(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロ電子機械システムと外部の電気構成要素を電気的に連結しリークを防止して性能に優れるマイクロ電子機械システムを提供する。 【解決手段】マイクロ電子機械システムの製造方法は、半導体基板の上部に絶縁膜２００を形成する段階、絶縁膜の上部に構造層３００を形成しエッチングする段階、構造層上部の所定位置にアンダーバンプメタル５００ａをパターニングして形成する段階、ガラス基板４００に構造層のアンダーバンプメタルに相応する位置に上部直径が下部直径より大きいビア孔６００を形成し、ガラス基板が構造層の構造物を保護する真空室４０１を形成しつつ構造層の上部に接着される段階、およびビア孔にソルダボール７００を配し溶融してアンダーバンプメタルとソルダボールが結合する段階とを含む。 【選択図】図２
2004255562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(ａ)半導体基板の上部に絶縁膜をパターニングして形成する段階と、
(ｂ)前記絶縁膜の上部に構造層を形成しエッチングする段階と、
(ｃ)前記構造層の上部の所定位置にアンダーバンプメタルをパターニングして形成する段階と、
(ｄ)ガラス基板に前記構造層のアンダーバンプメタルに相応する位置に上部直径が下部直径より大きいビア孔を形成し、前記ガラス基板が前記構造層の構造物を保護する真空室を形成しつつ前記構造層の上部に接着される段階と、
(ｅ)前記ビア孔にソルダボールを配置し溶融して前記アンダーバンプメタルと前記ソルダボールが結合する段階とを含むことを特徴とするマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項２】
前記(ｂ)段階において、前記構造層はエッチングのためにＩＣＰ-ＲＩＥ法を使用して形成することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項３】
前記(ｄ)段階において、前記ビア孔はサンドブラスティング、レーザアブレーション、およびウェットエッチング法のうちいずれか一つの方法によって形成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項４】
前記(ｄ)段階において、前記ガラス基板は陽極接合法およびソルダリング法のうちいずれか一つの方法によって前記構造層の上部に接合されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項５】
前記(ｄ)段階は、前記構造層の上部に接着される酸化膜を除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項６】
前記酸化膜を除去する方法はフラックスをプリントする方法および不活性気体雰囲気下でフラックスなしに溶融する方法のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項７】
前記(ａ)段階において、前記半導体基板はシリコン基板であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項８】
前記(ｂ)段階において、前記絶縁膜はＣｒ/Ａｕ合金、Ｔｉ/Ａｕ合金、およびＣｒ/Ｎｉ/Ａｕ合金で構成されたグループのうち選択されたいずれか一つで構成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項９】
前記(ｃ)段階において、前記アンダーバンプメタルはＣｒ/Ａｕ合金、Ｔｉ/Ａｕ合金、Ｃｒ/Ｎｉ/Ａｕ合金およびＣｕ/Ｎｉ/Ａｕ合金で構成されたグループのうち選択されたいずれか一つで構成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項１０】
前記(ｅ)段階において、前記ソルダボールはＳｎ/Ｐｂ合金、Ｉｎ/Ｓｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ合金、Ａｇ/Ｃｕ合金、Ｉｎ/Ａｇ合金、Ｉｎ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ｃｕ合金、Ａｇ/Ｓｎ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｃｕ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｃｕ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｂｉ合金、およびＳｎ/Ｚｎ合金で構成されたグループの中から選択されたいずれか一つで構成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。 
【請求項１１】
(ａ)半導体基板の上部に絶縁膜をパターニングして形成する段階と、
(ｂ)前記絶縁膜の上部に構造層を形成しエッチングする段階と、
(ｃ)ガラス基板の所定位置に上部直径が下部直径より大きいビア孔を形成し、前記構造層の上部に前記ガラス基板が前記構造層の構造物を保護する真空室を形成しつつ接着される段階と、 
(ｄ)前記ビア孔の下部にアンダーバンプメタルをパターニングして形成し、前記ビア孔の内側壁にビアサイドメタルをパターニングして形成する段階と、
(ｅ)前記ビア孔にソルダボールを配置し溶融して前記アンダーバンプメタルおよび前記ビアサイドメタルと前記ソルダボールが結合する段階とを含むことを特徴とするマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項１２】
前記(ｂ)段階において、前記構造層はエッチングのためにＩＣＰ-ＲＩＥ法を使用して形成することを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項１３】
前記(ｃ)段階において、前記ビア孔はサンドブラスティング、レーザアブレーション、およびウェットエッチング法のうちいずれか一つの方法によって形成されることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項１４】
前記(ｃ)段階において、前記ガラス基板は陽極接合法およびソルダリング法のうちいずれか一つの方法によって前記構造層の上部に接合されることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項１５】
前記(ｄ)段階は、前記構造層の上部に接着される酸化膜を除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項１６】
前記酸化膜を除去する方法はフラックスをプリントする方法および不活性気体雰囲気下でフラックスなしに溶融する方法のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１５に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項１７】
前記(ａ)段階において、前記半導体基板はシリコン基板であることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項１８】
前記(ｂ)段階において、前記絶縁膜はＣｒ/Ａｕ合金、Ｔｉ/Ａｕ合金、およびＣｒ/Ｎｉ/Ａｕ合金で構成されたグループの中から選択されたいずれか一つで構成されることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。 
【請求項１９】
前記(ｄ)段階において、前記アンダーバンプメタルおよび前記ビアサイドメタルはそれぞれＣｒ/Ａｕ合金、Ｔｉ/Ａｕ合金、Ｃｒ/Ｎｉ/Ａｕ合金およびＣｕ/Ｎｉ/Ａｕ合金で構成されたグループの中から選択されたいずれか一つで構成されることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【請求項２０】
前記(ｅ)段階において、前記ソルダボールはＳｎ/Ｐｂ合金、Ｉｎ/Ｓｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ合金、Ａｇ/Ｃｕ合金、Ｉｎ/Ａｇ合金、Ｉｎ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ｃｕ合金、Ａｇ/Ｓｎ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｃｕ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｃｕ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｂｉ合金、およびＳｎ/Ｚｎ合金で構成されたグループの中から選択されたいずれか一つで構成されることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ電子機械システムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はソルダボールを用いたマイクロ電子機械システムの製造方法に関する。詳細には、ジャイロスコープセンサのような角速度センサおよび加速度センサ、圧力センサなどとその他のウェーハレベルパッケージングの可能な素子などにおいてその内部の構造物と外部の電気的構成要素と電気的連結を効果的に達成し、構造物の保護のために真空室への外部大気の浸透を効率よく防止できるマイクロ電子機械システムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンマイクロ機械技術によって角速度センサ、加速度センサなどのようなマイクロ電子部品を生産することは幅広く知られている。例えば、このようなマイクロ電子部品はシリコン基板、シリコン基板の上部および下部表面にそれぞれ接着されたガラス基板を含む。角速度探知のための構造物はシリコン基板に形成され、このような構造物は二枚のガラス基板によって封合される。
【０００３】
特許文献１は、前述したような方法を用いてマイクロ電子部品を回路基板の表面に実装する発明を開示している。このような回路基板を小型で作製するためにはマイクロ電子部品の実装される表面を縮小することが必須的である。このため、上部のガラス基板を貫通するビア孔を形成し、構造物と回路基板を電気的に連結するために前記ビア孔を通して構造物から電気的信号が放出されるマイクロ電子部品が同特許に開示されている。さらに詳しくは、マイクロ電子部品でビア孔があるガラス基板がシリコン基板に接着され、伝導性物質がビア孔の内部に充填される。よって、外部回路基板は伝導性物質を通して構造物と電気的に連結される。
【０００４】
しかし、このような方法では伝導性物質がビア孔の内部に充填される時、空気玉が伝導性物質中に生成されうる。このような空気玉は接触不良を引き起こすため、マイクロ電子部品の信頼性が低下する短所がある。特にビア孔の直径を小さく作って電子部品を小さいサイズに作製するほど空気玉がさらに形成され易くなる。よって、空気玉が形成されることを避けるためにはビア孔の直径を大きく作るべきである。しかし、ビア孔を大きく形成すると、該当部品のサイズが大きくなり、実装される表面のサイズも大きくなる問題点がある。
【０００５】
また、伝導性物質の熱的膨張係数がガラスの熱的膨張係数と違うので、マイクロ電子部品で熱変化が生じると、ガラス基板に亀烈が発生する恐れがある。
構造物から信頼できる電子信号を放出するため、伝導性物質の代りに伝導性フィルムをビア孔の内部壁面上に備えることが可能である。しかし、このような方法はビア孔がサンドブラスティングによってガラス基板に形成される場合には、ガラス片やガラス屑などがシリコン基板と接合されるガラス基板の表面上に生成されうる。このため、シリコン基板とガラス基板の表面が接合される時、シリコン基板とビア孔との間にガラス片やガラス屑などによる段差部が生成される場合がある。その結果、ビア孔の内部壁面に伝導性フィルムが具備された場合、段差部によって伝導性フィルムの連結が不完全となり、収率が減少する問題点がある。
【０００６】
このような問題点を改善するためのビア孔を用いたマイクロ電子部品が特許文献２に開示されている。同特許は前述したものと同様に、シリコン基板、ガラス基板、ガラス基板に提供されたビア孔、および伝導性フィルムを備えたマイクロ電子部品を開示する。図１は同特許の主な図面を開示した図である。図１を参照すれば、ビア孔３０がガラス基板２０を貫通して形成され、伝導性フィルムがビア孔３０の内部に具備され、ビア孔３０の内部壁面はガラス基板２０からシリコン基板１０まで連結される。これにより、ガラス基板２０とシリコン基板１０との間にガラス片またはガラス屑によって発生する断線が避けられ、伝導性フィルムによってシグナル放出部を通して構造物と外部と電気的に連結できる。同特許においてソルダリングバンプ６０はガラス基板の表面上に位置した伝導性フィルムの一部に提供される。このソルダリングバンプ６０を外部回路基板上に提供された陽極パッドに接合することによって構造物が外部装備と電気的に連結できる。
【０００７】
しかし、同特許はビア孔を形成するためにサンドブラスティング法を使うことによって相変わらずシリコン基板と接合されるガラス基板の下部にガラス片やガラス屑７０などが生成されるため、シリコン基板との電気接続の不良の問題点が残されている。 
また、ビア孔の内部に伝導性フィルムを形成するために結合した後、高真空(１０-7Torr以下)の蒸着装備でスパッタリング(sputtering)する場合、素子が損傷される恐れがあるため、隣接電極間の絶縁のための数μｍ以上の蒸着が必要なエッチングの場合に困難であり、微細なピッチ(pitch)の具現が難しく、よって素子が損傷される恐れがある。
【０００８】
そして、ソルダバンプ形成のために別にアンダーバンプメタル(under bump metallization)の形成が必要でありバンプの形成が難しく、シルクスクリーン(silk screen)またはメッキ工程の場合伝導性フィルムが損傷したり汚れる問題点がある。
また、同特許のマイクロ電子部品を外部回路基板と組立てる場合にセルフアラインメント(self-alignment)が不可能なので位置制御が困難な問題点がある。
【特許文献１】特開平１０-２１３４４１号公報
【特許文献２】アメリカ特許第６、３９１、７４２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的はビア孔が形成されたガラス基板にソルダボールを配置して半導体基板と電気的に連結され、また外部回路基板とも電気的に連結でき、ビア孔で発生しうるリーク(leak)を防止する機能も兼ねるチップのサイズの小さいマイクロ電子機械システムの製造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】
【００１０】
前述したような目的を達成するための本発明に係るマイクロ電子機械システムの製造方法は、(ａ)半導体基板の上部に絶縁膜をパターニングして形成する段階、(ｂ)前記絶縁膜の上部に構造層を形成しエッチングする段階、(ｃ)前記構造層の上部の所定位置にアンダーバンプメタルをパターニングして形成する段階、(ｄ)ガラス基板に前記構造層のアンダーバンプメタルに相応する位置に上部直径が下部直径より大きいビア孔を形成し、前記ガラス基板が前記構造層の構造物を保護する真空室を形成しつつ前記構造層の上部に接着される段階、および(ｅ)前記ビア孔にソルダボールを配置し溶融して前記アンダーバンプメタルと前記ソルダボールが結合する段階とを含む。
【００１１】
(ｂ)段階において、前記構造層はエッチングのためにＩＣＰ-ＲＩＥ法を使用して形成することが望ましい。
(ｄ)段階において、前記ビア孔はサンドブラスティング、レーザアブレーション、およびウェット(wet)エッチング法のうちいずれか一つの方法によって形成される。
また、(ｄ)段階において、前記ガラス基板は陽極接合法およびソルダリング法のうちいずれか一つの方法によって前記構造層の上部に接合される。
【００１２】
(ｄ)段階は、前記構造層の上部に接着される酸化膜を除去する段階をさらに含むことが望ましく、酸化膜を除去する方法はフラックスをプリントする方法および不活性気体雰囲気下でフラックスなしに溶融する方法のうちいずれか一つである。
(ａ)段階において、前記半導体基板はシリコン基板であることが望ましい。
(ｂ)段階において、前記絶縁膜はＣｒ/Ａｕ合金、Ｔｉ/Ａｕ合金、およびＣｒ/Ｎｉ/Ａｕ合金で構成されたグループの中から選択されたいずれか一つで構成されることが望ましい。
【００１３】
(ｃ)段階において、前記アンダーバンプメタルはＣｒ/Ａｕ合金、Ｔｉ/Ａｕ合金、Ｃｒ/Ｎｉ/Ａｕ合金およびＣｕ/Ｎｉ/Ａｕ合金で構成されたグループの中から選択されたいずれか一つで構成されることが望ましい。
(ｅ)段階において、前記ソルダボールはＳｎ/Ｐｂ合金、Ｉｎ/Ｓｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ合金、Ａｇ/Ｃｕ合金、Ｉｎ/Ａｇ合金、Ｉｎ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ｃｕ合金、Ａｇ/Ｓｎ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｃｕ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｃｕ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ｚｎ合金で構成されたグループの中から選択されたいずれか一つで構成されることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の他のマイクロ電子機械システムの製造方法は、(ａ)半導体基板の上部に絶縁膜をパターニングして形成する段階、(ｂ)前記絶縁膜の上部に構造層を形成しエッチングする段階、(ｃ)ガラス基板の所定位置に上部直径が下部直径より大きいビア孔を形成し、前記構造層の上部に前記ガラス基板が前記構造層の構造物を保護する真空室を形成しつつ接着される段階、(ｄ)前記ビア孔の下部にアンダーバンプメタルをパターニングして形成し、前記ビア孔の内側壁にビアサイドメタルをパターニングして形成する段階、および(ｅ)前記ビア孔にソルダボールを配置し溶融して前記アンダーバンプメタルおよび前記ビアサイドメタルと前記ソルダボールが結合する段階とを含む。
【００１５】
(ｂ)段階において、前記構造層はエッチングのためにＩＣＰ-ＲＩＥ法を使用して形成することが望ましい。
(ｃ)段階において、前記ビア孔はサンドブラスティング、レーザアブレーション、およびウェットエッチング法のうちいずれか一つの方法によって形成される。
また、(ｃ)段階において、前記ガラス基板は陽極接合法およびソルダリング法のうちいずれか一つの方法によって前記構造層の上部に接合されることが望ましい。
【００１６】
(ｄ)段階は前記構造層の上部に接着される酸化膜を除去する段階をさらに含むことが望ましく、酸化膜を除去する方法はフラックスをプリントする方法および不活性気体雰囲気下でフラックスなしに溶融する方法のうちいずれか一つである。
(ａ)段階において、前記半導体基板はシリコン基板である。
(ｂ)段階において、前記絶縁膜はＣｒ/Ａｕ合金、Ｔｉ/Ａｕ合金、およびＣｒ/Ｎｉ/Ａｕ合金で構成されたグループの中から選択されたいずれか一つで構成される。
【００１７】
(ｄ)段階において、前記アンダーバンプメタルおよび前記ビアサイドメタルはそれぞれＣｒ/Ａｕ合金、Ｔｉ/Ａｕ合金、Ｃｒ/Ｎｉ/Ａｕ合金およびＣｕ/Ｎｉ/Ａｕ合金で構成されたグループの中から選択されたいずれか一つで構成される。
(ｅ)段階において、前記ソルダボールはＳｎ/Ｐｂ合金、Ｉｎ/Ｓｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ合金、Ａｇ/Ｃｕ合金、Ｉｎ/Ａｇ合金、Ｉｎ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ｃｕ合金、Ａｇ/Ｓｎ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｃｕ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｃｕ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｂｉ合金、およびＳｎ/Ｚｎ合金で構成されたグループの中から選択されたいずれか一つで構成される。
【発明の効果】
【００１８】
以上述べた通り、本発明に係るソルダボールを用いたマイクロ電子機械システムによれば、ソルダボールとアンダーバンプメタルまたはビアサイドメタルが結合してマイクロ電子機械システム内部の電気的信号を外部電気構成要素と連結することによって、電気的連結の不良率を除去でき、フリップチップの具現が可能であり、よって完成品の小型化が可能な効果がある。また、ワイヤボンディング(wire  bonding)の省略が可能でありソルダボールを傾斜したビア孔に自動に配置することが容易になって自動化が可能なので収率および費用を節減できる効果がある。また、ガラス基板のビア孔の段差部などによるリークをソルダボールによって防止できて性能がアップする効果があり、フリップチップの形態で外部ＰＣＢに容易に配置できて組立が容易であり高集積化および小型化の具現が可能なので単位面積当り信号の入出力端子を小さく多量で作れる効果がある。また、別のダイ取り付け(die attach)が不要なので組立位置の精度を向上させうる付加的な効果も奏でる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付した図面に基づき本発明に係るマイクロ電子機械システムの製造方法の望ましい実施形態を詳述する。
図２は本発明によって製造されたマイクロ電子機械システムの一実施形態を示した図である。同図を参照すれば、本発明によって製造されたマイクロ電子機械システムは、半導体基板１００と、半導体基板の上部に形成された構造層３００と、構造層上部の所定位置に形成されたアンダーバンプメタル(under bump metal)５００ａと、構造層上の構造物を保護する真空室４０１を形成しアンダーバンプメタル５００ａに対応する位置にビア孔６００が形成されたガラス基板４００とを含み、ビア孔６００の内部にソルダボール７００が配置され溶融されアンダーバンプメタル５００ａとソルダボール７００が結合したものである。
【００２０】
図３は図２に示された本発明によって製造されたマイクロ電子機械システムにソルダボールの代りにソルダペースト(solder paste)９００を適応（ディスペンシング(dispensing)）した場合を示した図であって、その構成は図２に示したマイクロ電子機械システムと同様である。
図４は本発明によって製造されたマイクロ電子機械システムの他の実施形態を示した図である。  
【００２１】
図４を参照すれば、本発明によって製造されたマイクロ電子機械システムは、半導体基板１００と、半導体基板の上部に形成された構造層３００と、構造層の上部の所定位置に形成されたアンダーバンプメタル５００ａと、構造層上の構造物を保護する真空室４０１を形成しアンダーバンプメタル５００ａに対応する位置にビア孔６００が形成されたガラス基板４００とを含み、ビア孔６００の内側壁にビアサイドメタル(via side metal)５００ｂが備えられており、ビア孔６００の内部にソルダボール７００が配置され溶融され、アンダーバンプメタル５００ａおよびビアサイドメタル５００ｂのソルダボール７００が結合したものである。 
【００２２】
半導体基板１００はシリコン基板であることが望ましく、絶縁膜２００はＣｒ/Ａｕ合金、Ｔｉ/Ａｕ合金、またはＣｒ/Ｎｉ/Ａｕ 合金のうちいずれか一つで構成される。 
アンダーバンプメタル５００ａおよびビアサイドメタル５００ｂはそれぞれＣｒ/Ａｕ合金、Ｔｉ/Ａｕ合金、Ｃｒ/Ｎｉ/Ａｕ合金、またはＣｕ/Ｎｉ/Ａｕ合金のうちいずれか一つで構成される。ソルダボール７００はＳｎ/Ｐｂ合金、Ｉｎ/Ｓｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ合金、Ａｇ/Ｃｕ合金、Ｉｎ/Ａｇ合金、Ｉｎ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ｃｕ合金、Ａｇ/Ｓｎ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｃｕ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｃｕ/Ｂｉ合金、Ｓｎ/Ａｇ/Ｂｉ合金、またはＳｎ/Ｚｎ合金のうちいずれか一つで構成される。 
【００２３】
図５は本発明によって製造されたマイクロ電子機械システムがダイシングされることを示した図である。
図６Aないし図６Fは本発明に係るマイクロ電子機械システムの製造方法の一実施形態をさらに具体的に示した図である。 
まず、図６Aに示した通り、シリコン基板である半導体基板１００上に絶縁膜２００、または犠牲層（sacrificial layer)をパターニングして形成する。さらに、その上に構造層３００を形成しエッチングする。構造層３００はジャイロスコープセンサ、加速度センサまたはその他ウェーハレベルパッケージング(wafer level  packaging)の可能な構造物をＩＣＰ-ＲＩＥ(Inductively coupled plasma-reaction ion etching)工程で構造層に形成する。 
【００２４】
図６Bのように構造層３００の上部にＣｒ/Ａｕ合金、Ｔｉ/Ａｕ合金、Ｃｒ/Ｎｉ/Ａｕ合金、またはＣｕ/Ｎｉ/Ａｕ合金のうちいずれか一つの合金を蒸着した後これをパターニング(patterning)して、構造層３００上の所定位置にアンダーバンプメタル５００ａを形成する。
図６Cのように構造層３００上にガラス基板４００を陽極接合法(anodic bonding)で接合する。ここで、ガラス基板４００には、構造層３００のアンダーバンプメタル５００ａに相応する位置に上部直径が下部直径より大きいビア孔６００を形成する。さらに、ガラス基板４００が構造層３００の構造物を保護する真空室４０１を形成する。ビア孔６００は、サンドブラスティング、レーザアブレーション、およびウェットエッチング法のうちいずれか一つの方法によって形成される。
【００２５】
陽極接合法の代りにソルダリング法を使用して構造層３００とガラス基板４００を接合することもできる。陽極接合は、例えばガラス製品にシリコンおよび酸化できる膜を塗布した基板に電極を連結し、数百ボルト以上の電圧を印加することによって界面に酸化膜を形成して接合がなされる方法である。ソルダリングの方法は接着剤を使用する接着ボンディング法の一種であって、ソルダを蒸着したりメッキ、プリント法などで形成した後熱を加えてボンディングする方法である。
【００２６】
ソルダボールを溶融する場合、酸化膜の除去のためにフラックス(flux)をプリントしたりディスペンシングする。またはフラックスなしにＡｒ、Ｎ2などの不活性気体雰囲気下で溶融することも可能である。
図６Dのようにソルダボールプレースメント(solder ball placement)装置を用いてソルダボール７００をビア孔６００に配置する。ガラス基板にサンドブラスティングを用いてビア孔６００を形成する場合、ビア孔６００の形状はガラス基板の上部に形成された直径がガラス基板と構造層が当接する面に形成された直径よりさらに大きい逆三角形の形状になる。このような逆三角形の形状のためソルダボールを配置する際ソルダボール７００が容易にビア孔６００に位置決められる長所がある。その後、レーザを用いてビア孔６００に配置されたソルダボール７００をアンダーバンプメタル５００ａと接触させたり、または適正な圧力を加えてソルダボール７００をアンダーバンプメタル５００ａと接触させる。
【００２７】
図６Eのように不活性気体雰囲気下でソルダボール７００の溶融点以上の温度でマイクロ電子機械システムを加熱してソルダボール７００とアンダーバンプメタル５００ａが熱的化学結合をなすようにして結合させる。
このようにソルダボール７００とアンダーバンプメタル５００ａが接触しつつビア孔に伝導性フィルムを形成する必要がなく、マイクロ電子機械システムとそれと接合される外部基板が電気的に連結できる。従って、従来のサンドブラスティングまたはその他の方法において、ガラス基板と当接するシリコン基板上にビア孔を形成する課程で発生したガラス片やガラス屑などによってビア孔の内壁に段差部が形成され、断線が発生する現象を抑制することができる。また、ソルダボール７００とアンダーバンプメタル５００ａが結合し、ビアサイドに密着されることによって、ビア孔中ソルダボール７００下部の空間および段差部によるリークが発生することを遮断できる長所がある。
【００２８】
ソルダボール７００とアンダーバンプメタル５００ａが結合したマイクロ電子機械システムの残余物を除去しダイシング(dicing)する。フラックスを使用した場合はフラックスを除去するためにクリーニングし、フラックスなしに溶融した場合は別のクリーニング過程を経ずにシステムをダイシングする。ダイシングを行なった後のマイクロ電子機械システムの一実施形態が図５に示されている。
【００２９】
図６Fのように、前述したように製造された本発明に係るマイクロ電子機械システムはフリップチップ(flip-chip)方式によって外部ＰＣＢ基板８００と接合できる。マイクロ電子機械システムをフリップしてソルダボール７００が外部ＰＣＢ基板８００の所定位置にくるよう配置した後、ソルダボール７００の溶融点以上の温度で加熱して溶融させる。これによってソルダボール７００と外部ＰＣＢ基板８００を結合させる。
【００３０】
図７および図８は本発明に係るマイクロ電子機械システム製造方法の一実施形態の流れ図である。 
図７を参照すれば、まず絶縁膜および構造層を形成し(Ｓ１１０)、ＵＢＭ(アンダーバンプメタル)を構造層の上部に蒸着し(Ｓ２１０)、ガラス基板を構造層で接着した後(Ｓ３１０)、ガラス基板上のビア孔にソルダボールを配置した後(Ｓ４１０)これを溶融して(Ｓ５１０)、本発明に係るマイクロ電子機械システムを製造する。
【００３１】
図８を参照すれば、まず絶縁膜(または犠牲層)および構造層を形成し(Ｓ６１０)、ガラス基板を接着した後(Ｓ７１０)、ガラス基板上のビア孔の内側壁にビアサイドメタルを蒸着しビア孔内部にＵＢＭを蒸着した後(Ｓ８１０)、ビア孔にソルダボールを配置して(Ｓ９１０)、これを溶融することによって(Ｓ１０１０)、本発明に係るマイクロ電子機械システムを製造する。
【００３２】
図８を参照して本発明に係るマイクロ電子機械システムの製造方法を詳述すれば次の通りである。
まず、シリコン基板である半導体基板上に絶縁膜を形成し、その上に構造層を形成する。構造層はジャイロスコープセンサ、加速度センサまたはその他ウェーハレベルパッケージングの可能な構造物をＩＣＰ-ＲＩＥ工程で構造層に形成する。 
【００３３】
構造層上にガラス基板を陽極接合法で接合する。ここで、ガラス基板には、構造層のアンダーバンプメタル、ビアサイドメタルに相応する位置に上部直径が下部直径より大きいビア孔を形成する。さらに、ガラス基板が構造層の構造物を保護する真空室を形成する。ビア孔は、サンドブラスティング、レーザアブレーション、およびウェットエッチング法のうちいずれか一つの方法によって形成される。陽極接合法の代りにソルダリング法を使って構造層とガラス基板を接合することもできる。 
【００３４】
ビア孔と構造層とが合う面上にアンダーバンプメタルを、ビア孔の内側壁にビアサイドメタルを形成する。アンダーバンプメタルはＣｒ/Ａｕ合金、Ｔｉ/Ａｕ合金、Ｃｒ/Ｎｉ/Ａｕ合金のうちいずれか一つの合金を、ビアサイドメタルはＣｒ/Ａｕ合金、Ｔｉ/Ａｕ合金、Ｃｒ/Ｎｉ/Ａｕ合金またはＣｕ/Ｎｉ/Ａｕ合金のうちいずれか一つの合金を蒸着した後これをパターニングして形成する。
【００３５】
ソルダボールを溶融する場合、酸化膜の除去のためにフラックスをプリントしたりディスペンシングする。またはフラックスなしにＡｒ、Ｎ2などの不活性気体雰囲気下で溶融することも可能である。
ソルダボールプレースメント装置を用いてソルダボールをビア孔に配置する。ガラス基板にサンドブラスティングを用いてビア孔を形成する場合、ビア孔の形状はガラス基板の上部に形成された直径がガラス基板と構造層が当接する面に形成された直径よりさらに大きい逆三角形になる。このような逆三角形の形状のため、ソルダボールを配置する時ソルダボールが容易にビア孔に位置づけられる長所がある。その後、レーザを用いてビア孔に配置されたソルダボールをアンダーバンプメタルおよびビアサイドメタルと接触させたりまたは適正な圧力を加えてソルダボールをアンダーバンプメタルおよびビアサイドメタルと接触させる。
【００３６】
不活性気体雰囲気下でソルダボールの溶融点以上の温度でマイクロ電子機械システムを加熱してソルダボールとアンダーバンプメタルおよびビアサイドメタルが熱的化学結合をなすようにして結合させる。
このようにソルダボールとアンダーバンプメタルおよび／又はビアサイドメタルとを接触させるため、ビア孔に伝導性フィルムを形成することなくマイクロ電子機械システムとこれと接合される外部基板が電気的に連結できる。従って、従来のサンドブラスティングまたはその他の方法において、ガラス基板と当接するシリコン基板上にビア孔を形成する課程で発生したガラス片やガラス屑などによってビア孔の内壁に段差部が形成され、断線が発生する現象を抑制することができる。また、ソルダボールとアンダーバンプメタルおよび／またはビアサイドメタルとが結合することによって、ビア孔中ソルダボールの下部の空間および段差部によるリークが発生することを遮断できる長所がある。
【００３７】
ソルダボールとアンダーバンプメタルおよび／またはビアサイドメタルが結合したマイクロ電子機械システムの残余物を除去しダイシングする。フラックスを使用した場合はフラックスを除去するためにクリーニングする。一方、フラックスなしに溶融した場合は別のクリーニング過程を経ずにシステムをダイシングする。ダイシングを行なった後のマイクロ電子機械システムの一実施形態が図５に示されている。
【００３８】
前述したように製造された本発明に係るマイクロ電子機械システムはフリップチップ(flip-chip)方式によって外部ＰＣＢ基板と接合できる。マイクロ電子機械システムをフリップしてソルダボールが外部ＰＣＢ基板の所定位置にくるよう配置した後、ソルダボールの溶融点以上の温度で加熱して溶融させることによってソルダボールと外部ＰＣＢ基板が結合するようにする。
【００３９】
マイクロ電子機械システムの作成工程においては、ビア孔の加工工程中のサンドブラスティングの際に、半導体基板上の構造層と結合されるガラス基板の下部のガラス片やガラス屑が発生する。前記本発明の実施形態に係るマイクロ電子機械システムでは、そのガラス片やガラス屑によって発生する段差部による半導体基板との電気的連結の不良問題が解決される長所がある。また、従来では、ビア孔の内側壁に伝導性フィルムを形成するために高真空(１０-7Torr以下)の蒸着装備でスパッタリングする場合、システムの損傷の恐れがあった。しかし、本発明に係るマイクロ電子機械システムは、アンダーバンプメタルとビアサイドメタルをソルダボールと溶融させて電気的連結を行うので、伝導性フィルムを形成する必要がない。 
【００４０】
また、ソルダボールが傾斜したビア孔に位置するのでソルダボールの配置が容易である。さらに、外部ＰＣＢを組立てる場合もガラス基板上にバンプを形成するソルダボールであるため、所定位置に配置することが容易なので位置を制御し易い長所がある。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
ビア孔が形成されたガラス基板にソルダボールを配置して半導体基板と電気的に連結することができる。また、外部回路基板とも電気的に連結でき、ビア孔で発生しうるリーク(leak)を防止する機能も具備したチップのサイズが小さいマイクロ電子機械システムの製造方法に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来のマイクロ電子機械システムを示した断面図である。
【図２】本発明によって製造されたマイクロ電子機械システムの一実施形態を示した断面図である。
【図３】図２に示したマイクロ電子機械システムのうちソルダボールの代わりにソルダペーストをディスペンシングしたことを示した断面図である。
【図４】本発明によって製造されたマイクロ電子機械システムの他の一実施形態を示した断面図
【図５】本発明によって製造されダイシングされたマイクロ電子機械システムの一実施形態を示した斜視図である。
【図６ａ】本発明に係るマイクロ電子機械システムの製造方法の一実施形態の過程を示した断面図である（１）。
【図６ｂ】本発明に係るマイクロ電子機械システムの製造方法の一実施形態の過程を示した断面図である（２）。
【図６ｃ】本発明に係るマイクロ電子機械システムの製造方法の一実施形態の過程を示した断面図である（３）。
【図６ｄ】本発明に係るマイクロ電子機械システムの製造方法の一実施形態の過程を示した断面図である（４）。
【図６ｅ】本発明に係るマイクロ電子機械システムの製造方法の一実施形態の過程を示した断面図である（５）。
【図６ｆ】本発明に係るマイクロ電子機械システムの製造方法の一実施形態の過程を示した断面図である（６）。
【図７】本発明に係るマイクロ電子機械システムの製造方法の一実施形態を示した流れ図である。
【図８】本発明に係るマイクロ電子機械システムの製造方法の他の一実施形態を示した流れ図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００   半導体基板                                
２００   絶縁膜
３００   構造層                                    
４００   ガラス基板
４０１   真空室                                    
５００ａアンダーバンプメタル
５００ｂビアサイドメタル                         
６００  ビア孔
７００  ソルダボール                              
８００  ＰＣＢ
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図６ｆ】
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【図７】
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【図８】
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