JPH11111878A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH11111878A
JPH11111878A JP9274678A JP27467897A JPH11111878A JP H11111878 A JPH11111878 A JP H11111878A JP 9274678 A JP9274678 A JP 9274678A JP 27467897 A JP27467897 A JP 27467897A JP H11111878 A JPH11111878 A JP H11111878A
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cap
sensor
semiconductor
bonding
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Shinji Yoshihara
晋二 吉原
Kouji Senda
厚慈 千田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of preventing the position deviation of a cap and an acceleration sensor and excellently performing inert gas filling or vacuum sealing. SOLUTION: A sensor substrate 31 and a cap substrate 32 are positioned and the sensor substrate 31 and the cap substrate 32 are temporarily fixed by a sublimation material 33. At the time, a prescribed clearance is made between the sensor substrate 31 and the cap substrate 32. The sensor substrate 31 and the cap substrate 32 are moved into a joining chamber in the state of temporarily fixing them in such a manner, and the sensor substrate 31 and the cap substrate 32 are joined. Since the sensor substrate 31 and the cap substrate 32 are moved into the joining chamber in the state of temporarily fixing them in such a manner, the position deviation of the sensor substrate 31 and the cap substrate 32 is not generated. Then, since the prescribed clearance is made between the sensor substrate 31 and the cap substrate 32, inert gas filling, and vacuum sealing are excellently performed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に係り、例えば、機能素子を覆う保護キャップを
不活性ガスあるいは真空中にて接合する半導体装置の製
造方法等に適用できるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device in which a protective cap for covering a functional element is bonded in an inert gas or vacuum. .

【0002】[0002]

【従来の技術】表面マイクロ加工技術を駆使した半導体
加速度センサ等においては、シリコンチップ上に可動部
(振動部)に有し、可動部の変位により加速度等の物理
量を電気信号に変換して取り出すようになっている。こ
のような半導体装置において、可動部を保護するために
可動部をキャップにて覆うことが行われている。すなわ
ち、このキャップにてウェハからチップにダイシングカ
ットする際の水圧や水流から可動部を保護すると共に、
樹脂モールドする際に可動部内部に樹脂が侵入すること
を防いでいる。
2. Description of the Related Art In a semiconductor acceleration sensor or the like utilizing a surface micromachining technology, a movable part (vibrating part) is provided on a silicon chip, and a physical quantity such as acceleration is converted into an electric signal by displacement of the movable part and taken out. It has become. In such a semiconductor device, the movable portion is covered with a cap to protect the movable portion. That is, this cap protects the movable part from water pressure and water flow when dicing and cutting from the wafer to the chip,
This prevents resin from entering the movable part when performing resin molding.

【0003】可動部にキャップを搭載(接合)するにあ
たり、センサチップのチップサイズを小さくすることが
低コスト化につながることから、接合領域部にあたる接
合枠幅をより狭くし、位置合わせ精度をより高くするこ
とが要求されている。従来では、キャップとなる基板
(以下、キャップ基板という)とセンサが形成されたウ
ェハ(以下、センサ基板という)のそれぞれに設けられ
た位置合わせ用マークを合わせることによって、センサ
基板上にキャップ基板を位置合わせして搭載し、さらに
キャップ基板を載せたままセンサ基板を接合チャンバー
内に移動させたのち、接合チャンバー内を不活性ガス雰
囲気あるいは真空にした状態で加熱することでキャップ
基板をセンサ基板に接合している。
In mounting (joining) the cap on the movable portion, reducing the chip size of the sensor chip leads to cost reduction. Therefore, the width of the joining frame corresponding to the joining region is made narrower, and the alignment accuracy is improved. It is required to be higher. Conventionally, a cap substrate is placed on a sensor substrate by aligning alignment marks provided on a substrate serving as a cap (hereinafter referred to as a cap substrate) and a wafer on which a sensor is formed (hereinafter referred to as a sensor substrate). After aligning and mounting, and moving the sensor substrate into the bonding chamber with the cap substrate still in place, heating the bonding chamber in an inert gas atmosphere or vacuum to convert the cap substrate to the sensor substrate Are joined.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、センサ基板上にキャップ基板を位置合わ
せして載せているのみであり、キャップ基板がセンサ基
板に固定されていないため、接合チャンバーに移動させ
る際にキャップ基板が位置ズレしてしまうという問題が
ある。この場合、接合チャンバーに移動させる必要性を
なくすことが考えられるが、接合チャンバーに位置合わ
せ機構を搭載しなければならないため、装置が大規模か
つコスト高になるため好ましくない。センサエレメント
の空気粘性の影響からキャップ内部を真空雰囲気にする
場合は、さらに接合装置への位置合わせ機構の搭載が困
難になるためなおさらである。
However, in the above-mentioned conventional method, only the cap substrate is positioned and placed on the sensor substrate, and the cap substrate is not fixed to the sensor substrate. There is a problem that the cap substrate is displaced when it is moved. In this case, it is conceivable to eliminate the necessity of moving to the bonding chamber. However, since a positioning mechanism must be mounted on the bonding chamber, the apparatus becomes large-scale and costly, which is not preferable. This is especially true when the interior of the cap is set to a vacuum atmosphere due to the influence of the air viscosity of the sensor element, since it becomes more difficult to mount a positioning mechanism on the joining device.

【0005】仮に、マルチチャンバーとして接合用のチ
ャンバーと位置合わせ用のチャンバーを別チャンバーに
してもチャンバー間の搬送時に位置ずれを起こす可能性
があるため、この問題を解決することはできない。一
方、キャップ基板をセンサ基板にそのまま載せているた
め、キャップ基板の自重によりキャップ基板とセンサ基
板との隙間が確保できなくなるため、コンダクダンスの
影響からキャップ内部への不活性ガス充填あるいは排気
が十分できなくなる。このため、キャップ内部の圧力に
バラツキが生じたり、目標とする圧力まで達しなかった
りするという問題もある。
[0005] Even if a bonding chamber and a positioning chamber are provided as separate chambers as a multi-chamber, there is a possibility that a positional shift may occur at the time of transfer between chambers, so that this problem cannot be solved. On the other hand, since the cap substrate is placed on the sensor substrate as it is, the gap between the cap substrate and the sensor substrate cannot be secured due to the weight of the cap substrate. become unable. For this reason, there is a problem that the pressure inside the cap varies, or the pressure does not reach the target pressure.

【0006】本発明は上記問題に鑑みて成され、接合用
チャンバーへ移動させるまでの間における半導体基板の
位置ズレを防止し、高歩留まりの半導体装置が製造でき
る方法を提供することを第1の目的とする。また、半導
体基板間における不活性ガス充填あるいは真空封止を良
好に行える半導体装置の製造方法を適用することを第2
の目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is a first object of the present invention to provide a method capable of preventing a semiconductor substrate from being displaced until it is moved to a bonding chamber and manufacturing a semiconductor device having a high yield. Aim. Further, the second method is to apply a method of manufacturing a semiconductor device capable of favorably filling an inert gas or vacuum sealing between semiconductor substrates.
The purpose of.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の半導体基板(31)と第2の半導体基板(3
2)を位置合わせを行うと共に、第1、第2の半導体基
板(31、32)とを支持材にて仮固定し、この仮固定
が行われた状態で第1、第2の半導体基板(31、3
2)を接合チャンバー内に移動させ、さらに接合チャン
バー内にて支持体(33)を溶融あるいは昇華させると
共に、第1、第2の半導体基板(31、32)とを接合
するようにすることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first semiconductor substrate (31) and a second semiconductor substrate (3) are provided.
2) is aligned, and the first and second semiconductor substrates (31, 32) are temporarily fixed with a support material, and the first and second semiconductor substrates ( 31,3
2) is moved into the bonding chamber, and the support (33) is melted or sublimated in the bonding chamber, and is bonded to the first and second semiconductor substrates (31, 32). Features.

【0008】このように、第1、第2の半導体基板(3
1、32)とを位置合わせした時の状態で支持材(3
3)で仮固定し、この仮固定した状態で第1、第2の半
導体基板(31、32)を接合チャンバー内に移動させ
ているため、接合チャンバー内に移動させるまでの間
に、第1、第2の半導体基板(31、32)の位置ズレ
が発生しない。このため、第1、第2の半導体基板(3
1、32)の接合を良好に行うことができ、高歩留まり
の半導体装置を製造することができる。
As described above, the first and second semiconductor substrates (3
1, 32) in a state where they are aligned with each other.
Since the first and second semiconductor substrates (31, 32) are moved into the bonding chamber in the temporarily fixed state in 3), the first and second semiconductor substrates (31, 32) are moved to the inside of the bonding chamber during the first fixing. In addition, there is no displacement of the second semiconductor substrate (31, 32). For this reason, the first and second semiconductor substrates (3
1, 32) can be performed favorably, and a semiconductor device with a high yield can be manufactured.

【0009】なお、具体的には、請求項3に示すよう
に、支持体(33)として、パラジクロロベンゼン、ナ
フタリン等の昇華材を適用することができる。請求項2
に記載の発明においては、第1の半導体基板(31)
は、機械的強度の低い構造体(31a)が形成されるも
のであり、第2の半導体基板(32)は、この第2の半
導体基板(32)の表面において前記構造体(31a)
に対して空隙をもって覆うキャップである場合におい
て、第1、第2の半導体基板(31、32)との間が所
定の隙間が空くように、支持材(33)による仮固定を
行うことを特徴としている。
[0009] More specifically, as described in claim 3, a sublimation material such as paradichlorobenzene or naphthalene can be applied as the support (33). Claim 2
In the invention described in (1), the first semiconductor substrate (31)
A structure (31a) having a low mechanical strength is formed, and the second semiconductor substrate (32) is formed on the surface of the second semiconductor substrate (32).
In the case where the cap is a cover that covers with a gap, the temporary fixing with the support member (33) is performed so that a predetermined gap is formed between the first and second semiconductor substrates (31, 32). And

【0010】このように、第1、第2の半導体基板(3
1、32)の間に所定の隙間が空くようにすることによ
り、キャップと構造体(31a)の間における不活性ガ
ス充填あるいは真空封止を良好に行うようにすることが
できる。なお、このように構造体(31a)が形成され
ている場合には、第1、第2の半導体基板(31、3
2)をチップ単位にダイシングカットする必要がある。
この場合、まずキャップとなる第2の半導体基板(3
2)の不要部(32b)を排除するダイシングカットを
行う必要があるが、この不要部(32b)の排除を容易
にするために、粘着テープ(35)を用いるようにして
も良い。
As described above, the first and second semiconductor substrates (3
By providing a predetermined gap between (1) and (32), it is possible to satisfactorily fill the space between the cap and the structure (31a) with an inert gas or vacuum seal. When the structure (31a) is formed in this manner, the first and second semiconductor substrates (31, 3) are formed.
It is necessary to cut dicing in 2) for each chip.
In this case, first, the second semiconductor substrate (3
It is necessary to perform a dicing cut to eliminate the unnecessary portion (32b) of 2), but an adhesive tape (35) may be used to facilitate the removal of the unnecessary portion (32b).

【0011】すなわち、ダイシングカットは、ウェハに
形成されたオリエンテーションフラットに対して垂直方
向と平行方向の2方向に行うが、このうちの一方のダイ
シングカットを行った後に、第2半導体基板(32)に
粘着テープ(35)を貼付け、その後もう一方向のダイ
シングカットを行うようにすれば、不要部(32b)が
粘着テープ(35)に貼付くようにすることができるた
め、不要部(32b)の排除を容易に行うことができ
る。
That is, the dicing cut is performed in two directions perpendicular to and parallel to the orientation flat formed on the wafer. After performing one of the dicing cuts, the second semiconductor substrate (32) is cut. If the adhesive tape (35) is attached to the adhesive tape and then dicing cut in the other direction is performed, the unnecessary portion (32b) can be attached to the adhesive tape (35). Can be easily eliminated.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明実施
形態を詳細に説明する。図1に、本実施の形態における
可動ゲートMOSトランジスタ型加速度センサの平面図
を示す。また、図2には図1のA−A断面を示し、図3
には図1のB−B断面を示す。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a plan view of a movable gate MOS transistor type acceleration sensor according to the present embodiment. FIG. 2 shows an AA cross section of FIG.
Shows a BB cross section of FIG.

【0013】半導体基板としてのP型シリコン基板1上
にはフィールド酸化膜2が形成されるとともにその上に
窒化シリコン膜3及びシリコン酸化膜16が積層されて
いる。また、P型シリコン基板1上には、フィールド酸
化膜2、窒化シリコン膜3およびシリコン酸化膜16の
無い長方形状の領域4が形成されている。領域4におけ
るP型シリコン基板1の上にはゲート絶縁膜5が形成さ
れている。窒化シリコン膜3の上には、領域4を架設す
るように両持ち梁構造の可動ゲート電極6が配置されて
いる。この可動ゲート電極6は帯状にて直線的に延びる
ポリシリコン薄膜よりなる。また、フィールド酸化膜2
および窒化シリコン膜3よりP型シリコン基板1と可動
ゲート電極6とが絶縁されている。
A field oxide film 2 is formed on a P-type silicon substrate 1 as a semiconductor substrate, and a silicon nitride film 3 and a silicon oxide film 16 are laminated thereon. On the P-type silicon substrate 1, a rectangular region 4 without the field oxide film 2, the silicon nitride film 3, and the silicon oxide film 16 is formed. A gate insulating film 5 is formed on the P-type silicon substrate 1 in the region 4. On the silicon nitride film 3, a movable gate electrode 6 having a doubly supported structure is arranged so as to bridge the region 4. The movable gate electrode 6 is made of a strip-shaped linearly extending polysilicon thin film. The field oxide film 2
In addition, the P-type silicon substrate 1 and the movable gate electrode 6 are insulated from the silicon nitride film 3.

【0014】図3において、P型シリコン基板1の上面
における可動ゲート電極6の両側には不純物拡散層から
なる固定ソース電極7と固定ドレイン電極8が形成さ
れ、この電極7、8はP型シリコン基板1にイオン注入
等によりN型不純物を導入することにより形成されたも
のである。図2に示すように、P型シリコン基板1には
N型不純物拡散領域9が延設され、N型不純物拡散領域
9はアルミ10により可動ゲート電極6と接続されると
ともにアルミ配線11と電気的に接続されている。アル
ミ配線11の他端部はアルミパッド(電極パッド)12
として窒化シリコン膜3およびシリコン酸化膜16から
露出している。又、図3に示すように、P型シリコン基
板1にはN型不純物拡散領域13が延設され、N型不純
物拡散領域13は固定ソース電極7と接続されるととも
にアルミ配線14と電気的に接続されている。アルミ配
線14の他端部はアルミパッド(電極パッド)15とし
て窒化シリコン膜3およびシリコン酸化膜16から露出
している。さらに、P型シリコン基板1にはN型不純物
拡散領域17が延設され、N型不純物拡散領域17は固
定ドレイン電極8と接続されるとともにアルミ配線18
と電気的に接続されている。アルミ配線18の他端部は
アルミパッド(電極パッド)19として窒化シリコン膜
3およびシリコン酸化膜16から露出している。
In FIG. 3, a fixed source electrode 7 and a fixed drain electrode 8 made of an impurity diffusion layer are formed on both sides of a movable gate electrode 6 on the upper surface of a P-type silicon substrate 1, and these electrodes 7 and 8 are made of P-type silicon. It is formed by introducing an N-type impurity into the substrate 1 by ion implantation or the like. As shown in FIG. 2, an N-type impurity diffusion region 9 extends in the P-type silicon substrate 1. The N-type impurity diffusion region 9 is connected to the movable gate electrode 6 by aluminum 10 and electrically connected to the aluminum wiring 11. It is connected to the. The other end of the aluminum wiring 11 is an aluminum pad (electrode pad) 12
Exposed from the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 16. Further, as shown in FIG. 3, an N-type impurity diffusion region 13 is extended in the P-type silicon substrate 1, and the N-type impurity diffusion region 13 is connected to the fixed source electrode 7 and electrically connected to the aluminum wiring 14. It is connected. The other end of the aluminum wiring 14 is exposed as an aluminum pad (electrode pad) 15 from the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 16. Further, an N-type impurity diffusion region 17 extends in the P-type silicon substrate 1, and the N-type impurity diffusion region 17 is connected to the fixed drain electrode 8 and an aluminum wiring 18 is formed.
Is electrically connected to The other end of the aluminum wiring 18 is exposed as an aluminum pad (electrode pad) 19 from the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 16.

【0015】尚、可動ゲート電極6以外の領域について
はシリコン酸化膜16の上にパッシベーション膜(最終
保護膜)としてさらにシリコン窒化膜が積層されてい
る。そして、アルミパッド12、15、19はワイヤボ
ンディングにて外部の電子回路と接続されている。図3
に示すように、P型シリコン基板1における固定ソース
電極7と固定ドレイン電極8との間には、反転層20が
形成され、同反転層20はシリコン基板1と可動ゲート
電極(両持ち梁)6との間に電圧を印加することにより
生じたものである。
In a region other than the movable gate electrode 6, a silicon nitride film is further laminated on the silicon oxide film 16 as a passivation film (final protective film). The aluminum pads 12, 15, and 19 are connected to an external electronic circuit by wire bonding. FIG.
As shown in FIG. 3, an inversion layer 20 is formed between the fixed source electrode 7 and the fixed drain electrode 8 in the P-type silicon substrate 1, and the inversion layer 20 is formed by the silicon substrate 1 and the movable gate electrode (both-supported beam). 6 is generated by applying a voltage between the first and second electrodes.

【0016】このように本センサは、両持ち梁構造の可
動電極6が配置されており、機械的強度が低い構造とな
っている。加速度検出の際には、可動ゲート電極6とシ
リコン基板1との間に電圧をかけると、反転層20が形
成され、固定ソース電極7と固定ドレイン電極8との間
に電流が流れる。そして、本加速度センサが加速度を受
けて、図3中に示すZ方向(基板表面に垂直な方向)に
可動ゲート電極6が変位した場合には電界強度の変化に
よって反転層20のキャリア濃度が増大し電流(ドレイ
ン電流)が増大する。このように、本加速度センサは、
シリコン基板1に機能素子としてのセンサ素子(可動ゲ
ートMOSトランジスタ)ESが形成され、電流量の増
減で加速度を検出することができる。
As described above, the present sensor has the structure in which the movable electrode 6 having the double-supported beam structure is arranged and the mechanical strength is low. In detecting acceleration, when a voltage is applied between the movable gate electrode 6 and the silicon substrate 1, an inversion layer 20 is formed, and a current flows between the fixed source electrode 7 and the fixed drain electrode 8. When the acceleration sensor receives acceleration and the movable gate electrode 6 is displaced in the Z direction (direction perpendicular to the substrate surface) shown in FIG. 3, the carrier concentration of the inversion layer 20 increases due to the change in the electric field intensity. Current (drain current) increases. Thus, this acceleration sensor
A sensor element (movable gate MOS transistor) ES as a functional element is formed on the silicon substrate 1, and acceleration can be detected by increasing or decreasing the amount of current.

【0017】機械的強度の低い可動ゲート電極6を保護
するためのキャップ(接合部材)2は、四角板形のシリ
コン基板よりなる。キャップ21の下面には突部22が
四角環状に形成されている(図1参照)。キャップ21
の下面には接合層23が形成されている。接合層23
は、例えばAu−Si共晶接合法で接合するのであれ
ば、Auが用いられる。
The cap (joining member) 2 for protecting the movable gate electrode 6 having low mechanical strength is made of a square silicon substrate. On the lower surface of the cap 21, a projection 22 is formed in a square ring shape (see FIG. 1). Cap 21
A bonding layer 23 is formed on the lower surface of the substrate. Bonding layer 23
For example, if bonding is performed by an Au-Si eutectic bonding method, Au is used.

【0018】そして、シリコン酸化膜16の上に、接合
層23を介してキャップ21の突部22が接合されてい
る。又、突部22の外側における突部22の周辺にアル
ミパッド(電極パッド)12、15、19が配置されて
いる。尚、センサ素子(可動ゲートMOSトランジス
タ)ESとパッド12、15、19の間の領域には制御
回路等が形成されているが図では省略してある。
The projection 22 of the cap 21 is joined on the silicon oxide film 16 via a joining layer 23. In addition, aluminum pads (electrode pads) 12, 15, and 19 are arranged around the protrusion 22 outside the protrusion 22. Although a control circuit and the like are formed in a region between the sensor element (movable gate MOS transistor) ES and the pads 12, 15, and 19, they are omitted in the figure.

【0019】このように、センサ素子ESが形成された
シリコン基板1に対してキャップ21が空隙24をもっ
て対抗配置されている。つまり、シリコン基板1対し接
合層23を介してキャップ21を接合することにより、
シリコン基板1の表面においてキャップ21内の空隙2
4にセンサ素子ESが封止された構造となっている。こ
のキャップ21にてウェハからチップにダイシングカッ
トする際の水圧や水流から可動ゲート電極6を保護する
ことができる。
As described above, the cap 21 is opposed to the silicon substrate 1 on which the sensor element ES is formed, with the gap 24 therebetween. That is, by bonding the cap 21 to the silicon substrate 1 via the bonding layer 23,
The space 2 in the cap 21 on the surface of the silicon substrate 1
4 has a structure in which the sensor element ES is sealed. The cap 21 can protect the movable gate electrode 6 from water pressure and water flow when dicing and cutting from a wafer to a chip.

【0020】また、アルミパッド12、15、19から
ボンディングワイヤを取り出すことができるように、シ
リコン基板1の面積に比べキャップ21の面積は小さ
く、図2、3に示すように、パッド12、15、19の
上方でのキャップ21においてはパッド上へワイヤボン
ディングを容易にするため不要部P1、P2、P3を除
去してキャップ21を小面積化している。即ち、センサ
は2枚のシリコンウェハ(シリコン基板1の形成用のウ
ェハとキャップ21の形成用のウェハ)の貼り合わせに
より形成されるが、キャップ形成用ウェハにおいて最終
的にキャップとならない領域(不要部)P1、P2、P
3を除去している。
Also, the area of the cap 21 is smaller than the area of the silicon substrate 1 so that the bonding wires can be taken out from the aluminum pads 12, 15, and 19, and as shown in FIGS. , 19, unnecessary portions P1, P2, and P3 are removed to facilitate wire bonding on the pads, thereby reducing the area of the cap 21. That is, the sensor is formed by laminating two silicon wafers (a wafer for forming the silicon substrate 1 and a wafer for forming the cap 21). Part) P1, P2, P
3 has been removed.

【0021】次に、本発明に関わるキャップ21による
封止構造の形成工程を、図4(a)〜(j)に基づいて
説明する。 〔図4(a)に示す工程〕まず、シリコンウェハをキャ
ップ基板32として用意し、キャップ基板32の表面の
所定領域にホトエッチングにより凹部を形成し、凹部に
挾まれた領域に各チップ毎の突部をそれぞれ形成する。
より詳しくは、熱酸化膜をマスクとし、エッチング液と
してKOHなどのアルカリ性溶液を用いた異方性エッチ
ングにより凹部を形成する。
Next, a process of forming a sealing structure by the cap 21 according to the present invention will be described with reference to FIGS. [Step shown in FIG. 4A] First, a silicon wafer is prepared as a cap substrate 32, a concave portion is formed by photoetching in a predetermined region on the surface of the cap substrate 32, and each chip is formed in a region sandwiched by the concave portion. Protrusions are respectively formed.
More specifically, a concave portion is formed by anisotropic etching using an alkaline solution such as KOH as an etchant using a thermal oxide film as a mask.

【0022】このとき形成される突部により、後の工程
でキャップ基板32をダイシングカットする際に、ダイ
シングブレード34、36(図6(a)、(c)参照)
とシリコンウェハ31との接触を回避するための必要な
間隙が確保される。 〔図4(b)に示す工程〕そして、キャップ基板32の
表面に接合層32aを形成する。接合層32aは、キャ
ップ基板32とセンサ基板31(図4(c)参照)との
間に不活性ガス、あるいは真空を封止する場合、例えば
Au−Si共晶接合法を用いるためにAu、あるいは反
応性を向上するためにAu上にTiおよびAuを成膜し
たものを適用する。
The dicing blades 34, 36 (see FIGS. 6 (a), 6 (c)) when the cap substrate 32 is diced and cut in a later step by the projections formed at this time.
A necessary gap for avoiding contact between the wafer and the silicon wafer 31 is secured. [Step shown in FIG. 4B] Then, a bonding layer 32 a is formed on the surface of the cap substrate 32. When sealing an inert gas or a vacuum between the cap substrate 32 and the sensor substrate 31 (see FIG. 4C), the bonding layer 32a may be formed of Au, Si, for example, in order to use an Au-Si eutectic bonding method. Alternatively, a film obtained by forming a film of Ti and Au on Au is used to improve the reactivity.

【0023】引き続き、キャップ基板32を分割するた
めの位置合わせ用ラインを形成する。つまり、図7に示
すように、形成した突起のエッジを基準ラインL1、L
2とし、基準ラインL1、L2から所定の距離ΔL1、
ΔL2だけ離した位置(ダイシングラインL3、L4)
においてカットする。このとき、ΔL1及びΔL2は後
の工程で昇華材を載せることから極力長くするのが好ま
しい。なお、図5はダイシングラインを2本形成してい
るが、ウェハのオリエンテーションフラットの切り出し
精度が信頼できるものであればそれを位置合わせのライ
ンとして用いることもできる。この場合、オリエンテー
ションフラット面に対し垂直に1本のみをラインL3を
設ける。
Subsequently, alignment lines for dividing the cap substrate 32 are formed. That is, as shown in FIG. 7, the edges of the formed projections are connected to the reference lines L1 and L1.
2, a predetermined distance ΔL1 from the reference lines L1 and L2,
Positions separated by ΔL2 (dicing lines L3, L4)
Cut at At this time, it is preferable that ΔL1 and ΔL2 be as long as possible because the sublimation material is placed in a later step. Although two dicing lines are formed in FIG. 5, if the accuracy of cutting out the orientation flat of the wafer is reliable, it can be used as the alignment line. In this case, only one line L3 is provided perpendicular to the orientation flat surface.

【0024】〔図4(c)に示す工程〕図1〜図3に示
したセンサ素子(可動ゲートMOSトランジスタ)31
aをシリコンウェハの各チップ形成領域毎に形成したセ
ンサ基板31を用意する。そして、このセンサ基板31
の端、つまり上述した基準ラインL1、L2から所定距
離ΔL1、ΔL2の間にパラジクロロベンゼン等の昇華
材33を適量載せる。昇華材33として、例えばパラジ
クロロベンゼンを用いた場合、センサ基板31をパラジ
クロロベンゼンの融点以上(例えば60℃)に加熱し
て、パラジクロロベンゼンを液化してセンサ基板31の
端に載せる。このとき、昇華材33はセンサ基板31上
でなくキャップ基板32の端に載せてもよい。また、図
中では、凹部とセンサ基板31の間に昇華材33を配置
しているが、この間より隙間が狭い凸部とセンサ基板3
1の間に昇華材33を配置すれば、昇華材を少量ですま
せることができる。
[Step shown in FIG. 4C] The sensor element (movable gate MOS transistor) 31 shown in FIGS.
A sensor substrate 31 in which a is formed for each chip forming region of a silicon wafer is prepared. And this sensor substrate 31
, An appropriate amount of sublimation material 33 such as paradichlorobenzene is placed between predetermined distances ΔL1 and ΔL2 from the above-mentioned reference lines L1 and L2. When, for example, paradichlorobenzene is used as the sublimation material 33, the sensor substrate 31 is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of paradichlorobenzene (for example, 60 ° C.) to liquefy the paradichlorobenzene and place it on the end of the sensor substrate 31. At this time, the sublimation material 33 may be placed on the end of the cap substrate 32 instead of on the sensor substrate 31. In the figure, the sublimation material 33 is arranged between the concave portion and the sensor substrate 31.
If the sublimation material 33 is arranged between the two, the sublimation material can be reduced in a small amount.

【0025】〔図4(d)に示す工程〕引き続き、昇華
材33が液状のままの状態でセンサ基板31とキャップ
基板32との位置合わせおよび接合を、位置合わせ機能
を有した接合装置にて実施する。ここで、両基板の位置
合わせ完了後、センサ基板31とキャップ基板32との
間に隙間を確保するため適当な隙間を空け、両基板を昇
華材を介して接触させる。その状態を保持しつつ両基板
を室温まで冷却すると両基板は隙間を確保した状態で仮
固定される。
[Step shown in FIG. 4 (d)] Subsequently, the positioning and bonding between the sensor substrate 31 and the cap substrate 32 in a state where the sublimation material 33 remains in a liquid state are performed by a bonding apparatus having a positioning function. carry out. Here, after the alignment of both substrates is completed, an appropriate gap is provided between the sensor substrate 31 and the cap substrate 32 to secure a gap, and the substrates are brought into contact via a sublimation material. When both substrates are cooled down to room temperature while maintaining that state, both substrates are temporarily fixed with a gap secured.

【0026】この後、キャップ基板32が仮固定された
センサ基板31を接合チャンバー内に搬送する。 〔図5(a)に示す工程〕接合チャンバー内を所望の圧
力で不活性ガスを充填あるいは真空排気する。その後、
接合層32aの材料に応じた接合方法でセンサ基板31
とキャップ基板32とを接合するが、Au−Si共晶接
合の場合には適当な圧力で加圧した後、共晶温度(約3
70℃)以上に加熱し、さらに冷却することで接合す
る。具体的には、この接合時において、仮固定に使用し
た昇華材33は加熱中に昇華してしまい消失するため、
センサ基板31とキャップ基板32が接し、これにより
接合が行われるようになっている。このような接合を行
った場合、接合後の位置ずれは、実験結果からほぼ位置
合わせを行った装置の合わせ精度程度になる。
Thereafter, the sensor substrate 31 to which the cap substrate 32 has been temporarily fixed is transported into the bonding chamber. [Step shown in FIG. 5A] The interior of the bonding chamber is filled with an inert gas at a desired pressure or evacuated. afterwards,
The sensor substrate 31 is formed by a bonding method according to the material of the bonding layer 32a.
Is bonded to the cap substrate 32. In the case of Au-Si eutectic bonding, the eutectic temperature (approximately 3
(70 ° C.) or more, and then joined by cooling. Specifically, at the time of this joining, the sublimation material 33 used for the temporary fixing is sublimated during heating and disappears.
The sensor substrate 31 and the cap substrate 32 are in contact with each other, whereby the bonding is performed. When such bonding is performed, the positional deviation after bonding is almost equal to the alignment accuracy of an apparatus that has performed positioning from the experimental results.

【0027】〔図5(b)に示す工程〕次に、キャップ
基板32での不要部(図2、3におけるP1、P2、P
3)を分離するためのダイシングカットを行う。つま
り、キャップ部と不要部とを分けるためにキャップ基板
32をダイシングブレード34によりダイシングカット
する。その結果、ダイシングラインに溝が形成される。
ここで、カットする方向は図8(a)に示すようにオリ
エンテーションフラットに対して垂直な方向とし、形成
した位置合わせラインL3、L4を基準にして、カット
間隔およびカット位置を決定する。図8(a)において
L5にてカットするダイシングラインを示す。このよう
にしてキャップ基板32に対して縦横のダイシングライ
ンの内の一方のダイシングラインL5がカットされる。
このとき、キャップ基板32の裏目に目印となるマーク
がなくても容易にダイシングカットすることが可能とな
る。
[Steps shown in FIG. 5B] Next, unnecessary portions of the cap substrate 32 (P1, P2, P2 in FIGS.
A dicing cut is performed to separate 3). That is, the cap substrate 32 is diced and cut by the dicing blade 34 to separate the cap portion from the unnecessary portion. As a result, a groove is formed in the dicing line.
Here, the cutting direction is a direction perpendicular to the orientation flat as shown in FIG. 8A, and the cut interval and the cut position are determined based on the formed alignment lines L3 and L4. FIG. 8A shows a dicing line cut at L5. In this manner, one of the vertical and horizontal dicing lines L5 with respect to the cap substrate 32 is cut.
At this time, dicing can be easily performed without a mark serving as a mark on the back of the cap substrate 32.

【0028】〔図5(c)に示す工程〕この図は、セン
サ基板31及びキャップ基板32の断面方向を90度変
えた断面図である。この図に示すように、ダイシングカ
ット用の粘着シート35をキャップ基板32の裏面に貼
り付ける。ここで、貼り付け時に粘着シート35とキャ
ップ基板32との間に空気が残りやすいが、ダイシング
カットによる切れ込み溝があるため、ここから空気を排
気できるので貼り付け後に軽く擦り付ければ粘着シート
35とキャップ基板32とが全域にわたり密着する。な
お、図5(b)の工程のダイシングカットにてできた不
要部は、キャップ基板32に残っているため、粘着シー
ト35をキャップ基板35に張りつけた時に粘着シート
35に貼付くようになっている。
[Step shown in FIG. 5C] This figure is a cross-sectional view in which the cross-sectional directions of the sensor substrate 31 and the cap substrate 32 are changed by 90 degrees. As shown in this figure, an adhesive sheet 35 for dicing and cutting is attached to the back surface of the cap substrate 32. Here, air tends to remain between the adhesive sheet 35 and the cap substrate 32 at the time of sticking, but since there is a cut groove formed by dicing cut, air can be exhausted from the groove. The cap substrate 32 is in close contact with the entire area. Since unnecessary portions formed by the dicing cut in the step of FIG. 5B remain on the cap substrate 32, the unnecessary portions are attached to the adhesive sheet 35 when the adhesive sheet 35 is attached to the cap substrate 35. I have.

【0029】〔図6(a)に示す工程〕さらに、ダイシ
ングブレード34を用いて、粘着シート35と共にキャ
ップ基板32を再度ダイシングカットする。カットする
方向は、図8(b)に示すように前述のラインL5に対
し垂直な方向(図ではL6にて示す)であり、位置合わ
せラインL3、L4と基準としてカット間隔およびカッ
ト位置を決定する。
[Step shown in FIG. 6A] Further, the cap substrate 32 and the adhesive sheet 35 are again diced and cut by using the dicing blade 34. The cutting direction is a direction perpendicular to the above-mentioned line L5 (shown by L6 in the figure) as shown in FIG. 8B, and the cut interval and the cut position are determined based on the alignment lines L3 and L4. I do.

【0030】このようにしてキャップ基板32に対しダ
イシングカットラインの内の未カットラインL6が粘着
シート35ごとカットされる。このダイシング工程にお
いて、粘着シート35をキャップ基板32に貼り付けた
状態でカットするので、不要部32bがダイシングカッ
ト中に飛散しセンサ基板31表面のパッシベーション膜
やパッドを損傷したりダイシングブレード34が破損す
ることが回避される。つまり、不要部32bは固定され
ており、上述した不具合を未然に回避することができ
る。
In this manner, the uncut line L6 of the dicing cut lines is cut together with the adhesive sheet 35 on the cap substrate 32. In this dicing step, since the adhesive sheet 35 is cut in a state of being stuck to the cap substrate 32, unnecessary portions 32b are scattered during the dicing cut, and the passivation film and pads on the surface of the sensor substrate 31 are damaged, and the dicing blade 34 is damaged. Is avoided. That is, the unnecessary portion 32b is fixed, and the above-described problem can be avoided.

【0031】なお、本実施形態では、カットする順番を
ラインL5とL6の順に行ったが、順番を変えてL6を
先にカットするようにしても上記効果を得ることができ
る。 〔図6(b)に示す工程〕引き続き、粘着シート35を
分割されたキャップ基板32から剥がす。このとき、粘
着シート35と共にキャップ不要部32bも除去され、
センサ基板31上にキャップ32cが搭載された形とな
る。このようにして粘着シート35が剥がされ、キャッ
プ基板32から不要部32bが分離される。
In the present embodiment, the order of cutting is performed in the order of the lines L5 and L6. However, the above effect can be obtained by changing the order and cutting L6 first. [Step shown in FIG. 6B] Subsequently, the pressure-sensitive adhesive sheet 35 is peeled from the divided cap substrate 32. At this time, the cap unnecessary portion 32b is also removed together with the adhesive sheet 35,
The cap 32c is mounted on the sensor substrate 31. Thus, the adhesive sheet 35 is peeled off, and the unnecessary portion 32 b is separated from the cap substrate 32.

【0032】〔図6(c)に示す工程〕そして、ダイシ
ングブレード36を用いてセンサ基板31ダイシングラ
インに沿ってダイシングカットし、各センサチップに分
割されて、それぞれキャップが形成されたセンサが形成
される。その結果、図1、2、3に示すセンサが製造さ
れる。
[Step shown in FIG. 6 (c)] Then, the dicing blade 36 is used to cut dicing along the dicing line of the sensor substrate 31, and the sensor substrate 31 is divided into sensor chips to form sensors each having a cap formed thereon. Is done. As a result, the sensor shown in FIGS.

【0033】このように、昇華材を用いてセンサ基板3
1とキャップ基板32を仮固定した状態で接合チャンバ
ーまで搬送しているため、接合チャンバーまでセンサ基
板31とキャップ基板32を搬送する時に、キャップ基
板32がセンサ基板31から位置ズレしないようにする
ことができる。また、昇華材33によってキャップ基板
32とセンサ基板31の間に隙間が空くようにしている
ため、キャップ基板32とセンサ基板31との間に不活
性ガス、あるいは真空を容易に封止することができる。
このような昇華材を用いて、センサ基板31とキャップ
基板32との仮固定を行っているため、接合チャンバー
外で、安価な汎用的な位置合わせ装置で位置合わせ可能
となり、低コストで高歩留まりな半導体装置を製造する
ことができる。
As described above, the sensor substrate 3 is formed using the sublimation material.
Since the substrate 1 and the cap substrate 32 are transported to the bonding chamber in a temporarily fixed state, when the sensor substrate 31 and the cap substrate 32 are transported to the bonding chamber, the cap substrate 32 should not be displaced from the sensor substrate 31. Can be. Further, since a gap is provided between the cap substrate 32 and the sensor substrate 31 by the sublimation material 33, an inert gas or vacuum can be easily sealed between the cap substrate 32 and the sensor substrate 31. it can.
Since such a sublimation material is used to temporarily fix the sensor substrate 31 and the cap substrate 32, the positioning can be performed by an inexpensive general-purpose positioning device outside the bonding chamber, and the cost and the yield can be reduced. Semiconductor device can be manufactured.

【0034】上述した実施形態では、加速度センサを形
成するものに本発明を適用したものであるた、図7に示
すように、回路素子が形成された基板37と回路素子が
形成された基板40とを接合した構造の半導体装置に本
発明を適用してもよい。つまり、LSIチップ37とL
SIチップ40とを接合層(Auバンプ)38にて接合
した構造の、いわゆる「Chip on Chip」を
称するマルチチップに適用してもよい。また、回路素子
が形成された基板40をSiでなくガラスエポキシある
いはセラミック基板としてもよい。
In the above-described embodiment, the present invention is applied to a device for forming an acceleration sensor. As shown in FIG. 7, a substrate 37 on which circuit elements are formed and a substrate 40 on which circuit elements are formed are provided. The present invention may be applied to a semiconductor device having a structure in which is bonded. That is, the LSI chip 37 and L
The present invention may be applied to a so-called “Chip on Chip” multichip having a structure in which the SI chip 40 is bonded to a bonding layer (Au bump) 38. Further, the substrate 40 on which the circuit elements are formed may be a glass epoxy or ceramic substrate instead of Si.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用して形成した加速度センサの正面
図である。
FIG. 1 is a front view of an acceleration sensor formed by applying the present invention.

【図2】図1におけるA−A矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG.

【図3】図1におけるB−B矢視断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB in FIG. 1;

【図4】図1に示す加速度センサの製造工程を示す説明
図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the acceleration sensor shown in FIG.

【図5】図4に続く加速度センサの製造工程を示す説明
図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing the manufacturing process of the acceleration sensor continued from FIG. 4;

【図6】図5に続く加速度センサの製造工程を示す説明
図である。
FIG. 6 is an explanatory view showing the manufacturing process of the acceleration sensor continued from FIG. 5;

【図7】センサ基板31及びキャップ基板32をダイシ
ングカットする際におけるカット位置合わせ用ラインを
説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining cut position alignment lines when dicing and cutting the sensor substrate 31 and the cap substrate 32;

【図8】キャップ基板32のダイシングカットの状態を
示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a dicing cut state of the cap substrate 32;

【図9】センサ基板31のダイシングカットの状態を示
す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a dicing cut state of the sensor substrate 31.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31…センサ基板、31a…センサ素子、32…キャッ
プ基板、32a…突起部、32b…不要部、32c…キ
ャップ、33…昇華材、34、36…ダイシングブレー
ド、35…粘着テープ。
31: sensor substrate, 31a: sensor element, 32: cap substrate, 32a: projection, 32b: unnecessary part, 32c: cap, 33: sublimation material, 34, 36: dicing blade, 35: adhesive tape.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の半導体基板(31)と第2の半導
体基板(32)とを接合して一体とする半導体装置の製
造方法であって、 前記第1の半導体基板(31)と第2の半導体基板(3
2)を位置合わせを行うと共に、前記第1、第2の半導
体基板(31、32)とを支持材(33)にて仮固定す
る第1工程と、 前記仮固定が行われた状態で、接合チャンバー内に前記
第1、第2の半導体基板(31、32)を移動させる第
2工程と、 前記接合チャンバー内にて前記支持体(33)を溶融あ
るいは昇華させると共に、前記第1、第2の半導体基板
(31、32)とを接合する第3工程と、 を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device in which a first semiconductor substrate (31) and a second semiconductor substrate (32) are joined and integrated, wherein the first semiconductor substrate (31) and a second semiconductor substrate (31) are integrated with each other. 2 semiconductor substrates (3
2) performing a position adjustment, and temporarily fixing the first and second semiconductor substrates (31, 32) with a support member (33); A second step of moving the first and second semiconductor substrates (31, 32) into a bonding chamber, and melting or sublimating the support (33) in the bonding chamber; A third step of bonding the second semiconductor substrate (31, 32) to the second semiconductor substrate (31, 32).
【請求項2】 前記第1の半導体基板(31)は、機械
的強度の低い構造体(31a)が形成されるものであ
り、 前記第2の半導体基板(32)は、この第2の半導体基
板(32)の表面において前記構造体(31a)に対し
て空隙をもって覆うキャップである場合において、 前記第1工程では、前記第1、第2の半導体基板(3
1、32)との間が所定の隙間が空くように、前記支持
体(33)による仮固定を行うことを特徴とする請求項
1記載の半導体装置の製造方法。
2. The first semiconductor substrate (31) on which a structure (31a) having low mechanical strength is formed, and wherein the second semiconductor substrate (32) is formed of the second semiconductor substrate (32). In the case where the cap covers the structure (31a) with a gap on the surface of the substrate (32), in the first step, the first and second semiconductor substrates (3
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the support is temporarily fixed by the support so that a predetermined gap is left between the support and the support.
【請求項3】 前記支持体(33)は、パラジクロロベ
ンゼン、ナフタリン等の昇華材であることを特徴とする
請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the support is a sublimation material such as paradichlorobenzene or naphthalene.
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