(57)【要約】　　　（修正有）【課題】ビアホール内にアンダカットが存在しても、内壁に金属配線を形成できるビアホール内配線形成方法を提供する。【解決手段】ＭＥＭＳ素子２３が設けられたシリコン基板２２の上部と、金属配線連結のための穴２６が形成されているガラスウェハ２４とを接合するＭＥＭＳパッケージング工程に適用される金属配線を連結する方法であって、穴に金属薄膜２７を蒸着する段階及び蒸着された金属薄膜２７をイオンミーリングする段階を含む。ミーリング段階は、加速されたガス粒子を注入させ、粒子が蒸着されている金属薄膜を打つようにして蒸着された金属薄膜を再蒸着させる。そして、ガラスウェハの穴の周辺にアンダカットが発生している時、再蒸着される金属薄膜はアンダカット部分を埋め込む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　ＭＥＭＳ素子を半導体基板に設け、前記ＭＥＭＳ素子が設けられた半導体基板の上部を、金属配線連結のための穴が形成されているガラスウェハと接合するＭＥＭＳパッケージング工程で金属配線を連結する方法において、
　前記穴に金属薄膜を蒸着する段階と、
　前記蒸着された金属薄膜をミーリングする段階と、
　を含むアンダカット金属配線方法。
【請求項２】
　前記ミーリング段階は、加速されたガス粒子を注入させ、蒸着されている金属薄膜を前記粒子が打つようにして前記蒸着された金属薄膜を再蒸着させる、請求項１に記載のアンダカット金属配線方法。
【請求項３】
　前記ガラスウェハの穴の周辺にアンダカットが発生している時、前記再蒸着される金属薄膜は前記アンダカット部分を埋め込む、請求項２に記載のアンダカット金属配線方法。
【請求項４】
　前記ミーリング段階は、前記アンダカットが埋め込まれるまで行う、請求項３に記載のアンダカット金属配線方法。
【請求項５】
　前記ガスはアルゴンガスである、請求項２に記載のアンダカット金属配線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明はＭＥＭＳ技術に係り、さらに詳しくはアンダカットが形成されているビアホールに金属配線を連結する際、アンダカットがあっても金属配線を行える方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　半導体加工技術を適用し、ｎｍ級超小型３次元精密機械構造物であるマイクロマシニングやDNAタンパク質チップなど生命工学関連技術及び製品具現を可能にするＭＥＭＳ(Micro-Electronic　Mechanical　System)市場が急浮上する見込みである。
　ＭＥＭＳは、構造的には蒸着とエッチングなどの過程を繰り返す半導体微細加工技術を適用して低価格で超小型製品の大量生産を可能にし、駆動力については電荷間に引っ張り合う力である静電気力(Electrostatic　Force)と表面張力などを用いて電流を発生させ電力消費量を大幅に節減する原理を適用したもので、ナノ及びシステムオンチップ(SoC)技術の登場に伴って重要性が日々増してきている。
【０００３】
　ＭＥＭＳ素子は極めて割れやすい状態なので、周囲の有害環境から保護するためには完全に包まれ、さらに望ましくは密封形態にパッケージングされる。
　このようにパッケージングされたＭＥＭＳ素子をＭＥＭＳとも称する。
　図１は、ＭＥＭＳ素子がシリコンウェハとガラスウェハとで結合されている形態を示す断面図である。
【０００４】
　図１において、シリコン基板１２にＭＥＭＳ素子１３が積層されており、ＭＥＭＳ素子１３が積層されたシリコン基板１２にガラスウェハ１４が結合されている。
　ＭＥＭＳ素子１３としては、例えばジャイロチップ(Gyro　chip)が挙げられる。シリコン基板１２としては、ＳＯＩウェハが挙げられる。
　シリコン基板１２とガラスウェハ１４とは、陽極接合(anodic　bonding)という技術を用いて真空で接合されるため、ＭＥＭＳ素子に適用する場合、真空パッケージングが可能になる。また、ＳＯＩウェハに配線を連結するために、穴開けされたガラスウェハ１４を用いる。
【０００５】
　ところが、ガラスウェハ１４にビアホール(via　hole)を開ける作業を施す際、ガラスウェハ１４にアンダカット(Ａ)が発生してしまう。
　図２は、図１のＡ部分のＳＥＭ写真であって、アンダカット１５が発生されていることをさらに明確に示している。
　このようなアンダカットは、ＭＥＭＳ素子の金属配線が切れるか、高い抵抗値と低収率の原因になる。
【０００６】
　従って、アンダカット問題を克服するために色々な提案がなされている。その方法の一つは、ガラスウェハの穴を完全に開けないでおいて、エッチング溶液を用いて穴開けする技術である。
　しかし、この技術をもってはアンダカットが発生しないが、穴開け部分と開かない部分とが発生し、工程が相当に複雑になり、穴の不良によってジャイロチップ収率が減少する問題点があった。
【０００７】
　また、ガラスウェハに完全に穴開けする場合、製作工程がごく単純になるが金属薄膜を過度に蒸着すべきであり、いくら蒸着したとしても金属配線が完全に連結されないか収率の低下を招く問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、その目的はガラスウェハにアンダカットが発生されていても、金属配線連結の可能な配線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】
【０００９】
　前述した目的を達成するため、本発明は、ＭＥＭＳ素子をシリコン基板に設け、前記ＭＥＭＳ素子が設けられたシリコン基板の上部を、金属配線の連結のための穴が形成されているガラスウェハと接合するＭＥＭＳパッケージング工程で金属配線を連結する方法において、前記穴に金属薄膜を蒸着する段階及び前記蒸着された金属薄膜をミーリングする段階を含むアンダカットを除去する配線方法を提供する。
【００１０】
　また、前記ミーリング段階は、加速されたガス粒子を注入させ、前記粒子が蒸着されている金属薄膜を打つようにして前記蒸着された金属薄膜を再蒸着させる。
　そして、前記ガラスウェハの穴の周辺にアンダカットが発生している時、前記再蒸着される金属薄膜は前記アンダカット部分を埋め込む。
　さらに本発明の一実施形態は、ＭＥＭＳ素子が設けられた第１基板と貫通孔が形成された第２基板との接合体において、
・前記貫通孔に露出した前記第１基板表面及び前記第２基板表面に金属薄膜を蒸着する段階と、
・前記蒸着された金属薄膜をミーリングし、金属薄膜表面を再構築する段階と、
を含む、ＭＥＭＳパッケージング製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
　本発明によれば、イオンミラーを用いてアンダカットのあるビアホール上にも金属配線を連結することができる。
　また、従来のエッシング溶液で穴開けする方式に比べて工程が簡単になり、既存の金属配線作業より高収率である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
【実施例】
【００１３】
　以下、図面に基づき本発明の実施例をさらに詳しく説明する。
　図３は、ＭＥＭＳ素子がパッケージされる過程の初期段階で、ＭＥＭＳ素子がシリコンウェハとガラスウェハとに結合されている形態を示す断面図である。
　図３において、シリコン基板２２にＭＥＭＳ素子２３が結合されており、ＭＥＭＳ素子２３が結合されたシリコン基板２２にガラスウェハ２４が結合されている。
【００１４】
　シリコン基板２２としては、通常は単結晶、多結晶または非結晶シリコン及びＳＯＩ(Silicon　On　Insulator)ウェハを使用することができる。
　図３では、ガラスウェハ２４が結合されていることを示したが、シリコンウェハが使用される場合もある。
　ＭＥＭＳ素子２３とシリコン基板２２とは、配線(図示せず)を用いて連結される。
【００１５】
　このような配線のために、ガラスウェハ２４をシリコン基板２２と結合するに先立ち、ガラスウェハ２４に予めビアホール２６を開け、ビアホール２６が形成されたガラスウェハ２４をシリコンウェハ２２と結合することができる。ところが、ビアホール２６を形成する際、ガラスウェハのビアホール２６が形成された箇所にはガラスウェハ２４についてほぼ垂直にビアホールが形成されず、前述したようにアンダカットが発生する。
【００１６】
　一方、ガラスウェハ２４とシリコン基板２２とを結合した後、シリコン基板２２とガラスウェハ２４との境界面までガラスウェハにビアホール２６を開けることもできる。
　ＭＥＭＳ素子２３がシリコン基板２２と電気的に相互連結されるようにするため、色々の配線技術を取ることができる。特に、構造物上に金属を蒸着及び形状を作って配線を形成する場合もある。本実施例ではアルミニウムを蒸着させる。
【００１７】
　図４は、図３のＭＥＭＳパッケージにおいて、アルミニウム金属を蒸着した後のＭＥＭＳパッケージを示す断面図である。
　図４に示す通り、ガラスウェハ２４のビアホール２６にアンダカットが発生している部分Ｂには、アルミニウムが蒸着されない。このように、アンダカット部分Ｂにアルミニウムが蒸着されないため、金属配線が切れやすくなる。
【００１８】
　これを解決するため、本実施例では蒸着されたアルミニウムについて、ミーリング作業、例えばイオンミーリング作業を施す。
　図５は、図４のＭＥＭＳパッケージのアルミニウムを、イオンミーリング装置を用いてミーリングしている状態を示す。
　図５に示したように、イオンミーリング装置でミーリングすれば、熱電効果によって強いエネルギーを有するアルゴン(Ar)粒子が底部に存在していたアルミニウム粒子を再蒸着(resputtering)及び／またはリフロー(reflow)させ、アルミニウム表面が再構築される。
【００１９】
　イオンミーリングの処理時間は、装置及び使用するパワーなどの実施条件によって違ってくるが、アルミニウムを５μｍ蒸着させた後、約３０分ないし１時間ほど施すことが望ましい。
　ミーリング過程においてアルゴン粒子はシリコン基板２２の主面に対してほぼ垂直に落下するため、アルミニウム粒子はエッチングされ、アンダカット部分側にゆっくり進み、アンダカット部分を覆っていく。
【００２０】
　そのため、ミーリングされたアルミニウムがアンダカット部分に付着することでアンダカット部分を埋め込み、配線の切断を防止できる。
　図６は、蒸着されたアルミニウムをミーリングした後のＭＥＭＳパッケージのＳＥＭ写真であって、アンダカット部分にアルミニウム金属が再蒸着されていることを示す。すなわち、アンダカット部分がアルミニウム金属で覆われている。
【００２１】
　次いで、本発明に係るアンダカットを除去できる配線方法について、図７に基づき説明する。
　まず、シリコンウェハにＭＥＭＳ素子を結合する(ステップＳ７０２)。
　ＭＥＭＳ素子が結合されたシリコンウェハに結合させるガラスウェハに、ビアホールを開ける(ステップＳ７０４)。
【００２２】
　ビアホールが穴開けされたガラスウェハとシリコンウェハとを結合する(ステップＳ７０６)。
　金属配線を形成するため、ガラスウェハとシリコンウェハとが結合されたものに、アルミニウムスパッタを用いてアルミニウムを蒸着する(ステップＳ７０８)。
　ＭＥＭＳパッケージに蒸着されたアルミニウムを、イオンミーリング装備を用いてミーリングする(ステップＳ７１０)。
【００２３】
　本工程は、ガラスウェハを用いてウェハ単位のパッケージング(wafer　level　package)を行う全工程に利用できる。また、イオンミーリング装置に代え、ターゲットを絞って原子や分子を照射する機能を持つ装置を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
　本発明は、金属配線を形成するにもかかわらず、アンダカットが生じうる半導体工程に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＭＥＭＳ素子がシリコンウェハとガラスウェハとに結合されている形態を示す断面図
【図２】図１のＡ部分のＳＥＭ写真
【図３】ＭＥＭＳ素子がシリコンウェハとガラスウェハとに結合されている形態を示す断面図
【図４】図３のＭＥＭＳパッケージにおいて、アルミニウム金属を蒸着した後のＭＥＭＳパッケージを示す断面図
【図５】図４の蒸着されたアルミニウムをイオンミーリング装備を用いてミーリングしている状態を示す図
【図６】蒸着されたアルミニウムをミーリングした後のＭＥＭＳパッケージのＳＥＭ写真
【図７】本発明に係るアンダカットを除去できる配線方法のフローチャート
【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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