(57)【要約】【課題】可動部とストッパとの間のギャップを確実に設定でき製造歩留まりが高いＭＥＭＳを提供する。【解決手段】支持部と、前記支持部に対して相対的に運動する可動部と、を有するダイと、前記可動部の運動範囲を制限する位置において前記可動部に対向する制限板と、前記可動部の運動範囲が制限される方向において前記制限板と前記支持部とに挟まれているボンディング用ワイヤからなるワイヤ構造体と、前記ワイヤ構造体より前記可動部とは反対側において前記支持部と前記制限板とを結合している接着層と、を備え、前記ワイヤ構造体は前記接着層と前記可動部との間において前記接着層と前記可動部との間を遮る方向に延びている、ＭＥＭＳ。【選択図】図１
2010151765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部と、
前記支持部に対して相対的に運動する可動部と、
を有するダイと、
前記可動部の運動範囲を制限する位置において前記可動部に対向する制限板と、
前記可動部の運動範囲が制限される方向において前記制限板と前記支持部とに挟まれているボンディング用ワイヤからなるワイヤ構造体と、
前記ワイヤ構造体より前記可動部とは反対側において前記支持部と前記制限板とを結合している接着層と、
を備え、
前記ワイヤ構造体は前記接着層と前記可動部との間において前記接着層と前記可動部との間を遮る方向に延びている、
ＭＥＭＳ。
【請求項２】
前記ワイヤ構造体は、前記接着層より前記可動部とは反対側において途切れている、
請求項１に記載のＭＥＭＳ。
【請求項３】
堆積膜からなり前記接着層と前記可動部との間を遮る領域に形成されている堤部をさらに備え、
前記ワイヤ構造体の全体が、前記堤部と前記制限板との間に挟まれている、
請求項１または２に記載のＭＥＭＳ。
【請求項４】
支持部と、前記支持部に対して相対的に運動する可動部と、を有するダイを備えるＭＥＭＳの製造方法であって、
前記支持部にボンディング用ワイヤを接合し、
前記ボンディング用ワイヤを接合した後に、前記ボンディング用ワイヤより前記可動部とは反対側において前記支持部に接着剤を添加し、
前記可動部の運動範囲を制限する位置において制限板が前記可動部に対向するように前記ボンディング用ワイヤを前記可動部の運動範囲を制限する方向に挟み込んで前記支持部に前記制限板を前記接着剤によって結合することを含み、
前記接着剤と前記可動部との間を遮る方向に延ばして前記ボンディング用ワイヤを前記支持部に接合する、
ＭＥＭＳの製造方法。
【請求項５】
パッケージと、支持部と前記支持部に対して相対的に運動する可動部とを有し前記パッケージに収容されるダイとを備えるＭＥＭＳの製造方法であって、
前記パッケージの前記支持部が結合される結合面にボンディング用ワイヤを接合し、
前記ボンディング用ワイヤを接合した後に、前記ボンディング用ワイヤより前記可動部とは反対側において前記結合面に接着剤を添加し、
前記可動部の運動範囲を制限する位置において前記結合面が前記可動部に対向するように前記ボンディング用ワイヤを前記可動部の運動範囲を制限する方向に挟み込んで前記対向する面に前記支持部を前記接着剤によって結合することを含み、
前記接着剤と前記可動部との間を遮る方向に延ばして前記ボンディング用ワイヤを前記対向する面に接合する、
ＭＥＭＳの製造方法。
【請求項６】
前記接着剤より前記可動部とは反対側において途切れるように前記ボンディング用ワイヤを接合する、
ことを含む請求項４または５に記載のＭＥＭＳの製造方法。
【請求項７】
接合された前記ボンディング用ワイヤを押し潰す、
ことを含む請求項４〜６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳの製造方法。
【請求項８】
前記接着剤が添加される面の前記接着剤と前記可動部との間を遮る領域に堆積膜からなる堤部を形成し、
前記ボンディング用ワイヤの全体を前記堤部の上に配置する、
ことを含む請求項４〜７のいずれか一項に記載のＭＥＭＳの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）およびＭＥＭＳの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、錘部に作用する慣性力によって生じる可撓部の変形をピエゾ抵抗素子などで検出することにより、加速度などを検出するＭＥＭＳセンサが知られている。しかし、このようなＭＥＭＳセンサに対して過度な加速度が印加されると可撓部の変形が限界に達し、可撓部が破損することがある。そのため、錘部や可撓部の運動範囲を制限する種々の構成が考案されている。
特許文献１には、可撓部および錘部の運動範囲を制限するためのストッパを備えるＭＥＭＳセンサのカバーが支持部に陽極接合される構成が記載されている。
特許文献２には、ワイヤボンディングに用いられる金属ワイヤ（以下、単に「ボンディング用ワイヤ」という）をストッパとして使用することによって錘部の運動範囲を制限する構成が記載されている。
【特許文献１】特開２００６−２０８２７２号公報
【特許文献２】特開２００４−２６４２５３号公報
【０００３】
また、可撓部の破損を防ぐためには可撓部の特性を考慮した上で錘部および可撓部とストッパとの間のギャップを所望の幅に設定する必要があり、種々の構成が考案されている。
特許文献３には、支持部とストッパとの結合に用いられる接着樹脂にプラスチック球を混ぜることでプラスチック球がスペーサの役割を果たす構成が記載されている。
特許文献４には、ストッパの、支持部と結合する面に形成された凸部の寸法を調整することによりストッパと錘部および可撓部との間のギャップを所望の幅に設定する構成が記載されている。
【特許文献３】特開２００４−２３３０７２号公報
【特許文献４】特開２００６−１５３５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された構成では、ＭＥＭＳセンサのカバーが支持部に陽極接合されることで内部応力が生じ、当該ＭＥＭＳセンサの信頼性が低下する。また、特許文献２に記載された構成では、可撓部が過度に変形した場合に錘部を面ではなく線であるボンディング用ワイヤで受け止めるため、ボンディング用ワイヤに加わる負荷が大きい。そのため、板状のストッパに比べて耐久性能が低い。さらに、本文献で記載されているボンディング用ワイヤは金ワイヤであり、錘部による当該金ワイヤへの衝突が繰り返されることにより当該金ワイヤが変形し、ストッパとしての機能を果たさなくなる虞がある。以上の点から、信頼性の高いＭＥＭＳセンサを実現できない。
【０００５】
さらに、特許文献３に記載された構成では、支持部の複数領域に接着樹脂を添加しているが、各領域に添加される接着樹脂にスペーサ球を確実に含有させることが困難である。そのため、スペーサ球が含まれない接着樹脂が添加されることがあり、錘部および可撓部とストッパとの間のギャップを確実に設定できない。さらに、特許文献４に記載された構成では、ストッパと支持部とを結合する際、余分な接着剤を逃がすために凹部が形成されている。しかし、ストッパの凸部先端と支持部とを接着剤により結合するため余分な接着剤の全てが凹部に逃がされることはない。そのため、可撓部や錘部に接着剤が付着するとＭＥＭＳセンサの信頼性が低下する。
【０００６】
本発明はこうした問題に鑑みて創作されたものであって、可動部とストッパとの間のギャップを確実に設定でき製造歩留まりが高いＭＥＭＳの提供を目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するためのＭＥＭＳは、支持部と、前記支持部に対して相対的に運動する可動部と、を有するダイと、前記可動部の運動範囲を制限する位置において前記可動部に対向する制限板と、前記可動部の運動範囲が制限される方向において前記制限板と前記支持部とに挟まれているボンディング用ワイヤからなるワイヤ構造体と、前記ワイヤ構造体より前記可動部とは反対側において前記支持部と前記制限板とを結合している接着層と、を備え、前記ワイヤ構造体は前記接着層と前記可動部との間において前記接着層と前記可動部との間を遮る方向に延びている。
【０００８】
本発明によると、ボンディング用ワイヤからなるワイヤ構造体が制限板と支持部との間に挟まれるため、ダイの可動部と制限板とのギャップを確実に設定できる。また、ボンディング用ワイヤが接着層と可動部との間を遮る方向に延びているため、接着層を構成する接着剤が可動部へと流れて付着することを防止できるため、製造歩留まりが高まる。
【０００９】
（２）上記目的を達成するためのＭＥＭＳにおいて、前記ワイヤ構造体は、前記接着層より前記可動部とは反対側において途切れていてもよい。
【００１０】
本発明によると、接着層を構成する接着剤のうちワイヤ構造体と支持部と制限板とによって囲まれる空間に収まりきらない接着剤を可動部とは反対側に逃がすことができる。よって、接着剤が可動部に付着することを防止できる。
【００１１】
（３）上記目的を達成するためのＭＥＭＳにおいて、堆積膜からなり前記接着層と前記可動部との間を遮る領域に形成されている堤部をさらに備え、前記ワイヤ構造体の全体が、前記堤部と前記制限板との間に挟まれていてもよい。
【００１２】
本発明によると、ワイヤ構造体および堤部がダイと制限板とのスペーサとして機能するため、ボンディング用ワイヤからなるワイヤ構造体のみをスペーサとして使用した場合に比べてダイの可動部と制限板とのギャップをより大きく設定したり、ダイの可動部と制限板とのギャップを堆積膜の厚さによって微調整できる。
【００１３】
（４）上記目的を達成するためのＭＥＭＳの製造方法は、支持部と、前記支持部に対して相対的に運動する可動部と、を有するダイを備えるＭＥＭＳの製造方法であって、前記支持部にボンディング用ワイヤを接合し、前記ボンディング用ワイヤを接合した後に、前記ボンディング用ワイヤより前記可動部とは反対側において前記支持部に接着剤を添加し、前記可動部の運動範囲を制限する位置において制限板が前記可動部に対向するように前記ボンディング用ワイヤを前記可動部の運動範囲を制限する方向に挟み込んで前記支持部に前記制限板を前記接着剤によって結合することを含み、前記接着剤と前記可動部との間を遮る方向に延ばして前記ボンディング用ワイヤを前記支持部に接合する。
【００１４】
本発明によると、接着剤が可動部へ流れて付着することを防止できるため製造歩留まりが高まる。具体的には、ボンディング用ワイヤが接着剤と可動部との間を遮る方向に延びるようにダイに接合された後にダイに接着剤が添加され、支持部と制限板とが接着剤によって結合される。ダイと制限板によって押し潰された接着剤はボンディング用ワイヤにより堰きとめられるため、接着剤が可動部へと流れることを防止できる。また、ボンディング用ワイヤをダイと制限板との間に挟むことによって、ダイの可動部と制限板とのギャップを確実に設定できる。
【００１５】
（５）上記目的を達成するためのＭＥＭＳの製造方法は、パッケージと、支持部と前記支持部に対して相対的に運動する可動部とを有し前記パッケージに収容されるダイとを備えるＭＥＭＳの製造方法であって、前記パッケージの前記支持部が結合される結合面にボンディング用ワイヤを接合し、前記ボンディング用ワイヤを接合した後に、前記ボンディング用ワイヤより前記可動部とは反対側において前記結合面に接着剤を添加し、前記可動部の運動範囲を制限する位置において前記結合面が前記可動部に対向するように前記ボンディング用ワイヤを前記可動部の運動範囲を制限する方向に挟み込んで前記対向する面に前記支持部を前記接着剤によって結合することを含み、前記接着剤と前記可動部との間を遮る方向に延ばして前記ボンディング用ワイヤを前記対向する面に接合する。
【００１６】
本発明によると、接着剤が可動部へ流れて付着することを防止できるため製造歩留まりが高まる。具体的には、ボンディング用ワイヤが接着剤と可動部との間を遮る方向に延びるようにパッケージに接合された後にダイに接着剤が添加され、支持部とパッケージとが接着剤によって結合される。ダイとパッケージに押し潰された接着剤はボンディング用ワイヤにより堰きとめられるため、接着剤が可動部へと流れることを防止できる。また、ボンディング用ワイヤをダイとパッケージとの間に挟むことによって、ダイの可動部とパッケージとのギャップを確実に設定できる。
【００１７】
（６）上記目的を達成するためのＭＥＭＳの製造方法において、前記接着層より前記可動部とは反対側において途切れるように前記ボンディング用ワイヤを接合してもよい。
【００１８】
本発明によると、接着剤のうちボンディング用ワイヤと支持部とパッケージの当該支持部に対向する面とによって囲まれる空間に収まりきらない接着剤をボンディング用ワイヤより可動部とは反対側に逃がすことができる。なお、途切れているとは、ボンディン用ワイヤが接着層より可動部の反対側まで延びて途切れている場合やボンディング用ワイヤが接着層より可動部の反対側まで延びていないため接着層より可動部とは反対側においてボンディング用ワイヤが存在しない場合が含まれる。
【００１９】
（７）上記目的を達成するためのＭＥＭＳの製造方法において、接合された前記ボンディング用ワイヤを押し潰してもよい。
【００２０】
本発明によると、ボンディング用ワイヤを押し潰すことなく使用した場合に比べて、支持部と制限板とのギャップもしくは支持部とパッケージとのギャップを小さくできる。また、ボンディング用ワイヤを押し潰すことにより、ボンディング用ワイヤと支持部、あるいは、ボンディング用ワイヤと制限板が密着する。その結果、接着剤がボンディング用ワイヤより可動部側にさらにはみ出しにくくなる。
【００２１】
（８）上記目的を達成するためのＭＥＭＳの製造方法において、前記接着剤が添加される面の前記接着剤と前記可動部との間を遮る領域に堆積膜からなる堤部を形成し、
前記ボンディング用ワイヤの全体を前記堤部の上に配置してもよい。
【００２２】
本発明によると、ボンディング用ワイヤおよび堤部がスペーサとして機能するため、ボンディング用ワイヤのみをスペーサとして使用した場合に比べてダイの可動部と制限板とのギャップもしくはダイの可動部とパッケージとのギャップを大きく設定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら以下の順に説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
１．第一実施形態
（構成）
本発明のＭＥＭＳの第一実施形態であるモーションセンサ１を図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示す。図１Ａに示すＢＢ線断面、ＣＣ線断面をそれぞれ示す図１Ｂおよび図１Ｃにおいて、モーションセンサ１のダイ１０を構成する層の界面は破線で示し、モーションセンサのダイ１０を構成する機械的構成要素の境界は実線で示している。
【００２４】
モーションセンサ１は可動部を備える固体素子であるダイ１０と制限板２０１とを備える。ダイ１０と制限板２０１とは図示しないパッケージに収容される。
制限板２０１は板状の構造体であり、石英（ＳｉＯ２）からなる。制限板２０１の厚さは２ｍｍである。制限板２０１は全体がダイ１０に対向している。制限板２０１のダイ１０に対向する面は、ダイ１０の制限板２０１に対向する面よりも小さく、制限板２０１のダイ１０に対向する面の中心とダイ１０の制限板２０１に対向する面の中心とが面の垂直方向において重なっている。したがって、ダイ１０の外周近傍に配置されたボンディングパッド１０８が全て露出するとともにダイ１０の可動部を構成している可撓部Ｆおよび錘部Ｍの全体が制限板２０１によって覆われている。
【００２５】
第１マーカー２０２は、制限板２０１のダイ１０に対向する面に形成された堆積膜からなる。第１マーカー２０２はクロム（Ｃｒ）からなり、その厚さは０．１μｍである。第１マーカー２０２は、制限板２０１をダイ１０に結合する時の位置合わせに用いられる。そのため、第１マーカー２０２は制限板２０１に２つ以上形成されることが好ましい。
【００２６】
制限板２０１とダイ１０との位置合わせが容易に行えるように、制限板２０１は透明板として構成されていることが好ましい。本実施形態では制限板２０１として石英からなる板を用いたが、例えばケイ素（Ｓｉ）、ソーダライムガラス、透明結晶化ガラス、サファイア等からなる板が制限板２０１として用いられてもよい。
なお、ダイ１０と接続されるＬＳＩが形成されたダイ１０とは別体の積層構造体（固体素子）を制限板２０１として用いても良いし、制限板２０１に可動部のエアダンピングを低減するための通孔を形成しても良い。
【００２７】
制限板２０１は接着層１１２によってダイ１０の支持部Ｓに結合されている。接着層１１２のパターンは、図１Ａにてハッチングにより示されているように、ダイ１０の表面において４つの領域に分断されている。それぞれの接着層１１２はワイヤ構造体１１４より外側に位置する。接着層１１２は、ワイヤ構造体１１４と制限板２０１とダイ１０とに接し、制限板２０１とワイヤ構造体１１４とダイ１０とに囲まれている。
【００２８】
ワイヤ構造体１１４は４つに分断されているそれぞれの接着層１１２毎に配置されている。本実施形態ではワイヤ構造体１１４の材料として金（Ａｕ）が用いられている。ワイヤ構造体１１４の材料として、銅（Ｃｕ）等の他の金属材料を用いても良い。ワイヤ構造体１１４は、可撓部Ｆと接着層１１２との間の領域を横断している。そのため、接着層１１２を構成する接着剤が可撓部Ｆ、錘部およびボンディングパッド１０８に付着することを防止できる。具体的には、ワイヤ構造体１１４は、可撓部Ｆと接着層１１２との間において両者を隔てる方向に延びるとともに接着層１１２の反対側（接着層１１２より可撓部Ｆとは反対側）へと回り込み、ダイ１０の外周近傍まで達している。
【００２９】
ワイヤ構造体１１４は、弓形状の構造体を形成している。すなわち、ワイヤ構造体１１４によって囲まれる領域はダイ１０の外側に向けて開放されている。したがって、接着層１１２を可撓部Ｆ、錘部Ｍおよびボンディングパッド１０８から隔離するとともに接着層１１２を構成する接着剤をダイ１０の外側に向けて逃がすことができる。
【００３０】
ワイヤ構造体１１４は、ダイ１０の制限板２０１に対向する面に対して垂直な方向において制限板２０１とダイ１０とにより挟まれている。すなわち制限板２０１とダイ１０との間のギャップは、制限板２０１と支持部Ｓとに接触しているワイヤ構造体１１４の厚さによって設定されている。
可撓部Ｆおよび錘部Ｍの制限板２０１に接近する方向への運動範囲は、ワイヤ構造体１１４の厚さによって位置決めされている制限板２０１によって制限される。そのため、可撓部Ｆがその限界を超えて変形し、破損することを防止できる。
【００３１】
ワイヤ構造体１１４は、ダイ１０に対して制限板２０１が傾かないようにダイ１０の制限板２０１に対向する面に互いに離れて３つ以上配置されることが好ましい。本実施形態では、４つのワイヤ構造体１１４がダイ１０の制限板２０１に対向する面の四隅に配置されている。
【００３２】
ワイヤ構造体１１４は、ワイヤ部Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３およびバンプ部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４からなる。バンプ部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は、ボールボンディング時にボンディング用ワイヤに形成されるボールをダイ１０の制限板２０１に対向する面に押し当てることによって形成された部分である。ワイヤ部Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は、バンプ部を形成した後に次のバンプ部までボンディング用ワイヤを切断することなく延ばすことによって形成された部分である。ワイヤ部Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の直径よりもバンプ部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の高さの方が大きいため、バンプ部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の高さがワイヤ構造体１１４の厚さとなっている。
【００３３】
ダイ１０は、可動部を備える固体素子であればどのようなものであってもよい。図示されているダイ１０は、互いに直交する３軸の加速度成分を検出する加速度センサを構成する積層構造体である。なお、加速度成分を検出するためのピエゾ抵抗素子や配線等は図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃにおいて省略されている。
【００３４】
ダイ１０は、図１Ｂおよび図１Ｃに示すように、シリコン層１０１と、エッチングストッパ層１０２と、シリコン層１０４と、絶縁層１０６、導電層１０７とを含む。単結晶シリコン（Ｓｉ）からなるシリコン層１０１の厚さは６２５μｍである。エッチングストッパ層１０２はシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる。エッチングストッパ層１０２の厚さは１μｍである。単結晶シリコンからなるシリコン層１０４の厚さは１０μｍである。絶縁層１０６はシリコン酸化膜からなる。絶縁層１０６の厚さは３００ｎｍである。導電層１０７はアルミニウムからなる。導電層１０７の厚さは０．５μｍである。
【００３５】
ダイ１０は、矩形枠の形態を有する支持部Ｓと、一端が支持部Ｓに結合し支持部Ｓの内側に配置されている可撓部Ｆと、可撓部Ｆに結合している錘部Ｍと、ダイ１０のピエゾ抵抗素子を外部回路と接続するためのボンディングパッド１０８と、制限板２０１との位置合わせに用いられる第２マーカー１１０を備える。ダイ１０の可動部は、環状のダイヤフラムを構成している可撓部Ｆと可撓部Ｆの内側に結合している錘部Ｍとによって構成されている。支持部Ｓはシリコン層１０１と、エッチングストッパ層１０２と、シリコン層１０４と、絶縁層１０６とを含む。可撓部Ｆは、シリコン層１０４と絶縁層１０６とを含む。錘部Ｍは、シリコン層１０１とエッチングストッパ層１０２とシリコン層１０４と絶縁層１０６とを含む。ボンディングパッド１０８および第２マーカー１１０は、導電層１０７を含む。
【００３６】
なお、３軸の加速度成分を検出する加速度センサを例にとってダイ１０を説明したが、本発明は角速度センサとして機能するモーションセンサや、角速度および加速度を検出するモーションセンサや、圧力センサや、マイクロホンや、アクチュエータを構成するＭＥＭＳに適用することもできる。
【００３７】
（製造方法）
以下、図２から図６を参照してモーションセンサ１の製造方法の一例を説明する。
はじめに図２に示すようにダイ１０を形成する。具体的にはまず、シリコン層１０１、エッチングストッパ層１０２およびシリコン層１０４を含むＳＯＩウエハを用意する。次にシリコン層１０４の表面を熱酸化することにより二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる絶縁層１０６を形成する。次に、絶縁層１０６を貫通させてシリコン層１０４の表面から不純物イオンを注入し、活性化することによりシリコン層１０４に図示しないピエゾ抵抗素子を形成する。次に、絶縁層１０６上に図示しない導線、ボンディングパッド１０８および第２マーカー１１０を形成する。具体的には、絶縁層１０６の表面全体にアルミニウムからなる厚さ０．５μｍの金属層をスパッタ法によって形成する。その後、フォトレジストからなる保護膜を用いて金属層をエッチングすることで、導線、ボンディングパッド１０８および第２マーカー１１０を形成する。次に、シリコン層１０１およびエッチングストッパ層１０２を選択的にエッチングすることで支持部Ｓ、可撓部Ｆおよび錘部Ｍを形成する。具体的には、所望のパターンが形成されたフォトレジストを保護膜として用いて、Ｃ４Ｆ８プラズマを用いたパッシベーションとＳＦ６プラズマを用いたエッチングとを短い間隔で交互に繰り返すボッシュプロセスといわれるＤｅｅｐ−ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によってシリコン層１０１を貫通するまでエッチングし、エッチングストッパ層１０２を露出させる。次に、ウェットエッチング等によってエッチングストッパ層１０２を可撓部Ｆの下方から除去する。
【００３８】
次に、図３に示すように可撓部Ｆ、錘部Ｍ、ボンディングパッド１０８、第２マーカー１１０、図示しない配線などを避けた絶縁層１０６上の四隅であって支持部Ｓの表面上にワイヤ構造体１１４がボールボンディング法により形成される。図３Ａの右上に示されるワイヤ構造体１１４を例にして詳細に説明すると次の通りである。
【００３９】
はじめにキャピラリを貫通するボンディング用ワイヤの先端を放電により溶かし、ボールを形成する。ワイヤクランプを開いてキャピラリを下降させ、ボールを支持部Ｓの表面に押しつけてバンプ部Ｂ１を形成する。バンプ部Ｂ１は１つのワイヤ構造体１１４の一端部となる。ボールは、キャピラリにより押しつけられる荷重と、ダイ１０の加熱と、キャピラリから加えられる超音波振動とを利用して支持部Ｓの表面に接合される。
【００４０】
次に、キャピラリを上昇させ、バンプ部Ｂ１に繋がったままのボンディング用ワイヤを引き延ばし、キャピラリの先端に位置するボンディング用ワイヤに再びボールを形成する。再び、支持部Ｓの表面にボールを押しつけてバンプ部Ｂ２を形成する。バンプ部Ｂ１とバンプ部Ｂ２の間に引き延ばされたボンディングワイヤがバンプ部Ｂ１とバンプ部Ｂ２とに張り渡されるワイヤ部Ｗ１となる。ワイヤ部Ｗ２、バンプ部Ｂ３およびワイヤ部Ｗ３を同様に形成した後、バンプ部Ｂ１は１つのワイヤ構造体１１４の他端部となるバンプ部Ｂ４が形成される。バンプ部Ｂ４は、ボールを支持部Ｓの表面に押しつけた後、ワイヤクランプを閉じてキャピラリを上昇させ、ボンディング用ワイヤをバンプ部Ｂ４から引きちぎることにより形成される。
【００４１】
このようにしてボンディング用ワイヤがダイ１０の表面に接合された直後においては、図３Ｂに示すように、バンプ部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の高さはボンディン用ワイヤの径より高い。また隣り合うバンプ部間に張り渡されているワイヤ部Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４は、ダイ１０の表面に接触しておらず、ワイヤ部Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４はダイ１０から離れる方向に張り出した円弧を形成している。後に制限板２０１とダイ１０とを結合する時、ワイヤ部Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４は制限板２０１によりダイ１０に接近する方向へ押し込められる。
【００４２】
制限板２０１とダイ１０との間のギャップは、可撓部Ｆの弾性変形限界やセンサに必要なダイナミックレンジを考慮して可撓部Ｆおよび錘部Ｍの運動範囲をどの程度に設定するかによって決定される。そのため、可撓部Ｆおよび錘部Ｍから構成される可動部と制限板２０１との間に要求されるギャップの高さとバンプ部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の高さとが異なる場合、図４に示すようにプレス機２０４を用いてワイヤ構造体１１４が所望の厚さまで押し潰される。またバンプ部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４をプレス機２０４によって押しつぶすことによってバンプ部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の高さを均一に揃えることができる。また、ワイヤ構造体１１４が押し潰されることによりダイ１０の表面とワイヤ構造体１１４との隙間がなくなり、ワイヤ構造体１１４とダイ１０とが密着する。このため、接着剤がワイヤ構造体１１４と支持部Ｓの表面の隙間から可撓部Ｆや錘部Ｍへ流れ、付着することを防止できる。
【００４３】
具体的には、ワイヤ構造体１１４のバンプ部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４とワイヤ部Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４とを押し潰すことによりワイヤ構造体１１４の厚さをボンディング用ワイヤの直径より薄く調整してもよいし、バンプ部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４だけを押し潰してワイヤ構造体１１４の厚さをボンディング用ワイヤの直径より厚く調整してもよい。
【００４４】
次に、図５に示すように、制限板２０１に覆われる領域内であってワイヤ構造体１１４より外側において支持部Ｓの表面に接着剤１１１を滴下する。接着剤１１１は、図５Ｂに示すようにワイヤ構造体１１４の厚さよりも厚くなる量が滴下される。接着剤１１１としては例えばシリコンゴム系の接着剤を用いる。
【００４５】
次に、図６に示すように、第１マーカー２０２が形成されている制限板２０１を用意する。制限板２０１は、例えば、石英板の表面全体に厚さ０．１μｍのクロム層をスパッタ法によって形成し、フォトレジストからなる保護膜を用いてクロム層をエッチングすることで第１マーカー２０２が形成されたものである。
【００４６】
次に、制限板２０１に形成された第１マーカー２０２とダイ１０に形成された第２マーカー１１０とを位置合わせした状態で制限板２０１とダイ１０とを接着剤１１１によって結合する。この時、接着剤１１１が制限板２０１に接触して押し潰されて広がる。可撓部Ｆおよびボンディングパッド１０８に向かって広がろうとする接着剤１１１はワイヤ構造体１１４によって堰き止められるため、ワイヤ構造体１１４より可撓部Ｆに近い領域やワイヤ構造体１１４よりボンディングパッド１０８に近い領域には接着剤１１１が広がらない。一方、接着剤１１１が多い場合には、ワイヤ構造体１１４が途切れている部分からダイ１０の外側に向かって広がる。接着剤１１１が固化することで接着層１１２が形成され、制限板２０１とダイ１０とが結合される。結合後のダイ１０と制限板２０１との間のギャップは、ワイヤ構造体１１４の厚さによって決定される。
【００４７】
その後、パッケージング等の工程を実施するとモーションセンサ１が完成する。なお、ダイ１０をダイシングによってウエハから切り分けた後に制限板２０１とダイ１０とを結合しても良いし、ダイシング前のウエハ工程において複数の制限板２０１をダイ１０となる複数の領域に結合しても良い。
【００４８】
以上説明した製造方法によると、接着剤１１１がダイ１０の可撓部Ｆへ流れて付着することを防止できるため、信頼性の高く、製造歩留まりが高いモーションセンサが製造される。さらに、ボンディング用ワイヤからなるワイヤ構造体１１４をスペーサとして用いるため既存のワイヤボンダを用いてスペーサを形成できる。したがって、耐衝撃性能に優れたモーションセンサを低コストで製造できる。
【００４９】
（変形例）
例えば、図７に示すようにワイヤ構造体１１５の途切れている両端を可撓部Ｆおよびボンディングパッド１０８からより遠くに配置しても良い。これにより、可撓部Ｆおよびボンディングパッド１０８からより離れた位置で接着剤１１１を逃がすことができる。
【００５０】
また、図８に示すように複数のワイヤ構造体１１８ａを接着層１１２の周りに入れ子状に配置してもよいし、図９に示すように渦巻き形のワイヤ構造体１１８ｂを接着層１１２の周りに形成してもよい。このようにワイヤ構造体１１８ａ、１１８ｂで接着剤１１１を二重以上に取り囲むことによって、さらに接着剤１１１がワイヤ構造体１１８ａ、１１８ｂを越えて広がりにくくなる。
【００５１】
２．第二実施形態
（構成）
図１０に本発明のＭＥＭＳの第二実施形態であるモーションセンサ２の断面図を示す。モーションセンサ２は、ダイ１０に堤部１１６が設けられている点のみが第一実施形態において説明したモーションセンサ１と異なり、その他の構成は第一実施形態において説明したモーションセンサ１と実質的に同一である。
【００５２】
堤部１１６は、金属の堆積膜によって形成され支持部Ｓの表面を構成している。ワイヤ構造体１１４は全体が堤部１１６と制限板２０１の間に挟まれている。すなわち堤部１１６もワイヤ構造体１１４と同様に、可撓部Ｆと接着層１１２との間において両者を隔てる方向に延びるとともに接着層１１２の反対側（接着層１１２を挟んで可撓部Ｆとは反対側）へと回り込んでいる。
【００５３】
堤部１１６をダイ１０に設けることによってワイヤ構造体１１４のみをスペーサとして使用した場合に比べてダイ１０と制限板２０１とのギャップを大きく設定したり、堤部１１６を構成する堆積膜の厚さによってダイ１０と制限板２０１とのギャップを微調整することができる。なお、堤部１１６は樹脂材料から構成しても良いが、ワイヤ構造体１１４と堤部１１６との結合力を考慮すると堤部１１６はアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料を用いて構成されるのが好ましい。
【００５４】
（製造方法）
堤部１１６は、第一実施形態において説明したボンディングパッド１０８および第２マーカー１１０を形成する工程において、図１１に示すようにボンディングパッド１０８および第２マーカー１１０と同時に形成できる。
【００５５】
堤部１１６を形成した後、図１２に示すように堤部１１６の外側に接着剤１１１が滴下される。その後、ワイヤ構造体１１４が堤部１１６の表面上に形成される。すなわちワイヤ構造体１１４を構成するボンディング用ワイヤは堤部１１６の表面に結合する。
その後、第一実施形態と同様に制限板２０１とダイ１０とを接着剤１１１によって結合し、パッケージング等の工程を実施するとモーションセンサ２が完成する。
【００５６】
３．第三実施形態
（構成）
本発明のＭＥＭＳの第三実施形態であるモーションセンサ３を図１３に示す。図１３Ｂおよび図１３Ｃにおいて、モーションセンサ３のダイ２０を構成する層の界面は破線で示し、ダイ２０を構成する機械的構成要素の境界は実線で示している。なお、ダイ２０とパッケージ３０とを接続する配線などは省略されている。
【００５７】
モーションセンサ３は、ダイ２０とパッケージ３０とを備える。
ダイ２０の可動部は、４つの梁を構成している可撓部Ｆと４つの梁に結合している錘部Ｍとが形成された積層構造体によって構成されている。
【００５８】
パッケージ３０は箱形の底部２１４と、カバー２０８とを備える。底部２１４とカバー２０８とは接着層２１０によって結合されている。底部２１４の内側の面には金属層２１６が形成されている。ダイ２０の支持部Ｓとパッケージ３０の金属層２１６とは、接着層１１３により結合されている。接着層１１３は、図１３Ａにおいてハッチングによって示されているように、４つの領域に分断されている。ワイヤ構造体１１９は、ダイ２０の支持部Ｓとパッケージ３０の金属層２１６とに挟まれている。すなわち、本実施形態ではパッケージ３０の金属層２１６および底部２１４が制限板として構成されている。
【００５９】
（製造方法）
本実施形態では、ダイ２０の上にワイヤ構造体１１９を形成するのではなく、制限板を構成しているパッケージ３０の上にワイヤ構造体１１９を形成する例について説明する。
具体的には、図１４に示すようにパッケージ３０の金属層２１６上に第一実施形態と同様にボンディング用ワイヤを接合することによってワイヤ構造体１１９を形成する。次に接着剤１１１をワイヤ構造体１１９の外側において金属層２１６の表面に滴下する。その後、ダイ２０の支持部Ｓを接着剤１１１によってパッケージ３０の金属層２１６に結合する。接着剤１１１が固化して接着層１１３が形成されると、パッケージ３０にダイ２０が結合する。結合後のダイ２０とパッケージ３０の金属層２１６との間のギャップは、ワイヤ構造体１１９の厚さによって決定される。
【００６０】
本実施形態によれば、パッケージ３０の底部２１４および金属層２１６を制限板として用いるため、第一実施形態のダイ１０と制限板２０１を収容するためのパッケージに比べてパッケージ３０を薄くすることができる。なお、第一実施形態において説明した制限板２０１が結合しているダイ１０を本実施形態の方法をもってパッケージ３０に結合しても良い。この場合、ダイ１０の表裏両面に付着する接着剤に対してワイヤ構造体が流れ止めとして機能するとともに、錘部Ｍの運動範囲を２方向においてワイヤ構造体によって正確に設定できる。
【００６１】
４．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上述の実施形態ではワイヤ構造体の形成時、公知のボールボンディング法を用いて形成したが、ウェッジボンディング法を用いてもよい。ウェッジボンディング法ではボンディング用ワイヤがダイまたは制限板に接合された部分の高さがボンディング用ワイヤの直径より低くなる。そのため、ダイと制限板とのギャップはボンディング用ワイヤの直径によって設定される。
【００６２】
また、第三実施形態においてパッケージ３０の金属層２１６の表面にさらに堆積層を積層して堤部を形成することによってパッケージ３０の金属層２１６とダイ２０との間のギャップを調整してもよいし、金属層２１６をエッチングすることによってパッケージの底部２１４の表面に堤部を形成してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態で示した材質や寸法や成膜方法やパターン転写方法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である工程の追加や削除や工程順序の入れ替えについては説明が省略されている。例えば、上述した製造工程において、膜の組成、成膜方法、膜の輪郭形成方法、工程順序などは、モーションセンサを構成しうる物性を持つ膜材料の組み合わせや、膜厚や、要求される輪郭形状精度などに応じて適宜選択されるものであって、特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１Ａは本発明の第一実施形態にかかる上面図である。図１Ｂは図１Ａに示すＢＢ線の断面図である。図１Ｃは図１Ａに示すＣＣ線の断面図である。
【図２】図２Ａは本発明の第一実施形態にかかる上面図である。図２Ｂは、図２Ａに示すＢＢ線の断面図である。
【図３】図３Ａは本発明の第一実施形態にかかる上面図である。図３Ｂは図３Ａに示すＢＢ線の断面図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、図１Ａに示すＣＣ線に対応する断面図である。
【図５】図５Ａは本発明の第一実施形態にかかる上面図である。図５Ｂは、図５Ａに示すＢＢ線の断面図である。
【図６】図６Ａは本発明の第一実施形態にかかる上面図である。図６Ｂは、図６Ａに示すＢＢ線の断面図である。
【図７】本発明の第一実施形態にかかる上面図である。
【図８】本発明の第一実施形態にかかる上面図である。
【図９】本発明の第一実施形態にかかる上面図である。
【図１０】本発明の第二実施形態にかかる断面図であって、図１Ａに示すＣＣ線に対応している。
【図１１】図１１Ａは本発明の第二実施形態にかかる上面図である。図１１Ｂは図１１Ａに示すＢＢ線の断面図である。
【図１２】図１２Ａは本発明の第二実施形態にかかる上面図である。図１２Ｂは図１２Ａに示すＢＢ線の断面図である。
【図１３】図１３Ａは本発明の第三実施形態にかかる上面図である。図１３Ｂは図１３Ａに示すＢＢ線に対応する断面図である。図１３Ｃは図１３Ａに示すＣＣ線に対応する断面図である。
【図１４】図１４Ａは本発明の第三実施形態にかかる上面図である。図１４Ｂは図１４Ａに示すＢＢ線に対応する断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：モーションセンサ、２：モーションセンサ、３：モーションセンサ、１０：ダイ、２０：ダイ、３０：パッケージ、１０１：シリコン層、１０２：エッチングストッパ層、１０４：シリコン層、１０６：絶縁層、１０７：導電層、１０８：ボンディングパッド、１１０：第２マーカー、１１１：接着剤、１１２：接着層、１１３：接着層、１１４：ワイヤ構造体、１１５：ワイヤ構造体、１１６：堤部、１１８ａ：ワイヤ構造体、１１８ｂ：ワイヤ構造体、１１９：ワイヤ構造体、２０１：制限板、２０２：第１マーカー、２０４：プレス機、２０８：カバー、２１０：接着層、２１４：底部、２１６：金属層、Ｂ１：バンプ部、Ｂ２：バンプ部、Ｂ３：バンプ部、Ｂ４：バンプ部、Ｆ：可撓部（可動部）、Ｍ：錘部（可動部）、Ｓ：支持部、Ｗ１：ワイヤ部、Ｗ２：ワイヤ部、Ｗ３：ワイヤ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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