(57)【要約】【課題】本発明は破壊やクラックの発生を抑制した分離可能な素子の製造方法を提供することを目的としている。【解決手段】枠形状の固定部３２と、この固定部３２に連結した十字形状のアーム３４と、このアーム３４の中心部に連結した４つの錘部３６とを有し、係止部５４を介して係止された検出素子３０を形成する素子形成工程を備え、レーザを係止部５４に照射することによって、係止部５４の材質を検出素子３０の材質よりも脆弱な材質に改質させて、係止部５４に改質部５６を形成する改質部形成工程と、改質部５６に応力を加えて改質部５６を検出素子３０から分離させ、検出素子３０の係止を解除する構成である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
係止部を介して係止された素子を形成する素子形成工程を備え、
前記係止部の材質を前記素子の材質よりも脆弱な材質に改質させて、前記係止部に改質部を形成する改質部形成工程と、
前記改質部において前記素子の係止を解除する解除工程を設けた素子の製造方法。
【請求項２】
前記係止部は前記素子の中心に対して対称配置した請求項１記載の素子の製造方法。
【請求項３】
前記係止部は前記素子の一部を互いに係止する請求項１記載の素子の製造方法。
【請求項４】
前記係止部は複数の前記素子を互いに係止する請求項１記載の素子の製造方法。
【請求項５】
前記改質部形成工程では、前記係止部に少なくとも２つの前記改質部を形成する請求項１記載の素子の製造方法。
【請求項６】
前記改質部形成工程では、前記係止部に隣接する前記素子の一部まで改質させて前記改質部を形成する請求項１記載の素子の製造方法。
【請求項７】
前記素子形成工程では、
可撓部を介して固定部と連結された錘部と
前記錘部と対向させた基板と、前記錘部および前記基板の各々の対向面に配置した対向電極と、前記固定部と前記錘部とを係止する係止部とを有する素子を形成する請求項１記載の素子の製造方法。
【請求項８】
前記素子形成工程では、
第１アームを第２アームに略直交方向に連結して形成した２つの直交アームと、２つの前記第１アームの一端を支持した支持部と、前記第１アームの他端を連結するとともに実装基板に固定する固定部と、前記第２アームの先端部に連結した錘部と、前記錘部を駆動振動させる駆動手段と、前記固定部と前記錘部と係止する係止部とを有する素子を形成する請求項１記載の素子の製造方法。
【請求項９】
前記解除工程では、前記改質部に応力を加えて前記改質部を前記素子から分離させ、前記素子の係止を解除する請求項１記載の素子の製造方法。
【請求項１０】
前記係止部はシリコンの単結晶材料からなり、前記係止部を多結晶化またはアモルファス化させて改質部に改質させる請求項１記載の素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器に用いる素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の素子の製造方法について説明する。
【０００３】
従来の素子の一つとして、加速度センサについて、図面を用いて説明する。
【０００４】
図１０は従来の加速度センサの検出素子の斜視図、図１１は図１０のＡ−Ａ断面における検出素子の製造工程断面図である。
【０００５】
図１０において、従来の加速度センサは、検出素子１と、この検出素子１によって検出された信号を処理して加速度を検出する検出回路とを備えている。この検出素子１は、枠形状の固定部２と、この固定部２に連結した十字形状のアーム４と、このアーム４の中心部に連結した４つの錘部６とを有する。
【０００６】
加速度が生じた場合、錘部６が加速度の生じた軸方向に移動するとともに、錘部６と連結された十字形状のアーム４に撓みが発生する。例えば、錘部６と固定部２との対向面に対向電極を配置していれば、対向電極間の静電容量が変化するので、これに基づいて加速度を検出できる。また、アーム４に歪抵抗を配置していれば、アーム４の撓みに応じて歪抵抗値が変化するので、これに基づいて加速度を検出できる。
【０００７】
次に、上記の加速度センサの製造方法について説明する。
【０００８】
第１に、図１１（ａ）に示すように、基板８を形成する（工程１）。まず、上下面を熱酸化させた第１シリコン層１０と、上下面を熱酸化させた第２シリコン層１３とを張り合わせる。次に、厚み調整のために上下面を切削して、その後、再度、上下面を熱酸化させて形成する。この結果、基板８の下面側から上面側に向かって、第２酸化シリコン層１４、第１シリコン層１０、第１酸化シリコン層１２、第２シリコン層１３、第２酸化シリコン層１４が形成される。
【０００９】
第２に、図１１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、加速度検出用の感知電極部１６を形成する（工程２）。まず、基板８上に歪抵抗層１８を形成し、歪抵抗層１８と電極層２０を形成する（図１１（ｂ））。このエッチングの際、所定形状の歪抵抗層１８の対向部分を除いて、基板８の上面の第２酸化シリコン層１４もエッチングして除去する（図１１（ｃ））。次に、電極層２０を所定形状にエッチングするとともに保護層２１を形成する（図１１（ｄ））。
【００１０】
第３に、図１１（ｅ）〜（ｇ）に示すように、錘部６およびアーム４を形成する（工程３）。まず、基板８の上面側から第１酸化シリコン層１２まで所定形状のエッチングを施して所定形状の溝部２２を形成する（図１１（ｅ）および図１２）。次に基板８の裏面側から第１酸化シリコン層１２まで所定形状のエッチングを施して所定形状の溝部２３を形成する（図１１（ｆ）および図１３）。さらに、第１酸化シリコン層１２にエッチングを施す（図１１（ｇ））。
【００１１】
上記工程によって、ウエハに互いに連結された複数の検出素子１が形成され、最後に互いに連結された検出素子１の間をブレードダイシング工法によって機械的に切削して、個々の検出素子１に分離する。
【００１２】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００２−２９６２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
一般的に、ブレードダイシング工法では、ダイヤモンド製の円形回転刃（ダイシングブレード）を高速回転させ、超純水で冷却しながら切断する。切断の際の「切断幅」は約３０μｍ程度である。
【００１４】
上記構成では、互いに連結された複数の検出素子１の間をブレードダイシング工法によって機械的に切削する際、検出素子１に水圧が加わるので、アーム４や錘部６が破壊されたりクラックが生じたりするという問題点を有していた。
【００１５】
本発明は上記問題点を解決するもので、破壊やクラックの発生を抑制した分離可能な素子の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明は、係止部を介して係止された素子を形成する素子形成工程を備え、前記係止部の材質を前記素子の材質よりも脆弱な材質に改質させて、前記係止部に改質部を形成する改質部形成工程と、前記改質部において前記素子の係止を解除する解除工程を設けた構成である。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成により、係止部によって複数の素子を互いに連結しておき、素子の材質よりも脆弱な材質に改質された改質部に応力等を加えれば、簡単に素子の係止を解除することができ、個々の素子に分離が可能である。
【００１８】
また、ブレードダイシング工法を用いて分離する場合は、素子の一部を互いに係止部によって係止しておき、ブレードダイシング工法の後、この係止部に改質部を形成して素子の係止を解除すればよい。これにより、ダイシングの際に、水圧が加わっても、素子の一部が互いに係止されているので、素子が破壊されたり素子にクラックが生じたりするのを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態における検出素子の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面における検出素子の工程断面図である。
【００２０】
本発明の一実施の形態における素子の一つとして、加速度センサについて説明する。
【００２１】
図１において、加速度センサは、検出素子３０と、この検出素子３０によって検出された信号を処理して加速度を検出する検出回路（図示せず）とを備えている。この検出素子３０は、枠形状の固定部３２と、この固定部３２に連結した十字形状のアーム３４と、このアーム３４の中心部に連結した４つの錘部３６とを有する。また、アーム３４には歪抵抗を用いた感知電極部３７を配置している。
【００２２】
加速度が生じた場合、錘部３６が加速度の生じた軸方向に移動するとともに、錘部３６と連結された十字形状のアーム３４に撓みが発生する。このアーム３４の撓みに応じて感知電極部３７の歪抵抗値が変化するので、これに基づいて加速度を検出するものである。上記のアーム３４は可撓部として機能している。
【００２３】
次に、上記の加速度センサの製造方法について説明する。
【００２４】
第１に、図２（ａ）に示すように、基板３８を形成する（工程１）。まず、上下面を熱酸化させた第１シリコン層４０と、上下面を熱酸化させた第２シリコン層４４とを張り合わせる。次に、厚み調整のために上下面を切削して、その後、再度、上下面を熱酸化させて形成する。この結果、基板３８の下面側から上面側に向かって、第２酸化シリコン層４６、第１シリコン層４０、第１酸化シリコン層４２、第２シリコン層４４、第２酸化シリコン層４６が形成される。
【００２５】
第２に、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、加速度検出用の感知電極部３７を形成する（工程２）。まず、基板３８上に歪抵抗層４８を形成し、この歪抵抗層４８上に電極層５０を形成する（図２（ｂ））。次に、所定形状のエッチングを施して、基板３８の所定箇所に所定形状の歪抵抗層４８と電極層５０を形成する（図２（ｃ））。このエッチングの際、所定形状の歪抵抗層４８の対向部分を除いて、基板３８の上面の第２酸化シリコン層４４もエッチングして除去する。次に、電極層５０を所定形状にエッチングするとともに保護層５１を形成する（図２（ｄ））。
【００２６】
第３に、図２（ｅ）〜（ｇ）、図３〜図５に示すように、アーム３４および固定部３５および錘部３６を形成する（工程３）。まず、基板３８の上面側から第１酸化シリコン層４２まで所定形状のエッチングを施して所定形状の溝部５２を形成する（図２（ｅ）および図３）。次に基板３８の下面側から第１酸化シリコン層４２まで所定形状のエッチングを施し溝部５３を形成する（図２（ｆ）および図４）。さらに、第１酸化シリコン層４２にエッチングを施す（図２（ｇ）および図５）。これらのエッチングの際、固定部３５と錘部３６とを係止する係止部５４を形成している。
【００２７】
第４に、上記の素子形成工程（工程１〜工程３）において、ウエハに互いに連結された複数の検出素子３０が形成されるので互いに連結された検出素子１０の間をブレードダイシング工法によって機械的に切削して、個々の検出素子３０に分離する。
【００２８】
第５に、図２（ｈ）および図６に示すように、改質部形成工程において、係止部５４を改質部５６に改質させる（工程４）。係止部５４に係止部５４の材質を基板３８の材質（検出素子３０の材質）よりも脆弱な材質に改質させるように（基板３８のシリコンを多結晶化またはアモルファス化して改質させるように）、赤外線等のレーザを照射する。レーザの波長は基板３８の材質に応じて脆弱な材質に改質できる波長を選択すればよい。
【００２９】
また、図７に示すように、係止部５４に少なくとも２つの改質部５６を形成したり、図８に示すように、係止部５４に隣接する検出素子３０の一部まで改質させて改質部５６を形成したりしてもよい。少なくとも２つの改質部５６を形成した場合、係止部５４が大きくても、改質部５６を最小限の大きさにして、係止部５４を取り除くことができ、検出素子３０の一部まで改質させた場合は、検出素子３０の不要部分（係止部５４の残り）を完全に取り去ることができる。
【００３０】
最後に、図２（ｈ）および図６に示す改質部５６を取り除いて、係止部５４による係止を解除する。例えば、改質部５６に応力を加えて、改質部５６を検出素子３０の一部から分離させ解除すればよい。あらかじめエクスパンドテープ等の接着性シート上に係止部５４が接着されるように検出素子３０を形成し、最後に、この係止部５４に改質部５６を形成すれば、吸着機等によって検出素子３０を吸着させた際、改質部５６にも応力が加わるので、簡単に改質部５６を分離できる。
【００３１】
または、複数の検出素子３０は係止部５４を介して互いに連結しておき、ブレードダイシング工法の替わりに、係止部５４を改質部５６に改質させて、改質部５６を取り除くことにより、分離してもよい。
【００３２】
なお、検出素子３０としては、他の構成でもよく、必要に応じて係止部５４を設ければよい。感知電極部３７として、歪抵抗層４８を用いず、錘部３６および基板３８の各々の対向面に対向電極を配置して形成してもよい。
【００３３】
また、図９に示すように、角速度検出用の検出素子３０でもよい。
【００３４】
この検出素子３０は、第１アーム６０を第２アーム６２に略直交方向に連結して形成した２つの直交アームと、２つの第１アーム６０の一端を支持した支持部６４と、第１アーム６０の他端を連結するとともに実装基板に固定する固定部３５と、第２アーム６２の先端部に連結した錘部３６とを有し、第２アーム６２はＵ字状に折曲して第２アーム６２自身と対向する対向部６６を設け、その先端に錘部３６を連結するものである。
【００３５】
４つの第２アーム６２の内、互いに対向する一方の２つの第２アーム６２には錘部３６を駆動振動させる第１駆動手段および第１検知手段を設けるとともに、互いに対向する他方の２つの第２アーム６２には第２アーム６２の歪を感知する第１感知手段、第２感知手段を設けている。
【００３６】
互いに直交したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸において、検出素子３０の第１アーム６０をＸ軸方向に配置して、第２アーム６２をＹ軸方向に配置した場合、第１駆動手段に共振周波数の交流電圧を印加すると、第１駆動手段が配置された第２アーム６２を起点に第２アーム６２が駆動振動し、それに伴って錘部も第２アーム６２の対向方向（実線の矢印と点線の矢印で記した駆動振動方向）に駆動振動する。また、４つの第２アーム６２および４つの錘部３６の全てが同調して第２アーム６２の対向方向に駆動振動する。この検出素子３０における駆動振動方向はＸ軸方向となる。このとき、例えば、Ｚ軸の左回りに角速度が生じた場合は、錘部３６の駆動振動と同調して、錘部３６に対して駆動振動方向と直交した方向にコリオリ力が発生するので、第２アーム６２にＺ軸の左回りの角速度に起因した歪を発生させることができる。
【００３７】
以上のように本発明によれば、係止部５４によって複数の検出素子３０を互いに連結しておき、検出素子３０の材質よりも脆弱な材質に改質された改質部５６に応力等を加えれば、簡単に検出素子３０の係止を解除することができ、個々の検出素子３０に分離が可能である。
【００３８】
また、ブレードダイシング工法を用いて分離する場合は、検出素子１０の一部を互いに係止部５４によって係止しておき、ブレードダイシング工法の後、この係止部５４に改質部５６を形成して検出素子３０の係止を解除すればよい。これにより、ダイシングの際に、水圧が加わっても、検出素子３０の一部が互いに係止されているので、検出素子３０が破壊されたり検出素子３０にクラックが生じたりするのを抑制できる。
【００３９】
さらに、ブレードダイシング工法を用いずに分離する場合でも、例えば、検出素子３０の製造過程において、洗浄工程や乾燥工程や移動工程等、検出素子３０に押圧力が加わるようなことがあるので、検出素子３０の一部を互いに係止部５４によって係止することにより、係止を解除するまで検出素子３０が破壊されたり検出素子３０にクラックが生じたりするのを抑制できる。
【００４０】
なお、係止部５４は検出素子３０の中心に対して対称配置すれば、特に、角速度検出用の検出素子３０として用いる場合、共振周波数にバラツキが生じにくく、錘部３６の駆動や角速度に起因した撓みを安定して得ることができ、精度を劣化させにくい。
【００４１】
さらに、係止部５４の厚みは他の部分よりも薄く形成した方が、改質させるためのレーザ照射時間が短縮され、改質も的確にできる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る角速度センサは、破壊やクラックの発生を抑制した分離可能な素子の製造方法であり、各種電子機器に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態における検出素子の斜視図
【図２】図１のＡ−Ａ断面における検出素子の工程断面図
【図３】図２（ｅ）に対応する検出素子の平面図
【図４】図２（ｆ）に対応する検出素子の底面図
【図５】図２（ｇ）に対応する検出素子の平面図
【図６】図２（ｈ）に対応する検出素子の平面図
【図７】図２（ｈ）に対応する他の検出素子の断面図
【図８】図２（ｈ）に対応する他の検出素子の断面図
【図９】他の検出素子の斜視図
【図１０】従来の検出素子の斜視図
【図１１】図１０のＡ−Ａ断面における検出素子の工程断面図
【図１２】図１１（ｅ）に対応する検出素子の平面図
【図１３】図１１（ｆ）に対応する検出素子の底面図
【符号の説明】
【００４４】
３０  検出素子
３２  固定部
３４  アーム
３５  固定部
３６  錘部
３７  感知電極部
３８  基板
４０  第１シリコン層
４２  第１酸化シリコン層
４４  第２シリコン層
４６  第２酸化シリコン層
４８  歪抵抗層
５０  電極層
５２  溝部
５３  溝部
５４  係止部
５６  改質部
６０  第１アーム
６２  第２アーム
６４  支持部
６６  対向部
【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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