(57)【要約】【課題】キャップ−基板間への異物混入を防止するＭＥＭＳセンサ及びその製造方法を得る。【解決手段】ＭＥＭＳセンサ素子を形成した基板上に、該ＭＥＭＳセンサ素子の上方を覆うキャップを接合してなるＭＥＭＳセンサにおいて、基板とキャップを接合する接合部をキャップ全周縁に沿って設け、この接合部の外囲面を、キャップ周縁の外囲面の延長面を基準として、該延長面と面一に位置させるかまたは該延長面より外側に位置させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳセンサ素子を形成した基板上に、該ＭＥＭＳセンサ素子の上方を覆うキャップを接合してなるＭＥＭＳセンサにおいて、
前記基板と前記キャップを接合する接合部は、前記キャップの全周縁に沿って設けられており、該接合部の外囲面は、キャップの周縁の外囲面の延長面を基準として、該延長面と面一に位置するかまたは該延長面より外側に位置していることを特徴とするＭＥＭＳセンサ。
【請求項２】
単一のキャップ基材に、１つのＭＥＭＳセンサ素子を覆うキャップの周縁を規定する凹部を複数形成する工程と、
ダイシングラインで画定された各領域にＭＥＭＳセンサ素子をそれぞれ有する基板上に、各ＭＥＭＳセンサ素子の外周を囲む接合部をそれぞれ形成する工程と、
前記キャップ基材の凹部を形成した面を前記ＭＥＭＳセンサ素子に対向させ、かつ、前記接合部の外囲面が該凹部で規定されるキャップ周縁の外囲面と面一になるようにまたは該キャップ周縁の外囲面よりも外側に位置するように位置決めした状態で、前記キャップ基材と前記基板を圧着接合する工程と、
研磨加工により前記キャップ基材を所定の厚さに削って前記複数の凹部を開放し、複数のキャップに分割する工程と、
を有することを特徴とするＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項３】
ダイシングラインで画定された各領域にＭＥＭＳセンサ素子をそれぞれ有する基板上に、各ＭＥＭＳセンサ素子の外周を囲む接合部をそれぞれ形成する工程と、
この複数の接合部を介し、圧着により単一のキャップ基材を前記基板上に接合する工程と、
各接合部の外囲面位置にそれぞれ一致させて前記キャップ基材を切断し、複数のキャップに分割する工程と、
を有することを特徴とするＭＥＭＳセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封止キャップを備えたＭＥＭＳセンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば微小電気機械システム（ＭＥＭＳ；Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）を利用したＭＥＭＳセンサでは、図９に示されるように、ＭＥＭＳセンサ素子１１０を形成または搭載した基板１２０上に、該ＭＥＭＳセンサ素子１１０を該素子の上方に空隙を設けた状態で覆うキャップ１３０を備えた封止キャップ構造が知られている。キャップ１３０は、シリコンなどの半導体材料、樹脂材料または金属材料からなるキャップ基材を、素子上方を覆うようにして基板１２０に接合した後、この接合部１４０よりも外側でダイシングすることで形成されていた。ＭＥＭＳセンサの完成状態において、接合部１４０は、キャップ１３０の周縁端面１３０ａよりも内側（素子側）に設けられる。このようなＭＥＭＳセンサは、特許文献１、２にも記載されている。図９（ａ）は、キャップ１３０が平板状であるのに対し、同図（ｂ）は、キャップ１３０の接合部１４０側に、傾斜面１３０ｂを形成した点で異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−３１６４９７号公報
【特許文献２】特開２００７−１４９８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来構造では、図９（ａ）、（ｂ）に示されるように基板１２０と接合部１４０とキャップ１３０の間に生じた凹みαに、キャップダイシングまたは基板ダイシングによる異物が混入しやすく、混入した異物を除去しづらいという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みて、キャップ−基板間への異物混入を防止するＭＥＭＳセンサ及びその製造方法を得ることを目的とする。
【０００６】
本発明は、キャップ接合部の外囲面をキャップ外囲面と面一にするか該キャップ外囲面よりも外側に設ければ、キャップ外囲面と基板の間に凹みが生じず、異物混入を防止できることに着目して完成されたものである。
【０００７】
すなわち、本発明によれば、ＭＥＭＳセンサ素子を形成した基板上に、該ＭＥＭＳセンサ素子の上方を覆うキャップを接合してなるＭＥＭＳセンサにおいて、前記基板と前記キャップを接合する接合部は、前記キャップの外囲面に沿って設けられており、該接合部の外囲面は、キャップ外囲面の延長面を基準として、該延長面と面一に位置するかまたは該延長面より外側に位置していることを特徴としている。
【０００８】
また本発明は、製造方法の態様によれば、単一のキャップ基材に、１つのＭＥＭＳセンサ素子を覆うキャップの外囲面を規定する凹部を複数形成する工程と、ダイシングラインで画定された各領域にＭＥＭＳセンサ素子をそれぞれ有する基板上に、各ＭＥＭＳセンサ素子の外周を囲む接合部をそれぞれ形成する工程と、前記キャップ基材の凹部を形成した面を前記ＭＥＭＳセンサ素子に対向させ、かつ、前記接合部の外囲面が該凹部で規定されるキャップ外囲面の延長面と面一になるようにまたは該延長面よりも外側に位置するように位置決めした状態で、前記キャップ基材と前記基板を圧着接合する工程と、研磨加工により前記キャップ基材を所定の厚さに削って前記複数の凹部を開放し、複数のキャップに分割する工程と、を有することを特徴としている。あるいは、ダイシングラインで画定された各領域にＭＥＭＳセンサ素子をそれぞれ有する基板上に、各ＭＥＭＳセンサ素子の外周を囲む接合部をそれぞれ形成する工程と、この複数の接合部を介し、圧着により単一のキャップ基材を前記基板上に接合する工程と、各接合部の外囲面位置にそれぞれ一致させて前記キャップ基材を切断し、複数のキャップに分割する工程と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、キャップ外壁になるキャップ外囲面と基板との間が接合部により埋められて空隙は生じないので、異物混入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用したＭＥＭＳセンサの主要構成を示す断面図である。
【図２】同ＭＥＭＳセンサを示す平面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明によるＭＥＭＳセンサの製造方法の一工程を示す断面図と平面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、図３の次工程を示す断面図と平面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、図４の次工程を示す断面図と平面図である。
【図６】別態様によるＭＥＭＳセンサの製造方法の一工程を示す断面図である。
【図７】図６の次工程を示す断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、図７の次工程を示す断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、従来構造のキャップを備えたＭＥＭＳセンサを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１及び図２は、本発明を適用した完成状態のＭＥＭＳセンサ１を示す断面図及び平面図である。ＭＥＭＳセンサ１は、微小電気機械システムを利用したＭＥＭＳセンサ素子１０が形成された基板２０と、ＭＥＭＳセンサ素子１０との間に空隙を設けて該ＭＥＭＳセンサ素子１０の上方を覆うキャップ３０と、このキャップ３０と基板２０を接合する接合部４０とを備えている。
【００１２】
基板２０は、所定厚さのシリコン基板またはガラス基板からなり、その表面がセンサ形成面２０ａとなっている。センサ形成面２０ａには、ＭＥＭＳセンサ素子１０の他に、該ＭＥＭＳセンサ素子１０と外部回路を電気的に接続可能にする複数の外部接続端子２１が設けられている。ＭＥＭＳセンサ素子１０は、機械的に動作可能な可動部と該可動部の変位を電気的に検出するセンサ部を有しており、具体的には例えば加速度センサ、角速度センサ、圧力センサ、湿度センサなどである。本実施形態では、基板２０のセンサ形成面２０ａにＭＥＭＳセンサ素子１０を直接形成してあるが、別基板上に形成したＭＥＭＳセンサ素子を基板２０に搭載する構成としてもよい。
【００１３】
キャップ３０は、図２に示すように、平面視矩形のＭＥＭＳセンサ素子１０よりも大きな平面矩形をなす板状の蓋部材であって、シリコン基板、金属材料、ガラスまたは樹脂材料により形成されている。本実施形態のキャップ３０には、基板２０と同一材料のシリコン基板が用いられている。
【００１４】
接合部４０は、基板２０のセンサ形成面２０ａ上にＭＥＭＳセンサ素子２０の外周かつキャップ外囲面３０ａに沿って設けられており、その接合部外囲面４０ａがキャップ外囲面３０ａに連続している。接合部外囲面４０ａは、図示実施形態ではキャップ外囲面３０ａと面一に設けられているが、例えば図８（ｂ）に示すようにキャップ外囲面３０ａより外側に位置させて設けることもできる。このようにキャップ外囲面３０ａに連続する接合部外囲面４０ａがキャップ外囲面３０ａと面一であるかまたはキャップ外囲面３０ａよりも外側に位置していると、キャップ外囲面３０ａの延長面上において基板２０とキャップ３０の間が接合部４０により隙間なく埋められるので、異物混入を防止できる。ここで、キャップ外囲面３０ａの延長面とは、キャップ外囲面３０ａを含む平面であって、キャップ外囲面３０ａを図１の上下方向に延長させた面のことをいう。この接合部４０は、金属材料または接着樹脂材料からなる。
【００１５】
上記ＭＥＭＳセンサ１は、量産性を上げるため、基板２０のセンサ形成面２０ａ上のダイシングラインで画定された各領域にＭＥＭＳセンサ素子１０及び複数の外部接続端子２１をそれぞれ形成し、このセンサ形成面２０ａ上に各ＭＥＭＳセンサ素子１０を覆うキャップ３０を接合した後、ダイシングラインに沿って基板２０を切断することにより個々に分割することが望ましい。
【００１６】
次に、図３〜図５を参照し、本発明によるＭＥＭＳセンサの製造方法について説明する。図３〜図５は本発明によるＭＥＭＳセンサの製造工程を示しており、各図において（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【００１７】
先ず、図３に示すように、単一のキャップ基材３０’の表裏面の一方に、基板２０上に形成された複数のＭＥＭＳセンサ素子１０と対向させるキャップ底面３０ｂの周囲に位置させて、キャップ外囲面３０ａを規定する凹部３１を複数形成する。複数の凹部３１の形成は、キャップ基材３０’の表裏面の一方にレジスト層を形成し、このレジスト層をマスクとしてキャップ基材３０’をエッチングにより所定深さ削った後、レジスト層を除去することにより行う。キャップ基材３０’には、シリコン基板、ガラスまたは樹脂材料からなる基板を用いることができ、本実施形態ではシリコン基板を用いた。
【００１８】
上記キャップ基材３０’の形成と並行して、同図３に示すように、ダイシングラインｄ２で画定された各領域にＭＥＭＳセンサ素子１０をそれぞれ形成した基板２０のセンサ形成面２０ａ上に、各領域毎に、ＭＥＭＳセンサ素子１０の外周を囲んで接合部４０を形成する。ここで、図３（ｂ）に示されるように接合部４０の平面形状は、後工程で上記キャップ基材３０’と接合したときに該接合部４０がキャップ外囲面３０ａに沿って位置するように、キャップ外囲面３０ａの平面輪郭形状と同等またはより大きな平面形状とする。また、接合部４０の高さは、キャップ基材３０’とＭＥＭＳセンサ素子１０の間に空隙を生じさせるため、ＭＥＭＳセンサ素子１０の高さよりも高く設定する。この接合部４０には、金属材料または接着樹脂材料を用いることができる。
【００１９】
続いて、同図３及び図４に示すように、キャップ底面３０ｂをＭＥＭＳセンサ素子１０と対向させ、かつ、接合部外囲面４０ａがキャップ外囲面３０ａの延長面と面一になるように位置決めした状態で、接合部４０を介してキャップ基材３０’と基板２０を圧着により接合する。上述のように接合部４０はキャップ基材３０’の凹部３１で規定したキャップ外囲面３０ａに沿うように設けてあるので、キャップ外囲面３０ａの延長面においてキャップ基材３０’と基板２０の間は、接合部４０によって完全に埋められる。ここで、接合部４０の一部は圧着により押し出され、その接合部外囲面４０ａがキャップ外囲面３０ａよりも外側に位置することがある。図示していないが、接合部外囲面４０ａがキャップ外囲面３０ａよりも外側に位置するように予め位置決めした状態で、キャップ基材３０’と基板２０を圧着してもよい。
【００２０】
続いて、図４に示すように、表面研磨加工によりキャップ基材３０’を所定の厚さに削って複数の凹部３１をそれぞれ開放し（キャップ基材３０’の表面を複数の凹部３１に達する図４（ａ）のｄ１ラインまで削り）、複数のキャップ３０に分割する。この工程により、キャップ３０は、ＭＥＭＳセンサ素子１０の上方を覆う平坦な板状となり、１つのＭＥＭＳセンサ素子１０毎に設けられる。図４（ｂ）の破線はキャップダイシングラインｄ１を示している。
【００２１】
そして、図５に示すダイシングラインｄ２に沿って基板２０を切断し、チップ単位のＭＥＭＳセンサ１とする。これにより、図１及び図２に示されるＭＥＭＳセンサ１が多数同時に得られる。
【００２２】
以上の実施形態（図１〜図５）では、キャップ外壁となるキャップ外囲面３０ａに沿ってキャップ３０と基板２０の間に設けた接合部４０がキャップ−基板間を隙間なく埋めているので、キャップ基材３０’の表面研磨加工時や基板２０のダイシング時にキャップ−基板間に異物が混入するおそれがない。また本実施形態によれば、単一のキャップ基材３０’にキャップ外囲面３０ａを規定する凹部３１を予め複数形成してあるので、キャップ基材３０’のキャップ外囲面３０ａと接合部４０の位置決めが容易であり、また、表面研磨加工（膜厚調整加工）によりキャップ基材３０’を複数のキャップ３０に同時に分割することができる。さらに本実施形態によれば、接合部４０をキャップ３０の内側からキャップ外囲面３０ａまで設けているので、接合部４０とキャップ３０の接合面積を大きく確保でき、接合強度を高められる。
【００２３】
図６〜図８は、本発明の別の態様によるＭＥＭＳセンサの製造工程を示す断面図である。
【００２４】
先ず、図６に示すように、ダイシングラインで画定された各領域にＭＥＭＳセンサ素子１０をそれぞれ有する基板２０のセンサ形成面２０ａ上に、各領域毎に、ＭＥＭＳセンサ素子１０の外周を囲んで接合部４０を形成する。ここで、接合部４０の高さは、キャップ基材３０’とＭＥＭＳセンサ素子１０の間に空隙を生じさせるため、ＭＥＭＳセンサ素子１０の高さよりも高く設定する。この接合部４０には、金属材料または接着樹脂材料を用いることができる。
【００２５】
次に、同図６及び図７に示すように、キャップ底面３０ｂをＭＥＭＳセンサ素子１０と対向させ、接合部４０を介してキャップ基材３０’と基板２０を圧着により接合する。
【００２６】
続いて、図７に破線ｄ１で示す接合部外囲面４０ａと平面位置を一致させて、または、図７に破線ｄ１’で示す接合部外囲面４０ａよりも内側の位置で、キャップ基材３０’を切断する。この切断工程により、キャップ基材３０’は複数のキャップ３０に分割され、キャップ基材３０’の切断面はキャップ外壁であるキャップ外囲面３０ａ（図８）となる。そして接合部４０は、キャップ外囲面３０ａに沿って設けられ、その接合部外囲面４０ａとキャップ外囲面３０ａの延長面が面一になる。または、接合部外囲面４０ａがキャップ外囲面３０ａの延長面よりも外側に延出して形成される。図８（ａ）は破線ｄ１で切断した場合の形状を、図８（ｂ）は破線ｄ１’で切断した場合の形状を示している。
【００２７】
そして、図８に示すダイシングラインｄ２に沿って基板２０を切断し、チップ単位のＭＥＭＳセンサ１とする。基板２０は、キャップ基材３０’を切断する工程で同時に切断することも可能である。
【００２８】
この実施形態（図６〜図８）で得られるＭＥＭＳセンサ１においても、キャップ外壁となるキャップ外囲面３０ａに沿ってキャップ３０と基板２０の間に設けた接合部４０がキャップ−基板間を隙間なく埋めているので、キャップ基材３０’の表面研磨加工時や基板２０のダイシング時にキャップ−基板間に異物が混入するおそれがない。
【符号の説明】
【００２９】
１    ＭＥＭＳセンサ
１０    ＭＥＭＳセンサ素子
２０    基板
２０ａ  センサ形成面
２１    外部接続端子
３０    キャップ
３０’  キャップ基材
３０ａ  キャップ外囲面
３０ｂ  キャップ底面
３１  凹部
４０    接合部
４０ａ  接合部外囲面
５０    ダイシングライン
【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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