JPH0829445A - 半導体加速度センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重錘体および台座を構成する母材とダイアフ
ラム部材との接合の際の高精度な位置合せを不要とし、
また、ダイアフラム部材との接合前の母材の損傷防止を
図る。 【構成】 重錘体５および台座６を構成する母材２０に
浅い第１の分離溝２４を形成し、母材２０とダイアフラ
ム部材４とを接合した後、重錘体５の重心がダイアフラ
ム部材４の中心直下にくるように第２の分離溝２９のダ
イシング位置を調整し、母材２０の下面から第１の分離
溝２４に連通するように第２の分離溝２９をダイシング
形成する。これにより、ダイシングソーの位置決めで重
錘体５の重心合せを行ない、また、母材２０に第１の分
離溝２４を浅く形成することでその損傷防止を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体加速度センサの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のセンサは、図６に示すように、
中央部分に作用部１を有しその周囲に可撓部２を介して
固定部３が形成されたシリコンからなるダイアフラム部
材４と、上面の中央部分がダイアフラム部材４の作用部
１に接合されて懸垂保持されたガラスからなる重錘体５
と、重錘体５の外周囲に離間して設けられ上面がダイア
フラム部材４の固定部３に接合された重錘体５と同一材
質の台座６と、台座６の下面に接合された基板７とを有
している。このような構成の半導体加速度センサは、作
用する加速度に応じて重錘体５が変位し、この変位によ
ってダイアフラム部材が歪み、この歪みをピエゾ効果を
利用して検知して作用した加速度を検出する。特開平４
−８４７２５号公報に記載の抵抗素子を用いたセンサ
は、この種のセンサの一例である。

【０００３】図７および図８は従来のこの種のセンサの
製造工程を説明するための説明図である。先ず、図７に
示すように、重錘体５および台座６を構成するガラスか
らなる母材８の上面に、エッチング等によって凹部９が
形成され、これによって、ダイアフラム部材４に対する
重錘体５の接合面１０および台座６の接合面１１が形成
される。その後、ダイシングソーによって母材８の上面
から下面に向かって第１の分離溝１２がダイシング形成
され、重錘体５と台座６とが画定される。第１の分離溝
１２は、母材８の下部に残される残部ｔが３００μｍ程
度となるように、深溝に形成される。母材８の厚さは１
０００〜２０００μｍ程度であるので、残部ｔは母材８
の厚さに対してかなり薄くなる。次に、図８に示すよう
に、作用部１，可撓部２および固定部３が形成されたダ
イアフラム部材４が、作用部１が重錘体５の接合面１０
に、固定部３が台座６の接合面１１に夫々接合される。
重錘体５は、その重心がダイアフラム部材４の中心直下
となるようにダイアフラム部材４と母材８との間の高精
度の位置合せを介して、ダイアフラム部材４の作用部１
に接合される。重錘体５の重心とダイアフラム部材４の
中心とを合せるのは他軸感度をより低減するためであ
る。その後、母材８の下面から、第１の分離溝１２に連
通するように、第２の分離溝１３がダイシング形成され
て、重錘体５と台座６とが分離される。これによって、
重錘体５がダイアフラム部材４に宙吊り状態に懸垂保持
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような製造方法に
よれば、重錘体とダイアフラム部材との接合の際に重錘
体の重心とダイアフラム部材の中心との間の位置合せを
他軸感度低減の観点から高精度で行なう必要があるの
で、重錘体とダイアフラム部材との接合の容易性を欠
き、また、高精度の位置決め機能をもった接合装置を必
要とするためにコスト高になるなるなどの問題がある。
更に、重錘体および台座を構成する母材に深溝を入れる
ので、ダイアフラム部材との接合前のハンドリング時等
に母材を破損するおそれが大きいという問題がある。

【０００５】本発明は上記観点に基づいてなされたもの
で、その目的は、重錘体とダイアフラム部材との接合の
際に重錘体の重心とダイアフラム部材の中心との間の位
置合せを高精度で行なう必要がなく、また、ダイアフラ
ム部材との接合前の母材の損傷防止にも寄与する半導体
加速度センサ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】本発明においては、重錘
体および台座を構成する母材の一面に、凹部を形成する
ことによって前記重錘体の接合面および前記台座の接合
面を形成すると共に、前記母材の一面から他面に向って
前記重錘体と前記台座とを画定する第１の分離溝を形成
し、中央部分に作用部が形成されその周囲に可撓部を介
して固定部が形成されたダイアフラム部材を、前記重錘
体の接合面が前記作用部に接合され、前記台座の接合面
が前記固定部に接合されるように、前記母材と位置合せ
して前記母材に接合し、前記母材の他面から前記第１の
分離溝に連通するように第２の分離溝をダイシング形成
することによって前記重錘体と前記台座とを分離する半
導体加速度センサの製造方法において、前記第１の分離
溝を、前記第２の分離溝のダイシング時にダイシングソ
ーが前記ダイアフラム部材に損傷を与えない程度に浅く
形成し、前記ダイアフラム部材と前記母材とを接合した
後、前記重錘体の重心が前記ダイアフラム部材の中心直
下にくるように前記第２の分離溝のダイシング位置を調
整して、前記第２の分離溝をダイシング形成するように
した半導体加速度センサの製造方法によって、上記目的
を達成する。

【０００７】上記方法において、前記ダイアフラム部材
と前記母材とを、所定角度のアングル部材を用いて位置
合せすることができる。

【０００８】上記方法において、前記第１の分離溝の深
さを、前記母材の厚さの５０％以内になるように設定す
ることができる。

【０００９】上記方法において、前記母材の厚さを１０
００〜２０００μｍとし、前記第１の分離溝の深さを１
００〜２００μｍとすることができる。

【００１０】上記方法において、前記第２の分離溝のダ
イシング位置を、前記ダイアフラム部材の中心を示すア
ライメントマークを基準として、前記重錘体の重心が前
記ダイアフラム部材の中心直下にくるように調整するこ
とができる。

【００１１】

【作用】本発明によれば、重錘体および台座を構成する
母材に浅い第１の分離溝を形成し、母材とダイアフラム
部材とを接合した後、重錘体の重心がダイアフラム部材
の中心直下にくるように第２の分離溝のダイシング位置
を調整して、第２の分離溝をダイシング形成するので、
ダイシングソーの位置決めでダイアフラム部材の中心直
下に重錘体の中心がくるように位置合せすることがで
き、重錘体とダイアフラム部材との接合の際には高精度
な位置合せを行なう必要がなくなる。また、母材に第１
の分離溝を浅く形成するので、ダイアフラム部材との接
合前のハンドリング時等において損傷するおそれを低減
することができる。

【００１２】

【実施例】図１および図２は本発明の一実施例を示す工
程図で、図１は第１工程を、図２は第２工程を示してい
る。

【００１３】図１の第１工程において、シリコンに接合
可能なガラスからなる重錘体５および台座６を構成する
母材２０の上面に、エッチングによって凹部２１が形成
され、これによって、ダイアフラム部材に対する重錘体
５の接合面２２および台座６の接合面２３が形成され
る。重錘体５の接合面２２上には、重錘体５の重心位置
を示すアイメントマーク３０が凹部２１と同時にエッチ
ング形成される。その後、母材２０の上面から下面に向
かって浅い第１の分離溝２４が例えばダイシングソーに
よって形成され、重錘体５と台座６とが画定される。第
１の分離溝２４の深さｄは、この第１の分離溝２４に連
通するように母材２０の下面から上面に向かってダイシ
ング形成される後述の第２の分離溝２９のダイシング時
に、ダイシングソーが母材２０に接合されたダイアフラ
ム部材４に損傷を与えない程度の深さで、且つ、第２の
分離溝２９のダイシング位置調整で重錘体５の重心位置
調整を行なうことができるように、従来に比べて極めて
浅く形成される。第１の分離溝２４の深さｄは、ダイシ
ングソーの切込み深さ精度等を考慮して、本例では１０
０〜２００μｍ程度に設定されている。母材２０の厚さ
は１０００〜２０００μｍ程度であるので、第１の分離
溝２４は母材２０の厚さに対してかなり浅く形成される
こととなり、残される部分の肉厚がかなり厚くなる。第
１の分離溝２４の深さｄを１００〜２００μｍ程度し、
残される部分の肉厚をかなり厚くすることで、重錘体５
の重心位置の調整量を大きくとることができ、ダイアフ
ラム部材４の中心とのズレが大きい場合でも対応するこ
とができる。

【００１４】次に、図２の第２工程において、作用部
１，可撓部２および固定部３が形成されたシリコンから
なるダイアフラム部材４が、重錘体５の接合面２２およ
び台座６の接合面２３に陽極接合法によって接合され
る。ダイアフラム部材４は、下面にエッチングによって
環状の溝２５を形成することによって、中央部分に肉厚
の作用部１が、この作用部１の周囲に肉薄の可撓部２
が、この可撓部２の周囲に肉厚の固定部３が夫々形成さ
れており、可撓部２が撓むことによって作用部１が固定
部３に対して変位するようになっている。ダイアフラム
部材４の作用部１の下面には、ダイアフラム部材４の中
心を示すアライメントマーク３１が溝２５と同時にエッ
チング形成される。母材２０とダイアフラム部材４と
は、他軸感度低減の観点からダイアフラム部材４の作用
部１の中心直下に重錘体５の重心がくるように位置合せ
する必要があるが、従来のように高精度に位置合せする
必要はなく、例えば、図３および図４に示すアングル部
材による位置合せによって行なうことができる。

【００１５】図３および図４は母材２０とダイアフラム
部材４との間の位置合せの説明図である。図３におい
て、２６は母材２０が碁盤の目状に形成されたガラス板
ウエハ、２７はダイアフラム部材４が碁盤の目状に形成
されたシリコンウエハである。ガラス板ウエハ２６とシ
リコンウエハ２７は、ガラス板ウエハ２６に形成された
母材２０のパターンとシリコンウエハ２７に形成された
ダイアフラム部材４のパターンが一致するように、所定
角度（本例では９０°）で交叉する破線のカットライン
ａ，ｂに沿ってダイシングソーによってカットされる。
次いで、図４に示すように、上記の所定角度に形成され
たアングル部材２８の内側コーナーにカット面が当たる
ように、ガラス板ウエハ２６とシリコンウエハ２７とが
重ねられて位置合せが行なわれる。本発明者の実験によ
れば、このような位置合せによって２０〜３０μｍの精
度が得られることが確認されている。他軸感度低減の観
点から要求されるダイアフラム部材４の中心と重錘体５
の重心との位置合せ精度の許容範囲は１５μｍ以下であ
るから、従来においては母材とダイアフラム部材との接
合時にこの許容範囲を満足するように高精度の位置合せ
が必要となるが、本件発明では、上述のようなアングル
部材２８を用いたある程度ラフな位置合せでよい。

【００１６】このような位置合せ後、母材２０の下面か
ら上面に向かって、浅い第１の分離溝２４に連通し且つ
重錘体５の重心がダイアフラム部材４の作用部１の中心
直下にくるように第２の分離溝２９のダイシング位置を
調整して、第２の分離溝２９のダイシングが行なわれ
る。ダイシングソーの位置割出し精度は±６μｍ程度で
あるので、極めて高精度な位置合せを行なうことができ
る。ダイアフラム部材４の中心と重錘体５の重心とがズ
レているか否かは、ダイアフラム部材４のアライメント
マーク３１と重錘体５のアライメントマーク３０との間
のズレから認識することができる。第２の分離溝２９の
ダイシング位置調整は、ダイアフラム部材４のアライメ
ントマーク３１を基準として、重錘体５の重心がダイア
フラム部材４の中心直下にくるように行なわれる。

【００１７】図５は第２の分離溝２９のダイシング説明
図である。ダイアフラム部材４の中心に対して重錘体５
の重心が図面右方向にずれている場合には、（ａ）に示
すように、重錘体５の重心がダイアフラム部材４の中心
にくるように第２の分離溝２９のダイシング位置を図面
左方向に調整して、第２の分離溝２９がダイシング形成
される。ダイアフラム部材４の中心に対して重錘体５の
重心がずれていない場合には、（ｂ）に示すように、第
１の分離溝２４に一致するように第２の分離溝２９のダ
イシング位置を調整して、第２の分離溝２９がダイシン
グ形成される。ダイアフラム部材４の中心に対して重錘
体５の重心が図面左方向にずれている場合には、（ｃ）
に示すように、重錘体５の重心がダイアフラム部材４の
中心にくるように第２の分離溝２９のダイシング位置を
図面右方向に調整して、第２の分離溝２９がダイシング
形成される。ダイシングソーによって切削される溝幅が
例えば１００μｍとすると、重錘体５の調整幅として２
００μｍ程度得られることとなる。従って、母材２０と
ダイアフラム部材４との位置合せでダイアフラム部材４
の中心と重錘体５の重心との間に３０μｍ程度の誤差が
ある場合でも、ダイシング位置の調整で重錘体５の重心
とダイアフラム部材４の中心との誤差を他軸感度の許容
範囲内にすることができる。

【００１８】このような製造方法によれば、ダイアフラ
ム部材４と母材２０との接合時に高精度な位置合せを必
要とせず、ダイシングソーの位置決めでダイアフラム部
材４の中心直下に重錘体５の中心がくるように位置合せ
することができ、また、母材２０には浅い第１の分離溝
２４を形成するので、ダイアフラム部材２０との接合前
の母材２０のハンドリング時に母材２０を損傷するおそ
れを低減することができる。

【００１９】上記実施例では第１の分離溝２４の深さｄ
を１００〜２００μｍ程度としたが、第２の分離溝２９
のダイシング位置調整で重錘体５の重心位置調整を行な
うことができればよく、母材２０の厚さに対して５０％
以内の深さとなるように第１の分離溝２４をやや深く形
成してもよい。このようにやや深く形成すると、母材２
０の厚さに対して残される肉厚がより薄くなるので、重
錘体５の重心位置の調整量が小となる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、重
錘体および台座を構成する母材に浅い第１の分離溝を形
成し、母材をダイアフラム部材に接合した後、重錘体の
重心がダイアフラム部材の中心直下にくるように第２の
分離溝のダイシング位置を調整して、第２の分離溝をダ
イシング形成するようにしたので、ダイシングソーの位
置決めでダイアフラム部材の中心直下に重錘体の中心が
くるように位置合せすることができ、重錘体とダイアフ
ラム部材との接合の際には高精度な位置合せを行なう必
要がなくなり、また、母材に第１の分離溝を浅く形成す
るので、ダイアフラム部材との接合前の母材のハンドリ
ング時等において母材を損傷するおそれを低減すること
ができるなどの効果を奏する半導体加速度センサの製造
方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す工程図で、第１
工程を示している。

【図２】図２は本発明の一実施例を示す工程図で、第２
工程を示している。

【図３】図３は図１および図２における母材とダイアフ
ラム部材との間の位置合せの説明図である。

【図４】図４は図１および図２における母材とダイアフ
ラム部材との間の位置合せの説明図である。

【図５】図５は図１および図２における第２の分離溝の
ダイシング説明図である。

【図６】図６は半導体加速度センサの断面構成図であ
る。

【図７】図７は従来の半導体加速度センサの製造工程を
説明するための説明図で、第１工程を示している。

【図８】図８は従来の半導体加速度センサの製造工程を
説明するための説明図で、第２工程をしめしている。

【符号の説明】

１ 作用部 ２ 可撓部 ３ 固定部 ４ ダイアフラム部材 ５ 重錘体 ６ 台座 ２０ 母材 ２１ 凹部 ２２ 重錘体の接合面 ２３ 台座の接合面 ２４ 第１の分離溝 ２８ アングル部材 ２９ 第２の分離溝 ３０ 重錘体のアライメントマーク ３１ ダイアフラム部材のアライメントマーク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重錘体および台座を構成する母材の一面
   に、凹部を形成することによって前記重錘体の接合面お
   よび前記台座の接合面を形成すると共に、前記母材の一
   面から他面に向って前記重錘体と前記台座とを画定する
   第１の分離溝を形成し、 中央部分に作用部が形成されその周囲に可撓部を介して
   固定部が形成されたダイアフラム部材を、前記重錘体の
   接合面が前記作用部に接合され、前記台座の接合面が前
   記固定部に接合されるように、前記母材と位置合せして
   前記母材に接合し、 前記母材の他面から前記第１の分離溝に連通するように
   第２の分離溝をダイシング形成することによって前記重
   錘体と前記台座とを分離する半導体加速度センサの製造
   方法において、 前記第１の分離溝を、前記第２の分離溝のダイシング時
   にダイシングソーが前記ダイアフラム部材に損傷を与え
   ない程度に、且つ、前記第２の分離溝のダイシング位置
   調整で前記重錘体の重心位置調整を行なうことができる
   ように、浅く形成し、 前記ダイアフラム部材と前記母材とを接合した後、前記
   重錘体の重心が前記ダイアフラム部材の中心直下にくる
   ように前記第２の分離溝のダイシング位置を調整して、
   前記第２の分離溝をダイシング形成するようにした半導
   体加速度センサの製造方法。
2. 【請求項２】 前記ダイアフラム部材と前記母材とを所
   定角度のアングル部材を用いて位置合せする請求項１に
   記載の半導体加速度センサの製造方法。
3. 【請求項３】 前記第１の分離溝の深さを前記母材の厚
   さの５０％以内になるようにした請求項１に記載の半導
   体加速度センサの製造方法。
4. 【請求項４】 前記母材の厚さを１０００〜２０００μ
   ｍとし、前記第１の分離溝の深さを１００〜２００μｍ
   とした請求項１に記載の半導体加速度センサの製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記第２の分離溝のダイシング位置が、
   前記ダイアフラム部材の中心を示すアライメントマーク
   を基準として、前記重錘体の重心が前記ダイアフラム部
   材の中心直下にくるように調整される請求項１に記載の
   半導体加速度センサの製造方法。