(57)【要約】【課題】容量式センサの検査方法において、可動電極と固定電極との間の誘電率を向上させることで容量変化を大きくし、ウェハ状態で適切に特性検査を行えるようにする。【解決手段】互いに対向する可動電極２３および固定電極３２、３３を有し、これら両電極間の容量変化に基づいて検出を行うようにした容量式センサＳ１の検査方法において、容量式センサＳ１がチップ単位毎に複数個形成されたシリコンウェハ１０を用意し、このウェハ１０を、大気の比誘電率よりも高い比誘電率を有するエチルアルコール蒸気や水蒸気等の高誘電率気体１１０で満たされた容器１００の中に配置した状態で、検査用プローブ１３０を介して特性検査を行う。【選択図】        図１
2004157067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する可動電極（２３）および固定電極（３２、３３）を有し、前記両電極間の容量変化に基づいて検出を行うようにした容量式センサ（Ｓ１）の特性検査を行う検査方法において、
前記容量式センサがチップ単位毎に複数個形成されたウェハ（１０）を用意し、前記ウェハを大気の比誘電率よりも高い比誘電率を有する気体（１１０）もしくは液体（２１０）の中に配置した状態で、前記特性検査を行うようにしたことを特徴とする容量式センサの検査方法。
【請求項２】
前記ウェハ（１０）を前記大気の比誘電率よりも高い比誘電率を有する液体（２１０）の中に配置した状態で、前記特性検査を行う場合、
前記容量式センサ（Ｓ１）に設けられた電極パッド（２３ａ、３２ａ、３３ａ）から前記液体の外部へ通じる配管（２２０）を配置し、この配管の内部に検査用のプローブ（１３０）を挿入した状態で検査を行うことを特徴とする請求項１に記載の容量式センサの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動電極および固定電極を有し両電極間の容量変化に基づいて検出を行うようにした容量式センサの製造における検査方法に関し、例えば、加速度や角速度等の力学量センサとして用いられる容量式センサの検査方法に適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
この種の容量式センサは、一般に、半導体基板等からなるウェハにチップ単位毎にセンサを形成した後、ダイシングカットしたチップを回路と組み付けてアッシー化することで製造される。
【０００３】
ここで、センサの可動電極、固定電極としては、例えば櫛歯構造のものが提案されている。そして、このセンサにおいては、力学量が印加されたときに、互いに対向する可動電極および固定電極の間の距離が変化し、この距離変化に応じた両電極間の容量変化に基づいて印加力学量が検出されるようになっている。
【０００４】
ところで、この種のセンサにおいては、容量変化と出力との関係すなわちセンサ特性を検査する必要があり、従来、その検査方法としては例えば、容量変化に対する電圧値を測定するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２１１０９３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のセンサにおいては、可動電極と固定電極との間の容量変化は、櫛歯構造の電極構成を採用している等の理由から、非常に小さい変化である。
【０００７】
このような小さな容量変化は、検査装置自身の持つ寄生容量や検査装置とセンサとの間に存在する容量の影響を受けやすいため、回路側で増幅して検出する必要がある。
【０００８】
そのため、従来では、ウェハ状態で測定することはできず、ウェハをカットして形成したセンサチップを回路チップと組み付けた状態すなわちアッシー状態とした後、センサ特性の検査を行い、良否判定を行っていた。そして、このような検査は大気中にて行っていた。
【０００９】
しかしながら、ウェハ状態のものをカットしてチップ化し、アッシー化まで行った後に、初めてセンサの良否が判るというのでは、効率が悪い。つまり、良品だけでなく不良品までもアッシーとして組み付けることとなり、生産性の面から無駄が多くなる。
【００１０】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、容量式センサの検査方法において、可動電極と固定電極との間の誘電率を向上させることで容量変化を大きくし、ウェハ状態で適切に特性検査を行えるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、互いに対向する可動電極（２３）および固定電極（３２、３３）を有し、両電極間の容量変化に基づいて検出を行うようにした容量式センサ（Ｓ１）の特性検査を行う検査方法において、容量式センサがチップ単位毎に複数個形成されたウェハ（１０）を用意し、ウェハを大気の比誘電率よりも高い比誘電率を有する気体（１１０）もしくは液体（２１０）の中に配置した状態で、特性検査を行うようにしたことを特徴とする。
【００１２】
それによれば、検査時において、可動電極と固定電極との間に、大気の比誘電率よりも高い比誘電率を有する気体もしくは液体が存在することによって、従来の大気中で行っていた検査に比べて、両電極間の誘電率が高くなる。そのため、両電極間の容量変化が大きくなり、ウェハ状態で検査を行っても検査信号を増幅する必要がなくなり、アッシー化せずに当該容量変化を検出することができる。
【００１３】
このように、本発明によれば、容量式センサの検査方法において、可動電極と固定電極との間の誘電率を向上させることで容量変化を大きくし、ウェハ状態で適切に特性検査を行うことができる。
【００１４】
ここで、請求項２に記載の発明のように、液体（２１０）を用いた場合には、容量式センサ（Ｓ１）に設けられた電極パッド（２３ａ、３２ａ、３３ａ）から液体の外部へ通じる配管（２２０）を配置し、この配管の内部に検査用のプローブ（１３０）を挿入した状態で検査を行うようにすることができる。
【００１５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る容量式センサの検査方法（第１の例）を示す図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。なお、図１（ａ）では、断面ではないが識別のために、便宜上、センサの一部にハッチングを施してある。
【００１７】
本実施形態の容量式センサＳ１は、シリコン半導体基板１０に溝１１を形成することにより櫛歯構造を形成し、対向して配置されている櫛歯の可動部側を可動電極２３、固定部側を固定電極３２、３３とした容量式加速度センサＳ１として説明する。
【００１８】
また、図１では、１個のセンサＳ１が示されているが、実際には、このセンサＳ１がチップ単位毎に複数個形成されたウェハ１０を用いている。つまり、図１中のシリコン半導体基板１０は、ウェハとしてのシリコンウェハ１０であり、その中の１個のチップ単位が図１に示されたものとなっている。
【００１９】
まず、容量式加速度センサＳ１の構成について説明する。シリコン半導体基板１０には、基板１０の厚み方向に貫通する溝１１がトレンチエッチング等により形成されている。この溝１１のパターンは、図１に示される櫛歯形状をなすものであり、基板１０は、この溝１１を介して、加速度の印加によって変位する可動部２０と固定された固定部３０とに区画されている。
【００２０】
可動部２０は、細長矩形状の質量部２１と、この質量部２１の両端を固定部であるフレーム部３１に連結する矩形枠状の梁部２２と、質量部２１の両側面に櫛歯状に突出する可動電極２３とから構成されている。ここで、質量部２１は可動部２０の質量を実質的に規定するものである。
【００２１】
また、梁部２２は、図１中の上下方向に変位可能なバネ機能を有するものであり、この梁部２２は、固定部としてのアンカー部３４、３５にてフレーム部３１に支持されている。ここで、アンカー部３４、３５とフレーム部３１との境界は、図示しない溝や絶縁体等により、電気的な絶縁が行われている。
【００２２】
このような梁部２２を有する可動部２０においては、図１中の上下方向の成分を含む加速度を受けたときに、梁部２２の機能によって可動部２０は図１中の上下方向へ変位するとともに、加速度の消失に応じて元の状態に復元するようになっている。
【００２３】
また、可動電極２３は、可動部２０の変位方向と直交する方向（図１中の左右方向）にて質量部２１の両側面から互いに反対方向へ一体的に突出しており、図１では、可動電極２３は、質量部２１の右側及び左側に各々２個ずつ突出して形成されている。
【００２４】
次に、固定部３０は、上記フレーム部３１とこのフレーム部３１から可動部２０に向かって櫛歯状に突出する固定電極３２、３３とからなる。ここで、フレーム部３１の外周部には、図示しないが、チップとして分断されるスクライブ領域が形成されている。
【００２５】
また、固定電極３２、３３は、図１では質量部２１の左右両側において各々２個ずつ突出して形成されており、個々の固定電極３２、３３は、各々の可動電極２０の側面と検出間隔４０を有して対向配置されている。
【００２６】
ここで、図１（ａ）に示すように、センサＳ１においては、検出間隔４０は対向する可動電極２３との間隔のうち狭い方の間隔である。つまり、本実施形態のセンサＳ１においては、検出間隔４０が一つの可動電極２３に対して１個となった構成すなわち片側電極構成となっている。
【００２７】
また、固定電極３２、３３は、図１中の左側に位置する第１の固定電極３２と、図１中の右側に位置する第２の固定電極３３とより成り、両固定電極３２、３３は互いに電気的に独立している。つまり、図１では示さないが、フレーム部３１と両固定電極３２、３３との境界は、溝や絶縁体等により、電気的な絶縁が行われている。
【００２８】
また、上述した可動部２０に対応する電極パッド（可動電極用パッド）２３ａが、アンカー部３４に形成され、第１の固定電極３２に対応する電極パッド（第１の固定電極用パッド）３２ａおよび第２の固定電極３３に対応する電極パッド（第２の固定電極用パッド）３３ａが、フレーム部３１の内部に形成された各固定電極の配線部に形成されている。
【００２９】
これら電極パッドはスパッタや蒸着等にて形成されたアルミニウム等の膜からなり、センサＳ１においては、アッシー化する際に、外部回路等とワイヤボンディング等により接続される部位である。また、この電極パッドは検査時に検査用プローブが接触する部位でもある。
【００３０】
このような構成においては、第１の固定電極３２と可動電極２３との検出間隔４０に第１の容量ＣＳ１、第２の固定電極３３と可動電極２３との検出間隔４０に第２の容量ＣＳ２が形成されている。
【００３１】
そして、加速度を受けると、梁部２２のバネ機能により、可動部２０全体が一体的に図１中の上下方向へ変位し、可動電極２３の変位に応じて上記第１及び第２の容量ＣＳ１、ＣＳ２が変化する。そして、上記した外部回路等により、これら第１及び第２の容量の差分、即ち、差動容量（ＣＳ１−ＣＳ２）の変化を電圧信号に変換することで加速度を検出するようになっている。
【００３２】
また、このセンサＳ１の製造方法の流れは次のようである。ウェハ状態のシリコン半導体基板（シリコンウェハ）１０に、周知のエッチング技術やフォトリソグラフ技術等を用いた半導体製造工程により、ウェハ１０においてチップ単位毎に、図１に示すようなセンサＳ１を複数個形成する。
【００３３】
その後、後述する検査工程を行い、続いて、ダイシングカット、チップの組み付け（アッシー化）等を行うことで、使用可能な容量式加速度センサとして製造される。
【００３４】
次に、センサＳ１の検査方法について説明する。本実施形態では、上記センサＳ１がチップ単位毎に複数個形成されたシリコンウェハ１０を用い、このウェハ１０を大気の比誘電率よりも高い比誘電率を有する気体もしくは液体の中に配置した状態で、特性検査を行う。ちなみに真空の誘電率は８．８５×１０−１２Ｆ／ｍ程度である。
【００３５】
まず、検査方法の第１の例として、大気の比誘電率よりも高い比誘電率を有する気体を用いる場合について述べる。そのような高誘電率気体としては、例えば、エチルアルコールの蒸気、水蒸気、二酸化硫黄の気体等の大気よりも比誘電率の高い気体が挙げられる。
【００３６】
そして、図１に示すように、密閉された容器１００にこの高誘電率気体１１０を満たす。この容器１００としては耐圧性に優れた圧力容器が採用される。この容器１００内に上記シリコンウェハ１０を入れ、各チップ単位毎にセンサＳ１の特性検査を行う。
【００３７】
また、容器１００には、容器１００の内部から外部に引き出され容器内外を連通する配管１２０が設けられている。この配管１２０は、容器１００内のウェハ１０上の各センサＳ１における電極パッド２３ａ、３２ａ、３３ａに対応した位置に設けられ、この配管１２０の容器１００内部における端部は、電極パッド２３ａ、３２ａ、３３ａに押しつけられて気密性を確保するようになっている。
【００３８】
各配管１２０には、容器１００外部から検査装置（図示せず）における検査用のプローブ１３０が挿入されるようになっており、このプローブ１３０を電極パッド２３ａ、３２ａ、３３ａに接触させることで、上記検査装置とセンサＳ１との電気的導通を行うようにしている。
【００３９】
そして、センサＳ１への加速度の印加は、電極パッドを介して可動電極２３と固定電極３２、３３との間に擬似的な信号を入力し、静電気力によって両電極２３、３２、３３間の距離を変化させることに擬似的により行う。
【００４０】
それにより、当該両電極２３、３２、３３間の容量変化を発生させることができ、その容量変化に基づく電圧値を、各電極パッド２３ａ、３２ａ、３３ａからプローブ１３０を介して上記検査装置にて検出する。
【００４１】
このような検査方法によれば、検査時において、可動電極２３と固定電極３２、３３との間に高誘電率気体１１０が存在することによって、従来の大気中で行っていた検査に比べて、両電極２３、３２、３３間の誘電率が高くなり、当該両電極間の容量が大きくなる。そのため、当該両電極間の容量変化も大きくなり、検査におけるセンサＳ１の感度を高めることができる。
【００４２】
それにより、ウェハ状態で検査を行っても検査信号を増幅する必要がなくなり、アッシー化せずに当該容量変化を検出することができる。このように、本実施形態によれば、可動電極２３と固定電極３２、３３との間の誘電率を向上させることで容量変化を大きくし、ウェハ状態で適切に特性検査を行うことができる。
【００４３】
また、この第１の例では、容器１００内の圧力に比例して高誘電率気体１１０の比誘電率が高くなるので、容器１００内を加圧してやれば、いっそう容量変化を大きくでき、感度を高めることができる。
【００４４】
次に、検査方法の第２の例として、大気の比誘電率よりも高い比誘電率を有する液体を用いる場合について、図２を参照して述べる。図２は、上記図１（ｂ）に対応した断面にて示された概略断面図である。
【００４５】
そのような高誘電率液体２１０としては、例えば、エチルアルコール（比誘電率：２４．３）、メチルアルコール（比誘電率：３２．６）等の大気よりも比誘電率が高く且つ可動電極と固定電極とがスティッキングしないような表面張力が小さい液体が挙げられる。
【００４６】
そして、図２に示すように、槽２００にこの高誘電率液体２１０を満たし、この槽２００内に上記シリコンウェハ１０を入れ、各チップ単位毎にセンサＳ１の特性検査を行う。
【００４７】
また、高誘電率液体２１０の内部から外部に引き出された防水配管２２０が設けられている。この防水配管２２０は、槽２００内のウェハ１０上の各センサＳ１における電極パッド２３ａ、３２ａ、３３ａに対応した位置に設けられている。図２では、防水配管２２０は１個であるが、実際には上記図１（ａ）と同様、３個設けられている。
【００４８】
この防水配管２２０の液体２１０内部における端部は、電極パッド２３ａ、３２ａ、３３ａに押しつけられて配管内部の防水性を確保するようになっている。具体的には、図２に示すように、防水配管２２０の端部をシール部材等にて構成し、この端部が電極パッドを取り囲むように被覆した形とすることで防水性の確保を行うことができる。
【００４９】
そして、各防水配管２２０の内部には、高誘電率液体２１０の外部から上記検査用のプローブ１３０が挿入されるようになっている。この第２の例においても、上記第１の例と同様に、このプローブ１３０を介して特性検査を行うことができる。
【００５０】
つまり、この第２の例によっても、可動電極２３と固定電極３２、３３との間に高誘電率液体２１０が存在した状態で特性検査を行うため、可動電極２３と固定電極３２、３３との間の誘電率を向上させることで容量変化を大きくし、ウェハ状態で適切に特性検査を行うことができる。
【００５１】
以上のように、本実施形態の検査方法を採用すれば、センサＳ１の製造工程において、ウェハ状態で不良品を判別することができる。そのため、ウェハカット後にセンサチップをアッシー化するにあたっては、不良なチップを除外することができ、生産性の向上、製造コストの低減等に有効である。
【００５２】
なお、上記実施形態では、センサＳ１は検出間隔４０が一つの可動電極２３に対して１個となった片側電極構成であったが、一つの可動電極２３の両側に検出間隔を有して固定電極が配置された両側電極構成のものであっても、適用可能である。
【００５３】
また、本発明は、互いに対向する可動電極および固定電極を有し、両電極間の容量変化に基づいて検出を行うようにした容量式センサに適用可能であり、上記した容量式加速度センサ以外にも、例えば容量式角速度センサやジャイロセンサ等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る容量式センサの検査方法の第１の例を示す図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】上記実施形態に係る容量式センサの検査方法の第２の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０…シリコンウェハとしてのシリコン半導体基板、２３…可動電極、
２３ａ、３２ａ、３３ａ…電極パッド、３２、３３…固定電極、
１１０…高誘電率気体、１３０…プローブ、２１０…高誘電率液体、
２２０…防水配管、Ｓ１…容量式加速度センサ。
【図１】
2004157067.tif 000003
【図２】
2004157067.tif 000004