JP5131180B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
配線パターン部(23〜25)は、基板(21)上に設けられる絶縁膜(24)と、絶縁膜(24)上に設けられ、センサ部(10)に接合された配線層(25)と、配線層(25)のうち、少なくとも絶縁膜(24)上に位置する部位において、配線層(25)の表面から基板(21)の一面(21a)側に延設された複数の孔部(28)と、複数の孔部(28)それぞれの内部に、配線層(25)よりも硬い埋め込み部材(32)を埋めることによって構成される複数の支柱部(27)とを有しており、
複数の支柱部(27)は、複数の孔部(28)それぞれの内部から配線層(25)の表面まで貫通しているとともに、複数の支柱部(27)は、前記表面まで貫通した状態にて基板(21)の一面(21a)を基準とした高さがそれぞれ等しくなっていることを特徴とする。
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。以下で示される半導体装置は、可動部を有する加速度センサや角速度センサ(ジャイロセンサ)等の力学量センサであり、例えば車両の加速度や角速度の検出に用いられるものである。特に、本実施形態では、半導体装置を構成する基板の一面に垂直な方向の加速度を検出するものである。
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第1実施形態では、図6に示された各工程を実施することにより、配線部25aおよび気密封止部25bを構成する第2配線層25に複数の支柱部27を形成し、該複数の支柱部27を平坦化に利用していた。本実施形態では、第2配線層25に支柱部27を設けずに第2配線層25を平坦化するが、該平坦化後に第2配線層25の表面に形成されてしまう酸化膜を除去することにより、第2配線層25の平坦性を向上させることが特徴となっている。
(化1)
Al2O3+6(H+)→2(Al3 +)↑+3(H2O)
これによると、水素イオンによる反応で生成された反応生成物は気化するので排気する。こうして、図9(b)に示されるように、第2配線層25の表面上の酸化膜29が除去されるので、第2配線層25の表面の平坦性が向上する。以上により、キャップ部20が多数形成されたウェハを用意する。
本実施形態では、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第2実施形態では、第2配線層25の表面の上の酸化膜29を除去する方法として、水素イオンを照射する方法が採用されたが、本実施形態では、酸化膜29にメタンガスを吹き付けることにより、該酸化膜29を気化させて除去することが特徴となっている。
(化2)
Al2O3+6(CH4)→2(3(CH3)Al)↑+3(H2O)
これにより、メタンガスによる反応で生成された反応生成物は気化するので排気する。このように、表面処理としてメタンガスを吹き付けて酸化膜29を除去することにより、第2配線層25の表面を平坦化することができる。
本実施形態では、第2、第3実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、酸化膜29にプラズマエッチングを行うことにより、該酸化膜29を気化させて除去することが特徴となっている。
(化3)
2(Al2O3)+6(Cl2)→4(AlCl3)+3(O2)
これにより、プラズマエッチングよって生成された反応生成物は気化するので排気する。化3の反応式に示されるように、塩素(Cl)を用いた場合、酸化膜29を除去する能力が最も高いので、酸化膜29を確実に除去することができる。以上のように、表面処理としてプラズマエッチングを行って酸化膜29を除去することにより、第2配線層25の表面を平坦化することができる。
は、以下の化4の反応式に従って除去される。
(化4)
SiO2+2(CF2)→SiF4+2(CO)
以上のように、センサ部10の一面10aが金属の配線層14ではなく、第1シリコン層11の場合に該第1シリコン層11の上に酸化膜29が形成されてしまっても、上記化4に従ってプラズマエッチングすることにより、酸化膜29を除去することができる。
本実施形態では、第2〜第4実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第2〜第4実施形態では、第2配線層25の表面に形成された酸化膜29を気化させて除去していたが、本実施形態では酸化膜29にイオンビームスパッタを行うことにより、該酸化膜29を除去することが特徴となっている。
本実施形態では、第1〜第5実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、センサ部10とキャップ部20とを接合する際にセンサ部10およびキャップ部20を超音波振動させながら接合することが特徴となっている。
本実施形態では、第1〜第6実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第1〜第6実施形態では、キャップ部20の第2配線層25のうちの配線部25aも気密封止部25bもAlで形成されていた。
上記各実施形態では、気密封止部25bが設けられた半導体装置が示されているが、気密封止部25bはセンサ構造体を密封する役割を果たすものあり、半導体装置に必ず設ける必要はない。すなわち、気密封止部25bが設けられていない構成の半導体装置であっても構わない。
10a センサ部の一面
15 アンカー部
16 振動子
17 固定電極部
19 周辺部
20 キャップ部
21 シリコン基板
21a シリコン層の一面
23 第1配線層
24 第2絶縁膜
25 第2配線層
25a 配線部
25b 気密封止部
27 支柱部
28 孔部
29 酸化膜
30 封止空間
32 埋め込み部材
Claims (10)
- 一面(10a)を有し、前記一面(10a)側にセンサ構造体(15〜17)が形成されたセンサ部(10)と、
前記センサ部(10)の一面(10a)に接合されたキャップ部(20)とを備え、
前記キャップ部(20)は、
基板(21)と、
前記基板(21)のうち前記センサ部(10)と対向する一面(21a)に、該一面(21a)の外縁部分と前記センサ構造体(15〜17)とを繋ぐようにパターニングされた配線パターン部(23〜25)とを有し、
前記配線パターン部(23〜25)は、
前記基板(21)上に設けられる絶縁膜(24)と、
前記絶縁膜(24)上に設けられ、前記センサ部(10)に接合された配線層(25)と、
前記配線層(25)のうち、少なくとも前記絶縁膜(24)上に位置する部位において、前記配線層(25)の表面から前記基板(21)の一面(21a)側に延設された複数の孔部(28)と、
前記複数の孔部(28)それぞれの内部に、前記配線層(25)よりも硬い埋め込み部材(32)を埋めることによって構成される複数の支柱部(27)とを有しており、
前記複数の支柱部(27)は、前記複数の孔部(28)それぞれの内部から前記配線層(25)の表面まで貫通しているとともに、
前記複数の支柱部(27)は、前記表面まで貫通した状態にて前記基板(21)の一面(21a)を基準とした高さがそれぞれ等しくなっていることを特徴とする半導体装置。 - 前記複数の支柱部(27)は、前記配線層(25)の表面のうち少なくとも外縁部に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記複数の支柱部(27)は、前記配線層(25)の表面に規則的に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記センサ部(10)は、前記キャップ部(20)が接合される一面(10a)側に前記センサ構造体(15〜17)を一周して囲む周辺部(19)を有し、
前記配線層(25)は、
前記センサ部(10)のセンサ構造体(15〜17)に接続された配線部(25a)と、
前記配線部(25a)と同じ階層に配置されると共に、該配線部(25a)とは電気的に絶縁され、前記周辺部(19)に対応するように一端が他端に繋がった輪状に形成された気密封止部(25b)とを有しており、
前記センサ部(10)と前記キャップ部(20)とが接合されたことで、前記気密封止部(25b)が前記周辺部(19)に接合されると共に、前記キャップ部(20)と前記センサ部(10)とによって構成された封止空間(30)に前記センサ構造体(15〜17)が封止されるようになっていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記気密封止部(25b)は前記配線部(25a)とは異なる材料により形成されたものであることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
- 一面(10a)を有し、前記一面(10a)側にセンサ構造体(15〜17)が形成されたセンサ部(10)と、
前記センサ部(10)の一面(10a)に接合されたキャップ部(20)とを備え、
前記キャップ部(20)は、
基板(21)と、
前記基板(21)のうち前記センサ部(10)と対向する一面(21a)に、該一面(21a)の外縁部分と前記センサ構造体(15〜17)とを繋ぐようにパターニングされた配線パターン部(23〜25)とを有し、
前記配線パターン部(23〜25)は、
前記センサ部(10)に接合された配線層(25)と、
前記配線層(25)の表面から前記基板(21)の一面(21a)側に延設された複数の孔部(28)と、
前記複数の孔部(28)それぞれの内部に配置され、前記配線層(25)よりも硬く、前記基板(21)の一面(21a)を基準とした高さがそれぞれ等しい複数の支柱部(27)とを有している半導体装置の製造方法であって、
前記センサ構造体(15〜17)が形成された前記センサ部(10)を用意する工程と、
前記基板(21)に前記配線パターン部(23〜25)が形成された前記キャップ部(20)を用意する工程と、
前記配線パターン部(23〜25)の配線層(25)と前記キャップ部(20)とを接合する工程とを含んでおり、
前記キャップ部(20)を用意する工程では、
前記基板(21)の一面(21a)に前記配線層(25)を含んだ前記配線パターン部(23〜25)を形成する工程と、
前記配線層(25)の表面から前記基板(21)の一面(21a)側に前記複数の孔部(28)を形成する工程と、
前記複数の孔部(28)を埋めるように、前記配線層(25)の上に該配線層(25)よりも硬い埋め込み部材(32)を形成する工程と、
前記配線層(25)の表面上の前記埋め込み部材(32)を除去し、前記複数の孔部(28)に残されると共に前記基板(21)の一面(21a)を基準とした高さがそれぞれ等しい前記埋め込み部材(32)を前記複数の支柱部(27)とする工程と、
前記複数の支柱部(27)から突出した前記配線層(25)の表面を平坦化する工程と、
前記平坦化の後、前記複数の支柱部(27)をエッチバックすることにより前記配線層(25)の表面を前記複数の支柱部(27)の先端から突出させる工程とを含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記複数の孔部(28)を形成する工程では、該複数の孔部(28)を前記配線層(25)の表面のうち少なくとも外縁部に配置することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記複数の孔部(28)を形成する工程では、前記複数の孔部(28)を前記配線層(25)の表面に規則的に配置することを特徴とする請求項6または7に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記センサ部(10)を用意する工程では、前記センサ部(10)として、該センサ部(10)のうち前記キャップ部(20)が接合される一面(10a)側に前記センサ構造体(15〜17)を一周して囲む周辺部(19)を備えたものを用意し、
前記キャップ部(20)を用意する工程では、前記配線層(25)として、前記センサ部(10)のセンサ構造体(15〜17)に接続される配線部(25a)と、前記配線部(25a)と同じ階層に配置されると共に、該配線部(25a)とは電気的に絶縁され、前記周辺部(19)に対応するように一端が他端に繋がった輪状に形成された気密封止部(25b)を備えたものを用意し、
前記キャップ部(20)と前記センサ部(10)とを接合する工程では、前記気密封止部(25b)を前記周辺部(19)に接合すると共に、前記キャップ部(20)と前記センサ部(10)とによって構成される封止空間(30)に前記センサ構造体(15〜17)を封止することを特徴とする請求項6ないし8のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。 - 前記気密封止部(25b)として、前記配線部(25a)とは異なる材料により形成されたものを用いることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
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