(57)【要約】【課題】可動部を有する半導体基板にキャップを接着する場合、接着剤が接着代と定められた部分からはみ出ることを極力防止し、接着剤の硬化時の残留応力を軽減する。【解決手段】キャップ６の接着代９に接着層Ａを形成する場合、接着層Ａを間欠的に形成する。これにより、接着層ＡがスリットＢによって分断されるので、半導体基板にキャップ６を重ねて加熱加圧する際、押し拡げられた接着層Ａは、スリットＢにも拡がるようになり、接着代９からのはみ出しが効果的に防止される。また、接着層Ａが硬化する際も、接着層ＡはスリットＢで分断されているので、収縮量が少なく、残留応力を軽減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部を設けてなる半導体基板に、前記可動部を覆うキャップを、接着剤によって固着する半導体基板のキャップ固着方法において、
前記接着剤を前記半導体基板および／または前記キャップの接着代に形成する際、前記接着剤を非連続に形成することによって、スリットによって分断された接着層を形成し、
その後、前記半導体基板と前記キャップとを重ね、両者を、加熱しつつ加圧して前記接着層により固着する
ことを特徴とする半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項２】
前記接着代は、前記可動部の周りを矩形状に囲む形態で、
前記接着層は、前記接着代に沿って延びる直線状をなし、前記スリットは、少なくとも前記接着代のコーナー部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項３】
前記接着層は、ドット状で、前記接着代に前記スリットを介して並べられていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項４】
前記接着層は、ドーナツ状で、前記接着代に前記スリットを介して並べられていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項５】
前記接着層は、前記接着代に沿って延びる平行な二本線を複数本の線で接続した梯子状をなし、前記接着代に前記スリットを介して並べられていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項６】
前記接着層は、凸字状で、前記接着代に前記スリットを介して並べられていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項７】
前記凸字状の接着層は、前記スリットがクランク状となるように前記接着代に沿って交互に逆向きに並べられていることを特徴とする請求項６記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項８】
前記接着層は、十字状で、前記接着代に前記スリットを介して並べられていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項９】
前記十字状の接着層は、前記スリットがクランク状となるように前記接着代に沿って並べられていることを特徴とする請求項８記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項１０】
前記接着層は、前記接着代に沿って延びる平行な二本線または三本線で、前記接着代に前記スリットを介して並べられていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項１１】
前記接着層は、前記接着代に沿って延び前記スリットによって分断された平行な二本線と、これら二本線の間に隣同士の二本線に跨るようにして設けられた一本線とからなることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項１２】
前記接着層は、Ｓ字状で、一部が前記スリットを介して前記接着代の幅方向に対向するように当該接着代に沿って並べられていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項１３】
前記接着層は、く字状で、一部が前記スリットを介して前記接着代の幅方向に対向するように当該接着代に沿って交互に逆向きに並べられていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項１４】
前記接着層を分断する前記スリットは、迷路状であることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項１５】
前記接着層は、前記半導体基板および前記キャップのうちの一方の接着代に形成され、他方の接着代には、連続する溝が形成されていることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【請求項１６】
前記接着代は、前記可動部の周りを矩形状に囲む形態で、前記溝は、前記接着代のコーナー部において、内容積が他の部分に比して大きく形成されていることを特徴とする請求項１５記載の半導体基板のキャップ固着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動部を設けてなる半導体基板に、その可動部の保護のために被せられるキャップを、接着剤によって固着する半導体基板のキャップ固着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）デバイスと称される半導体装置がある。これは、マイクロマシニング（micromachining）技術を採用して、半導体基板の表面部に可動部を形成した構造のものである。
半導体角速度センサ（ジャイロセンサ）、半導体加速度センサ（Ｇセンサ）もこのＭＥＭＳデバイスの一種である。これらセンサは、角速度、加速度が作用すると、基板の表面部に設けられた可動部が、作用した角速度や加速度に応じた歪を生ずる。このような可動部に微細な塵埃などが付着すると、正確な角速度や加速度を測定できなくなるため、半導体基板にキャップを被せて可動部を保護するようにしている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特公平６−７０６４３号公報
【特許文献２】特開平１０−２０９４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
基板へのキャップの固着は、接着によって行われる。即ち、キャップは、基板に重ねあわされる面の周囲部に接着代が設けられており、この接着代に囲まれた内側部分は、浅い凹部とされ、基板に接着されたとき、その凹部によって基板とキャップとの間に隙間が形成されるようにしている。
【０００４】
特許文献２では、接着層の形成にガラステープを用い、このガラステープをキャップの接着代の全面に貼り付け、その後、キャップを半導体基板に重ね合わせて加熱しつつ加圧することによってガラステープを軟化溶融させて接着するようにしている。しかし、このキャップの固着方法では、加熱しつつ加圧する際に、軟化溶融したガラステープ（接着剤）が接着代からはみ出ることがある。特に、半導体基板の可動部が位置する内側に向って接着剤がはみ出すと、加速度センサとしての機能を損なう恐れがある。また、接着剤は、硬化する際に収縮するが、この収縮時に各部の接着剤が互いに硬化しながら引っ張り合う状態が生じ、これが原因となって接着剤の内部に残留応力が発生する。この残留応力は、後々、接着剤のひび割れなどの原因となり、接着強度を損なう恐れがある。
この残留応力を軽減する方法としては、特許文献１に示されているように、低温度で接着する方法がある。しかし、この低温接着の場合には、その後工程で、接着時よりも高い温度に加熱する必要があるとき、これができなくなるなど、制約が多いという問題を生ずる。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、接着剤が接着代と定められた部分からはみ出ることを極力防止できると共に、接着剤の硬化時に残る残留応力を軽減することができる半導体基板のキャップ固着方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の半導体基板のキャップ固着方法では、接着層がスリットによって分断されているため、加熱しつつ加圧する際、接着剤はスリットに向けても拡がるように動き、接着代から外部にはみ出る方向への拡がりが少なくなる。このため、接着剤が接着代から外部にはみ出ることを極力防止できる。また、接着層の硬化時において、接着層が収縮しても、スリットの存在により、互いに引っ張り合う範囲が小さくなるので、残留応力が軽減される。
【０００７】
接着代が可動部を囲む矩形状である場合、接着層としては、請求項２のように、直線状とし、スリットを少なくとも矩形状の接着代のコーナー部に設けるようにすることができる。このようにすれば、コーナー部に向って両側から接着剤が回り込んできても、その接着剤をスリットで吸収することができ、接着剤のはみ出しをより確実に防止できる。
【０００８】
接着層の他の形状としては、請求項３のドット状、請求項４のドーナツ状、請求項５の梯子状、請求項６の凸字状、請求項８の十字状、請求項１０の平行な二本線または三本線、請求項１１のような平行な二本線とその中間に隣同士の二本線に跨って設けられた一本線からなるような形態、或いは請求項１２のようなＳ字状、請求項１３のようなく字状など種々の形態のものが考えられる。
【０００９】
また、スリットとしては、請求項１４の迷路状（請求項７または９のようなクランク状を含む。）にすると良い。このようにスリットを迷路状にすると、スリットを通じて可動部側に塵埃などが侵入することをより効果的に防止できる。
【００１０】
請求項１５のキャップ固着方法では、接着代に溝が形成されているので、余分の接着剤はその溝内に入り込むようになる。このため、接着代からの接着剤のはみ出しをより一層確実に防止できる。
【００１１】
接着代が矩形状の場合には、請求項１６のように、接着代のコーナー部における溝の内容積を大きくすることが好ましい。このようにすると、コーナー部に向って両側から接着剤が回り込んできても、その接着剤を溝で吸収することができ、接着剤のはみ出しを更に確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１ないし図３に基づいて説明する。図３には、ＭＥＭＳデバイス、例えば半導体角速度センサ１が示されている。この半導体角速度センサ１は、半導体基板２に間隙部（図示せず）を介して対向し針状体３により支持された可動部４と、この可動部４を挟んでその両側に配置された一対の固定部５とからなっている。また、半導体基板２には、間隙部を介して可動部４と対向する検出用電極部（図示せず）が設けられている。この可動部４と検出用電極部とは、キャパシタを構成している。
【００１３】
可動部４は、針状体３の間の部分を錘部４ａとし、この錘部４ａの左右両側に櫛歯状の可動電極部４ｂを一体に有している。これに対し、左右両側の固定部５にも、可動部４の可動電極部４ｂと噛み合うように突出する同じく櫛歯状の固定電極部５ａを一体に有している。
【００１４】
そして、可動部４は、常には、自身の可動電極部４ｂと、固定部５の固定電極部５ａとの間に周期的に印加される電圧によって水平方向（半導体基板２の板面と平行な方向）に振動している。この状態で、半導体角速度センサ１に角速度が加わると、可動部４に垂直方向（半導体基板２の板面に垂直な方向）の振動が発生する。この垂直方向の振動により、可動部４と前記検出用電極部との間の距離が変化するため、検出用電極部に一定電圧を加えることにより、上記距離の変化を検出用電極部に流れ込む電流の変化として検出することができ、この検出値により半導体角速度センサ１にかかる角速度を検出することができる。
【００１５】
このような半導体角速度センサ１において、その可動部４や半導体基板２との間の間隙部に微細な塵埃などが付着すると、動作不良の原因ともなりかねないので、半導体基板２には、図２に示すようなキャップ６が取り付けられる。このキャップ６は、例えば樹脂から構成されている。また、このキャップ６の半導体基板２への取り付けは、接着によって行われるようになっており、その半導体基板２に接着される側の面には、浅い矩形状の凹部７が形成されていて該凹部７により、接着したとき半導体基板２との間に空間８が形成されるようにしている。
【００１６】
半導体角速度センサ１の半導体基板２とキャップ６とは、同じ大きさの矩形状をなしている。そして、キャップ６の半導体基板２に接着される側の面において、凹部７の周囲部は、矩形の額縁状の接着代９とされ、この接着代９に接着剤、例えば感光性接着剤が薄い層（接着層Ａ）にして形成される。キャップ６の接着代９に対応する半導体基板２の接着代１０は、図３に示す二点鎖線の外側部分になっている。
この実施形態では、接着層Ａは、図１に示すように、接着代９の幅方向中央部あるいはやや外側に偏った位置に、直線の細い帯状となるように非連続（間欠的）に形成されている。この場合、接着層Ａの途切れた部分は、凹部７の内外を連通するようなスリットＢとなっている。この実施形態では、スリットＢは、接着代９のコーナー部に合計４つ設けられている。
【００１７】
なお、接着剤形成工程において、感光性接着剤は、当初、接着代９の全体に薄く形成される。この後、接着層Ａとして残したい部分以外の部分をマスキングし、この状態で感光させる。感光後、現像して感光部分以外の部分を接着代９から除去する。これにより、接着層Ａが図１に示すようにスリットＢによって分断された状態に形成されることとなる。
【００１８】
接着層Ａが形成されたキャップ６は、半導体基板２に重ねられ、そして、加熱しながら加圧される。この加熱加圧により、接着剤は軟化し、且つ押し潰されて拡がる。このとき、接着層Ａの所々にスリットＢが存在する形態となっているので、接着剤の一部は、このスリットＢに向かって拡がるようになる。このため、接着代９からはみ出る方向に広がる接着剤の量が少なくなり、接着剤の接着代９，１０からのはみ出しが極力防止される。この場合、接着剤のはみ出しは、可動部４側へのはみ出しが防止されれば良いことから、接着層Ａを接着代９の幅方向中央よりもやや外側に偏って設けられているので、可動部４側へのはみ出し防止効果は一層高くなる。
【００１９】
また、特に、接着代９のコーナー部に対しては、そのコーナー部で交わる二辺の接着層Ａから接着剤が広がってくる。このことを考慮し、本実施形態では、スリットＢを接着代９のコーナー部に設けたので、コーナー部に向ってその両側から拡がってくる接着剤をコーナー部により吸収でき、コーナー部において接着剤が接着代９からはみ出ることを極力防止できるものである。
【００２０】
加熱加圧された接着剤は、やがて硬化する。この硬化時において、接着剤は収縮するが、スリットＢの存在により接着層Ａが分断されているので、連続する接着層Ａの長さが短縮され、収縮に伴う内部応力の発生が抑制される。この結果、大きな残量応力が接着層Ａに残ることが防止される。
【００２１】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態を示すもので、第１の実施形態との相違は、接着層Ａの形成形状を円形、楕円或いは矩形などのドット状とし、このドット状の接着層Ａを、接着代９の幅方向中央部あるいはやや外側に偏った位置に、スリットＢを介して（挟んで）一列に並ぶように間欠的に形成したものである。
このように接着層Ａをドット状にすれば、接着剤は四方八方に広がることができるので、接着代９，１０からのはみ出しをより確実に防止できる。
【００２２】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態を示すもので、第１の実施形態との相違は、接着層Ａの形成形状をドーナツ状とし、このドーナツ状の接着層Ａを、接着代９の幅方向中央部あるいはやや外側に偏った位置に、スリットＢを挟んで一列に並ぶように間欠的に形成したものである。この場合には、加熱加圧時に、接着剤は、ドーナツ状の接着層Ａの中央の接着剤非形成部分（空白部）にも拡がるので、より一層効果的に、接着剤の接着代９，１０からのはみ出しを防止できる。
【００２３】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態を示すもので、第１の実施形態との相違は、接着層Ａの形成形状を、接着代９に沿って延びる平行な二本線を複数本の線で接続した梯子状とし、この梯子状の接着層Ａを、接着代９の幅方向中央部あるいはやや外側に偏った位置に、スリットＢを介して一列に並ぶように間欠的に形成したものである。
【００２４】
（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態を示すもので、第１の実施形態との相違は、接着層Ａの形成形状を凸字状とし、この凸字状の接着層Ａを、接着代９の幅方向中央部あるいはやや外側に偏った位置に、スリットＢがクランク状（屈曲形状）になるように、交互に逆向きにして互いに噛み合うように一列に並べて形成したものである。
この実施形態では、凸字状の接着層Ａの相互間のスリットＢが迷路形状（クランク状）となるので、塵埃などがスリットＢを通じて凹部７内に侵入することをより効果的に防止できる。
【００２５】
（第６の実施形態）
図８は、本発明の第６の実施形態を示すもので、第１の実施形態との相違は、接着層Ａの形成形状を十字状とし、この十字状の接着層Ａを、接着代９の幅方向中央部あるいはやや外側に偏った位置に、スリットＢがクランク状になるように、互いに噛み合うようにして一列に並べた形成したものである。
【００２６】
（第７の実施形態）
図９は、本発明の第７の実施形態を示すもので、第１の実施形態との相違は、接着層Ａの形成形状を平行に並ぶ二本線（二重線状）から構成し、この二本線状の接着層Ａを、接着代９の幅方向中央部あるいはやや外側に偏った位置に、スリットＢを介して間欠的に形成したものである。
【００２７】
（第８の実施形態）
図１０は、本発明の第８の実施形態を示すもので、第１の実施形態との相違は、接着層Ａの形成形状を平行に並ぶ三本線（三重線状）とし、この三本線の接着層Ａを、接着代９の幅方向中央部あるいはやや外側に偏った位置に、スリットＢを介して間欠的に形成したものである。
【００２８】
（第９の実施形態）
図１１は、本発明の第９の実施形態を示すもので、この実施形態は、接着層Ａの形成形状を図９に示すニ本線としたものを基本とし、この二本線の間に、隣同士の二本線に跨るようにして１本の線を入れた形態としたものである。このようにした場合には、スリットＢが更に迷路状となるので、塵埃の凹部７内への侵入をより一層確実に防止できる。
【００２９】
（第１０の実施形態）
図１２は、本発明の第１０の実施形態を示すもので、第１の実施形態との相違は、接着層Ａの形成形状をほぼＳ字状とし、一部がスリットＢを介して接着代９の幅方向に対向するようにしたものである。
【００３０】
（第１１の実施形態）
図１３は、本発明の第１１の実施形態を示すもので、第１の実施形態との相違は、接着層Ａの形成形状をほぼく字状とし、一部がスリットＢを介して接着代９の幅方向に対向するようにしたものである。
【００３１】
（第１２の実施形態）
図１４ないし図１６は、本発明の第１２の実施形態を示すもので、第１の実施形態との相違は、キャップ６に接着層Ａを形成し、半導体基板２のキャップ６に接着される面の周囲部に、溝１１を形成したところにある。この溝１１のコーナー部分（接着代１０のコーナー部分に対応する部分）は、図１５に示すように、当該部分の内容積を大きくするために、例えば楕円形に広げられている。
このように溝１１を設ければ、加熱加圧時に、接着剤は、図１６に示すように、溝１１内に侵入するので、接着代９，１０からのはみ出しをより確実に防止することができる。特に、接着代９のコーナー部分には両側から接着剤が拡がってくるが、溝１１のコーナー部分の内容積は大きくなっているので、両側から来る接着剤を十分に吸収できる。
【００３２】
（第１３の実施形態）
図１７は、本発明の第１３の実施形態を示す。この実施形態は、上記第１２の実施形態と同様に溝１１を設けたものにおいて、その溝１１の内容積を半導体基板２のコーナー部分において大きくするために、コーナー部分で交わる一辺および他辺の溝１１を、十字に交差するように延長したものである。
【００３３】
（第１４の実施形態）
図１８は、本発明の第１４の実施形態を示す。この実施形態は、前記第１２，１３の実施形態と同様に溝１１を設けたものであるが、接着層Ａを半導体基板２の接着代１０に形成し、溝１１をキャップ６の接着代９に形成するようにしたところが第１２，１３の実施形態と相違する。
【００３４】
（その他の実施形態）
図１〜図３の第１の実施形態において、スリットＢは、接着代９のコーナー部に代えて、４辺部の中間部だけに設けても良く、接着代９のコーナー部に加えて４辺部の中間部にも設けるようにしても良いなど、スリットＢを設ける位置および数は、接着層Ａのはみ出し防止や残留応力の程度を考慮して適宜定めれば良い。
接着剤は、スクリーン印刷によって形成しても良いし、転写方式によって形成しても良いし、インクジェット方式によって形成しても良く、その他、形成方法としては、種々のものが考えられる。
キャップ６に凹部７を特に形成する必要はない。凹部７がなくとも、キャップ６は、接着剤の厚さ分だけ半導体基板２から浮き上がるので、結果的に、半導体基板２とキャップ６との間には、空間が形成されることとなる。
接着層Ａは、キャップ６側に設けるもの、半導体基板２側に設けるものに限られず、両方に設けるようにしても良い。
キャップ６は、樹脂に限らず、ガラス、シリコン、セラミックなどであっても良い。
キャップ６を固着する半導体基板としては、半導体角速度センサの半導体基板に限られず、半導体加速度センサなどの半導体センサの半導体基板、ＭＥＭＳデバイスの半導体基板であっても良く、その他、可動部を有する半導体基板に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施形態における接着剤の形成形状を示す平面図
【図２】キャップを接着した半導体角速度センサの断面図
【図３】半導体角速度センサの要部の平面図
【図４】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図５】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図
【図６】本発明の第４の実施形態を示す図１相当図
【図７】本発明の第５の実施形態を示す図１相当図
【図８】本発明の第６の実施形態を示す図１相当図
【図９】本発明の第７の実施形態を示す図１相当図
【図１０】本発明の第８の実施形態を示す図１相当図
【図１１】本発明の第９の実施形態を示す図１相当図
【図１２】本発明の第１０の実施形態を示す図１相当図
【図１３】本発明の第１１の実施形態を示す図１相当図
【図１４】本発明の第１２の実施形態を、基板とキャップとを離して示す断面図
【図１５】溝の形状を示す平面図
【図１６】溝の作用を説明するための断面図
【図１７】本発明の第１３の実施形態を示す図１５相当図
【図１８】本発明の第１４の実施形態を示す図１４相当図
【符号の説明】
【００３６】
図中、１は半導体角速度センサ、２は半導体基板、４は可動部、４ａは錘部、４ｂは可動電極部、５は固定部、５ａは固定電極部、６はキャップ、７は凹部、９，１０は接着代、１１は溝、Ａは接着層、Ｂはスリットである。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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