JP2018006577A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの基板の離間距離の変動が抑制され、電気的および機械的な接続不良の発生の抑制された半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】環状の第１金属端子（１１）が第１面（１０ａ）に形成されたキャップ基板（１０）、および、環状の第２金属端子（５１）が第２面（５０ａ）に形成された半導体基板（５０）を準備し、第１面と第２面とが対向するようにキャップ基板と半導体基板とを対向配置し、キャップ基板と半導体基板それぞれを熱しつつ、キャップ基板と半導体基板とを互いに近づけることで、第１金属端子と第２金属端子とを金属接合する半導体装置の製造方法であって、第１面および第２面の少なくとも一方には高さが一定の二重環状を成すスペーサ（５６）が形成されており、キャップ基板と半導体基板との離間距離がスペーサの高さと成るように、キャップ基板と半導体基板とを互いに近づける。【選択図】図１

Description

本発明は、キャップ基板と半導体基板とが金属接合された半導体装置の製造方法に関するものである。

特許文献１に示されるように、第一半導体層と第二半導体層とが結合金属層を介して結合された半導体貼り合わせ結合体が知られている。結合金属層は、第一半導体層の貼り合わせ面に形成された第一結合金属層と、第二半導体層の貼り合わせ面に形成された第二結合金属層とを相互に密着させて貼り合わせることにより得られる。

特開２００５−４４８８７号公報

上記したように特許文献１に示される半導体貼り合わせ結合体では、第一結合金属層と第二結合金属層とを相互に密着させて貼り合わせることで、第一半導体層と第二半導体層とを結合する結合金属層を得る。このように第一結合金属層と第二結合金属層とを相互に密着させて貼り合わせるには、第一結合金属層と第二結合金属層それぞれを重ね合わせて高温状態にする。この際、第一結合金属層と第二結合金属層それぞれは高温状態になったことと、重ね合わせによる圧力とによって、重ね合わせる方向とは直交する横方向に変形する。これにより第一半導体層と第二半導体層の離間距離が変動する虞がある。

また横方向に変形した結合金属層が半導体層の意図しない領域と電気的に接続され、それによって電気的な接続不良が発生する虞がある。さらに言えば、上記したように第一結合金属層と第二結合金属層それぞれは接合対象である第一半導体層と第二半導体層へと向かう方向とは異なる横方向へと変形する。したがってこの横方向に変形した第一結合金属層と第二結合金属層それぞれと２つの半導体層との接触が不確かとなる虞がある。この結果、２つの半導体層（２つの基板）で機械的な接続不良の生じる虞がある。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、２つの基板の離間距離の変動が抑制され、電気的および機械的な接続不良の発生の抑制された半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するための開示された発明の１つは、環状の第１金属端子（１１）が第１面（１０ａ）に形成されたキャップ基板（１０）、および、環状の第２金属端子（５１）が第２面（５０ａ）に形成された半導体基板（５０）を準備し、
第１面と第２面とが対向するようにキャップ基板と半導体基板とを対向配置し、
キャップ基板と半導体基板それぞれを熱しつつ、キャップ基板と半導体基板とを互いに近づけることで、第１金属端子と第２金属端子とを接触させ、第１金属端子と第２金属端子とを金属接合する半導体装置の製造方法であって、
第１面および第２面の少なくとも一方には、第１金属端子と第２金属端子の金属接合時において第１金属端子と第２金属端子それぞれの周囲を内側と外側から囲む高さが一定の二重環状を成すスペーサ（５６）が形成されており、
キャップ基板と半導体基板との離間距離がスペーサの高さと成るように、キャップ基板と半導体基板とを互いに近づけて第１金属端子と第２金属端子とを金属接合する。

このように本発明によれば、キャップ基板（１０）と半導体基板（５０）の離間距離がスペーサ（５６）によって規定される。したがって半導体基板（５０）にスペーサ（５６）が設けられていない構成とは異なり、金属端子（１１，５１）それぞれの金属接合時の変形によってキャップ基板（１０）と半導体基板（５０）との離間距離が変動することが抑制される。

またスペーサは二重環状を成し、その高さが一定となっている。そして上記したように本発明ではキャップ基板と半導体基板との離間距離がスペーサの高さと成るように、キャップ基板と半導体基板とを互いに近づける。これにより第１金属端子（１１）と第２金属端子（５１）とが、第１面（１０ａ）、第２面（５０ａ）、および、スペーサ（５６）によって構成される閉塞空間内に設けられる。したがって接触によって金属端子（１１，５１）それぞれが変形したとしても、金属端子（１１，５１）それぞれが基板（１０，５０）の意図しない領域と電気的に接続されることが抑制される。これにより電気的な接続不良の生じることが抑制される。

さらに言えば、金属端子（１１，５１）の変形はキャップ基板（１０）と半導体基板（５０）とが互いに近づく方向に対して直交する横方向となる。このように金属端子（１１，５１）それぞれは接合対象であるキャップ基板（１０）と半導体基板（５０）へと向かう方向とは異なる横方向へと変形する。したがってこれら横方向に変形した金属端子（１１，５１）それぞれと基板（１０，５０）との接触が不確かとなる虞がある。しかしながら上記したように金属端子（１１，５１）は、第１面（１０ａ）、第２面（５０ａ）、および、スペーサ（５６）によって構成される閉塞空間内に設けられる。したがって横方向に変形した金属端子（１１，５１）それぞれがスペーサ（５６）と接触した場合、横方向に変形した金属端子（１１，５１）はキャップ基板（１０）と半導体基板（５０）へと向かう方向に変形する。このため変形した金属端子（１１，５１）それぞれと基板（１０，５０）との接触が不確かとなることが抑制される。この結果、キャップ基板（１０）と半導体基板（５０）とで機械的な接続不良の生じることが抑制される。

なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけている。この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。

キャップ基板と半導体基板とが対向配置された状態を示す断面図である。 加速度センサの概略構成を示す断面図である。 第１金属端子の平面形状を説明するための平面図である。 第２金属端子とスペーサそれぞれの平面形状を説明するための平面図である。 図１の領域Ａの拡大断面図である。 図２の領域Ｂの拡大断面図である。 第２実施形態の第１金属端子を説明するための断面図である。 キャップ基板と半導体基板とが金属接合された際の金属端子を説明するための断面図である。 第３実施形態の第１金属端子を説明するための断面図である。 キャップ基板と半導体基板とが金属接合された際の金属端子を説明するための断面図である。 第４実施形態の第１金属端子を説明するための断面図である。 キャップ基板と半導体基板とが金属接合された際の金属端子を説明するための断面図である。 第５実施形態の第１金属端子を説明するための断面図である。 キャップ基板と半導体基板とが金属接合された際の金属端子を説明するための断面図である。 加速度センサの変形例を示す断面図である。

以下、本発明を加速度センサの製造方法に適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図６に基づいて本実施形態に係る加速度センサを説明する。なお図３では後述の貫通電極１５を省略している。図４では後述のＭＥＭＳ５５などを省略している。そして構成を明りょうとするため、図３では第１金属端子１１にハッチングを入れている。図４では第２金属端子５１とスペーサ５６それぞれにハッチングを入れている。また図５および図６では後述の貫通電極１５を省略している。そして図６ではもともとあった金属端子１１，５１の形成位置を示すために、金属端子１１，５１の外形を破線で示している。

以下においては互いに直交の関係にある３方向を、ｘ方向、ｙ方向、および、ｚ方向と示す。本実施形態ではｘ方向とｙ方向とによって規定される平面をｘ−ｙ平面と示す。

図２に示すように加速度センサ１００は、キャップ基板１０と半導体基板５０とが金属接続体９０を介して貼り合されて成る。この金属接続体９０は、キャップ基板１０の第１金属端子１１と半導体基板５０の第２金属端子５１とを拡散接合することで成る。以下、金属接合される前のキャップ基板１０と半導体基板５０を個別に説明する。

本実施形態のキャップ基板１０はシリコン基板からなる。図１に示すようにキャップ基板１０には、ｘ−ｙ平面に面する第１面１０ａとその裏側の裏面１０ｂとをｚ方向に貫通する貫通孔１２が複数形成されている。貫通孔１２を構成する壁面、および、裏面１０ｂそれぞれは絶縁膜１３によって覆われている。この絶縁膜１３は酸化シリコンや窒化シリコンから成る。そして貫通孔１２を構成する壁面の絶縁膜１３には導電膜１４が形成されている。また貫通孔１２の第１面１０ａ側の開口部は導電膜１４によって閉塞されている。この導電膜１４は例えばアルミニウムから成る。貫通孔１２を構成する壁面を覆う絶縁膜１３に設けられた導電膜１４、および、貫通孔１２の第１面１０ａ側の開口部に設けられた導電膜１４それぞれによって貫通電極１５が形成されている。

第１面１０ａには、貫通電極１５と電気的に接続される複数の第１金属端子１１が形成されている。これら複数の第１金属端子１１の内の一部は対応する貫通電極１５を介して後述のＭＥＭＳ５５の入出力端子と電気的に接続される。残りの第１金属端子１１は対向する貫通電極１５を介してグランドに接続され、キャップ基板１０と半導体基板５０とを金属接合する機能を果たす。図３に、この残りの第１金属端子１１を示す。この第１金属端子１１はｘ−ｙ平面において環状を成している。そしてｚ方向の高さは全周で一定となっている。第１金属端子１１はアルミニウムから成る。

なおキャップ基板１０の第１面１０ａ側の一部のｚ方向の長さ（厚さ）は局所的に短くなっている。このキャップ基板１０の局所的に凹んだ部位（以下、凹部１６と示す）は、後述のＭＥＭＳ５５を囲う機能を果たす。複数の凹部１６を取り囲むように環状の第１金属端子１１が第１面１０ａに設けられている。

半導体基板５０は絶縁層５２を介して２つの半導体層５３，５４が積層されて成るＳＯＩ基板である。第１半導体層５３はｘ−ｙ平面に面する第２面５０ａを有する。図１に示すように半導体層５３，５４と絶縁層５２は周知のエッチング加工技術により微細加工が施されている。この微細加工により第２面５０ａ側の表層にＭＥＭＳ５５（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）が形成されている。

ＭＥＭＳ５５は、絶縁層５２を介さずに第２半導体層５４に対して浮いた第１半導体層５３から成る浮遊部と、絶縁層５２を介して第２半導体層５４に固定された第１半導体層５３から成る固定部と、を有する。浮遊部には、質量中心を成す錘部、錘部に形成された可動電極、錘部に連結されたバネ性の梁部が含まれる。そして固定部には、梁部を連結固定するアンカ、可動電極とｘ−ｙ平面において対向配置される固定電極が含まれる。可動電極と固定電極とによってコンデンサが構成されている。なお固定電極は第２半導体層５４に対して不動であればよく、絶縁層５２を介して第２半導体層５４に固定されていなくともよい。すなわち固定電極は浮遊部に含まれていてもよい。

加速度センサ１００に加速度が印加されると錘部に慣性力が発生する。これにより梁部が伸び縮みし、錘部が変位する。この結果、可動電極と固定電極との対向間隔や対向面積が変動し、コンデンサの静電容量が変化する。このように加速度の印加によってコンデンサの静電容量が変化する。したがってこの静電容量の変化に基づいて加速度を検出することができる。この静電容量の変化を示す検出信号は、半導体基板５０の第２面５０ａに形成された配線パターン（図示略）に出力される。

第２面５０ａには、上記の配線パターンの他に複数の第２金属端子５１が形成されている。複数の第２金属端子５１の内の一部は配線パターンと電気的に接続される。残りの第２金属端子５１はグランドに接続され、キャップ基板１０と半導体基板５０とを金属接合する機能を果たす。図４に、この残りの第２金属端子５１を示す。この第２金属端子５１はｘ−ｙ平面において環状を成している。そしてｚ方向の高さは全周で一定となっている。第２金属端子５１はアルミニウムからなる。

また第２面５０ａには、配線パターンと第２金属端子５１の他に、環状の第２金属端子５１の周囲を内側および外側から囲む二重環状のスペーサ５６も形成されている。スペーサ５６は酸化シリコンや窒化シリコン、若しくは、ポリシリコンから成る。スペーサ５６はｘ−ｙ平面において第２金属端子５１の内側に設けられる環状の内側スペーサと、第２金属端子５１の外側に設けられる環状の外側スペーサと、を有する。これら内側スペーサと外側スペーサの数は単数に限定されない。

スペーサ５６のｚ方向の高さは一定であり、その第２面５０ａから最も離れた環状の上端面５６ａはｘ−ｙ平面に面している。図５に示すようにスペーサ５６のｚ方向の高さはｈ１となっており、第２金属端子５１と第１金属端子１１それぞれのｚ方向の高さｈ２，ｈ３よりも長くなっている。しかしながらスペーサ５６の高さｈ１は、第２金属端子５１と第１金属端子１１それぞれの高さｈ２，ｈ３を加算した高さｈ２＋ｈ３よりも短くなっている。

またスペーサ５６のｘ−ｙ平面の横幅はｗ１となっている。すなわち上記の内側スペーサと外側スペーサのｘ−ｙ平面の間隔はｗ１となっている。このスペーサ５６の横幅ｗ１は第２金属端子５１と第１金属端子１１それぞれのｘ−ｙ平面の最長横幅ｗ２，ｗ３よりも長くなっている。さらに言えば、スペーサ５６における第１金属端子１１と第２金属端子５１それぞれの周囲を内側および外側から囲む領域の体積は、対応する第２金属端子５１と第１金属端子１１それぞれの体積を合算した合算体積よりも大きくなっている。すなわち内側スペーサと外側スペーサの間の領域の体積は、上記の合算体積よりも大きくなっている。なお本実施形態では横幅ｗ２は横幅ｗ３よりも長くなっている。しかしながらこれとは反対に横幅ｗ３が横幅ｗ２よりも長い構成を採用することもできる。

次にキャップ基板１０と半導体基板５０の金属接合を詳説する。以下に示すｚ方向は鉛直方向に沿っている。

キャップ基板１０は第１ウエハに複数含まれているものである。同様にして半導体基板５０は第２ウエハに複数含まれているものである。先ずこれら第１ウエハと第２ウエハを準備する。そして第１ウエハを第１ヒートテーブルに載せて固定する。この際、裏面１０ｂを第１ヒートテーブルの載置面に接触させる。同様にして第２ウエハを第２ヒートテーブルに載せて固定する。この際、第２面５０ａの裏面を第２ヒートテーブルの載置面に接触させる。

次いで図１に示すように、ｚ方向において第１面１０ａと第２面５０ａとが対向するようにキャップ基板１０と半導体基板５０とを対向配置する。この際、凹部１６とＭＥＭＳ５５とを対向し、第１金属端子１１と第２金属端子５１とを対向させる。そしてヒートテーブルによってキャップ基板１０と半導体基板５０それぞれを熱する。これにより第１金属端子１１と第２金属端子５１それぞれを高温状態にする。なおキャップ基板１０と半導体基板５０とを対向配置する前にヒートテーブルによって第１ウエハと第２ウエハそれぞれを熱し始めてもよい。

次に図１において白抜き矢印で示すように、ｚ方向においてキャップ基板１０と半導体基板５０とを互いに近づける。これにより第１金属端子１１と第２金属端子５１とを接触させる。第１金属端子１１と第２金属端子５１とは接触すると、その界面にて拡散接合を開始する。なお図１においては貫通電極１５の形成されたキャップ基板１０と半導体基板５０とを金属接合するように図示しているが、貫通電極１５の形成されていないキャップ基板１０と半導体基板５０とを金属接合してもよい。この変形例の場合、キャップ基板１０と半導体基板５０とを金属接合し終わってからキャップ基板１０に貫通電極１５を形成する。

キャップ基板１０と半導体基板５０とを、スペーサ５６の上端面５６ａの全面が第１面１０ａと接触するまで互いに近づける。上記したようにｚ方向におけるスペーサ５６の高さｈ１は、第２金属端子５１と第１金属端子１１それぞれの高さｈ２，ｈ３を加算したｈ２＋ｈ３よりも短くなっている。したがってこのキャップ基板１０と半導体基板５０との接近による圧力によって第１金属端子１１と第２金属端子５１それぞれはｘ−ｙ平面に沿う方向（以下、横方向と示す）に変形する。ただしこれも上記したようにスペーサ５６によって囲まれた領域の体積は、第１金属端子１１と第２金属端子５１それぞれの体積を合算した合算体積よりも大きくなっている。したがって図６に示すように第１金属端子１１と第２金属端子５１の全ては第１面１０ａ、第２面５０ａ、および、スペーサ５６によって構成される密閉空間から外に漏れることが抑制される。

なお横方向に変形した第１金属端子１１と第２金属端子５１とはスペーサ５６の内環面５６ｂと接触する場合がある。このように接触すると、第１金属端子１１と第２金属端子５１それぞれの変形方向は横方向からｚ方向へと変化する。このｚ方向に変化した第１金属端子１１と第２金属端子５１とが第１面１０ａと第２面５０ａとに接触する。

次に、本実施形態に係る加速度センサ１００の製造方法の作用効果を説明する。上記したように、キャップ基板１０と半導体基板５０とを、スペーサ５６の上端面５６ａの全面が第１面１０ａと接触するまで互いに近づける。これによれば、キャップ基板１０と半導体基板５０の離間距離がスペーサ５６の高さｈ１に規定される。したがって半導体基板５０にスペーサ５６が設けられていない構成とは異なり、第１金属端子１１と第２金属端子５１それぞれの金属接合時の変形によってキャップ基板１０と半導体基板５０との離間距離が変動することが抑制される。

また、金属接合時において第１金属端子１１と第２金属端子５１それぞれを高温状態にするが、高温状態の金属端子１１，５１は変形しやすくなっている。そのため金属接合時に金属端子１１，５１それぞれが変形し、金属端子１１，５１それぞれが基板１０，５０の意図しない部位と電気的に接続される虞がある。しかしながら上記したように第２金属端子５１が二重環状のスペーサ５６によって囲まれている。そしてスペーサ５６の上端面５６ａの全面が第１面１０ａと接触することにより、その開口部は閉塞される。またスペーサ５６によって囲まれた領域の体積は、金属端子１１，５１それぞれの体積を合算した合算体積よりも大きくなっている。そのため変形した金属端子１１，５１が第１面１０ａ、第２面５０ａ、および、スペーサ５６によって構成される密閉空間から外に漏れることが抑制される。したがって変形した金属端子１１，５１それぞれが基板１０，５０の意図しない領域と電気的に接続されることが抑制される。これにより電気的な接続不良の生じることが抑制される。

さらに、金属端子１１，５１の変形は基板１０，５０が互いに近づくｚ方向に対して直交する横方向である。このように金属端子１１，５１それぞれは接合対象である基板１０，５０へと向かうｚ方向とは異なる横方向へと変形する。したがってこれら横方向に変形した金属端子１１，５１それぞれと基板１０，５０との接触が不確かとなる虞がある。しかしながら上記したように第２金属端子５１が二重環状のスペーサ５６によって囲まれている。したがって変形した金属端子１１，５１それぞれがスペーサ５６と接触した場合、変形した金属端子１１，５１は基板１０，５０へと向かうｚ方向に変形する。このため変形した金属端子１１，５１と基板１０，５０との接触が不確かとなることが抑制される。この結果、キャップ基板１０と半導体基板５０とで機械的な接続不良の生じることが抑制される。

なお全ての物質の表面には微細ながらも表面凹凸が存在する。したがってスペーサ５６の上端面５６ａにも微細な表面凹凸が存在する。またキャップ基板１０の第１面１０ａにも微細な表面凹凸が存在する。したがって第１面１０ａ、第２面５０ａ、および、スペーサ５６によって構成される空間は、厳密な閉塞空間を構成するわけではない。しかしながら第１面１０ａ、第２面５０ａ、および、スペーサ５６によって構成される空間は、上記したように変形した金属端子１１，５１それぞれが外に漏れない程度には閉塞する。そのためにこの空間を閉塞空間と表記している。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図７および図８に基づいて説明する。

なお以下に示す各実施形態に係る加速度センサは上記した実施形態によるものと共通点が多い。そのため以下においては共通部分の説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。また以下においては上記した実施形態で示した要素と同一の要素には同一の符号を付与する。

第１実施形態では、図３に示すように第１金属端子１１はｚ方向の高さがｈ３で均一である例を示した。これに対し本実施形態では、図７に示すように第１金属端子１１の一部が部分的に突起した構成を採用することもできる。この突起は第１金属端子１１が環状に延びる方向に沿って環状を成している。ただしこの突起は環状を成さずともよく、その平面形状は特に限定されない。

これによればキャップ基板１０と半導体基板５０とを互いに接近させて第１金属端子１１と第２金属端子５１とを金属接合する際に、図８に破線で擬似的に示すように第１金属端子１１の部分的に突起した部位の先端によって第２金属端子５１の一部を穿つことができる。これにより金属端子１１，５１それぞれが変形して新生面が露出し、それぞれの新生面同士が接触する。また第１金属端子１１と第２金属端子５１との接触面積が増大する。そのため第１金属端子１１と第２金属端子５１それぞれの金属結合時に熱する温度をそれほど高めなくとも、第１金属端子１１と第２金属端子５１とを金属結合することができる。

なお本実施形態に係る加速度センサ１００には、第１実施形態に記載の加速度センサ１００と同等の構成要素が含まれている。そのため同等の作用効果を奏することは言うまでもない。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図９および図１０に基づいて説明する。

第１実施形態では、図３に示すように第１金属端子１１はｚ方向の高さがｈ３で均一である例を示した。これに対し本実施形態では、図９に示すように１つの第２金属端子５１に対応する第１金属端子１１が幾重にも環状を成すように複数に分割されている点を特徴とする。

これによれば第２実施形態に記載の加速度センサ１００と同様にして、第１金属端子１１と第２金属端子５１とを金属接合する際に、図１０に破線で擬似的に示すように複数に分割された第１金属端子１１の先端によって第２金属端子５１の一部を穿つことができる。これにより金属端子１１，５１それぞれが変形して新生面が露出し、それぞれの新生面同士が接触する。また第１金属端子１１と第２金属端子５１との接触面積が増大する。そのため第１金属端子１１と第２金属端子５１それぞれの金属結合時に熱する温度をそれほど高めなくとも、第１金属端子１１と第２金属端子５１とを金属結合することができる。

なお本実施形態に係る加速度センサ１００には、第１実施形態に記載の加速度センサ１００と同等の構成要素が含まれている。そのため同等の作用効果を奏することは言うまでもない。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を図１１および図１２に基づいて説明する。

第１実施形態では、基板１０，５０を接合するための要素として、第１面１０ａに第１金属端子１１のみが形成された例を示した。これに対し本実施形態では、図１１に示すように第１金属端子１１の他に金属端子１１，５１それぞれよりも硬い材料から成る突起部６０が複数形成されている点を特徴とする。この突起部６０は第１金属端子１１が環状に延びる方向に沿って環状を成している。ただしこの突起部６０は環状を成さずともよく、その平面形状は特に限定されない。

突起部６０はポリシリコン、酸化シリコン、および、窒化シリコンの内の少なくとも１つから成る。１つの第１金属端子１１に対して複数の突起部６０が第１面１０ａに形成されている。そしてこの複数の突起部６０が第１金属端子１１によって覆われている。突起部６０の端面６０ａに設けられた第１金属端子１１のｚ方向の高さが部分的に高くなっている。これにより第１金属端子１１は部分的に突起している。突起部６０のｚ方向の高さはｈ４である。この突起部６０のために突起した第１金属端子１１の第１面１０ａからのｚ方向の最長高さはｈ３となっている。なお突起部６０のｘ−ｙ平面の最長横幅はｗ４であり、第１金属端子１１の最長横幅ｗ３よりも狭くなっている。

これによれば第２実施形態に記載の加速度センサ１００と同様にして、第１金属端子１１と第２金属端子５１とを金属接合する際に、図１２に破線で擬似的に示すように複数の第１金属端子１１の先端によって第２金属端子５１の一部を穿つことができる。ただし第１金属端子１１の突起は、金属端子１１，５１よりも硬い突起部６０によって支えられる。したがって突起が第１金属端子１１のみによって形成される構成と比べて、第２金属端子５１の他方の一部を第１金属端子１１の突起によって穿ちやすくなる。そのため金属端子１１，５１それぞれが変形して新生面が露出しやすくなり、それぞれの新生面同士が接触しやすくなる。また第１金属端子１１と第２金属端子５１との接触面積が増大しやすくなる。これにより第１金属端子１１と第２金属端子５１それぞれの金属結合時に熱する温度をそれほど高めなくとも、第１金属端子１１と第２金属端子５１とを金属結合することができる。

また本実施形態のスペーサ５６における第１金属端子１１と第２金属端子５１それぞれの周囲を内側および外側から囲む領域の体積は、金属端子１１，５１だけではなく突起部６０それぞれの体積を合算した合算体積よりも大きくなっている。そのため変形した金属端子１１，５１が第１面１０ａ、第２面５０ａ、および、スペーサ５６によって構成される密閉空間から外に漏れることが抑制される。したがって変形した金属端子１１，５１それぞれが基板１０，５０の意図しない領域と電気的に接続されることが抑制される。これにより電気的な接続不良の生じることが抑制される。

なお本実施形態に係る加速度センサ１００には、第１実施形態に記載の加速度センサ１００と同等の構成要素が含まれている。そのため同等の作用効果を奏することは言うまでもない。

さらに言えば、本実施形態において突起部６０の数は単数であってもよい。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を図１３および図１４に基づいて説明する。

第４実施形態では、図１１に示すように複数の突起部６０が１つの第１金属端子１１によって覆われた例を示した。これに対し本実施形態では、図１３に示すように複数の突起部６０それぞれが対応する分割された環状の第１金属端子１１によって独立して覆われている点を特徴とする。

これによれば第４実施形態に記載の加速度センサ１００と同様にして、第１金属端子１１と第２金属端子５１とを金属接合する際に、図１４に破線で擬似的に示すように分割された複数の第１金属端子１１の先端によって第２金属端子５１の一部を穿つことができる。これにより金属端子１１，５１それぞれを変形して新生面を露出し、それぞれの新生面同士を接触することができる。また第１金属端子１１と第２金属端子５１との接触面積を増大することができる。

なお本実施形態に係る加速度センサ１００には、第１実施形態に記載の加速度センサ１００と同等の構成要素が含まれている。そのため同等の作用効果を奏することは言うまでもない。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

（第１の変形例）
各実施形態では第２面５０ａにスペーサ５６が形成された例を示した。しかしながらこれとは異なり第１面１０ａにスペーサ５６が形成された構成を採用することもできる。この場合、金属接合時に、第１面１０ａに形成されたスペーサ５６の上端面５６ａが全周にわたって第２面５０ａと接触するようにキャップ基板１０と半導体基板５０とをｚ方向において互いに近づける。

また第１面１０ａと第２面５０ａそれぞれにスペーサ５６が形成された構成を採用することもできる。この場合、金属接合時に、第１面１０ａに形成されたスペーサ５６の上端面５６ａと第２面５０ａに形成されたスペーサ５６の上端面５６ａとが全周にわたって接触するようにキャップ基板１０と半導体基板５０とをｚ方向において互いに近づける。

（第２の変形例）
各実施形態では二重環状のスペーサ５６のみが第２面５０ａに形成された例を示した。しかしながらこれとは異なり、例えば図１５に示す構成を採用することもできる。すなわちＭＥＭＳ５５の入出力端子と電気的に接続される第１金属端子１１と第２面５０ａの配線パターンと電気的に接続される第２金属端子５１の周囲を囲む筒状のスペーサ５７が第１面１０ａおよび第２面５０ｂの少なくとも一方に形成された構成を採用することもできる。このスペーサ５７のｚ方向の高さはスペーサ５６のｚ方向の高さと同一となっている。

（第３の変形例）
第２実施形態〜第５実施形態では、第１金属端子１１が突起している例を示した。しかしながらこれとは異なり第２金属端子５１が突起した構成を採用することもできる。また金属端子１１，５１それぞれが突起した構成を採用することもできる。ただしこの場合、金属端子１１，５１の一方の突起は他方の突起と比べて横幅が狭くなっている。そして金属端子１１，５１を接触させる際に、一方の突起の複数が他方の突起の１つと接触される。

（第４の変形例）
第４実施形態と第５実施形態では第１面１０ａに突起部６０の形成された例を示した。しかしながらこれとは異なり第２面５０ａに突起部６０が形成された構成を採用することもできる。

（第５の変形例）
各実施形態では、ヒートテーブルによってキャップ基板１０と半導体基板５０それぞれを熱しつつ両者をｚ方向において互いに近づけることで第１金属端子１１と第２金属端子５１とを拡散接合する例を示した。しかしながらこの際に、ヒートテーブルに超音波を印加することでキャップ基板１０と半導体基板５０の少なくとも一方を微細振動させてもよい。これによれば第１金属端子１１と第２金属端子５１が接触した際に、微細振動によって第１金属端子１１および第２金属端子５１それぞれの表面に形成された酸化金属が除去されやすくなる。これにより金属端子１１，５１中の新生面同士が接触しやすくなり、第１金属端子１と第２金属端子５１とを拡散接合しやすくなる。

（第６の変形例）
各実施形態では金属端子１１，５１それぞれがアルミニウムから成る例を示した。しかしながら金属端子１１，５１それぞれの形成材料としては上記例に限定されず、アルミニウム、金、銀、銅、亜鉛、錫、ゲルマニウム、ガリウム、および、これらの酸化物の内の少なくとも１つから成ればよい。すなわち金属端子１１，５１それぞれの形成材料は単一の金属材料、複数の金属材料からなる合金、および、酸化した金属材料でもよい。金属端子１１，５１は互いに形成材料が異なっていてもよい。

より具体的に言えば、金属端子１１，５１の内の少なくとも一方が硬さの異なる複数種類の金属層が積層された構成を採用することもできる。例えば第１金属端子１１が第１面１０ａから順に第１金属と第２金属とが積層された構成を採用することができる。ここで第２金属が第１金属端子１１の先端を構成し、第１金属よりも硬い材料から成る。このような構成の場合、第１金属端子１１が単に第１金属から成る構成と比べて、第２金属端子５１と接触する際に、第１金属端子１１の先端によって第２金属端子５１を穿ちやすくなる。そして第２金属端子５１の表面に形成された酸化金属を除去しやすくなる。

（その他の変形例）
各実施形態では本発明に記載の半導体装置を加速度センサに適用した例を示した。しかしながら半導体装置としては上記例に限定されず、例えば角速度センサや電子回路を採用することもできる。

各実施形態ではキャップ基板１０がシリコン基板である例を示した。しかしながらキャップ基板１０の形成材料としては上記例に限定されず、例えばガラス基板や金属基板を採用することもできる。

１０…キャップ基板
１０ａ…第１面
１１…第１金属端子
５０…半導体基板
５０ａ…第２面
５６…スペーサ
１００…加速度センサ

Claims (10)

1. 環状の第１金属端子（１１）が第１面（１０ａ）に形成されたキャップ基板（１０）、および、環状の第２金属端子（５１）が第２面（５０ａ）に形成された半導体基板（５０）を準備し、
   前記第１面と前記第２面とが対向するように前記キャップ基板と前記半導体基板とを対向配置し、
   前記キャップ基板と前記半導体基板それぞれを熱しつつ、前記キャップ基板と前記半導体基板とを互いに近づけることで、前記第１金属端子と前記第２金属端子とを接触させ、前記第１金属端子と前記第２金属端子とを金属接合する半導体装置の製造方法であって、
   前記第１面および前記第２面の少なくとも一方には、前記第１金属端子と前記第２金属端子の金属接合時において前記第１金属端子と前記第２金属端子それぞれの周囲を内側と外側から囲む高さが一定の二重環状を成すスペーサ（５６）が形成されており、
   前記キャップ基板と前記半導体基板との離間距離が前記スペーサの高さと成るように、前記キャップ基板と前記半導体基板とを互いに近づけて前記第１金属端子と前記第２金属端子とを金属接合する半導体装置の製造方法。
2. 前記第１金属端子および前記第２金属端子の少なくとも一方が部分的に突起しており、
   前記キャップ基板と前記半導体基板とを互いに近づけることで、前記第１金属端子および前記第２金属端子の少なくとも一方の部分的に突起した部位の先端によって前記第１金属端子および前記第２金属端子の少なくとも他方の一部を穿ち、前記第１金属端子と前記第２金属端子とを金属接合する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記第１金属端子および前記第２金属端子の少なくとも一方が幾重にも環状を成すように分割されており、
   前記キャップ基板と前記半導体基板とを互いに近づけることで、前記第１金属端子および前記第２金属端子の少なくとも一方の幾重にも環状を成す部位の先端によって前記第１金属端子および前記第２金属端子の少なくとも他方の一部を穿ち、前記第１金属端子と前記第２金属端子とを金属接合する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記スペーサにおける前記第１金属端子と前記第２金属端子それぞれの周囲を内側と外側から囲む領域の体積は、前記第２金属端子と前記第１金属端子それぞれの体積を合算した合算体積以上である請求項１〜３いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記第１面および前記第２面の一方には、前記第１金属端子および前記第２金属端子それぞれよりも硬い形成材料から成る突起部（６０）が形成され、
   前記突起部の端面（６０ａ）に前記第１金属端子および前記第２金属端子の一方の一部が設けられて突起しており、
   前記キャップ基板と前記半導体基板とを互いに近づけることで、前記突起部の先端に設けられた前記第１金属端子および前記第２金属端子の一方の突起した部位の先端によって前記第１金属端子および前記第２金属端子の他方の一部を穿ち、前記第１金属端子と前記第２金属端子とを金属接合する請求項２または請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記スペーサにおける前記第１金属端子と前記第２金属端子それぞれの周囲を内側と外側から囲む領域の体積は、前記第１金属端子、前記第２金属端子、および、前記突起部それぞれの体積を合算した合算体積以上である請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記突起部の形成材料はポリシリコン、酸化シリコン、および、窒化シリコンの内の少なくとも１つである請求項５または請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記第１金属端子および前記第２金属端子それぞれの形成材料は、アルミニウム、金、銀、銅、亜鉛、錫、ゲルマニウム、ガリウム、および、これらの酸化物の内の少なくとも１つである請求項１〜７いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記キャップ基板には、前記第１面とその裏側の裏面（１０ｂ）とを電気的に接続する貫通電極（１５）が形成され、
   前記半導体基板の前記第２面側の表層には、ＭＥＭＳ（５５）が形成されており、
   前記貫通電極の前記第１面側と前記第１金属端子が電気的に接続され、前記ＭＥＭＳと前記第２金属端子とが電気的に接続されている請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記キャップ基板と前記半導体基板それぞれを熱しつつ、前記キャップ基板と前記半導体基板の少なくとも一方を超音波によって振動させながら、前記スペーサが前記第１面と接触して前記スペーサの開口部が前記第１面によって閉塞されるように前記キャップ基板と前記半導体基板とを互いに近づけることで、前記第１金属端子と前記第２金属端子とを接触し、前記第１金属端子と前記第２金属端子とを金属接合する請求項１〜９いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

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