JPH0263173A - 半導体加速度センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、自動車、工業計測、航空機等の分野におい
て用いられる半導体加速度センサの製造方法に関する。

「従来の技術」 第２図は従来の半導体加速度センサの斜視図である。こ
の図において、ｌは半導体加速度センサチップ、２ａ、
・・はチップ１上に形成されたボンディングバノド（電
極）、３．４はチップｌの上下に取り付けられたストッ
パであり、共にガラス、ノリコノ等によって構成される
板状のストッパである。

第３図（イ）はストッパ３を取り外した場合のデツプ１
の構成を示す平面図である。この図において、５はチッ
プ１の周縁部に沿って“Ｃ”字状に形成されている空隙
部である。６ａは片持梁部であり、空隙部５によって細
く形成されており、この片時梁部６ａの先端には方形状
の重り部６ｂが形成されている。８，８は“コ゛字状に
形成された加速度検出用の検出抵抗であり、片持梁部６
ａの上面に設けられている。この検出抵抗８．８の両端
がポンディングパッド２ａ、・・・に各々接続されてい
る。また、ハツチング部９はストッパ３の接着面である
。

第３図（ロ）はストッパ３を取り付は面から見た図であ
り、この図において、ｌＯは凹部であり、この凹部は片
持梁部６ａ、重り部６ｂに対応する部分に形成されてい
る。また、ハツチング部ＩＩは同図（イ）の接着面９に
接着される接着面である。第４図は第３図（イ）のＡ−
Ａ線断面図であり、この図に示すように、重り部６ｂは
厚く形成され、片持梁部６ａは薄く形成されている。

次に、第５図を参照して上述した半導体加速度センサの
製造工程を説明する。

■まＶ、第５図（イ）に示すように、ｎ型のシリコン基
板１２の上下面各々に、ノリコン酸化膜（以下、５ｉＯ
ｚ膜と称する）１３．１４を形成する。この５ｉＯ１膜
１３．１４の形成は、シリコン基板ｔ２を拡散炉内に配
置し、１０００〜１２００℃の酸化性雰囲気中で熱処理
することにより行う。

■次に、第５図（ロ）に示すように、フォトリソグラフ
ィにより、５ｉＯ１膜１３に不純物拡散用窓！５を形成
する。

■次に、第５図（ロ）のシリコン基板１２を拡散炉内に
配置し、１０００〜１２００℃の雰囲気中で不純物拡散
用窓１５がらボロン（はう素）を供給し、第５図（ハ）
に示すｐ型拡敢層（以下、検出抵抗と称する）！６を形
成する。また、ドライブイン処理により、ＳｉＯ＊ｌ［
が検出抵抗１６上に成長する。

なお、検出抵抗１６は、イオン注入法により形成しても
よい。

■次に、第５図（ニ）に示すように、フォトリソグラフ
ィにより、Ｓｉｎ、膜１３にアルミニウムコンタクト用
窓１７を形成する。

■次に、第５図（ホ）に示すように、第５図（ニ）のシ
リコンウェハの上面にスパッタリングまたは真空蒸着等
によってアルミニウム膜２を形成する。

０次に、第５図（へ）に示すように、フォトリソグラフ
ィによりアルミニウム膜２のパターニングを行い、リン
酸（約６０’Ｃ）等でアルミニウム膜２のエツチングを
行い、アルミニウム配線およびポンディングパッド２ａ
を形成する。

■次に、第５図（ト）に示すように、シリコン基板１２
の下面の５ｉｆｔ膜Ｉ４に片持梁部用窓１Ｂ。

重り部用窓１９をフォトリソグラフィにより形成する。

０次に、第５図（チ）に示すように、Ｋ　ＯＨ、ヒドラ
ジン、ＥＰＷ（エヂレンノアミン、ピロカテコール、純
水の混合液）等のエツチング液を用いてシリコン基板１
２の下面から予め決定した片持梁部の厚みの２倍となる
までエツチングを行い、切欠部２０．２１を形成する。

０次に、第５図（す）に示すように、切欠部２１の上面
に対向する５ｉＯｙ膜１３に空隙部用窓２２をフォトリ
ソグラフィにより形成する。

［相］次に、第５図（ヌ）に示すように、０項で用いた
エツチング液により、切欠部２Ｉがシリコン基板１２の
上面に貫通するまで同基板１２の両面からエツチングを
行う。これにより、切欠部２Ｉが貫通して重り部６ｂか
形成され、また、切欠部２０がさらに削られて目的とす
る粱厚となる片持梁部６ａが形成される。また、貫通し
た部分が空隙部５となる。

０次に、第５図（ル）に示すように、シリコン基板１２
上面へストッパ３を、シリコン基板１２下面へストッパ
４を樹脂により接着°する。

０次に、グイシングツ−により、実線Ｙに示した個所で
ストッパ３を切断し、次いで、点線Ｚに示した個所で切
断してチップ１．・・とする。

以上が従来の製造工程の一例である。なお、チップ１の
片持梁部６ａと重り部６ｂとを形成した残りの部分を支
持部６ｃと称する。また、ＳｉＯ＊膜１３．１４が、０
項のシリコン基板１２のエツチングの際のエツチング液
（Ｋ　ＯＨ、ヒドラジン、ＥＰＷ等）に対して可溶（マ
スクとして働かない）である場合は、さらに、Ｓ　ｉ　
Ｏを膜１３．１４上に常圧ＣＶＤ、減圧ＣＶＤあるいは
プラズマＣＶＤ法等によってＳ　ｉ−Ｎ　、膜を形成し
、二重の膜とする。

また、アルミニウム配線およびボンディングパット２ａ
は、アルミニウムで形成されているが、０項で使用する
エツチング液（ＫＯＨ，ヒドラジンＥ　Ｐ　Ｗ等）にお
かされる場合は、金を用いる。

また、ストッパの材質としては、他にシリコンを用いて
もよいが、その場合は、予め５ｉＯｙ膜か５１３Ｎ４膜
（窒化模）をストッパ表面に成長させておく。また、０
項の接着方法には、樹脂による接着を用いたが、他に共
晶接合（Ａ　ｕ−Ｇ　ｅ、Ａ　ｕ−８ｉＡ　Ｌｌ−３１
１）、ガラス接合（低融点ガラス）、陽極接合（Ｓｉ−
９ｉ）を用いてらよい。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、従来の加速度センサの製造方法にあっては、
」二連したように、梁部６ａの形成後のノリコンＪｉＧ
Ｖｉ、１２にストッパ３．４を取り付け、梁部６ａの強
化を行っていたが、この梁部６ａは非常にもろいしので
あり（数＋Ｃ１１の高さから落下しただけで破壊する）
、梁部６ａが形成されてからストッパ３．４を取り付け
るまでの取り扱いの際あるいはストッパ３，４を取り付
ける際に衝撃によって梁部が破壊されることがあり、こ
のため、歩留りか悪化する問題があった。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、梁部
が形成されてからストッパを取り付けるまでの際あるい
はストッパを取り付ける際に衝撃が加わっても梁部が破
壊される恐れがない半導体加速度センサの製造方法を提
供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明は、半導体基板に略Ｃ字状の空隙部を形成する
ことにより重り部および検出抵抗が形成された梁部を形
成し、そして、この半導体基板をチップ毎に切断する半
導体加速度セッサの製造方法において、 （ａ）前記半導体基板の前記梁部の形成される位置およ
び空隙部となる位置を規定の寸法にエツチングし、 （ｂ）前記半導体基板の下面に、前記重り部、梁部の形
成される位置の周囲を固定するストッパ部材を取り付け
、 （ｃ）１箱足半導体基板の前記空隙部となる位置をさら
にエツチングして前記重り部、梁部を形成し、（ｄ）前
記重り部、梁部が形成された前記半導体基板の上面に、
前記重り部、梁部の周囲を固定するストッパ部材を取り
付け、 （ｅ）このストッパ部材を取り付けた状態において、前
記チップ毎の切断を行うことを特徴とする。

「作用」 この発明によれば、梁部の形成される位置および空隙部
となる位置を規定の寸法にエツチングした後、重り部と
梁部が形成される位置の周囲を固定するストッパを下面
に取り付け、次いで、空隙部となる位置をさらにエツチ
ングして重り部と梁部を形成した後、重り部と梁部が形
成された位置の周囲を固定するストッパを上面に取り付
ける。

これにより、梁部が形成されてからストッパを取り付け
るまでの際あるいはストッパを取り付ける際に梁部が破
壊されることがない。

「実施例」 以下、第１図を参照してこの発明の一実施例による製造
方法について１悦明する。なお、この図における（イ）
の工程より以萌の工程は、前述した第５図（イ）〜（ハ
）の工程と同一であるので、その説明を省略する。

■第５図（ハ）の工程が終了すると、次に第１図（イ）
に示すように、ノリコノ基板Ｉ２の下面の５ｉＯ１膜１
４に片持梁部用窓１８１重り部用窓１９をフォトリソグ
ラフィにより形成する。

■次に、第１図（ロ）に示すように、Ｋ　Ｏ＋−１、ヒ
ドラノン、ＥＰＷ等のエツチング液を用いてノリコン基
板Ｉ２の下面から、片持梁部６ａの規定の寸法の厚みと
なるまでエツチングを行い、切欠部２０．２１を形成す
る。

■次に、第１図（ハ）に示すように、フォトリソグラフ
ィにより、ＳｉＯ！膜１３にアルミニウムコンタクト用
窓１７を形成する。

■次に、第１図（ニ）に示すように、第１図（ハ）のシ
リコンウェハの上面にスパッタリングまたは真空蒸着等
によってアルミニウム膜２を形成する。

■次に、第１図（ホ）に示すように、フォトリソグラフ
ィによりアルミニウム膜２をアルミニウム配線およびポ
ンディングパッド２ａに形成する。

０次に、第１図（へ）に示すように、シリコン基板１２
下面へストッパ４を梼脂により接着する。

■次に、第１図（ト）に示すように、シリコンウェハ上
面にレジストを塗布し、レジストｌ１ｉ３０を形成する
。

０次に、第１図（チ）に示すように、切欠部２１の上面
に対向するレジスト膜３０に空隙部用窓３１を形成する
。

０次に、第１図（す）に示すように、レジスト膜３０を
マスクとして、まず、Ｓ　ｉｏ　を膜１３をエツチング
し、シリコン面を露出させる。次に、ＲＩＥ（１’？ｅ
ａｃｔｉｖｅ　Ｌ　ｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）法により、
シリコンウェハ上部より露出したシリコン面の異方性エ
ツチングを行う。これにより、切欠部２１が貫通して空
隙部５となり、片持梁部６ａおよび重り部６ｂが形成さ
れる。なお、アルミニウム配線２ａおよびＳ　ｉＯｔＨ
Ｉ　３は、レジスト３０により保護されているので、エ
ツチングされる心配がない。

［相］次に、第１図（ヌ）に示すように、Ｏ，プラズマ
エッヂング等によりレジスト３０を除去する。

０次に、第１図（ル）に示すように、シリコン基板１２
上面へストッパ３を樹脂により接着する。

０次に、グイシングツ−により、実線Ｙに示した個所で
ストッパ３を切断し、次いで、点線Ｚに示した個所で切
断してチップｌ、・・・とする。

このように、上記実施例の■項の過程において、片持梁
部６ａとなる位置および空隙部５となる位置を規定の寸
法にエツチングすることにより、片持梁部６ａとなる位
置はシリコンの薄膜となっているので、衝撃が加わって
も、梁部が破壊される恐れがない。

なお、上記実施例では、この発明を片持梁部を存する半
導体加速度センサに適用した場合について述べたが、こ
の発明は両持梁部を有する半導体加速度センサにも適用
することができる。また、■項のエツチングの際にＳｉ
ｎ、膜１３．１４がマスクとして働かない場合は、さら
に、５Ｌ３Ｎ４膜をマスクとしてシリコンウェハ上下面
に成長させる。また、■、■項のストッパの接着方法と
しては、他に共晶接合（Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ−８ｉ、Ａｕ
−８ｎ）、ガラス接合（低融点ガラス）、陽極接合（Ｓ
ｉ−９ｉ）を用いてもよい。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、半導体基板の
梁部の形成される位置および空隙部となる位置を規定の
寸法にエツチングし、次いで、半導体基板の下面に、重
り部、梁部の形成される位置の周囲を固定するストッパ
部材を取り付け、次いで、半導体基板の空隙部となる位
置をさらにエツチングして重り部、梁部を形成し、次い
で、重り部、梁部が形成された半導体基板の上面に、重
り部、梁部の周囲を固定するストッパ部材を取り付け、
このストッパ部材を取り付けた状態において、チップ毎
の切断を行うようにしたので、梁部が形成されてからス
トッパを取り付けるまでの際あるいはストッパを取り付
ける際に衝撃によって梁部が破壊することがなく、これ
により、取り扱いが簡単になり、また、歩留りが向上す
る効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による半導体加速度センサ
の製造方法を説明するための工程図、第２図は従来の半
導体加速度センサの斜視図、第３図（イ）はストッパを
取り外した半導体加速度センサデツプの構成例を示す平
面図、第３図（ロ）は第２図のストッパ３の裏面図、第
４図は第３図（イ）のＡ−Ａ線断面図、第５図は従来の
半導体加速度センサの製造方法を説明するための工程図
である。 ■・・・・・・チップ、３．４・・・・・・ストッパ、
５・・・・・・空隙部、６ａ・・・・・・片持梁部、６
ｂ・・・・・・重り部、６ｃ・・・・・・支持部、１２
・・・・・・半導体基板（シリコン基板）、１Ｇ・・・
・・・検出抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板に略Ｃ字状の空隙部を形成することにより重
   り部および検出抵抗が形成された梁部を形成し、そして
   、この半導体基板をチップ毎に切断する半導体加速度セ
   ンサの製造方法において、（ａ）前記半導体基板の前記
   梁部の形成される位置および空隙部となる位置を規定の
   寸法にエッチングし、 （ｂ）前記半導体基板の下面に、前記重り部、梁部の形
   成される位置の周囲を固定するストッパ部材を取り付け
   、 （ｃ）前記半導体基板の前記空隙部となる位置をさらに
   エッチングして前記重り部、梁部を形成し、（ｄ）前記
   重り部、梁部が形成された前記半導体基板の上面に、前
   記重り部、梁部の周囲を固定するストッパ部材を取り付
   け、 （ｅ）このストッパ部材を取り付けた状態において、前
   記チップ毎の切断を行うことを特徴とする半導体加速度
   センサの製造方法。