(57)【要約】【課題】パッケージ基板の作製では、既にキャビティが形成された、貼り合わせ後の基板を研削して薄板化を実施するため、キャビティがある部分とない部分とで研削時の加重の加わり方が異なることに起因した基板表面の変形が発生した。【解決手段】機能素子（２）を備えた第１の基板（１）と第1の基板における機能素子（２）を有する面に対向して第2の基板（３）が貼りあわされた構造からなるパッケージ基板であって、機能素子と第２の基板との間に空間（４）を有し、空間内の圧力は空間外の圧力より高い圧力を有するパッケージ基板が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能素子を備えた第１の基板と、
前記第１の基板における前記機能素子を有する面に対向して第２の基板が貼りあわされたパッケージ基板であって、
前記機能素子と前記第２の基板との間に空間を有し、
前記空間内の圧力は前記空間外の圧力より高い
ことを特徴とするパッケージ基板。
【請求項２】
前記機能素子は半導体機能素子である、
ことを特徴とする請求項１に記載のパッケージ基板。
【請求項３】
機能素子を備えた第１の基板と第２の基板からなり、
前記第１の基板における前記機能素子を有する面に対向して前記第２の基板が貼り合わされるパッケージ基板の製造方法であって、
前記第１の基板と前記第２の基板をチャンバ内に配置するステップと、
前記チャンバ内に気体を注入することにより前記チャンバ内の圧力を前記チャンバ外の圧力より高くするステップと、
前記チャンバ内において前記第1の基板と前記第2の基板との間に空間を有する状態で前記第１の基板の前記機能素子と前記第２の基板とを貼り合わせるステップと、
を備えることを特徴とするパッケージ基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１の基板を削るステップと、
を更に備えることを特徴とする請求項３に記載のパッケージ基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１の基板の前記機能素子を備えていない面から前記機能素子に到達する貫通電極を形成するステップと、
を更に備えることを特徴とする請求項３又は４に記載のパッケージ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサやＭＥＭＳ（Micro  Elctro  Mechanical  System）デバイス等の機能素子を備えたパッケージ基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話など電子機器の小型化、高機能化に伴い、それらに使われる電子デバイス等にも更なる小型化が要求されている。これを実現するためには、デバイス自身の小型化だけでなく、デバイスのパッケージにも小型化、高機能化に向けた技術開発が必須となっている。
【０００３】
デバイスのパッケージを小型化する技術の一つとして、ウエハレベルパッケージ技術を駆使した各種デバイスパッケージが提案されており、ＭＥＭＳデバイスやイメージセンサヘの応用が期待されている。
【０００４】
ＭＥＭＳデバイスやイメージセンサデバイスのパッケージにおいては、微小機械の駆動スペースやマイクロレンズの収納スペースを確保するため、ある大きさの空間を確保する必要がある。
【０００５】
パッケージ基板の作製では、既にキャビティが形成された、貼り合わせ後の基板を研削して薄板化を実施するため、キャビティがある部分とない部分とで研削時の荷重の加わり方が異なることに起因した基板表面の変形が発生した。これにより基板の薄板化には限界があった。
【０００６】
一方、特許文献１（特開２０１２−１４２６４１）では、第一基板１１と第二基板１２とを、貼り合わせ部分に感光性樹脂１４を供給し、後工程で露光、硬化させることにより貼り合わせる。第一基板１１と第二基板１２とを貼り合せた後、第二基板１２の研削をおこない薄板化する。硬化後の感光性樹脂１４の所定部分を除去することによってキャビティ１５を形成する。
【０００７】
感光性樹脂を空間内に充填してたわみを防止しているため、ＭＥＭＳデバイスやイメージセンサデバイス等の機能素子のパッケージにおいては、微小機械の駆動スペースやマイクロレンズの収納スペースを確保すべく、感光性樹脂を排出する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、簡単な構成で、パッケージ基板の変形を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、機能素子を備えた第１の基板と、前記第1の基板における前記機能素子を有する面に対向して第２の基板が貼りあわされたパッケージ基板であって、前記機能素子と前記第２の基板との間に空間を有し、前記空間内の圧力は前記空間外の圧力より高いことを特徴とするパッケージ基板である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、簡単な構成でパッケージ基板の変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るウエハレベルのパッケージ基板の実施例を示す図である。
【図２Ａ】図１に示すウエハレベルのパッケージ基板の製造方法を工程順に示す図である。
【図２Ｂ】図１に示すウエハレベルのパッケージ基板の製造方法を工程順に示す図である。
【図２Ｃ】図１に示すウエハレベルのパッケージ基板の製造方法を工程順に示す図である。
【図２Ｄ】図１に示すウエハレベルのパッケージ基板の製造方法を工程順に示す図である。
【図３】本発明に係る他の実施例を示す図である。
【図４Ａ】参考例としてのウエハレベルのパッケージ基板の製造方法を工程順に示す図である。
【図４Ｂ】参考例としてのウエハレベルのパッケージ基板の製造方法を工程順に示す図である。
【図４Ｃ】参考例としてのウエハレベルのパッケージ基板の製造方法を工程順に示す図である。
【図４Ｄ】参考例としてのウエハレベルのパッケージ基板の製造方法を工程順に示す図である。
【図５】参考例としてのパッケージ基板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るパッケージ基板の実施例について説明する。
【００１３】
図１は本実施形態のウエハレベルのパッケージ基板の一例を示す断面図である。
ウエハレベルのパッケージ基板は、機能素子としてのMEMS構造体２を備えた第１の基板としてのデバイス基板１と、第2の基板としてのカバー基板３を備え、デバイス基板１のMEMS構造体２を備えた面とカバー基板３とを貼りあわた構造からなる。
【００１４】
前記第１の基板における前記機能素子と前記第２の基板との間に密閉された空間であるキャビティ４を有し、前記空間内の圧力は前記空間外の圧力である大気圧より高い圧力を有する。空間外の圧力を1とした時に、空間内の圧力が１．１〜２．０の割合であることが好ましい。
前記空間は、第２の基板において機能素子との対向面が凹形状となるようにすることにより形成したり、あるいは第１の基板と第２の基板との貼り合わせ箇所を接着樹脂によって厚みを持たせることにより形成することが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
図２Ａ〜図２Ｄは、図１に示すウエハレベルのパッケージ基板の製造方法を工程順に示す図である。
図２Ａに示すとおり、デバイス基板１とカバー基板３とを用意する。デバイス基板１は例えばシリコン単結晶ウエハで厚さは700μmである。デバイス基板１表面にはMEMS構造体２が形成されている。MEMS構造体２は例えば加速度センサである。カバー基板３は例えばテンパックスガラスである。カバー基板3にはキャビティ４が形成されている。キャビティ４は，デバイス基板１とカバー基板３とが接合されたときに，MEMS構造体２がカバー基板３に干渉するのを防止するために，あらかじめカバー基板３に凹部として形成されたものである。
【００１６】
図２Ｂは、図２Ａに続く工程を示す。まず、接着剤（図示しない）をカバー基板３のキャビティ部以外の面に塗布し，デバイス基板１およびカバー基板３をチャンバ６に導入する。チャンバ６内の圧力は乾燥窒素ボンベ１０より乾燥窒素を注入することにより、大気圧より高い状態で保たれている。なお、乾燥窒素に限らず，たとえばヘリウムやアルゴンなどの不活性ガス，もしくは酸素や空気などの安定したガスを使用してもよい。
【００１７】
デバイス基板１はチャンバ６内の基板支持台７に保持され，その上方でカバー基板３は圧着板８に保持され、圧着板８を基板支持台７に接近させ，位置決めをしながらカバー基板３をデバイス基板１に貼り合わせる。これにより、キャビティ４内には大気圧よりも高い圧力で気体が封入されることとなる。
【００１８】
次に、図２Ｃに示すように、接着された基板１，３は、チャンバ６内から出された後に、デバイス基板１の裏面が研削・薄化される。
【００１９】
次に、図２Ｄに示すように、デバイス基板１の裏面から表面のMEMS構造体に到達するように貫通電極５を形成する。その後図示しないが，デバイス基板１およびカバー基板３の複合基板をダイシングして個片化し，パッケージを完成させる。
【００２０】
デバイス基板１はシリコン単結晶ウエハとしたが，これに限らず，マイクロデバイスを形成するための基板であれば何でも良い。
MEMS構造体２は加速度センサとしたが，これに限らず，たとえばジャイロスコープ，光スキャナ，デジタルミラーデバイス(DMD)などでもよい。またMEMS構造体以外にも，例えばCMOSイメージセンサなどの光学センサなどでもよい。
【００２１】
カバー基板３はテンパックスガラスとしたが，MEMS構造体２が光スキャナやデジタルミラーデバイス(DMD)，イメージセンサなどの光学デバイスである場合は透明ガラス基板を使用する。MEMS構造体２が光学デバイス以外の場合は透明ガラス基板でなくてもよく，例えば半透明ガラス基板であったり，さらにはシリコン単結晶ウエハでもよい。このように光に対して透明，半透明，不透明のいずれでもよい。
【００２２】
接合方法は接着剤接合のみならず，例えばガラスフリット接合や金属接合などの方法でもよい。またガラス基板を使用した場合では陽極接合も適用できる。
以上に説明したように、実施例によればキャビティ内の圧力が一定以上で保たれており、その圧力が研削時のキャビティ領域の荷重を補うので、キャビティがある部分とない部分とで、研削時の荷重の加わり方が異なることによる研削後の基板の厚さの変化を防止することができる。
【００２３】
図３は、本発明に係る他の実施例を示す図である。
第１の基板１と第２の基板３との接合に接着剤樹脂９が使用されており、接着樹脂９の厚さによりキャビティ４が形成されている。キャビティ４の形成にはこのように接着樹脂により形成されるキャビティでも同様の効果を発揮する。その他、第１の基板側に凹部を設けてキャビティとした場合も同様である。
【００２４】
図４Ａ−図４Ｄは、参考例としてのウエハレベルのパッケージ基板の製造方法を工程順に示す図であり、キャビティを設けて基板を接合し、その後ウエハ研削・薄化する工程について説明する図である。
【００２５】
図４Ａに示すとおり、デバイス基板１とカバー基板３とを用意する。デバイス基板１表面にはMEMS構造体２が形成されており，カバー基板３にはキャビティ４が形成されている。キャビティ４は，デバイス基板１とカバー基板３とが接合されたときに，MEMS構造体２がカバー基板３に干渉するのを防止するために，あらかじめカバー基板３に凹部として形成されたものである。
【００２６】
次に、図４Ｂに示すように、デバイス基板１とカバー基板３を接着剤（図示しない）で貼り合せる。
【００２７】
次に、図４Ｃに示すように、デバイス基板１の裏面を研削・薄化する。
【００２８】
次に、図４Ｄに示すように、デバイス基板１の裏面から表面のMEMS構造体に到達するように貫通電極５を形成する。その後図示しないが，デバイス基板１およびカバー基板３の複合基板をダイシングして個片化し，パッケージを完成させる。
【００２９】
図５は、参考例としての図４Ａ−図４Ｄに示す製造方法により製造されたパッケージ基板を示す図である。
図５において、デバイス基板１の裏面を研削している途中で，キャビティ内のデバイス基板１表面（MEMS構造体２が形成されている側）が凸形状に反る現象がある。これは接合された基板に所定の加重をかけて研削するが，その加重はデバイス基板１にカバー基板３が接しているところでは大きくなり，デバイス基板１にカバー基板３が接していないところ（すなわちキャビティ領域）では小さくなる。加重が小さいところでは研削速度（単位時間あたりの基板の削れ量）が低下し，図のようにデバイス基板１が厚くなってしまう。
このような問題は、図４Ａ−図４Ｄに示すように、ウエハレベルのパッケージ基板を製造する際に生じやすい。
【００３０】
このような図４、図５に示す参考例に比べて、前述した図１〜図３に示す本発明の実施例では、キャビティ４内の圧力が一定以上で保たれており、その圧力が研削時のキャビティ４領域の加重を補うので、キャビティ４がある部分とない部分とで、研削時の加重の加わり方が異なることによる研削後の基板の厚さの変化を防止することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  デバイス基板（第1の基板）
２  MEMS構造体（機能素子）
３  カバー基板（第2の基板）
４  キャビティ（空間）
５  貫通電極
６  チャンバ
７  基板支持台
８  圧着板
９  接着樹脂
１０  乾燥窒素ボンベ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】特開２０１２−１４２６４１号公報
【図１】
2016134389.tif 000003
【図２Ａ】
2016134389.tif 000004
【図２Ｂ】
2016134389.tif 000005
【図２Ｃ】
2016134389.tif 000006
【図２Ｄ】
2016134389.tif 000007
【図３】
2016134389.tif 000008
【図４Ａ】
2016134389.tif 000009
【図４Ｂ】
2016134389.tif 000010
【図４Ｃ】
2016134389.tif 000011
【図４Ｄ】
2016134389.tif 000012
【図５】
2016134389.tif 000013