JPH08316496A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】保護キャップを有する半導体装置を容易に製造
する。 【構成】シリコンウェハ２７の表面に可動ゲートＭＯＳ
トランジスタが形成されている。シリコンウェハ２７の
表面においてトランジスタに対し空隙をもって覆うキャ
ップを設けるためのキャップ形成用シリコンウェハ２４
を用意し、シリコンウェハ２４におけるトランジスタの
形成領域の周囲に対応する領域に、樹脂を主成分とする
接着剤あるいは低融点ガラスよりなる接合材２２を塗布
する。このとき、スクリーン印刷法により所望の位置に
塗布する。シリコンウェハ２７とシリコンウェハ２４と
を接合材２２にて接合する。ウェハ２７を各チップ毎に
ダイシングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、機能素子を覆う保護
キャップを有する半導体装置の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体加速度センサやマイクロダ
イヤフラム圧力センサ等においては、シリコンチップ上
に可動部（振動部）を有し、可動部（振動部）の変位に
より加速度や圧力等の物理量を電気信号に変換して取り
出すようになっている。又、このような半導体装置にお
いて、可動部（振動部）を保護するために可動部をキャ
ップにて覆うことが行われている（例えば、特開平５−
３２６７０２号公報等）。このキャップにてウェハから
チップにダイシングカットする際の水圧や水流から可動
部（振動部）を保護することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
キャップを備えた半導体装置において量産性に優れた製
造技術が求められているにもかかわらず、その手法等は
確立されていないのが現状である。

【０００４】そこで、この発明の目的は、保護キャップ
を有する半導体装置を容易に製造することができる半導
体装置の製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、半導体基板の表面に機能素子が形成されるととも
に、半導体基板の表面において機能素子に対し空隙をも
って覆うキャップが設けられた半導体装置の製造方法で
あって、キャップ形成用ウェハにおける前記機能素子の
形成領域の周囲に対応する領域に、樹脂を主成分とする
接着剤または低融点ガラスよりなる接合材を塗布する第
１工程と、機能素子形成用の半導体ウェハとキャップ形
成用ウェハとを前記接合材にて接合する第２工程と、前
記半導体ウェハを各チップ毎にダイシングする第３工程
とを備えた半導体装置の製造方法をその要旨とする。

【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明での前記第１工程が、接合材をスクリーン印刷法
により所望の位置に塗布する工程を含む半導体装置の製
造方法をその要旨とする。

【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明での前記キャップは機能素子の形成領域の周囲に
対応する部位に脚部を有し、前記第１工程が、前記脚部
の先端面に前記接合材を塗布する工程を含む半導体装置
の製造方法をその要旨とする。

【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明での前記第１工程が、前記脚部の先端面を接合材
に接触させることにより脚部の先端面に接合材を転写に
て塗布する工程を含む半導体装置の製造方法をその要旨
とする。

【０００９】請求項５に記載の発明は、請求項３に記載
の発明での前記脚部の先端面に凹部が設けられ、前記第
１工程が、前記凹部を含めた脚部の先端面に接合材を塗
布する工程を含む半導体装置の製造方法をその要旨とす
る。

【００１０】請求項６に記載の発明は、請求項１に記載
の発明での前記第２工程が、前記キャップ形成用ウェハ
と半導体ウェハとの接合部の外周部にコーティング材を
配置する工程を含む半導体装置の製造方法をその要旨と
する。

【００１１】請求項７に記載の発明は、請求項１に記載
の発明での前記第２工程が、前記キャップ形成用ウェハ
と半導体ウェハとにより形成される空間に吸湿剤を配置
する工程を含む半導体装置の製造方法をその要旨とす
る。

【００１２】請求項８に記載の発明は、請求項１に記載
の発明での前記キャップ形成用ウェハをウェハ支持部材
に接着して、キャップ形成用ウェハに対し各チップ毎の
キャップに区画形成するための切り込みを入れ、キャッ
プ形成用ウェハと半導体ウェハとを接合した後に、キャ
ップ形成用ウェハからウェハ支持部材を分離してキャッ
プ形成用ウェハの不要部を除去する工程を含む半導体装
置の製造方法をその要旨とする。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、第１工程によ
り、キャップ形成用ウェハにおける機能素子の形成領域
の周囲に対応する領域に、樹脂を主成分とする接着剤ま
たは低融点ガラスよりなる接合材が塗布され、第２工程
により、機能素子形成用の半導体ウェハとキャップ形成
用ウェハとが接合材にて接合される。第３工程により、
半導体ウェハが各チップ毎にダイシングされる。

【００１４】このように、キャップ形成用ウェハに対し
樹脂を主成分とする接着剤または低融点ガラスよりなる
接合材を一括で塗布し、この接合材にて半導体ウェハと
キャップ形成用ウェハとを接合したので、通常の半導体
製造技術を用いて機能素子を覆う保護キャップを有する
半導体装置が容易に製造される。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加え、第１工程において接合材が
スクリーン印刷法により所望の位置に塗布される。つま
り、スクリーン印刷法により容易に接合材が塗布され
る。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加え、第１工程において、キャッ
プの脚部が機能素子の形成領域の周囲に対応する部位に
位置し、この脚部の先端面に接合材が塗布される。この
脚部によりキャップ形成用ウェハと半導体ウェハとが対
向する面の距離を長くとることができ、キャップ形成用
ウェハのダイシングがやりやすくなる。

【００１７】請求項４に記載の発明によれば、請求項３
に記載の発明の作用に加え、第１工程において、キャッ
プ形成用ウェハにおける脚部の先端面を接合材に接触さ
せることにより脚部の先端面に接合材が転写にて塗布さ
れる。このように、スタンプ法により容易に接合材が塗
布される。

【００１８】請求項５に記載の発明によれば、請求項３
に記載の発明の作用に加え、第１工程において、キャッ
プ形成用ウェハにおける脚部の先端面の凹部を含めた脚
部の先端面に接合材が塗布される。この凹部により接合
面積が増加し、より強固に接合される。

【００１９】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加え、第２工程において、キャッ
プ形成用ウェハと半導体ウェハとの接合部の外周部にコ
ーティング材が配置される。その結果、キャップの内部
が防湿される。

【００２０】請求項７に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加え、第２工程において、キャッ
プ形成用ウェハと半導体ウェハとにより形成される空間
に吸湿剤が配置される。その結果、キャップの内部が防
湿される。

【００２１】請求項８に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加え、キャップ形成用ウェハがウ
ェハ支持部材に接着されて、キャップ形成用ウェハに対
し各チップ毎のキャップに区画形成するための切り込み
を入れ、キャップ形成用ウェハと半導体ウェハとを接合
した後に、キャップ形成用ウェハからウェハ支持部材を
分離してキャップ形成用ウェハの不要部が飛散すること
なく確実に除去される。

【００２２】

【実施例】

（第１実施例）以下、この発明を半導体加速度センサに
具体化した第１実施例を図面に従って説明する。

【００２３】図１は、本実施例の可動ゲートＭＯＳトラ
ンジスタ型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。

【００２４】半導体基板としてのＰ型シリコン基板１上
にはフィールド酸化膜２が形成されるとともにその上に
窒化シリコン膜３が形成されている。又、Ｐ型シリコン
基板１上には、フィールド酸化膜２および窒化シリコン
膜３の無い長方形状の領域４が形成されている。又、領
域４におけるＰ型シリコン基板１の上にはゲート絶縁膜
５が形成されている。窒化シリコン膜３の上には、領域
４を架設するように両持ち梁構造の可動ゲート電極６が
配置されている。この可動ゲート電極６は帯状にて直線
的に延びるポリシリコン薄膜よりなる。又、フィールド
酸化膜２および窒化シリコン膜３よりＰ型シリコン基板
１と可動ゲート電極６とが絶縁されている。

【００２５】図３において、Ｐ型シリコン基板１上にお
ける可動ゲート電極６の両側には不純物拡散層からなる
固定ソース電極７と固定ドレイン電極８が形成され、こ
の電極７，８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り形成されたものであ
る。

【００２６】図２に示すように、Ｐ型シリコン基板１に
はＮ型不純物拡散領域９が延設され、Ｎ型不純物拡散領
域９はアルミ１０により可動ゲート電極６と接続される
とともにアルミ配線１１と電気的に接続されている。ア
ルミ配線１１の他端部はアルミパッド（電極パッド）１
２として窒化シリコン膜３およびシリコン酸化膜１６か
ら露出している。又、図３に示すように、Ｐ型シリコン
基板１にはＮ型不純物拡散領域１３が延設され、Ｎ型不
純物拡散領域１３は固定ソース電極７と接続されるとと
もにアルミ配線１４と電気的に接続されている。アルミ
配線１４の他端部はアルミパッド（電極パッド）１５と
して窒化シリコン膜３およびシリコン酸化膜１６から露
出している。さらに、Ｐ型シリコン基板１にはＮ型不純
物拡散領域１７が延設され、Ｎ型不純物拡散領域１７は
固定ドレイン電極８と接続されるとともにアルミ配線１
８と電気的に接続されている。アルミ配線１８の他端部
はアルミパッド（電極パッド）１９として窒化シリコン
膜３およびシリコン酸化膜１６から露出している。

【００２７】尚、可動ゲート電極６以外の領域について
はシリコン酸化膜１６の上に最終保護膜としてさらにシ
リコン窒化膜を積層する場合が多い。そして、アルミパ
ッド１２，１５，１９はボンディングワイヤにて外部の
電子回路と接続されている。

【００２８】図３に示すように、Ｐ型シリコン基板１に
おける固定ソース電極７と固定ドレイン電極８との間に
は、反転層２０が形成され、同反転層２０はシリコン基
板１と可動ゲート電極（両持ち梁）６との間に電圧を印
加することにより生じたものである。

【００２９】そして、加速度検出の際には、可動ゲート
電極６とシリコン基板１との間に電圧をかけると、反転
層２０が形成され、固定ソース電極７と固定ドレイン電
極８との間に電流が流れる。そして、本加速度センサが
加速度を受けて、図３中に示すＺ方向（基板表面に垂直
な方向）に可動ゲート電極６が変化した場合には電界強
度の変化によって反転層２０のキャリア濃度が増大し電
流（ドレイン電流）が増大する。このように、本加速度
センサは、シリコン基板１の表面に機能素子としてのセ
ンサ素子（可動ゲートＭＯＳトランジスタ）が形成さ
れ、電流量の増減で加速度を検出することができる。

【００３０】キャップ２１は四角形状のシリコン基板よ
りなる。キャップ２１の材質はシリコンを用いている
が、ガラス、セラミクス、樹脂等、後工程での熱処理温
度に耐えうる材料で素子への汚染等の問題のないものあ
ればよく、コストや耐環境性を考慮して選定する。シリ
コンは、耐湿性が確保しやすく、ウェハとして比較的低
コストで安定して供給されるものである。尚、キャップ
を透明にしたい場合には合成石英ガラスが適している。

【００３１】キャップ２１の下面に接合層２２が設けら
れている。接合層２２は、帯状をなし、かつ、環状（よ
り詳しくは、四角環状）に配置されている。接合層２２
は、樹脂を主成分とする接着剤を接合材として用い、必
要に応じてスペーサとして球状の粒子（樹脂やシリカ等
の粒子）を混入する。スペーサの混入により接合層２２
の高さを安定させる効果が期待できる。この場合、透湿
性の小さい材料の粒子（例えばシリカ）を混入すること
により接着剤分を低減し、耐湿性の点で有利になる。

【００３２】そして、シリコン酸化膜１６の上に、接合
層２２を介してキャップ２１が接合されている。又、接
合層２２の外側における接合層２２の周辺にアルミパッ
ド（電極パッド）１２，１５，１９が配置されている。
尚、センサ素子（可動ゲートＭＯＳトランジスタ）とパ
ッド１２，１５，１９の間の領域には制御回路等が形成
されているが図では省略してある。

【００３３】このように、シリコン基板１に対し接合層
２２を介してキャップ２１を接合することにより、シリ
コン基板１の表面においてキャップ２１内の空隙２３に
センサ素子（可動ゲートＭＯＳトランジスタ）が封止さ
れた構造となっている。

【００３４】次に、キャップ２１による封止構造の形成
工程を、図４〜図１０に基づいて説明する。まず、図４
に示すように、キャップ形成用シリコンウェハ２４を用
意し、シリコンウェハ２４をウェハ支持部材としてのダ
イシング用粘着シート２５に貼り付ける（接着する）。
ダイシング用粘着シート２５は変形しにくいタイプ（ノ
ンエキスパンドタイプ）を用いることが望ましい。

【００３５】そして、図５に示すように、キャップ形成
用シリコンウェハ２４に対し、所望のキャップサイズと
なるように図中符号２６で示す位置でダイシングカット
（フルカット）する。つまり、各チップ毎のキャップに
区画形成するための切り込みを入れる。この切断箇所を
図１１においてＣで示す。キャップサイズは機能素子形
成領域を保護するのに必要最小限のサイズである。

【００３６】尚、本実施例のように、キャップとしてシ
リコンウェハを用いた場合には接合する相手基板がシリ
コンであるため熱膨張による応力を小さく抑えることが
でき、信頼性の点で有利となる。ここで、キャップ形成
用シリコンウェハ２４は機能素子（センサ素子等）が形
成されているシリコンウェハと同サイズのものを用い
る。

【００３７】次に、図６に示すように、ダイシングカッ
トしたキャップ形成用シリコンウェハ２４に対し、接合
層となる接合材２２をスクリーン印刷で形成（塗布）す
る。より詳しくは、相手チップの接合すべき箇所に対応
させて図１１に示すように機能素子形成領域の周囲に接
合材２２を形成する。接合材２２は機能素子形成ウェハ
の各チップの機能素子部を囲うような位置に図１２に示
すようにウェハ２４の全面に印刷する。接合材２２の線
幅は、１００〜３００μｍ程度、膜厚は５〜十数μｍ程
度が適当である。この接合材（接着剤）２２にはガス発
生が少なく、素子汚染のおそれがなく、低吸水性、低透
湿性の材料が望ましく、例えばエポキシ系の接着剤や高
分子系熱可塑性接着剤が用いられる。高分子系熱可塑性
接着剤の場合は必要に応じた熱処理を施し、予め溶剤を
とばしてから接合する。

【００３８】次に、図７に示すように、キャップ形成用
シリコンウェハ２４に対し、センサ素子が形成された機
能素子形成用シリコンウェハ（半導体ウェハ）２７を、
機能素子（可動ゲート電極）が接合材２２の内側に配置
されるように位置合わせしてキャップ形成用シリコンウ
ェハ２４にマウントし、接合材２２にて接合する。この
場合、ウェハ面内の各チップで良好な接着を確保するた
め適度な加重、加熱処理を施す。この際、キャップの自
重程度から数ｇ／ｍｍ² 程度の加重を加えることにより
十分接着することができ、そのため下地へダメージを与
えることはなく、接合材の形成位置もセンサチップ側の
保護膜（図２，３でのシリコン酸化膜１６）上であれば
特に制約を受けることがなく設計上の自由度が高い。

【００３９】この状態の断面詳細図を図１３に示す。位
置合わせの方法としては、キャップ形成用シリコンウェ
ハ２４を予め図１４に示すように機能素子形成用シリコ
ンウェハ２７のダイシングラインに相当する部位に対し
てＸ，Ｙ方向それぞれにダイシングカットにより基準ラ
インを形成する。このラインを基準にして機能素子形成
用シリコンウェハ２７のダイシングラインとを位置合わ
せしてキャップ形成用シリコンウェハ２４を機能素子形
成用シリコンウェハ２７にマウントし、接着する。又、
パターン認識機構を有するマウンタを用いればキャップ
形成用シリコンウェハ２４および機能素子形成用シリコ
ンウェハ２７のそれぞれにマークを設けて容易に位置合
わせすることが可能である。マウント精度としては±十
数μｍ以下であれば十分である。

【００４０】又、ウェハ接合の際に２枚のウェハの接合
を真空雰囲気下または不活性ガス雰囲気下または一定圧
力下で行うことにより、キャップ内を真空雰囲気または
不活性ガス雰囲気または一定圧力にすることができる。
つまり、キャップとシリコンウェハとが接合層を介して
気密性の高い状態で接合されているので、キャップ内の
圧力を固定できる（例えば、真空封止が可能となる）。
より詳しくは、密閉構造とすることができるためキャッ
プ内を真空に保ち、センサ感度を良好に保つことができ
る。あるいは、キャップ内を不活性ガスで満たして劣化
を防止したり、キャップ内部を一定の圧力として圧力セ
ンサに具体化した場合の基準圧力が得られる。

【００４１】次に、図８に示すように、機能素子形成用
シリコンウェハ２７の裏面にダイシング用粘着シート２
８を貼り付け、キャップ形成用シリコンウェハ２４の不
要部２４ａ（図７に示す）をダイシング用粘着シート２
５とともに引き剥がす。つまり、キャップ形成用シリコ
ンウェハ２４からダイシング用粘着シート２５を分離し
てキャップ形成用シリコンウェハ２４の不要部２４ａを
除去する。このようにして、キャップ形成用シリコンウ
ェハ２４の不要部２４ａを飛散させることなく確実に除
去できる。

【００４２】そして、図９に示すように、機能素子形成
用シリコンウェハ２７をスクライブラインの位置２９で
ダイシングカットし、ダイシング用粘着シート２８を剥
がして図１０に示すように、チップに分割する。

【００４３】ダイシングの際には水流や水圧が加わる
が、外力から保護する必要のある機能素子（梁構造を有
するセンサ素子等）がキャップ２１により保護される。
機能素子形成用シリコンウェハ２７のダイシングの際の
断面詳細図を図１５に示す。このようにキャップ２１に
より保護したチップは通常の保護膜付きＩＣチップと同
様に図１６に示すような樹脂モールド型パッケージに収
納することが可能となる。

【００４４】このような樹脂パッケージでは使用環境に
よっては樹脂を通して湿気が浸入し、さらに接合層（接
着層）２２を通して空隙２３に湿気が浸入し、機能素子
（センサ）に結露することで素子特性を劣化させるおそ
れがある。このような不具合を回避するために、図１７
に示すようにコーティング材としての耐湿コート層３０
により接合部（接着部）の外周部を被覆してもよい。耐
湿コート法としてはポリパラキシレン樹脂を使用した化
学蒸着（ＣＶＤ）によるコーティング技術等を用いれば
よい。蒸着の場合はアルミパッド（電極パッド）３１に
ワイヤボンドした後に実施することになる。

【００４５】又、耐湿コート（３０）の代わりに、吸湿
材をコーティングしてもよい。ここで、吸湿材としては
ペースト状のものが供給されている（シリコンゴムにシ
リカゲルを混入したものや高分子系熱可塑性樹脂に吸湿
材を混ぜたもの等）のでディスペンサーで接合層２２の
周囲に塗布して、図１７，１８に示すような形態で実施
する。図１８において、コーティング材としての吸湿コ
ート層を符号３２で示す。

【００４６】又、図１９に示すように、キャップ２１の
下面、即ち、機能素子と対向する面に吸湿剤３３を塗布
してもよい。この場合、図４〜図１０の工程では接合層
２２となる接着剤をスクリーン印刷する前において、キ
ャップ形成用シリコンウェハと機能素子形成用シリコン
ウェハとにより形成される空間に吸湿剤３３を配置すべ
くスクリーン印刷し、溶剤の揮発処理を実施する。塗布
量としては、使用環境における透湿量を吸収するに十分
な量を塗布する。

【００４７】この場合の樹脂パッケージとしては図２０
に示すような形態になる。又、簡単には樹脂パッケージ
でなく、耐湿性の高いセラミックパッケージに収納する
ことで湿気の侵入防止対策を図ることもできる。

【００４８】このように本実施例では、キャップ形成用
シリコンウェハ２４におけるセンサ素子（機能素子）の
形成領域の周囲に対応する領域に、樹脂を主成分とする
接着剤よりなる接合材２２を塗布し（第１工程）、セン
サ素子が形成されたシリコンウェハ２７（半導体ウェ
ハ）とキャップ形成用シリコンウェハ２４とを接合材２
２にて接合し（第２工程）、シリコンウェハ２７を各チ
ップ毎にダイシングした（第３工程）。よって、キャッ
プ形成用シリコンウェハ２４に対し接合材２２を一括で
塗布し、この接合材２２にてシリコンウェハ２７とキャ
ップ形成用シリコンウェハ２４とを接合したので、通常
の半導体製造技術を用いてセンサ素子を覆うキャップ２
１を有する半導体装置が容易に製造される。つまり、接
着剤をスクリーン印刷（あるいは後述するスタンプ法）
による転写で大面積のウェハ全面に渡って簡易な工程で
接合層を形成できるため低コストで表面マイクロ加工し
た機能素子を保護するためのキャップを接着することが
でき、キャップ材料を選ばずに接合層を形成できるため
汎用性が高い。

【００４９】より詳しくは、保護キャップを個別に各チ
ップに接合すると、スループットが低くなるが、これが
改善される。つまり、キャップ形成用シリコンウェハを
一括接合および一括切断することにより、極めて低コス
トな保護キャップの形成が可能となる。即ち、センサ素
子の保護キャップとなるウェハ側に個々のセンサ素子を
囲むように接着剤を印刷して形成した接合層により、セ
ンサ素子を形成したシリコンウェハ全面にキャップとな
るウェハを一括接合し、センサ素子部を被覆するのに十
分な領域を残してキャップウェハをダイシングカットで
切断して、個々のセンサ素子部に保護キャップを効率的
に形成することができる。

【００５０】又、接合の際に大きな加重を必要とせず、
下地へのダメージも心配する必要がない他、下地チップ
の保護膜の上であればどこでも接着してよく、多少の位
置ズレも許容でき、限定条件が少ない。

【００５１】さらに、キャップに通気性のない材料でコ
ーティングすれば気密封止が可能であるので保護する機
能素子（例えばセンサ）の性能を劣化させることなく信
頼性の高い封止構造とすることができる。この場合、図
２０に示すような樹脂封止パッケージを用いても十分信
頼性を確保できるので低コストで可動部を持つセンサ等
の実装を可能とする。 （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。

【００５２】本実施例は、図４〜図１０に示した製造方
法の代わりに、図２１〜図２４に示す工程フローにて製
造するものである。図２２に示すように、キャップ形成
用シリコンウェハ３４をダイシング用粘着シート３５に
貼り付け、キャップ形成用シリコンウェハ３４に対し、
所望のキャップサイズとなるように符号３６の位置でダ
イシングカット（フルカット）する。そして、キャップ
形成用シリコンウェハ３４の裏面にダイシング用粘着シ
ート３５を介して支持用ウェハ３７を貼り付ける。さら
に、図２２に示すように、キャップ形成用シリコンウェ
ハ３４に対し、接合材２２をスクリーン印刷等で形成す
る。

【００５３】次に、図２３に示すように、キャップ形成
用シリコンウェハ３４に対し機能素子形成用シリコンウ
ェハ３８を接着する。そして、図２４に示すように、機
能素子形成用シリコンウェハ３８をスクライブラインの
位置３９でダイシングカットしチップに分割する。

【００５４】このように本実施例では、キャップ形成用
シリコンウェハ３４をダイシングする際にキャップ形成
用シリコンウェハ３４に支持用ウェハ３７を貼り付けて
いる。よって、ダイシング用粘着シート３５だけでは取
り扱いに注意を要するが支持用ウェハ３７があることで
ハンドリングが容易になる。この場合、ダイシング用粘
着シート３５の代わりに樹脂系の接着剤を用いてもよ
い。尚、接着剤は加熱することで接着力が低下するよう
な特性のものを用いる（例えば熱可塑性樹脂等）。 （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。

【００５５】本実施例の半導体加速度センサを図２５に
示す。キャップ４０には脚部４１が設けられ、この脚部
４１がシリコン基板１と接合されている。つまり、機能
素子の形成領域の周囲に対応する部位に脚部４１が形成
された構造となっている。そして、この脚部４１を設け
ることにより多様なキャップ形成工程が考えられるよう
になる。

【００５６】図２６〜図２９に具体的な工程フローを示
す。図２６に示すように、キャップ材としてＳｉ（１０
０）面ウェハ４２を用意し、図２７に示すように、シリ
コン酸化膜をパターニングマスクとしてアルカリ性エッ
チング液による異方性エッチングにより脚部４１を形成
する。この手法は、ダイヤフラム型圧力センサ等の製造
によく用いられている手法である。尚、脚部４１の形状
は四角環状となるようにマスクパターンを設計し、その
幅は第１実施例と同様に１００〜３００μｍ程度にす
る。

【００５７】そして、脚部４１の底面（先端面）に接合
材（接着剤）２２を塗布する。接合材（接着剤）２２の
接着強度として１０００ｇ／ｍｍ² 程度は十分得られる
ので後工程のダイシングカットでの外力（水流や水圧）
に対して十分な強度を確保することができる。又、脚部
４１を形成した本実施例では、脚部４１の先端面を接合
材２２に接触させることにより脚部４１の先端面に接合
材２２を転写にて塗布する。いわゆるスタンプ方式で接
合材（接着剤）２２を脚部４１の底部に転写する。この
ように、スタンプ方式にて容易に接合材２２を塗布する
ことができる。その後、必要に応じて熱処理を施す（高
分子系熱可塑性接着剤の場合）。

【００５８】次に、図２８に示すように、第１実施例と
同様に位置合わせをしてキャップ形成用シリコンウェハ
４２を機能素子形成用シリコンウェハ４３にマウント
し、接着する。このように複数のチップにウェハごとキ
ャップ形成用シリコンウェハ４２を一括接合した後、図
２９に示すように、キャップ形成用シリコンウェハ４２
を必要部分だけ残して切断除去する。キャップ形成用シ
リコンウェハ４２は第１実施例と同様に図１１（平面
図）に示す箇所で切断する。

【００５９】キャップ形成用シリコンウェハ４２を切断
する場合のダイシングカット時の断面模式図を図３０に
示す。キャップ形成用シリコンウェハ４２の切断位置
は、図３０において符号４４で示す位置であるが、この
時、ダイシングソーの刃がシリコンウェハ４３の表面を
傷つけないように注意することが必要である。このため
に脚部４１が重要な役割をする。即ち、ダイシングソー
のウェハ固定ステージの平面度やダイシング用粘着シー
トの厚みバラツキやシリコンウェハの厚みバラツキおよ
びプロセスマージンを考慮すると、６インチ径のシリコ
ンウェハの場合、脚部４１と接合層２２を併せた長さを
９０μｍ程度以上とする。つまり、脚部４１によりキャ
ップ形成用シリコンウェハ４２の底面とシリコンウェハ
４３の上面との距離を長くとることができ、キャップ形
成用シリコンウェハ４２のダイシングを行う上で有利と
なる。

【００６０】さらに、キャップ形成用シリコンウェハ４
２の切断を行った後において、不要部（図２９で４２ａ
で示す）を除去し、ダイシングカット位置４５で示す機
能素子形成用シリコンウェハ４３のスクライブラインを
ダイシングカットする。その結果、図２５のように個々
のチップに分割される。

【００６１】尚、キャップ形成用シリコンウェハ４２を
ダイシングカットする際にウェハエッジ部においてウェ
ハが振動して接合部が剥離するあるいはダイシングソー
の刃が破損する等の不具合が生じる場合にはキャップ形
成用シリコンウェハ４２の周辺部に図３１に示すような
周辺固定層４６を設ければよい。

【００６２】又、図３２に示すように、キャップ形成用
シリコンウェハ４２における脚部４１の表面に凹部４７
を形成し、この凹部４７を含めた脚部４１の先端面に接
合材（接着剤）２２を塗布して凹部４７により接着面積
を増大させ、より強固な接着強度を得るようにしてもよ
い。又、この凹部４７により、流動性のある接着剤（例
えばエポキシ系樹脂）の場合には接着時の接着剤のはみ
出しを抑制することが可能となる。この凹部４７は脚部
４１の形成のためのエッチング時において同時に容易に
形成することができる。

【００６３】又、キャップ形成用シリコンウェハ４２を
切断する際に分離された不要部のチップが飛散してキャ
ップの欠け（チッピング）や下地へのダメージを引き起
こすような場合には、例えば一ラインおきにハーフカッ
トして不要部となるチップを完全に分離しないように
し、ダイシングカット後に不要部の除去を実施する。

【００６４】又、キャップ４０に脚部４１を設けた本実
施例において、第１実施例において図１９を用いて説明
したように、キャップ４０の下面（機能素子と対向する
面）に吸湿剤３３を塗布する場合には、ディスペンス法
により各キャップ毎に吸湿剤３３を塗布し、溶剤の揮発
処理をする。 （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。

【００６５】脚部４１を設けたキャップ４０を有する半
導体加速度センサの製造方法を、図３３〜図３８を用い
て説明する。図３３に示すように、キャップ形成用シリ
コンウェハ４８を用意し、図３４に示すように、脚部４
１を形成し、図３５に示すように接着層４９にて支持用
ウェハ５０と接着し、図３６に示すようにキャップ形成
用シリコンウェハ４８を符号５１の位置にてダイシング
する。そして、図３７に示すように、接合材２２（接着
剤）を介して機能素子形成用シリコンウェハ５２と接合
する。さらに、図３８に示すように、機能素子形成用シ
リコンウェハ５２を符号５３の位置でダイシングし、各
チップに分割する。

【００６６】支持用ウェハ５０は必要に応じて設ければ
よく、支持用ウェハ５０を用いた場合には第２実施例で
述べたようにウェハのハンドリングが容易になる。又、
キャップ４０に脚部４１が付いているため接合材２２
（接着剤）はスタンプ法により転写する。脚部４１を形
成する工程は実施例１，２に比較して増えるがスタンプ
法による転写で接着剤をキャップの脚部４１に塗布する
ことができるためスクリーン印刷法に比較して印刷機が
不要である点や印刷時の位置合わせが不要であったり、
印刷ムラといったトラブルを回避しやすいという利点が
ある。又、脚部４１があるため機能素子（可動部）とキ
ャップ下面との間のスペースを十分とることが可能とな
るため接合層の厚みを必要最小限にすることができるよ
うになるため耐湿性の点でも利点がある。

【００６７】これらの工程により形成した保護キャップ
付き機能素子チップは前述の実施例と同様に図１６，２
０のような形態で樹脂封止パッケージに収納するか耐湿
性のよい中空パッケージに収納される。 （第５実施例）次に、第５実施例を上記各実施例との相
違点を中心に説明する。

【００６８】本実施例では、接合材として樹脂系の接着
剤の代わりに低融点ガラス（ガラス粉末を混練したぺー
スト）を用いている。この場合には透湿率が極めて低い
ため耐湿性の確保が容易である。低融点ガラスには熱処
理温度が４５０℃以下のものを選ぶことができ、大きな
加重を加えることなく接合できるため素子特性にダメー
ジを与えることなく、キャップ封着することができる。
低融点ガラス（ガラス粉末を混練したぺースト）の塗布
にはスクリーン印刷か、キャップに脚部を設けた場合に
はスタンプ方式を用いる。耐熱性の高いダイシングシー
ト（例えばシート基材をポリイミドとし、接着剤はシリ
コン系のものとする）を用いれば、図４〜図１０に示す
ようにしてキャップを接合することも可能である。又、
図２１〜２４の工程か図２６〜２９、図３３〜３８の工
程によってもキャップ接合することが可能である。これ
らの工程により形成した保護キャップ付き機能素子チッ
プは前述の実施例と同様に図１６のような形態で樹脂封
止パッケージに収納するか、中空パッケージに収納す
る。

【００６９】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、半導体加速度センサの他にも、マイ
クロダイヤフラム圧力センサなどＳｉチップ上に可動部
（振動部）を有する半導体装置に具体化したり、さら
に、接触子等を備えた装置に具体化できる。

【００７０】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１に記載の発
明によれば、容易に保護キャップを有する半導体装置を
製造することができる優れた効果を発揮する。

【００７１】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、容易に接合材を塗布するこ
とができる。請求項３に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、キャップ形成用ウェハのダ
イシングを容易に行うことができる。

【００７２】請求項４に記載の発明によれば、請求項３
に記載の発明の効果に加え、容易に接合材を塗布するこ
とができる。請求項５に記載の発明によれば、請求項３
に記載の発明の効果に加え、より強固に接合することが
できる。

【００７３】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、キャップの内部の防湿を図
ることができる。請求項７に記載の発明によれば、請求
項１に記載の発明の効果に加え、キャップの内部の防湿
を図ることができる。

【００７４】請求項８に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、キャップ形成用ウェハの不
要部を飛散することなく確実に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の半導体装置の平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。

【図４】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す断面
図。

【図５】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す断面
図。

【図６】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す断面
図。

【図７】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す断面
図。

【図８】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す断面
図。

【図９】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す断面
図。

【図１０】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図１１】ウェハの平面図。

【図１２】ウェハの平面図。

【図１３】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図１４】ウェハの平面図。

【図１５】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図１６】樹脂モールドした状態での断面図。

【図１７】第１実施例の応用例の半導体装置の断面図。

【図１８】第１実施例の応用例の半導体装置の断面図。

【図１９】第１実施例の応用例の半導体装置の断面図。

【図２０】樹脂モールドした状態での断面図。

【図２１】第２実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図２２】第２実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図２３】第２実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図２４】第２実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図２５】第３実施例の半導体装置の断面図。

【図２６】第３実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図２７】第３実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図２８】第３実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図２９】第３実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図３０】第３実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図３１】ウェハの平面図。

【図３２】第３実施例の応用例の半導体装置の断面図。

【図３３】第４実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図３４】第４実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図３５】第４実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図３６】第４実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図３７】第４実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【図３８】第４実施例の半導体装置の製造工程を示す断
面図。

【符号の説明】

１…半導体基板としてのシリコン基板、２１…キャッ
プ、２２…接合層および接合材、２３…空隙、２４…キ
ャップ形成用シリコンウェハ、２５…ウェハ支持部材と
してのダイシング用粘着シート、２７…半導体ウェハと
してのシリコンウェハ、３０…コーティング材としての
耐湿コート層、３２…コーティング材としての吸湿コー
ト層、３３…吸湿剤、４０…キャップ、４１…脚部、４
７…凹部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の表面に機能素子が形成され
   るとともに、半導体基板の表面において機能素子に対し
   空隙をもって覆うキャップが設けられた半導体装置の製
   造方法であって、 キャップ形成用ウェハにおける前記機能素子の形成領域
   の周囲に対応する領域に、樹脂を主成分とする接着剤ま
   たは低融点ガラスよりなる接合材を塗布する第１工程
   と、 機能素子形成用の半導体ウェハとキャップ形成用ウェハ
   とを前記接合材にて接合する第２工程と、 前記半導体ウェハを各チップ毎にダイシングする第３工
   程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記第１工程は接合材をスクリーン印刷
   法により所望の位置に塗布する工程を含むものである請
   求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記キャップは機能素子の形成領域の周
   囲に対応する部位に脚部を有し、前記第１工程は、前記
   脚部の先端面に前記接合材を塗布する工程を含むもので
   ある請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１工程は、前記脚部の先端面を接
   合材に接触させることにより脚部の先端面に接合材を転
   写にて塗布する工程を含むものである請求項３に記載の
   半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記脚部の先端面に凹部が設けられ、前
   記第１工程は、前記凹部を含めた脚部の先端面に接合材
   を塗布する工程を含むものである請求項３に記載の半導
   体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第２工程は、前記キャップ形成用ウ
   ェハと半導体ウェハとの接合部の外周部にコーティング
   材を配置する工程を含むものである請求項１に記載の半
   導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記第２工程は、前記キャップ形成用ウ
   ェハと半導体ウェハとにより形成される空間に吸湿剤を
   配置する工程を含むものである請求項１に記載の半導体
   装置の製造方法。
8. 【請求項８】 前記キャップ形成用ウェハをウェハ支持
   部材に接着して、キャップ形成用ウェハに対し各チップ
   毎のキャップに区画形成するための切り込みを入れ、キ
   ャップ形成用ウェハと半導体ウェハとを接合した後に、
   キャップ形成用ウェハからウェハ支持部材を分離してキ
   ャップ形成用ウェハの不要部を除去する工程を含む請求
   項１に記載の半導体装置の製造方法。