(57)【要約】【課題】高精度で、製造コストの低い配線基板の製造方法を提供する。【解決手段】シリコン基板５に機械的切削により、平面パターンが矩形の凸部５１を形成する工程と、機械的切削により形成された凸部５１の角部が丸みを有するように、凸部５１を平滑化する工程と、平滑化された凸部５１を有するシリコン基板５にガラス材８を堆積する工程と、ガラス材８が堆積されたシリコン基板５を加熱及びプレスすることにより、ガラス材８をシリコン基板５に一体化する工程と、一体化されたシリコン基板の両側の表面を、凸部５１が露出するように除去することにより、ガラス材８からなる絶縁基板２０と、絶縁基板２０の上面から下面に貫通して埋め込まれた埋込電極２１とを形成する工程とを含む。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板に機械的切削により、平面パターンが矩形の凸部を形成する工程と、
前記機械的切削により形成された前記凸部の角部が丸みを有するように、前記凸部を平滑化する工程と、
前記平滑化された凸部を有する前記シリコン基板にガラス材を堆積する工程と、
前記ガラス材が堆積された前記シリコン基板を加熱及びプレスすることにより、前記ガラス材を前記シリコン基板に一体化する工程と、
前記一体化されたシリコン基板の両側の表面を、前記凸部が露出するように除去することにより、前記ガラス材からなる絶縁基板と、前記絶縁基板の上面から下面に貫通して埋め込まれた埋込電極とを形成する工程と
を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記機械的切削は、ダイシングソーにより行われることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記凸部を平滑化する工程は、酸化処理工程及びエッチング処理工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
ガラス材からなる絶縁基板と、
シリコンからなり、平面パターンが、角部が丸みを有する矩形であり、前記絶縁基板の上面から下面に貫通して埋め込まれた埋込電極と
を備えることを特徴とする配線基板。
【請求項５】
揺動可能に指示された平板状の可動電極と、前記可動電極と離間して配置され、前記可動電極と対向する領域に固定電極を有する配線基板とを備える加速度センサであって、
前記配線基板は、
ガラス材からなる絶縁基板と、
シリコンからなり、平面パターンが、角部が丸みを有する矩形であり、前記絶縁基板の上面から下面に貫通して埋め込まれた埋込電極とを備え、
前記埋込電極は、前記可動電極と対向する領域に位置し、前記可動電極に対向する面が前記固定電極として機能することを特徴とする加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上面側と下面側とを配線する配線基板の製造方法、配線基板及び加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造技術を発展させた微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術により、ごく微小に製造され、可動電極と固定電極との間の静電容量の変化を検出することにより、印加された加速度を検出する加速度センサが知られている。加速度センサは、可動電極を備えるセンサチップが、２枚の固定板により固定され、一方の固定板の可動電極の対向する領域に固定電極が設けられている。
【０００３】
このような加速度センサとして、上部固定板が、可動電極と対向する領域に、上部固定板の厚み方向に沿って埋設される埋込電極を有し、埋込電極の、可動電極と対向する側の端部が固定電極として用いられる技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の加速度センサの上部固定板は、シリコン基板にフォトリソグラフィにより凸部を形成し、凸部が形成されたシリコン基板にガラス材料を堆積し、加熱した後に、両面側の表面を除去して、凸部を露出させることにより製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１２３９１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、特許文献１に記載の方法でシリコン基板に凸部を形成すると、エッチング処理の工程に長時間を要すること等により、製造コストがかかる。
【０００６】
本発明は、高精度で、製造コストの低い配線基板の製造方法、配線基板及び加速度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、シリコン基板に機械的切削により、平面パターンが矩形の凸部を形成する工程と、前記機械的切削により形成された前記凸部の角部が丸みを有するように、前記凸部を平滑化する工程と、前記平滑化された凸部を有する前記シリコン基板にガラス材を堆積する工程と、前記ガラス材が堆積された前記シリコン基板を加熱及びプレスすることにより、前記ガラス材を前記シリコン基板に一体化する工程と、前記一体化されたシリコン基板の両側の表面を、前記凸部が露出するように除去することにより、前記ガラス材からなる絶縁基板と、前記絶縁基板の上面から下面に貫通して埋め込まれた埋込電極とを形成する工程とを含む配線基板の製造方法であることを要旨とする。
【０００８】
また、本発明の第１の態様に係る配線基板の製造方法においては、前記機械的切削は、ダイシングソーにより行われることができる。
【０００９】
また、本発明の第１の態様に係る配線基板の製造方法においては、前記凸部を平滑化する工程は、酸化処理工程及びエッチング処理工程を含むことができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、ガラス材からなる絶縁基板と、シリコンからなり、平面パターンが、角部が丸みを有する矩形であり、前記絶縁基板の上面から下面に貫通して埋め込まれた埋込電極とを備える配線基板であることを要旨とする。
【００１１】
本発明の第３の態様は、揺動可能に指示された平板状の可動電極と、前記可動電極と離間して配置され、前記可動電極と対向する領域に固定電極を有する配線基板と備える加速度センサであることを要旨とし、前記配線基板は、ガラス材からなる絶縁基板と、シリコンからなり、平面パターンが、角部が丸みを有する矩形であり、前記絶縁基板の上面から下面に貫通して埋め込まれた埋込電極とを備え、前記埋込電極は、前記可動電極と対向する領域に位置し、前記可動電極に対向する面が前記固定電極として機能することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高精度で、製造コストの低い配線基板の製造方法、配線基板及び加速度センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る配線基板を備える加速度センサの基本的な構成を説明する模式的な斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ方向から見た断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する工程断面図である。
【図４】（ｄ）〜（ｅ）は、本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する工程断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する平面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する、図５に示す領域Ｄに対応する拡大平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ方向から見た断面図である。
【図７】（ｄ）〜（ｇ）は、本発明の第２実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する工程断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する、図５に示す領域Ｄに対応する拡大平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ方向から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法の関係、各層の厚みの比率等は、現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１５】
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る配線基板２を備える加速度センサは、図１、図２に示すように、センサチップ１と、センサチップ１の上下面とそれぞれ接合することにより、センサチップ１を挟み込んで固定する配線基板２及びストッパ基板３とを備える。
【００１７】
センサチップ１は、概略として矩形平板状である。センサチップ１は、センサチップ１上に並ぶ２つの矩形状の領域をそれぞれ縁取るように形成された、センサチップ１の上面から下面へ貫通する窓部１０ａ，１０ｂと、窓部１０ａ，１０ｂをそれぞれ囲む枠となるフレーム部１１とを有する。
【００１８】
センサチップ１は、それぞれ窓部１０ａ，１０ｂの内部に、フレーム部１１から離間するように形成され、上面が可動電極４１ａ，４１ｂをなす矩形平板状の可動部４ａ，４ｂを備える。可動部４ａ，４ｂは、それぞれ一対のビーム部４２ａ，４２ｂによって、フレーム部１１と連結されている。可動部４ａ，４ｂ、ビーム部４２ａ，４２ｂは、例えば、センサチップ１をなす同一のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板から微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術により形成可能である。フレーム部１１の上面は、接地電位を取るためにフレーム部１１に埋め込まれた圧接電極１２の上面が露出している。
【００１９】
一対のビーム部４２ａは、可動部４ａ上面の対向する２辺上に位置し、ビーム部４２ａがねじれることにより、可動部４ａは、一対のビーム部４２ａを互いに結ぶ直線を回転軸として揺動する。同様に、一対のビーム部４２ｂは、可動部４ｂ上面の対向する２辺上にそれぞれ位置し、可動部４ｂは、一対のビーム部４２ｂを互いに結ぶ直線を回転軸として揺動する。
【００２０】
可動部４ａは、下面の、一対のビーム部４２ａを互いに結ぶ直線を境界線とした一方側に、厚さが可動部４ａの他所よりも薄くなるように形成された凹部４０ａを有する。同様に、可動部４ｂは、下面の、一対のビーム部４２ｂを互いに結ぶ直線を境界線とした凹部４０ａが形成された側の他方側に、厚さが可動部４ｂの他所よりも薄くなるように形成された凹部４０ｂを有する。すなわち、可動部４ａ及び可動部４ｂは、フレーム部１１の、２つの窓部１０ａ，１０ｂの互いに隣り合う２辺に挟まれる領域の中心を通る、センサチップ１に対する垂線を回転軸（対称の中心）とした２回回転対称のトポロジーを有している。
【００２１】
配線基板２は、ガラス等の絶縁体からなり、矩形平板状の絶縁基板２０と、絶縁基板２０の上面から下面に貫通して埋め込まれた埋込電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２２を備える。埋込電極２１ａ〜２１ｄ，２２は、平面パターン上、それぞれ矩形である。埋込電極２２は、平面パターン上、センサチップ１の圧接電極１２に対応する位置に配置され、下面が圧接電極１２に圧接されることにより接続されている。埋込電極２１ａ〜２１ｄ，２２は、例えばｐ型又はｎ型の不純物がドーピングされたシリコン（Ｓｉ）からなり、抵抗率が例えば０．２Ωｃｍ以下である。
【００２２】
埋込電極２１ａは、可動電極４１ａの、一対のビーム部４２ａを互いに結ぶ直線を境界線とした一方側の領域に対向する領域に設けられる。埋込電極２１ｃは、可動電極４１ａの、一対のビーム部４２ａを互いに結ぶ直線を境界線とした他方側の領域に対向する領域に設けられる。埋込電極２１ａ，２１ｃは、下面側が可動電極４１ａに対する固定電極として機能する。
【００２３】
埋込電極２１ｂは、可動電極４１ｂの、一対のビーム部４２ｂを互いに結ぶ直線を境界線とした一方側の領域に対向する領域に設けられる。埋込電極２１ｄは、可動電極４１ｂの、一対のビーム部４２ｂを互いに結ぶ直線を境界線とした他方側の領域に対向する領域に設けられる。埋込電極２１ｂ，２１ｄは、下面側が可動電極４１ａに対する固定電極として機能する。
【００２４】
埋込電極２１ａ〜２１ｄ，２２は、それぞれ、絶縁基板２０の上面及び下面おいて露出しており、アルミニウム等の金属からなるワイヤボンディング用の電極パッド２３ａ〜２３ｄ，２４が上面に接合されている。電極パッド２３ａ〜２３ｄは、埋込電極２１ａ〜２１ｄの電位を検出する検出電極として用いられる。埋込電極２２は、電極パッド２４を介して接地電位に接続される。
【００２５】
ストッパ基板３は、センサチップ１と対向する上面の、可動部４ａと対向する領域に付着防止膜３１ａを備える。同様に、ストッパ基板３は、上面の、可動部４ｂと対向する領域に付着防止膜３１ｂを備える。付着防止膜３１ａ，３１ｂは、例えば、アルミニウム合金を、ＭＥＭＳ技術により成膜することにより形成される。
【００２６】
以下、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ｄ），（ｅ）を参照して、第１実施形態に係る配線基板の製造方法の一例を説明する。
【００２７】
先ず、図３（ａ）に示すように、ｐ型又はｎ型の不純物がドーピングされたシリコン基板５を用意する。シリコン基板５は、例えば、配線として用いるため抵抗率０．１Ωｃｍであり、最終的な加工寸法、製造過程での機械的強度等を考慮した厚さを有する。
【００２８】
次に、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、ダイシングソー７等の機械的切削により、シリコン基板５に溝部５０を形成する。シリコン基板５の溝部５０が形成された残余部は、凸部５１Ａとなる。図５、図６（ａ），（ｂ）に示すように、シリコン基板５に溝部５０が複数形成されることにより、平面パターンが矩形の凸部５１Ａが複数形成される。
【００２９】
溝部５０の幅は、ダイシングソー７のブレードの厚さに応じて調整できる。同じブレードで溝部５０の幅を変更する場合は、ダイシングソー７のブレードを、厚さ方向に厚さの半分程度ずらして切削することを繰り返せばよい。シリコン基板５の溝部５０を形成する工程は、機械的切削として、高圧のウォータージェットによりレーザを誘導する誘導式レーザダイシング等を採用してもよい。
【００３０】
次に、図４（ｄ）に示すように、溝部５０及び凸部５１Ａが形成されたシリコン基板５に、ガラス材８を堆積し、例えば約７００℃以上に加熱し、例えば約０．５〜１０ｔでプレスする。ガラス材８は、例えば、粉末状、ペースト状、またはゾルゲル前駆体溶液である。例えば、加熱する工程は、真空雰囲気に減圧された状態で行われることにより、ガラス材８中の気泡のトラップ等を防止することができる。加熱、プレス工程の後、常温に戻すことによりガラス材８が凝固し、ガラス材８は、溝部５０及び凸部５１Ａが形成されたシリコン基板５に一体化され、ガラス材８とシリコン基板５とは一体の基板となる。
【００３１】
次に、図４（ｅ）に示すように、図４（ｄ）に示す基板の両面を、凸部５１Ａの上端及び下端が露出するまで除去することにより、凸部５１Ａから埋込電極２１Ａを形成する。以上のように、ガラス等からなる絶縁基板２０と、絶縁基板２０の上面から下面に貫通して埋め込まれた埋込電極２１Ａとを備える配線基板２を製造することができる。
【００３２】
第１実施形態に係る配線基板２によれば、ウェハを機械的に切削することにより埋込電極２１Ａとなる凸部５１Ａを形成するので、エッチング処理が不要で、製造コストを低減でき、高精度なデバイスを提供できる。
【００３３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る配線基板２は、埋込電極２１の角部が丸みを有する点で第１実施形態と異なる。第２実施形態において説明しない他の構成は、第１実施形態と同様であるので重複する説明を省略する。
【００３４】
以下、図３（ａ）〜（ｃ）、図７（ｄ）〜（ｇ）を参照して、第２実施形態に係る配線基板２の製造方法の一例を説明する。図３（ａ）〜（ｃ）の説明は、第１実施形態における説明と同様なので説明を省略する。
【００３５】
第１実施形態と同様の機械的切削により凸部５１Ａを形成した後、図７（ｄ）に示すように、溝部５０及び凸部５１Ａが形成されたシリコン基板５を、例えば１１００℃程度の高温下で熱処理する。熱処理は、例えばパイロジェニック酸化であってよく、この熱処理により、溝部５０及び凸部５１Ａが形成されたシリコン基板５の表面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）６を形成する。シリコン酸化膜６は、熱処理により、熱処理前のシリコン基板５の表面から、シリコン内側方向と外側方向との両方向に同程度の厚さを有して形成される。
【００３６】
次に、図７（ｅ）に示すように、シリコン基板５の表面に形成されたシリコン酸化膜６を、例えば、フッ酸系のエッチング液を用いたエッチングにより除去する。図８（ａ），（ｂ）に示すように、シリコン基板５のシリコン酸化膜６が除去されることにより角部が平滑化され、平面パターンが概略として矩形であり、角部が丸みを有する凸部５１Ｂが複数形成される。
【００３７】
次に、図７（ｆ）に示すように、ガラス材８を堆積し、例えば約７００℃以上に加熱し、例えば約０．５〜１０ｔでプレスする。例えば、加熱する工程は、真空雰囲気に減圧された状態で行われることにより、ガラス材８中の気泡のトラップ等を防止することができる。加熱、プレスする工程の後、常温に戻すことによりガラス材８が凝固し、ガラス材８と、溝部５０及び凸部５１Ｂが形成されたシリコン基板５とは、一体の基板となる。
【００３８】
次に、図７（Ｇ）に示すように、図７（ｆ）に示す基板の両面を、凸部５１Ｂの上端及び下端が露出するまで除去することにより、凸部５１Ｂから埋込電極２１Ｂを形成する。以上のように、ガラス等からなる絶縁基板２０と、絶縁基板２０の上面から下面に貫通して埋め込まれ、平面パターン上、角部に丸みを有する埋込電極２１Ｂとを備える配線基板２を製造することができる。
【００３９】
第２実施形態に係る配線基板２によれば、ウェハを機械的に切削することにより埋込電極２１Ｂとなる凸部５１を形成するので、エッチング処理が不要で、製造コストを低減でき、高精度なデバイスを提供できる。
【００４０】
また、ガラス材８とシリコン基板５との熱膨張率の差違の為、境界面に応力が集中すると、冷却時間に破損する恐れがある。第２実施形態に係る配線基板２によれば、角部が丸みを有する凸部５１Ｂが形成されたシリコン基板５に対して、ガラス材８を接合するので、角部での応力の集中を低減することができ、更に、冷却時間を低減でき、生産性を向上できる。
【００４１】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明を第１及び第２実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４２】
既に述べた第２実施形態においては、凸部５１Ｂの形成は、例えばアルカリ系のエッチング液を用いたエッチングにより行われてもよい。第１実施形態と同様の機械的切削により凸部５１Ａを形成した後、等方性エッチングを行うことにより角部を平滑化し、角部が丸みを有する凸部５１Ｂを形成することができる。
【００４３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４４】
２  配線基板
４ａ，４ｂ  可動部
５  シリコン基板
７  ダイシングソー
８  ガラス材
２０  絶縁基板
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２２  埋込電極
４１ａ，４１ｂ  可動電極
５１，５１Ａ，５１Ｂ  凸部
【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】
2014013171.tif 000008
【図７】
2014013171.tif 000009
【図８】
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