JP2011017628A - Dynamic quantity sensor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物理量に応じた電気信号を出力するセンシング部に、当該センシング部から出力された電気信号を処理する回路基板を接合してなる力学量センサおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a mechanical quantity sensor obtained by joining a circuit board that processes an electrical signal output from the sensing section to a sensing section that outputs an electrical signal corresponding to a physical quantity, and a method for manufacturing the same.
従来より、加速度に応じた電気信号を出力するセンシング部を構成するセンサ基板に、センシング部から出力された電気信号を処理する回路基板を接合してなる力学量センサが知られている(例えば、特許文献1参照)。具体的には、このような力学量センサでは、センサ基板に、可動電極を有する可動部、固定電極を有する固定部、可動部および固定部の外側に位置する周辺部が形成されており、センシング部は可動電極および固定電極を有した構成とされている。そして、センサ基板のうちセンシング部の外側の部分に回路基板が接合されることにより、センサ基板と回路基板との間に封止空間が形成され、当該封止空間にセンシング部が備えられている。 Conventionally, a mechanical quantity sensor formed by joining a circuit board that processes an electrical signal output from a sensing unit to a sensor board that configures a sensing unit that outputs an electrical signal corresponding to acceleration is known (for example, Patent Document 1). Specifically, in such a mechanical quantity sensor, a movable part having a movable electrode, a fixed part having a fixed electrode, a movable part, and a peripheral part located outside the fixed part are formed on the sensor substrate. The part has a movable electrode and a fixed electrode. Then, by joining the circuit board to a portion of the sensor board outside the sensing unit, a sealed space is formed between the sensor board and the circuit board, and the sensing unit is provided in the sealed space. .
上記力学量センサでは、例えば、C/V変換回路、A/D変換回路、フィルタリング回路、補正回路、増幅回路等が一枚の回路基板に形成されている。そして、回路基板は、センシング部から加速度に応じた電気信号が入力されると、この電気信号に対して各回路にて所定の処理を施した後、外部に処理を施した電気信号を出力する。 In the mechanical quantity sensor, for example, a C / V conversion circuit, an A / D conversion circuit, a filtering circuit, a correction circuit, an amplification circuit, and the like are formed on a single circuit board. When the electrical signal corresponding to the acceleration is input from the sensing unit, the circuit board performs predetermined processing on each electrical signal and then outputs the processed electrical signal to the outside. .
このような力学量センサは、例えば、複数のセンシング部が形成されている半導体ウェハと、複数の回路素子が形成されている回路ウェハとを接合してウェハレベルパッケージ構造体を構成し、当該ウェハレベルパッケージ構造体をチップ単位に分割することにより製造される。 Such a mechanical quantity sensor includes, for example, a wafer level package structure formed by bonding a semiconductor wafer on which a plurality of sensing units are formed and a circuit wafer on which a plurality of circuit elements are formed, and the wafer. The level package structure is manufactured by dividing it into chips.
しかしながら、このような力学量センサでは、C/V変換回路、A/D変換回路、フィルタリング回路、補正回路、増幅回路等が一枚の回路基板に形成されており、回路基板に各回路素子を形成するのに必要とされる面積が、センサ基板にセンシング部を形成するのに必要とされる面積より大きくなる。このため、センサ基板のうちセンシング部を構成しない部分の平面方向の寸法を大きくしてセンサ基板と回路基板との平面方向の寸法を一致させたり、センサ基板の平面方向の寸法を回路基板の平面方向の寸法に対して小さくしたりしている。 However, in such a mechanical quantity sensor, a C / V conversion circuit, an A / D conversion circuit, a filtering circuit, a correction circuit, an amplification circuit, etc. are formed on a single circuit board, and each circuit element is provided on the circuit board. The area required for forming becomes larger than the area required for forming the sensing part on the sensor substrate. For this reason, the dimension in the planar direction of the portion of the sensor board that does not constitute the sensing unit is increased to match the dimension in the planar direction of the sensor board and the circuit board, or the dimension in the planar direction of the sensor board is set to the plane of the circuit board. It is made smaller than the direction dimension.
センサ基板と回路基板との平面方向の寸法を一致させた力学量センサは、上記のようにウェハレベルパッケージ構造体をチップ単位に分割することにより製造される。しかしながら、このような力学量センサでは、センサ基板のうちセンシング部を構成しない部分の平面方向の寸法を大きくしてセンサ基板の平面方向の寸法と回路基板の平面方向の寸法とを一致させなければならず、センサ基板を無駄に用いなければならないという問題がある。特に固定電極および可動電極を有するセンシング部を形成する場合には、センサ基板としてSOI基板を用いることが多く、SOI基板を無駄に使用することはコストの増加に繋がるという問題がある。さらに、回路基板が平面方向に大きいため、力学量センサを実装基板に実装する際には、実装面積が大きくなるという問題がある。 A mechanical quantity sensor in which the dimensions of the sensor board and the circuit board in the planar direction are matched is manufactured by dividing the wafer level package structure into chips as described above. However, in such a mechanical quantity sensor, the dimension in the planar direction of the portion of the sensor board that does not constitute the sensing unit must be increased so that the dimension in the planar direction of the sensor board matches the dimension in the planar direction of the circuit board. In other words, there is a problem that the sensor substrate must be used wastefully. In particular, when forming a sensing portion having a fixed electrode and a movable electrode, an SOI substrate is often used as a sensor substrate, and there is a problem that wasteful use of the SOI substrate leads to an increase in cost. Further, since the circuit board is large in the plane direction, there is a problem that the mounting area becomes large when the mechanical quantity sensor is mounted on the mounting board.
一方、センサ基板の平面方向の寸法を回路基板の平面方向の寸法に対して小さくした力学量センサは、センサ基板のうちセンシング部を構成しない部分を大きくする必要がないため、センサ基板を無駄に用いることを抑制することはできる。しかしながら、このような力学量センサは、実装基板に実装される際に、センサ基板および回路基板のうち一般的に力学量センサの安定性を保持するために平面方向の寸法が大きい方の基板が実装基板に対して接合される。従って、回路基板の平面方向の寸法がセンサ基板に対して大きいと実装面積が大きくなるという問題がある。 On the other hand, a mechanical quantity sensor in which the dimension in the plane direction of the sensor board is smaller than the dimension in the plane direction of the circuit board does not require the sensor board to be wasted because it is not necessary to enlarge the portion of the sensor board that does not constitute the sensing unit. Use can be suppressed. However, when such a mechanical quantity sensor is mounted on a mounting board, a board having a larger dimension in the planar direction is generally used to maintain the stability of the mechanical quantity sensor among the sensor board and the circuit board. Bonded to the mounting substrate. Therefore, there is a problem that the mounting area increases when the dimension of the circuit board in the planar direction is larger than the sensor board.
なお、上記では、加速度に応じて電気信号を出力するセンシング部がセンサ基板に形成されている例について説明したが、角速度に応じて電気信号を出力するセンシング部や圧力に応じて電気信号を出力するセンシング部等がセンサ基板に形成されている場合も同様の問題となる。 In the above description, an example in which a sensing unit that outputs an electrical signal according to acceleration is formed on the sensor substrate has been described. However, a sensing unit that outputs an electrical signal according to angular velocity or an electrical signal according to pressure is output. The same problem occurs when a sensing unit or the like is formed on the sensor substrate.
本発明は上記点に鑑みて、センサ基板を無駄に使用することを抑制することができると共に、実装面積を低減することのできる力学量センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a mechanical quantity sensor capable of suppressing wasteful use of a sensor substrate and reducing a mounting area, and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、回路基板(50)を第1回路基板(60)および第2回路基板(70)を有した構成にすると共に、第1、第2回路基板(60、70)を積層し、第1回路基板(60)にてセンシング部(21、31)から出力された電気信号を処理し、第2回路基板(70)にて、第1回路基板(60)にて処理された当該電気信号を回路基板(50)の外部に出力することを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the circuit board (50) includes the first circuit board (60) and the second circuit board (70), and the first and second circuit boards (50) are provided. The circuit boards (60, 70) are stacked, the electrical signals output from the sensing units (21, 31) are processed by the first circuit board (60), and the first circuit is processed by the second circuit board (70). The electrical signal processed by the substrate (60) is output to the outside of the circuit substrate (50).
このような力学量センサでは、回路基板(50)を第1回路基板(60)および第2回路基板(70)を有した構成にすると共に、第1回路基板(60)と第2回路基板(70)とを積層している。したがって、従来の力学量センサと比較して、回路基板(50)の平面方向の寸法を小さくすることができる。このため、センサ基板(14)のうちセンシング部(21、31)を構成しない部分を大きくしてセンサ基板(14)を無駄に使用することを抑制できる。また、回路基板(50)の平面方向の寸法を従来の力学量センサより小さくすることができるため、実装面積の低減を図ることができる。 In such a mechanical quantity sensor, the circuit board (50) includes the first circuit board (60) and the second circuit board (70), and the first circuit board (60) and the second circuit board ( 70). Therefore, the dimension of the circuit board (50) in the planar direction can be reduced as compared with the conventional mechanical quantity sensor. For this reason, it can suppress using the sensor board | substrate (14) wastefully by enlarging the part which does not comprise the sensing part (21, 31) among sensor board | substrates (14). Moreover, since the dimension of the circuit board (50) in the planar direction can be made smaller than that of the conventional mechanical quantity sensor, the mounting area can be reduced.
例えば、請求項2に記載の発明のように、第1回路基板(60)のうち第2回路基板(70)側にセンシング部(21、31)から出力される電気信号を処理する回路素子(61)を形成し、第2回路基板(70)のうち、第1回路基板(60)側に、第1回路基板(60)にて処理された当該電気信号を回路基板(50)の外部に出力する回路素子(71)を形成することにより、第1回路基板(60)の回路素子(61)と、第2回路基板(70)の回路素子(71)とを向かい合わせることができる。 For example, as in the second aspect of the invention, a circuit element that processes an electrical signal output from the sensing unit (21, 31) on the second circuit board (70) side of the first circuit board (60) ( 61) and the electric signal processed by the first circuit board (60) is transferred to the outside of the circuit board (50) on the first circuit board (60) side of the second circuit board (70). By forming the circuit element (71) to output, the circuit element (61) of the first circuit board (60) and the circuit element (71) of the second circuit board (70) can face each other.
また、請求項3に記載の発明のように、センサ基板(14)を、支持基板(11)と、支持基板(11)の表面に配置された埋込絶縁膜(12)と、埋込絶縁膜(12)を挟んで支持基板(11)と反対側に配置された半導体層(13)と、を備えたSOI基板とすることもできる。センサ基板(14)としてSOI基板を用いる場合には、センサ基板(14)を無駄に使用することを抑制することにより、コストの低減を図ることができる。 According to a third aspect of the present invention, a sensor substrate (14) includes a support substrate (11), a buried insulating film (12) disposed on the surface of the support substrate (11), and a buried insulation. It can also be set as the SOI substrate provided with the semiconductor layer (13) arrange | positioned on the opposite side to a support substrate (11) on both sides of a film | membrane (12). In the case where an SOI substrate is used as the sensor substrate (14), it is possible to reduce costs by suppressing wasteful use of the sensor substrate (14).
そして、請求項4に記載の発明のように、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の力学量センサの製造方法では、チップ単位に分割した際に、センサ基板(14)を構成する半導体ウェハ、第1回路基板(60)を構成する第1ウェハおよび第2回路基板(70)を構成する第2ウェハを用意する工程と、半導体ウェハ、第1ウェハおよび第2ウェハを接合してウェハレベルパッケージ構造体を構成する工程と、ウェハレベルパッケージ構造体をチップ単位に分割し、センサ基板(14)、第1回路基板(60)および第2回路基板(70)を形成する工程と、を含むことができる。 Then, as in the invention described in claim 4, in the method of manufacturing a mechanical quantity sensor described in any one of claims 1 to 3, the sensor substrate (14) is configured when divided into chips. Preparing a semiconductor wafer, a first wafer constituting the first circuit board (60) and a second wafer constituting the second circuit board (70), and bonding the semiconductor wafer, the first wafer and the second wafer; Forming a wafer level package structure, dividing the wafer level package structure into chips, and forming a sensor substrate (14), a first circuit substrate (60), and a second circuit substrate (70); Can be included.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1は本実施形態の力学量センサの断面図であり、この図に基づいて説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of a mechanical quantity sensor according to the present embodiment, which will be described based on this figure.
図1に示されるように、本実施形態の力学量センサは、加速度検出部10と、加速度検出部10からの電気信号を処理する回路基板50とを有した構成とされており、加速度検出部10にはセンシング部が備えられている。
As shown in FIG. 1, the mechanical quantity sensor of this embodiment is configured to include an
まず、本実施形態の加速度検出部10について説明する。
First, the
本実施形態の加速度検出部10は、支持基板11と、支持基板11の表面に配置された埋込絶縁膜12と、埋込絶縁膜12を挟んで支持基板11と反対側に配置された半導体層13と、を有するSOI基板14を用いて構成されている。なお、本実施形態ではSOI基板14がセンサ基板に相当している。
The
図2は、本実施形態の加速度検出部10の平面図である。なお、図1は、図2に示す加速度検出部10に回路基板50を接合した際のA−A断面図に相当している。図1および図2に示されるように、SOI基板14のうち一面側の半導体層13にはセンシング部が備えられている。
FIG. 2 is a plan view of the
具体的には、図2に示されるように、半導体層13には、変位可能な可動部20および固定支持された固定部30よりなる梁構造体と、当該梁構造体の周囲を取り囲む周辺部40とが形成され、各部20〜40は互いに溝15により絶縁されていると共に離間されて形成されている。そして、可動部20には後述する可動電極21が備えられており、固定部30には後述する固定電極31が備えられている。本実施形態では、可動電極21および固定電極31が本発明のセンシング部に相当している。また、埋込絶縁膜12には梁構造体に対応する領域が矩形状に除去されて開口部16が形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
可動部20は、矩形状の錘部22の両端を、梁部23を介してアンカー部24a、24bに一体に連結した構成とされている。これらアンカー部24a、24bは、埋込絶縁膜12における開口部16の開口縁部のうち1組の対向辺部に固定されている。これにより、錘部22及び梁部23は、開口部16に臨んだ状態とされている。
The
また、梁部23は、平行な2本の梁がその両端で連結された矩形枠状とされており、2本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を備えている。詳しくは、梁部23は、図2中の矢印X方向の成分を含む加速度を受けたときに錘部22を矢印X方向へ変位させるとともに、加速度の消失に応じて元の状態に復元させるようになっている。これにより、錘部22は、加速度の印加に応じて、半導体層13に平行な面内にて、梁部23と一体的に上記矢印X方向へ変位可能となっている。
The
そして、この変位方向の軸Xを中心とした錘部22の両側面には、それぞれ、櫛歯状の可動電極21が、変位方向の軸Xと直交する方向において、互いに反対方向へ突出するように備えられており、可動電極21は開口部16に臨んだ状態とされている。このように、錘部22に備えられた可動電極21は、錘部22および梁部23とともにX方向へ変位可能となっている。
Then, on both side surfaces of the
また、固定部30は、開口部16の開口縁部における対向辺部のうち、アンカー部24a、24bが支持されていないもう1組の対向辺部に支持されており、錘部22を挟んで2個設けられている。そして、各固定部30は、埋込絶縁膜12における開口部16の開口縁部に固定されて半導体層13に支持された配線部32と、可動電極21の側面と対向するように配置された複数個の固定電極31とを有した構成とされている。
The fixing
本実施形態のセンシング部は、上記のように、加速度の印加に応じて変位する可動電極21および可動電極21と対向するように配置された固定電極31を備えた構成とされている。このため、センシング部では、加速度が印加されると可動電極21が変位して可動電極21と固定電極31との電極間の距離が変化することにより静電容量が変化し、静電容量の変化に基づいた電気信号が出力される。
As described above, the sensing unit of the present embodiment is configured to include the
また、可動部20、固定部30および周辺部40には、それぞれ後述する貫通電極63と接触する接触領域26、33、41が備えられている。具体的には、可動部20には、一方のアンカー部24aと連結された状態の可動電極用配線部25が形成されており、可動電極用配線部25に接触領域26が備えられている。また、各固定部30には、それぞれの配線部32の所定位置に接触領域33が備えられている。そして、周辺部40には所定位置に接触領域41が備えられている。
Further, the
可動部20および固定部30に備えられた接触領域26、33は、後述する貫通電極63を介して回路基板50とセンシング部とを電気的に接続するものである。そして、周辺部40に備えられた接触領域41は、後述する貫通電極63を介して周辺部40に電位が印加されることにより、例えば、周辺部40と固定部30に備えられた配線部32との間の寄生容量や、周辺部40と支持基板11との間の寄生容量を抑制する、または無くすためのものである。
The
そして、図1に示されるように、このようなSOI基板14のうち半導体層13には、センシング部からの電気信号を処理する回路基板50が絶縁膜64を介して接合されている。具体的には、回路基板50は、本発明の第1回路基板に相当するアナログ回路基板60および本発明の第2回路基板に相当するデジタル回路基板70を有しており、アナログ回路基板60にてセンシング部から出力された電気信号を処理し、デジタル回路基板70にて、アナログ回路基板60にて処理された当該電気信号を回路基板50の外部に出力している。また、回路基板50は、アナログ回路基板60とデジタル回路基板70とが、接着フィルム80や図示しないバンプ等を介して電気的、機械的に接合された状態で積層された構成とされている。
As shown in FIG. 1, a
そして、回路基板50のうちアナログ回路基板60がSOI基板14の半導体層13に、例えば、直接接合等にて接合されることにより、SOI基板14とアナログ回路基板60との間に気密が保持された封止空間51が形成され、当該封止空間51に、センシング部が配置されている。これにより、センシング部に異物が付着することを防止することができる。すなわち、アナログ回路基板60は、センシング部からの電気信号を処理する機能と共に、センシング部を保護するキャップとしての機能も有している。
The
また、本実施形態では、SOI基板14、アナログ回路基板60、デジタル回路基板70は、後述するようにウェハレベルパッケージ構造体をチップ単位に分割することにより製造されるため、平面方向の寸法が互いに一致する寸法とされている。ここで、本明細書において、平面方向の寸法が互いに一致する寸法とは、平面方向の寸法が同じ寸法および許容範囲の製造誤差を含んだ寸法を意味している。
In this embodiment, the
図3は、本実施形態の回路基板50の構成を示すブロック図である。図3に示されるように、アナログ回路基板60には、C/V変換回路やA/D変換回路等が備えられている。C/V変換回路は、センシング部から加速度に応じた静電容量の差に相当する電気信号が入力されると、この電気信号を電圧信号に変換するものである。また、A/D変換回路は、アナログ信号をデジタル信号に変換するものである。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the
そして、図1に示されるように、アナログ回路基板60には、デジタル回路基板70と接合される側の一面にC/V変換回路やA/D変換回路等の回路素子61が備えられている。また、当該デジタル回路基板70と接合される側の一面には回路素子61と電気的に接続される図示しない配線および表面保護膜等が備えられている。
As shown in FIG. 1, the
さらに、アナログ回路基板60にはSOI基板14に接合される側の一面から配線に達する複数の貫通孔62が形成されており、各貫通孔62には、側壁に図示しない絶縁膜が配置されていると共に、内部にAlやCu等で構成される貫通電極63が埋め込まれている。これら貫通電極63それぞれは、一端部が配線を介して回路素子61と電気的に接続され、他端部が可動部20、固定部30および周辺部40に備えられた各接触領域26、33、41と電気的に接続されている。また、アナログ回路基板60には、可動電極21がアナログ回路基板60に接触することを防止する凹部65がSOI基板14と接合される一面であって、センシング部に対応する領域に形成されている。
Further, the
デジタル回路基板70には、図3に示されるように、フィルタリング回路、補正回路、増幅回路等が備えられている。フィルタリング回路は、デジタル信号がアナログ回路基板60から入力されると、所定の周波数帯域に含まれる周波数成分を抽出するものである。また、補正回路は、オフセット補正や温度補正等の補正をするものである。そして、増幅回路は、補正後のデジタル信号を増幅するものである。
As shown in FIG. 3, the
そして、図1に示されるように、デジタル回路基板70には、アナログ回路基板60と接合される側の一面にフィルタリング回路、補正回路、増幅回路等の回路素子71が備えられている。これにより、アナログ回路基板60の回路素子61と、デジタル回路基板70の回路素子71とが向かい合う状態になっている。また、当該アナログ回路基板60と接合される側の一面には回路素子71と電気的に接続される図示しない配線および表面保護膜等が備えられている。
As shown in FIG. 1, the
さらに、デジタル回路基板70には、アナログ回路基板60に接合される側の一面と反対側の一面から配線に達する複数の貫通孔72が形成されており、各貫通孔72には、側壁に図示しない絶縁膜が配置されていると共に、内部にAlやCu等で構成される貫通電極73が埋め込まれている。これら貫通電極73それぞれは、一端部が配線を介して回路素子71と電気的に接続され、他端部が、実装基板に実装される際に配置されるバンプ等と電気的に接続される。
Further, the
以上のように本実施形態の力学量センサが構成されており、このような力学量センサは、例えば、次のように実装基板に実装される。図4は、力学量センサを実装基板に実装したときの断面構成を示す図である。図4に示されるように、デジタル回路基板70と実装基板90との間にはバンプ91が配置されており、力学量センサはバンプ91を介して実装基板90に実装されている。
As described above, the mechanical quantity sensor of the present embodiment is configured, and such a mechanical quantity sensor is mounted on a mounting board as follows, for example. FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional configuration when the mechanical quantity sensor is mounted on a mounting board. As shown in FIG. 4, bumps 91 are arranged between the
次に上記力学量センサの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the mechanical quantity sensor will be described.
まず、チップ単位に分割した際にSOI基板14を構成するSOIウェハを用意する。そして、SOIウェハに対して、周知のエッチング等を行うことにより、上記形状のセンシング部を備えた加速度検出部10を複数形成する。なお、本実施形態では、SOIウェハが本発明の半導体ウェハに相当している。
First, an SOI wafer constituting the
その後、複数の上記回路素子61や貫通電極63を備え、チップ単位に分割した際に上記構造のアナログ回路基板60となる第1ウェハを用意する。そして、第1ウェハのうちSOIウェハと接合される一面側に、絶縁膜64を備えると共に複数の凹部65を形成する。
Thereafter, a plurality of the
続いて、SOIウェハと第1ウェハとを接合することにより、SOIウェハと第1ウェハとの間に気密性が保たれている封止空間51を形成し、各センシング部がそれぞれ封止空間51に配置されるようにする。SOIウェハと第1ウェハとの接合は特に限定されるものではないが、例えば、次のように行うことができる。すなわち、まずSOIウェハと第1ウェハとを真空室内に配置する。そして、SOIウェハおよび第1ウェハのうちそれぞれ接合させる部分に不活性イオンビームまたはプラズマを照射して表面を活性化させ、SOIウェハと第1ウェハとを接触させて接合する直接接合により、SOIウェハと第1ウェハとを接合することができる。なお、本実施形態では、真空室内でSOIウェハと第1ウェハとを接合しているため、封止空間51内が真空とされているが、もちろん接合時の圧力を調整して封止空間51の圧力を任意に調整することができる。また、封止空間51内を、例えば、H2やN2等の所定のガスにより充填することもできる。
Subsequently, the SOI wafer and the first wafer are bonded to form a sealed
次に、複数の回路素子71や貫通電極73を備え、チップ単位に分割した際に上記構造のデジタル回路基板70となる第2ウェハを用意する。そして、第1ウェハと第2ウェハとを電気的、機械的に接続する。第1ウェハと第2ウェハとの接合は、例えば、接着フィルム80により第1ウェハと第2ウェハとを機械的に接合すると共に、接着フィルム80に貫通孔を設けておき、当該貫通孔にバンプ等の導電性部材を配置して互いの回路素子61、71を電気的に接続することにより行うことができる。
Next, a second wafer is prepared which includes a plurality of
以上の工程を行うことにより、ウェハレベルパッケージ構造体が製造され、当該ウェハレベルパッケージ構造体をチップ単位に分割することにより、本実施形態の力学量センサが製造される。 By performing the above steps, a wafer level package structure is manufactured, and by dividing the wafer level package structure into units of chips, the mechanical quantity sensor of this embodiment is manufactured.
このような力学量センサでは、回路基板50は、アナログ回路基板60およびデジタル回路基板70を有すると共に、アナログ回路基板60とデジタル回路基板70とが積層され、アナログ回路基板60がSOI基板14に接合されている。すなわち、このような力学量センサでは、従来の力学量センサと比較して、回路基板50の平面方向の寸法を小さくすることができる。このため、SOI基板14のうちセンシング部を構成しない部分を大きくしてSOI基板14を無駄に使用することを抑制できる。また、回路基板50の平面方向の寸法を従来の力学量センサより小さくすることができるため、実装面積の低減を図ることができる。そして、本実施形態のようにセンサ基板としてSOI基板14を用いた場合には、コストの低減を図ることができる。
In such a mechanical quantity sensor, the
さらに、本実施形態では、封止空間51を気密封止し、アナログ回路基板60とデジタル回路基板70との間は気密封止していない構成としている。すなわち、アナログ回路基板60とデジタル回路基板70とを接合する際に、アナログ回路基板60およびデジタル回路基板70の特別な表面処理を必要としないので回路基板50をアナログ回路基板60およびデジタル回路基板70を有する構成としても製造工程が大幅に増大することはない。
Furthermore, in this embodiment, the sealing
また、デジタル回路基板70の回路素子71は、アナログ回路基板60側に形成されているため、アナログ回路基板60側と反対側に回路素子71が形成されている場合と比較して外部環境に曝されることを抑制することができる。そして、アナログ回路基板60の回路素子61は、デジタル回路基板70側に形成されているため、デジタル回路基板70側と反対側(SOI基板14側)に回路素子61が形成されている場合と比較して、直接接合を行うための表面処理が行いやすくなる。
Further, since the
(他の実施形態)
上記第1実施形態では、SOI基板14、アナログ回路基板60およびデジタル回路基板70の平面方向の寸法が一致する寸法とされている例について説明したが、アナログ回路基板60およびデジタル回路基板70の平面方向の寸法をSOI基板14の平面方向の寸法より小さくすることもできる。
(Other embodiments)
In the first embodiment, the example in which the dimensions in the planar direction of the
また、上記第1実施形態では、アナログ回路基板60にC/V変換回路およびA/D変換回路等の回路素子61を形成し、デジタル回路基板70にフィルタリング回路、補正回路および増幅回路等の回路素子71を形成する例について説明したが、例えば、アナログ回路基板60にフィルタリング回路を形成することもできる。すなわち、回路基板50をアナログ回路基板60およびデジタル回路基板70を有した構成とすることにより、従来の力学量センサより回路基板50の平面方向の寸法を小さくすることができるため、アナログ回路基板60およびデジタル回路基板70に形成される回路は特に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
In the first embodiment,
さらに、上記第1実施形態では、バンプ91を介して力学量センサを実装基板90に実装する例について説明したが、もちろんこれに限定されるものではない。図5は、他の実施形態にかかる力学量センサを実装基板90に実装したときの断面構成を示す図である。図5に示されるように、SOI基板14と実装基板90とを接着剤等により接合し、デジタル回路基板70と実装基板90とをボンディングワイヤ92により電気的に接続することもできる。
Further, in the first embodiment, the example in which the mechanical quantity sensor is mounted on the mounting
また、上記第1実施形態では、加速度に応じて電気信号を出力するセンシング部がSOI基板14に形成されている例について説明したが、もちろん角速度に応じて電気信号を出力するセンシング部や圧力に応じて電気信号を出力するセンシング部をSOI基板14に形成することもできる。そして、センサ基板はもちろんSOI基板14に限定されるものではなく、例えば、Si基板を用いることもできる。
In the first embodiment, the example in which the sensing unit that outputs an electrical signal according to the acceleration is formed on the
さらに、上記第1実施形態では、SOIウェハと第1ウェハとを接合した後に、第1ウェハと第2ウェハとを接合してウェハレベルパッケージ構造体を製造する例について説明したが、第1ウェハと第2ウェハとを接合した後、SOIウェハと第1ウェハとを接合してウェハレベルパッケージ構造体を製造することもできる。 Further, in the first embodiment, the example in which the wafer level package structure is manufactured by bonding the first wafer and the second wafer after bonding the SOI wafer and the first wafer has been described. After bonding the first wafer and the second wafer, the wafer level package structure can be manufactured by bonding the SOI wafer and the first wafer.
また、アナログ回路基板60とデジタル回路基板70との間を気密封止することもできる。このような力学量センサとした場合には、アナログ回路基板60およびデジタル回路基板70のそれぞれに形成された各回路素子61、71が外部環境に曝されることを防止することができるので、耐環境性を向上させることができる。また、アナログ回路基板60のうちSOI基板14側に回路素子61を形成することもできるし、デジタル回路基板70のうちアナログ回路基板60と反対側に回路素子61を形成することもできる。
Further, the
10 加速度検出部
14 SOI基板
21 可動電極
31 固定電極
50 回路基板
51 封止空間
60 アナログ回路基板
61 回路素子
70 デジタル回路基板
71 回路素子
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記センシング部(21、31)から出力された前記電気信号を処理する回路基板(50)と、を備え、
前記回路基板(50)が前記センサ基板(14)の前記一面側に接合されることにより前記回路基板(50)と前記センサ基板(14)との間に封止空間(51)が形成され、前記封止空間(51)に前記センシング部(21、31)が配置される力学量センサであって、
前記回路基板(50)は第1回路基板(60)および第2回路基板(70)を有し、前記第1、第2回路基板(60、70)は積層されており、
前記第1回路基板(60)は前記センシング部(21、31)から出力された前記電気信号を処理し、前記第2回路基板(70)は前記第1回路基板(60)にて処理された当該電気信号を前記回路基板(50)の外部に出力することを特徴とする力学量センサ。 A sensor substrate (14) provided on one side with a sensing unit (21, 31) for outputting an electrical signal corresponding to a physical quantity;
A circuit board (50) for processing the electrical signal output from the sensing unit (21, 31),
The circuit board (50) is bonded to the one surface side of the sensor board (14) to form a sealed space (51) between the circuit board (50) and the sensor board (14). A mechanical quantity sensor in which the sensing unit (21, 31) is disposed in the sealed space (51),
The circuit board (50) has a first circuit board (60) and a second circuit board (70), and the first and second circuit boards (60, 70) are laminated,
The first circuit board (60) processes the electrical signal output from the sensing unit (21, 31), and the second circuit board (70) is processed by the first circuit board (60). A mechanical quantity sensor that outputs the electrical signal to the outside of the circuit board (50).
チップ単位に分割した際に、前記センサ基板(14)を構成する半導体ウェハ、前記第1回路基板(60)を構成する第1ウェハおよび前記第2回路基板(70)を構成する第2ウェハを用意する工程と、
前記半導体ウェハ、前記第1ウェハおよび前記第2ウェハを接合してウェハレベルパッケージ構造体を構成する工程と、
前記ウェハレベルパッケージ構造体をチップ単位に分割し、前記センサ基板(14)、前記第1回路基板(60)および前記第2回路基板(70)を形成する工程と、を含むことを特徴とする力学量センサの製造方法。 A method for manufacturing a mechanical quantity sensor according to any one of claims 1 to 3,
A semiconductor wafer that constitutes the sensor substrate (14), a first wafer that constitutes the first circuit board (60), and a second wafer that constitutes the second circuit board (70) when divided into chips. A process to prepare;
Bonding the semiconductor wafer, the first wafer and the second wafer to form a wafer level package structure;
Dividing the wafer level package structure into chips, and forming the sensor substrate (14), the first circuit substrate (60), and the second circuit substrate (70). Manufacturing method of mechanical quantity sensor.
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