JPH10154668A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ダイシング時におけるパッド電極へのガラス破
片飛散による障害を防止する半導体装置の製造方法を提
供する。 【解決手段】キャップ基板ウェハ１２におけるパッド電
極９の位置に対応した部分に、予めキャップ基板ウエハ
の一端から他端へ貫く溝１５を設けておき、ウェハの接
合工程の後、上記溝へ保護材１７を注入し、その後に前
記ダイシング切除を行なう構成。このように構成すれ
ば、パッド電極上に設けた保護材がダイシング時のガラ
ス切削破片を遮るので、パッド電極を保護することが出
来、ダイシング歩留まりを向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ構造体を
形成した半導体装置の製造方法に関し、特にダイシング
時におけるパッド電極の保護技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体装置としては、例えば特願
平７−３３７３５３号公報に記載されているような半導
体加速度センサがある。図５は上記従来例の断面図であ
る。

【０００３】図５において、１はシリコン基板である。
シリコン基板１には、異方性エッチングにより、加速度
検出のための重り部２と、重り部２を支える梁３が形成
されており、周囲のフレーム６に支持されている。ま
た、シリコン基板１上には加速度等の検出出力を外部へ
取り出すためのパッド電極７が形成されている。

【０００４】また、キャップガラス基板４は、重り部２
が変位する際の空間となる窪みを有するものであり、同
様に台座ガラス基板５も重り部２に対向する部分に窪み
を有する。これらのキャップガラス基板４と台座ガラス
基板５は、シリコン基板１のフレーム６に陽極接合され
ており、サンドウィッチ構造となっている。また、上記
パッド電極７の位置に対応するキャップガラス基板４の
端は削除されており、パッド電極７が露出し、ワイヤボ
ンド可能な状態に形成されている。

【０００５】このような従来の半導体装置におけるパッ
ド電極７直上部分のキャップガラス基板４の開口削除に
は、ダイシングによる切削が一般的に用いられ、パッド
電極部直上のガラス厚み全体を切り抜くことが必要であ
る。したがって、ダイシングブレードの先端がパッド電
極７に接触しないように、パッド電極７に対向するキャ
ップガラス基板４の一部分に空間を作り込み、ブレード
の先端がその空間内で作動するような構造になってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パッド
電極部直上の開口工程においては、ダイシングブレード
先端はパッド電極に接触しないのであっても、パッド電
極の直上をダイシングブレードが通過するため、削り取
ったキャップガラスの破片が、ブレード回転により加速
されてパッド電極に付き刺さったり、傷つけたりすると
いう問題点があった。

【０００７】本発明は、上記のごとき問題を解決するた
めになされたものであり、ダイシング時におけるパッド
電極へのガラス破片飛散による障害を防止する半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、本発明においては、キャッ
プ基板のウェハにおけるパッド電極の位置に対応した部
分に、予めキャップ基板のウエハの一端から他端へ貫く
溝を設けておき、ウェハの接合工程の後、上記溝へ保護
材を注入し、その後に前記ダイシング切除を行なうよう
に構成している。

【０００９】上記のように構成すれば、ダイシング時に
ガラス切削破片の飛散があったとしても、パッド電極上
に覆被さった保護材がそれらの切削破片をパッド電極に
到達する前にトラップして傷つけを防止することが出来
る。さらに最終段階の半導体装置への切り分けダイシン
グにおいて、主に、シリコン屑によるパッド電極の汚れ
を同じ理由で防止することもできる。

【００１０】上記の保護材としては、例えばレジストの
ような撥水性の物質でもよいし、或いは半導体洗浄用の
水溶性溶剤を用いることもできる。なお、上記の保護材
はダイシング工程の終了後に除去する。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、パッド電極上に設けた
保護材がダイシング時のガラス切削破片を遮るので、パ
ッド電極を保護することが出来、ダイシング歩留まりを
向上できるという効果が得られる。さらに最終段階の半
導体装置への切り分けダイシングにおいて、シリコン屑
によるパッド電極の汚れも同じ理由で防止することがで
きる。また、本発明の製造方法に従えば、保護材注入と
同時に、封止したい接合内領域の封止状態が保護材の注
入状態で判定することが可能になるので、半導体チップ
に切離した後の封止試験が必要なくなるという効果もあ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明の第１
の実施の形態を示す図であり、半導体加速度センサの製
造方法に本発明を適用した場合を示す。まず、図１は接
合前の各ウェハの平面図および断面図であり、図１
（ａ）はシリコン基板ウェハ、図１（ｂ）はキャップガ
ラス基板ウェハ、図１（ｃ）は台座ガラス基板ウェハで
ある。上記各ウェハには複数個の半導体素子（この場合
には加速度センサ）に対応した各部品が形成されてい
る。なお、上記のガラス基板は例えばパイレックスガラ
スで構成される。

【００１３】図１（ａ）において、８は半導体基板とし
てのシリコン基板ウェハ、９はパッド電極、１０は加速
度検出用の重り部、１１は重り部を支持する梁である。
これらの重り部１０および梁１１は、シリコン基板８を
裏面（パッド電極９を設けた面の反対面）から異方性エ
ッチングすることによって形成する。

【００１４】また、図１（ｂ）において、１２はキャッ
プガラス基板ウェハである。このキャップガラス基板ウ
ェハ１２には、重り部１０を変位可能状態にするための
空間を形成する溝１４と、キャップガラス基板ウェハ１
２の一端から他端へと貫いている溝１５とを、予めフッ
酸等を用いたエッチングにより選択的に形成する。上記
の溝１５はダイシングブレード先端が通過する領域に形
成する。そのとき、シリコン基板ウェハ８に形成された
重り部１０の変位領域に対応した位置に溝１４が、パッ
ド電極９に対応した位置に溝１５が形成されていること
が必要である。

【００１５】また、図１（ｃ）において、１３は台座ガ
ラス基板ウェハである。この台座ガラス基板ウェハ１３
には、重り部１０を変位可能状態にするための空間を形
成する溝１６を予めフッ酸等を用いたエッチングにより
選択的に形成する。

【００１６】次に、図２は製造工程を示す断面図であ
る。まず、図２（ａ）は、シリコン基板ウェハ８とキャ
ップガラス基板ウェハ１２とを陽極接合した状態を示
す。この際、シリコン基板ウェハ８を下にキャップガラ
ス基板ウェハ１２を上にし、かつキャップガラス基板ウ
ェハ１２は図１に表示した状態から上下を逆にして重ね
合わせている。すなわち、シリコン基板ウェハ８のパッ
ド電極９を形成した方の一主面と、キャップガラス基板
ウェハ１２の溝１４および溝１５を設けた方の一主面と
を一致させて接合する。この際、溝１４は重り部１０と
梁１１の位置に一致させ、溝１５はパッド電極９の位置
に一致させるように重ねる。

【００１７】次に、図２（ｂ）は、上記（ａ）でシリコ
ン基板ウェハ８とキャップガラス基板ウェハ１２を接合
したウェハに、台座ガラス基板ウェハ１３を陽極接合し
た後、溝１５に保護材１７を充填した状態を示してい
る。シリコン基板ウェハ８と台座ガラス基板ウェハ１３
との接合時には、溝１６が重り部１０と梁１１の位置に
一致するように重ね合わせて接合する。なお、シリコン
基板ウェハ８とキャップガラス基板ウェハ１２と台座ガ
ラス基板ウェハ１３との接合は３枚のウェハを重ねて同
時に行なってもよい。

【００１８】また、保護材１７の注入は、キャップガラ
ス基板ウエハ１２の一端から他端へ貫いている溝１５を
通して行なう。この保護材１７の注入方法としては、例
えば適当な低圧下いわゆる真空下で、液状の保護材内に
上記ウェハを一定時間浸漬するのが有効である。シリコ
ン基板ウェハ８のパッド電極９に相対する位置には、キ
ャップガラス基板ウェハ１２に予め溝１５が切ってあ
り、しかも該溝１５はキャップガラス基板ウエハ１２の
一端から他端へと貫いていることから、真空圧の低下、
時間の経過に伴い、端面から中心部へと保護材の注入が
進む。上記の保護材１７としては、例えばレジストのよ
うな撥水性の物質でもよいし、或いは半導体洗浄用の水
溶性溶剤を用いることもできる。

【００１９】次に、図２（ｃ）は、パッド電極の開口形
成のためのダイシング工程を行なった状態を示してい
る。保護材１７を注入後、乾燥工程を経て、パッド電極
９を露出させるための開口工程へと進む。その開口方法
には、ダイシング装置による切削が通例である。パッド
電極９直上のキャップガラス基板ウェハ１２には、既に
ダイシングしたい一端から他端へと溝切りがされている
ので、その溝に沿って、ダイシングブレードを作動させ
る。この際、パッド電極９に接触することなく、且つキ
ャップガラス基板ウェハ１２の切り残しのないブレード
ハイト量設定が要求されており、切り込み量は、溝１５
の空間部分にブレード先端が走るように設定する。

【００２０】次に、図２（ｄ）は、上記のごとく３枚の
ウェハが接合され、かつパッド電極９が露出されたウェ
ハを、半導体装置の各チップ毎に切り分けた状態を示
す。このチップの切断工程もダイシングによって行な
う。次に、図２（ｅ）は、上記の切断後に完成した半導
体加速度センサのチップを示す図である。

【００２１】また、上記図２（ｄ）で各チップに切り分
けるダイシングの終了後に、保護材１７を除去する工程
を行なう。この工程は、保護材１７がレジストの場合に
はアセトン系等の洗浄用有機溶剤で洗浄すればよい。ま
た、保護材１７が半導体用の水溶性洗剤の場合には単に
水で洗浄すればよい。なお、上記保護材除去工程は、図
２（ｃ）でパッド電極９を露出させるダイシングの終了
後に行なうこともできる。

【００２２】次に、作用を説明する。パッド電極９上に
保護材１７が覆被さっていない状態で、ダイシングによ
る切り出し開口を行なうと、パッド電極９がブレードの
真下に位置していることにより、切削したキャップガラ
ス破片がブレードの回転に加速されて、直接パッド電極
９に当たり、傷をつけるケースが多発していた。特に、
ブレード先端のハイトがパッド電極９に近ければ近いほ
どその傾向が大きくなり、ブレードハイト量設定も困難
であった。しかし、本発明においては、パッド電極９を
覆被せる保護材１７の注入が容易に可能となり、たとえ
ガラス切削破片の飛散があったとしても、パッド電極９
上に覆被さった保護材１７がそれらの切削破片を電極に
到達する前にトラップして傷つけを防止をする。

【００２３】さらに、最終段階の半導体チップへの切り
分けダイシングにおいて、主に、シリコン屑によるパッ
ド汚れを同じ理由で防止することができる。すなわち、
開口部の切削に引き続いて行なう半導体チップの切り分
け中において、シリコン片の浮遊が多くても保護材がト
ラップして、この後の保護材除去工程で洗い流すことが
出来る。

【００２４】また、陽極接合等により、例えば重り部１
０、梁１１等をキャップ基板で封止する必要がある半導
体装置においては、本発明の製造方法に従えば、半導体
チップに切離した後の封止試験は必要としなくなる。つ
まり、封止領域以外の領域が、シリコン基板ウェハ上の
パッド電極の配置と同じ位置に、封止領域とは区分され
て、基板ウエハ端から他端へ貫く溝になっていれば、溝
切り部に保護材を真空下で注入した際、封止不十分な場
合は封止したい領域にも保護材が染み入り、不良品とな
るので封止が完全でないと判断できる。一方、完全封止
できていれば、前記のようなことはなく、封止の善し悪
しの判定が、保護材注入時に同時に可能となる効果も兼
ねている。

【００２５】次に、図３および図４は、本発明の第２の
実施の形態を示す図であり、キャップ材を必要とする表
面マイクロマシーンニング技術を用いた半導体装置の製
造方法に本発明を適用した場合を示す。

【００２６】まず、図３は接合前の各ウェハの平面図お
よび断面図であり、図３（ａ）はシリコン基板ウェハ、
図３（ｂ）はキャップガラス基板ウェハである。図３
（ａ）において、１８はシリコン基板ウェハ、１９はシ
リコン基板ウェハ１８の表面に形成されたマイクロマシ
ーン可動部、２０はパッド電極である。

【００２７】なお、上記のマイクロマシーン可動部１９
はシリコン基板ウェハ１８の表面（パッド電極２０の形
成される面）からのエッチング等の加工によって形成さ
れている。

【００２８】また、図３（ｂ）において、２２はキャッ
プガラス基板ウェハ、２１はシリコン基板ウェハ１８の
表面加工部分（マイクロマシーン可動部）に触れずに、
且つ表面加工部分を封止するための溝、２３はキャップ
ガラス基板ウェハ２２の一端から他端へと貫いている溝
である。この溝２３はパッド電極２０の位置に対応した
位置に設けられている。なお、図３において、上記以外
の基本的な構成は前記図１、図２の説明と同様である。

【００２９】次に、図４は製造工程を示す断面図であ
る。まず、図４（ａ）は、シリコン基板ウェハ１８とキ
ャップガラス基板ウェハ２２とを陽極接合した後に、キ
ャップガラス基板ウェハ２２の一端から他端へ貫く溝２
３に保護材２４を充填した状態を示す断面図である。接
合工程や保護材の充填工程は、前記図２と同様である。

【００３０】図４（ｂ）は、パッド電極２０を露出させ
る開口形成のためのダイシング工程を行なった状態を示
している。図４（ｃ）は、半導体チップに切り分けるダ
イシング工程を行なった状態を示している。図４（ｄ）
は、切断後完成した半導体チップを示す概略図である。
上記の各工程の詳細は、前記図２と同様である。

【００３１】以下、作用を説明する。マイクロマシーン
ニング技術により、シリコン基板表面部を加工して可動
部を形成するような半導体装置は、加工部が特に微細で
ある。半導体装置の実装においては、例えばカンパッケ
ージ等によって、湿気から完全遮断する場合が一般的で
あるが、シリコン基板表面に加工を施した部位に、キャ
ップ基板をシール接合して、半導体チップをベアな状態
で実装すれば、低コスト化が図れる。ただし、この場
合、前記してきたようにパッド電極の取り出し方法にお
いて、ウエハ基板単位での開口切削方法では、電極への
傷つけ等の問題点があり、実現が難しいものとなってい
た。しかし、本発明の製造方法によれば、電極取り出し
のための開口部切削で、電極を傷つけることがなく、さ
らに電極部以外の表面加工部分をキャップガラスで完全
封止すれば、ダイシング中に、切削屑の混入もありえな
い。したがってダイシング歩留向上、半導体装置の信頼
性向上、製造工程の簡略化、および製造コスト減少が同
時に可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における接合前の各
ウェハの平面図および断面図であり、（ａ）はシリコン
基板ウェハ、（ｂ）はキャップガラス基板ウェハ、
（ｃ）は台座ガラス基板ウェハ。

【図２】本発明の第１の実施の形態における製造工程を
示す断面図。

【図３】本発明の第２の実施の形態における接合前の各
ウェハの平面図および断面図であり、（ａ）はシリコン
基板ウェハ、（ｂ）はキャップガラス基板ウェハ。

【図４】本発明の第２の実施の形態における製造工程を
示す断面図。

【図５】従来例の断面図。

【符号の説明】 １…シリコン基板 ２…重り部 ３…梁 ４…重り部に対向する窪みを有するキャップガラス基板 ５…重り部に対向する窪みを有する台座ガラス基板 ６…シリコン基板を支持するフレーム ７…パッド電極 ８…シリコン基板ウェハ ９…パッド電極 １０…重り部 １１…梁 １２…キャップガラス基板ウェハ １３…台座ガラス基板ウェハ １４…キャップ基板ウェハ側の重り部ストローク確保の
ための溝 １５…キャップガラス基板ウェハの端面から端面へ貫い
ている溝 １６…台座ガラス基板ウェハ側の重り部ストローク確保
のための溝 １７…保護材 １８…シリコン基板ウェハ １９…マイクロマシーン加工部 ２０…パッド電極 ２１…シリコン表面加工部封止溝 ２２…キャップガラス基板ウェハ ２３…キャップガラス基板ウェハの端面から端面へ貫い
ている溝 ２４…保護材

フロントページの続き (72)発明者 室 英夫 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも可動部およびパッド電極が形成
   された半導体基板のウェハとキャップ基板のウェハとを
   接合する工程と、前記キャップ基板のウェハにおける前
   記パッド電極の位置に対応した部分をダイシング切除し
   て前記パッド電極を露出させる工程と、を有する半導体
   装置の製造方法において、 前記キャップ基板のウェハにおける前記パッド電極の位
   置に対応した部分に、予め前記キャップ基板のウエハの
   一端から他端へ貫く溝を設けておき、前記接合工程の
   後、前記溝へ保護材を注入し、その後に前記ダイシング
   切除を行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】前記半導体基板は基板裏面からの異方性エ
   ッチングにより可動部が形成されていて、該半導体基板
   の基板裏面には台座基板が接合されていることを特徴と
   する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】前記半導体基板には基板の表面側からだけ
   の加工により可動部が形成されていることを特徴とする
   請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】前記保護材の注入は真空引きにより行なう
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載
   の半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】前記キャップ基板がパイレックスガラスか
   ら成り、各ウエハの接合は陽極接合により行なわれるこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の
   半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】前記保護材がレジストであることを特徴と
   する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の半導体装置
   の製造方法。