WO2011118785A1 - シリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法 - Google Patents

シリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2011118785A1
WO2011118785A1 PCT/JP2011/057399 JP2011057399W WO2011118785A1 WO 2011118785 A1 WO2011118785 A1 WO 2011118785A1 JP 2011057399 W JP2011057399 W JP 2011057399W WO 2011118785 A1 WO2011118785 A1 WO 2011118785A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
glass substrate
silicon
main surface
convex portion
substrate
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/057399
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真 奥村
巧 田浦
友洋 中谷
Original Assignee
パナソニック電工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニック電工株式会社 filed Critical パナソニック電工株式会社
Priority to JP2012507095A priority Critical patent/JP5684233B2/ja
Publication of WO2011118785A1 publication Critical patent/WO2011118785A1/ja

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00Details of instruments
    • G01P1/02Housings
    • G01P1/023Housings for acceleration measuring devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4803Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/15Ceramic or glass substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H01L23/5389Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates the chips being integrally enclosed by the interconnect and support structures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0831Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type having the pivot axis between the longitudinal ends of the mass, e.g. see-saw configuration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0862Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system
    • G01P2015/0877Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system using integrated interconnect structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/4501Shape
    • H01L2224/45012Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015Cross-sectional shape being circular
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124Aluminium (Al) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48135Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/4912Layout
    • H01L2224/49171Fan-out arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/4912Layout
    • H01L2224/49175Parallel arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01067Holmium [Ho]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/146Mixed devices
    • H01L2924/1461MEMS

Definitions

  • the present invention relates to a silicon wiring embedded glass substrate in which glass is disposed inside a silicon substrate body and a method for manufacturing the same.
  • Patent Document 1 Conventionally, for example, a technique described in Patent Document 1 is known for the purpose of manufacturing a glass substrate having a fine structure.
  • a recess is formed on the surface of a flat silicon substrate, and the surface on which the recess of the silicon substrate is formed is superimposed on the flat glass substrate. And a part of glass substrate is embedded in this hollow by heating a glass substrate. Thereafter, the glass substrate is re-solidified, the front and back surfaces of the flat substrate are polished, and silicon is removed.
  • Patent Document 1 describes a micromechanical switch as an application example using this flat substrate.
  • a channel made of silicon embedded in a flat substrate is connected to an electrode of a micromechanical switch, and this channel has a function of extracting an input / output voltage related to the switch operation to the outside.
  • Japanese translation of PCT publication No. 2004-523124 in particular, see FIGS. 1 and 3
  • the input / output voltage cannot be extracted to an arbitrary location, and the input / output voltage extraction position is determined according to the position of the electrode of the micromechanical switch. Therefore, the degree of freedom in designing the package is lowered, which hinders downsizing of the device.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a silicon wiring embedded glass substrate capable of arbitrarily setting a drawing position of a silicon wiring and a manufacturing method thereof.
  • a silicon wiring embedded glass substrate is a silicon wiring embedded glass substrate having a first main surface and a second main surface and side surfaces facing each other, A glass base portion, and silicon wiring embedded in the glass base portion,
  • the silicon wiring is A first lead portion exposed on the first main surface; A second lead portion exposed on any one of the first main surface, the second main surface or the side surface; A connecting portion connecting between the first drawer portion and the second drawer portion,
  • the first lead portion and the second lead portion are arranged at different positions as viewed from the normal direction of the first main surface.
  • the first lead portion and the second lead portion are arranged in the second direction.
  • the central axis of the first leading portion and the central axis of the second leading portion are not in a straight line.
  • connection part in the silicon wiring embedded glass substrate, includes a first through connection part including the first lead part as one end part and an inner layer connection part connected to the other end of the first through connection part.
  • One end of the inner layer connection portion is exposed on the side surface of the glass base portion, and the exposed one end is the second lead portion.
  • connection portion further includes a second through connection portion having the second lead portion as one end and the other end connected to the inner layer connection portion, and a central axis of the second through connection portion is the first axis. It is located on a straight line different from the central axis of the through-connection portion.
  • the silicon wiring embedded glass substrate is The central axis of the first through connection portion and the central axis of the second through connection portion are parallel to each other.
  • the silicon wiring embedded glass substrate is A metal electrode is further provided to cover at least one exposed surface of the first lead portion and the second lead portion.
  • the method for producing a silicon wiring embedded glass substrate according to the present invention comprises: A silicon wiring embedded glass substrate manufacturing method in which silicon wiring is embedded in a glass base portion, Forming a first protrusion on one surface of the first silicon substrate, embedding glass around the first protrusion, and leaving the first protrusion to leave the first silicon; Forming a first main surface exposing one end surface of the first convex portion by removing the substrate, and exposing the other end surface of the first convex portion facing the first main surface. Forming the second main surface as described above, one end surface of the first convex portion is exposed from the first main surface, and the other end surface of the first convex portion is the second main surface.
  • the first step includes A glass substrate is overlaid on one surface of the first silicon substrate on which the first protrusion is formed, and heat is applied to the glass substrate to soften the glass substrate so that a part of the glass substrate is the first surface.
  • the second step includes A glass substrate is overlaid on one surface of the second silicon substrate on which the second convex portions are formed, and heat is applied to the glass substrate to soften the glass substrate so that a part of the glass substrate is the second surface. Embedding around the convex part of the silicon substrate.
  • the method for producing a silicon wiring embedded glass substrate comprises: In the joining step, the first convex portion is brought into contact with the second convex portion via a metal film.
  • the method for producing a silicon wiring embedded glass substrate Before the joining process, Forming a third convex portion on one surface of the third silicon substrate, embedding glass around the third convex portion, and leaving the third convex portion, the third silicon; By removing the substrate, a first main surface that exposes one end surface of the third convex portion is formed, and the other end surface of the third convex portion is exposed to face the first main surface. Forming the second main surface as described above, one end surface of the third convex portion is exposed from the first main surface, and the other end surface of the third convex portion is the second main surface.
  • the joining step the second main surface of the second glass substrate and the third glass so that one end surface of the third convex portion and the second surface of the second convex portion are connected.
  • the second glass substrate and the third glass substrate are bonded with the first main surface of the substrate facing each other.
  • the first step includes A glass substrate is overlaid on one surface of the first silicon substrate on which the first protrusion is formed, and heat is applied to the glass substrate to soften the glass substrate so that a part of the glass substrate is the first surface.
  • the second step includes A glass substrate is overlaid on one surface of the second silicon substrate on which the second convex portions are formed, and heat is applied to the glass substrate to soften the glass substrate so that a part of the glass substrate is the second surface.
  • the third step includes A glass substrate is overlaid on one surface of the third silicon substrate on which the third convex portion is formed, and heat is applied to the glass substrate to soften the glass substrate so that a part of the glass substrate is the third surface. Embedding around the convex part of the silicon substrate.
  • the method for producing a silicon wiring embedded glass substrate comprises: In the joining step, the first convex portion and the third convex portion are brought into contact with the second convex portion via a metal film, respectively.
  • One end and the other end of the first convex portion are arranged at the same position when viewed from the normal direction of the first main surface of the first glass substrate,
  • the first surface and the second surface of the second convex portion are arranged at the same position when viewed from the normal direction of the first main surface of the second glass substrate,
  • One end and the other end of the third convex portion are arranged at the same position when viewed from the normal direction of the first main surface of the third glass substrate.
  • the drawing position of the silicon wiring can be arbitrarily set.
  • FIG. 1A is a perspective view showing a configuration of a package lid in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a diagram illustrating the first embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows the structure except a package lid
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an acceleration sensor chip A in FIG. 2.
  • 4A is a cross-sectional view showing a configuration of a silicon wiring embedded glass substrate as an example of the glass substrate 20 used for forming the first fixed substrate 2 shown in FIG. 2 and FIG.
  • FIG. 5 is a process cross-sectional view of a manufacturing method for manufacturing a silicon wiring embedded glass substrate without forming a metal electrode 63c in the method for manufacturing a silicon wiring embedded glass substrate shown in FIG. 6 (a) to 6 (e) are process cross-sectional views showing a method for manufacturing the first silicon wiring embedded glass substrate 201 and the second silicon wiring embedded glass substrate 202.
  • FIG. 7A is a perspective view showing the configuration of the package lid of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7B shows the second embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows the structure except a package lid
  • FIG. 10A is a cross-sectional view showing a configuration of a silicon wiring embedded glass substrate as an example of the glass substrate 20 used for forming the first fixed substrate 2 shown in FIG. 8 and
  • FIG. (B) is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the silicon wiring embedded glass substrate shown to Fig.10 (a).
  • FIG. 11 is a process cross-sectional view of a manufacturing method for manufacturing a silicon wiring embedded glass substrate without forming a metal electrode 63c in the method for manufacturing a silicon wiring embedded glass substrate shown in FIG. 10; It is sectional drawing which shows the prior art example which connected the bonding wire W directly with respect to the electrode pad 18 exposed from the hole 88 formed in the glass substrate 20 by blasting.
  • the semiconductor device includes an acceleration sensor chip A as an example of a MEMS device, a control IC chip B on which a signal processing circuit that processes a signal output from the acceleration sensor chip A is formed, and an acceleration sensor chip A and a control IC chip B. Are mounted on the surface mounting type package 101.
  • the package 101 includes a plastic package main body 102 having a box-like shape with one open surface located on the upper surface in FIG. 1B and a package lid (lid) 103 that closes one open surface of the package 101.
  • the plastic package body 102 includes a plurality of leads 112 that are electrically connected to the acceleration sensor chip A and the control IC chip B.
  • Each lead 112 includes an outer lead 112 b led out from the outer side surface of the plastic package main body 102 and an inner lead 112 a led out from the inner side surface of the plastic package main body 102.
  • Each inner lead 112a is electrically connected to each pad included in the control IC chip B through a bonding wire W.
  • the acceleration sensor chip A has a mounting surface 102a located at the bottom of the plastic package main body 102 by the adhesive portions 104 arranged at three locations corresponding to the three vertices of the virtual triangle defined based on the outer peripheral shape of the acceleration sensor chip A. It is fixed to.
  • the adhesive portion 104 includes a frustoconical protrusion that is continuously and integrally provided on the plastic package body 102, and an adhesive that covers the protrusion.
  • the adhesive is made of, for example, a silicone resin such as a silicone resin having an elastic modulus of 1 MPa or less.
  • all the pads included in the acceleration sensor chip A are arranged on one side surface of the acceleration sensor chip A that faces the control IC chip B out of the side surfaces of the acceleration sensor chip A that are perpendicular to the open surface of the plastic package body 102. It is arranged along one side. There are adhesive portions 104 at the vertices of the virtual triangle having vertices at two locations on both ends of the one side and one location (for example, the central portion) on the side surface of the acceleration sensor chip A facing the one side surface. positioned.
  • the control IC chip B is a semiconductor chip composed of a plurality of semiconductor elements formed on a semiconductor substrate made of single crystal silicon or the like, wirings connecting them, and a passivation film that protects the semiconductor elements and wirings from the external environment.
  • the entire back surface of the control IC chip B is fixed to the bottom surface of the plastic package body 102 with a silicone resin.
  • the signal processing circuit formed on the control IC chip B may be appropriately designed according to the function of the acceleration sensor chip A, and may be any one that cooperates with the acceleration sensor chip A.
  • the control IC chip B can be formed as an ASIC (Application Specific IC).
  • a die bonding process for fixing the acceleration sensor chip A and the control IC chip B to the plastic package body 102 is performed.
  • a wire bonding step of electrically connecting the acceleration sensor chip A and the control IC chip B and the control IC chip B and the inner lead 112a via the bonding wires W is performed.
  • a resin coating portion forming step for forming the resin coating portion 116 is performed, and subsequently, a sealing step for bonding the outer periphery of the package lid 103 to the plastic package body 102 is performed.
  • the inside of the plastic package main body 102 is sealed in an airtight state.
  • a notation 113 indicating a product name, a manufacturing date and the like is formed in an appropriate part of the package lid 103 by a laser marking technique.
  • the control IC chip B is formed using a single silicon substrate, whereas the acceleration sensor chip A is formed using a plurality of stacked substrates. Therefore, since the thickness of the acceleration sensor chip A is thicker than the thickness of the control IC chip B, the mounting surface 102a on which the acceleration sensor chip A is mounted at the bottom of the plastic package body 102 is formed from the mounting portion of the control IC chip B. Is also recessed. Therefore, on the bottom surface of the plastic package main body 102, the thickness of the portion where the acceleration sensor chip A is mounted is thinner than other portions.
  • the outer shape of the plastic package body 102 is a rectangular parallelepiped, but this is only an example, and the outer shape of the acceleration sensor chip A and the control IC chip B, the number of leads 112, the pitch, etc. What is necessary is just to set suitably according to.
  • LCP liquid crystalline polyester
  • PPS polyphenylene sulfite
  • PBT polybisamide triazole
  • each lead 112 that is, the material of the lead frame that is the basis of each lead 112
  • phosphor bronze having a high spring property among copper alloys is adopted.
  • a lead frame made of phosphor bronze and a thickness of 0.2 mm is used as the lead frame, and a laminated film of a Ni film having a thickness of 2 ⁇ m to 4 ⁇ m and an Au film having a thickness of 0.2 ⁇ m to 0.3 ⁇ m.
  • a plating film made of is formed by an electrolytic plating method. Thereby, the joining reliability and soldering reliability of wire bonding can be made compatible.
  • the plus package body 102 of the thermoplastic resin molded product has leads 112 formed integrally at the same time.
  • the adhesion between the plastic package body 102 formed by LCP, which is a thermoplastic resin, and the Au film of the lead 112 is low. Therefore, the lead 112 is prevented from falling off by providing a punch hole in a portion of the above-described lead frame embedded in the plastic package body 102.
  • the semiconductor device of FIG. 1 is provided with a resin coating portion 116 that covers the exposed portion of the inner lead 112a and the periphery thereof.
  • the resin coating portion 116 is made of a moisture-impermeable resin such as an epoxy resin such as an amine epoxy resin. After the wire bonding process, this non-moisture permeable resin is applied using a dispenser and cured to improve airtightness. Note that ceramics may be used instead of the moisture-impermeable resin, and when ceramics are used, they may be sprayed locally using a technique such as plasma spraying.
  • the bonding wire W an Au wire having higher corrosion resistance than that of an Al wire is used.
  • an Au wire having a diameter of 25 ⁇ m is adopted, the present invention is not limited to this, and for example, an Au wire having a diameter of 20 ⁇ m to 50 ⁇ m may be appropriately selected.
  • the acceleration sensor chip A is a capacitance type acceleration sensor chip, which is an SOI (Silicon On Insulator).
  • a sensor main body 1 formed using a substrate 10 a first fixed substrate 2 formed using a glass substrate 20, and a second fixed substrate 3 formed using a glass substrate 30 are provided.
  • the first fixed substrate 2 is fixed to one surface side (upper surface side in FIG. 2) of the sensor body 1, and the second fixed substrate 3 is fixed to the other surface side (lower surface side in FIG. 2) of the sensor body 1. Is done.
  • the first and second fixed substrates 2 and 3 are formed to have the same outer dimensions as the sensor body 1.
  • the sensor body 1 is not limited to the SOI substrate 10 and may be formed using, for example, a normal silicon substrate that does not include an insulating layer. Further, the first and second fixed substrates 2 and 3 may be formed of either a silicon substrate or a glass substrate, respectively.
  • the sensor main body 1 includes a frame portion 11 in which two rectangular windows 12 in a plan view are arranged side by side along the one surface, and two rectangular shapes in a plan view arranged inside each open window 12 of the frame portion 11.
  • the weight part 13 and a pair of support spring parts 14 for connecting the frame part 11 and the weight part 13 to each other are provided.
  • the two weight parts 13 having a rectangular shape in a plan view are arranged separately from the first and second fixed substrates 2 and 3, respectively.
  • Movable electrodes 15A and 15B are arranged on the main surface of each weight portion 13 facing the first fixed substrate 2, respectively.
  • the entire outer periphery of the frame portion 11 surrounding the weight portion 13 is joined to the first and second fixed substrates 2 and 3.
  • the frame portion 11 and the first and second fixed substrates 2 and 3 constitute a chip size package that houses the weight portion 13 and a stator 16 described later.
  • the pair of support spring portions 14 are arranged so as to sandwich the weight portion 13 along a straight line passing through the center of gravity of the weight portion 13 inside each opening window 12 of the frame portion 11.
  • Each support spring portion 14 is a torsion spring (torsion bar) capable of torsional deformation, and is formed to be thinner than the frame portion 11 and the weight portion 13. It can be displaced around the pair of support spring portions 14.
  • a rectangular window hole 17 in plan view that communicates with each opening window 12 is arranged in the same direction as the two opening windows 12. Inside each window hole 17, two stators 16 are arranged along the direction in which the pair of support spring portions 14 are arranged side by side.
  • each stator 16 is joined to the first and second fixed substrates 2 and 3, respectively.
  • each stator 16 is formed with a circular electrode pad 18 made of a metal thin film such as an Al—Si film.
  • a circular electrode pad 18 made of, for example, a metal thin film such as an Al—Si film is formed in a portion between adjacent window holes 17 in the frame portion 11.
  • Each electrode pad 18 formed on each stator 16 is electrically connected to each fixed electrode 25 described later, and the electrode pad 18 formed on the frame portion 11 is electrically connected to the movable electrode 15A and the movable electrode 15B. It is connected to the.
  • the plurality of electrode pads 18 described above are arranged along one side of the rectangular outer peripheral shape of the acceleration sensor chip A.
  • the first fixed substrate 2 is formed on one surface of the glass substrate 20 and a plurality of wirings 28 penetrating between one surface of the glass substrate 20 (the surface overlapping the sensor body 1) and the side surface of the glass substrate 20.
  • a plurality of fixed electrodes 25 are provided on one surface of the glass substrate 20 and a plurality of wirings 28 penetrating between one surface of the glass substrate 20 (the surface overlapping the sensor body 1) and the side surface of the glass substrate 20.
  • the fixed electrode 25Aa and the fixed electrode 25Ab are arranged in a pair so as to face the movable electrode 15A.
  • the fixed electrode 25Ba and the fixed electrode 25Bb are arranged in a pair so as to face the movable electrode 15B.
  • Each fixed electrode 25 is made of a metal thin film such as an Al—Si film, for example.
  • each wiring 28 is electrically connected to the electrode pad 18 of the sensor body 1 on one surface of the glass substrate 20.
  • the other end of each wiring 28 is exposed on the side surface of the glass substrate 20.
  • a metal electrode 29 is connected to the other end of each wiring 28.
  • the bonding wire W in FIG. 1 is connected to the metal electrode 29.
  • An adhesion preventing film 35 made of a metal thin film such as an Al—Si film is disposed on one surface of the second fixed substrate 3 (a surface overlapping the sensor body 1) and at a position corresponding to the weight portion 13. Yes.
  • the adhesion preventing film 35 prevents adhesion of the weight part 13 that is displaced.
  • FIG. 3 shows a configuration of the acceleration sensor chip A on a cut surface perpendicular to a straight line passing through the pair of support spring portions 14.
  • the sensor body 1 is formed using an SOI substrate 10.
  • the SOI substrate 10 includes a support substrate 10a made of single crystal silicon, an insulating layer 10b made of a silicon oxide film arranged on the support substrate 10a, and an n-type silicon layer (active) arranged on the insulating layer 10b. Layer) 10c.
  • the frame 11 and the stator 16 are joined to the first fixed substrate 2 and the second fixed substrate 3.
  • the weight portion 13 is disposed separately from the first and second fixed substrates 2 and 3, and is supported by the frame 11 by a pair of support spring portions 14.
  • a plurality of minute protrusions 13 c that restrict excessive displacement of the weight part 13 are provided so as to protrude from the surfaces of the weight part 13 facing the first and second fixed substrates 2 and 3.
  • the weight portion 13 is formed with concave portions 13a and 13b opened in a rectangular shape. Since the sizes of the recesses 13a and 13b are different from each other, the masses on the left and right of the weight portion 13 are different from each other with a straight line passing through the pair of support spring portions 14 as a boundary.
  • One end of the wiring 28 of the first fixed substrate 2 is electrically connected to the electrode pad 18.
  • the electrode pad 18 is connected to the fixed electrode 25 through the stator 16, the connecting conductor portion 16 d, and the metal wiring 26.
  • the wiring 28 extends in a direction parallel to one surface of the glass substrate 20, and the other end of the wiring 28 appears on the side surface of the glass substrate 20.
  • a metal electrode 29 is formed in a region of the side surface of the glass substrate 20 where the other end of the wiring 28 is located.
  • the acceleration sensor chip A described above has four pairs of the movable electrode 15 provided on the sensor body 1 and the fixed electrode 25 provided on the first fixed substrate 2.
  • a variable capacitor is configured for each pair.
  • acceleration is applied to the acceleration sensor chip A, that is, the weight portion 13, the support spring portion 14 is twisted and the weight portion 13 is displaced.
  • the facing area and interval between the paired fixed electrode 25 and movable electrode 15 change, and the capacitance of the variable capacitor changes. Therefore, the acceleration sensor chip A can detect acceleration from the change in capacitance.
  • the silicon wiring embedded glass substrate includes a glass substrate 61 and silicon wiring 62 arranged inside the glass substrate 61.
  • the glass substrate 61 is defined by a first main surface SF1 and a second main surface SF2 facing each other, and a side surface SF3 connected to the outer periphery of the first main surface SF1 and the second main surface SF2.
  • the silicon wiring 62 is one of the first lead portion 62a exposed on the first main surface SF1 of the glass substrate 61, and any one of the first main surface SF1, the second main surface SF2, or the side surface SF3 of the glass substrate 61.
  • the second lead portion 62b is exposed on the side surface SF3 of the glass substrate 61 is shown.
  • connection portion 62c a portion formed in the first silicon wiring embedded glass substrate 201 is referred to as a through connection portion, and a portion formed in the second silicon wiring embedded glass substrate 202 is referred to as a through connection portion. Also called inner layer connection.
  • the first lead portion 62a and the second lead portion 62b are arranged at different positions when viewed from the normal direction of the first main surface SF1.
  • the silicon wiring embedded glass substrate further includes metal electrodes 63a and 63b that respectively cover the exposed surfaces of the first lead portion 62a and the second lead portion 62b, and a metal electrode 63c disposed in the middle of the connection portion 62c. .
  • the silicon wiring embedded glass substrate is a glass substrate 61 in which the silicon wiring 62 is embedded.
  • One end of the silicon wiring 62 is exposed on the first main surface SF ⁇ b> 1 of the glass substrate 61, and the other end of the silicon wiring 62 is exposed on the side surface SF ⁇ b> 3 of the glass substrate 61. Therefore, the silicon wiring 62 in FIG. 4A is applied to the wiring 28 shown in FIGS. 2 and 3, and the glass substrate 61 in FIG. 4A is applied to the glass substrate 20 shown in FIGS. Then, the metal electrode 63b in FIG. 4A is applied to the metal electrode 29 shown in FIGS. Accordingly, the silicon wiring embedded glass substrate shown in FIG.
  • the silicon wiring 62 in FIG. 4A transmits the electrical signal input to the sensor body 1 and the electrical signal output from the sensor body 1 shown in FIGS.
  • FIG. 4B a method for manufacturing the silicon wiring embedded glass substrate shown in FIG. 4A will be described.
  • the first glass substrate 54a is embedded around the first convex portion 52a made of single crystal silicon, and both end portions of the first convex portion 52a are formed on the front and back surfaces of the first glass substrate 54a facing each other. Expose each one. Thereby, a first silicon wiring embedded glass substrate 201 is formed (first step). Thereafter, a portion of the front and back surfaces of the first glass substrate 54a where both ends of the first convex portion 52a are exposed is exposed to photolithography, plating, sputtering, chemical vapor deposition (CVD), or the like.
  • the metal electrode 63a made of copper or aluminum is formed by the film forming method.
  • the second glass substrate 54b is embedded around the second protrusion 52b made of single crystal silicon, and the second protrusion is formed on one surface and the side surface of the second glass substrate 54b facing each other. Both end portions of the portion 52b are exposed. Thereby, the second silicon wiring embedded glass substrate 202 is formed (second step). Then, the metal electrode 63b is formed in the part which the edge part of the 2nd convex part 52b exposed among the side surfaces of the 2nd glass substrate 54b.
  • a third glass substrate 54c having a flat plate shape is prepared as it is as a third silicon wiring embedded glass substrate 203.
  • the third embedded silicon wiring glass substrate 203 is made only of the glass substrate 54c and does not have a convex portion made of silicon.
  • the front and back surfaces of the second silicon wiring embedded glass substrate 202 are replaced with the first silicon wiring embedded glass substrate 201 and the third silicon wiring embedded glass substrate 203. (4th process). And the 1st convex part 52a is made to contact the 2nd convex part 52b via the metal electrode 63c (5th process). Thereafter, the first to third silicon wiring embedded glass substrates 201 to 203 are bonded by a method such as fusion bonding, anodic bonding, surface activation bonding, or resin bonding (sixth step). By performing the first to sixth steps, the silicon wiring embedded glass substrate shown in FIG. 4A can be manufactured.
  • the first convex portion 52a is brought into contact with the second convex portion 52b through the metal electrode 63c.
  • the formation of an oxide film between the first convex portion 52a and the second convex portion 52b is easily prevented. Can do.
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 5, the formation of an oxide film between the first convex portion 52a and the second convex portion 52b can be performed without forming the metal electrode 63c. You may make it make the 1st convex part 52a contact the 2nd convex part 52b, preventing.
  • a flat silicon substrate 51 made of single crystal silicon is prepared, and a convex portion 52 is formed on the main surface (upper surface in FIG. 6) (first step).
  • p-type or n-type impurities are added to the entire silicon substrate 51, and the electric resistance of the silicon substrate 51 is sufficiently small.
  • an impurity is added to the entire silicon substrate 51 will be described.
  • the impurity may not be added to the entire silicon substrate 51. It is sufficient that impurities are added at least to the depth of the portion to be left as the silicon wiring 62.
  • a resist film 55 is selectively formed in a region corresponding to the convex portion 52 in the main surface of the silicon substrate 51 by using a photolithography technique. . Then, using the resist film 55 as an etching mask, dry etching such as wet etching or reactive ion etching (RIE) using a TMAH (tetramethylammonium hydroxide) aqueous solution as an etchant is performed. Thereby, a region where the resist film 55 is not formed in the main surface of the silicon substrate 51 can be selectively removed, and the convex portion 52 can be formed on the main surface of the silicon substrate 51.
  • RIE reactive ion etching
  • a glass substrate 54 having a first main surface (lower surface in FIG. 6) and a second main surface (upper surface in FIG. 6) facing each other is prepared. Then, the first main surface of the glass substrate 54 is overlaid on the main surface of the silicon substrate 52 (second stage). Note that the top surface of the convex portion 52 of the superimposed silicon substrate 51 and the first main surface of the glass substrate 54 may be bonded by a method such as anodic bonding, surface activation bonding, or resin bonding.
  • heat is applied to the glass substrate 54 to soften it, and a part of the glass substrate 54 is embedded around the convex portion 52 of the silicon substrate 51 (third stage).
  • the glass substrate 54 and the silicon substrate 51 are sandwiched by a flat plate-like heating / pressurizing jig, and the glass substrate 54 is heated to a temperature higher than its yield point and lower than the melting point of silicon to be softened.
  • the glass substrate 54 and the silicon substrate 51 are pressed using a heating / pressurizing jig.
  • a portion of the glass substrate 54 that has been softened by the pressing process and the weight of the glass is embedded around the convex portion 52 of the silicon substrate 51.
  • positioning of the glass substrate 54 and the silicon substrate 51 is replaced, it becomes the dead weight of the silicon substrate 51 instead of dead weight of glass.
  • the glass substrate 54 is cooled (fourth stage). Then, the portion of the glass substrate 54 embedded in the periphery of the convex portion 52 of the silicon substrate 51 is left, and the other portion is removed (fifth stage). Specifically, the second main surface of the glass substrate 54 is formed using a method such as grinding using a diamond grindstone, polishing such as chemical mechanical polishing (CMP), dry etching such as RIE, or wet etching using HF. Remove evenly. The process of evenly scraping the second main surface is performed until at least the top surface of the convex portion 52 appears on the second main surface of the glass substrate 54, as shown in FIG. Thereby, the top surface of the convex portion 52 is exposed on the second main surface of the glass substrate 54.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • RIE dry etching
  • wet etching using HF wet etching
  • the convex portion 52 when forming the convex portion 52 made of single crystal silicon, a metal film is formed on the top of the convex portion 52 instead of the resist 55.
  • the convex portion 52 is formed by selectively removing the first main surface SF1 of the silicon substrate 51 by using an anisotropic etching method in which the etching rate with respect to the silicon substrate is faster than that of the metal film.
  • the portion of the glass substrate 54 embedded in the periphery of the convex portion 52 of the silicon substrate 51 is left, and the other portions are replaced with the following portions. (5th stage).
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the CMP is performed until the metal film is exposed on the fourth main surface SF4 of the glass substrate 54.
  • 4th main surface SF4 of the glass substrate 54 which the top surface (metal film) of the convex part 52 exposed can be finished in a mirror surface.
  • CMP is an example of mechanical polishing accompanied by chemical action by an abrasive or a polishing liquid.
  • the metal film left on the convex portion 52 corresponds to the metal electrode 63c shown in FIG.
  • the convex part 52 is left and the other part is removed (sixth stage). Specifically, the back surface (the lower surface in FIG. 6) facing the main surface on which the convex portion 52 of the silicon substrate 51 is formed is uniformly cut using a method such as grinding, polishing, dry etching or wet etching. The process of uniformly scraping the back surface of the silicon substrate 51 is performed until the glass substrate 54 appears at least on the back surface of the silicon substrate 51 as shown in FIG. Thereby, the both ends of the convex part 52 are exposed to the first main surface and the second main surface of the glass substrate 54.
  • the pressing process in the third stage may not be performed.
  • the viscosity of the glass substrate 54 decreases. In this case, even if the pressing process is omitted, a part of the glass substrate 54 softened around the convex portion 52 by the weight of the glass can be embedded.
  • the first lead-out portion 62a and the second lead-out portion 62b are arranged at different positions as viewed from the normal direction of the first main surface SF1.
  • electrically_connect between arbitrary several places among the surfaces of the glass substrate 61 inside the glass substrate 61 can be arrange
  • the second lead portion 62b is exposed on the side surface SF3 of the glass substrate 61. Therefore, when the silicon wiring embedded glass substrate shown in FIG. 4A is applied to the glass substrate 20 used for forming the first fixed substrate 2 shown in FIG. 2 and FIG.
  • the input / output electric signal can be extracted from the side surface of the acceleration sensor chip A. Therefore, this contributes to downsizing in the normal direction of the first main surface in the semiconductor device of FIG. Further, the bonding wire W can be easily routed, and the degree of freedom in package design is improved.
  • the metal electrodes 63a and 63b cover the exposed surfaces of the first lead portion 62a and the second lead portion 62b. Therefore, when the silicon wiring embedded glass substrate shown in FIG. 4A is applied to the glass substrate 20 shown in FIGS. 2 and 3, the wires to the first lead portion 62a and the second lead portion 62b are used. Bonding and soldering are easy.
  • the first protrusions 52a are brought into contact with the second protrusions 52b through the metal film 63c, whereby the silicon members (52a, 52b) are electrically connected to each other.
  • the connection resistance can be reduced by the metal film 63c.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a conventional example in which bonding wires W are directly connected to the electrode pads 18 exposed from the holes 88 formed in the glass substrate 20 by blasting.
  • wire bonding and soldering can be easily performed as compared with the conventional example of FIG.
  • the semiconductor device in FIG. 1 can be reduced in size in a direction perpendicular to the normal line of the first main surface SF1.
  • FIG. 4A shows the case where the first lead portion 62a and the second lead portion 62b are exposed on the first main surface SF1 and the side surface SF3 of the glass substrate 61, respectively. It is not limited to this.
  • drawing-out part 72b are exposed to 1st main surface SF1 and 2nd main surface SF2 of the glass substrate 71, respectively. Also good.
  • FIGS. 7A and 7B the schematic configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention is compared with the semiconductor device of FIGS. 1A and 1B. The comparison will be described. All the pads included in the acceleration sensor chip A are arranged along one side of the main surface of the acceleration sensor chip A facing the open surface of the plastic package main body 102.
  • acceleration sensor chip A in FIG. 7 the schematic configuration of acceleration sensor chip A in FIG. 7 will be described in comparison with acceleration sensor chip A in FIG. 8.
  • the first fixed substrate 2 includes a plurality of wirings 38 penetrating between a first main surface of the glass substrate 20 and a second main surface (a surface overlapping the sensor main body 1) facing the first main surface.
  • each wiring 38 is exposed on the second main surface of the glass substrate 20, and is electrically connected to the electrode pad 18 of the sensor body 1 on the second main surface of the glass substrate 20.
  • the other end of each wiring 38 is exposed on the first main surface of the glass substrate 20.
  • a metal electrode 39 is connected to the other end of each wiring 38.
  • the bonding wire W in FIG. 1 is connected to the metal electrode 39.
  • One end and the other end of each wiring 38 are arranged at different positions when viewed from the normal direction of the second main surface of the glass substrate 20.
  • FIG. 9 shows a configuration of the acceleration sensor chip A on a cut surface perpendicular to a straight line passing through the pair of support spring portions 14.
  • One end of the wiring 38 of the first fixed substrate 2 is electrically connected to the electrode pad 18.
  • the electrode pad 18 is connected to the fixed electrode 25 through the stator 16, the connecting conductor portion 16 d, and the metal wiring 26.
  • the wiring 38 extends in a direction parallel to the first main surface of the glass substrate 20, and the other end of the wiring 38 is exposed on the first main surface of the glass substrate 20.
  • a metal electrode 39 is formed in a region of the first main surface of the glass substrate 20 where the other end of the wiring 38 is located.
  • the configuration of the semiconductor device of FIGS. 7A and 7B and the configuration of the acceleration sensor chip A of FIGS. 8 and 9 are the same as those of FIGS. 1A and 1B.
  • the semiconductor device is the same as the acceleration sensor chip A in FIGS. 2 and 3.
  • the silicon wiring embedded glass substrate is defined by a first main surface SF1 and a second main surface SF2 facing each other, and a side surface SF3 connected to the outer circumferences of the first main surface SF1 and the second main surface SF2. And a silicon wiring 72 arranged inside the glass substrate 71.
  • the silicon wiring 72 is one of the first lead portion 72a exposed on the first main surface SF1 of the glass substrate 71 and any one of the first main surface SF1, the second main surface SF2, or the side surface SF3 of the glass substrate 71.
  • a case where the second lead portion 72b is exposed on the second main surface SF2 of the glass substrate 71 is shown.
  • a portion formed in the first silicon wiring embedded glass substrate 301 and the third silicon wiring embedded glass substrate 303 in the connection portion 72c is referred to as a through connection portion, and the second silicon wiring.
  • a portion formed in the embedded glass substrate 302 is also referred to as an inner layer connection portion.
  • the first lead portion 72a and the second lead portion 72b are arranged at different positions when viewed from the normal direction of the first main surface SF1.
  • the silicon wiring embedded glass substrate includes metal electrodes 73a and 73b covering the exposed surfaces of the first lead portion 72a and the second lead portion 72b, respectively, and metal electrodes 73c and 73d disposed in the middle of the connection portion 72c. In addition.
  • the silicon wiring embedded glass substrate is a glass substrate 71 in which the silicon wiring 72 is embedded.
  • One end of the silicon wiring 72 is exposed on the first main surface SF1 of the glass substrate 71, and the other end of the silicon wiring 72 is exposed on the second main surface SF2 of the glass substrate 71. Therefore, the silicon wiring 72 of FIG. 10A is applied to the wiring 38 shown in FIGS. 8 and 9, and the glass substrate 71 of FIG. 10A is applied to the glass substrate 20 shown in FIGS. Then, the metal electrode 73b of FIG. 10A is applied to the metal electrode 39 shown in FIGS. Accordingly, the silicon wiring embedded glass substrate shown in FIG. 10A can be applied to the glass substrate 20 used for forming the first fixed substrate 2 shown in FIGS. In this case, the silicon wiring 72 of FIG. 10A transmits the electrical signal input to the sensor body 1 and the electrical signal output from the sensor body 1 shown in FIGS.
  • FIG. 10B a method for manufacturing the silicon wiring embedded glass substrate shown in FIG. 10A will be described.
  • the first glass substrate 54a is embedded around the first convex portion 52a made of single crystal silicon, and both end portions of the first convex portion 52a are formed on the front and back surfaces of the first glass substrate 54a facing each other. Expose each one. Thereby, the first silicon wiring embedded glass substrate 301 is formed (first step). Then, the metal electrode 73a is formed in the part which the both ends of the 1st convex part 52a exposed among the front and back of the 1st glass substrate 54a.
  • a detailed process for manufacturing the first silicon wiring embedded glass substrate 301 and the second silicon wiring embedded glass substrate 302 and the third silicon wiring embedded glass substrate 303 described later is described with reference to FIG. As explained.
  • the second glass substrate 54b is embedded around the second convex portion 52b made of single crystal silicon, and both end portions of the second convex portion 52b are formed on the front and back surfaces of the second glass substrate 54b facing each other. Expose each one. Thereby, a second silicon wiring embedded glass substrate 302 is formed (second step).
  • the third glass substrate 54c is embedded around the third convex portion 52c made of single crystal silicon, and both end portions of the third convex portion 52c are exposed on the front and back surfaces of the third glass substrate 54c facing each other. Let Thereby, a third silicon wiring embedded glass substrate 303 is formed (third step). Thereafter, the metal electrode 73b is formed on the front and back surfaces of the third glass substrate 54c on the exposed portions of both ends of the third convex portion 52c.
  • the metal electrodes 73c and 73d are formed as follows in the same manner as the method described in the first embodiment.
  • the convex portions 52a and 52c are formed on the silicon substrate made of single crystal silicon, a metal film is formed at a position to be the top of the convex portions 52a and 52c instead of the resist film.
  • the convex portions 52a and 52c are formed by selectively removing the silicon substrate in the portion where the metal film is not formed. Then, after the glass substrate is embedded and cooled, the glass embedded around the convex portions 52a and 52c of the silicon substrate is left, and other portions are removed until the metal film is exposed.
  • the metal films left on the convex portions 52a and 52c correspond to the metal electrodes 73c and 73d shown in FIG.
  • FIG. 10B As shown in FIG. 10B, the front and back surfaces of the second silicon wiring embedded glass substrate 302 are replaced with a first silicon wiring embedded glass substrate 301 and a third silicon wiring embedded glass substrate 303. (4th process). And the 1st convex part 52a and the 3rd convex part 52c are contacted with the 2nd convex part 52b, respectively in a different position seeing from the normal line direction of 1st main surface SF1 (5th process). . Specifically, the first convex portion 52a and the third convex portion 52c are brought into contact with the second convex portion 52b via the metal electrodes 73c and 73d.
  • the first to third silicon wiring embedded glass substrates 301 to 303 are bonded by a method such as fusion bonding, anodic bonding, surface activation bonding, or resin bonding (sixth step).
  • a method such as fusion bonding, anodic bonding, surface activation bonding, or resin bonding.
  • the first lead portion 72a and the second lead portion 72b are exposed to the first main surface SF1 and the second main surface SF2, respectively, and the first main surface. They are arranged at different positions when viewed from the normal direction of SF1.
  • the silicon wiring 72 extended
  • the second lead portion 72b is exposed on the second main surface SF2 of the glass substrate 61. Therefore, when the silicon wiring embedded glass substrate shown in FIG. 10A is applied to the glass substrate 20 used for forming the first fixed substrate 2 shown in FIGS.
  • the input / output electric signal can be extracted from any location on the surface of the acceleration sensor chip A. Accordingly, the bonding wire W can be easily routed, and the degree of freedom in package design is improved. As a result, it contributes to miniaturization of the semiconductor device of FIG.
  • Metal electrodes 73a and 73b cover the exposed surfaces of the first lead portion 72a and the second lead portion 72b. Therefore, when the silicon wiring embedded glass substrate shown in FIG. 10A is applied to the glass substrate 20 shown in FIGS. 8 and 9, the wires to the first lead portion 72a and the second lead portion 72b are used. Bonding and soldering are easy.
  • the first convex portion 52a and the third convex portion 52c are brought into contact with the second convex portion 52b via the metal films 73c and 73d, respectively.
  • the electrical connection resistance between the silicon members (52a, 52b, 52c) can be reduced.
  • the first convex portion 52a and the third convex portion 52c are brought into contact with the second convex portion 52b through the metal films 73c and 73d.
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 11, the first protrusion 52a and the third protrusion 52c can be formed of an oxide film without forming the metal films 73c and 73d. You may make it contact the 2nd convex part 52b, preventing formation.
  • the case where the second lead portions 62b and 72b are exposed on the side surface of the glass substrate 61 and the second main surface of the glass substrate 71, respectively, is shown.
  • the invention is not limited to this.
  • the first lead portion and the second lead portion only need to be arranged at different positions when viewed from the normal direction of the first main surface SF1, and both are exposed to the first main surface SF1 of the glass substrate. Both of them may be exposed on the side surface SF3 of the glass substrate.
  • a part of the silicon substrate 51 made of single crystal silicon is processed to form the convex portion 52 made of single crystal silicon.
  • a silicon film made of polycrystalline silicon may be deposited on the main surface of a silicon substrate 51 made of single crystal silicon, and a convex portion 52 made of polycrystalline silicon may be formed by removing a part of the silicon film.
  • a silicon wiring having a three-dimensional direction may be formed by forming a silicon mold having a convex portion extending in the three-dimensional direction and pouring softened glass into the silicon mold. It is not necessary to stack a plurality of silicon wiring embedded glass substrates, and the manufacturing process can be simplified.
  • the capacitance type acceleration sensor chip A has been described as an example of the MEMS device.
  • the present invention is not limited to the capacitance type acceleration sensor chip A, for example, a piezoresistive type.
  • the present invention can also be applied to an acceleration sensor chip, a gyro sensor, a micro actuator, a micro relay, an infrared sensor, and an IC chip. That is, the sensing object by the sensor body 1 is not limited to acceleration, but may be pressure, angle, angular velocity, or the like.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

 シリコン配線の引き出し箇所を任意に設定できるシリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法を提供する。 そのシリコン配線埋込ガラス基板は、対向する第1の主面及び第2の主面と側面とを有するシリコン配線埋込ガラス基板であって、ガラスベース部と、ガラスベース部の内部に埋設されたシリコン配線と、を備え、シリコン配線は、第1の主面に露出する第1の引出部と、第1の主面、前記第2の主面或いは前記側面のいずれか1つの面に露出する第2の引出部と、第1の引出部及び前記第2の引出部間を接続する接続部と、を備え、第1の引出部及び前記第2の引出部は、前記第1の主面の法線方向からみて異なる位置に配置されている。

Description

シリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法
 本発明は、シリコン基板本体の内部にガラスが配置されたシリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法に関するものである。
 従来から、微細な構造を有するガラス基板を製造する目的で、例えば、特許文献1に記載された技術が知られている。
 特許文献1に記載されたガラス材料からなるフラット基板の製造方法では、先ず、平坦なシリコン基板の表面に窪みを形成し、平坦なガラス基板にシリコン基板の窪みが形成された面を重ね合わせる。そして、ガラス基板を加熱することによりガラス基板の一部をこの窪みの中に埋め込む。その後、ガラス基板を再固化させ、フラット基板の表裏面を研磨し、シリコンを除去する。
 また、特許文献1には、このフラット基板を用いた応用例として、マイクロメカニカルスイッチが記載されている。フラット基板に埋め込まれたシリコンからなるチャンネルが、マイクロメカニカルスイッチの電極に接続され、このチャンネルはスイッチ動作に係わる入出力電圧を外部へ引き出す機能を果たしている。
特表2004-523124号公報(特に、第1図及び第3図参照)
 しかし、特許文献1に記載されたフラット基板の製造方法において、フラット基板の表裏面に露出するチャンネルの位置は、フラット基板の表裏面の法線方向から見て同じである。
 したがって、特許文献1のチャンネルでは、入出力電圧を任意の箇所に引き出すことができず、入出力電圧の引き出し位置はマイクロメカニカルスイッチの電極の位置に応じて決まってしまう。よって、パッケージの設計自由度が下がり、デバイスの小型化を妨げてしまう。
 本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、シリコン配線の引き出し箇所を任意に設定できるシリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法を提供することである。
 以上の目的を達成するために、本発明に係るシリコン配線埋込ガラス基板は、対向する第1の主面及び第2の主面と側面とを有するシリコン配線埋込ガラス基板であって、
 ガラスベース部と、該ガラスベース部の内部に埋設されたシリコン配線と、を備え、
 前記シリコン配線は、
 前記第1の主面に露出する第1の引出部と、
 前記第1の主面、前記第2の主面或いは前記側面のいずれか1つの面に露出する第2の引出部と、
 前記第1の引出部及び前記第2の引出部間を接続する接続部と、を備え、
 前記第1の引出部及び前記第2の引出部は、前記第1の主面の法線方向からみて異なる位置に配置されていることを特徴とする。
 ここで、第1の引出部及び前記第2の引出部は、前記第1の主面の法線方向からみて異なる位置に配置されているには、第1の引出部の面方向と第2の引出部の面方向が異なることの他、第1の引出部の中心軸と第2の引出部の中心軸とが一直線上にないことを含む。
 本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板において、
 前記接続部は、前記第1の引出部を一端部として含む第1の貫通接続部と該第1の貫通接続部の他端に接続された内層接続部とを含む。
 本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板において、
 前記内層接続部の一端が前記ガラスベース部の側面に露出し、その露出した一端が前記第2の引出部である。
 本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板において、
 前記接続部は、前記第2の引出部を一端として含み他端が前記内層接続部に接続された第2の貫通接続部をさらに含み、前記第2の貫通接続部の中心軸が前記第1の貫通接続部の中心軸とは異なる直線上に位置する。
 本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板は、
 前記第1の貫通接続部の中心軸と前記第2の貫通接続部の中心軸とが平行である。
 本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板は、
 前記第1の引出部及び前記第2の引出部の少なくとも一方の露出面を覆う金属電極を更に備える。
 本発明に係るシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法は、
 ガラスベース部にシリコン配線が埋め込まれてなるシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法であって、
 第1のシリコン基板の一方の面に第1の凸部を形成して、該第1の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第1の凸部を残して前記第1のシリコン基板を除くことにより前記第1の凸部の一端面が露出する第1の主面を形成することと、その第1の主面に対向しかつ前記第1の凸部の他端面が露出するように第2の主面を形成することとを含み、前記第1の主面から前記第1の凸部の一端面が露出し、前記第1の凸部の他端面が前記第2の主面から露出する第1のガラス基板を作製する第1の工程と、
 第2のシリコン基板の一方の面に第2の凸部を峰状に形成して、該第2の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第2の凸部を残して前記第2のシリコン基板を除くことにより、前記第2の凸部の第1面が露出する第1の主面を形成することと、
その第1の主面に対向しかつ前記第2の凸部の第2面が露出する第2の主面を形成することとを含み、第1の主面から前記第2の凸部の前記第1面が露出し、前記第1面に対向する第2面が前記第2の主面から露出する第2のガラス基板を作製する第2の工程と、
 前記第1の凸部の一端面と前記第2の凸部の第1面とが接続されるように前記第1のガラス基板の第1の主面と前記第2のガラス基板の第1の主面とを対向させ、前記第2のガラス基板の第2の主面に第3のガラス基板を対向させて前記第1~第3のガラス基板を接合する接合工程と、
 を含むことを特徴とする。
 本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において、
 前記第1の工程は、
 前記第1の凸部が形成された第1のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第1のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
 前記第2の工程は、
 前記第2の凸部が形成された第2のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第2のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含む。
 本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法は、
 前記接合工程において、前記第1の凸部を、金属膜を介して前記第2の凸部に接触させる。
 本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において、
 前記接合工程の前に、
 第3のシリコン基板の一方の面に第3の凸部を形成して、該第3の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第3の凸部を残して前記第3のシリコン基板を除くことにより前記第3の凸部の一端面が露出する第1の主面を形成することと、その第1の主面に対向しかつ前記第3の凸部の他端面が露出するように第2の主面を形成することとを含み、前記第1の主面から前記第3の凸部の一端面が露出し、前記第3の凸部の他端面が前記第2の主面から露出するように前記第3のガラス基板を作製する第3の工程を更に有し、
 前記接合工程において、前記第3の凸部の一端面と前記第2の凸部の第2面とが接続されるように前記第2のガラス基板の第2の主面と前記第3のガラス基板の第1の主面とを対向させて前記第2のガラス基板と第3のガラス基板とを接合する。
 本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において、
 前記第1の工程は、
 前記第1の凸部が形成された第1のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第1のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
 前記第2の工程は、
 前記第2の凸部が形成された第2のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第2のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
 前記第3の工程は、
 前記第3の凸部が形成された第3のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第3のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含む。
 本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法は、
 前記接合工程において、前記第1の凸部及び前記第3の凸部を、金属膜を介して前記第2の凸部にそれぞれ接触させる。
 本発明のある態様では、前記シリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において、
 前記第1の凸部の一端と他端は、前記第1のガラス基板の第1の主面の法線方向から見て同じ位置に配置され、
 前記第2の凸部の第1面と第2面は、前記第2のガラス基板の第1の主面の法線方向から見て同じ位置に配置され、
 前記第3の凸部の一端と他端は、前記第3のガラス基板の第1の主面の法線方向から見て同じ位置に配置されている。
 本発明のシリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法によれば、シリコン配線の引き出し箇所を任意に設定することができる。
図1(a)は、本発明の第1の実施の形態に係わる半導体装置のうちパッケージ蓋の構成を示す斜視図であり、図1(b)は、本発明の第1の実施の形態に係わる半導体装置のうちパッケージ蓋を除く構成を示す斜視図である。 図1の加速度センサチップAの概略構成を示す分解斜視図である。 図2の加速度センサチップAの概略構成を示す断面図である。 図4(a)は、図2及び図3に示した第1の固定基板2の形成に用いられるガラス基板20の一例としてのシリコン配線埋込ガラス基板の構成を示す断面図であり、図4(b)は、図4(a)に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法を示す工程断面図である。 図4に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において金属電極63cを形成することなくシリコン配線埋込ガラス基板を作製する製造方法の工程断面図である。 図6(a)~図6(e)は、第1のシリコン配線埋込ガラス基板201及び第2のシリコン配線埋込ガラス基板202の製造方法を示す工程断面図である。 図7(a)は、本発明の第2の実施の形態に係わる半導体装置のうちパッケージ蓋の構成を示す斜視図であり、図7(b)は、本発明の第2の実施の形態に係わる半導体装置のうちパッケージ蓋を除く構成を示す斜視図である。 図7の加速度センサチップAの概略構成を示す分解斜視図である。 図7の加速度センサチップAの概略構成を示す断面図である。 図10(a)は、図8及び図9に示した第1の固定基板2の形成に用いられるガラス基板20の一例としてのシリコン配線埋込ガラス基板の構成を示す断面図であり、図10(b)は、図10(a)に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法を示す工程断面図である。 図10に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法において金属電極63cを形成することなくシリコン配線埋込ガラス基板を作製する製造方法の工程断面図である。 ブラスト加工によりガラス基板20に形成された穴88から表出した電極パッド18に対して直接、ボンディングワイヤWを接続した従来例を示す断面図である。
 52a  第1の凸部
 52b  第2の凸部
 54a  第1のガラス基板
 54b  第2のガラス基板
 54c  第3のガラス基板
 61  ガラス基板
 62  シリコン配線
 62a  第1の引出部
 62b  第2の引出部
 62c  接続部
 63a~63c  金属電極
 201  第1のシリコン配線埋込ガラス基板
 202  第2のシリコン配線埋込ガラス基板
 203  第3のシリコン配線埋込ガラス基板
 SF1  第1の主面
 SF2  第2の主面
 SF3  側面
 以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。
(第1の実施の形態)
 図1(a)及び図1(b)を参照して、本発明の第1の実施の形態に係わる半導体装置の概略構成を説明する。半導体装置は、MEMSデバイスの一例としての加速度センサチップAと、加速度センサチップAから出力された信号を処理する信号処理回路が形成された制御ICチップBと、加速度センサチップA及び制御ICチップBが収納された表面実装型のパッケージ101とを備える。
 パッケージ101は、図1(b)における上面に位置する一面が開放された箱形の形状を有するプラスチックパッケージ本体102と、パッケージ101の開放された一面を閉塞するパッケージ蓋(リッド)103とを備える。プラスチックパッケージ本体102は、加速度センサチップA及び制御ICチップBに電気的に接続される複数のリード112を備える。各リード112は、プラスチックパッケージ本体102の外側面から導出されたアウタリード112bと、プラスチックパッケージ本体102の内側面から導出されたインナリード112aとを備える。各インナリード112aは、ボンディングワイヤWを通じて、制御ICチップBが備える各パッドに電気的に接続されている。
 加速度センサチップAは、加速度センサチップAの外周形状に基づいて規定した仮想三角形の3つの頂点に対応する3箇所に配置された接着部104により、プラスチックパッケージ本体102の底部に位置する搭載面102aに固着されている。接着部104は、プラスチックパッケージ本体102に連続して一体に突設されている円錐台状の突起部と、この突起部を被覆する接着剤とからなる。接着剤は、例えば、弾性率が1MPa以下のシリコーン樹脂などのシリコーン系樹脂からなる。
 ここで、加速度センサチップAが備える総てのパッドは、プラスチックパッケージ本体102の開放された一面に垂直な加速度センサチップAの側面のうち、制御ICチップBに対向する一側面において、この一側面の1辺に沿って配置されている。この1辺の両端の2箇所と、当該一側面に対向する加速度センサチップAの側面の1箇所(例えば、中央部)との3箇所とに頂点を有する仮想三角形の各頂点に接着部104が位置している。
 制御ICチップBは、単結晶シリコン等から成る半導体基板上に形成された複数の半導体素子、これらを接続する配線、及び半導体素子や配線を外部環境から保護するパッシベーション膜からなる半導体チップである。そして、制御ICチップBの裏面全体がシリコーン系樹脂によりプラスチックパッケージ本体102の底面に固着されている。制御ICチップB上に形成される信号処理回路は、加速度センサチップAの機能に応じて適宜設計すればよく、加速度センサチップAと協働するものであればよい。例えば、制御ICチップBをASIC(Application Specific IC)として形成することができる。
 図1の半導体装置を製造するには、先ず、加速度センサチップA及び制御ICチップBをプラスチックパッケージ本体102に固着するダイボンディング工程を行う。そして、加速度センサチップAと制御ICチップBとの間、制御ICチップBとインナリード112aとの間を、それぞれボンディングワイヤWを介して電気的に接続するワイヤーボンディング工程を行う。その後、樹脂被覆部116を形成する樹脂被覆部形成工程を行い、続いて、パッケージ蓋(リッド)103の外周を、プラスチックパッケージ本体102に接合するシーリング工程を行う。これにより、プラスチックパッケージ本体102の内部は気密状態で封止される。なお、パッケージ蓋103の適宜部位には、レーザマーキング技術により、製品名称や製造日時などを示す表記113が形成されている。
 なお、制御ICチップBが1枚のシリコン基板を用いて形成されているのに対して、加速度センサチップAは、積層された複数の基板を用いて形成されている。よって、加速度センサチップAの厚みが制御ICチップBの厚みに比べて厚くなっているので、プラスチックパッケージ本体102の底部において加速度センサチップAを搭載する搭載面102aを制御ICチップBの搭載部位よりも凹ませてある。したがって、プラスチックパッケージ本体102の底面について、加速度センサチップAを搭載する部位の厚みは他の部位に比べて薄くなっている。
 更に、本発明の第1の実施の形態では、プラスチックパッケージ本体102の外形を直方体としてあるが、これは一例であり、加速度センサチップAや制御ICチップBの外形、リード112の本数やピッチなどに応じて適宜設定すればよい。
 プラスチックパッケージ本体102の材料としては、熱可塑性樹脂の一種であって、酸素および水蒸気の透過率が極めて低い液晶性ポリエステル(LCP)を採用する。しかし、LCPに限らず、例えば、ポリフェニレンサルファイト(PPS)、ポリビスアミドトリアゾール(PBT)などを採用してもよい。
 また、各リード112の材料、つまり、各リード112の基礎となるリードフレームの材料としては、銅合金の中でもばね性の高いりん青銅を採用する。ここでは、リードフレームとして、材質がりん青銅で板厚が0.2mmのリードフレームを用い、厚みが2μm~4μmのNi膜と、厚みが0.2μm~0.3μmのAu膜との積層膜からなるめっき膜を電解めっき法により形成してある。これにより、ワイヤーボンディングの接合信頼性と半田付け信頼性とを両立させることができる。また、熱可塑性樹脂成形品のプラスパッケージ本体102は、リード112が同時一体に成形されている。しかし、熱可塑性樹脂であるLCPにより形成されるプラスチックパッケージ本体102とリード112のAu膜とは密着性が低い。したがって、上述のリードフレームのうちプラスチックパッケージ本体102に埋設される部位にパンチ穴を設けることで各リード112が抜け落ちるのを防止する。
 また、図1の半導体装置は、インナリード112aの露出部位およびその周囲を覆う樹脂被覆部116が設けられている。樹脂被覆部116は、例えば、アミン系エポキシ樹脂などのエポキシ系樹脂などの非透湿性の樹脂からなる。ワイヤーボンディング工程の後に、ディスペンサを用いてこの非透湿性の樹脂を塗布し、これを硬化させることで、気密性を向上させている。なお、この非透湿性の樹脂に代えてセラミックスを用いてもよく、セラミックスを用いる場合には、プラズマ溶射などの技術を用いて局所的に吹き付ければよい。
 また、ボンディングワイヤWとしては、Alワイヤに比べて耐腐食性の高いAuワイヤを用いる。また、直径が25μmのAuワイヤを採用するが、これに限らず、例えば、直径が20μm~50μmのAuワイヤから適宜選択すればよい。
 図2を参照して、図1の加速度センサチップAの概略構成を説明する。加速度センサチップAは、静電容量型の加速度センサチップであって、SOI(Silicon On Insulator)
基板10を用いて形成されたセンサ本体1と、ガラス基板20を用いて形成された第1の固定基板2と、ガラス基板30を用いて形成された第2の固定基板3とを備えている。第1の固定基板2は、センサ本体1の一表面側(図2における上面側)に固着され、第2の固定基板3は、センサ本体1の他表面側(図2における下面側)に固着される。第1及び第2の固定基板2、3はセンサ本体1と同じ外形寸法に形成されている。
 なお、図2は、センサ本体1、第1の固定基板2及び第2の固定基板3のそれぞれの構成を示すべく、センサ本体1、第1の固定基板2及び第2の固定基板3が分離した状態を示している。また、センサ本体1は、SOI基板10に限らず、例えば、絶縁層を備えない通常のシリコン基板を用いて形成してもよい。また、第1及び第2の固定基板2、3は、それぞれ、シリコン基板及びガラス基板のどちらで形成してもかまわない。
 センサ本体1は、2つの平面視矩形状の開口窓12が上記一表面に沿って並設するフレーム部11と、フレーム部11の各開口窓12の内側に配置された2つの平面視矩形状の重り部13と、フレーム部11と重り部13との間を連結する各一対の支持ばね部14とを備える。
 2つの平面視矩形状の重り部13は、第1及び第2の固定基板2、3からそれぞれ離間して配置されている。第1の固定基板2に対向する各重り部13の主面上に可動電極15A、15Bがそれぞれ配置されている。重り部13の周囲を囲むフレーム部11の外周全体が第1及び第2の固定基板2、3に接合されている。これにより、フレーム部11と第1及び第2の固定基板2、3は、重り部13及び後述する固定子16を収納するチップサイズパッケージを構成している。
 一対の支持ばね部14は、フレーム部11の各開口窓12の内側で重り部13の重心を通る直線に沿って重り部13を挟む形で配置されている。各支持ばね部14は、ねじれ変形が可能なトーションばね(トーションバー)であって、フレーム部11及び重り部13に比べて薄肉に形成されており、重り部13は、フレーム部11に対して一対の支持ばね部14の回りで変位可能となっている。
 センサ本体1のフレーム部11には、各開口窓12それぞれに連通する平面視矩形状の窓孔17が2つの開口窓12と同じ方向に並設されている。各窓孔17の内側には、それぞれ2つの固定子16が一対の支持ばね部14の並設方向に沿って配置されている。
 各固定子16と窓孔17の内周面との間、各固定子16と重り部13の外周面との間、及び隣り合う固定子16同士の間には、それぞれ隙間が形成され、互いに分離独立して電気的に絶縁されている。各固定子16は、第1及び第2の固定基板2、3にそれぞれ接合されている。また、センサ本体1の一表面側において、各固定子16には、例えば、Al-Si膜などの金属薄膜からなる円形状の電極パッド18が形成されている。また同様に、フレーム部11において隣り合う窓孔17の間の部位にも、例えば、Al-Si膜などの金属薄膜からなる円形状の電極パッド18が形成されている。
 各固定子16に形成された各電極パッド18は、後述の各固定電極25に電気的にそれぞれ接続され、フレーム部11に形成された電極パッド18は、可動電極15A及び可動電極15Bに電気的に接続されている。以上説明した複数の電極パッド18は、加速度センサチップAの矩形状の外周形状の1辺に沿って配置されている。
 第1の固定基板2は、ガラス基板20の一表面(センサ本体1に重なり合う面)とガラス基板20の側面との間を貫通する複数の配線28と、ガラス基板20の一表面上に形成された複数の固定電極25とを備える。
 固定電極25Aa及び固定電極25Abは、対を成して可動電極15Aに対向して配置されている。同様に、固定電極25Ba及び固定電極25Bbは、対を成して可動電極15Bに対向して配置されている。各固定電極25は、例えば、Al-Si膜などの金属薄膜からなる。
 各配線28の一端は、ガラス基板20の一表面において、センサ本体1の電極パッド18にそれぞれ電気的に接続されている。各配線28の他端は、ガラス基板20の側面に表出している。これにより、電極パッド18を介して、各固定電極25の電位及び可動電極15の電位をそれぞれ加速度センサチップAの外部(側面)へ取り出すことができる。各配線28の他端には金属電極29がそれぞれ接続されている。図1のボンディングワイヤWは、金属電極29に接続されている。
 第2の固定基板3の一表面(センサ本体1に重なり合う面)であって、重り部13と対応する位置に、例えば、Al-Si膜などの金属薄膜からなる付着防止膜35が配置されている。付着防止膜35は、変位する重り部13の付着を防止する。
 図3を参照して、図2の加速度センサチップAの断面構成を説明する。図3は、一対の支持ばね部14を通る直線に垂直な切断面における加速度センサチップAの構成を示す。センサ本体1はSOI基板10を用いて形成されている。SOI基板10は、単結晶シリコンからなる支持基板10aと、支持基板10aの上に配置されたシリコン酸化膜からなる絶縁層10bと、絶縁層10bの上に配置されたn形のシリコン層(活性層)10cとを有する。
 センサ本体1のうち、フレーム11及び固定子16は、第1の固定基板2及び第2の固定基板3に接合されている。これに対して、重り部13は、第1及び第2の固定基板2、3からそれぞれ離間して配置され、一対の支持ばね部14によりフレーム11に支持されている。
 重り部13の過度の変位を規制する複数の微小な突起部13cが、重り部13における第1及び第2の固定基板2、3のそれぞれとの対向面から突設されている。重り部13には、矩形状に開口された凹部13a、13bが形成されている。凹部13a、13bは互いに大きさが異なるため、一対の支持ばね部14を通る直線を境にして、重り部13の左右の質量が異なっている。
 第1の固定基板2の配線28の一端は、電極パッド18に電気的に接続されている。電極パッド18は、固定子16、連絡用導体部16d、金属配線26を通じて、固定電極25に接続されている。配線28は、ガラス基板20の一表面に平行な方向に延伸され、配線28の他端は、ガラス基板20の側面に表出する。ガラス基板20の側面のうち配線28の他端が位置する領域には金属電極29が形成されている。
 上述の加速度センサチップAは、センサ本体1に設けられた可動電極15と第1の固定基板2に設けられた固定電極25との対を4対有し、可動電極15と固定電極25との対ごとに可変容量コンデンサが構成されている。加速度センサチップA、すなわち重り部13に加速度が加わると、支持ばね部14がねじれて、重り部13が変位する。これにより、対をなす固定電極25と可動電極15との対向面積及び間隔が変化し、可変容量コンデンサの静電容量が変化する。よって、加速度センサチップAは、この静電容量の変化から加速度を検出することができる。
 次に、図4(a)を参照して、図2及び図3に示した第1の固定基板2の形成に用いられるガラス基板20の一例としてのシリコン配線埋込ガラス基板の構成を説明する。シリコン配線埋込ガラス基板は、ガラス基板61と、ガラス基板61の内部に配置されたシリコン配線62とを備える。ガラス基板61は、対向する第1の主面SF1及び第2の主面SF2と、この第1の主面SF1及び第2の主面SF2の外周に接続された側面SF3とで規定される。
 シリコン配線62は、ガラス基板61の第1の主面SF1に露出する第1の引出部62aと、ガラス基板61の第1の主面SF1、第2の主面SF2或いは側面SF3のいずれか1つの面に露出する第2の引出部62bと、第1の引出部62a及び第2の引出部62bに接続された接続部62cとを備える。第1の実施の形態では、第2の引出部62bが、ガラス基板61の側面SF3に露出している場合を示す。
 尚、本明細書において、接続部62cにおいて、第1のシリコン配線埋込ガラス基板201に形成された部分を貫通接続部といい、第2のシリコン配線埋込ガラス基板202に形成された部分を内層接続部ともいう。
 第1の引出部62a及び第2の引出部62bは、第1の主面SF1の法線方向から見て異なる位置に配置されている。
 シリコン配線埋込ガラス基板は、第1の引出部62a及び第2の引出部62bの露出面をそれぞれ覆う金属電極63a、63bと、接続部62cの途中に配置された金属電極63cとを更に備える。
 このように、シリコン配線埋込ガラス基板は、ガラス基板61にシリコン配線62が埋め込まれたものである。そして、シリコン配線62の一端は、ガラス基板61の第1の主面SF1に表出し、シリコン配線62の他端は、ガラス基板61の側面SF3に表出している。よって、図4(a)のシリコン配線62を図2及び図3に示した配線28に当てはめ、図4(a)のガラス基板61を図2及び図3に示したガラス基板20に当てはめる。そして、図4(a)の金属電極63bを図2及び図3に示した金属電極29に当てはめる。これにより、図2及び図3に示した第1の固定基板2の形成に用いられるガラス基板20に、図4(a)に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用することができる。この場合、図4(a)のシリコン配線62は、図2及び図3に示したセンサ本体1に入力される電気信号及びセンサ本体1から出力される電気信号を伝達する。
 図4(b)を参照して、図4(a)に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法を説明する。
 (イ)先ず、単結晶シリコンから成る第1の凸部52aの周囲に第1のガラス基板54aを埋込み、第1のガラス基板54aの対向する表裏面に第1の凸部52aの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第1のシリコン配線埋込ガラス基板201を形成する(第1の工程)。その後、第1のガラス基板54aの表裏面のうち、第1の凸部52aの両端部が露出した部分に、フォトリソグラフィ方法、及びメッキ処理、スパッタリング、或いは化学的気相成長法(CVD)等の成膜方法により、銅やアルミニウムからなる金属電極63aを形成する。なお、第1のシリコン配線埋込ガラス基板201及び後述する第2のシリコン配線埋込ガラス基板202を製造する詳細な工程は、図6を参照して、後述する。
 (ロ)そして、単結晶シリコンから成る第2の凸部52bの周囲に第2のガラス基板54bを埋込み、第2のガラス基板54bの対向する表裏面の一方の面及び側面に第2の凸部52bの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第2のシリコン配線埋込ガラス基板202を形成する(第2の工程)。その後、第2のガラス基板54bの側面のうち、第2の凸部52bの端部が露出した部分に、金属電極63bを形成する。
 (ハ)平板状の第3のガラス基板54cをそのまま、第3のシリコン配線埋込ガラス基板203として、用意する。第1の実施の形態において、第3のシリコン配線埋込ガラス基板203は、ガラス基板54cのみから成り、シリコンからなる凸部を有していない。
 (ニ)図4(b)に示すように、第2のシリコン配線埋込ガラス基板202の表裏面を、第1のシリコン配線埋込ガラス基板201及び第3のシリコン配線埋込ガラス基板203で挟む(第4の工程)。そして、金属電極63cを介して第1の凸部52aを第2の凸部52bに接触させる(第5の工程)。その後、第1乃至第3のシリコン配線埋込ガラス基板201~203を、溶融接合、陽極接合、表面活性化結合、或いは樹脂接着などの方法により接合する(第6の工程)。第1~第6の工程を実施することにより、図4(a)に示したシリコン配線埋込ガラス基板を製造することができる。
 以上の製造方法では、金属電極63cを介して第1の凸部52aを第2の凸部52bに接触させるようにした。このようにすると、第1の凸部52aと第2の凸部52bとを接合する際に、第1の凸部52aと第2の凸部52b間の酸化膜の形成を容易に防止することができる。
 しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図5に示すように、金属電極63cを形成することなく、第1の凸部52aと第2の凸部52b間の酸化膜の形成を防止しながら、第1の凸部52aを第2の凸部52bに接触させるようにしてもよい。
 図6(a)~図6(e)を参照して、第1のシリコン配線埋込ガラス基板201及び第2のシリコン配線埋込ガラス基板202の製造方法の一例を説明する。
 (い)先ず、図6(b)に示すように、単結晶シリコンから成る平板状のシリコン基板51を用意し、その主面(図6における上面)に凸部52を形成する(第1段階)。なお、シリコン基板51の全体には、p型或いはn型の不純物が添加され、シリコン基板51の電気抵抗は十分に小さい。ここでは、シリコン基板51の全体に不純物を添加する場合を説明するが、シリコン基板51全体に添加されていなくても構わない。少なくとも、シリコン配線62として残す部分の深さまで不純物が添加されていればよい。
 具体的には、先ず、図6(a)に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン基板51の主面のうち、凸部52に対応する領域にレジスト膜55を選択的に形成する。そして、レジスト膜55をエッチングマスクとして用いて、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)水溶液をエッチャントとするウェットエッチングや反応性イオンエッチング(RIE)などのドライエッチングを行う。これにより、シリコン基板51の主面のうち、レジスト膜55が形成されていない領域を選択的に除去して、シリコン基板51の主面に凸部52を形成することができる。
 (ろ)図6(c)に示すように、対向する第1の主面(図6における下面)及び第2の主面(図6における上面)を有するガラス基板54を用意する。そして、シリコン基板52の主面にガラス基板54の第1の主面を重ね合わせる(第2段階)。なお、重ね合わせたシリコン基板51の凸部52の頂上面とガラス基板54の第1の主面とを、陽極接合、表面活性化結合、樹脂接着などの方法により接合してもよい。
 (は)図6(d)に示すように、ガラス基板54に熱を加えて軟化させて、ガラス基板54の一部をシリコン基板51の凸部52の周囲に埋め込む(第3段階)。具体的には、平坦な板状の加熱・加圧治具でガラス基板54とシリコン基板51を挟み、ガラス基板54をその屈伏点よりも高く且つシリコンの融点よりも低い温度まで加熱して軟化させる。そして、加熱・加圧治具を用いて、ガラス基板54とシリコン基板51をプレスする。プレス処理及びガラスの自重によって、軟化したガラス基板54の一部は、シリコン基板51の凸部52の周囲に埋め込まれる。なお、ガラス基板54とシリコン基板51の配置を入れ替えた場合、ガラスの自重の代りに、シリコン基板51の自重となる。
 (に)その後、ガラス基板54を冷却する(第4段階)。そして、ガラス基板54のうち、シリコン基板51の凸部52の周囲に埋め込まれた部分を残し、他の部分を除去する(第5段階)。具体的には、ダイヤモンド砥石を用いた研削、化学機械研磨(CMP)等の研磨、或いはRIEなどのドライエッチングやHFによるウェットエッチングなどの方法を用いて、ガラス基板54の第2の主面を均一に削り取る。第2の主面を均一に削り取る処理を、図6(e)に示すように、少なくともガラス基板54の第2の主面に凸部52の頂上面が表出するまで、実施する。これにより、ガラス基板54の第2の主面に凸部52の頂上面が露出する。
 この第5段階で、例えば、化学機械研磨(CMP)を採用する場合には、次のような工程も有効である。
 先ず、単結晶シリコンからなる凸部52を形成する際に、レジスト55に代えて凸部52の頂上部に金属膜を形成する。
 つぎに、その金属膜よりもシリコン基板に対するエッチング速度が速い異方性のエッチング方法を用いて、シリコン基板51の第1の主面SF1を選択的に除去することにより凸部52を形成する。
 その後、上述の第2段階~第4段階を経てガラス基板55を冷却した後、ガラス基板54のうち、シリコン基板51の凸部52の周囲に埋め込まれた部分を残し、他の部分を以下のようにして除去する(第5段階)。
 先ず、ガラス基板54の第4の主面SF4に対して、ダイヤモンド砥石を用いた研削を実施する。この研削は、ガラス基板54の凸部52上の金属膜(レジスト55の代わりに形成したもの)が露出する前に終了する。その後、ガラス基板54の第4の主面SF4に対して、化学機械研磨(CMP)を実施する。CMPは、ガラス基板54の第4の主面SF4に金属膜が露出するまで、実施する。これにより、凸部52の頂上面(金属膜)が露出したガラス基板54の第4の主面SF4を、鏡面に仕上げることができる。なお、「CMP」は、研磨剤或いは研磨液による化学的作用を伴う機械的研磨の一例である。
 この凸部52の上に残した金属膜が図4(b)に示した金属電極63cに相当する。
 (ほ)シリコン基板51のうち、凸部52を残し、他の部分を除去する(第6段階)。具体的には、研削、研磨、ドライエッチングやウェットエッチングなどの方法を用いて、シリコン基板51の凸部52を形成した主面に対向する裏面(図6における下面)を均一に削り取る。シリコン基板51の裏面を均一に削り取る処理を、図6(e)に示すように、少なくともシリコン基板51の裏面にガラス基板54が表出するまで、実施する。これにより、ガラス基板54の第1の主面及び第2の主面に凸部52の両端部が露出する。
 なお、軟化したガラス基板54の一部をシリコン基板51の凸部52の周囲に埋め込むために、ガラスの自重による力で十分である場合、第3段階におけるプレス処理を行わなくてもよい。例えば、ガラス基板54の温度を高くすることにより、ガラス基板54の粘性が低下する。この場合、プレス処理を省略しても、ガラスの自重により凸部52の周囲に軟化したガラス基板54の一部を埋め込むことができる。
 以上説明したように、本発明の第1の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
 図4(a)に示したように、第1の引出部62a及び第2の引出部62bは、第1の主面SF1の法線方向から見て異なる位置に配置されている。このため、ガラス基板61の内部に、ガラス基板61の表面のうち任意の複数箇所の間の導通を取る、3次元方向に延伸されたシリコン配線62を配置することができる。よって、シリコン配線62の引き出し箇所(62a、62b)を任意に設定することができる。
 第2の引出部62bがガラス基板61の側面SF3に露出している。よって、図2及び図3に示した第1の固定基板2の形成に用いられるガラス基板20に、図4(a)に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用した場合、加速度センサチップAに入出力される電気信号を加速度センサチップAの側面から引き出すことが出来る。したがって、図1の半導体装置における第1の主面の法線方向の小型化に貢献する。また、ボンディングワイヤWの引回しが容易になり、パッケージ設計の自由度が向上する。
 金属電極63a、63bが、第1の引出部62a及び第2の引出部62bの露出面を覆っている。よって、図2及び図3に示したガラス基板20に、図4(a)に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用した場合、第1の引出部62a及び第2の引出部62bへのワイヤーボンディングやはんだ付けが容易になる。
 図4(b)の第5の工程において、第1の凸部52aを、金属膜63cを介して第2の凸部52bに接触させることにより、シリコン部材同士(52a、52b)の電気的な接続抵抗を金属膜63cが低減することができる。
 図12は、ブラスト加工によりガラス基板20に形成された穴88から表出した電極パッド18に対して直接、ボンディングワイヤWを接続した従来例を示す断面図である。第1の実施の形態によれば、図12の従来例に比べて、容易にワイヤーボンディングやはんだ付けを行うことができる。また、図1の半導体装置を、第1の主面SF1の法線に垂直な方向に小型化することができる。
(第2の実施の形態)
 図4(a)では、第1の引出部62a及び第2の引出部62bが、それぞれガラス基板61の第1の主面SF1及び側面SF3に露出している場合を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図10(a)に示すように、第1の引出部72a及び第2の引出部72bが、それぞれガラス基板71の第1の主面SF1及び第2の主面SF2に露出していてもよい。
 図7(a)及び図7(b)を参照して、本発明の第2の実施の形態に係わる半導体装置の概略構成を、図1(a)及び図1(b)の半導体装置との対比において説明する。加速度センサチップAが備える総てのパッドは、プラスチックパッケージ本体102の開放された一面に対向する加速度センサチップAの主面において、この主面の1辺に沿って配置されている。
 図8を参照して、図7の加速度センサチップAの概略構成を、図2の加速度センサチップAとの対比において説明する。
 第1の固定基板2は、ガラス基板20の第1の主面とこれに対向する第2の主面(センサ本体1に重なり合う面)との間を貫通する複数の配線38を備える。
 各配線38の一端は、ガラス基板20の第2の主面に表出し、ガラス基板20の第2の主面において、センサ本体1の電極パッド18にそれぞれ電気的に接続されている。各配線38の他端は、ガラス基板20の第1の主面に表出している。これにより、電極パッド18を介して、各固定電極25の電位及び可動電極15の電位をそれぞれ加速度センサチップAの外部へ取り出すことができる。各配線38の他端には金属電極39がそれぞれ接続されている。図1のボンディングワイヤWは、金属電極39に接続されている。各配線38の一端と他端は、ガラス基板20の第2の主面の法線方向から見て、異なる位置に配置されている。
 図9を参照して、図7の加速度センサチップAの断面構成を、図3の加速度センサチップAとの対比において説明する。図9は、一対の支持ばね部14を通る直線に垂直な切断面における加速度センサチップAの構成を示す。
 第1の固定基板2の配線38の一端は、電極パッド18に電気的に接続されている。電極パッド18は、固定子16、連絡用導体部16d、金属配線26を通じて、固定電極25に接続されている。配線38は、ガラス基板20の第1の主面に平行な方向に延伸され、配線38の他端は、ガラス基板20の第1の主面に表出している。ガラス基板20の第1の主面のうち配線38の他端が位置する領域には金属電極39が形成されている。
 以上の相違点を除き、図7(a)及び図7(b)の半導体装置の構成、図8及び図9の加速度センサチップAの構成は、図1(a)及び図1(b)の半導体装置、図2及び図3の加速度センサチップAと同じである。
 次に、図10(a)を参照して、図8及び図9に示した第1の固定基板2の形成に用いられるガラス基板20の一例としてのシリコン配線埋込ガラス基板の構成を説明する。シリコン配線埋込ガラス基板は、対向する第1の主面SF1及び第2の主面SF2と、この第1の主面SF1及び第2の主面SF2の外周に接続された側面SF3とで規定されるガラス基板71と、ガラス基板71の内部に配置されたシリコン配線72とを備える。
 シリコン配線72は、ガラス基板71の第1の主面SF1に露出する第1の引出部72aと、ガラス基板71の第1の主面SF1、第2の主面SF2或いは側面SF3のいずれか1つの面に露出する第2の引出部72bと、第1の引出部72a及び第2の引出部72bに接続された接続部72cとを備える。第2の実施の形態では、第2の引出部72bが、ガラス基板71の第2の主面SF2に露出している場合を示す。
 尚、本明細書において、接続部72cにおいて、第1のシリコン配線埋込ガラス基板301及び第3のシリコン配線埋込ガラス基板303に形成された部分を貫通接続部といい、第2のシリコン配線埋込ガラス基板302に形成された部分を内層接続部ともいう。
 第1の引出部72a及び第2の引出部72bは、第1の主面SF1の法線方向から見て異なる位置に配置されている。
 シリコン配線埋込ガラス基板は、第1の引出部72a及び第2の引出部72bの露出面をそれぞれ覆う金属電極73a、73bと、接続部72cの途中に配置された金属電極73c、73dとを更に備える。
 このように、シリコン配線埋込ガラス基板は、ガラス基板71にシリコン配線72が埋め込まれたものである。そして、シリコン配線72の一端は、ガラス基板71の第1の主面SF1に表出し、シリコン配線72の他端は、ガラス基板71の第2の主面SF2に表出している。よって、図10(a)のシリコン配線72を図8及び図9に示した配線38に当てはめ、図10(a)のガラス基板71を図8及び図9に示したガラス基板20に当てはめる。そして、図10(a)の金属電極73bを図8及び図9に示した金属電極39に当てはめる。これにより、図8及び図9に示した第1の固定基板2の形成に用いられるガラス基板20に、図10(a)に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用することができる。この場合、図10(a)のシリコン配線72は、図8及び図9に示したセンサ本体1に入力される電気信号及びセンサ本体1から出力される電気信号を伝達する。
 図10(b)を参照して、図10(a)に示したシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法を説明する。
 (イ)先ず、単結晶シリコンから成る第1の凸部52aの周囲に第1のガラス基板54aを埋込み、第1のガラス基板54aの対向する表裏面に第1の凸部52aの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第1のシリコン配線埋込ガラス基板301を形成する(第1の工程)。その後、第1のガラス基板54aの表裏面のうち、第1の凸部52aの両端部が露出した部分に、金属電極73aを形成する。なお、第1のシリコン配線埋込ガラス基板301及び後述する第2のシリコン配線埋込ガラス基板302及び第3のシリコン配線埋込ガラス基板303を製造する詳細な工程は、図6を参照して説明したとおりである。
 (ロ)そして、単結晶シリコンから成る第2の凸部52bの周囲に第2のガラス基板54bを埋込み、第2のガラス基板54bの対向する表裏面に第2の凸部52bの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第2のシリコン配線埋込ガラス基板302を形成する(第2の工程)。
 (ハ)単結晶シリコンから成る第3の凸部52cの周囲に第3のガラス基板54cを埋込み、第3のガラス基板54cの対向する表裏面に第3の凸部52cの両端部をそれぞれ露出させる。これにより、第3のシリコン配線埋込ガラス基板303を形成する(第3の工程)。その後、第3のガラス基板54cの表裏面のうち、第3の凸部52cの両端部が露出した部分に、金属電極73bを形成する。
 ここで、金属電極73c,73dについては、第1の実施の形成で説明した方法と同様にして、以下のようにして形成される。
 先ず、単結晶シリコンからなるシリコン基板上に凸部52a,52cを形成する際、レジスト膜に代えて凸部52a,52cの頂上部となる位置に金属膜を形成する。
 つぎに、金属膜が形成されていない部分にあるシリコン基板を選択的に除去することにより凸部52a,52cを形成する。
 そして、ガラス基板を埋め込んで冷却した後、シリコン基板の凸部52a,52cの周囲に埋め込まれたガラスを残し、他の部分を金属膜が露出するまで除去する。この凸部52a,52cの上に残した金属膜がそれぞれ図10(b)に示した金属電極73c,73dに相当する。
 (ニ)図10(b)に示すように、第2のシリコン配線埋込ガラス基板302の表裏面を、第1のシリコン配線埋込ガラス基板301及び第3のシリコン配線埋込ガラス基板303で挟む(第4の工程)。そして、第1の凸部52a及び第3の凸部52cを、第1の主面SF1の法線方向から見て異なる位置において、第2の凸部52bにそれぞれ接触させる(第5の工程)。詳細には、第1の凸部52a及び第3の凸部52cを金属電極73c、73dを介して第2の凸部52bに接触させる。
 (ホ)そして、第1乃至第3のシリコン配線埋込ガラス基板301~303を、溶融接合、陽極接合、表面活性化結合、或いは樹脂接着などの方法により接合する(第6の工程)。第1~第6の工程を実施することにより、図10(a)に示したシリコン配線埋込ガラス基板を製造することができる。
 以上説明したように、本発明の第2の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
 図10(a)に示したように、第1の引出部72a及び第2の引出部72bは、第1の主面SF1及び第2の主面SF2にそれぞれ露出し、且つ第1の主面SF1の法線方向から見て異なる位置に配置されている。このため、ガラス基板71の内部に、ガラス基板71の対向する表裏面のうち任意の複数箇所の間の導通を取る、3次元方向に延伸されたシリコン配線72を配置することができる。よって、シリコン配線72の引き出し箇所(72a、72b)を任意に設定することができる。
 第2の引出部72bがガラス基板61の第2の主面SF2に露出している。よって、図8及び図9に示した第1の固定基板2の形成に用いられるガラス基板20に、図10(a)に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用した場合、加速度センサチップAに入出力される電気信号を加速度センサチップAの表面の任意の箇所から引き出すことが出来る。したがって、ボンディングワイヤWの引回しが容易になり、パッケージ設計の自由度が向上する。ひいては、図1の半導体装置の小型化に貢献する。
 金属電極73a、73bが、第1の引出部72a及び第2の引出部72bの露出面を覆っている。よって、図8及び図9に示したガラス基板20に、図10(a)に示したシリコン配線埋込ガラス基板を適用した場合、第1の引出部72a及び第2の引出部72bへのワイヤーボンディングやはんだ付けが容易になる。
 図10(b)の第5の工程において、第1の凸部52a及び第3の凸部52cを、金属膜73c、73dを介して第2の凸部52bにそれぞれ接触させる。シリコン部材同士(52a、52b、52c)の電気的な接続抵抗を低減することができる。
 以上の製造方法では、第1の凸部52a及び第3の凸部52cを、金属膜73c、73dを介して第2の凸部52bに接触させるようにした。
 しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図11に示すように、金属膜73c、73dを形成することなく、第1の凸部52a及び第3の凸部52cを、酸化膜の形成を防止しながら、第2の凸部52bに接触させるようにしてもよい。
 上記のように、本発明は、2つの実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
 例えば、第1及び第2の実施の形態では、第2の引出部62b、72bがそれぞれガラス基板61の側面及びガラス基板71の第2の主面に露出している場合を示したが、本発明はこれに限定されない。第1の引出部及び第2の引出部は、第1の主面SF1の法線方向から見て異なる位置に配置されていればよく、両方ともガラス基板の第1の主面SF1に露出していてもよいし、両方ともガラス基板の側面SF3に露出していても構わない。
 また、シリコン基板51の主面に凸部52を形成する第1段階では、単結晶シリコンから成るシリコン基板51の一部を加工して、単結晶シリコンから成る凸部52を形成していた。しかし、これに限定されることない。例えば、単結晶シリコンから成るシリコン基板51の主面に、多結晶シリコンから成るシリコン膜を堆積し、シリコン膜の一部を除去して多結晶シリコンから成る凸部52を形成してもよい。
 また、3次元方向に延伸された凸部を有するシリコンの型を形成し、このシリコンの型に軟化したガラスを流し込むことにより、3次元方向に延伸されたシリコン配線を形成してもよい。複数のシリコン配線埋込ガラス基板を積層する必要がなくなり、製造工程を簡略化することができる。
 本発明の実施の形態では、MEMSデバイスの一例として静電容量型の加速度センサチップAについて説明したが、本発明は、静電容量型の加速度センサチップA以外のMEMSデバイス、例えば、ピエゾ抵抗型の加速度センサチップ、ジャイロセンサ、マイクロアクチュエータ、マイクロリレー、赤外線センサ等や、ICチップなどにも適用することができる。即ち、センサ本体1によるセンシング対象は、加速度に限らず、圧力、角度、角速度等であってもよい。
 このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。

Claims (13)

  1.  対向する第1の主面及び第2の主面と側面とを有するシリコン配線埋込ガラス基板であって、
     ガラスベース部と、該ガラスベース部の内部に埋設されたシリコン配線と、を備え、
     前記シリコン配線は、
     前記第1の主面に露出する第1の引出部と、
     前記第1の主面、前記第2の主面或いは前記側面のいずれか1つの面に露出する第2の引出部と、
     前記第1の引出部及び前記第2の引出部間を接続する接続部と、を備え、
     前記第1の引出部及び前記第2の引出部は、前記第1の主面の法線方向からみて異なる位置に配置されている
     ことを特徴とするシリコン配線埋込ガラス基板。
  2.  前記接続部は、前記第1の引出部を一端部として含む第1の貫通接続部と該第1の貫通接続部の他端に接続された内層接続部とを含む請求項1記載のシリコン配線埋込ガラス基板。
  3.  前記内層接続部の一端が前記ガラスベース部の側面に露出し、その露出した一端が前記第2の引出部であることを特徴とする請求項2に記載のシリコン配線埋込ガラス基板。
  4.  前記接続部は、前記第2の引出部を一端として含み他端が前記内層接続部に接続された第2の貫通接続部をさらに含み、前記第2の貫通接続部の中心軸が前記第1の貫通接続部の中心軸とは異なる直線上に位置する請求項2に記載のシリコン配線埋込ガラス基板。
  5.  前記第1の貫通接続部の中心軸と前記第2の貫通接続部の中心軸とが平行である請求項4に記載のシリコン配線埋込ガラス基板。
  6.  前記第1の引出部及び前記第2の引出部の少なくとも一方の露出面を覆う金属電極を更に備える請求項1~5のうちのいずれか1つに記載のシリコン配線埋込ガラス基板。
  7.  ガラスベース部にシリコン配線が埋め込まれてなるシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法であって、
     第1のシリコン基板の一方の面に第1の凸部を形成して、該第1の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第1の凸部を残して前記第1のシリコン基板を除くことにより前記第1の凸部の一端面が露出する第1の主面を形成することと、その第1の主面に対向しかつ前記第1の凸部の他端面が露出するように第2の主面を形成することとを含み、前記第1の主面から前記第1の凸部の一端面が露出し、前記第1の凸部の他端面が前記第2の主面から露出する第1のガラス基板を作製する第1の工程と、
     第2のシリコン基板の一方の面に第2の凸部を峰状に形成して、該第2の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第2の凸部を残して前記第2のシリコン基板を除くことにより、前記第2の凸部の第1面が露出する第1の主面を形成することと、
    その第1の主面に対向しかつ前記第2の凸部の第2面が露出する第2の主面を形成することとを含み、第1の主面から前記第2の凸部の前記第1面が露出し、前記第1面に対向する第2面が前記第2の主面から露出する第2のガラス基板を作製する第2の工程と、
     前記第1の凸部の一端面と前記第2の凸部の第1面とが接続されるように前記第1のガラス基板の第1の主面と前記第2のガラス基板の第1の主面とを対向させ、前記第2のガラス基板の第2の主面に第3のガラス基板を対向させて前記第1~第3のガラス基板を接合する接合工程と、
     を含むことを特徴とするシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
  8.  前記第1の工程は、
     前記第1の凸部が形成された第1のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第1のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
     前記第2の工程は、
     前記第2の凸部が形成された第2のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第2のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含む、
     請求項7記載のシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
  9.  前記接合工程において、前記第1の凸部を、金属膜を介して前記第2の凸部に接触させることを特徴とする請求項7又は8に記載のシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
  10.  前記接合工程の前に、
     第3のシリコン基板の一方の面に第3の凸部を形成して、該第3の凸部の周囲にガラスを埋込むことと、前記第3の凸部を残して前記第3のシリコン基板を除くことにより前記第3の凸部の一端面が露出する第1の主面を形成することと、その第1の主面に対向しかつ前記第3の凸部の他端面が露出するように第2の主面を形成することとを含み、前記第1の主面から前記第3の凸部の一端面が露出し、前記第3の凸部の他端面が前記第2の主面から露出するように前記第3のガラス基板を作製する第3の工程を更に有し、
     前記接合工程において、前記第3の凸部の一端面と前記第2の凸部の第2面とが接続されるように前記第2のガラス基板の第2の主面と前記第3のガラス基板の第1の主面とを対向させて前記第2のガラス基板と第3のガラス基板とを接合する請求項7記載のシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
  11.  前記第1の工程は、
     前記第1の凸部が形成された第1のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第1のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
     前記第2の工程は、
     前記第2の凸部が形成された第2のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第2のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含み、
     前記第3の工程は、
     前記第3の凸部が形成された第3のシリコン基板の一方の面にガラス基板を重ね合わせることと、当該ガラス基板に熱を加えて軟化させて、当該ガラス基板の一部を前記第3のシリコン基板の凸部の周囲に埋め込むことを含む、
     請求項10記載のシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
  12.  前記接合工程において、前記第1の凸部及び前記第3の凸部を、金属膜を介して前記第2の凸部にそれぞれ接触させることを特徴とする請求項10又は11に記載のシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
  13.  前記第1の凸部の一端と他端は、前記第1のガラス基板の第1の主面の法線方向から見て同じ位置に配置され、
     前記第2の凸部の第1面と第2面は、前記第2のガラス基板の第1の主面の法線方向から見て同じ位置に配置され、
     前記第3の凸部の一端と他端は、前記第3のガラス基板の第1の主面の法線方向から見て同じ位置に配置されている
     ことを特徴とする請求項10~12のいずれか一項に記載のシリコン配線埋込ガラス基板の製造方法。
PCT/JP2011/057399 2010-03-26 2011-03-25 シリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法 WO2011118785A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012507095A JP5684233B2 (ja) 2010-03-26 2011-03-25 シリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010071469 2010-03-26
JP2010-071469 2010-03-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011118785A1 true WO2011118785A1 (ja) 2011-09-29

Family

ID=44673324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/057399 WO2011118785A1 (ja) 2010-03-26 2011-03-25 シリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5684233B2 (ja)
TW (1) TW201209969A (ja)
WO (1) WO2011118785A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104991086A (zh) * 2015-06-24 2015-10-21 上海芯赫科技有限公司 一种mems加速度传感器的加工方法及加速度传感器
JP2016133455A (ja) * 2015-01-21 2016-07-25 株式会社デンソー 物理量センサおよびその製造方法
JP2018151223A (ja) * 2017-03-13 2018-09-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 慣性力センサ
JP2020025041A (ja) * 2018-08-08 2020-02-13 株式会社テクニスコ ガラス製立体配線パッケージの製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002043468A (ja) * 2000-07-27 2002-02-08 Fujitsu Ltd 表裏導通基板及びその製造方法
JP2006047279A (ja) * 2004-07-02 2006-02-16 Alps Electric Co Ltd ガラス基板及びそれを用いた静電容量型圧力センサ

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3982233B2 (ja) * 2001-10-26 2007-09-26 松下電工株式会社 配線板製造用シート材及び多層板
JP4181778B2 (ja) * 2002-02-05 2008-11-19 ソニー株式会社 配線基板の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002043468A (ja) * 2000-07-27 2002-02-08 Fujitsu Ltd 表裏導通基板及びその製造方法
JP2006047279A (ja) * 2004-07-02 2006-02-16 Alps Electric Co Ltd ガラス基板及びそれを用いた静電容量型圧力センサ

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016133455A (ja) * 2015-01-21 2016-07-25 株式会社デンソー 物理量センサおよびその製造方法
WO2016117289A1 (ja) * 2015-01-21 2016-07-28 株式会社デンソー 物理量センサおよびその製造方法
CN104991086A (zh) * 2015-06-24 2015-10-21 上海芯赫科技有限公司 一种mems加速度传感器的加工方法及加速度传感器
CN104991086B (zh) * 2015-06-24 2018-01-12 上海芯赫科技有限公司 一种mems加速度传感器的加工方法及加速度传感器
JP2018151223A (ja) * 2017-03-13 2018-09-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 慣性力センサ
JP2020025041A (ja) * 2018-08-08 2020-02-13 株式会社テクニスコ ガラス製立体配線パッケージの製造方法
JP7131811B2 (ja) 2018-08-08 2022-09-06 株式会社テクニスコ ガラス製立体配線パッケージの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201209969A (en) 2012-03-01
JP5684233B2 (ja) 2015-03-11
JPWO2011118785A1 (ja) 2013-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5930268B2 (ja) Memsデバイスアセンブリ及びそのパッケージング方法
KR101437193B1 (ko) 캡슐화 가능성을 갖는 마이크로미러 액튜에이터 및 그의 제조 방법
US9344808B2 (en) Differential sensing acoustic sensor
JP2008046078A (ja) 微小電気機械システム素子およびその製造方法
JP2003294451A (ja) マイクロ慣性センサ及びその製造方法
JP2008132587A (ja) ウェハレベル真空パッケージデバイスの製造方法
JP5040021B2 (ja) 気密パッケージ及び気密パッケージの製造方法
JP4539155B2 (ja) センサシステムの製造方法
JP5684233B2 (ja) シリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法
WO2010032821A1 (ja) Memsセンサ
JP2007218902A (ja) 分離応力アイソレータ
JP2010238921A (ja) Memsセンサ
WO2012102291A1 (ja) ガラス埋込シリコン基板およびその製造方法
WO2011118788A1 (ja) ガラス埋込シリコン基板の製造方法
JP4395072B2 (ja) マイクロデバイス及び製造方法
WO2011118786A1 (ja) ガラス埋込シリコン基板の製造方法
US7531424B1 (en) Vacuum wafer-level packaging for SOI-MEMS devices
JP2012028900A (ja) コンデンサマイクロホン
JP2011204950A (ja) 金属埋込ガラス基板及びその製造方法、及びmemsデバイス
JP2013036829A (ja) シリコン埋込ガラス基板とその製造方法、シリコン埋込ガラス多層基板とその製造方法、静電式加速度センサ
WO2012102252A1 (ja) 貫通電極付基板およびその製造方法
JP5789788B2 (ja) シリコン配線埋込ガラス基板及びその製造方法
JP2010078425A (ja) 加速度センサ
JP2017040540A (ja) 複合センサデバイスの製造方法
WO2011118787A1 (ja) ガラス埋込シリコン基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11759589

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012507095

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11759589

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1