(57)【要約】【課題】より製造が容易な配線用半導体基板を提供する。【解決手段】第１の半導体基板１０の一表面側に絶縁層１３を設け、第１の半導体基板１０の一部の周囲に第１の半導体基板１０の前記一表面と反対の他表面側から厚さ方向に絶縁空間形成用凹部１７を設けることにより、絶縁空間形成用凹部１７の底壁部を絶縁層１３で構成し、前記第１の半導体基板１０の一部を第１の半導体基板１０の他の部分から絶縁分離された配線部位１４となし、前記絶縁層１３は前記配線部位１４が露出するように開口させて形成されているようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一表面側に絶縁層を設け、
半導体基板の一部の周囲に半導体基板の前記一表面と反対の他表面側から厚さ方向に凹部を設けることにより、凹部の底壁部を絶縁層で構成し、前記半導体基板の一部を半導体基板の他の部分から絶縁分離された配線部位となし、前記絶縁層は前記配線部位が露出するように開口させて形成されていることを特徴とする配線用半導体基板。
【請求項２】
前記凹部は、前記半導体基板の一表面との間に厚み部を残すように形成されており、
前記厚み部を酸化させて前記絶縁層の一部分となしたことを特徴とした請求項１記載の配線用半導体基板。
【請求項３】
前記凹部の内面に、補強用絶縁層を設けることを特徴とする請求項１又は２記載の配線用半導体基板。
【請求項４】
前記配線部位は前記絶縁層に形成された開口から突出する突起を備えるように形成され、前記突起が電極となることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線用半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、配線用半導体基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特開２００６−１１４５６８号公報（特許文献１）に示されるように、半導体基板の厚み方向に貫通する貫通電極の形成方法は知られている。この貫通電極の形成方法は図４に示されるように、半導体基板１０の一方の面にエッチングマスク１２を他方の面にエッチングストップ層１１を形成する第１工程、エッチングマスク１２に設けた開口１３から露出した基板１０の領域をエッチングストップ層１１までエッチングして凹部１４を形成する第２工程、凹部１４の内面と基板１０の一方の面に絶縁膜１１ａを成膜した後に凹部１４に導電体１５を形成する第３工程、基板１０の一方の面に導電体１５と電気的接続した第１配線導体１６ａを形成した後に凹部１４の底面を構成するエッチングストップ層１１に開口１８を形成して導電体１５を露出させる第４工程、及び開口１８から露出した導電体１５と電気的接続した第２配線導体１７ａを形成する第５工程を備えている。
【０００３】
したがって、上記特許文献１記載の貫通電極の形成方法によれば、半導体基板の貫通電極の製造工程において工程数の削減と製造工程の容易化を図ることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１４５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の貫通電極の形成方法にあっては、第３工程において凹部１４に導電体１５を形成する際、微小な領域である凹部１４に導電体１５を形成する工程は困難なものであった。
【０００６】
本願発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたものであり、その課題は、より製造が容易な配線用半導体基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本願請求項１記載の発明では、半導体基板の一表面側に絶縁層を設け、半導体基板の一部の周囲に半導体基板の前記一表面と反対の他表面側から厚さ方向に凹部を設けることにより、凹部の底壁部を絶縁層で構成し、前記半導体基板の一部を半導体基板の他の部分から絶縁分離された配線部位となし、前記絶縁層は前記配線部位が露出するように開口させて形成されていることを特徴としている。
【０００８】
又、本願請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の配線用半導体基板において、前記凹部は、前記半導体基板の一表面との間に厚み部を残すように形成されており、前記厚み部を酸化させて前記絶縁層の一部分となしたことを特徴としている。
【０００９】
又、本願請求項３記載の発明では、上記請求項１又は２記載の配線用半導体基板において、前記凹部の内面に、補強用絶縁層を設けることを特徴としている。
【００１０】
又、本願請求項４記載の発明では、上記請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線用半導体基板において、前記配線部位は前記絶縁層に形成された開口から突出する突起を備えるように形成され、前記突起が電極となることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本願請求項１記載の発明の配線用半導体基板においては、半導体基板の一部を半導体基板の他の部分から絶縁分離された配線部位としているので、例えば、配線用半導体基板を形成するために、半導体基板に貫通孔を形成し、この貫通孔に配線用導体を充填するといった複雑な製造工程を必要とせず、容易に配線用半導体基板を形成することができる。
【００１２】
又、本願請求項２記載の発明の配線用半導体基板においては、特に、凹部は、前記半導体基板の一表面との間に厚み部を残すように形成されており、前記厚み部を酸化させて前記絶縁層の一部分となしているので、厚み部の存在により、より耐久性の高い配線用半導体基板を提供することができる。
【００１３】
又、本願請求項３記載の発明の配線用半導体基板においては、特に、前記凹部の内面に、補強用絶縁層を設けているので、さらに耐久性の高い配線用半導体基板を提供することができる。
【００１４】
又、本願請求項４記載の発明の半導体基板の配線構造においては、特に、前記配線部位は前記絶縁層に形成された開口から突出する突起を備えるように形成され、前記突起が電極となるので、電極を別部材で形成する必要がなく、容易に配線用半導体基板を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願発明の配線用半導体基板が用いられる静電容量型加速度センサを説明するための断面図である。
【図２】本願発明の配線用基板の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図３】本願発明の配線用基板の別の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】従来例の貫通電極の形成方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本実施形態の配線用半導体基板は、加速度センサ、ジャイロセンサ、アクチュエータ、赤外線センサなどの封止デバイスに用いられる配線用の半導体基板であり、本実施形態の封止デバイスは静電容量型の加速度センサである。
【００１７】
加速度センサは、図１に示すように第１の半導体基板（第１の半導体基板）１０を用いて形成された配線用半導体基板１と、第２の半導体基板（第２のシリコン基板）２０を用いて形成されたセンサ基板２と、第３の半導体基板（第３のシリコン基板）３０を用いて形成されたパッケージ用基板３とで構成され。配線用半導体基板１は、センサ基板２の一表面側（図１（ｄ）における上面側）に封着され、パッケージ用基板３は、センサ基板２の他表面側（図１（ｄ）における下面側）に封着されている。
ここにおいて、配線用半導体基板１、センサ基板２およびパッケージ用基板３の外周形状は矩形状であり、配線用半導体基板１およびパッケージ用基板３はセンサ基板１と同じ外形寸法に形成されている。
【００１８】
加速度センサ本体を構成するセンサ基板２は、枠状（本実施形態では、矩形枠状）のフレーム部２１の内側に配置される重り部２２が一表面側（図１（ｄ）における上面側）において可撓性を有する薄肉の撓み部２３を介してフレーム部２１に揺動自在に支持されており、重り部２２が配線用半導体基板１に設けられた固定電極１５に対向する可動電極を兼ねている。ここにおいて、重り部２２の周囲には撓み部２３を除いてフレーム部２１との間にスリット２４が形成されている。
【００１９】
また、センサ基板２は、前記一表面側においてフレーム部２１上に、上述の可動電極に電気的に接続された電気接続用金属層２９が形成されており、この電気接続用金属層２９が、配線用半導体基板１に設けられている２つの配線部位１４のうちの一方の配線部位１４（図１（ｄ）における左側の配線部位１４）の一端側（図１（ｄ）における下端側）と接合されて電気的に接続されている。なお、本実施形態では、上述のように重り部２２が可動電極を兼ねているが、重り部２２における配線用半導体基板１側に金属膜や不純物拡散層などからなる可動電極を形成し、この可動電極と電気接続用金属層２９とを金属配線や拡散層配線などにより適宜接続するようにしてもよい。
【００２０】
また、センサ基板２は、前記一表面側においてフレーム部２１の周部の全周に亘って封止用金属層２８が形成されており、上述の電気接続用金属層２９が、フレーム部２１上において封止用金属層２８よりも内側に配置されている。
【００２１】
ここにおいてセンサ基板２は、前記一表面側および前記他表面側のそれぞれに熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜２６、２７が形成されており、封止用金属層２８および電気接続用金属層２９は前記一表面側の絶縁膜２６の同一レベル面上に同一厚さで形成されている。
【００２２】
配線用半導体基板１は、センサ基板２側（図１（ｄ）における下面側）の表面に（一表面）に、センサ基板２の重り部２２と撓み部２３とで構成される可動部の変位空間を確保する変位空間形成用凹部１１が形成されており、この変位空間形成用凹部１１の周部に複数（本実施形態では、２個）の配線部位１４が形成されている。この配線部位１４は第１の半導体基板１０の一部を利用して形成されており配線部位１４の周囲には絶縁空間形成用凹部１７が設けられている。また、配線用半導体基板１は、センサ基板２側の表面の周部の全周に亘って封止用半導体部位１２が第１の半導体基板１０を利用して形成されており、この封止用半導体部位１２および配線部位１４の厚みによって、変位空間が確保され、変位空間形成用凹部１１が形成されている。
【００２３】
また、配線用半導体基板１の一表面と他表面と絶縁空間形成用凹部１７の内面とには熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁層１３が形成されている。ただし配線部位１４の一表面側には、絶縁層１３は形成されておらず、また、配線部位１４および封止用半導体部位１２は、配線用半導体基板１の他表面側に形成された絶縁層１３から突出するように形成されている。
【００２４】
また、配線用半導体基板１は、変位空間形成用凹部１１の内底部に、センサ基板２の可動電極に対向する上述の固定電極１５が形成されており、固定電極が、他方の配線部位１４（図１（ｄ）における右側の配線部位１４）の一端側（図１（ｄ）における下端側）と金属配線１６を介して電気的に接続されている。なお、固定電極１５は、金属膜（例えば、Al膜）により構成されている。ここにおいて、配線部位１４の他端側（図１（ｄ）における上端側）は外部接続用電極として機能する、これは、配線部位１４は第１の半導体基板１０により形成されており配線部位１４の両端部が配線部位１４を介して電気的に接続されるためである。
【００２５】
パッケージ用基板３は、センサ基板１側の表面（図１（ｄ）における上面）である一表面に周辺部位に比べて凹んだ所定深さの凹部が形成されており、上記一表面側の全面に熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜３２が形成され、センサ基板２側とは反対側の表面である他表面側の全面に熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜３３が形成されている。
【００２６】
また、上述の加速度センサにおけるセンサ基板２と配線用半導体基板１とは、センサ基板２の厚み方向において重なる封止用金属層２８と封止用半導体部位１２とが全周に亘って接合されると共に、センサ基板の厚み方向において重なる電気接続用金属層２９と配線部位１４とが接合されて電気的に接続されている。これに対して、センサ基板２とパッケージ用基板３とは、互いの対向面の周部同士が全集に亘って接合されている。
【００２７】
次に、本実施形態の配線用半導体基板１の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
まず、第１の工程として、図２（ａ）に示すように、第１の半導体基板１０の両面に、熱酸化法を用いることにより、熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる第１の絶縁層１０１を形成する。
【００２９】
次に、第２の工程として、図２（ｂ）に示すように、第１の半導体基板１０の一表面側（図２（ｂ）における下面側）に形成された第１の絶縁層１０１の所定箇所をフォトリソ工程や熱酸化エッチングにより、第１の開口１０２を形成する。
【００３０】
次に第３の工程として、図２（ｃ）に示すように、第１の開口１０２から露出した第１の半導体基板１０を一表面側から、数μｍエッチングすることにより、配線部位用凸部１０３および封止用半導体部位用凸部１０４が形成される。
【００３１】
次に、第４の工程として、図２（ｄ）に示すように、前記第１の半導体基板１０の一表面側に熱酸化法を用いることにより、熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる第２の絶縁層１０５を形成する。
【００３２】
次に、第５の工程として図２（ｅ）に示すように、第１の半導体基板１０の他表面側（図２（ｂ）における上面側）に形成されている第１の絶縁膜１０１をフォトリソ工程や熱酸化エッチングを用いることにより除去する。また、第１の半導体基板１０の一表面側においても、配線部位用凸部１０３および封止用半導体部位用凸部１０４上に形成されている第２の絶縁層１０５をフォトリソ工程や熱酸化エッチングで除去し、配線部位用凸部１０３及び封止用半導体部位用凸部１０４が露出するようにする。
【００３３】
次に、第６の工程として、図２（ｆ）に示すように、第１の半導体基板１０の他表面側にエッチングマスク１０６を形成する。このエッチングマスク１０６には第２の開口１０７が設けられるが、この第２の開口１０７は、厚さ方向において平行移動すれば、配線部位用凸部１０３を囲む位置になるように設けられる。
【００３４】
次に、第７の工程として、図２（ｇ）に示すように、第１の半導体基板１０の他表面側から、第２の開口１０７により露出した第１の半導体基板１０の領域を第２の絶縁層１０５までエッチング加工を行い、絶縁空間形成用凹部１７を形成し、この絶縁空間形成用凹部１７に周囲を囲まれる第１の半導体基板１０の一部を配線部位１４となす。その後エッチングマスク１０６を除去する。
【００３５】
次に、第８の工程として、図２（ｈ）に示すように、第１の半導体基板１０の他表面側および絶縁空間形成用凹部１７の内面に、ＣＶＤ法などにより補強用絶縁層１０８を形成する。ここで、第２の絶縁層１０５および補強用絶縁層１０８によって、絶縁層１３は構成されている。
【００３６】
次に、第９の工程として、図２（ｉ）に示すように、第１の半導体基板１０の他表面側において、配線部位１４上に形成されている補強用絶縁層１０８を除去し、配線用半導体基板１は完成する。
【００３７】
このようにして、製造された配線用半導体基板１は、第１の半導体基板１０の一部を第１の半導体基板１０の他の部分から絶縁分離された配線部位１４としているので、例えば、配線用の半導体基板を形成するために、半導体基板に貫通孔を形成し、この貫通孔に配線用導体を充填するといった複雑な製造工程を必要とせず、容易に配線用半導体基板１を形成することができる。また封止用半導体層１２と配線部位１４が第２の絶縁層１０５から突出して形成されているため、封止用半導体部位１２と封止用金属層２８とを接合することができ、センサ基板の厚み方向において重なる配線部位１４と電気接続用金属層２９とを接合することができる。さらに絶縁空間形成用凹部１７の内面に、補強用絶縁層１０８を設けているので、耐久性の高い配線用半導体基板１を形成することができる。
【００３８】
また、この配線用半導体基板１を静電容量型の加速度センサに用いれば、絶縁空間形成用凹部１７の幅を広く設定することによって配線用半導体基板の寄生容量を低減することが可能となる。
次に、配線用半導体基板１の別の製造方法について図面を参照しながら説明する。なおこの製造方法の第１の工程乃至第３の工程は、上述した製造方法の第１の工程乃至第３の工程と同じであるので、その説明は省略する。
【００３９】
第４の工程として、図３（ａ）に示すように、第１の半導体基板１０の他表面側（図３（ａ）における上面側）から、第1の絶縁層１０１の所定箇所をフォトリソ工程や熱酸化エッチングにより除去し、第３の開口１１１を形成する。この第３の開口１１１は厚さ方向に平行移動すれば配線部位用凸部１０３を囲む位置になるように設けられる。
次に第５の工程として、図３（ｂ）に示すように、第３の開口１０９により露出した第１の半導体基板１０の領域にエッチング加工を行い、凹部を形成する。ここで、この凹部は第１の半導体基板１０の一表面側（図３（ｂ）における下面側）との間に厚み部１０９を残すように形成されている。
【００４０】
次に第６の工程として、図３（ｃ）に示すように、第１の半導体基板１０を熱酸化法により熱酸化させて厚み部１０９を完全に熱酸化させる。このとき厚み部１０９だけでなく、第１の半導体基板１０の一表面側および他表面側において露出箇所も熱酸化され、厚み部１０９と第１の半導体基板１０の一表面側および他表面側とに、熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる第３の絶縁層１１０を設けられる。ここで、厚み部１０９が熱酸化されることにより、絶縁空間形成用凹部１７が形成され、この絶縁空間形成用凹部１７に周囲を囲まれた第１の配線用半導体基板１０の一部を他の部分から絶縁分離された配線部位１４となす。
【００４１】
次に第７の工程として、図３（ｄ）に示すように、第１の半導体基板１０の一表面側において配線部位１４および封止用半導体部位用凸部１０４上に形成された第３の絶縁層１１０をフォトリソ工程や熱酸化エッチングにより除去し、配線部位１４および封止用半導体部位用凸部１０４を露出させる。
【００４２】
次に、第８の工程として、図３（ｅ）に示すように、第１の半導体基板１０の他表面側および絶縁空間形成用凹部１７の内面に、ＣＶＤ法などにより補強用絶縁層１０８を形成する。ここで、第３の絶縁層１１０および補強用絶縁層１０８によって、絶縁層１３は構成されている。
次に、第９の工程として、図３（ｆ）に示すように、第１の半導体基板１０の他表面側において、配線部位１４上に形成されている第３の絶縁層１１０および補強用絶縁層１０８を除去し、配線用半導体基板１は完成する。
このようにして製造された配線用半導体基板１は、厚み部１０９を熱酸化させて絶縁層１３の一部分となしているので、厚み部１０９の存在により、より耐久性の高い配線用半導体基板１を提供することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  配線用半導体基板
２  センサ基板
３  パッケージ用基板
１０  第１の半導体基板
１３  絶縁層
１４  配線部位
１７  絶縁空間形成用凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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