造工程を図４〜図１５を用いて説明する。ここ
で、図面の左側にセンサ、右側には処理回路に必要なト
ランジスタの工程を示す。

【００２９】図４に示すように、ウェハ状態のＰ型シリ
コン基板１７を用意し、フォトリソ工程を経て、イオン
注入等によりセンサやトランジスタのソース・ドレイン
の配線部分となるＮ型拡散層１８，１９，２０，２１を
形成する。

【００３０】そして、図５に示すように、その一部が犠
牲層となる絶縁膜２２をセンサ作製部に形成する。尚、
このとき、基板全体に絶縁膜２２を成膜し後からトラン
ジスタ作製部上の絶縁膜を除去してもよい。

【００３１】さらに、図６に示すように、ゲート酸化に
よりトランジスタ作製部分上にゲート酸化膜２３を形成
する。そして、図７に示すように、ポリシリコンを成膜
し、フォトリソ工程を経てドライエッチ等でセンサの可
動電極２４及びトランジスタのゲート電極２５をパター
ニングする。

【００３２】引き続き、図８に示すように、Ｎ型拡散層
からなるセンサの固定電極を形成するために、フォトリ
ソ工程を経て絶縁膜２２に可動電極２４に対して自己整
合的に開口部２６，２７を形成する。又、トランジスタ
のソース・ドレインを形成するために、フォトリソ工程
を経てレジスト２８により開口部２９，３０を形成す
る。

【００３３】さらに、絶縁膜２２及びレジスト２８の開
口部２６，２７、レジスト２８の開口部２９，３０から
可動電極２４，ゲート電極２５に対して自己整合的にイ
オン注入等によって不純物を導入して、図９に示すよう
に、Ｎ型拡散層からなるセンサの固定電極３１，３２、
トランジスタのソース・ドレイン領域３３，３４を形成
する。

【００３４】次に、図１０に示すように、可動電極２
４，ゲート電極２５とアルミ配線を電気的に絶縁するた
めの層間絶縁膜３５を成膜する。そして、図１１に示す
ように、層間絶縁膜３５に配線用拡散層１８，１９，２
０，２１とアルミ配線を電気的に接続するためのコンタ
クトホール３６，３７，３８，３９をフォトリソ工程を
経て形成する。

【００３５】さらに、図１２に示すように、電極材料で
あるアルミニウムを成膜して、フォトリソ工程を経てア
ルミ配線４０，４１，４２，４３等を形成する。そし
て、図１３に示すように、層間絶縁膜３５の一部と絶縁
膜２２の一部である犠牲層をエッチングする。

【００３６】引き続き、図１４に示すように、ナフタレ
ン（Ｃ₁₀Ｈ₈ ）を融点である８１℃以上に加熱し、この
流動化したナフタレン４４を可動電極２４とシリコン基
板１７の間を含むシリコン基板１７上に配置する。ナフ
タレン４４は、昇華性を有する物質であり、可動電極２
４を固定し実装後除去する場合にセンサチップを汚染さ
せずセンサエレメントにダメージを与えないものであ
る。

【００３７】その後、雰囲気温度を常温まで戻すことに
よりナフタレン４４を固化させる。この状態において
は、可動電極２４がシリコン基板１７に対し固定化され
る。この状態でウェハ状態のＰ型シリコン基板１７を各
チップにダイシングし、チップをマウントし、さらに、
その後にワイヤーボンディングを行う。この実装時のダ
イシングカットでの水流や水圧が可動電極２４に加わる
が、可動電極２４がナフタレン４４により動かないよう
に固定されているので可動電極２４の破損が回避され
る。又、実装時においてチップのマウントの際のハンド
リング時に可動電極２４がナフタレン４４にて動かない
ように固定されているので可動電極２４の破損が回避さ
れる。さらに、実装時のワイヤーボンディングの際に
は、可動電極２４に振動が加わるが、可動電極２４がナ
フタレン４４により動かないように固定されているので
可動電極２４の破損が回避される。

【００３８】その後、図１５に示すように、ナフタレン
４４を真空中にて加熱して完全に昇華させ除去する。こ
の際、加熱することによりナフタレン４４の蒸気圧が高
くなるため完全に昇華するまでの時間を短縮することが
できる。

【００３９】このようにして、トランジスタ型半導体加
速度センサの製作工程が終了する。次に、加速度センサ
の作動を図３を用いて説明する。可動電極４とシリコン
基板１との間に電圧をかけると、反転層１６が形成さ
れ、固定電極８，９間に電流が流れる。そして、本加速
度センサが加速度を受けて、図中に示すＺ方向（基板に
垂直方向）に可動電極４が変位した場合には電界強度の
変化によって反転層１６のキャリア濃度が増大し電流が
増大する。このように本加速度センサは電流量の増減で
加速度を検出することができる。

【００４０】このように本実施例では、Ｐ型シリコン基
板１７（半導体基板）と、Ｐ型シリコン基板１７の上方
に所定間隔を隔てて配置された梁構造の可動電極２４
（可動部）とを備え、加速度の作用に伴う可動電極２４
の変位から加速度を検出するようにした半導体加速度セ
ンサにおいて、可動電極２４を保護材としてのナフタレ
ン４４にて保護して実装した。つまり、可動電極２４を
仮固定材料としてのナフタレン４４にて仮固定し、実装
後にナフタレン４４を除去した。より詳細には、仮固定
材料として昇華性物質であるナフタレン４４を用い、実
装時にはナフタレン４４を固定し、実装後にナフタレン
４４を気化するようにした。

【００４１】その結果、実装時のダイシングカットでの
水流や水圧が可動電極２４に加わるが、可動電極２４が
ナフタレン４４により動かないように固定されているの
で可動電極２４の破損が回避される。又、実装時におい
てチップのマウントの際のハンドリング時に可動電極２
４がナフタレン４４にて動かないように固定されている
ので可動電極２４の破損が回避される。さらに、実装時
のワイヤーボンディングの際には、可動電極２４に振動
が加わるが、可動電極２４がナフタレン４４により動か
ないように固定されているので可動電極２４の破損が回
避される。このようにして、可動電極２４の破壊が回避
されるので、歩留りを向上させることができる。

【００４２】つまり、半導体加速度センサエレメントは
一般的に感度を高めるために梁のバネ定数を下げている
ために、外力に非常に弱く、特に実装時のダイシングカ
ットの水流，水圧や、チップのマウントの際のハンドリ
ングや、ワイヤーボンディングの際の振動などで破壊し
てしまう確率が高く歩留りが大変に低いが、可動電極２
４がナフタレン４４により動かないように固定されてい
るので可動電極２４の破壊を防止して歩留りを向上させ
ることができる。

【００４３】又、仮固定材料として昇華性物質（ナフタ
レン４４）を用いているので、実装後に仮固定材料を簡
単に除去することができる。つまり、大気中に放出した
り、熱を加えたりする簡単な工程にて、仮固定材料を除
去することができる。さらに、仮固定材料として昇華性
物質であるナフタレン４４を用いているので、センサチ
ップに悪影響を与えずにＩＣプロセスに完全に整合す
る。

【００４４】尚、保護材および仮固定材料としての昇華
性物質は、ナフタレンの他には、比較的融点の低い、例
えば、パラジクロルベンゼン（Ｃ₆ Ｈ₄ Ｃｌ₂ ）、１，
２，４，５−テトラクロルベンゼン（Ｃ₆ Ｈ₂ Ｃｌ₄ ）
等を用いてもよい。あるいは、高融点でも、チップにダ
メージを与えず（チップ構成材料との反応など）、実装
後簡単に取り除くことができる材料であればよい。要
は、昇華性を有する物質であり、可動電極２４を固定し
実装後除去する場合にセンサチップを汚染させずセンサ
エレメントにダメージを与えないものであればよい。 （第２実施例）次に、第２実施例を第１実施例との相違
点を中心に説明する。

【００４５】本実施例では、第１実施例で用いたナフタ
レン４４の代わりにポリイミド（ＰＩＱ）を用いてい
る。このポリイミドは有機系の熱硬化材料であり、常温
で液状をなし、加熱により固化するものである。

【００４６】以下、センサの製造方法について説明す
る。図１３に示す状態から、図１４に示すように、ポリ
イミド（ＰＩＱ）４４を可動電極２４とシリコン基板１
７の間を含むシリコン基板１７上に配置する。その後、
加熱することによりポリイミド４４を固化させる。この
状態においては、可動電極２４がシリコン基板１７に対
し固定化される。

【００４７】この状態でウェハ状態のＰ型シリコン基板
１７を各チップにダイシングし、チップをマウントし、
さらにその後にワイヤーボンディングを行う。この実装
時のダイシングカットでの水流や水圧が可動電極２４に
加わるが、可動電極２４がポリイミド４４により動かな
いように固定されているので可動電極２４の破損が回避
される。又、実装時においてチップのマウントの際のハ
ンドリング時に可動電極２４がポリイミド４４にて動か
ないように固定されているので可動電極２４の破損が回
避される。さらに、実装時のワイヤーボンディングの際
には、可動電極２４に振動が加わるが、可動電極２４が
ポリイミド４４により動かないように固定されているの
で可動電極２４の破損が回避される。このようにして、
可動電極２４が破壊してしまうことが回避されるので、
歩留りを向上させることができる。

【００４８】このようにして実装した後は、図１５に示
すように、ポリイミド４４をＯ₂ プラズマ中で灰化（ア
ッシング）、即ち、燃焼してポリイミド４４を除去す
る。このとき、ポリイミド４４は全くセンサチップに悪
影響を及ぼさないためＩＣプロセスに完全に整合する。

【００４９】このように本実施例では、仮固定材料とし
て熱硬化性材料であるポリイミドを用い、実装時にはポ
リイミドを固定し、実装後にポリイミドをＯ₂ プラズマ
アッシング（エッチング）することでポリイミドを除去
するようにした。よって、実装時（ダイシングカット，
マウント，ワイヤーボンディング）に水流や水圧が可動
電極２４に加わったり可動電極２４に振動が加わったり
ハンドリングされるが、可動電極２４がポリイミド４４
により動かないように固定されているので可動電極２４
の破損が回避される。又、第１実施例では実装時にも昇
華性物質が常時僅かずつであるが気化されているが、本
実施例では実装工程とポリイミド除去工程をはっきりと
区別でき、工程が安定化する。

【００５０】尚、本実施例では仮固定材料としての熱硬
化性材料としてポリイミドを用いたが、他にもフォトレ
ジスト材等を用いてもよい。このフォトレジスト材にお
いてもＯ₂ プラズマ中で灰化（アッシング）できるとと
もに、全くセンサチップに悪影響を及ぼさないためＩＣ
プロセスに完全に整合する。 （第３実施例）次に、第３実施例を第１実施例との相違
点を中心に説明する。

【００５１】図１６はセンサエレメント形成後で、か
つ、実装前の状態を示し、図１７には図１６のＣ−Ｃ断
面を示す。以下、センサの製造方法について説明する。

【００５２】前記図１３に示す状態においては、図１６
に示すように、シリコンウェハ４５には多数のセンサ領
域４６が形成されている。このシリコンウェハ４５の上
面（素子形成面）にガラス板４７を陽極接合する。尚、
シリコンウェハ４５とガラス板４７とは接着してもよ
い。ガラス板４７には、図１７に示すように、各センサ
領域において可動電極２４にガラス板４７が当たらない
ように、各センサ領域毎に凹部４８が形成されている。
又、ガラス板４７とシリコンウェハ４５とは密封状態で
接合される。

【００５３】その後、ガラス板４７を接合した状態のシ
リコンウェハ４５を各チップにダイシングする。この実
装時のダイシングカットでの水流や水圧が可動電極２４
に加わろうとするが、可動電極２４がガラス板４７で覆
われているので可動電極２４の破損が回避される。この
ダイシングの後にチップがマウントされる。このマウン
ト時のハンドリングの際にガラス板４７にて可動電極２
４の破損が回避される。このようにして、可動電極２４
が破壊してしまうことが回避されるので、歩留りを向上
させることができる。

【００５４】このように本実施例では、保護材として、
可動電極２４（可動部）の回りを覆うキャップ部材とし
てのガラス板４７を用いて、ガラス板４７にて可動電極
２４を保護するようにした。その結果、実装時のダイシ
ングカットでの水流や水圧が可動電極２４に加わろうと
するが、可動電極２４がガラス板４７で覆われているの
で可動電極２４の破損が回避される。又、チップのマウ
ントの際のハンドリング時にガラス板４７にて可動電極
２４の破損が回避される。

【００５５】さらに、キャップ部材としてガラス板４７
を用いているので、陽極接合を用いてガラス板４７とシ
リコンウェハ４５とを接合することができ、通常のセン
サ製造技術を流用でき製造が容易となる。

【００５６】さらには、図１７に示すように、可動電極
２４をガラス板４７にて密封状態にてキャップしている
ので、可動電極２４とシリコンウェハ４５との間のエア
ギャップ４９にパーティクル（粒子）が入り込んで可動
電極２４がロックされることが未然に防止される。

【００５７】又、ガラス板４７とシリコンウェハ４５と
の間の空隙（ガラス板４７の凹部４８の内部）を真空に
することにより、真空パッケージが可能となる。さら
に、ガラス板４７とシリコンウェハ４５との間の空隙
（ガラス板４７の凹部４８の内部）を真空にすることに
より、ガラス板４７とシリコンウェハ４５との間の空隙
での気体の粘性がなくなり、可動電極２４とシリコンウ
ェハ４５との間の間隔を小さくして、感度を上げること
ができる。よって、検出精度が向上する。 （第４実施例）次に、第４実施例を第３実施例との相違
点を中心に説明する。

【００５８】第３実施例の図１７の代わりに、本実施例
では図１８に示す構成を採用している。以下、センサの
製造方法について説明する。

【００５９】前記図１３に示す状態においては、図１６
に示すように、シリコンウェハ４５には多数のセンサ領
域４６が形成されている。そして、図１８に示すように
各センサ領域４６におけるセンサエレメントのない領域
にポリシリコン等の絶縁物５０を所定厚さ形成する。さ
らに、絶縁物５０の上に上下面とも平坦なガラス板５１
を接合する。このとき、可動電極２４の上面とガラス板
５１の下面との距離Ｌ１は５０００Å程度になる。

【００６０】その後、ガラス板５１を接合した状態のシ
リコンウェハ４５を各チップにダイシングする。この実
装時のダイシングカットでの水流や水圧が可動電極２４
に加わろうとするが、可動電極２４がガラス板５１で覆
われているので可動電極２４の破損が回避される。この
ダイシングの後にチップをマウントする。このマウント
時のハンドリングの際にガラス板５１にて可動電極２４
の破損が回避される。このようにして、可動電極２４の
破壊してしまうことが回避されるので、歩留りを向上さ
せることができる。

【００６１】このように本実施例では、保護材として、
可動電極２４（可動部）の回りを覆うキャップ部材とし
てのガラス板５１を用いて、ガラス板５１にて可動電極
２４を保護するようにした。その結果、実装時のダイシ
ングカットでの水流や水圧が可動電極２４に加わろうと
するが、可動電極２４がガラス板５１で覆われているの
で可動電極２４の破損が回避される。又、チップのマウ
ントの際のハンドリング時にガラス板５１にて可動電極
２４の破損が回避される。

【００６２】さらに、本実施例では、可動電極２４の上
面とガラス板５１の下面との距離Ｌ１の調整を絶縁物５
０の厚さにより調整できるので、可動電極２４の上面と
ガラス板５１の下面との距離Ｌ１の調整が容易となる。

【００６３】尚、本実施例ではシリコンウェハ４５にガ
ラス板５１を接合しているが、接合する材料はガラス以
外のもの、例えば、樹脂板あるいはＳｉ基板等を接着又
は接合してもよい。 （第５実施例）次に、第５実施例を第３実施例との相違
点を中心に説明する。

【００６４】本実施例は半導体ヨーレートセンサに具体
化したものである。図１９には半導体ヨーレートセンサ
の平面図を示し、図２０には図１９のＤ−Ｄ断面図を示
し、図２１には図１９のＥ−Ｅ断面図を示し、図２２に
は図１９のＦ−Ｆ断面図を示す。

【００６５】Ｐ型シリコン基板５２上には、４箇所のア
ンカー部５３，５４，５５，５６が形成され、このアン
カー部５３，５４，５５，５６にそれぞれ一端が支持さ
れる梁５７，５８，５９，６０によって重り６１が支持
されている。この重り６１には、可動電極６２，６３が
突設され、この可動電極６２，６３がトランジスタのゲ
ート電極として機能する。又、重り６１には、互いに所
定間隔を隔てて平行に延びる励振電極６４，６５，６
６，６７が突設されている。

【００６６】重り６１と可動電極６２，６３と励振電極
６４，６５，６６，６７が、図１９中、紙面に水平方向
（図中、Ｖ方向）および紙面に垂直方向に変位できるよ
うになっている。又、アンカー部５３〜５６と梁５７〜
６０と重り６１と可動電極６２，６３と励振電極６４〜
６７とは一体的に形成されており、ポリシリコンよりな
る。

【００６７】図２１に示すように、シリコン基板５２の
上には絶縁膜６８が形成され、この絶縁膜６８上に梁５
７，５８，５９，６０および重り６１が架設されてい
る。図２０に示すように、可動電極６３の下方における
シリコン基板５２には可動電極６３を挟むように不純物
拡散によるソース・ドレイン領域７０が形成されてい
る。同様に、可動電極６２の下方におけるシリコン基板
５２には可動電極６２を挟むように不純物拡散によるソ
ース・ドレイン領域６９が形成されている。又、図２０
に示すように、Ｐ型シリコン基板５２におけるソース・
ドレイン領域７０間には、反転層７１が形成され、同反
転層７１はシリコン基板５２と可動電極６３との間に電
圧を印加することにより生じたものである。同様に、Ｐ
型シリコン基板５２におけるソース・ドレイン領域６９
間には、反転層が形成され、同反転層はシリコン基板５
２と可動電極６２との間に電圧を印加することにより生
じたものである。

【００６８】Ｐ型シリコン基板５２の上面には、各励振
電極６４，６５，６６，６７に対し所定間隔だけ離した
状態で励振用固定電極７２，７３，７４，７５が配置さ
れている。そして、電極６４と７２、電極６５と７３、
電極６６と７４、電極６７と７５との間に、電圧を加
え、互いに引っ張り合う力を加えると、重り６１と可動
電極６２，６３とが紙面に水平方向（図１９中、Ｖ方
向）に励振される。この励振状態でヨーレートωが作用
すると、コリオリの力が働き、重り６１と可動電極６
２，６３とが紙面に垂直方向に変位する。この変化が可
動電極６２，６３に対応して設けたソース・ドレイン間
の電流の変化として検出される。

【００６９】さらに、シリコン基板５２の上面（素子形
成面）にキャップ部材としてのガラス板７６が陽極接合
されている。ガラス板７６には、各センサ領域において
素子形成部分にガラス板７６が当たらないように、各セ
ンサ領域毎に凹部７７が形成されている。又、ガラス板
７６とシリコン基板５２とは密封状態で接合されてい
る。

【００７０】以下、センサの製造方法について説明す
る。ウェハ状態のシリコン基板５２に梁構造を形成す
る。そして、このウェハ状態のシリコン基板５２の上面
（素子形成面）にガラス板７６を陽極接合する。尚、シ
リコン基板５２とガラス板７６とは接着してもよい。
又、ガラス板７６とシリコン基板５２とは密封状態で接
合させる。

【００７１】その後、ガラス板７６を接合した状態のシ
リコン基板５２を各チップにダイシングする。この実装
時のダイシングカットでの水流や水圧が梁構造部に加わ
ろうとするが、梁構造部がガラス板７６で覆われている
ので梁構造部の破損が回避される。このダイシングの後
にチップをマウントする。このマウント時のハンドリン
グの際にガラス板７６にて梁構造部の破損が回避され
る。

【００７２】さらに、ガラス板７６とシリコン基板５２
との間の空隙（ガラス板７６の凹部７７の内部）を真空
にすることにより、真空パッケージが可能となり、可動
部（梁５７〜６０、重り６１、可動電極６２，６３、励
振電極６４〜６７）とシリコン基板５２との間の空隙で
の気体の粘性抵抗が小さくなり、低電圧で励振の際の大
きな振幅が得られる（Ｑ値が上がる）。

【００７３】尚、この発明は上記各実施例に限定される
ものではなく、例えば、上記第１〜第４実施例ではＭＩ
Ｓ型半導体加速度センサに適用したが、その他にも静電
容量型半導体加速度センサに適用してもよく、その場合
には両電極間の破壊を回避するために保護材を用いるこ
ととなる。さらに、第５実施例で示した半導体ヨーレー
トセンサにおいても第１，第２実施例で示した仮固定部
材を用いて梁構造を固定してもよい。

【００７４】又、半導体加速度センサや半導体ヨーレー
トセンサの他にも、振動を検出する半導体振動センサに
具体化してもよい。要は、この発明は、梁構造を有する
表面マイクロマシング半導体力学量センサに適用できる
ものである。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
実装時の水流、水圧、ハンドリングなどによる可動部の
破壊を防止することができる優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の半導体加速度センサの平面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図で
ある。

【図５】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図で
ある。

【図６】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図で
ある。

【図７】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図で
ある。

【図８】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図で
ある。

【図９】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図で
ある。

【図１０】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図
である。

【図１１】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図
である。

【図１２】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図
である。

【図１３】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図
である。

【図１４】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図
である。

【図１５】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図
である。

【図１６】第３実施例の半導体加速度センサの斜視図で
ある。

【図１７】図１６のＣ−Ｃ断面図である。

【図１８】第４実施例の半導体加速度センサの断面図で
ある。

【図１９】第５実施例の半導体ヨーレートセンサの平面
図である。

【図２０】図１９のＤ−Ｄ断面図である。

【図２１】図１９のＥ−Ｅ断面図である。

【図２２】図１９のＦ−Ｆ断面図である。

【図２３】従来の半導体加速度センサの斜視図である。

【符号の説明】

１７…半導体基板としてのＰ型シリコン基板、２４…可
動部としての可動電極、４４…保護材および固定部材と
してのナフタレン、４７…保護材およびキャップ部材と
してのガラス板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 敏雅 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装 株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板と、 前記半導体基板の上方に所定間隔を隔てて配置された梁
   構造の可動部とを備え、力学量の作用に伴う前記可動部
   の変位から力学量を検出するようにした半導体力学量セ
   ンサの製造方法であって、 前記可動部を保護材にて保護して実装するようにしたこ
   とを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体力学量センサの
   製造方法において、前記保護材として、可動部を仮固定
   材料にて仮固定し、実装後に仮固定材料を除去するもの
   としたことを特徴とする半導体力学量センサの製造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の半導体力学量センサの
   製造方法において、前記仮固定材料として昇華性物質を
   用い、実装時には昇華性物質を固定し、実装後に昇華性
   物質を気化することを特徴とする半導体力学量センサの
   製造方法。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の半導体力学量センサの
   製造方法において、前記仮固定材料として熱硬化性材料
   を用い、実装時には熱硬化性材料を固定し、実装後に熱
   硬化性材料をエッチングすることで熱硬化性材料を除去
   することを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の半導体力学量センサの
   製造方法において、前記保護材として、可動部の回りを
   覆うキャップ部材を用い、当該キャップ部材にて可動部
   を保護することを特徴とする半導体力学量センサの製造
   方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の半導体力学量センサの
   製造方法において、前記キャップ部材はガラスであるこ
   とを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
7. 【請求項７】 半導体基板と、 前記半導体基板の上方に所定間隔を隔てて配置された梁
   構造の可動部とを備え、力学量の作用に伴う前記可動部
   の変位から力学量を検出するようにした半導体力学量セ
   ンサであって、 前記可動部の回りを覆って保護する保護材を備えたこと
   を特徴とする半導体力学量センサ。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の半導体力学量センサに
   おいて、前記保護材は前記可動部を密封していることを
   特徴とする半導体力学量センサ。