JP2004358603A

JP2004358603A - Method of manufacturing micro-device

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Publication number: JP2004358603A
Application number: JP2003159626A
Authority: JP
Inventors: Mitsutoshi Azuma; 光敏東; Mitsuharu Shimizu; 満晴清水; Kazunari Imai; 一成今井
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a micro-device having an optical device and an MEMS member mounted thereon as functional members, wherein the functional elements are positively prevented from being contaminated in manufacturing procedures. SOLUTION: The method of manufacturing the micro-device is comprised of a sacrificial layer removing step of removing a sacrificial layer 34 used when the optical device section 27 is formed, and a step of arranging a glass sheet 24 on a substrate 22A on which the optical device section 27 is formed, via spacers 23A. According to the method, the spacers 23A are arranged on the substrate 22A on which the optical device section 27 is formed, before removal of the sacrificial layer 34, by means of an adhesive 32, and then the sacrificial layer 34 is removed. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロデバイスの製造方法に係り、特に機能部品として光デバイスやＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）部品が搭載されたマイクロデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光デバイスやＭＥＭＳのように、半導体製造技術を利用して基板（例えば、シリコン基板）上に、電子回路ばかりでなくアクチュエータ等の機械的駆動要素（以下、機能素子という）を製造する技術が注目され、かつ開発が進められている。
【０００３】
このような半導体製造技術を利用して基板上に電子回路ばかりでなく機能素子を形成した装置（以下、マイクロデバイスという）は、機能素子内に塵芥が侵入すると適正な駆動ができなくなってしまう。このため、マイクロデバイスは、塵芥のデバイス内の侵入を確実に防止する必要がある。そこで、従来からマイクロデバイスでは、例えば特許文献１に示されるように、機能素子が形成される部分をリッド（蓋）により覆う構成が採られている。
【０００４】
図１０は、従来の一例であるマイクロデバイスを示している。同図では、マイクロデバイスとして光学系モジュール１を例に挙げている。また、図１１は、従来における光学系モジュール１の製造方法の一例を示している。
【０００５】
光学系モジュール１は、大略すると基板２，スペーサ３，ガラス板４（リッド），光デバイス部７等により構成されている。この光学系モジュール１は、実装基板５上に実装用接着剤６を用いて実装されている。
【０００６】
基板２はシリコン基板であり、その上部には光デバイス部７，配線８，及びスペーサ３が配設されている。光デバイス部７は例えば光スイッチであり、基板２上にＭＥＭＳ技術を用いて形成されている。
【０００７】
また配線８は、スペーサ３の内側と外側とを電気的に接続するものである。即ち、配線８のスペーサ３の内側に位置する端部はワイヤ９により光デバイス部７に接続されており、配線８のスペーサ３の外側に位置する他端部はワイヤ１０により実装基板５に形成された電極１１に接続されている。
【０００８】
スペーサ３は、第１の接着剤１２により基板２に固定されている。また、このスペーサ３の上部には、ガラス板４が第２の接着剤１３を用いて固定されている。このスペーサ３及びガラス板４により、光デバイス部７は封止された構造となる。よって、ガラス板４を配設した後は、スペーサ３とガラス板４とにより封止された光デバイス部７が配設された空間内に塵芥が侵入することはなくなり、光デバイス部７の保護を図ることができる。
【０００９】
続いて、図１１を参照し、従来における光学系モジュール１の製造方法について説明する。光学系モジュール１を製造するには、予め別工程で光デバイス部７及び配線８が形成された基板２を用意する。
【００１０】
この状態では、図１１（Ａ）に示すように、まだ犠牲層１４は除去されておらず、光デバイス部７と一体的に形成された状態となっている。従来の製造工程では、この犠牲層１４を除去する処理が最初に実施される。この犠牲層１４の除去処理が実施されることにより、基板２には光デバイス部７のみが形成された状態となり、よって光デバイス部７は駆動可能な状態となる。
【００１１】
続いて、図１１（Ｂ）に示すように、スペーサ３の配設位置に対応する部位に第１の接着剤１２（熱硬化性樹脂よりなる）を塗布し、続いて光デバイス部７と配線８とをワイヤ９により接続する。その後に、スペーサ３を第１の接着剤１２上に載置すると共に所定の温度で加熱し、第１の接着剤１２を固化させることによりスペーサ３を基板２に固定する。図１１（Ｃ）は、スペーサ３が基板２に固定された状態を示している。
【００１２】
続いて、図１１（Ｄ）に示されるように、スペーサ３の上面に第２の接着剤１３（熱硬化性樹脂よりなる）を塗布する。スペーサ３に第２の接着剤１３が塗布されると、続いて図１１（Ｅ）に示されるように、ガラス板４が第２の接着剤１３を介してスペーサ３上に載置される。この状態で所定の温度に加熱処理を行なうことにより、第２の接着剤１３は硬化してガラス板４はスペーサ３に固定される。これにより、光デバイス部７は、スペーサ３及びガラス板４により封止された構成となる。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−２４６４８９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の光学系モジュール１（マイクロデバイス）の製造方法においても、光デバイス部７（機能素子）はスペーサ３及びガラス板４により封止されるため、ガラス板４の配設後においては塵芥が光デバイス部７に付着し、光デバイス部７を汚染することを防止ができる。
【００１５】
しかしながら、従来の光学系モジュール１（マイクロデバイス）の製造方法では、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、犠牲層１４を除去することにより光デバイス部７が外部に露出した状態とした後に、基板２に第１の接着剤１２，スペーサ３，第２の接着剤１３，及びガラス板４を配設する方法が採られていた。
【００１６】
このため、第１の接着剤１２によりスペーサ３を基板２に固定する際、また第２の接着剤１３によりガラス板４をスペーサ３に固定する際に加熱処理を行なうと、各接着剤１２，１３からガス（揮発成分）が発生し、このガスにより光デバイス部７が汚染されてしまうという問題点があった。このように、光デバイス部７が汚染された場合、光デバイス部７が適正に駆動しなくなり、光学系モジュール１の信頼性が大きく低下してしまう。
【００１７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、製造工程中に機能素子に汚染が発生することを確実に防止しうるマイクロデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１記載の発明は、
機能素子を形成する時に用いられる犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、
前記機能素子が形成された基板に、スペーサを介してガラス板を配設する工程とを有するマイクロデバイスの製造方法であって、
前記犠牲層が除去される前の前記機能素子が形成された基板に対し、接着剤を用いて前記スペーサを配設するスペーサ配設工程と、
該スペーサ配設工程が終了した後、前記犠牲層除去工程を実施することを特徴とするものである。
【００２０】
上記発明によれば、基板に接着剤を用いてスペーサを配設する際、機能素子には犠牲層が設けられたままの状態となる。即ち、機能素子が犠牲層により保護された状態で、接着剤によりスペーサが基板に接着される。このため、接着時に接着剤からガス（揮発成分）が発生しても、機能素子は犠牲層により保護されているため、機能素子がこのガスにより汚染されるようなことはない。
【００２１】
また、請求項２記載の発明は、
機能素子が形成された基板に、スペーサを介してガラス板を配設する工程とを有するマイクロデバイスの製造方法であって、
前記ガラス板を前記スペーサに陽極接合を用いて配設したことを特徴とするものである。
【００２２】
上記発明によれば、機能素子が形成された基板にスペーサを介してガラス板を配設する際、陽極接合を用いてガラス板をスペーサに接合するため、従来必要とされた接着剤を不要とすることができ、よってガラス板とスペーサとの接合時に接着剤から発生するガスにより機能素子が汚染することを防止できる。
【００２３】
また、請求項３記載の発明は、
請求項１または２記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記スペーサの材料としてシリコンを用いたことを特徴とするものである。
【００２４】
上記発明によれば、スペーサの材料としてシリコンを用いたことにより、スペーサの加工精度を高めることができる。
【００２５】
また、請求項４記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロデバイスの製造方法において、
一端部が前記機能素子と電気的に接続されると共に、他端部が前記基板の前記機能素子が配設された面と反対側の面に露出するスルーホール電極を前記基板に形成するスルーホール形成工程を更に設けたことを特徴とするものである。
【００２６】
上記発明によれば、機能素子に接続される配線を基板上のスペーサが配設された外部まで引き出す必要がなくなるため、この配線の引き出しに要する領域分だけマイクロデバイスの小型化を図ることができる。
【００２７】
また、請求項５記載の発明は、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記スペーサを形成するスペーサ形成工程を更に有し、
該スペーサ形成工程において、前記スペーサを枠状に形成すると共に、前記スペーサの内周コーナー部を湾曲形状に形成したことを特徴とするものである。
【００２８】
上記発明によれば、スペーサを枠状に形成すると共に、このスペーサの内周コーナー部を湾曲形状に形成したことにより、コーナー部に応力が集中することがなくなり、枠状とすることにより幅が狭くなっても強度を維持することができる。
【００２９】
また、請求項６記載の発明は、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記スペーサ形成工程で、前記スペーサに前記基板に当接する凸部と、該当接部に対し窪んだ凹部とを形成し、
前記スペーサ配設工程では、前記凸部を前記基板に当接させると共に、前記凹部に前記接着剤を充填することにより、前記スペーサを前記基板に配設することを特徴とするものである。
【００３０】
上記発明によれば、スペーサ形成工程においてスペーサに凸部及び凹部が形成される。よって、スペーサ配設工程においてスペーサを基板に配設した際、凸部が基板に当接すると共に、凹部は基板から離間した状態となる。よって、スペーサの基板に対する高さは、凸が基板と当接することにより精度出しを行なうことができる。また、凹部と基板との間には間隙が形成されるため、スペーサと基板を接着する接着剤はこの凹部と基板との間に配設され、凸部と基板との間には配設されないため、基板に対するスペーサの高さを一定に保つことができる。
【００３１】
また、請求項７記載の発明に係るマイクロデバイスの製造方法は、
基材にキャビティを形成することにより収納基板を形成する収納基板形成工程と、
犠牲層が除去される前の機能素子が形成された基板を、前記収納基板のキャビティ内に接着剤を用いて配設する基板配設工程と、
該基板配設工程の終了の後に、前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、
前記キャビティを覆うように前記収納基板にガラス板を配設する工程とを有することを特徴とするものである。
【００３２】
上記発明によれば、スペーサを用いないため、スペーサの接着処理を不要とすることができ、よって接着剤から発生するガスにより機能素子が汚染することを防止できる。
【００３３】
また、請求項８記載の発明は、
請求項７記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記ガラス板を前記収納基板に陽極接合を用いて配設したことを特徴とするものである。
【００３４】
上記発明によれば、陽極接合を用いてガラス板を収納基板に接合するため、接合時に機能素子を汚染させるガスの発生はなく、よって汚染のない信頼性の高いマイクロデバイスを製造できる。
【００３５】
また、請求項９記載の発明は、
請求項７または８記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記収納基板の材料としてシリコンを用いたことを特徴とするものである。
【００３６】
上記発明によれば、収納基板の材料としてシリコンを用いたことにより、シリコンは加工精度が高いため、キャビティを精度よく形成することができる。
【００３７】
また、請求項１０記載の発明は、
請求項７乃至９のいずれか１項に記載のマイクロデバイスの製造方法において、
一端部が前記機能素子と電気的に接続されると共に、他端部が前記収納基板の前記機能素子が配設された面と反対側の面に露出するスルーホール電極を前記収納基板に形成するスルーホール形成工程を更に設けたことを特徴とするものである。
【００３８】
上記発明によれば、機能素子に接続される配線をキャビティの内壁に沿って外部まで引き出す必要がなくなるため、マイクロデバイスの製造の簡単化を図ることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００４０】
図１及び図２は、本発明の第１実施例であるマイクロデバイスの製造方法を製造手順に沿って示す図である。本実施例では、マイクロデバイスとして、光デバイス部２７を機能素子として有する光学系モジュール２０Ａ（図２（Ｂ），（Ｃ）参照）を製造する方法を例に挙げて説明するものとする。また説明の便宜上、図２（Ｃ）を用いて光学系モジュール２０Ａの構成説明を先に簡単に行い、その後に光学系モジュール２０Ａの製造方法の説明を行なうものとする。
【００４１】
図２（Ｃ）に示されるように、光学系モジュール２０Ａは、大略すると基板２２，スペーサ２３Ａ，ガラス板２４，光デバイス部２７等により構成されている。この光学系モジュール２０Ａは、実装基板２５上に実装用接着剤２６を用いて実装されている。
【００４２】
基板２２はシリコン基板であり、その上部には光デバイス部２７，配線２８，及びスペーサ２３Ａが配設されている。光デバイス部２７は例えば光スイッチであり、基板２２上にＭＥＭＳ技術を用いて形成されている。この際、光デバイス部２７は、基板２２上に形成された犠牲層３４に形成される。
【００４３】
ここで、犠牲層とは、機能素子（光デバイス部２７）の製造段階では機能素子と一体的に層形成され、機能素子を保持する機能を奏し、最終的には機能素子の稼働のために除去される層をいう。従って、犠牲層３４が存在する間は、光デバイス部２７はこの犠牲層３４により保護される。
【００４４】
また、配線２８は銅膜をパターニングしたものであり、光デバイス部２７の形成時と前後して形成される。この配線２８は、スペーサ２３Ａの内側と外側とを電気的に接続するものである。即ち、配線２８のスペーサ２３Ａの内側に位置する端部はワイヤ２９により光デバイス部２７に接続されており、配線２８のスペーサ２３Ａの外側に位置する他端部はワイヤ１０により実装基板５に形成された電極１１に接続されている。ワイヤ２９，３０としては、金ワイヤを用いる。
【００４５】
スペーサ２３Ａはシリコン加工したものであり、接着剤３２により基板２２に固定されている。このスペーサ２３Ａは開口部３８が形成されることにより、図３に拡大して示すように平面視した状態で枠状の形状を有している。
【００４６】
また、光学系モジュール２０Ａの小型化を図るため、スペーサ２３Ａの幅寸法（図中、矢印Ｗで示す）を狭くなるよう形成している。シリコンは加工性がよく、また微細加工も可能であるため、幅寸法Ｗの狭いスペーサ２３Ａを容易に形成することができる。
【００４７】
更に、スペーサ２３Ａの開口部３８の内周コーナー部には、湾曲部３５が形成されている。これにより、スペーサ２３Ａのコーナー部に応力が集中することがなくなり、上記のように枠部分の幅寸法Ｗが狭くなってもスペーサ２３Ａの強度を維持することができる。
【００４８】
このスペーサ２３Ａの上部には、ガラス板２４が固定される。このスペーサ２３Ａ及びガラス板２４により、光デバイス部２７は封止された構造となる。よって、ガラス板２４を配設した後は、スペーサ２３Ａとガラス板２４とにより封止された光デバイス部２７が配設された空間内に塵芥が侵入することはなくなる。これにより、光デバイス部２７が汚染されることを防止することができ、よって光デバイス部２７を確実に駆動させることができる。
【００４９】
続いて、図１及び図２を参照し、本発明の第１実施例である光学系モジュール２０Ａの製造方法について説明する。
光学系モジュール１を製造するには、図１（Ａ）に示される基板２２Ａを用意する。この基板２２Ａはシリコンウェハであり、その表面にはマイクロマシニング技術を用いて光デバイス部２７及び配線２８等が形成されている。この光デバイス部２７等は基板２２Ａ上に多数個形成されているが、図１及び図２では１個の光学系モジュール２０Ａに対応する部分を拡大して示している。
【００５０】
この状態では、図１（Ａ）に示すように、光デバイス部２７には犠牲層３４が形成されたままの状態とされている。前記したように、従来の製造方法では先ず犠牲層１４を除去する処理を実施したが、本実施例では犠牲層３４を除去することはせずに次の工程に移る。
【００５１】
上記構成とされた基板２２Ａには、先ず図１（Ｂ）に示すように、接着剤３２の塗布が行なわれる。この接着剤３２は熱硬化性樹脂からなる接着剤であり、基板２２Ａ上のスペーサ２３の配設位置に対応する部位に塗布される。この接着剤３２の上部には、図１（Ｃ）に示すようにスペーサ２３Ａが配設され、続いて加熱処理を実施することにより接着剤３２を硬化させスペーサ２３Ａを基板２２Ａに固定する（スペーサ配設工程）。
【００５２】
前記のように、本実施例ではスペーサ２３Ａの材料としてシリコンを用いているため、スペーサ２３Ａを高精度に加工することができる。このため、スペーサ２３Ａの幅寸法Ｗ（図３参照）を小さくすることができ、基板２２Ａ上におけるスペーサ２３Ａの配設面積（配設スペース）を小さくできる。これにより、製造される光学系モジュール２０Ａの小型化を図ることができ、１枚の基板２２Ａ（ウェハ）から製造される光学系モジュール２０Ａの個数を増大させることができる。
【００５３】
また、上記のようにスペーサ２３Ａの幅寸法Ｗを狭くしても、スペーサ２３Ａの内周コーナー部には湾曲部３５が形成されている。このため、上記のような温度変化があっても、コーナー部に応力が集中することがなくなり、スペーサ２３Ａの強度を維持することができる。
【００５４】
ところで、上記したようにスペーサ配設工程では、スペーサ２３Ａを基板２２Ａに固定する際、接着剤３２を硬化させるために加熱処理が実施される。この加熱処理において、接着剤３２に含まれる揮発成分はガス化して飛散する。しかしながら、本実施例では基板２２Ａに接着剤３２を用いてスペーサ２３Ａを配設する際、光デバイス部２７には犠牲層３４が設けられたままの状態となっている（図１（Ｃ）参照）。
【００５５】
即ち、光デバイス部２７が犠牲層３４により保護された状態で、接着剤３２によりスペーサ２３Ａが基板２２Ａに接着される。このため、接着時に接着剤３２からガス（揮発成分）が発生しても、光デバイス部２７は犠牲層３４により保護されているため、光デバイス部２７（機能素子）がこのガスにより汚染されるようなことはない。
【００５６】
上記のスペーサ配設工程が終了すると、次に光デバイス部２７を保護していた犠牲層３４を除去する処理が実施される（犠牲層除去工程）。この犠牲層３４の除去処理は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、アッシング、ケミカルエッチング等により実施される。
【００５７】
これにより、光デバイス部２７は外部に露出した状態となり、またこれに伴い光デバイス部２７は駆動が可能な状態となる。このように犠牲層３４が除去されると、光デバイス部２７と配線２８との電気的な接続処理が実施される。本実施例では、図１（Ｄ）に示すように、光デバイス部２７と配線２８をワイヤ２９によりワイヤボンディングする。
【００５８】
続いて、図１（Ｅ）に示すようにスペーサ２３Ａの上部にガラス板２４を位置決めし、スペーサ２３Ａ上にガラス板２４を配設する処理を行なう。本実施例では、シリコンよりなるスペーサ２３Ａとガラス板２４との接合に、陽極接合を用いている。この陽極接合とは、ガラスとシリコン（金属でも可能）を重ねて電圧印加しつつ加熱すると、ガラスとシリコンの界面で静電引力が発生し、これによりガラスとシリコンとが接合される接合方法である。
【００５９】
この陽極接合を用いてスペーサ２３Ａとガラス板２４を接合した場合、従来必要とされた接着剤を不要とすることができる。よって、ガラス板２４とスペーサ２３Ａとの接合時に、接着剤から発生するガスにより光デバイス部２７（機能素子）が汚染することを防止できる。
【００６０】
尚、陽極接合を用いてスペーサ２３Ａとガラス板２４を接合する場合、若干の酸素が発生することが知られているが、その発生量は微量であるため、光デバイス部２７に悪影響を及ぼすようなことはない。また、スペーサ２３Ａとガラス板２４とは熱膨張差が存在するため、この熱膨張差の影響を少なくする点から、ガラス板２４としては低膨張の硼珪酸ガラス、例えばパイレックス（登録商標）ガラスを用いることが望ましい。
【００６１】
図１（Ｆ）は、ガラス板２４がスペーサ２３Ａに陽極接合された状態を示している。このように、ガラス板２４がスペーサ２３Ａに配設されることにより、光デバイス部２７はガラス板２４及びスペーサ２３Ａにより封止された構成となり、よってこの封止後に塵芥が光デバイス部２７に付着することを防止することができる。
【００６２】
上記のようにガラス板２４の配設処理が終了すると、続いて図２（Ａ）に示すように、基板２２Ａをダイシングソー４４により切断し光学系モジュール２０Ａを個片化する。図２（Ｂ）は、個片化された光学系モジュール２０Ａを示している。このようにして製造された光学系モジュール２０Ａは、例えば図２（Ｃ）に示すように実装基板２５に実装されて使用される。光学系モジュール２０Ａの実装基板２５への実装方法としては、実装用接着剤２６を用いて光学系モジュール２０Ａの基板２２を実装基板２５に固定すると共に、配線２８と電極３１をワイヤ３０にて電気的に接続する。
【００６３】
続いて、上記構成とされた光学系モジュール２０Ａの変形例について説明する。前記した第１実施例に係る光学系モジュール２０Ａでは、スペーサ２３Ａは図３に示すように単に枠状の形状とされていた。
【００６４】
これに対して変形例では、図４及び図５に示すように、スペーサ２３Ｂを形成する際、スペーサ２３Ｂの基板２２（２２Ａ）と対向する位置に凸部３６を形成したことを特徴とするものである。このように、スペーサ２３Ｂに凸部３６を形成することにより、相対的にスペーサ２３Ｂには凸部３６に対して窪んだ凹部３７が形成される。
【００６５】
上記構成とされたスペーサ２３Ｂを基板２２（２２Ａ）に当接させ接着剤３２を用いて接着する際、凸部３６が基板２２と当接することにより、凹部３７の形成位置では基板２２と凹部３７との間に間隙が発生し、接着剤３２はこの間隙の内部に位置する構成となる。
【００６６】
これにより、凸部３６が基板２２（２２Ａ）と当接する部分には接着剤３２が介在しないため、スペーサ２３Ｂの基板２２（２２Ａ）に対する高さは、凸部３６が基板２２（２２Ａ）に直接当接することにより高さ出しを行なうことができる。また、前記のように接着剤３２は、凹部３７と基板２２（２２Ａ）との間に形成される間隙が形成される。よって、基板２２（２２Ａ）に対するスペーサ２３Ｂの高さを一定に保つことができる。これにより、ガラス板２４をスペーサ２３Ｂに陽極接合する際、確実に陽極接合することができ、光学系モジュール２０Ａの信頼性を高めることができる。
【００６７】
図７は、本発明の第２実施例であるマイクロデバイスの製造方法により製造された光学系モジュール２０Ｂを示している。尚、図７において、図１乃至図６に示した構成と同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。また同一の製造処理についても同様に、その説明を省略する。
【００６８】
前記した第１実施例に係る光学系モジュール２０Ａ及びその製造方法では、基板２２Ａに配線２８を設け、この配線２８により光デバイス部２７をスペーサ２３Ａの外部に引き出し、この配線２８のスペーサ２３Ａの外部位置と電極３１（実装基板２５に設けられている）とを電気的接続する構成とした。
【００６９】
これに対して本実施例に係る光学系モジュール２０Ｂ及びその製造方法では、配線２８に代えてスルーホール４０を設けたことを特徴とするものである。このスルーホール４０は、基板２２のスペーサ２３Ａの形成位置よりも内側の位置に形成されている。
【００７０】
また、スルーホール４０の上端部は、光デバイス部２７（機能素子）と電気的に接続されると共に、下端部は基板２２の背面（光デバイス部２７が配設された面と反対側の面）に露出している。この露出位置には下部電極４１が形成されると共に、下部電極４１には外部接続端子となるはんだボール４２が配設されている。
【００７１】
この構成とすることにより、第１実施例のように光デバイス部２７に接続される配線２８をスペーサ２３Ａの外部まで引き出す必要がなくなるため、この配線の引き出しに要する領域分（図７に一点鎖線で示す領域分）だけ光学系モジュール２０Ｂの小型化を図ることができる。
【００７２】
図８及び図９は、本発明の第３実施例を示している。図８は第３実施例であるマイクロデバイスの製造方法により製造された光学系モジュール２０Ｃを示しており、また図９は本発明の第３実施例である光学系モジュール２０Ｃの製造方法を示している。尚、図８及び図９において、図１乃至図６に示した構成と同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。また同一の製造処理についても同様に、その説明を省略する。
【００７３】
光学系モジュール２０Ｃは、キャビティ４６が形成されたキャビティ収納基板４５内に、光デバイス部２７が形成された基板２２を配設したことを特徴とするものである。キャビティ収納基板４５はシリコンにより形成されており、キャビティ４６はバルク状のシリコンをエッチングすることにより形成されている。また、ガラス板２４は、キャビティ収納基板４５の上面に、陽極接合を用いて接合されている。
【００７４】
更に、キャビティ収納基板４５の底面部にはスルーホール４０が形成されており、光デバイス部２７はこのスルーホール４０を用いてキャビティ収納基板４５の底面に配設されたはんだボール４２と電気的に接続されている。このように、スルーホール４０を用いることより、光デバイス部２７に接続される配線をキャビティ４６の内壁に沿って外部まで引き出す構成に比べ、光学系モジュール２０Ｃの製造の簡単化を図ることができる。
【００７５】
以下、図９を参照して，光学系モジュール２０Ｃの具体的な製造方法について説明する。
【００７６】
光学系モジュール２０Ｃを製造するには、先ず図９（Ａ）に示すシリコン基板４７を用意する。このシリコン基板４７は、高さＨが所定の高さとなるように高精度に形成されたものである。このシリコン基板４７には、エッチング処理を行なうことによりキャビティ４６が形成される（収納基板形成工程）。このエッチング処理は、キャビティ４６の内壁を垂直とする点からは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いることが望ましい。
【００７７】
続いて、このキャビティ４６が形成されたキャビティ収納基板４５には、スルーホール４０の形成処理が実施される。このスルーホール４０の形成処理は、周知の方法であり、特に困難を伴うものではない。このスルーホール４０の上端部には上部電極３９が形成され、また下端部には下部電極４１が形成される。
【００７８】
続いて、スルーホール４０が形成されたキャビティ収納基板４５には、光デバイス部２７が形成された基板２２が搭載される。この基板２２は、実装用接着剤２６を用いてキャビティ収納基板４５のキャビティ４６内に接着される。
【００７９】
この際、本実施例では犠牲層３４を除去しない、即ち光デバイス部２７に犠牲層３４が設けられた状態の基板２２をキャビティ収納基板４５に搭載する。このため、基板２２の接着時に実装用接着剤２６から発生する揮発成分（ガス）により、光デバイス部２７が汚染してしまうようなことはない。
【００８０】
基板２２がキャビティ４６内に配設されると、続いて犠牲層３４が除去されると共に、光デバイス部２７と上部電極３９とがワイヤ２９により接続される。続いて、キャビティ収納基板４５の上面にガラス板２４が搭載され、このキャビティ収納基板４５とガラス板２４とを陽極接合する。この際、前記のようにキャビティ収納基板４５は高さＨのシリコン基板４７から製造されるため、キャビティ収納基板４５も高さＨを維持している。このため、ガラス板２４を確実にキャビティ収納基板４５の上面に陽極接合することができる。
【００８１】
上記のようにガラス板２４がキャビティ収納基板４５に配設されると、続いて下部電極４１にはんだボール４２が形成され、これにより図８に示す光学系モジュール２０Ｃが完成する。
【００８２】
尚、上記した各実施例では、ガラス板２４とスペーサ２３Ａ，２３Ｂ、及びガラス板２４とキャビティ収納基板４５とを接合する方法として陽極接合を用いたが、ガスを発生させない接合方法であれば、他の接合方法を用いてもよい。具体的には、ガラス板とスペーとの接合面、及びガラス板とキャビティ収納基板との接合面にそれぞれ金メッキを施しておき、これを着き合わせて超音波接合する方法等が考えられる。
【００８３】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【００８４】
請求項１記載の発明によれば、接着時に接着剤からガス（揮発成分）が発生しても、機能素子は犠牲層により保護されているため、機能素子がこのガスにより汚染されることを防止することができる。
【００８５】
また、請求項２記載の発明によれば、従来必要とされた接着剤を不要とすることができ、よってガラス板とスペーサとの接合時に接着剤から発生するガスにより機能素子が汚染することを防止できる。
【００８６】
また、請求項３記載の発明によれば、スペーサの加工精度を高めることができる。
【００８７】
また、請求項４記載の発明によれば、機能素子に接続される配線を基板上のスペーサが配設された外部まで引き出す必要がなくなるため、この配線の引き出しに要する領域分だけマイクロデバイスの小型化を図ることができる。
【００８８】
また、請求項５記載の発明によれば、コーナー部に応力が集中することがなくなり、枠状とすることにより幅が狭くなっても強度を維持することができる。
【００８９】
また、請求項６記載の発明によれば、スペーサの基板に対する高さは凸が基板と当接することにより精度出しを行なうことができ、またスペーサと基板を接着する接着剤はこの凹部内に配設され凸部と基板との間には配設されないため、基板に対するスペーサの高さを一定に保つことができる。
【００９０】
また、請求項７記載の発明によれば、スペーサを用いないため、スペーサの接着処理を不要とすることができ、よって接着剤から発生するガスにより機能素子が汚染することを防止できる。
【００９１】
また、請求項８記載の発明によれば、陽極接合を用いてガラス板を収納基板に接合するため、接合時に機能素子を汚染させるガスの発生はなく、よって汚染のない信頼性の高いマイクロデバイスを製造できる。
【００９２】
また、請求項９記載の発明によれば、収納基板の材料としてシリコンを用いたことにより、シリコンは加工精度が高いため、キャビティを精度よく形成することができる。
【００９３】
また、請求項１０記載の発明によれば、機能素子に接続される配線をキャビティの内壁に沿って外部まで引き出す必要がなくなるため、マイクロデバイスの製造の簡単化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であるマイクロデバイスの製造方法を説明するための図である（その１）。
【図２】本発明の第１実施例であるマイクロデバイスの製造方法を説明するための図である（その２）。
【図３】スペーサを示す図である。
【図４】スペーサの変形例を示す図である。
【図５】変形例であるスペーサに設けられる凸部を拡大して示す図である。
【図６】変形例であるスペーサが基板に接着された状態を拡大して示す図である。
【図７】本発明の第２実施例であるマイクロデバイスの製造方法により製造されたマイクロデバイス（光学系モジュール）を示す図である。
【図８】本発明の第３実施例であるマイクロデバイスの製造方法により製造されたマイクロデバイス（光学系モジュール）を示す図である。
【図９】本発明の第３実施例であるマイクロデバイスの製造方法を説明するための図である。
【図１０】従来の一例であるマイクロデバイスの製造方法により製造されたマイクロデバイス（光学系モジュール）を示す図である。
【図１１】従来の一例であるマイクロデバイスの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
２０Ａ〜２０Ｃ光学系モジュール
２２基板
２３Ａ，２３Ｂスペーサ
２４ガラス板
２５実装基板
２６実装用接着剤
２７光デバイス部
３２接着剤
３４犠牲層
３５湾曲部
３６凸部
３７凹部
３８開口部
４０スルーホール
４２はんだボール
４５キャビティ収納基板
４６キャビティ
４７シリコン基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a micro device, and more particularly to a method for manufacturing a micro device on which an optical device or a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) component is mounted as a functional component.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a technology for manufacturing not only an electronic circuit but also a mechanical driving element (hereinafter, referred to as a functional element) such as an actuator on a substrate (for example, a silicon substrate) using a semiconductor manufacturing technology such as an optical device or MEMS. Is attracting attention and is being developed.
[0003]
An apparatus in which not only an electronic circuit but also a functional element is formed on a substrate by using such a semiconductor manufacturing technique (hereinafter referred to as a micro device) cannot be properly driven if dust enters the functional element. For this reason, the micro device needs to reliably prevent dust from entering the device. In view of this, conventionally, as disclosed in Patent Document 1, for example, a configuration in which a functional element is formed is covered with a lid (lid), as shown in Patent Document 1.
[0004]
FIG. 10 shows a micro device which is an example of the related art. In the figure, an optical system module 1 is taken as an example of a micro device. FIG. 11 shows an example of a conventional method for manufacturing the optical system module 1.
[0005]
The optical system module 1 generally includes a substrate 2, a spacer 3, a glass plate 4 (lid), an optical device 7, and the like. The optical system module 1 is mounted on a mounting substrate 5 using a mounting adhesive 6.
[0006]
The substrate 2 is a silicon substrate, on which an optical device section 7, wirings 8, and spacers 3 are provided. The optical device unit 7 is, for example, an optical switch, and is formed on the substrate 2 by using the MEMS technology.
[0007]
The wiring 8 is for electrically connecting the inside and the outside of the spacer 3. That is, the end of the wiring 8 located inside the spacer 3 is connected to the optical device unit 7 by the wire 9, and the other end of the wiring 8 located outside the spacer 3 is formed on the mounting substrate 5 by the wire 10. Connected to the electrode 11.
[0008]
The spacer 3 is fixed to the substrate 2 by a first adhesive 12. A glass plate 4 is fixed to the upper portion of the spacer 3 using a second adhesive 13. The optical device 7 is sealed by the spacer 3 and the glass plate 4. Therefore, after the glass plate 4 is provided, dust does not enter the space where the optical device unit 7 sealed by the spacer 3 and the glass plate 4 is provided, and the optical device unit 7 is protected. Can be achieved.
[0009]
Subsequently, a conventional method of manufacturing the optical system module 1 will be described with reference to FIG. In order to manufacture the optical system module 1, the substrate 2 on which the optical device unit 7 and the wiring 8 are formed in a separate process is prepared in advance.
[0010]
In this state, as shown in FIG. 11A, the sacrificial layer 14 has not been removed yet, and is in a state of being formed integrally with the optical device unit 7. In a conventional manufacturing process, a process of removing the sacrificial layer 14 is performed first. By performing the removing process of the sacrificial layer 14, only the optical device unit 7 is formed on the substrate 2, and the optical device unit 7 can be driven.
[0011]
Subsequently, as shown in FIG. 11B, a first adhesive 12 (made of a thermosetting resin) is applied to a portion corresponding to the disposition position of the spacer 3, and then the optical device unit 7 and the wiring 8 is connected by a wire 9. After that, the spacer 3 is placed on the first adhesive 12 and heated at a predetermined temperature to solidify the first adhesive 12 to fix the spacer 3 to the substrate 2. FIG. 11C shows a state where the spacer 3 is fixed to the substrate 2.
[0012]
Subsequently, as shown in FIG. 11D, a second adhesive 13 (made of a thermosetting resin) is applied to the upper surface of the spacer 3. When the second adhesive 13 is applied to the spacer 3, the glass plate 4 is placed on the spacer 3 via the second adhesive 13 as shown in FIG. By performing a heat treatment at a predetermined temperature in this state, the second adhesive 13 is cured and the glass plate 4 is fixed to the spacer 3. Thereby, the optical device unit 7 has a configuration in which the optical device unit 7 is sealed by the spacer 3 and the glass plate 4.
[0013]
[Patent Document 1] JP-A-2002-246489
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, also in the conventional method of manufacturing the optical system module 1 (micro device), the optical device section 7 (functional element) is sealed by the spacer 3 and the glass plate 4, so that after the glass plate 4 is provided. Can prevent dust from adhering to the optical device unit 7 and contaminating the optical device unit 7.
[0015]
However, in the conventional method of manufacturing the optical system module 1 (micro device), as shown in FIGS. 11A and 11B, by removing the sacrificial layer 14, the optical device unit 7 is exposed to the outside. After that, a method of arranging the first adhesive 12, the spacer 3, the second adhesive 13, and the glass plate 4 on the substrate 2 has been adopted.
[0016]
Therefore, when heat treatment is performed when the spacer 3 is fixed to the substrate 2 with the first adhesive 12 and when the glass plate 4 is fixed to the spacer 3 with the second adhesive 13, each of the adhesives 12, There is a problem that a gas (volatile component) is generated from 13 and the gas contaminates the optical device unit 7. As described above, when the optical device unit 7 is contaminated, the optical device unit 7 is not properly driven, and the reliability of the optical system module 1 is greatly reduced.
[0017]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a micro device capable of reliably preventing a functional element from being contaminated during a manufacturing process.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is characterized by taking the following means.
[0019]
The invention according to claim 1 is
A sacrificial layer removing step of removing a sacrificial layer used when forming a functional element,
A step of arranging a glass plate via a spacer on the substrate on which the functional element is formed, comprising:
For the substrate on which the functional element is formed before the sacrificial layer is removed, a spacer disposing step of disposing the spacer using an adhesive,
After the spacer arranging step is completed, the sacrifice layer removing step is performed.
[0020]
According to the above invention, when the spacer is provided on the substrate using the adhesive, the functional element remains in the state where the sacrificial layer is provided. That is, the spacer is adhered to the substrate by the adhesive while the functional element is protected by the sacrificial layer. For this reason, even if a gas (volatile component) is generated from the adhesive at the time of bonding, the functional element is protected by the sacrificial layer, so that the functional element is not contaminated by this gas.
[0021]
The invention according to claim 2 is
A step of arranging a glass plate via a spacer on the substrate on which the functional element is formed, comprising:
The glass plate is disposed on the spacer using anodic bonding.
[0022]
According to the above invention, when a glass plate is disposed on a substrate on which a functional element is formed via a spacer, the glass plate is bonded to the spacer using anodic bonding, so that an adhesive conventionally required is unnecessary. Therefore, it is possible to prevent the functional element from being contaminated by a gas generated from the adhesive at the time of joining the glass plate and the spacer.
[0023]
The invention according to claim 3 is:
The method for manufacturing a micro device according to claim 1 or 2,
It is characterized in that silicon is used as a material of the spacer.
[0024]
According to the above invention, the processing accuracy of the spacer can be improved by using silicon as the material of the spacer.
[0025]
The invention according to claim 4 is
The method for manufacturing a micro device according to any one of claims 1 to 3,
A through-hole formed in the substrate, one end of which is electrically connected to the functional element and the other end of which is exposed on a surface of the substrate opposite to the surface on which the functional element is provided; It is characterized in that a forming step is further provided.
[0026]
According to the above invention, it is not necessary to draw out the wiring connected to the functional element to the outside where the spacer on the substrate is provided, so that the size of the microdevice can be reduced by the area required for drawing out the wiring. .
[0027]
The invention according to claim 5 is
The method for manufacturing a micro device according to any one of claims 1 to 4,
Further comprising a spacer forming step of forming the spacer,
In the spacer forming step, the spacer is formed in a frame shape, and an inner peripheral corner portion of the spacer is formed in a curved shape.
[0028]
According to the above invention, the spacer is formed in a frame shape and the inner peripheral corner portion of the spacer is formed in a curved shape, so that stress is not concentrated on the corner portion, and the width is reduced by forming the frame. The strength can be maintained even if it becomes narrow.
[0029]
The invention according to claim 6 is:
The method for manufacturing a micro device according to any one of claims 1 to 5,
In the spacer forming step, a convex portion that comes into contact with the substrate on the spacer and a concave portion that is depressed with respect to the contact portion are formed,
In the spacer disposing step, the spacer is disposed on the substrate by bringing the convex portion into contact with the substrate and filling the concave portion with the adhesive.
[0030]
According to the above invention, the convex portion and the concave portion are formed in the spacer in the spacer forming step. Therefore, when the spacer is disposed on the substrate in the spacer disposing step, the convex portion comes into contact with the substrate and the concave portion is separated from the substrate. Therefore, the height of the spacer with respect to the substrate can be accurately determined by the contact of the protrusion with the substrate. Further, since a gap is formed between the concave portion and the substrate, the adhesive for bonding the spacer and the substrate is disposed between the concave portion and the substrate, and is not disposed between the convex portion and the substrate. Therefore, the height of the spacer with respect to the substrate can be kept constant.
[0031]
Further, the method for manufacturing a micro device according to the invention of claim 7 is as follows.
A storage substrate forming step of forming a storage substrate by forming a cavity in the base material,
A substrate disposing step in which the substrate on which the functional element is formed before the sacrificial layer is removed is disposed in the cavity of the storage substrate using an adhesive.
A sacrificial layer removing step of removing the sacrificial layer after completion of the substrate disposing step;
Disposing a glass plate on the storage substrate so as to cover the cavity.
[0032]
According to the above invention, since no spacer is used, the bonding process of the spacer can be made unnecessary, so that the functional element can be prevented from being contaminated by the gas generated from the adhesive.
[0033]
The invention according to claim 8 is
The method for manufacturing a micro device according to claim 7,
The glass plate is disposed on the housing substrate by using anodic bonding.
[0034]
According to the present invention, since the glass plate is bonded to the housing substrate using anodic bonding, a gas that contaminates the functional element is not generated at the time of bonding, so that a highly reliable microdevice free of contamination can be manufactured.
[0035]
The invention according to claim 9 is
The method for manufacturing a micro device according to claim 7 or 8,
The storage substrate is made of silicon.
[0036]
According to the invention, since silicon is used as the material of the storage substrate, the processing accuracy of silicon is high, so that the cavity can be formed with high accuracy.
[0037]
The invention according to claim 10 is
The method for manufacturing a micro device according to any one of claims 7 to 9,
One end is electrically connected to the functional element, and the other end is formed on the housing substrate with a through-hole electrode exposed on the surface of the housing substrate opposite to the surface on which the functional element is provided. A through hole forming step is further provided.
[0038]
According to the present invention, it is not necessary to draw the wiring connected to the functional element to the outside along the inner wall of the cavity, so that the manufacture of the micro device can be simplified.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0040]
1 and 2 are views showing a manufacturing method of a micro device according to a first embodiment of the present invention along a manufacturing procedure. In the present embodiment, a method for manufacturing an optical system module 20A (see FIGS. 2B and 2C) having an optical device unit 27 as a functional element will be described as an example of a microdevice. For convenience of description, the configuration of the optical system module 20A will be briefly described first with reference to FIG. 2C, and then a method of manufacturing the optical system module 20A will be described.
[0041]
As shown in FIG. 2C, the optical system module 20A is roughly composed of a substrate 22, a spacer 23A, a glass plate 24, an optical device 27, and the like. The optical system module 20A is mounted on a mounting substrate 25 using a mounting adhesive 26.
[0042]
The substrate 22 is a silicon substrate, on which the optical device 27, the wiring 28, and the spacer 23A are provided. The optical device unit 27 is, for example, an optical switch, and is formed on the substrate 22 using the MEMS technology. At this time, the optical device section 27 is formed on the sacrificial layer 34 formed on the substrate 22.
[0043]
Here, the sacrificial layer is formed integrally with the functional element at the stage of manufacturing the functional element (optical device section 27), has a function of holding the functional element, and finally has a function for operating the functional element. Refers to the layer to be removed. Therefore, while the sacrificial layer 34 exists, the optical device 27 is protected by the sacrificial layer 34.
[0044]
The wiring 28 is formed by patterning a copper film, and is formed before and after the optical device 27 is formed. The wiring 28 electrically connects the inside and the outside of the spacer 23A. That is, the end of the wiring 28 located inside the spacer 23A is connected to the optical device unit 27 by the wire 29, and the other end of the wiring 28 located outside the spacer 23A is formed on the mounting substrate 5 by the wire 10. Connected to the electrode 11. Gold wires are used as the wires 29 and 30.
[0045]
The spacer 23 A is made of silicon, and is fixed to the substrate 22 by the adhesive 32. The spacer 23A has a frame shape in a plan view as shown in an enlarged view in FIG. 3 by forming the opening 38.
[0046]
In order to reduce the size of the optical system module 20A, the width of the spacer 23A (indicated by an arrow W in the drawing) is formed to be narrow. Since silicon has good workability and can be finely processed, the spacer 23A having a narrow width W can be easily formed.
[0047]
Further, a curved portion 35 is formed at an inner peripheral corner of the opening 38 of the spacer 23A. As a result, stress does not concentrate on the corners of the spacer 23A, and the strength of the spacer 23A can be maintained even when the width W of the frame portion is reduced as described above.
[0048]
A glass plate 24 is fixed above the spacer 23A. The optical device 27 has a sealed structure by the spacer 23A and the glass plate 24. Therefore, after the glass plate 24 is provided, dust does not enter the space where the optical device unit 27 sealed by the spacer 23A and the glass plate 24 is provided. Thus, the optical device 27 can be prevented from being contaminated, and the optical device 27 can be reliably driven.
[0049]
Subsequently, a method for manufacturing the optical system module 20A according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
To manufacture the optical system module 1, a substrate 22A shown in FIG. 1A is prepared. The substrate 22A is a silicon wafer, and the optical device 27, the wiring 28, and the like are formed on the surface of the substrate 22A by using micromachining technology. Although a large number of the optical device portions 27 and the like are formed on the substrate 22A, FIGS. 1 and 2 show an enlarged portion corresponding to one optical system module 20A.
[0050]
In this state, as shown in FIG. 1A, the sacrificial layer 34 is formed in the optical device section 27. As described above, the process of removing the sacrificial layer 14 is first performed in the conventional manufacturing method, but in the present embodiment, the process proceeds to the next step without removing the sacrificial layer 34.
[0051]
First, as shown in FIG. 1B, an adhesive 32 is applied to the substrate 22A having the above configuration. The adhesive 32 is an adhesive made of a thermosetting resin, and is applied to a portion of the substrate 22A corresponding to the position where the spacer 23 is provided. As shown in FIG. 1 (C), a spacer 23A is provided on the adhesive 32. Subsequently, a heating process is performed to cure the adhesive 32 and fix the spacer 23A to the substrate 22A (spacer 23A). Arrangement process).
[0052]
As described above, in this embodiment, since silicon is used as the material of the spacer 23A, the spacer 23A can be processed with high precision. For this reason, the width dimension W (see FIG. 3) of the spacer 23A can be reduced, and the arrangement area (arrangement space) of the spacer 23A on the substrate 22A can be reduced. Thereby, the size of the manufactured optical system module 20A can be reduced, and the number of optical system modules 20A manufactured from one substrate 22A (wafer) can be increased.
[0053]
Further, even if the width W of the spacer 23A is reduced as described above, the curved portion 35 is formed at the inner peripheral corner of the spacer 23A. For this reason, even if there is a temperature change as described above, stress does not concentrate on the corner portion, and the strength of the spacer 23A can be maintained.
[0054]
By the way, as described above, in the spacer disposing step, when the spacer 23A is fixed to the substrate 22A, a heat treatment is performed to cure the adhesive 32. In this heat treatment, the volatile components contained in the adhesive 32 are gasified and scattered. However, in the present embodiment, when the spacer 23A is provided on the substrate 22A using the adhesive 32, the optical device 27 is still provided with the sacrificial layer 34 (see FIG. 1C). ).
[0055]
That is, the spacer 23A is adhered to the substrate 22A by the adhesive 32 while the optical device 27 is protected by the sacrificial layer 34. For this reason, even if a gas (volatile component) is generated from the adhesive 32 during bonding, the optical device 27 (functional element) is contaminated by this gas because the optical device 27 is protected by the sacrificial layer 34. There is no such thing.
[0056]
When the above-described spacer disposing step is completed, a process of removing the sacrificial layer 34 that has protected the optical device 27 is performed (sacrifice layer removing step). The removal of the sacrificial layer 34 is performed by reactive ion etching (RIE), ashing, chemical etching, or the like.
[0057]
As a result, the optical device unit 27 is exposed to the outside, and accordingly, the optical device unit 27 is driven. When the sacrificial layer 34 is removed in this way, an electrical connection process between the optical device unit 27 and the wiring 28 is performed. In the present embodiment, as shown in FIG. 1D, the optical device section 27 and the wiring 28 are wire-bonded with the wires 29.
[0058]
Subsequently, as shown in FIG. 1E, a process of positioning the glass plate 24 above the spacer 23A and disposing the glass plate 24 on the spacer 23A is performed. In this embodiment, anodic bonding is used for bonding the spacer 23A made of silicon and the glass plate 24. This anodic bonding is a bonding method in which when glass and silicon (or even metal) are stacked and heated while applying a voltage, an electrostatic attractive force is generated at the interface between glass and silicon, thereby bonding glass and silicon. is there.
[0059]
When the spacer 23A and the glass plate 24 are joined using this anodic joining, the adhesive which has been required conventionally can be eliminated. Therefore, it is possible to prevent the gas generated from the adhesive from contaminating the optical device 27 (functional element) when the glass plate 24 and the spacer 23A are joined.
[0060]
It is known that when the spacer 23A and the glass plate 24 are joined by anodic bonding, a slight amount of oxygen is generated. However, since the amount of the generated oxygen is very small, it may adversely affect the optical device 27. There is nothing. Further, since there is a difference in thermal expansion between the spacer 23A and the glass plate 24, a low expansion borosilicate glass such as Pyrex (registered trademark) glass is used as the glass plate 24 in order to reduce the influence of the difference in thermal expansion. It is desirable to use.
[0061]
FIG. 1F shows a state in which the glass plate 24 is anodically bonded to the spacer 23A. By arranging the glass plate 24 on the spacer 23A, the optical device unit 27 is sealed by the glass plate 24 and the spacer 23A, so that dust adheres to the optical device unit 27 after this sealing. Can be prevented.
[0062]
When the disposition processing of the glass plate 24 is completed as described above, subsequently, as shown in FIG. 2A, the substrate 22A is cut by the dicing saw 44 to separate the optical system module 20A. FIG. 2B shows an optical system module 20A that has been separated. The optical system module 20A manufactured in this manner is used by being mounted on a mounting board 25, for example, as shown in FIG. As a method for mounting the optical system module 20A on the mounting substrate 25, the substrate 22 of the optical system module 20A is fixed to the mounting substrate 25 using a mounting adhesive 26, and the wires 28 and the electrodes 31 are electrically connected by wires 30. Connection.
[0063]
Next, a modified example of the optical system module 20A having the above configuration will be described. In the optical system module 20A according to the first embodiment described above, the spacer 23A was simply formed in a frame shape as shown in FIG.
[0064]
On the other hand, in a modified example, as shown in FIGS. 4 and 5, when forming the spacer 23B, a protrusion 36 is formed at a position of the spacer 23B facing the substrate 22 (22A). It is. Thus, by forming the convex portion 36 on the spacer 23B, a concave portion 37 which is relatively concave with respect to the convex portion 36 is formed on the spacer 23B.
[0065]
When the spacer 23 B having the above-described configuration is brought into contact with the substrate 22 (22 A) and bonded using the adhesive 32, the convex portion 36 comes into contact with the substrate 22. A gap is generated between the adhesive and the adhesive 32, and the adhesive 32 is located inside the gap.
[0066]
As a result, since the adhesive 32 is not interposed in the portion where the convex portion 36 contacts the substrate 22 (22A), the height of the spacer 23B with respect to the substrate 22 (22A) is reduced. Height contact can be performed by contact. Further, as described above, the adhesive 32 has a gap formed between the recess 37 and the substrate 22 (22A). Therefore, the height of the spacer 23B with respect to the substrate 22 (22A) can be kept constant. Thus, when the glass plate 24 is anodic-bonded to the spacer 23B, anodic bonding can be reliably performed, and the reliability of the optical system module 20A can be improved.
[0067]
FIG. 7 shows an optical system module 20B manufactured by the method for manufacturing a micro device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same components as those shown in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The description of the same manufacturing process is also omitted.
[0068]
In the optical system module 20A and the method of manufacturing the same according to the first embodiment, the wiring 28 is provided on the substrate 22A, and the optical device 27 is drawn out of the spacer 23A by the wiring 28. The position and the electrode 31 (provided on the mounting substrate 25) were electrically connected.
[0069]
On the other hand, in the optical system module 20B and the method of manufacturing the same according to the present embodiment, a through hole 40 is provided instead of the wiring 28. This through hole 40 is formed at a position inside the position where the spacer 23A is formed on the substrate 22.
[0070]
The upper end of the through hole 40 is electrically connected to the optical device 27 (functional element), and the lower end is the back surface of the substrate 22 (the surface opposite to the surface on which the optical device 27 is provided). ) Is exposed. A lower electrode 41 is formed at the exposed position, and a solder ball 42 serving as an external connection terminal is provided on the lower electrode 41.
[0071]
With this configuration, it is not necessary to draw out the wiring 28 connected to the optical device unit 27 to the outside of the spacer 23A as in the first embodiment, so that the area required for drawing out the wiring (the dashed line in FIG. The size of the optical system module 20 B can be reduced by an amount corresponding to the region indicated by ().
[0072]
8 and 9 show a third embodiment of the present invention. FIG. 8 shows an optical system module 20C manufactured by the micro device manufacturing method according to the third embodiment, and FIG. 9 shows a manufacturing method of the optical system module 20C according to the third embodiment of the present invention. I have. 8 and 9, the same components as those shown in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The description of the same manufacturing process is also omitted.
[0073]
The optical system module 20C is characterized in that the substrate 22 on which the optical device unit 27 is formed is disposed in the cavity housing substrate 45 on which the cavity 46 is formed. The cavity housing substrate 45 is formed of silicon, and the cavity 46 is formed by etching bulk silicon. Further, the glass plate 24 is bonded to the upper surface of the cavity housing substrate 45 using anodic bonding.
[0074]
Further, a through hole 40 is formed in the bottom surface portion of the cavity housing substrate 45, and the optical device portion 27 is electrically connected to the solder ball 42 provided on the bottom surface of the cavity housing substrate 45 by using the through hole 40. It is connected. As described above, by using the through hole 40, the manufacturing of the optical system module 20 C can be simplified as compared with a configuration in which the wiring connected to the optical device unit 27 is drawn out to the outside along the inner wall of the cavity 46. .
[0075]
Hereinafter, a specific method of manufacturing the optical system module 20C will be described with reference to FIG.
[0076]
To manufacture the optical system module 20C, first, a silicon substrate 47 shown in FIG. 9A is prepared. The silicon substrate 47 is formed with high precision so that the height H becomes a predetermined height. The cavity 46 is formed in the silicon substrate 47 by performing an etching process (storage substrate forming step). It is desirable to use reactive ion etching (RIE) for this etching process in view of making the inner wall of the cavity 46 vertical.
[0077]
Subsequently, a process of forming the through hole 40 is performed on the cavity storage board 45 in which the cavity 46 is formed. The process of forming the through hole 40 is a well-known method, and does not involve any particular difficulty. An upper electrode 39 is formed at the upper end of the through hole 40, and a lower electrode 41 is formed at the lower end.
[0078]
Subsequently, the substrate 22 on which the optical device unit 27 is formed is mounted on the cavity housing substrate 45 on which the through hole 40 is formed. The substrate 22 is bonded in the cavity 46 of the cavity housing substrate 45 using the mounting adhesive 26.
[0079]
At this time, in this embodiment, the sacrifice layer 34 is not removed, that is, the substrate 22 in which the sacrifice layer 34 is provided in the optical device section 27 is mounted on the cavity storage substrate 45. Therefore, the optical device 27 is not contaminated by the volatile component (gas) generated from the mounting adhesive 26 when the substrate 22 is bonded.
[0080]
When the substrate 22 is disposed in the cavity 46, the sacrificial layer 34 is subsequently removed, and the optical device 27 and the upper electrode 39 are connected by the wires 29. Subsequently, the glass plate 24 is mounted on the upper surface of the cavity storage substrate 45, and the cavity storage substrate 45 and the glass plate 24 are anodically bonded. At this time, since the cavity housing substrate 45 is manufactured from the silicon substrate 47 having the height H as described above, the cavity housing substrate 45 also maintains the height H. Therefore, the glass plate 24 can be securely anodically bonded to the upper surface of the cavity storage substrate 45.
[0081]
When the glass plate 24 is disposed on the cavity receiving substrate 45 as described above, a solder ball 42 is subsequently formed on the lower electrode 41, whereby the optical system module 20C shown in FIG. 8 is completed.
[0082]
In each of the above-described embodiments, anodic bonding is used as a method for bonding the glass plate 24 and the spacers 23A and 23B, and the glass plate 24 and the cavity housing substrate 45. Other joining methods may be used. Specifically, a method may be considered in which gold plating is applied to the bonding surface between the glass plate and the space and the bonding surface between the glass plate and the cavity housing substrate, and these are bonded together for ultrasonic bonding.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following various effects can be realized.
[0084]
According to the first aspect of the present invention, even if a gas (volatile component) is generated from the adhesive during bonding, the functional element is protected by the sacrificial layer, so that the functional element is prevented from being contaminated by this gas. can do.
[0085]
According to the second aspect of the present invention, it is possible to eliminate the need for an adhesive which has been conventionally required, thereby preventing the functional element from being contaminated by gas generated from the adhesive when the glass plate and the spacer are joined. Can be prevented.
[0086]
According to the third aspect of the invention, the processing accuracy of the spacer can be improved.
[0087]
According to the fourth aspect of the present invention, it is not necessary to draw the wiring connected to the functional element to the outside where the spacers are provided on the substrate. Can be achieved.
[0088]
Further, according to the fifth aspect of the present invention, stress is not concentrated on the corner portion, and the strength can be maintained even if the width is reduced by forming the frame.
[0089]
According to the sixth aspect of the present invention, the height of the spacer with respect to the substrate can be made accurate by projecting the protrusion into contact with the substrate, and the adhesive for bonding the spacer and the substrate is disposed in the recess. The spacer is not disposed between the projection and the substrate, so that the height of the spacer with respect to the substrate can be kept constant.
[0090]
Further, according to the invention of claim 7, since no spacer is used, the bonding process of the spacer can be made unnecessary, so that the functional element can be prevented from being contaminated by gas generated from the adhesive.
[0091]
According to the invention of claim 8, since the glass plate is bonded to the housing substrate using anodic bonding, there is no generation of gas that contaminates the functional element at the time of bonding, and thus a highly reliable microdevice free of contamination. Can be manufactured.
[0092]
According to the ninth aspect of the present invention, since silicon is used as the material of the storage substrate, the processing accuracy of silicon is high, so that the cavity can be formed with high accuracy.
[0093]
Further, according to the tenth aspect, it is not necessary to draw out the wiring connected to the functional element to the outside along the inner wall of the cavity, so that the manufacture of the micro device can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view for explaining a method for manufacturing a micro device according to a first embodiment of the present invention (part 1).
FIG. 2 is a diagram for explaining the method for manufacturing the micro device according to the first embodiment of the present invention (part 2).
FIG. 3 is a view showing a spacer.
FIG. 4 is a view showing a modified example of the spacer.
FIG. 5 is an enlarged view showing a protrusion provided on a spacer according to a modification.
FIG. 6 is an enlarged view showing a modified example in which a spacer is adhered to a substrate.
FIG. 7 is a view showing a micro device (optical system module) manufactured by a micro device manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a micro device (optical system module) manufactured by a micro device manufacturing method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view illustrating a method of manufacturing a micro device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a micro device (optical system module) manufactured by a conventional micro device manufacturing method.
FIG. 11 is a view for explaining a method of manufacturing a micro device which is an example of the related art.
[Explanation of symbols]
20A-20C Optical system module
22 Substrate
23A, 23B spacer
24 glass plate
25 Mounting board
26 Mounting adhesive
27 Optical Device
32 adhesive
34 Sacrificial layer
35 curved part
36 convex
37 recess
38 opening
40 Through Hole
42 Solder Ball
45 Cavity storage board
46 cavities
47 Silicon substrate

Claims

機能素子を形成する時に用いられる犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、
前記機能素子が形成された基板に、スペーサを介してガラス板を配設する工程とを有するマイクロデバイスの製造方法であって、
前記犠牲層が除去される前の前記機能素子が形成された基板に対し、接着剤を用いて前記スペーサを配設するスペーサ配設工程と、
該スペーサ配設工程が終了した後、前記犠牲層除去工程を実施することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。A sacrificial layer removing step of removing a sacrificial layer used when forming a functional element,
A step of arranging a glass plate via a spacer on the substrate on which the functional element is formed, comprising:
For the substrate on which the functional element is formed before the sacrificial layer is removed, a spacer disposing step of disposing the spacer using an adhesive,
A method for manufacturing a micro device, comprising performing the sacrificial layer removing step after the spacer disposing step is completed.

機能素子が形成された基板に、スペーサを介してガラス板を配設する工程とを有するマイクロデバイスの製造方法であって、
前記ガラス板を前記スペーサに陽極接合を用いて配設したことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。A step of arranging a glass plate via a spacer on the substrate on which the functional element is formed, comprising:
A method for manufacturing a micro device, wherein the glass plate is disposed on the spacer by using anodic bonding.

請求項１または２記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記スペーサの材料としてシリコンを用いたことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。The method for manufacturing a micro device according to claim 1 or 2,
A method for manufacturing a micro device, wherein silicon is used as a material of the spacer.

請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロデバイスの製造方法において、
一端部が前記機能素子と電気的に接続されると共に、他端部が前記基板の前記機能素子が配設された面と反対側の面に露出するスルーホール電極を前記基板に形成するスルーホール形成工程を更に設けたことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。The method for manufacturing a micro device according to any one of claims 1 to 3,
A through-hole formed in the substrate, one end of which is electrically connected to the functional element and the other end of which is exposed on a surface of the substrate opposite to the surface on which the functional element is provided; A method for manufacturing a micro device, further comprising a forming step.

請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記スペーサを形成するスペーサ形成工程を更に有し、
該スペーサ形成工程において、前記スペーサを枠状に形成すると共に、前記スペーサの内周コーナー部を湾曲形状に形成したことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。The method for manufacturing a micro device according to any one of claims 1 to 4,
Further comprising a spacer forming step of forming the spacer,
In the spacer forming step, the spacer is formed in a frame shape, and the inner peripheral corner of the spacer is formed in a curved shape.

請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記スペーサ形成工程で、前記スペーサに前記基板に当接する凸部と、該当接部に対し窪んだ凹部とを形成し、
前記スペーサ配設工程では、前記凸部を前記基板に当接させると共に、前記凹部に前記接着剤を充填することにより、前記スペーサを前記基板に配設することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。The method for manufacturing a micro device according to any one of claims 1 to 5,
In the spacer forming step, a convex portion that comes into contact with the substrate on the spacer and a concave portion that is depressed with respect to the contact portion are formed,
The method of manufacturing a micro device, wherein, in the spacer disposing step, the spacer is disposed on the substrate by bringing the convex portion into contact with the substrate and filling the concave portion with the adhesive. .

基材にキャビティを形成することにより収納基板を形成する収納基板形成工程と、
犠牲層が除去される前の機能素子が形成された基板を、前記収納基板のキャビティ内に接着剤を用いて配設する基板配設工程と、
該基板配設工程の終了の後に、前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、
前記キャビティを覆うように前記収納基板にガラス板を配設する工程とを有することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。A storage substrate forming step of forming a storage substrate by forming a cavity in the base material,
A substrate disposing step in which the substrate on which the functional element is formed before the sacrificial layer is removed is disposed in the cavity of the storage substrate using an adhesive.
A sacrificial layer removing step of removing the sacrificial layer after completion of the substrate disposing step;
Disposing a glass plate on the housing substrate so as to cover the cavity.

請求項７記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記ガラス板を前記収納基板に陽極接合を用いて配設したことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。The method for manufacturing a micro device according to claim 7,
A method for manufacturing a micro device, wherein the glass plate is disposed on the housing substrate by using anodic bonding.

請求項７または８記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記収納基板の材料としてシリコンを用いたことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。The method for manufacturing a micro device according to claim 7 or 8,
A method for manufacturing a micro device, wherein silicon is used as a material of the storage substrate.

請求項７乃至９のいずれか１項に記載のマイクロデバイスの製造方法において、
一端部が前記機能素子と電気的に接続されると共に、他端部が前記収納基板の前記機能素子が配設された面と反対側の面に露出するスルーホール電極を前記収納基板に形成するスルーホール形成工程を更に設けたことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。The method for manufacturing a micro device according to any one of claims 7 to 9,
One end portion is electrically connected to the functional element, and the other end is formed on the housing substrate with a through-hole electrode exposed on the surface of the housing substrate opposite to the surface on which the functional element is provided. A method for manufacturing a micro device, further comprising a through hole forming step.