(57)【要約】本願は、ＭＥＭＳ技術により形成される微小機械素子を具備した装置における歩留の向上と、ボンディングの容易化を目的としている。本願では、微小機械素子とパッドとが形成された複数の有する第１ウェハと、開口部が形成された第２ウェハとを貼りあわせる際、開口部を複数の領域のパッドで共有する。これにより、ウェハを個々のチップに切断したときに、パッドの上部に充分な開口部が設けられているため、従来から使用されているワイアボンダーが使用可能となる。また、本願では、貼り合わせられた２つのウェハを個々のチップにダイシングする工程で、２つのウェハを別々に切断する。これにより、ウェハのチッピングを低減することができダイシング工程での歩留を向上させることができる。
2005062356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１スクライブ領域を挟んで対向する第１領域と第２領域とを有し、前記第１領域に第１機械素子と第１パッドが形成され、前記第２領域に第２機械素子と第２パッドとが形成される第１ウェハと、
前記第１ウェハに形成された前記第１機械素子及び前記第２機械素子の上にそれぞれ所定の空間をもって前記第１機械素子及び前記第２機械素子を封止する第２ウェハとを有し、
前記第２ウェハには、第１辺と前記第１辺と対向する第２辺とを有し、前記第１パッドと前記第２パッドとを露出させるための開口部が設けられており、
前記開口部は、前記第１辺と前記第１スクライブ領域との間に前記第１パッドをはさみ、前記第２辺と前記第１スクライブ領域との間に第２パッドを挟むように配置される装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１ウェハは、第２スクライブ領域と第３スクライブ領域とを有し、
前記開口部は、前記第１辺及び前記第２辺とに交差する第３辺と、前記第３辺に対向する第４辺とを有し、
前記開口部の第４辺は、前記第２スクライブ領域と、前記第１パッド及び前記第２パッドとに挟まれ、
前記開口部の第３辺は、前記第３スクライブ領域と、前記第１パッド及び前記第２パッドとに挟まれるように配置される装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１ウェハは、
第２スクライブ領域と、
前記第２スクライブ領域を挟んで前記第１領域と対向する第３領域と、
前記第２スクライブ領域を挟んで前記第２領域と対向し、前記第１スクライブ領域を挟んで前記第３領域と対向する第４領域とを有し、
前記第３領域に第３機械素子と第３パッドが形成され、
前記第４領域に第４機械素子と第４パッドが形成され、
前記開口部は、前記第３パッドと前記第４パッドとを露出するように配置されており、
前記開口部は、前記第１辺と前記第１スクライブ領域との間に前記第３パッドを挟み、前記第２辺と前記第１スクライブ領域との間に前記第４パッドを挟むように配置される装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記開口部は、前記第１辺及び前記第２辺とに交差する第３辺と、前記第３辺に対向する第４辺とを有し、
前記開口部は、前記第３辺と前記第２スクライブ領域との間に、前記第１及び第２パッドを挟み、前記第４辺と前記第２スクライブ領域との間に、前記第３及び第４パッドを挟むように配置される装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記第１ウェハは、前記第１領域の前記第１パッドと前記第１機械素子の間に形成される第１積層膜と、前記第２領域の前記第２パッドと前記第２機械素子の間に形成される第２積層膜とをさらに有し、
前記第２ウェハは、前記第１積層膜と前記第２積層膜とに接着されることにより前記第１及び第２機械素子を封止する装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記第１ウェハは、シリコン基板と、シリコン基板上に形成されるトランジスタを有する装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記第１機械素子は、可動部を有する可動体と、前記可動体の下部に形成される第５パッドとを有する装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記第１ウェハは、第２乃至第５スクライブ領域をさらに有し、
前記第１領域は、前記第１、第２、第３、第４スクライブ領域に囲まれ、
前記第２領域は、前記第１、第２、第３、第５スクライブ領域に囲まれる装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記第１領域は、前記第１、第２、第３、第４スクライブ領域を切断することにより、第１チップとなり、
前記第２領域は、前記第１、第２、第３、第５スクライブ領域を切断することにより、第２チップとなる装置。
【請求項１０】
請求項３において、
前記第１ウェハは、第３乃至第６スクライブ領域をさらに有し、
前記第１領域は、前記第１、第２、第３、第４スクライブ領域に囲まれ、
前記第２領域は、前記第１、第２、第３、第５スクライブ領域に囲まれ、
前記第３領域は、前記第１、第２、第４、第６スクライブ領域に囲まれ、
前記第４領域は、前記第１、第２、第５、第６スクライブ領域に囲まれる装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記第１領域は、前記第１、第２、第３、第４スクライブ領域を切断することにより第１チップとなり、
前記第２領域は、前記第１、第２、第３、第５スクライブ領域を切断することにより第２チップとなり、
前記第３領域は、前記第１、第２、第４、第６スクライブ領域を切断することにより第３チップとなり、
前記第４領域は、前記第１、第２、第５、第６スクライブ領域を切断することにより第４チップとなる装置。
【請求項１２】
第１機械素子と第１パッドとを具備する第１領域と、第２機械素子と第２パッドとを具備する第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とを隔てる第１スクライブ領域と第１ウェハに形成する工程と、
開口部を有し、前記第１ウェハに形成された前記第１機械素子及び前記第２機械素子の上にそれぞれ所定の空間をもって前記第１機械素子及び前記第２機械素子を封止する第２ウェハとを貼り合わせる工程を有し、
前記第２ウェハの前記開口部は、第１辺と、前記第１辺と対向する第２辺とを有し、
前記第１ウェハと前記第２ウェハとを貼り合わせる工程において、
前記開口部は、前記第１辺と前記第１スクライブ領域とにより第１パッドを挟み、前記第２辺と前記第１スクライブ領域とにより第２パッドを挟み、前記第１パッドおよび前記第２パッドを露出するように貼り合わせる装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記第１ウェハは、第２スクライブ領域と、第３スクライブ領域とをさらに有し、
前記第２ウェハの開口部は、前記第１辺及び前記第２辺とに交差する第３辺と、前記第３辺に対向する第４辺とを有し、
前記第１ウェハと前記第２ウェハとを貼り合わせる工程において、
前記開口部は、前記第２スクライブ領域と前記第１及び第２パッドとの間に前記第４辺を挟み、前記第３スクライブ領域と前記第１及び第２パッドとの間に前記第３辺を挟むように、前記第１ウェハと前記第２ウェハとを貼り合わせる装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１２において、
前記第１ウェハは、
第２スクライブ領域と、
前記第２スクライブ領域を挟んで前記第１領域と対向し、第３微小機械素子と第３パッドとが形成される第３領域と、
前記第２スクライブ領域を挟んで前記第２領域と対向し、前記第１スクライブ領域を挟んで前記第３領域と対向し、第４微小機械素子と第４パッドとが形成される第４領域とを有し、
前記開口部は、前記第１辺と前記第１スクライブ領域とにより第３パッドを挟み、前記第２辺と前記第１スクライブ領域とにより第４パッドを挟み、前記第３パッドおよび前記第４パッドを露出するように貼り合わせる装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記開口部は、前記第１辺及び前記第２辺とに交差する第３辺と、前記第３辺に対向する第４辺とを有し、
前記開口部は、前記第３辺と前記第２スクライブ領域との間に、前記第１及び第２パッドを挟み、前記第４辺と前記第２スクライブ領域との間に、前記第３及び第４パッドを挟むように、前記第１ウェハと前記第２ウェハとを貼り合わせる装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１２において、
前記第１ウェハに、前記第１領域の前記第１パッドと前記第１機械素子の間に第１積層膜と、前記第２領域の前記第２パッドと前記第２機械素子の間に第２積層膜とを形成する工程とをさらに有し、
前記第２ウェハは、前記第１積層膜と前記第２積層膜とに接着されることにより前記第１機械素子及び前記第２機械素子を封止する装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１２において、
前記第１ウェハは、シリコン基板を有し、
前記シリコン基板上にトランジスタを形成する工程をさらに有する装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１２において、
前記第１機械素子は、可動部を有する可動体と、前記可動体の下部に形成される第５パッドとを有する装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１３において、
前記第１領域は、前記第１スクライブ領域と、第２スクライブ領域と、第３スクライブ領域と、第４スクライブ領域とに囲まれ、
前記第２領域は、前記第１スクライブ領域と、第２スクライブ領域と、第３スクライブ領域と、第４スクライブ領域とに囲まれ、
前記第１スクライブ領域乃至前記第５スクライブ領域を切断することにより、前記第１領域から第１チップを得、前記第２領域から第２チップを得る工程を有する装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１４において、
前記第１領域は、前記第１スクライブ領域と、前記第２スクライブ領域と、第３スクライブ領域と、第４スクライブ領域とに囲まれ、
前記第２領域は、前記第１スクライブ領域と、前記第２スクライブ領域と、前記第３スクライブ領域と、第５スクライブ領域とに囲まれ、
前記第３領域は、前記第１スクライブ領域と、前記第２スクライブ領域と、前記第４スクライブ領域と、第６スクライブ領域とに囲まれ、
前記第４領域は、前記第１スクライブ領域と、前記第２スクライブ領域と、前記第５スクライブ領域と、前記第６スクライブ領域とに囲まれ、
前記第１スクライブ領域乃至前記第６スクライブ領域を切断することにより、前記第１領域から第１チップを得、前記第２領域から第２チップを得、前記第３領域から第３チップを得、前記第４領域から第４チップを得る工程を有する装置の製造方法。
【請求項２１】
第１辺と、前記第１辺と対向する第２辺と、前記第１及び第２辺と交差する第３辺と、前記第３辺と対向する第４辺を有する基板と、
前記基板に形成された第１パッドと、
前記基板に形成された機械素子と、
前記機械素子を封止し、第１開口部を有する封止層とを有し、
前記第１開口部は、前記第１開口部の第５辺と前記基板の第１辺との間に前記第１パッドを挟み、前記第１開口部の前記第５辺と交差し前記基板の第１辺と接する第６辺は、前記基板の第３辺と前記第１パッドとに挟まれるように配置される装置。
【請求項２２】
請求項２１において、
前記第１開口部は、前記基板の第１辺と第４辺とに挟まれる角に配置される装置。
【請求項２３】
請求項２１において、
前記基板は、第２パッドをさらに有し、
前記封止層は、第２開口部をさらに有し、
前記第２開口部は、前記第２開口部の第７辺と前記基板の第２辺との間に前記第２パッドを挟み、前記第２開口部の前記第７辺と交差し前記基板の第２辺と接する第８辺は、前記基板の第４辺と前記第２パッドとに挟まれるように配置される装置。
【請求項２４】
請求項２３において、
前記第１開口部は、前記基板の第１辺と第４辺とに挟まれる角に配置され、
前記第２開口部は、前記基板の第２辺と第３辺とに挟まれる角に配置される装置。
【請求項２５】
請求項２３において、
前記基板は、第３パッドと第４パッドとをさらに有し、
前記封止層は、第３開口部と第４開口部とをさらに有し、
前記第３開口部は、前記第３開口部の第９辺と前記基板の第３辺との間に前記第３パッドを挟み、前記第３開口部の前記第９辺と交差し前記基板の第３辺と接する第１０辺は、前記基板の第２辺と前記第３パッドとに挟まれ、
前記第４開口部は、前記第４開口部の第１１辺と前記基板の第４辺との間に前記第４パッドを挟み、前記第４開口部の前記第１１辺と交差し前記基板の第４辺と接する第１２辺は、前記基板の第１辺と前記第２パッドとに挟まれるように配置される装置。
【請求項２６】
請求項２５において、
前記第１開口部は、前記基板の第１辺と第４辺とに挟まれる角に配置され、
前記第２開口部は、前記基板の第２辺と第３辺とに挟まれる角に配置され、
前記第３開口部は、前記基板の第３辺と第１辺とに挟まれる角に配置され、
前記第４開口部は、前記基板の第４辺と第２辺とに挟まれる角に配置される装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、ウェハを用いて封止を行なう装置とその製造方法に関するものである。特に、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる、ＬＳＩ製造プロセスを用いて微小機械素子を形成する技術において、微小機械素子を具備した装置を製造する際に好適な封止方法と、ウェハによって封止した装置の最適なダイシング方法を提供する。
【背景技術】  ＭＥＭＳは、ＬＳＩ製造技術を用いてウェハ表面に微小な機械素子を作製する技術であり、その微小機械素子は、圧力や加速度等を検知するセンサや、電気的接触を行なうスイッチとして使用されている。この微小機械素子は、センサやスイッチとして動作する際に動く可動部を有するので、微小機械素子を有する装置のパッケージングを行なう際には、可動部を中空にしてパッケージングを行なう必要がある。
可動部を中空にしてパッケージングを行なう方法として、従来では、微小機械素子が作製された半導体ウェハを個々のチップに切り出した後に、チップごとにカンパッケージする方法がとられていた。しかし、この方法では、チップをダイシングする工程で生じる切屑によって、微小機械素子がダメージを受けてしまうおそれがある。そこで、近年では、微小機械素子が形成されたウェハにＳｉやガラスなどで作られたウェハを貼り合わせることでパッケージングするという方法がとられている。この方法において、ウェハを貼り合わせた後、微小機械素子が形成されたウェハ上に形成されるパッドに対し電気接続を行なうために、従来技術では以下のような工夫がなされている。例えば、特表２００３−５１７９４６号公報（以下特許文献１、国際出願番号ＰＣＴ／ＥＰ００／１２６７２）では、基部体と保護体とを接合して複合体を設け、該複合体の空洞に形成された電気的接触部を、複合体の表面にある物質に切り込みを入れることによって部分的に露出することが開示されている。
また、特開２００２−２４６４８９号公報（以下特許文献２とする）では、電気的接続のために必要な空間を確保するために、リッドウェーハにホールを形成した後、半導体素子が形成されたウェーハとリッドウェーハとを接合することが開示されている。
また、特開２００１−１４４１１７号公報（以下特許文献３とする）では、基板ウェハーのコンタクトパッドにアクセスするために、基板ウェハーとキャップウェハーとの接着を行なう前に、キャップウェハーにテストプローブ及びボンドワイヤ用のホールを複数設けることが開示されている。
【発明の開示】
特許文献１では、開口部のないウェハと、微小機械素子が形成されたウェハとを貼り合わせた後に開口部を形成するため、電気的接触部の上部を切断する必要がある。このため、切断の際に用いられるダイサーが電気的接触部と接触する恐れがあり、電気的接触部自体にダメージを与える可能性がある。
特許文献２では、リッドウェーハに予め開口部を設けておいて、その後、貼り合わせを行なうため、電気コネクタへのダメージは回避できる。しかし、特許文献２では、個々のチップにダイシングしたとき、電気コネクタの上部にリッドウェーハが存在するため、電気コネクタにワイアボンディングを行なう際に、ワイアがリッドウェーハと接触しないようにボンディングを工夫しなければならない。
特許文献３では、特許文献２同様、キャップウェハーに開口部を設けてから基板ウェハーとキャップウェハーとを貼り合わせるため、コンタクトパッドに異物が付着することは回避できる。しかし、特許文献３ではコンタクトパッドの上にのみ開口部が設けられているので、その後のワイアボンディング工程において、キャップウェハーの厚みが立体障害となり、大きなアスペクト比（キャップウェハーの厚さ／開口部の幅）でもボンディングできるワイアボンダーが必要となる。
さらに、微小機械素子が形成されたウェハと、該微小機械素子を封止するウェハとを貼り合わせた後、個々のチップにダイシングする場合において、本願発明者等は次のような点を考慮する必要があることに気づいた。すなわち、貼り合わせた複数のウェハをダイサーにより一括でダイシングを行なおうとした場合、上方のウェハの切断に引き続き、下方のウェハの切断を行なおうとすると、下方のウェハを切断するダイサーのブレードが上方のウェハに接触することが考えられる。このため、上方のウェハの切断面からひびが入ったり、切断面が欠ける、といった、いわゆるチッピングが生じ、歩留が低下する。また、上方のウェハと下方のウェハが異種材料で形成されていた場合、ウェハを切断するダイサーのブレードにかかる抵抗が上方のウェハと下方のウェハとで変わるため、ブレードが切断面から逸れて、上方のウェハにさらにチッピングが生じ、歩留が低下する虞がある。
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ダイシングによって切り出されたチップへのワイアボンディング工程において、従来からＬＳＩ製造に使用されているワイアボンダーでボンディング可能となる装置およびその製造方法を提供することである。また、本発明の別の目的は、微小機械素子が形成されたウェハと該微小機械素子を封止するウェハとを貼り合わせ、ウェハによるパッケージングを行なう装置において、ダイシング工程で歩留を向上できる装置及びその製造方法を提供することである。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要と効果とを簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、第１微小機械素子と第１パッドとが形成された第１領域と、第２微小機械素子と第２パッドとが形成された第２領域とを有する第１ウェハと、パッドのための開口部が形成された第２ウェハとを有し、開口部を第１パッドと第２パッドとで共有する。これにより、第１ウェハを個々のチップに切断したときに、第１パッドと第２パッドとの上部に充分な開口部が設けられているため、ワイアボンディングが容易となる。
また、貼り合わせられた第１及び第２ウェハを個々のチップにダイシングする工程で、第１スクライブ領域に沿って第１ウェハを切断する工程と、第２スクライブ領域に沿って第２ウェハを切断する工程とを設け、第１ウェハと第２ウェハとを別々に切断することで、ウェハのチッピングを低減することができダイシング工程での歩留を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】図１  微小機械素子を有するウェハと、開口部を有するウェハの全体図を示す。
図２  微小機械素子を有するウェハの拡大図と、開口部を有するウェハの拡大図を示す。
図３  微小機械素子を有するウェハと、開口部を有するウェハとを貼りあわせた様子を示す。
図４  微小機械素子を有するウェハと、開口部を有するウェハとを張り合わせたときの、開口部の拡大図を示す。
図５  貼りあわせたウェハをパッケージングし、ワイアでボンディングしたときの様子を示す。
図６  基板ウェハ上において、スクライブ領域をはさんで隣接する２つの領域にトランジスタ領域と配線領域とを形成した様子を示す。
図７  基板ウェハ上にトランジスタ領域と配線領域とを形成した様子の拡大図を示す。
図８  基板ウェハ上に微小機械素子を形成する工程を示す。
図９  基板ウェハ上において、スクライブ領域を挟んで隣接する２つの領域に微小機械素子とパッドとが形成された様子を示す。
図１０  微小機械素子が形成されたウェハと、開口部を有するウェハとを貼りあわせる様子を示す。
図１１  開口部を有するウェハを切断した様子を示す。
図１２  微小機械素子が形成されたウェハを切断した様子を示す。
図１３  ウェハを切断するプロセスフローを示す。
図１４  チップをパッケージングし、チップ上のパッドとパッケージとをボンディングした様子を示す。
図１５  本実施例の微小機械素子を用いたセンサのシステムブロック概略図を示す。
図１６  実施例２において、微小機械素子を有するウェハの拡大図と、開口部を有するウェハの拡大図を示す。
図１７  実施例２において、微小機械素子を有するウェハと、開口部を有するウェハとを貼りあわせた様子を示す。
図１８  実施例３において、隣接する複数の領域で開口部を共有する図を示す。
図１９  実施例４において、隣接する複数の領域で開口部を共有する図を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】  図１（ａ）に、ＭＥＭＳと呼ばれる、ＬＳＩ製造プロセスにより、微小機械素子が形成されるウェハ１０１の上面図を、図１（ｂ）にウェハ１０１に形成された微小機械素子を封止するウェハ１０２の上面図を示す。なお、本願では、ＭＥＭＳとは、ＬＳＩ製造プロセスにより微小な機械素子を形成する技術をいい、その技術によって形成される構造体を微小機械素子と呼ぶ。ウェハ１０１には、スクライブ領域１０３が形成されており、同スクライブ領域に囲まれた複数の領域の各々には、後述するように、ＭＥＭＳ技術により形成される微小機械素子と、パッドとが形成される。微小機械素子を封止するウェハ１０２は、特に制限されないが、厚さ３００μｍのホウケイ酸ガラスウェハや厚さ６００μｍのシリコンウェハが使用される。微小機械素子を封止するウェハ１０２には、ウェハ１０１に形成されたボンディングのためのパッドを開口する開口部１０４が設けられている。開口部１０４は、ウェハ１０２がガラスウェハである場合はブラスト法等により加工され、シリコンウェハである場合は例えばボッシュプロセスと呼ばれるドライエッチング方法により加工される。
図２（ａ）に、微小機械素子とパッドとが形成されたウェハ１０１の拡大図を、図２（ｂ）に開口部を有するウェハ１０２の拡大図を示す。同図では、スクライブ領域によって囲まれた領域のうち、隣接する４つの領域の上面図をそれぞれ示している。図２（ａ）に示されるウェハ１０１の各領域は、スクライブ領域１０３によって隔てられており、それぞれのスクライブ領域は各領域に形成されているパッド２０１に挟まれている。図２（ｂ）に示されるウェハ１０２の各領域は、図２（ａ）に示されるウェハ１０１と貼り合わせたときに、スクライブ領域１０３によって隔てられており、それぞれのスクライブ領域は、開口部１０４を横切る。
図３に、図２（ａ）で示したウェハ１０１と、図２（ｂ）で示したウェハ１０２とを貼り合わせた様子を示す。同図では、スクライブ領域によって囲まれた複数の領域に形成された微小機械素子を具備したウェハ１０１と、微小機械素子の上に所定の空間を持って微小機械素子を封止するウェハ１０２とが貼り合わせられている。ウェハ１０１の複数の領域に形成されたパッド２０１は、ウェハ１０２に形成された開口部１０４により、共通に開口されている。
図４に、貼り合わせられたウェハのうち、ウェハ１０１のスクライブ領域を挟んで対向する２つの領域と、２つの領域に形成されているパッドがウェハ１０２の開口部により開口される様子の拡大図を示す。ウェハ１０１のスクライブ領域４０１の幅は、ウェハを切断するダイサーのブレード幅と同程度になっている。特に制限されないが、ここでは、スクライブ領域の幅を５０から１００ミクロン程度としている。また、スクライブ領域を挟んだ２つの領域には、スクライブ領域と隣り合い、スクライブ領域と同程度の幅の領域４０２が設けられている。この領域を設けることにより、ウェハ１を切断する時に生じる虞のあるウェハ欠けに対し、余裕を持たせることができる。さらに、この領域４０２とボンディングのためのパッド２０１との間には、パッドの幅と同程度の幅の領域４０３が設けられている。これにより、スクライブ領域で囲まれた領域を個々のチップに切り分けたとき、チップの端からパッドまでの間に余裕を持たせることができる。なお、特に制限されないが、ここではパッドの幅を５０から１００ミクロンとしている。さらに、パッド２０１と開口部の端との間には、パッドの幅と同程度の幅をもつ領域４０３が設けられている。これにより、パッド２０１と、開口部を有するウェハ１０２との間に余裕を持たせることができる。
このように、予め開口部が形成されているウェハ１０２を、ウェハ１０１と貼りあわせて微小機械素子を封止することにより、パッド２０１の上部を切断することなくパッド２０１を開口することができ、ウェハ１０２の開口部形成による切屑等がパッドに付着することを防ぐことができる。また、ウェハ１０１上の隣接する２つの領域に設けられたボンディングパッドでウェハ１０２の開口部を共有するため、ウェハ同士を貼り合せたとき、ウェハ１０１に形成されたスクライブ領域をウェハ１０２の開口部１０４を通して上面から見ることができる。このため、ウェハ１０１に形成されたスクライブ領域を見ながらダイシングを行なうことが可能となり、歩留を向上させることができる。
なお、図４においては、スクライブ領域周辺の領域の大きさを、ダイサーのブレードの幅と対比して説明したが、この幅は、本実施例で説明したものに制限されるものではない。また、スクライブ領域を挟んだ２つの領域のそれぞれに設けられるパッド２０１の数を、図４では４つずつとしており、１つの開口部で開口されるパッドの数を８つとしている。しかし、本実施例はこれにより制限されるものではなく、種々の状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。また、開口部の大きさも、パッドの数に応じて変更可能である。
図５に、貼り合わせられたウェハ１０１とウェハ１０２を、スクライブ領域に沿って切断し、個々のチップに切り分け、切り出したチップをパッケージ５０１にマウントし、ワイア５０２によってボンディングした時のパッケージの様子を示す。この図では、ボンディングパッド２０１の上部に層が積層されない領域が存在し、このボンディングパッドとパッケージとがワイア５０２によってボンディングされている。このように、ウェハ１０２に、隣接する２つの領域に形成されたパッドを共通して開口する開口部を設けたので、チップをダイシングするだけで、チップの最外周には、微小機械素子を封止する層５０４が被らない領域が確保できる。このため、パッド２０１へのワイアボンディングが、従来からＬＳＩ製造に使用されているワイアボンダーでボンディング可能となる。
以上、微小機械素子が形成されるウェハと、開口部が設けられるウェハとが貼り合わせられてから、個々のチップにダイシングされ、パッケージングされる様子を、上面図を用いて説明した。以下、図６から図１３では、ウェハ１０１に微小機械素子が形成される工程から、ウェハ１０１とウェハ１０２を封止し、個々のチップに切り分け、パッケージングを行なう工程までを断面図を用いて説明する。
まず、図６に、微小機械素子が形成されるウェハ１０１について、スクライブ領域を挟んで対向する２つの領域を拡大した断面図を示す。ここで示されている断面図Ａ−Ａ’は、図４で示した開口部を、Ａ−Ａ’に沿って切断した面である。同図では、半導体ウェハのＳｉ基板６０２上に形成されるスクライブ領域６０１を挟んで、トランジスタ領域６０３および配線領域６０４が形成されている。
図７に、図６において示した、トランジスタ領域と配線領域の拡大図を示す。なお、同図では、スクライブ領域を挟んで対向する２つの領域のうちの一方を示している。Ｓｉ基板内には素子分離領域７０１と、拡散層７０２等が形成される。トランジスタ領域には、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ、Ｎ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極７０３が形成される。ゲート電極が形成されたトランジスタ領域の上部には、トランジスタ領域に形成された回路と、微小機械素子およびパッドとを接続するための配線領域が設けられている。特に制限されないが、この配線領域は、ＳｉＯ２等で形成された配線層７０４と、Ａｌ、Ｗ等で形成された層間コンタクト層７０５とが交互に、あわせて５層積層されている。
図８に、同配線領域の上に微小機械素子が形成される工程を示す。なお、ここでいう微小機械素子は、動く部分によってセンサ、スイッチ等の役割をなす可動部と、可動部の下部に形成され、可動部と電気的な関係をなすパッドを指す。
まず、図８（ａ）（ｂ）に、微小機械素子を構成するパッド、及びワイアボンディングによりボンディングされるパッドが形成される様子を示す。図８（ａ）では、プラズマＣＶＤ法により配線領域の上面にシリコン酸化膜１μｍとシリコン窒化膜２００ｎｍの第１積層膜８０１を堆積させた後、リソグラフィ工程と引き続くドライエッチング工程によって、下地配線７０５上に到達する孔を第１積層膜８０１に形成する。次に、ウェハ表面上にアルミニウムをスパッタ法で１μｍ堆積し、ドライエッチング法により電気接続のためのパッド８０３、８０４を形成している。パッド８０３は、微小機械素子を構成するパッドとなり、図示されていないスクライブ領域６０１に隣接したパッド８０４はワイアボンディングを行なうためのパッドとなる。
図８（ｂ）に、パッド８０３が開口される様子を示す。同図では、ＣＶＤによりＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ  Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）膜８０５が３００ｎｍ堆積され、リソグラフィによって、パッド８０３へ開口部８０６が形成されている。
続いて図８（ｃ）から（ｅ）に、微小機械素子の可動部が形成される工程を示す。図８（ｃ）では、スパッタ法によりタングステン膜を２００ｎｍ堆積を堆積し、リソグラフィとドライエッチングによって、タングステン膜とＢＰＳＧ膜８０５を可動部のパターンに加工する。この工程によって、開口部８０６にタングステンが埋め込まれ、微小機械素子のうち、可動部８０７とパッド８０３とが接続される。
図８（ｄ）では、微小機械素子とボンディングのためのパッドとを分離する第２積層膜８０８が形成される様子を示す。同図では、まずプラズマＣＶＤ法によって、シリコン窒化膜を２μｍ堆積させる。その次に微小機械素子を封止するウェハを、微小機械素子が形成されているウェハに接着させるための接着剤（ガラスやポリイミド材料）を塗布する。次いで、第２積層膜８０８を形成し、パッド８０４への開口部８０９と、可動部８０７の周囲の開口部８０６をリソグラフィとドライエッチングによって形成する。
図８（ｅ）では、次に、フッ酸水溶液にて、可動部８０７下部のＢＰＳＧ膜８０５にウェットエッチングを行ない、乾燥させることで可動部を形成する。乾燥には、微小機械素子の可動部が下地へ貼りつくのを防ぐために、超臨界乾燥装置を用いて乾燥を行なっている。
図９（ａ）に、スクライブ領域を挟んで２つの領域に微小機械素子とボンディングのためのパッドが形成されている断面を、同図（ｂ）に微小機械素子が形成されパッドが形成されていない断面を示す。図９（ａ）は、図４で示した開口部をＡ−Ａ’に沿って切断した面であり、同図（ｂ）は、図４で示した開口部をＢ−Ｂ’に沿って切断した面である。
続いて、図１０に、微小機械素子が形成されたウェハと、開口部が設けられたウェハとを貼りあわせ、微小機械素子を封止する工程を示す。図１０（ａ）では、微小機械素子とボンディングパッドとがある断面の様子を、図１０（ｂ）では、微小機械素子のみがある断面の様子を示している。微小機械素子が形成されたウェハと開口部を有するウェハとの貼り合わせは、次のようにして行われる。まず第１ステップとして、微小機械素子が形成されたウェハ上の位置合わせマークと、封止を行なうウェハ上の位置合わせマークとをアライナーによって整合させる。次に、第２ステップとして、開口部を有するウェハの上面から圧力をかけながら、加熱し、接着を行なう。接着剤がガラスの場合は４００℃、ポリイミドなどの有機重合膜の場合は３００℃で加熱することで、気密性のよい貼り合わせができる。
このように、貼り合せ時に、位置合わせを行なうことにより、微小機械素子が形成されたウェハ上のパッドが、封止を行なうウェハの開口部とあうようにウェハ同士を貼り合わせることができる。
図１１に、貼り合わせた２つのウェハのうち、微小機械素子を封止しているウェハを切断する様子を示す。同図では、開口部を有するウェハのスクライブ領域をダイサーによって、上面から切断し、開口溝１１０１を形成する様子が示されている。開口部を有するウェハのスクライブ領域に囲まれた領域に沿って、スクライブ領域を切断することにより、個々のチップの微小機械素子を封止する層を切り分けることができる。このとき、微小機械素子が形成されたウェハは切断しないので、個々のチップには分離されない。また、微小機械素子が形成されたウェハ１０１のスクライブ領域の上に開口部があるので、ウェハ１０１に形成されたスクライブ領域を見ながらウェハ１０２をダイシングすることが可能である。このためウェハ１０１とウェハ１０２との切断面のずれを気にすることなく、ダイシングを行なうことが可能である。
図１２に、貼り合わせられたウェハの下面から切断する様子を示す。同図では、貼り合わせられたウェハの下面ダイサーによって、微小機械素子が形成されたウェハのみをスクライブ領域に沿って切断している。スクライブ領域に囲まれた領域のスクライブ領域に沿ってダイシングをおこなうことにより、ウェハが個々のチップに切り分けられる。
このように、ダイシング工程をスクライブ領域の溝部を利用して２段階で行なうことで、貼り合わせられたウェハを一括でダイシングすることにくらべて、各段階で切断するウェハの厚さを軽減でき、ダイサーのブレードにかかる負荷が軽減できる。また、２段階でダイシングを行なうことにより、ダイサーのブレードが、既に切断されたウェハと接触することを防ぐことができ、ウェハのチッピングを低減することができる。また、封止を行なうウェハを、微小機械素子が形成されているウェハのスクライブ領域の溝部にそって切断するので、封止を行なうウェハを切断する段階でのウェハ切断時のブレードは、微小機械素子が形成されたウェハにかかることはない。特に、異種材料の場合には、各ウェハ材料毎に独立して、切断処理を行うことができる。このため、ウェハを切断するダイサーのブレードにかかる抵抗の変化が減らすことができ、ダイシング工程の歩留まりを高くすることができる。
なお、本実施例では、貼り合わせられたウェハの切断を、第１段階で封止を行なうウェハを切断し、第２段階で微小機械素子が形成されたウェハを切断した。しかし、切断する順番を逆にして、第１段階で微小機械素子が形成されたウェハ１０１を切断し、第２段階で封止を行なうウェハ１０２を切断してもダイサーのブレードにかかる負担を低減することが可能である。
また、本実施例では、貼り合わせられたウェハの切断を、第１段階で封止を行なうウェハ１０２の上面から切断し、第２段階で微小機械素子が形成されたウェハ１０１の裏側、すなわち下面から切断している。しかし、第２段階での切断作業を微小機械素子が形成されたウェハの表側、すなわち上面から切断することも可能である。この場合はダイサーの回転ブレードが多少のブレを有するため、封止を行なっているウェハを破損する虞がある。そこで、第１段階で、封止を行なうウェハのダイシング幅を、第２段階で、微小機械素子が形成されたウェハのダイシング幅より広くすることで、これを防止することができる。
図１３（ａ）（ｂ）に、以上の工程をまとめたプロセスフローを示す。図１３（ａ）と図１３（ｂ）との違いは、ダイシングを行なう工程において、微小機械素子を封止するウェハを先に切断するか、微小機械素子が形成されたウェハを先に切断するかという点である。図１１及び図１２の説明において述べたように、いずれのウェハを先に切断しても、貼りあわせられたウェハを一括で切断する場合と比較してダイサーにかかる負担を軽減することができる。また、ウェハのチッピングを防ぐことができ、ダイシング工程における歩留を向上させることができる。
図１４に、個々に切り分けられたチップをパッケージングした装置を示す。図１４では、微小機械素子を具備したチップ上のボンディングパッド８０４と、例えばセラミックＤＩＰパッケージ１４０１のリード１４０２とをワイア１４０３でボンディングし、その後パッケージとキャップ１４０４とを接合させる。本実施例では、微小機械素子が形成されたウェハ上において、隣接する２つの領域に形成されるボンディングパッドを、開口部を有するウェハの開口部により共通に開口している。このため、スクライブ領域に囲まれた領域をダイシングするだけで、切り分けられたチップの最外周には封止を行なう層５０４が被らない領域が確保でき、パッド８０４へのワイアボンディングが、従来からＬＳＩ製造に使用されているワイアボンダーでボンディング可能となる。
図１５に、本実施例に係る微小機械素子を具備したチップを用いたセンサのシステムブロック図を示す。同図では、システムと外部との入出力を行なうための外部Ｉ／Ｏ１５０１、センサとして働く微小機械素子をチップに具備したＭＥＭＳ部１５０２、チップからの測定値を演算する信号処理用論理回路１５０３、測定値に対しキャリブレーション等を行なうために補正値等を記憶するメモリ１５０４が示されている。外部Ｉ／Ｏには電源等が入力され、この電源がバス１５０５を介して各ブロックに供給される。また、同システムがセンサとして働く場合、チップ１５０２上のセンサは、微小機械素子により容量や抵抗の変化を測定する。この測定値は、チップと接続されるバス１５０５を介し信号処理回路にて演算され、加速度や温度等の値に変換され、外部Ｉ／Ｏを介してセンサシステムの外部へと出力される。同図で示したシステムの各ブロックは、すべて１つのチップ上で形成してもよく、またブロックを個々のチップ上に形成し、ボード上にそれぞれのチップを実装してもよい。
【実施例２】  実施例１では、隣接する２つの領域で１つの開口部を共有する場合について説明したが、実施例２では、隣接する４つの領域で１つの開口部を共有する場合について説明する。なお、本実施例においては、ウェハ上にトランジスタ領域、配線領域、微小機械素子、パッドを形成する工程、及び微小機械素子が形成されたウェハと開口部が設けられたウェハとを貼りあわせる工程、及びスクライブ領域に沿ってこれらをダイシングする工程、及び個々のチップをボンディングする工程の説明は省略する。
図１６（ａ）に微小機械素子が形成されたウェハにおいて、スクライブ領域によって囲まれる領域のうち、隣接する４つの領域１６０１についての上面図を示す。各領域の周辺部には電気接続のためのパッド１６０２が配置されている。本実施例においては、隣接する４つの領域に形成されているパッドが領域の角に配置されている。また、各々の領域を隔てるスクライブ領域１６０３は、スクライブ領域で囲まれた領域に形成されているパッドにより挟まれている。
図１６（ｂ）に、図１６（ａ）のウェハ上に形成される微小機械素子を封止し、開口部を有するウェハ１６０４の上面図を示す。封止を行なうウェハ１６０４には、隣接する４チップの電気接続パッド１６０２に共通に設けられる開口部１６０５が設けられている。図１６（ｂ）に示されるウェハ１６０４の各領域は、図１６（ａ）に示されるウェハ１６０１と貼り合わせたときに、スクライブ領域１６０３によって隔てられており、それぞれのスクライブ領域は、開口部１６０５を横切る。
図１７に、図１６（ａ）で示した微小機械素子が形成されたウェハ１６０１と、図１６（ｂ）で示した開口部が形成されたウェハ１６０４とを貼りあわせた様子を示す。同図では、スクライブ領域１６０３によって囲まれた複数の領域に形成された微小機械素子を具備したウェハ１６０１と、微小機械素子の上に所定の空間を持って微小機械素子を封止するウェハ１６０４とが貼り合わせられている。微小機械素子を具備するウェハの隣接する４つの領域に形成されたパッド１６０２は、ウェハ１６０４に形成された開口部１６０５により、共通に開口されている。
このように、予め開口部が形成されているウェハを、微小機械素子が形成されたウェハと貼りあわせて微小機械素子を封止することにより、パッドの上部を切断することなくパッドを開口することができる。これにより、開口部が形成されていないウェハに開口部を形成した場合に生成する切屑等がパッドに付着することを防ぐことができる。また、本実施例では、スクライブ領域で囲まれた領域の角にパッドを配置することにより、隣接する４つの領域で１つの開口部を共有することができる。
【実施例３】  実施例１、実施例２においては、微小機械素子が形成されたウェハにおいて、スクライブ領域に囲まれた、チップとなる１つの領域に開口部を４つ設け、それぞれの開口部を隣接する領域と共有することについて述べた。しかし、開口部の数は特に制限されるものでなく、チップに設けられるパッドの数に応じて変更可能である。
本実施例では、図１８に示すように、スクライブ領域に囲まれた１つの領域について、開口部を２つ設け、それぞれの開口部を隣接する領域で共有している。図１８（ａ）では、開口部をチップとなる領域の辺に沿って設けており、図１８（ｂ）では、開口部をチップとなる領域の角に設けている。図１８（ａ）では、微小機械素子が形成されたウェハ１９０１に形成されたパッド１９０２を、開口部１９０４が形成されたウェハ１９０３により開口している様子を示している。開口部１９０４は、スクライブ領域で囲まれた、チップとなる領域の辺に沿って設けられており、隣接する２つの領域のパッドを開口している。図１８（ｂ）では、微小機械素子が形成されたウェハ１９０１に形成されたパッド１９０２を、開口部１９０４が形成されたウェハ１９０３により開口している。この図では、開口部は、スクライブ領域で囲まれた、チップとなる領域の角に沿って設けられており、隣接する４つの領域で１つの開口部を共有している。いずれの場合も、隣接する領域で開口部を共有することにより、パッド上部を充分に開口することができる。これにより、個々のチップに切り分けたときに、従来のＬＳＩ製造技術で使用されるワイアボンダーを用いてボンディングを行なうことが可能となる。
【実施例４】  本実施例では、微小機械素子が形成されたウェハにおいて、スクライブ領域に囲まれた、チップとなる１つの領域に開口部を１つ設け、それぞれの開口部を隣接する領域と共有している。
図１９（ａ）では、微小機械素子が形成されたウェハ２００１に形成されたパッド２００２を、開口部２００４が形成されたウェハ２００３により開口している様子を示している。開口部は、スクライブ領域に囲まれた、チップとなる領域の１辺に沿って設けられており、この１辺を共有する２つのチップとなる領域に形成されたパッドは、１つの開口部を共有する。図１９（ｂ）では、微小機械素子が形成されたウェハ２００１に形成されたパッド２００２を、開口部２００４が形成されたウェハ２００３により開口している。この開口部は、チップとなる領域の角に設けられており、隣接する４つのチップとなる領域で１つの開口部を共有している。
このように、本実施例においても１つの開口部を、チップとなる複数の領域で共有しているので、パッド上部を充分に開口することができ、ボンディングの際、微小機械素子を封止している層がワイヤと接触することを防ぐことが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、本願においては、ＭＥＭＳ技術によって形成された可動部を有する微小機械素子をウェハにより中空にて封止する方法について説明したが、微小機械素子に限らず、ウェハを貼りあわせることにより中空で封止を行なう他の装置において本発明を使用することも可能である。
また、微小機械素子が形成されたウェハにおいて、スクライブ領域に囲まれたチップとなる領域について、隣接する２つの領域につき１つの開口部を設けたり、隣接する４つの領域につき１つの開口部を設ける例を示した。隣接する２つの領域に開口部を設ける場合、実施例１ではスクライブ領域に囲まれた１つの領域に対して開口部を４つ設け、実施例３図１８（ａ）では１つの領域に対して開口部を２つ設け、実施例４図１９（ａ）では１つの領域に対して開口部を１つ設けている。また、隣接する４つの領域に開口部を設ける場合、実施例２ではスクライブ領域に囲まれた１つの領域に対して開口部を４つ設け、実施例３図１８（ｂ）では１つの領域に対して開口部を２つ設け、実施例４図１９（ｂ）では１つの領域に対して開口部を１つ設けている。しかし、これらはパッドの数に応じて種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、チップとなる１つの領域に開口部を３つ設けることも可能である。
【産業上の利用可能性】  ＭＥＭＳ技術により形成される微小機械素子を具備する装置を封止と、封止された微小機械素子が形成されたウェハのダイシングに利用可能である。
【図１】
2005062356.tif 000003
【図２】
2005062356.tif 000004
【図３】
2005062356.tif 000005
【図４】
2005062356.tif 000006
【図５】
2005062356.tif 000007
【図６】
2005062356.tif 000008
【図７】
2005062356.tif 000009
【図８】
2005062356.tif 000010
【図９】
2005062356.tif 000011
【図１０】
2005062356.tif 000012
【図１１】
2005062356.tif 000013
【図１２】
2005062356.tif 000014
【図１３】
2005062356.tif 000015
【図１４】
2005062356.tif 000016
【図１５】
2005062356.tif 000017
【図１６】
2005062356.tif 000018
【図１７】
2005062356.tif 000019
【図１８】
2005062356.tif 000020
【図１９】
2005062356.tif 000021
【国際調査報告】
2005062356.tif 000022
2005062356.tif 000023