JP4631406B2 - Structure for extracting electrical signal of semiconductor component and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、加速度を検出できる加速度センサを含む半導体部品の電気信号取り出し部構造とその製造方法に関する。 The present invention relates to an electrical signal extraction portion structure of a semiconductor component including an acceleration sensor capable of detecting acceleration and a method for manufacturing the same.
従来から、この種、半導体部品の電気信号取り出し部構造として、例えば、特許文献1に示されるように、半導体基板に積層した絶縁板にコンタクトホールを開口させ、このホール内壁面に導電性膜を形成することが知られている。
Conventionally, as an electrical signal extraction part structure of this type of semiconductor component, for example, as shown in
このような半導体部品の電気信号取り出し部構造について、図6を参照して説明する。ここでは、加速度の変化を、静電容量素子間の静電容量変化に基づき検出する静電容量型加速度センサの例を示す。この加速度センサ101は、シリコン基板に微細加工を施して加速度センサデバイスを形成した半導体基板102と、その上下面(図では上面のみ示す)に接合される絶縁性基板としてのガラス基板103とから成り、静電容量ギャップ 部への異物混入を防ぐためにセンサ自体を機密にしている。半導体基板102とガラス基板103の接合前に、ガラス基板103には、電気信号取り出しのための貫通孔104(ガラススルーホール)がブラスト加工等により形成され、接合後に、この貫通孔104の内壁面に導電性薄膜105が成膜される。
Such an electrical signal extraction portion structure of a semiconductor component will be described with reference to FIG. Here, an example of a capacitive acceleration sensor that detects a change in acceleration based on a change in capacitance between capacitive elements is shown. The
この導電性薄膜105は、ガラス基板103の半導体基板102との対向面に形成された固定極106を露出させることなく、外部にリードする金属引き出し線として機能するものであり、半導体基板102に形成したSiO2層107の上に設けた電極取り出しパット用のアルミ導電層108を介して固定極106と導通される。
しかしながら、上述したような従来構成からなる加速度センサの電気信号取り出し部構成においては、その製造に際して、ガラス基板103に貫通孔104を形成するときに、貫通孔104の下縁にガラス欠け部109(チッピング部)が発生しやすく、このガラス欠け部109のところで導電性薄膜105が断線状態となることがあり、歩留りの低下や引き出し線導通の信頼性に欠けるといった問題があった。
However, in the configuration of the electrical signal extraction portion of the acceleration sensor having the conventional configuration as described above, when the
本発明は、上述した従来の問題を解消するものであり、半導体部品の製造上の歩留り向上が図れると共に、引き出し線の安定、かつ確実な導通を確保でき、信頼性の高い半導体部品の電気信号取り出し部構造とその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and can improve the yield in the manufacture of semiconductor components, and can ensure stable and reliable conduction of lead wires, and highly reliable electrical signals of semiconductor components. It is an object of the present invention to provide an extraction portion structure and a method for manufacturing the same.
請求項1の発明は、半導体素子を形成した基板と、この半導体基板に接合される絶縁性基板とを備え、前記絶縁性基板には、前記半導体素子からの電気信号取り出しのための貫通孔が形成されると共に、この貫通孔に電気信号取り出し用の導電性薄膜を成膜して成り、前記絶縁性基板に貫通孔を形成するための除去加工に際して除去加工を行う側の面とは反対側に生じた絶縁性基板の欠け部に導電性薄膜を形成し、前記欠け部に形成した導電性薄膜の上からさらに前記電気信号取り出し用の導電性薄膜を形成して成る半導体部品の電気信号取り出し部の製造方法であって、前記貫通孔形成のための除去加工の後で、基板と絶縁性基板とを接合する前に、絶縁性基板の裏面から導電性薄膜を成膜し、これを研磨することを特徴とするものである。
The invention of
請求項2の発明は、上記において、前記欠け部に形成される導電性薄膜の成膜材料として、半導体素子を形成した基板と絶縁性基板との接合温度よりも融点が低いものを使用するものである。
The invention of
請求項3の発明は、上記において、基板と絶縁性基板とを接合した後、電気信号取り出し用の導電性薄膜を成膜し、その導電性薄膜の上に、さらに、めっきを施すものである。 According to a third aspect of the present invention, in the above method, after the substrate and the insulating substrate are joined, a conductive thin film for extracting an electric signal is formed, and plating is further performed on the conductive thin film. .
請求項4の発明は、前記欠け部に導電性薄膜を成膜する時に固定極パターンも形成するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, a fixed electrode pattern is also formed when a conductive thin film is formed on the chipped portion.
請求項5の発明は、貫通孔形成のための除去加工はブラスト加工を用いるものである。
In the invention of
請求項1の発明によれば、貫通孔に成膜した電気信号取り出し用の導電性薄膜とは別に、貫通孔の加工成形時に生じた絶縁性基板の欠け部に導電性薄膜を形成しているので、両導電性薄膜の導通により電気信号取り出し用の導電性薄膜に断線が生じることが防止され、半導体部品の製造歩留まりが改善され、ひいては、半導体素子基板と絶縁性基板との接合信頼性が向上する。そして、半導体基板と絶縁性基板との接合前に、絶縁性基板の欠け部に導電性薄膜を形成しているので、接合信頼性が向上する。 According to the first aspect of the present invention, the conductive thin film is formed in the chipped portion of the insulating substrate generated when the through hole is formed, separately from the conductive thin film for extracting the electric signal formed in the through hole. Therefore, it is possible to prevent disconnection of the conductive thin film for extracting electrical signals due to the conduction between the two conductive thin films, improve the manufacturing yield of the semiconductor component, and consequently improve the bonding reliability between the semiconductor element substrate and the insulating substrate. To improve . And since the conductive thin film is formed in the chip | tip part of the insulating board | substrate before joining of a semiconductor substrate and an insulating board | substrate, joining reliability improves.
請求項2の発明によれば、半導体基板と絶縁性基板との接合により、欠け部に形成される導電性薄膜と電気信号取り出し用の導電性薄膜とが溶着して、接合信頼性が高まる。 According to the second aspect of the present invention, the bonding reliability between the semiconductor substrate and the insulating substrate is increased by welding the conductive thin film formed in the chipped portion and the conductive thin film for extracting electric signals.
請求項3の発明によれば、めっき処理により接合信頼性が上がり、封止構造も確実になる。 According to the invention of claim 3, the bonding reliability is improved by the plating process, and the sealing structure is also ensured.
請求項4の発明によれば、半導体基板と絶縁性基板との接合前に、絶縁性基板の欠け部に導電性薄膜を形成しているので、接合信頼性が向上する。 According to the invention of claim 4, since the conductive thin film is formed in the chipped portion of the insulating substrate before the bonding of the semiconductor substrate and the insulating substrate, the bonding reliability is improved.
請求項4の発明によれば、プロセスが減るため、製造コストが低減する。 According to the invention of claim 4 , since the number of processes is reduced, the manufacturing cost is reduced.
請求項5の発明によれば、貫通孔形成が容易となり、製造コストが安くなる。
According to invention of
以下、本発明に係る半導体部品の電気信号取り出し部構造とその製造方法について、静電容量型加速度センサに実施した形態について説明する。図1は静電容量型加速度センサの一部を示し、図2及び図3は、その製造工程を示す。加速度センサ1(半導体部品)は、シリコン基板上に半導体素子デバイスを形成した半導体基板2と、この半導体基板2を挟み込むように該基板2の上下面に接合されたガラス基板で成る絶縁性基板31,32とを備える。半導体基板2には、乾式又は湿式のエッチング技術等にて形成したビーム2aにより支持された加速度センサ用の重錘体2b(可動構造体)と凹部2cが作製されている。絶縁性基板31には、この重錘体2bに対向して容量ギャップをおいて固定極6が設けられ、また、半導体素子デバイスからの電気信号取り出しのための貫通孔4が形成されている。貫通孔4には、固定極6を外部に露出させることなく、外部にリードする金属引き出し線として機能する電気信号取り出し用の導電性薄膜5が成膜される。
In the following, a description will be given of an embodiment implemented in a capacitance-type acceleration sensor for an electrical signal extraction portion structure of a semiconductor component and a manufacturing method thereof according to the present invention. FIG. 1 shows a part of a capacitive acceleration sensor, and FIGS. 2 and 3 show the manufacturing process. The acceleration sensor 1 (semiconductor component) includes an
絶縁性基板31に貫通孔4をサンドブラスト加工等により形成する際に、絶縁性基板31の除去加工を行う側の面とは反対側に欠け部9が生じ易いが、この欠け部9には導電性薄膜11を形成しておき、この導電性薄膜11の上からさらに前記の導電性薄膜5が形成される。この導電性薄膜5は、半導体基板2に形成したSiO2層7の上に設けた電極取り出し用アルミ導電層8を介して固定極6と導通される。そして、1つの重錘体2bに対して2つの固定極6が配置されることで静電容量検出が可能となり、加速度検出が可能なデバイスとなる。
When the through hole 4 is formed in the
次に、上記構成の加速度センサ1の製造方法を図2及び図3を参照して説明する。まず、絶縁性基板31に貫通孔4を形成する工程について説明する。図2(a)に示すように、絶縁性基板31の上面に貫通孔4形成部分を除いて保護層10を形成し、その状態で上面よりサンドブラスト加工により貫通孔4を形成する。このとき、絶縁性基板31には、貫通孔4の加工を行う側の面とは反対側のエッジに欠け部9が生じ易い。そこで、図2(b)に示すように、絶縁性基板31の下面(裏面)に導電性薄膜11を成膜する。これにより、欠け部9内にも導電性薄膜11が形成される。その後、図2(c)に示すように、絶縁性基板31の裏面を研磨して導電性薄膜11を欠け部9内のものを除いて除去する。導電性薄膜11は、Ti,Cr,Al,Cuなどの材料をスパッタリングや蒸着により成膜すればよい。
Next, a method for manufacturing the
次いで、図3(d)に示すように、絶縁性基板31の裏面に固定極6のパターンを形成する。さらに、図3(e)に示したように、別途に作成しておいた半導体素子デバイスを持つ半導体基板2の上(表)面に、前記により作成された絶縁性基板31を、下(裏)面に、別途に作成された絶縁性基板32を、それぞれ熱溶着等により接合する。このとき、絶縁性基板31の固定極6のパターンと半導体基板2の半導体素子デバイスの重錘体2bとが容量ギャップを介して対向するように位置合わせされ、また、固定極6のパターンとアルミ導電層8とは導通状態とされる。その後、図3(f)に示すように、絶縁性基板31の表面側から貫通孔4領域に電気信号取り出し用の金属引き出し線となる導電性薄膜5を成膜する。この導電性薄膜5は、アルミ導電層8を介して固定極6のパターンと導通したものとなる。
Next, as shown in FIG. 3D, a pattern of the
上記の構成及び製造方法によれば、絶縁性基板3への貫通孔4形成時に貫通孔4の下縁に欠け部9が発生しても、この欠け部9に導電性薄膜11が形成されているので、導電性薄膜5を成膜したとき、金属引き出し線となる導電性薄膜5が断線状態となることがなく、固定極6のパターンとの導通が確実なものとなり、製造歩留まりが改善され、ひいては、半導体基板2と絶縁性基板31との接合信頼性が向上する。
According to the above-described configuration and manufacturing method, even when the chip 9 is generated at the lower edge of the through hole 4 when the through hole 4 is formed in the insulating substrate 3, the conductive
また、貫通孔4形成のための除去加工の後で、半導体基板2と絶縁性基板31とを接合する前に、絶縁性基板31の裏面から導電性薄膜11を成膜し、これを研磨するが、絶縁性基板31の欠け部9に導電性薄膜11が残留していることで、接合の信頼性が良いものとなる。
In addition, after the removal process for forming the through hole 4 and before joining the
また、欠け部9に形成される導電性薄膜11の成膜材料としては、半導体基板2と絶縁性基板31との接合温度よりも融点が低いもの、例えば、金、スズ、半田などを使用することが望ましい。これにより、半導体基板2と絶縁性基板31との接合により、欠け部9に形成された導電性薄膜11と導電性薄膜5とが溶着して、接合信頼性が高まる。
In addition, as a material for forming the conductive
次に、加速度センサ1の上記とは別の製造方法を、図4を用いて説明する。図4(a)に示す絶縁性基板31にブラスト加工により貫通孔4を形成する工程は、前述の図2(a)と同等である。その後の図4(b)に示す裏面成膜では、固定極6のパターンを形成する。このとき、欠け部9にも固定極6のパターンによる導電性薄膜が形成される。次の図4(c)(d)に示す接合、及び金属引き出し線成膜は、前述の図3(e)(f)と同等である。この製造方法によれば、欠け部9に導電性薄膜を成膜する時に固定極6のパターンも形成することになるので、歩留まりが向上すると共に、プロセスが減り、製造コストを低減できる。
Next, another method for manufacturing the
次に、加速度センサ1の上記とはさらに別の製造方法を、図5、図6を用いて説明する。図5(a)に示すように、保護層10を形成している絶縁性基板31に導電性薄膜である裏面補強膜13を形成した状態で、図5(b)に示すように、上面からブラスト加工により貫通孔4を形成する。その後、図5(c)に示すように、裏面補強膜13を除去する。その後の、図6(d)(e)(f)に示した、固定極パターン形成、接合、及び金属引き出し線成膜は、前述の図4(b)(c)(d)と同等である。このようにしても、上述の製造方法と同様の作用効果が得られる。
Next, another method for manufacturing the
その他の実施形態として、半導体基板2と絶縁性基板31とを接合した後、電気信号取り出し用の導電性薄膜5を成膜し、その導電性薄膜5の上に、さらに、めっき層を形成してもよい。めっき層形成により接合信頼性が向上し、確実な封止構造が得られる。また、貫通孔4の形成にブラスト加工を用いることで、加工が容易となり、製造コストが安くなるが、この方法に限られるものではない。
As another embodiment, after joining the
なお、上記の図示した構成は、センサ1個分を示しているが、製造に際しては所要寸法のガラス基板や半導体基板に多数個分のパターニングを行い、組立て一体化後に所要のチップに切断分離することにより、静電容量型加速度センサを得ることができる。 The above-described configuration shows one sensor. However, in manufacturing, a large number of glass substrates or semiconductor substrates having the required dimensions are patterned, and after assembling and integrated, the chips are cut and separated. Thus, a capacitive acceleration sensor can be obtained.
本発明は、上記実施例の構成に限られることなく、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記では、半導体部品として静電容量型加速度センサを示したが、その他のデバイスでも同等に適用可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the above description, a capacitive acceleration sensor is shown as a semiconductor component, but other devices can be equally applied.
1 加速度センサ(半導体部品)
2 半導体基板
31,32 絶縁性基板
4 貫通孔
5 導電性薄膜
6 固定極
9 欠け部
11 導電性薄膜
1 Acceleration sensor (semiconductor component)
Claims (6)
前記貫通孔形成のための除去加工の後で、基板と絶縁性基板とを接合する前に、絶縁性基板の裏面から導電性薄膜を成膜し、これを研磨することを特徴とする半導体部品の電気信号取り出し部の製造方法。 A substrate on which a semiconductor element is formed and an insulating substrate bonded to the semiconductor substrate are provided. The insulating substrate has a through hole for taking out an electric signal from the semiconductor element, and the through hole Ri formed by depositing a conductive thin film for electric signals taken out hole, said the side of the surface for removing machining upon removal processing to form a through hole in the insulating substrate produced on the opposite side insulating substrate A method of manufacturing an electrical signal extraction portion of a semiconductor component, comprising forming a conductive thin film at a chipped portion of the semiconductor component and further forming the conductive thin film for extracting the electric signal from the conductive thin film formed at the chipped portion. And
A semiconductor component characterized by forming a conductive thin film from the back surface of the insulating substrate and polishing it after the removal processing for forming the through hole and before joining the substrate and the insulating substrate. Manufacturing method of the electrical signal extraction part.
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