WO2013080238A1

WO2013080238A1 - 複合センサおよびその製造方法

Info

Publication number: WO2013080238A1
Application number: PCT/JP2011/006591
Authority: WO
Inventors: 青野　宇紀; 健悟鈴木; 雅秀林; 希元鄭
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2013-06-06
Also published as: US20140260612A1; DE112011105884T5

Abstract

　信頼性を向上させた複合センサおよびその製造方法を提供すること。　加速度センサの可動体と角速度センサの振動体と、を壁で隔てて、同一のセンサウエハ上に設置し、それぞれのセンサに対応したギャップを設けたキャップウエハを形成する。センサ封止部に貫通孔、バンプを形成し、第１の封止工程において加速度センサを大気圧封止し、第２の封止工程において、真空雰囲気でセンサとキャップとを接触させて、接合することで、角速度センサを真空封止する。その後、複合センサウエハを切断し、回路基板、配線基板を実装して、複合センサを形成する。

Description

複合センサおよびその製造方法

　本発明は、物理量の測定に用いられる物理量センサ、およびその物理量検出センサの製造方法に関する。

　従来から、静電容量型の物理量センサには、様々なものが提供されている。物理量センサは、シリコン基板、ガラス基板上にマイクロマシニングにより、振動体、可動体等の可動機構部品を、キャップ基板には、振動体、可動体等の可動機構部品に対応した箇所に駆動ギャップを設けておき、これらの基板を接合、接着等で封止する。これらの可動機構部品のサイズは、ミクロン〔μｍ〕オーダとなっており、空気抵抗等の影響により、特性低下の問題が生じ、それぞれの振動体、可動体等の可動機構部品に対応した圧力雰囲気でセンシング部を封止する必要がある。

　複合センサは、加速度センサ、角速度センサ等を同一基板上に設置するため、加速度センサ、角速度センサのそれぞれが特性低下しない圧力雰囲気で封止する。一般的に加速度センサのセンシング部は、大気圧封止、角速度センサのセンシング部は、真空封止することで特性低下しない複合センサが提供される。

　角速度センサは、可動機構部品が振動体であり、この振動体がある一定の周波数で駆動振動させているときに、角速度が加わると、コリオリ力が発生する。このコリオリ力により、振動体が変位する。このコリオリ力による振動体の変位量を検出することで角速度を検出する。

　振動体の駆動速度が速いほど、コリオリ力が大きくなるため、角速度センサの検出感度を良好にするには、振動体を高周波数かつ数μｍというような大きな振幅で振動させる必要がある。しかしながら、マイクロマシニングにより作製した振動体は、微小ギャップで形成するため、駆動雰囲気が大気圧の場合、空気（封止気体）のダンピング効果の影響が大きくなる。このダンピング効果が、角速度センサの高周波数、かつ大振幅での振動に影響を与えてしまい、角速度センサの検出感度を低下させる。

　したがって、ダンピング効果の影響の小さい、すなわち真空雰囲気下で角速度センサのセンシング部を封止することで、高周波数、かつ大振幅できる角速度センサを得ることができる。

　一方、加速度センサは、可動機構部品が錘、梁等で構成された可動体であり、加速度が加わると、可動体が変位する。この可動体の変位量を検出することで、加速度を検出する。加速度センサを角速度センサと同じ真空雰囲気下で封止すると、加速度センサの可動体は、ダンピング効果が小さくなるため、振動し続ける現象が発生して、加速度を感度良く検出できない。

　したがって、加速度センサは、ダンピング効果の大きい、すなわち大気雰囲気下で封止する。

　加速度センサ、角速度センサを複合化した複合センサの公知例として、例えば、特許文献１乃至３の技術がある。

　特許文献１では、加速度センサ、角速度センサを封止するキャップ基板の加速度センサ側に貫通孔（通気路）を設けておき、加速度センサ、角速度センサを真空封止した後、通気路よりダンピング剤を充填し、貫通孔を半田、樹脂等で埋めて、加速度センサを大気雰囲気下、角速度センサを真空雰囲気下で封止している。

　また、特許文献２では、加速度センサ、角速度センサを大気圧雰囲気で封止した後、角速度センサ上のキャップ基板もしくはセンサ基板に貫通孔を形成しており、その後、シリコン等のChemical Vapor Deposition（ＣＶＤ）法で、その貫通孔を埋めることで、角速度センサをＣＶＤ法での圧力すなわち真空雰囲気下で封止する。この方法で、加速度センサを大気圧雰囲気、角速度センサを真空雰囲気で封止する構成である。

　また、特許文献３では、デバイスを規定の圧力で封止するため、ウエハ外周と接続した通気路を形成しておき、その通気路を介して、デバイスの内部圧力を調整する方法が開示されている。

特開２００２－５９５０号公報特表２００８－５０１５３５号公報特開２０１０－２５１５６８号公報

　しかしながら、同一基板上に設置した加速度センサ、角速度センサの検出感度を向上させるため、それぞれのセンサに対応した圧力で封止する必要がある。同一基板上で封止するため、加速度センサ、角速度センサの片方のセンシング部に対応した圧力雰囲気での封止は、特許文献３のようにウエハ外周と接続した通気路を介して圧力調整した状態で封止を実施することで容易であるが、両方のセンシング部に対応した圧力雰囲気とするためには、特許文献１、２に記載されているように、キャップ基板に貫通孔等の通気路を形成し、センサ基板と接合した後、別材料を用いて、貫通孔を埋める方法がある。

　しかし、特許文献３の方法では、１種類の圧力での封止には対応可能であるが、異なる駆動環境を有する複合センサ等のデバイスには対応できない。また、ウエハ外周と接続する通気路の流路抵抗差により、デバイス内圧力の分布が大きくなる。

　一方、特許文献１、２の方法では（１）シリコンもしくはガラスと貫通孔を埋める材料との線膨張係数差による伸縮、貫通孔を埋め込む材料との密着性劣化による信頼性低下、（２）製造工程の複雑化による高コスト化といった課題がある。

　本発明の目的は、信頼性を向上させた複合センサおよびその製造方法を提供することにある。

　本発明の複合センサウエハは、加速度センサ、角速度センサを隣接した配置で、同一基板上に複数設置したセンサウエハ、センサを封止するキャップウエハとから構成される。

　複合センサは、（１）センサウエハとキャップウエハと接合してセンシング部を封止して複合センサウエハとする工程、（２）複合センサウエハを個片化して、複合センサチップとする工程、（３）複合センサチップ、外部入出力端子を有する配線基板、検出、補正を行う回路基板と共に実装する工程、（４）複合センサチップ、配線基板、回路基板の電極をワイヤで接続する工程、（５）樹脂パッケージ、セラミックスパッケージ等で封止する工程で形成する。

　本発明によれば、信頼性を向上させた複合センサおよびその製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る複合センサウエハの接合の概略。本発明の第１－３実施形態に係る複合センサチップの拡大図。本発明の第１－３実施形態に係る貫通孔、バンプの拡大図。本発明の第１実施形態に係る角速度センサの断面図。本発明の第１実施形態に係る加速度センサの断面図。本発明の第２実施形態に係る角速度センサの断面図。本発明の第２実施形態に係る加速度センサの断面図。本発明の第３実施形態に係る角速度センサの断面図。本発明の第５実施形態に係る複合センサの実装構成。本発明の第６実施形態に係る複合センサの実装構成。

　以下に本発明に係る実施形態について図を用いて説明する。

　図１に示すように、加速度センサ１１、角速度センサ１２からなるセンサチップ１０を複数配置したセンサウエハ１と加速度センサ用ギャップ２１、角速度センサ用ギャップ２２を形成したキャップチップ２０を複数配置したキャップウエハ２とを接合封止して、複合センサウエハ３を形成する。

　図２は、本発明に係る第１の実施形態であり、図１のセンサウエハ１、キャップウエハ２の一部分の拡大図である。

　センサチップ１０は、加速度センサ１１、角速度センサ１２、ウエハ裏面と連結する貫通孔１３、キャップチップ２０と接合する接合部１４をＳＯＩ（Silicon on insulator）基板に形成する。ＳＯＩ基板とは、シリコンとシリコンとの間にシリコン酸化層が形成された基板である。加速度センサ１１の可動体１１１、検出素子１１２、角速度センサ１２の振動体１２１、検出素子１２２は、ＳＯＩ基板の活性層側にＳｉ　ＤＲＩＥ（deep Reactive Ion Etching）により形成する。その後、シリコン酸化層を除去することで、リリースされて、可動体１１１、振動体１２１、検出素子１１２、１２２となる。また、可動体１１１、振動体１２１、およびそれぞれの検出素子１１２、１２２は、壁１６で隔てて配置する。

　加速度センサ１１の検出素子１１２、角速度センサの振動体１２１、検出素子１２２は、貫通電極を介してＳＯＩ基板の裏面の電極パッド１７と接続されており、その電極パッド１７より信号を入出力することで、駆動、変位量を検出する構成となっている。

　また、ウエハ厚さ方向の貫通孔１３は、活性層、ハンドル層をシリコンのドライエッチング等により形成され、貫通孔１３側壁にシリコン酸化膜等で絶縁膜を形成した後、貫通孔１３をポリシリコン等で埋め込んで、ハンドル層側に電極を形成する。ハンドル層側の貫通孔１３を活性層側の貫通孔１３より大きく形成しておき、ハンドル層側の貫通孔をポリシリコンで埋め込む。このとき、ハンドル層側の貫通孔１３は、活性層側の貫通孔１３より、大きいため、完全には埋め込まれない。したがって、活性層側の貫通孔１３のポリシリコンを除去すると、活性層側の貫通孔１３、ハンドル層側の貫通孔１３は、開口して、ウエハ厚さ方向の貫通孔を形成することができる。このようにして、貫通孔１３は接合部１４内に設置するような構成となる。

　なお、具体的な貫通孔１３の形成方法として、ハンドル層側に２０μｍ以上、活性層側に１０μｍ程度の貫通孔１３を形成しておく。貫通孔１３の側壁に酸化膜等の絶縁膜を形成した後、ＣＤＶにより、ポリシリコンを５μｍ以上積層して貫通孔１３を埋める。このとき、ハンドル層側の貫通孔の側壁にもポリシリコンは、積層されるが、完全には埋まらない。その後、角速度センサ１２の振動体１２１および検出素子１２２を作製する際に、貫通孔１３に埋め込んだポリシリコンをドライエッチングで貫通させて、ウエハ厚さ方向に貫通孔１３を形成する。

　本実施形態では、角速度センサ１２側の接合部１４に貫通孔１３を設けたが、加速度センサ１１側の接合部１４に貫通孔１３を設けても良い。

　第１の実施形態における貫通孔１３近傍の構造について、図３（ａ）を用いて説明する。センサチップ１０には、貫通孔１３を形成し、キャップチップ２０には、貫通孔１３の周辺に複数のバンプ２３を形成した構成である。バンプのサイズは、φ１０μｍ以上、高さ０.５μｍ以上で形成する。

　次に、第１の実施形態における接合によるセンサウエハ１とキャップウエハ２との接合封止に関して、図４、図５を用いて説明する。図４は、図２の角速度センサのＡ－Ａ′断面図、図５は、図２の加速度センサのＢ－Ｂ′断面図である。キャップウエハ２は、ガラスであり、加速度センサのギャップ２１、角速度センサのギャップ２２、角速度センサの接合部１４内に設置したバンプ２３で構成する。角速度センサのギャップ２２内には吸着材２４が形成されている。このように角速度センサのギャップ２２内に圧力調整用の吸着材２４を配置しておくと、キャップチップ２０、センサチップ１０表面に吸着していた活性ガスが脱離しても吸着材２４に付着するため、角速度センサの駆動環境に影響を与えない構成となり、角速度センサ内の圧力信頼性を向上させることができる。

　キャップチップ２０に形成するバンプ２３は、バッファードフッ酸による等方性エッチングにより、φ１０μｍ以上、高さ０.５μｍ以上で形成した。なお、金属膜をミリング、リフトオフ、エッチング等でパターニングすることで形成してもよい。金属膜を用いる場合、ＳＯＩ基板の接合する側（活性層側）に形成した貫通孔の近傍に設置しても良い。

　加速度センサのギャップ２１、角速度センサのギャップ２２は、フッ酸による等方性エッチングで形成した。なお、等方性エッチングの他にドライエッチング等で加速度センサのギャップ２１、角速度センサのギャップ２２を形成してもよい。その後、角速度センサのギャップ２２の中に、吸着材２４（ゲッタ）を成膜した。

　１段目の封止工程において、センサウエハ１とキャップウエハ２とをアライメントした（図４（ａ）、図５（ａ））後、アルゴンガスで大気圧雰囲気に調整し、センサウエハ１、キャップウエハ２間に電圧を印加して、接合温度２５０℃で陽極接合した（図４（ｂ）、図５（ｂ））。このとき、加速度センサ１１は、大気圧雰囲気で接合封止されるが、角速度センサ１２は、バンプ２３が接合を阻害して、ギャップ１５が形成される。なお、バンプ２３により形成される通気路と貫通孔１３とを介して、角速度センサの内部圧力を調整することが可能である。このとき、ウエハ外周と接続した通気路を用いると、通気路の流路抵抗差により、ウエハの中央部と外周部とで封止内部圧力分布が生じてしまう。そこで、それぞれのセンサに貫通孔を設けておくことで、圧力調整する場合、流路抵抗はウエハの厚さ方向（数十～数百μｍ）分とすることができ、特許文献３のようにウエハ外周と接続した通気路（数～数十cm）に対して、１０^-4以下とすることができ、かつ、ウエハ面内で流路抵抗分布を低減することができるため、ウエハ面内で圧力分布を非常に小さくすることが可能である。また、接合領域が小さくなるため、接合時に発生するデガスを少なくすることができ、ウエハ面内の圧力分布を低減することができる。

　次に、貫通孔１３とギャップ１５とを介して角速度センサ１２内を真空雰囲気下に調整する。この状態下のもと、２段目の封止工程において、接合温度５００℃以上として、センサウエハ１、キャップウエハ２に荷重を印加した状態で、センサウエハ１、キャップウエハ２間に電圧を印加して陽極接合した（図４（ｃ）、図５（ｃ））。このとき、バンプ２３は、塑性変形して、角速度センサ１２の貫通孔１３の周囲のギャップ１５が潰され接合が進行し、角速度センサ１２を真空雰囲気で封止できる。上記方法により、加速度センサ１１を大気圧雰囲気、角速度センサ１２を真空雰囲気で封止した複合センサウエハ３を形成する。

　キャップウエハ２にガラスを用いた場合、センサウエハ１とキャップウエハ２との位置を合わせた後、１段階目の封止工程で、アルゴン等の希ガスもしくは不活性ガスで大気圧に調整し、２００－４００℃で、センサウエハ１とキャップウエハ２とに電圧を印加して、加速度センサを封止する。このとき、バンプ２３により、接合が阻害されて、角速度センサは封止されない。次に２段階目の封止工程で、アルゴン等の希ガスもしくは不活性ガスで、角速度センサの駆動圧力（真空雰囲気）に調整し、５００℃以上で、荷重を印加した状態で、センサウエハ１とキャップウエハ２とに電圧を印加して、角速度センサを封止する。高温雰囲気で荷重を印加することで、バンプ２３が変形して、ウエハ同士が接触して接合され、角速度センサが真空雰囲気で封止される。

　本実施例では、１段階目、２段階目の封止工程において、チャンバ内の圧力を変更することで、第１のセンサ、第２のセンサの駆動環境に合致した複合センサを形成できる。

　バンプ２３には、温度、荷重等により、塑性変形しやすい材料を選定し、センサウエハの貫通孔周辺に複数配置する構造とする。特許文献１、２のように、貫通孔を別部材で封止する方法とは異なり、一連の接合工程で封止でき、高信頼性封止、製造コストの低減を図ることができる。

　なお、加速度センサ１１に貫通孔１３を形成した場合、１段目の封止工程において、角速度センサ１２の駆動圧力である真空雰囲気で封止する。このとき、加速度センサ１１は、バンプ２３により、封止が阻害され、封止されない。この状態で、加速度センサ１１の駆動圧力である大気圧雰囲気にチャンバ内の圧力を調整すると、貫通孔１３、バンプ２３により形成されたギャップにより、加速度センサ内を真空雰囲気とすることができる。その後、２段目の封止工程として、高温、高荷重を加えた状態で、バンプ２３を変形させて、貫通孔周辺部を封止することで、加速度センサを大気圧雰囲気で封止することができ、角速度センサ１２に貫通孔１３を形成した場合と同様、一連の接合工程で封止でき、高信頼性封止、製造コストの低減を図ることができる。

　第２の実施形態における接合によるセンサウエハ１とキャップウエハ２との接合封止に関して、図６、図７を用いて説明する。図６は、図２の角速度センサのＡ－Ａ′断面図、図７は、図２の加速度センサのＢ－Ｂ′断面図である。キャップウエハ２の材質は、シリコンであり、加速度センサのギャップ２１、角速度センサのギャップ２２は、水酸化カリウム水溶液を用いて、異方性エッチングで形成した。その他、フッ酸、硝酸、酢酸の混合液を用いた等方性エッチング、ドライエッチング等でギャップを形成してもよい。

　次に、角速度センサのギャップ２２横に、メタルマスクを用いて、スパッタで、Ｃｒ：０.０５μｍ、Ａｕ：０.５μｍの順に成膜した。角速度センサのギャップ２２の中には実施例１と同様、吸着材２４（ゲッタ）を成膜している。

　１段目の封止工程において、センサウエハ１とキャップウエハ２とをアライメントした（図６（ａ）、図７（ａ））後、センサウエハ１とキャップウエハ２との表面をアルゴンプラズマで活性化して、アルゴンガスで大気圧雰囲気に調整し、センサウエハ１、キャップウエハ２を接触させて、表面活性化接合した（図６（ｂ）、図７（ｂ））。このとき、加速度センサ１１は、大気圧雰囲気で接合封止されるが、角速度センサ１２は、バンプ２３が接合を阻害して、ギャップ１５が形成される。

　次に、ウエハ裏面と接続する貫通孔１３とギャップ１５とを介して、角速度センサ１２内を真空雰囲気下となるように調整する。具体的には、表面を活性化した後、アルゴン等の希ガスもしくは不活性ガスで、角速度センサの駆動圧力（真空雰囲気）に調整する。この状態下のもと、２段目の封止工程において、再度表面をアルゴンプラズマで活性化させて、センサウエハ１、キャップウエハ２に荷重を印加した状態で、センサウエハ１とキャップウエハ２とを接触させて、表面活性化接合した（図６（ｃ）、図７（ｃ））。このとき、バンプ２３が塑性変形して、貫通孔１３部のギャップ１５が潰され接合が進行し、角速度センサ１２を真空雰囲気で封止できる。上記方法により、加速度センサ１１を大気圧雰囲気、角速度センサ１２を真空雰囲気で封止した複合センサウエハを形成する。

　バンプ２３に金属製バンプを用いた場合、２段階目の封止工程において、２００－４００℃で、金属製バンプの変形する荷重を印加した状態で、センサウエハ１とキャップウエハ２とに電圧を印加して、角速度センサを封止しても良い。バンプ２３の塑性変形を考慮して、バンプ２３の変形に合わせ、バンプ２３の直径より広く、バンプ２３の高さより小さい、溝をセンサウエハ１、もしくはキャップウエハ２に形成しておいても良い。

　第３の実施形態における接合によるセンサウエハ１とキャップウエハ２との接合封止に関して、図８を用いて説明する。図８は、図２の角速度センサのＡ－Ａ′断面図である。加速度センサに関しては、第２の実施形態と同様である。キャップウエハ２の材質は、シリコンであり、加速度センサのギャップ２１、角速度センサのギャップ２２は、テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて、異方性エッチングで形成した。次に、角速度センサ１２の接合部１４に、メタルマスクを用いて、スパッタで、Ｃｒ：０.０５μｍ、Ｉｎ：０.５μｍの順に成膜した後、裏面よりフォトリソ、シリコンのドライエッチングでエッチングして、貫通孔１３を形成した。角速度センサのギャップ２２の中には、実施例１と同様に吸着材２４（ゲッタ）を成膜した。

　第３の実施形態における貫通孔１３近傍の構造について、図３（ｂ）を用いて説明する。キャップチップ２０には、Ｓｉ　ＤＲＩＥで貫通孔１３を形成し、貫通孔１３の周辺に複数のバンプ２３を形成した構成である。バンプのサイズは、φ１０μｍ以上、高さ０.５μｍ以上で形成する。

　センサウエハ１とキャップウエハ２とをアライメントした（図８（ａ））後、センサウエハ１とキャップウエハ２との表面をアルゴンプラズマで活性化して、アルゴンガスで大気圧雰囲気に調整し、センサウエハ１、キャップウエハ２を接触させて、表面活性化接合した（図８（ｂ））。このとき、加速度センサ１１は、大気圧雰囲気で接合封止されるが、角速度センサ１２は、バンプ２３が接合を阻害して、ギャップ１５が形成される。次に、真空雰囲気とした際に、キャップウエハ裏面と接続する貫通孔１３とギャップ１５とを介して、角速度センサ１２内は、真空雰囲気下となる。ここで、再度表面をアルゴンプラズマで活性化させて、センサウエハ１、キャップウエハ２に荷重を印加した状態で、センサウエハ１とキャップウエハ２とを接触させて、表面活性化接合した（図８（ｃ））。このとき、バンプ２３が塑性変形して、貫通孔１３部のギャップ１５が潰され接合が進行し、角速度センサ１２を真空雰囲気で封止できる。上記方法により、加速度センサ１１を大気圧雰囲気、角速度センサ１２を真空雰囲気で封止した複合センサウエハを形成する。

　図９は、本発明の第４の実施形態であり、実施例１～３記載の複合センサウエハ３を切断、実装して、複合センサとする工程の断面図である。図９（ａ）は、図２のＣ－Ｃ′断面である。図９（ｂ）では、複合センサウエハ３をＣＯ₂レーザーで切断して、複合センサチップ３０に分割する。

　外部入出力電極５１を金属で形成したリードフレーム等の配線基板５０上に、複合センサチップ３０の変位を検出する回路、温度、傾き等を補正する回路を搭載した回路基板４０をダイアタッチフィルムやＡｇペースト等を用いて配置した（図９（ｃ））。次に、回路基板４０上に複合センサチップ３０をダイアタッチフィルム、Ｓｉ接着材等を用いて配置する（図９（ｄ））。次に図９（ｅ）のように、複合センサチップ３０の電極パッド１７、回路基板４０の電極４１、配線基板５０の外部入出力電極５１をワイヤ６０で接続する。最後に、インジェクションモールド、ポッティング等により、複合センサチップ３０、回路基板４０、配線基板５０、Ａｕ等からなるワイヤ６０を樹脂封止する（図９（ｆ））。樹脂材料には、シリカ等の粒子を混合したエポキシ系樹脂を用いる。

　上記構成により、同一基板上の加速度センサ、角速度センサをそれぞれの駆動雰囲気下で封止でき、かつ低コストで製造可能な複合センサおよびその製造方法とすることができる。

　図１０は、本発明の第５の実施形態であり、実施例１から４記載の複合センサウエハ３を切断、実装して、複合センサとする工程の断面図である。図１０（ａ）は、図２のＣ－Ｃ′断面である。図１０（ｂ）のように、複合センサウエハ３をダイアモンド砥石により、切断して、複合センサチップ３０に分割する。

　外部入出力電極５１をセラミックス、もしくはプラスチックの多層配線と接続したパッケージ８０上に、複合センサチップ３０の変位を検出する回路、温度、傾き等を補正する回路を搭載した回路基板４０をダイアタッチフィルムやＡｇペースト等を用いて配置する（図１０（ｃ））。図１０（ｄ）のように、回路基板４０上に複合センサチップ３０をダイアタッチフィルム、Ｓｉ接着材等を用いて配置する。次に図１０（ｅ）のように、複合センサチップ３０の電極パッド１７、回路基板４０の電極４１、セラミックスパッケージ８０の電極８１をＡｕ等からなるワイヤ６０で接続する。最後に、セラミックスパッケージ８０の開口部に蓋８２を不活性ガス中において、はんだ接合する（図１０（ｆ））。

　実施例４と同様に上記構成により、同一基板上の加速度センサ、角速度センサをそれぞれの駆動雰囲気下で封止でき、かつ低コストで製造可能な複合センサおよびその製造方法とすることができる。

１　センサウエハ
２　キャップウエハ
３　複合センサウエハ
１０　センサチップ
１１　加速度センサ
１２　角速度センサ
１３　貫通孔
１４　接合部
１７　電極パッド
１５　ギャップ
１６　壁
２０　キャップチップ
２１　加速度センサ用ギャップ
２２　角速度センサ用ギャップ
２３　バンプ
２４　吸着材（ゲッタ）
３０　複合センサチップ
４０　回路基板
４１、８１　電極
５０　配線基板
５１　外部入出力電極
６０　ワイヤ
７０　樹脂
８０　セラミックスパッケージ
８２　蓋
１１１　可動体
１１２、１２２　検出素子
１２１　振動体

Claims

　振動体を用いて角速度を検出する角速度検出部と可動体を用いて加速度を検出する加速度検出部とを壁で隔てた空間に設置し、角速度検出部の領域もしくは接合部に貫通孔を形成したセンサウエハと、それぞれのセンサに対応した箇所にギャップを形成し、角速度検出部に形成した貫通孔の近傍にバンプを形成したキャップウエハとから構成される複合センサであって、
　第１の封止工程である大気圧雰囲気での加速度検出部の封止工程と、
　第２の封止工程である真空雰囲気下で高温、高荷重における角速度検出部の封止工程と、切断により複合センサチップへの個片化を行う工程と、
　外部入出力端子を有する配線基板上に、検出補正を行う回路基板を設置する工程と、
　前記回路基板上に複合センサチップを設置する工程と、
　前記複合センサチップ、前記回路基板、前記配線基板をワイヤで接続する工程と、
　前記配線基板の一部を除いて、前記複合センサチップ、前記回路基板を樹脂封止する工程とからなることを特徴とする複合センサ。
　振動体を用いて角速度を検出する角速度検出部と可動体を用いて加速度を検出する加速度検出部とを壁で隔てた空間に設置し、加速度検出部の領域もしくは接合部に貫通孔を形成したセンサウエハと、それぞれのセンサに対応した箇所にギャップを形成し加速度検出部に形成した貫通孔の近傍にバンプを形成したキャップウエハと、から構成される複合センサであって、
　第１の封止工程である低真空雰囲気での角速度検出部の封止工程と、
　第２の封止工程である大気圧雰囲気下で高温、高荷重における加速度検出部の封止工程と、
　切断により複合センサチップへの個片化を行う工程と、
　外部入出力端子を有する配線基板上に、検出補正を行う回路基板を設置する工程と、
　前記回路基板上に前記複合センサチップを設置する工程と、
　前記複合センサチップ、前記回路基板、前記配線基板をワイヤで接続する工程と、
　前記配線基板の一部を除いて、前記複合センサチップ、前記回路基板を樹脂封止する工程とからなることを特徴とする複合センサ。
　請求項１または２に記載の複合センサにおいて、
　前記センサウエハは、シリコン基板、もしくは、シリコンとシリコンとの間にシリコン酸化層が形成された基板からなり、
　前記キャップウエハは、ガラス基板もしくはシリコン基板からなることを特徴とする複合センサ。
　請求項１または２に記載の複合センサにおいて、
　前記バンプは、直径１０μｍ以上であり高さ０.５μｍ以上であることを特徴とする複合センサ。
　請求項４に記載の複合センサにおいて、
　前記バンプは、ガラスもしくは金属からなることを特徴とする複合センサ。
　請求項１または２に記載の複合センサにおいて、
　同一平面上に１軸角速度検出部、２軸加速度検出部を設置し、角速度検出部と加速度検出部との検出軸が直行していることを特徴とする複合センサ。