JP2006202909A - 微小構造体を有する半導体装置および微小構造体の製造方法 - Google Patents

微小構造体を有する半導体装置および微小構造体の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2006202909A
JP2006202909A JP2005011850A JP2005011850A JP2006202909A JP 2006202909 A JP2006202909 A JP 2006202909A JP 2005011850 A JP2005011850 A JP 2005011850A JP 2005011850 A JP2005011850 A JP 2005011850A JP 2006202909 A JP2006202909 A JP 2006202909A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
sensor
adhesive layer
semiconductor device
chip
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP2005011850A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4578251B2 (ja
JP2006202909A5 (ja
Inventor
Naoki Ikeuchi
直樹 池内
Hiroyuki Hashimoto
浩幸 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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 Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2005011850A priority Critical patent/JP4578251B2/ja
Priority to TW095101615A priority patent/TW200642090A/zh
Priority to PCT/JP2006/300615 priority patent/WO2006077867A1/ja
Publication of JP2006202909A publication Critical patent/JP2006202909A/ja
Priority to US11/826,647 priority patent/US20070262306A1/en
Publication of JP2006202909A5 publication Critical patent/JP2006202909A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4578251B2 publication Critical patent/JP4578251B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032Packages or encapsulation
    • B81B7/0045Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure
    • B81B7/0048Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure between the MEMS die and the substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B81C99/0035Testing
    • B81C99/004Testing during manufacturing
    • 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
    • G01P15/0802Details
    • 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
    • G01P15/12Measuring 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 alteration of electrical resistance
    • G01P15/123Measuring 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 alteration of electrical resistance by piezo-resistive elements, e.g. semiconductor strain gauges
    • 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
    • G01P15/18Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0228Inertial sensors
    • B81B2201/0235Accelerometers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0257Microphones or microspeakers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0174Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
    • B81C2201/019Bonding or gluing multiple substrate layers
    • 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
    • G01P2015/084Measuring 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 the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
    • G01P2015/0842Measuring 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 the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass the mass being of clover leaf shape
    • 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
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • 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
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and 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
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1015Shape
    • H01L2924/10155Shape being other than a cuboid
    • H01L2924/10158Shape being other than a cuboid at the passive surface
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49004Electrical device making including measuring or testing of device or component part

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

【課題】 ウェハ状態での特性がアセンブリ行程により変化することを抑制する微小構造体を有する半導体装置および微小構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】 微小構造体のチップCPが複数形成されたウェハ100に対して接着層15を用いてダミーウェハ10と貼り合わせる。そして、MEMSデバイス1は、カッティングしたダミーウェハ10をチップCPの台座としてハウジング部材110と接着させることにより、ハウジング部材110を用いてパッケージする際の下からの応力等をダミーウェハ10で吸収する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、微小構造体たとえばMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を有する半導体装置および微小構造体の製造方法に関する。
近年、特に半導体微細加工技術等を用いて、機械・電子・光・化学等の多様な機能を集積化したデバイスであるMEMSが注目されている。これまでに実用化されたMEMS技術としては、たとえば自動車・医療用の各種センサとして、マイクロセンサである加速度センサや圧力センサ、エアフローセンサ等にMEMSデバイスが搭載されてきている。また、インクジェットプリンタヘッドにこのMEMS技術を採用することにより、インクを噴射するノズル数の増加と正確なインクの噴射が可能となり、画質の向上と印刷スピードの高速化を図ることが可能となっている。さらには、反射型のプロジェクタにおいて用いられているマイクロミラーアレイ等も一般的なMEMSデバイスとして知られている。
また、今後MEMS技術を利用したさまざまなセンサやアクチュエータが開発されることにより光通信・モバイル機器への応用、計算機の周辺機器への応用、さらにはバイオ分析や携帯用電源への応用へと展開することが期待されている。技術調査レポート第3号(経済産業省産業技術環境局技術調査室 製造産業局産業機械課 発行 平成15年3月28日)には、MEMSに関する技術の現状と課題という議題で種々のMEMS技術が紹介されている。
一方で、MEMSデバイスの発展に伴い、微細な構造等を適正に検査するテストも重要となってくる。
従来においては、パッケージ後にデバイスを回転することや、あるいは振動等の手段を用いてその特性の評価を実行してきたが微細加工技術後のウェハ状態等の初期段階において適正な検査を実行して不良を検出することにより歩留りを向上させ製造コストをより低減することが可能となる。
技術調査レポート第3号(経済産業省産業技術環境局技術調査室 製造産業局産業機械課 発行 平成15年3月28日)
図16は、ウェハ上に形成された複数のMEMSチップをダイシング工程によりカッティングし、パッケージする場合を説明する図である。
図16に示されるように、ウェハ100は、ダイシングブレード101によりダイシングされる。具体的には、チップCP毎に分離されるようにダイシングブレードによりカッティングされる。カッティングされたチップCPは、次にアセンブリ工程において、ハウジング部材110とチップCPとが接着層120を用いて接着される。そして、ワイヤWRを用いてチップCP上に設けられたパッド(図示せず)とワイヤボンディングされることとなる。
しかしながら、図16に示されるようにハウジング部材110とチップCPとが接着層120を介して直接接着されるような場合においては、このアセンブリ工程の影響等(応力等)を直接ハウジング部材110から受けることになる。これにより、MEMSチップCPの特性がウェハ状態の際の特性と変化するという問題がある。
したがって、ウェハ状態で良品と判定されたものが、アセンブリ行程後のいわゆるパッケージテスト等において不良品と判定される場合がある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、ウェハ状態での特性がアセンブリ行程により変化することを抑制する微小構造体を有する半導体装置および微小構造体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る微小構造体を有する半導体装置は、各々が、可動部を有する微小構造体を含む複数のセンサチップが形成された第1ウェハと、第1ウェハと接着され、ダイシング後のパッケージの際に各センサチップの台座として用いられる第2ウェハとを備える。
好ましくは、第1ウェハと第2のウェハとの間において、第1ウェハと第2ウェハとを接着するための接着層が設けられ、接着層は、第2ウェハ上の領域において、第1ウェハの各センサチップの可動部を形成する領域に対向する領域を除く領域に形成される。
好ましくは、ダイシング後のパッケージの際に、第1および第2ウェハの各センサチップおよび各センサチップの台座を収納するためのハウジングと、ハウジングに収納するために、各センサチップの台座とハウジングとを接着するための接着層とを備える。接着層は、各センサチップの台座とハウジングとの接着面積が各センサチップの台座の面積よりも小さくなるように形成される。
好ましくは、第1および第2ウェハは、シリコンウェハに相当する。
好ましくは、各センサチップは、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサおよびマイクロフォンの少なくとも1つに相当する。
好ましくは、複数のセンサチップの特性を評価するウェハテストは、第1ウェハと第2ウェハとが接着された状態で行なわれる。
特に、第1および第2ウェハは、搬送手段によりウェハテストを実行するテスタに搬送される。搬送手段は、第2ウェハに対して真空吸着を実行する。
本発明に係る微小構造体の製造方法は、第1のウェハに複数のセンサチップを形成するステップと、第1のウェハと、パッケージの際に各センサチップの台座として用いられる第2のウェハとを第1の接着層を用いて接着するステップと、接着された第1および第2の半導体基板とをダイシングにより各々のセンサチップに分離するステップとを備える。
好ましくは、ダイシング後のパッケージの際に、第1および第2ウェハの各センサチップおよび各センサチップの台座を収納するハウジングに収納するために、各センサチップの台座とハウジングとを第2の接着層を用いて接着するステップとをさらに備える。
特に、第2の接着層は、各センサチップの台座とハウジングとの接着面積が各センサチップの台座の面積よりも小さくなるように形成される。
好ましくは、第1の接着層は、第2ウェハ上の領域において、第1ウェハの各センサチップの可動部を形成する領域に対向する領域を除く領域に形成される。
好ましくは、第1ウェハと第2ウェハとが接着された状態で、複数のセンサチップの特性を評価するウェハテストを実行するステップをさらに備える。
特に、ウェハテストを実行するステップは、第2ウェハに対して真空吸着を実行してテスタに対して搬送するステップを含む。
本発明に係る微小構造体を有する半導体装置および微小構造体を製造する方法は、各々が、可動部を有する微小構造体を含む複数のセンサチップが形成された第1ウェハと、ダイシング後のパッケージの際に各センサチップの台座として用いられる第2ウェハとを接着する。これにより、パッケージの際に生じる応力等を台座で吸収することができ、ウェハ状態の特性を変化させることなくパッケージすることができる。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。
図1は、本発明の実施の形態に従う微小構造体の製造方法を説明する概念図である。
図1を参照して、本発明の実施の形態に従う微小構造体の製造方法は、微小構造体のチップCPが複数形成されたウェハ100に対して接着層15を用いてダミーウェハ10と貼り合わせる。
図2は、ダミーウェハ10とウェハ100とを接着する場合のフローを説明する図である。
図2を参照して、ダミーウェハ10に接着層をパターニングする(ステップS1)。次にダミーウェハ上の接着層パターンとウェハ100の接着されるべき箇所が合うようにアライメントして接着する(ステップS2)。アライメントについては、一般的な技術であり、本例においては詳細な説明は省略する。
次に、接着した状態で接着層の硬化温度で所望時間加熱する(ステップS3)。これにより、ダミーウェハ10とウェハ100との接着状態が高まる。そして温度を下げて常温に戻す(ステップS4)。これによりウェハ100とダミーウェハ10との貼り合せ工程が完了する。なお、接着力を増すために接着の際にダミーウェハ10およびウェハ100の少なくとも一方を加熱しておくことも可能である。なお、接着層としては、たとえば、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、可撓性エポキシ樹脂等を利用することも可能である。
再び図1を参照して、この貼り合わされたウェハ100およびダミーウェハ10をダイシングブレード101によりチップ状になるようにカッティングする。次に、アセンブリ行程において、チップ状にカッティングされたチップユニットCPUとハウジング部材110とを接着層20を用いて接着させる。なお、チップユニットCPUは、ウェハ100をカッティングして形成されるチップCPと、カッティングされた接着層15およびダミーウェハ10とで構成される。
そして、上述したようにチップCP上に形成される図示しない所望の端子とワイヤWRを用いてワイヤボンディングされてパッケージングされたMEMSデバイス1が作製される。
本発明では、一例として可動部を有する微小構造体のチップCPとして多軸である3軸加速度センサを挙げて説明する。
図3は、3軸加速度センサのデバイス上面から見た図である。
図3に示されるように、チップCPには複数のパッドPDがその周辺に配置されている。そして電気信号をパッドPDに対して伝達あるいはパッドPDから伝達するために金属配線が設けられている。そして中央部にはクローバ型を形成する4つの重錐体ARが配置されている。
図4は、3軸加速度センサの概略図である。
図4を参照して、この3軸加速度センサはピエゾ抵抗型であり検出素子であるピエゾ抵抗素子が拡散抵抗として設けられている。このピエゾ抵抗型の角速度センサは安価なICプロセスを利用することができるとともに検出素子である抵抗素子を小さく形成しても感度低下がないため小型化・低コスト化に有利である。
具体的な構成としては、中央の重錐体ARは4本のビームBMで支持した構造となっている。ビームBMはX,Yの2軸方向に互いに直交するように形成されており、1軸当りに4つのピエゾ抵抗素子を備えている。Z軸方向検出用の4つのピエゾ抵抗素子は、X軸方向検出用ピエゾ抵抗素子の横に配置されている。
重錐体ARの上面形状はクローバ型を形成し、中央部でビームBMと連結されている。このクローバ型構造を採用することにより重錐体ARを大きくすると同時にビーム長も長くすることができるため小型であっても高感度な加速度センサを実現することが可能である。
このピエゾ抵抗型の3軸加速度センサの動作原理は、重錐体が加速度(慣性力)を受けると、ビームBMが変形しその表面に形成されたピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化により加速度を検出するメカニズムである。そしてこのセンサ出力は、3軸それぞれ独立に組み込まれた後述するホイートストンブリッジの出力から取出す構成に設定されている。
図5は、各軸方向の加速度を受けた場合の重錐体とビームの変形を説明する概念図である。
図5に示されるようにピエゾ抵抗素子は、加えられた歪みによってその抵抗値が変化する性質(ピエゾ抵抗効果)を持っており、引張歪みの場合は抵抗値が増加し、圧縮歪みの場合は抵抗値が減少する。本例においては、X軸方向検出用ピエゾ抵抗素子Rx1〜Rx4、Y軸方向検出用ピエゾ抵抗素子Ry1〜Ry4およびZ軸方向検出用ピエゾ抵抗素子Rz1〜Rz4が一例として示されている。
図6は、各軸に対して設けられるホイートストンブリッジの回路構成図である。
図6(a)は、X(Y)軸におけるホイートストンブリッジの回路構成図である。
X軸およびY軸の出力電圧としてはそれそれVxoutおよびVyoutとする。
図6(b)は、Z軸におけるホイートストンブリッジの回路構成図である。
Z軸の出力電圧としてはVzoutとする。
上述したように加えられた歪みによって各軸4つのピエゾ抵抗素子の抵抗値は変化し、この変化に基づいて各ピエゾ抵抗素子はたとえばX軸Y軸においては、ホイートストンブリッジで形成される回路の出力を各軸の加速度成分が独立に分離された出力電圧として検出される。なお、上記の回路が構成されるように図3で示されるような上述した金属配線等が連結され、所定のパッドから各軸に対する出力電圧が検出されるように構成されている。
また、この3軸加速度センサは、加速度のDC成分も検出することができるため重力加速度を検出する傾斜角センサすなわち角速度センサとしても用いることが可能である。
図7は、重力加速度(入力)とセンサ出力との関係を説明する図である。
図7に示されるように、重力加速度(入力)に応じた出力電圧(mV)を検出することが可能である。
上記で説明したように本発明のMEMSデバイス1は、カッティングしたダミーウェハ10をチップCPの台座としてハウジング部材110と接着させることにより、ハウジング部材110を用いてパッケージする際の下からの応力等をダミーウェハ10で吸収することが可能となる。
これにより、可動部すなわち重錘体ARおよびビームBMがパッケージの際の応力によって変形する場合があるが本願構成によりダミーウェハ10でそれらの応力を吸収することができるため、ウェハ状態での特性がアセンブリ行程により変化することを抑制することができる。
これにより、例えばウェハテストにおいて良品とされた場合に、アセンブリ行程後のパッケージテストにおいて不良品となることを抑制して歩留りを向上させることができる。さらに、ウェハテストの際のテスト結果を有効に用いることも可能である。
なお、ここで用いられるダミーウェハ10はチップCPが形成されるウェハ100と同じ熱膨張係数を有した材料で形成されるものとする。すなわちシリコン(Si)材料で形成することが可能である。
この点で、同じ熱膨張係数を有した材料よりなるダミーウェハの台座を用いた構成とすることにより両者の熱膨張係数の相違に起因した歪みによる悪影響を除去することができる。
上記においては、ダミーウェハ10とウェハ100とを接着するために接着層15を用いて接着する場合について説明したが、ダミーウェハ10の全面に接着層を形成するのではなく、選択的に接着層を形成することも可能である。
図8は、接着層をダミーウェハ10上に選択的に形成する場合を説明する概念図である。
図8(a)は、ダミーウェハ10上に所定のパターンに従って接着層15♯を形成した場合を説明する図である。
図8(b)は、ダミーウェハ10とウェハ100との接着を説明する図である。
図8(b)に示されるように、ウェハ100とダミーウェハ10とは上述した接着層15♯を介して互いに接着される。
たとえば、本例においてはチップCP内の微小構造体の可動部たとえば重錘体ARおよびビームBMを形成するような領域に対向する領域を除く領域に選択的に接着層が形成されるようにパターニングする。
これにより、ダミーウェハ10とウェハ100との接着において可動部が接着層15#により接着される危険性を回避することも可能である。
パターニング方式としては、種々の方式を挙げることができるが、たとえば接着ペーストのスクリーン印刷方式たとえばマスクの上からペーストを印刷する方式や、接着ペーストの選択箇所へのディスペンス方式たとえば空気等の圧力でノズルから一定量のペーストを押し出す方式や、感光性接着剤を用いてフォトリソグラフィによりパターニングする方式や、不必要な箇所にパンチ穴をあけた接着シート(テープ)等を用いて接着する方式を採用することも可能である。
図9は、パッケージの際のチップユニットCPUとハウジング部材110との接着を説明するである。
図9(a)に示されるように、接着層20を用いてハウジング部材110とチップユニットCPUとを接着するにあたり、接着面積をセンサチップCPの台座であるダミーウェハ10の面積よりも小さくなるように形成することができる。この接着面積を小さく形成することにより、アセンブリ行程において影響するハウジング部材110からの応力をチップCPに伝達するのをさらに抑制することが可能となる。なお、本例においては、選択的に接着層15#を形成することにより可動部以外の領域においてチップCPとダミーウェハ10とが接着されている場合が示されている。
図9(b)は、ダミーウェハ10とハウジング部材110との間に形成される接着層を概略的に説明する図である。
図9(b)に示されるように、矩形状のパターニングに従う接着層20aを用いてチップユニットCPUとハウジング部材110とを接着することも可能であるし、円状のパターニングに従う接着層20bを用いてチップユニットCPUとハウジング部材110とを接着することも可能である。また、本例においては、単一の領域に接着層を形成する場合について示しているがこれに限られず、複数の領域に接着層を形成することも可能である。
図10は、ウェハ100に対してウェハテストを実行する場合を説明する図である。
図10を参照して、本願発明においては、ウェハ100とダミーウェハ10とが接着層15を介して接着された状態でウェハテストが実行される。
具体的には、測定用真空吸着チャック34(以下、単にチャックとも称する)上にこのウェハ100およびダミーウェハ10が搬送され、プローブ針51を有したプローブカード50により、ウェハ100上に形成されたチップCPの特性検査が実行される。
図11は、ウェハテストを実行する検査装置30を説明する概略ブロック図である。
図11を参照して、検査装置30は、被検査体であるウェハを搬送する搬送アーム32を有するロータ部33と、検査部36と、ウェハ保持手段35とで主要部が構成されている。この場合、ロータ部33に配設された搬送アーム32は、水平方向に回転可能でかつ垂直方向に移動可能な多関節のリンク機構によって形成されており、複数枚のウェハを収容するカセット(図示せず)内から取出したウェハをウェハ保持手段35に搬送するとともに、検査部36において検査されたウェハをカセットに再び搬入するように構成されている。搬送アーム32によってカセットから取出されたウェハは、ウェハ保持手段35のチャック34へ搬送される。ウェハ保持手段35は、この状態を維持して検査部36に搬送する。そして、検査部36において、アライメント装置37の位置検出カメラ38等によって搬送されたウェハの位置を検出する。この検出された位置情報に基づいてアライメントが実行され、プローブ針51を所望のテストパッドと接触させるための位置調整等が行なわれる。
図12は、検査部36を説明する概略構成図である。
図12を参照して、プローブ針51が装着されたプローブカード50は、テストヘッド55と接続されている。
テストヘッド55は、ウェハ100に印加する検査用電源や電極パッドのパターン出力部や電極バッドの出力を測定部に取り込むための入力部等の電気機器(図示せず)を搭載した自立する柱状体にて形成されている。
ウェハ保持手段35は、可撓性の管路17を介してチャック34と接続された吸着手段である真空ポンプ18を含む。
図13は、ウェハ保持手段35の一部を説明する図である。
図13に示されるように、Y方向に沿って配設されるY方向案内レール43に摺動自在に案内されるYステージと、このYステージに設けられたY方向と直交する方向すなわちX方向に沿って設けられたX方向案内レール42に摺動自在に案内されるXステージと、このXステージに対して昇降(Z方向)および回転可能に装着されるチャック34とで構成されている。この場合、図示しないがチャック34は、吸引用小孔を有する中空状に形成されており、チャック34の中空部に可撓性の管路17を介して吸着手段である真空ポンプ18が接続されている。
図14は、真空ポンプ18によってウェハが吸着される場合を説明する図である。
図14に示されるように、真空ポンプ18を作動させることによってチャック34の中空部内が負圧となってウェハ100およびダミーウェハ10を吸引保持することができる。
本実施の形態の構成においては、ウェハ保持手段35において、真空吸着する際、ダミーウェハ10を吸着して搬送することになる。すなわち上述した加速度センサが形成されるウェハ100においては、貫通部を有するためこのような真空ポンプ18による真空吸着によりウェハを直接搬送することはできない。
しかしながら、本願発明の如くダミーウェハ10を接着することによりダミーウェハ10においては貫通部を有しないため、真空吸着が可能となり特別な装置を必要とすることなくウェハ100に対してウェハテストすることが可能となる。
上記の実施の形態においては、加速度センサについて形成されるチップCPについて説明したが本願発明は加速度センサに限られることなく他の可動部を有するMEMSデバイスに適用することが可能である。
上記の実施の形態においては、加速度センサについて形成されるチップCPについて説明したが本願発明は加速度センサに限られることなく他の可動部を有するMEMSデバイスに適用することが可能である。
図15は、容量検知型センサ素子の一例としてマイクロフォンについて説明する図である。
図15(a)を参照して、マイクロフォン70は、基板80と、基板80上に形成された酸化膜81と、酸化膜81の上に形成された振動板71(振動板から外部へ延びる延長部76を含む)と、振動板71の上に設けられ、絶縁材で形成された固定部74と、固定部74の上に設けられた背電極72とを含む。固定部74によって振動板71と背電極72との間に空間73が形成される。背電極72には複数の貫通孔が音響ホール75として設けられる。また、背電極72の表面には背電極用の取出し電極77が設けられ、振動板71の延長部76の表面には振動板用の取出し電極78が設けられている。
次に、図15(b)も参照して、振動板71は基板80のほぼ中央部に設けられ、矩形状を有している。ここでは説明を簡単にするために正方形として説明する。振動板71を構成する4つの辺のほぼ中央には、それらの辺に隣接して矩形状の4つの固定部74a〜74dが設けられ固定部74の上には背電極72が設けられる。背電極72は固定部74の振動板側の4つの辺と、隣接する固定部74(たとえば、74aと74bの最短距離である隣接する頂点を結ぶ4つの辺(直線)を含む八角形状を有している。
背電極72が矩形の振動板71の4辺の外周部に設けた固定部74で支持されるとともに、固定部74の隣接する頂点間の最短距離を結ぶ形状を有しているため、背電極72の機械強度を確保できる。
なお、図15(b)においては、理解の容易のために振動板71と固定部74との間に間隔を設けているが実際はこの間隔は殆どない。
また、図15(b)において各固定部74の上に背電極用取出し電極77を設け、振動板71の延長部76の表面の四隅に4個の振動板用取出し電極78を設けているが、これは歩留りを考慮したものであって、それぞれ1個ずつ存在すれば特に問題はない。
振動板71は、外部からの圧力変化(音声等を含む)を受けて振動する。すなわち、このマイクロフォン70は、振動板71と背電極72とをコンデンサとして機能させるものであり、音圧信号によって振動板71が振動する際のコンデンサの静電容量の変化を電気的に取出す形態で使用することができる。
本例においてはマイクロフォンを例に挙げて説明したがこれに限らず圧力センサのような任意の容量検知型センサ素子にも適用することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の実施の形態に従う微小構造体の製造方法を説明する概念図である。 ダミーウェハ10とウェハ100とを接着する場合のフローを説明する図である。 3軸加速度センサのデバイス上面から見た図である。 3軸加速度センサの概略図である。 各軸方向の加速度を受けた場合の重錐体とビームの変形を説明する概念図である。 各軸に対して設けられるホイートストンブリッジの回路構成図である。 重力加速度(入力)とセンサ出力との関係を説明する図である。 接着層をダミーウェハ10上に選択的に形成する場合を説明する概念図である。 パッケージの際のチップユニットCPUとハウジング部材110との接着を説明するである。 ウェハ100に対してウェハテストを実行する場合を説明する図である。 ウェハテストを実行する検査装置30を説明する概略ブロック図である。 検査部36を説明する概略構成図である。 ウェハ保持手段35の一部を説明する図である。 真空ポンプ18によってウェハが吸着される場合を説明する図である。 容量検知型センサ素子の一例としてマイクロフォンについて説明する図である。 ウェハ上に形成された複数のMEMSチップをダイシング工程によりカッティングし、パッケージする場合を説明する図である。
符号の説明
1 MEMSデバイス、10 ダミーウェハ、15,15#,20,20a,20b 接着層、17 管路、18 真空ポンプ、32 搬送アーム、33 ロータ部、34 測定用真空吸着チャック、35 ウェハ保持手段、36 検査部、37 アライメント装置、42 X方向案内レール、43 Y方向案内レール、50 プローブカード、51 プローブ針、55 テストヘッド、100 ウェハ、101 ダイシングブレード、110 ハウジング部材。

Claims (13)

  1. 各々が、可動部を有する微小構造体を含む複数のセンサチップが形成された第1ウェハと、
    前記第1ウェハと接着され、ダイシング後のパッケージの際に各前記センサチップの台座として用いられる第2ウェハとを備える、微小構造体を有する半導体装置。
  2. 前記第1ウェハと前記第2のウェハとの間において、前記第1ウェハと前記第2ウェハとを接着するための接着層が設けられ、
    前記接着層は、前記第2ウェハ上の領域において、前記第1ウェハの各前記センサチップの前記可動部を形成する領域に対向する領域を除く領域に形成される、請求項1記載の微小構造体を有する半導体装置。
  3. 前記ダイシング後のパッケージの際に、前記第1および第2ウェハの各前記センサチップおよび各前記センサチップの台座を収納するためのハウジングと、
    前記ハウジングに収納するために、各前記センサチップの台座と前記ハウジングとを接着するための接着層とを備え、
    前記接着層は、各前記センサチップの台座と前記ハウジングとの接着面積が各前記センサチップの台座の面積よりも小さくなるように形成される、請求項1記載の微小構造体を有する半導体装置。
  4. 前記第1および第2ウェハは、シリコンウェハに相当する、請求項1記載の微小構造体を有する半導体装置。
  5. 各前記センサチップは、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサおよびマイクロフォンの少なくとも1つに相当する、請求項1記載の微小構造体を有する半導体装置。
  6. 前記複数のセンサチップの特性を評価するウェハテストは、前記第1ウェハと前記第2ウェハとが接着された状態で行なわれる、請求項1記載の微小構造体を有する半導体装置。
  7. 前記第1および第2ウェハは、搬送手段により前記ウェハテストを実行するテスタに搬送され、
    前記搬送手段は、前記第2ウェハに対して真空吸着を実行する、請求項6記載の微小構造体を有する半導体装置。
  8. 第1のウェハに複数のセンサチップを形成するステップと、
    前記第1のウェハと、パッケージの際に各前記センサチップの台座として用いられる第2のウェハとを第1の接着層を用いて接着するステップと、
    接着された前記第1および第2の半導体基板とをダイシングにより各々のセンサチップに分離するステップとを備える、微小構造体の製造方法。
  9. ダイシング後の前記パッケージの際に、前記第1および第2ウェハの各前記センサチップおよび各前記センサチップの台座を収納するハウジングに収納するために、各前記センサチップの台座と前記ハウジングとを第2の接着層を用いて接着するステップとをさらに備える、請求項8記載の微小構造体の製造方法。
  10. 前記第2の接着層は、各前記センサチップの台座と前記ハウジングとの接着面積が各前記センサチップの台座の面積よりも小さくなるように形成される、請求項9記載の微小構造体の製造方法。
  11. 前記第1の接着層は、前記第2ウェハ上の領域において、前記第1ウェハの各前記センサチップの前記可動部を形成する領域に対向する領域を除く領域に形成される、請求項8記載の微小構造体の製造方法。
  12. 前記第1ウェハと前記第2ウェハとが接着された状態で、前記複数のセンサチップの特性を評価するウェハテストを実行するステップをさらに備える、請求項8記載の微小構造体の製造方法。
  13. 前記ウェハテストを実行するステップは、前記第2ウェハに対して真空吸着を実行してテスタに対して搬送するステップを含む、請求項12記載の微小構造体の製造方法。
JP2005011850A 2005-01-19 2005-01-19 微小構造体を有する半導体装置および微小構造体の製造方法 Expired - Fee Related JP4578251B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005011850A JP4578251B2 (ja) 2005-01-19 2005-01-19 微小構造体を有する半導体装置および微小構造体の製造方法
TW095101615A TW200642090A (en) 2005-01-19 2006-01-16 Semiconductor device having minute structure and method of manufacturing minute structure
PCT/JP2006/300615 WO2006077867A1 (ja) 2005-01-19 2006-01-18 微小構造体を有する半導体装置および微小構造体の製造方法
US11/826,647 US20070262306A1 (en) 2005-01-19 2007-07-17 Semiconductor device having microstructure and method of manufacturing microstructure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005011850A JP4578251B2 (ja) 2005-01-19 2005-01-19 微小構造体を有する半導体装置および微小構造体の製造方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2006202909A true JP2006202909A (ja) 2006-08-03
JP2006202909A5 JP2006202909A5 (ja) 2007-12-13
JP4578251B2 JP4578251B2 (ja) 2010-11-10

Family

ID=36692256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005011850A Expired - Fee Related JP4578251B2 (ja) 2005-01-19 2005-01-19 微小構造体を有する半導体装置および微小構造体の製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20070262306A1 (ja)
JP (1) JP4578251B2 (ja)
TW (1) TW200642090A (ja)
WO (1) WO2006077867A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008053929A1 (fr) * 2006-11-02 2008-05-08 Tokyo Electron Limited Appareil permettant d'inspecter une structure fine, procédé permettant d'inspecter une structure fine et appareil de support de substrat

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5547147B2 (ja) * 2011-09-13 2014-07-09 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
CN108622847A (zh) * 2018-05-03 2018-10-09 河北美泰电子科技有限公司 Mems传感器的封装方法及封装结构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6254969A (ja) * 1985-09-03 1987-03-10 Mitsubishi Electric Corp 半導体圧力センサの製造方法
JPS63118628A (ja) * 1986-11-06 1988-05-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体圧力センサのブリツジ回路調整方法
JPH0595046A (ja) * 1991-10-02 1993-04-16 Matsushita Electric Works Ltd センサー形成済基板のダイシング方法
JP2003315196A (ja) * 2002-04-25 2003-11-06 Denso Corp 圧力センサの製造方法およびその製造方法に用いる測定装置
JP2006003101A (ja) * 2004-06-15 2006-01-05 Canon Inc 半導体圧力センサの特性評価装置および特性評価方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002005951A (ja) * 2000-06-26 2002-01-09 Denso Corp 半導体力学量センサ及びその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6254969A (ja) * 1985-09-03 1987-03-10 Mitsubishi Electric Corp 半導体圧力センサの製造方法
JPS63118628A (ja) * 1986-11-06 1988-05-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体圧力センサのブリツジ回路調整方法
JPH0595046A (ja) * 1991-10-02 1993-04-16 Matsushita Electric Works Ltd センサー形成済基板のダイシング方法
JP2003315196A (ja) * 2002-04-25 2003-11-06 Denso Corp 圧力センサの製造方法およびその製造方法に用いる測定装置
JP2006003101A (ja) * 2004-06-15 2006-01-05 Canon Inc 半導体圧力センサの特性評価装置および特性評価方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008053929A1 (fr) * 2006-11-02 2008-05-08 Tokyo Electron Limited Appareil permettant d'inspecter une structure fine, procédé permettant d'inspecter une structure fine et appareil de support de substrat
JPWO2008053929A1 (ja) * 2006-11-02 2010-02-25 東京エレクトロン株式会社 微小構造体の検査装置、微小構造体の検査方法及び基板保持装置
KR101011491B1 (ko) 2006-11-02 2011-01-31 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 미소 구조체의 검사 장치, 미소 구조체의 검사 방법 및 기판 유지 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP4578251B2 (ja) 2010-11-10
US20070262306A1 (en) 2007-11-15
WO2006077867A1 (ja) 2006-07-27
TW200642090A (en) 2006-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101011491B1 (ko) 미소 구조체의 검사 장치, 미소 구조체의 검사 방법 및 기판 유지 장치
CN102183677B (zh) 集成惯性传感器与压力传感器及其形成方法
JP4573794B2 (ja) プローブカードおよび微小構造体の検査装置
JP4387987B2 (ja) 微小構造体の検査装置、微小構造体の検査方法および微小構造体の検査プログラム
WO2006106876A1 (ja) 微小構造体のプローブカード、微小構造体の検査装置、検査方法およびコンピュータプログラム
JP4020938B2 (ja) 半導体ウェハ用搬送トレイおよび半導体ウェハ搬送システム
JP2013250133A (ja) 電子デバイス及びその製造方法、並びに電子機器
TW200813431A (en) Multi-range three-axis acceleration sensor device
JP2007101531A (ja) 力学量センサ
KR101019080B1 (ko) 미소 구조체의 검사 장치 및 미소 구조체의 검사 방법
WO2006030716A1 (ja) 微小構造体の検査装置および微小構造体の検査方法
JP4416460B2 (ja) 加速度センサー
JP4578251B2 (ja) 微小構造体を有する半導体装置および微小構造体の製造方法
JP2008190892A (ja) 加速度センサおよびそれを用いた電子機器
JP4269292B2 (ja) 3軸加速度センサー
JP4856426B2 (ja) 微小構造体の検査装置、及び微小構造体の検査方法
JP2007003211A (ja) 加速度センサおよびその出力補正方法
JP4712474B2 (ja) 半導体装置、半導体装置の製造方法、半導体装置の製造方法プログラムおよび半導体製造装置
JP2010139313A (ja) センサ装置の製造方法
JP2009079948A (ja) 半導体加速度センサ及びその製造方法
JP4822846B2 (ja) 微小構造体の検査装置、微小構造体の検査方法および微小構造体の検査プログラム
JP2010048597A (ja) 微小構造体の検査装置および微小構造体の検査方法
JP2022079129A (ja) 慣性センサー、慣性計測装置、及び慣性センサーの製造方法
JP2006284553A (ja) 微小構造体の検査装置、微小構造体の検査方法および微小構造体の検査プログラム

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071031

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100303

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100817

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100824

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees