JPH10221363A - 半導体加速度センサの製造方法 - Google Patents

半導体加速度センサの製造方法

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JPH10221363A
JPH10221363A JP2420997A JP2420997A JPH10221363A JP H10221363 A JPH10221363 A JP H10221363A JP 2420997 A JP2420997 A JP 2420997A JP 2420997 A JP2420997 A JP 2420997A JP H10221363 A JPH10221363 A JP H10221363A
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JP
Japan
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substrate
filler
acceleration sensor
space
wafer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2420997A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Nezu
正弘 根津
Masatomo Mori
雅友 森
Tadao Matsunaga
忠雄 松永
Takashi Kunimi
敬 国見
Shogo Suzuki
章悟 鈴木
Akihiro Azuma
晃広 吾妻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akebono Brake Industry Co Ltd
Nihon Inter Electronics Corp
Original Assignee
Akebono Brake Industry Co Ltd
Nihon Inter Electronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体技術を用いた加速度センサにおいて、
量産に適するとともに、小型で精度の高い加速度センサ
を得る製造方法を提供する。 【解決手段】 固定部13と、下面に突出するとともに
錘体21が接合された作用部11と、これら固定部13
と作用部11とを接続し複数の抵抗素子15を上面に設
けた可撓部とを備える加速度センサを製造する際に、空
間14内にナフタリン等の充填剤N1を充填してダイシ
ング加工D1を施すことにより、空間14内へのゴミ等
の浸入を防止する。次工程で充填剤N1を除去し、更に
次の工程へ進む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシーニ
ング技術を用いて加速度センサを製造する方法およびそ
の製造方法によって得られた加速度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体基板上にピエゾ抵抗素子を形成
し、該抵抗素子に加速度等の外力が加えられることによ
って生じる抵抗素子の機械的変形を電気抵抗の変化とし
て検出して、加えられた外力の大きさを知る加速度セン
サがある。このような加速度センサとして、例えば、特
開平3−2535号公報に示される加速度センサは、図
12および図13に示す構造を有している。
【0003】図12は、加速度センサの縦断面図であ
り、図13は、半導体基板上の抵抗素子の配置状況を示
す平面図である。この加速度センサは、半導体ペレット
10と錘体21と台座22と下部制限基板30と上部制
限基板50とからなる該素子部1を、パッケージ40に
収容して構成されている。半導体ペレット10は、中央
に作用部11が、その周囲に環状溝14によって肉薄に
形成された可撓部12と、その外周に固定部13とが形
成されており、この可撓部12の上面には、抵抗素子
(RX1〜RX4、RY1〜RY4、RZ1〜RZ4)15が図示の
ように形成されている。
【0004】作用部11の下面には、錘体21が接合さ
れており、固定部13の下面は台座22の上面に接合さ
れている。さらに、台座22の底面は、下部制限基板3
0を介してパッケージ40の内側底面に接合されてお
り、半導体ペレット10と錘体21は、台座22によっ
て支持され、パッケージ40には蓋43が被せられてい
る。各抵抗素子は、ボンディングパッド16に電気的に
接続され、ボンディングワイヤ42によってパッケージ
側方に設けられたリード41に接続されている。上部制
限基板50と下部制限基板30とにはそれぞれ浅い窪み
51,38が設けられており、それぞれ錘体21の上下
方向の変位を許容範囲に制限する。
【0005】この加速度センサに、加速度が加えられる
と、錘体21に外力が作用して作用部11を経由して可
撓部12を変形させる。これにより、可撓部12に形成
された抵抗素子15の電気抵抗に変化が生じ、この変化
量を演算処理することによって加速度の方向と大きさを
知ることができる。
【0006】特開平3ー2535号公報に開示された加
速度センサの製造方法は、図14、図15、図16に示
すように、例えばセンサユニット4個分を含むダイアフ
ラムウエハ100と、錘体、台座ウエハ200と、制限
基板ウエハ300を用意しておき、まず、ダイアフラム
ウエハ100と錐体、台座ウエハ200を接合した後に
ダイシングにより錐体と台座とに切り分ける。そして、
制限基板ウエハ300を接合した後に、ダイシングによ
り4個のチップに分割する方法を提案している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の製造方法にあっては、ダイシング時に加速度セ
ンサチップの内部に切り粉等のゴミが侵入する恐れがあ
る。加速度センサ内にゴミが残留すると、センサの不具
合の原因となる。本発明は、上述した従来の不具合を解
消する半導体加速度センサの製造方法を提供するもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体加速度セ
ンサの製造方法は、基本的な手段として、第1の基板上
に複数の単位領域を形成し、前記単位領域において凹部
を第2の面に形成する工程と、前記第1の基板の第2の
面に第2の基板の第1の面を接合する工程と、前記接合
された第1及び第2の基板との間の空間に充填剤を充填
し固化する工程と、少なくともいずれか一方の基板を切
断する工程と、切断部を洗浄する工程と、空間内に充填
された充填剤を除去する工程とを備えるものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の半導体加速度センサの製造方法を説明する。図1は、
加速度センサのダイアフラム部を構成する第1のウエハ
100と、錘体と台座を構成する第2のウエハ200と
を用意する工程を示す。
【0010】図14は第1のウエハ100の平面図とA
−A断面図である。第1のウエハ100は、シリコンな
どの半導体で構成され、上面には図13で示す抵抗素子
15が形成される。下面には環状溝14により薄肉のダ
イアフラム部17が形成されており、錘体を支持する作
用部11が環状溝14の中心に設けられる。この第1の
ウエハ100は、説明上センサチップを4個取りする場
合を示しているが、実際の製造工程にあっては、円形の
シリコンウエハ上でチップを多数個取りする工程が採用
される。また、ダイアフラム部17の形状は、環状溝1
4によって円形に加工されているが、多角形状とするこ
ともできる。このダイアフラム部17の外側の部分は固
定部13を構成する。
【0011】図15は第2のウエハ200の平面図とB
−B断面図を示す。第2のウエハは、錘体21と台座2
2を構成するものである。したがって、錘体に適する比
重の大きな材料が望ましい。しかし、第1のウエハ10
0と接合されるために、第1のウエハ100と熱膨張係
数が近似する材料、例えば、シリコン基板やガラス基板
が用いられる。第2のウエハ200上には、スリット2
5が縦横に加工させる。このスリット25により最終的
には錘体21と台座22を構成する領域が形成される。
【0012】図2は第1のウエハ100と第2のウエハ
200を接合する工程を示す。第1のウエハ100上面
の抵抗素子15は図示を省略してある(以下の図面でも
同様である)。接合手段W1として、接着剤を用いるこ
ともできるが、陽極接合手段を用いることが望ましい。
【0013】図3は、接合された接合ウエハ250のダ
イアフラム内部の空間14やスリット25内を充填剤N
1で充填する工程を示す。充填剤N1は、例えばナフタリ
ン等の常温では固体であるが、加熱、溶剤による溶解等
の方法で完全に除去することができる物質が用いられ
る。ダイシング工程で支障のない物質であることが条件
となるので、非水溶性で低粘度の物質が使い易い。ナフ
タリンの外に、ブタノール、各種のワックス等が利用可
能である。なお、ダイアフラム内部の空間14やスリッ
ト25内への充填剤の充填方法は、スリット25が設け
られた第2のウエハ200の側面部から、注入、圧入、
あるいは充填剤の液相状態にしておき、この液体の中に
浸漬して充填する等の適当な方法を採用する。
【0014】図4は、空間部に充填剤N1が充填された
接合ウエハ250に対して、スリット25にダイシング
加工D1を施して、切断部26を形成する工程を示して
いる。
【0015】図5は図4のE部の拡大図である。図5の
(A)に示すように充填剤N1が充填されたスリット2
5に対して、切断部26をダイシング加工する。次に、
図5の(B)に示すように、この切断部26に付着した
ダイシング時の切粉P1等を洗浄して除去する。このダ
ンシング工程と洗浄工程において、切粉等のゴミP1
スリット25等の空間にも浸入しようとするが、空間内
は充填剤で密封されているので、浸入することはでき
ず、接合ウエハから外部へ排出される。
【0016】図6は、充填剤N1の除去工程を示す。充
填剤N1として、ナフタリンを使用したときには、加熱
することでナフタリンを昇華させて除去することができ
る。真空中ではより低い温度で昇華させることができ
る。充填剤N1の物性に応じた除去手段を採用する。
【0017】図7は、接合ウエハ250に対して制限基
板となる第3のウエハ300を用意する工程を示す。
【0018】図16は第3のウエハ300の平面図とC
−C断面図を示す。第3のウエハ300は正方形の窪み
38を有する。
【0019】図8は、第3のウエハ300を接合ウエハ
250に接合する工程を示す。接合手段W2は、接着剤
を使用することもできるが、陽極接合手段を採用するこ
とによって、確実な接合を達成することができる。
【0020】図9は、接合されたセンサウエハ350の
空間14,25,26,38等の内部を充填剤N2で充
填する工程を示す。充填剤N2としては、前工程と同様
のナフタリン等が使用される。
【0021】図10は、空間内に充填剤N2が充填され
たセンサウエハ350にダイシング加工D2を施して、
切断部360を加工する工程を示す。切断部360によ
り、センサウエハ350は個々のセンサペレット400
に分離される。そして、切断部360を洗浄して切粉等
のゴミを排除する。このダイシング洗浄工程にあって
も、空間内には充填剤N2が充填されているので、空間
内にゴミ等が浸入することが防止される。
【0022】図11は、切り離されて洗浄が完了したセ
ンサペレット400の空間内に充填されていた充填剤の
除去工程を示す。充填剤がナフタリンの場合には、加熱
処理によりナフタリンを昇華処理することができる。こ
の工程により、センサペレット400の加工は完了し、
以後の工程へ進む。
【0023】
【発明の効果】本発明は以上のように、半導体構造の加
速度センサの製造方法において、3層構造のウエハにセ
ンサの要素を多数形成しておき、最終工程で各ペレット
に分割するものである。そして、製造工程中のダイシン
グ工程の前工程において、積層されたウエハの空間内に
ナフタリン等の充填剤を充填しておき、ダイシング加工
時に発生する切粉等のゴミの空間内への浸入や残留を防
止する。ダイシングによる切断と、洗浄を終了した後
に、空間内の充填剤を除去する。この製造工程の採用に
よって、加速度センサを構成する半導体ペレットの内部
にゴミ等が残留することによる不良発生を防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる加速度センサの製造工程を示す
説明図。
【図2】本発明にかかる加速度センサの製造工程を示す
説明図。
【図3】本発明にかかる加速度センサの製造工程を示す
説明図。
【図4】本発明にかかる加速度センサの製造工程を示す
説明図。
【図5】図4のE部の拡大図。
【図6】本発明にかかる加速度センサの製造工程を示す
説明図。
【図7】本発明にかかる加速度センサの製造工程を示す
説明図。
【図8】本発明にかかる加速度センサの製造工程を示す
説明図。
【図9】本発明にかかる加速度センサの製造工程を示す
説明図。
【図10】本発明にかかる加速度センサの製造工程を示
す説明図。
【図11】本発明にかかる加速度センサの製造工程を示
す説明図。
【図12】加速度センサの構造の概要を示す縦断面図。
【図13】加速度センサの構造の概要を示す図12のA
−A線での矢視図。
【図14】加速度センサの構成要素の説明図。
【図15】加速度センサの構成要素の説明図。
【図16】加速度センサの構成要素の説明図。
【符号の説明】
1 加速度センサ素子 10 半導体ペレット 11 作用部 12 可撓部 13 固定部 14 環状溝 15 ピエゾ抵抗素子 16 ボンディングパッド 21 錘体 22 台座 25 スリット 26,360 切断部 100 第1のウエハ 200 第2のウエハ 300 第3のウエハ 400 センサペレット N1,N2 充填剤
フロントページの続き (72)発明者 松永 忠雄 東京都中央区日本橋小網町19番5号 曙ブ レーキ工業株式会社内 (72)発明者 国見 敬 東京都中央区日本橋小網町19番5号 曙ブ レーキ工業株式会社内 (72)発明者 鈴木 章悟 神奈川県秦野市曽屋1204番地 日本インタ ー株式会社内 (72)発明者 吾妻 晃広 神奈川県秦野市曽屋1204番地 日本インタ ー株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の基板上に複数の単位領域を形成
    し、前記単位領域において凹部を第2の面に形成する工
    程と、前記第1の基板の第2の面に第2の基板の第1の
    面を接合する工程と、前記接合された第1及び第2の基
    板との間の空間に充填剤を充填し固化する工程と、少な
    くともいずれか一方の基板を切断する工程と、切断部を
    洗浄する工程と、空間内に充填された充填剤を除去する
    工程とを備える半導体加速度センサの製造方法。
  2. 【請求項2】 第1の基板上に複数の単位領域を形成
    し、各単位領域内において、その中心部に作用領域、こ
    の作用領域の周囲に可撓領域、この可撓領域の周囲に固
    定領域、をそれぞれ形成する工程と、 前記第1の基板の第1の面上の前記各可撓領域内に、抵
    抗素子を形成する工程と、 前記各可撓領域に可撓性をもたせるために、前記第1の
    基板を部分的に除去する加工を行う工程と、 前記第1の基板の第2の面に、第2の基板の第1の面を
    接合する工程と、 前記接合された第1及び第2の基板の空間に充填剤を充
    填し固化する工程と、 前記第2の基板を切断することにより、各単位領域にお
    いて、前記第1の基板の前記作用領域に接合しており前
    記第2の基板の一部分から構成される作用体と、前記第
    1の基板の前記固定領域に接合しており前記第2の基板
    の一部分から構成される台座と、を形成する工程と、 切断部を洗浄する工程と、 空間内に充填された充填剤を除去する工程と、 第3の基板の第1の面上に、前記作用体が所定の自由度
    をもって動きうるような溝を形成した後、この第3の基
    板の前記第1の面を前記第2の基板の第2の面に接合す
    る工程と、 前記接合された第1、第2及び第3の基板の空間に充填
    剤を充填し固化する工程と、 前記第1、第2、および第3の基板を、各単位領域ごと
    に切り離す工程と、 切断部を洗浄する工程と、 空間内に充填された充填剤を除去する工程とを備える半
    導体加速度センサの製造方法。
  3. 【請求項3】 充填剤は、ナフタリン、ブタノール又は
    ワックスである請求項2記載の半導体加速度センサの製
    造方法。
  4. 【請求項4】 充填剤を除去する工程は、充填剤を昇華
    させる工程である請求項2記載の半導体加速度センサの
    製造方法。
JP2420997A 1997-02-07 1997-02-07 半導体加速度センサの製造方法 Pending JPH10221363A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009513365A (ja) * 2003-07-16 2009-04-02 ベーリンガー インゲルハイム マイクロパーツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 板状の複合構造から微笑流体装置を製造する方法

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