JP4259019B2

JP4259019B2 - 電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP4259019B2
Application number: JP2002016553A
Authority: JP
Inventors: 将也中谷; 博文多鹿; 道彦林
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2022-01-25
Also published as: JP2003218420A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子部品の製造方法に関するものであり、特に、小型化に対応した電子部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子部品の製造方法としては、例えば下記のものがある。
【０００３】
すなわち、電子部品の素子とは、シリコン基板やガラス基板などの平らな板上の材料の表面に金属、誘電体、半導体などの材料を順次積層及びパターン処理することにより電子回路を形成したものであるが、通常、複数の電子素子を同時に形成するためには、例えば、シリコン基板の表面に複数の電子素子を一括して形成し、後に、ダイシングブレードなどを用いて各電子素子を個片に切り出して製造している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記製造方法によれば、電子部品を小型化する場合厚みの薄い基板を用いてその表面に電子素子を一括して形成し、その後各電子素子をダイシングブレードなどにより個片に切り出すことになる。しかし、各電子素子を個片に切り出しているので、その結果として生産性が悪いという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、生産性の高い電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、基板の表面に複数の電子素子を形成する第一の工程と、前記電子素子の外周に沿って前記基板の表面側に溝を形成する第二の工程と、基板の裏面側から基板の一部を前記溝に到達するまで除去して前記複数の電子素子を互いに分離する第三の工程を有し、前記第二の工程は、前記溝を形成する基板の表面を除いてレジストマスクを形成する工程と、ドライエッチングを行う工程と、前記レジストマスクを除去する工程を有する電子部品の製造方法であり、基板の裏面側より基板の一部を除去することにより基板に複数形成した電子素子を個片に分離することができるため効率的に生産することができるという作用効果を奏する。
【０００７】
加えて、基板に電子素子を形成する工程において基板は十分な厚みを有しており後に基板の裏面側より基板の一部を除去することにより基板を所望厚みにするため、基板の厚みが薄い小型の電子素子であっても割れ不良を低減することができ、その結果、生産性の向上に寄与することができるという作用効果も奏する。
【０００８】
さらに、所望の基板の表面に溝を効率的に形成することができるという作用効果を奏する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、レジストマスクを除去する工程を第三工程の後に行う請求項１に記載の電子部品の製造方法であり、基板の一部を除去する工程の際レジストマスクの下部の電子素子を損傷や汚染から保護することができるという作用効果を奏する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、ドライエッチングは少なくとも２種類のガスを用いて行う請求項１または請求項２に記載の電子部品の製造方法であり、２種類のガスを用いることにより、ガスの種類によってエッチングの状態を変えることができるので、溝の形状を制御することができるという作用効果を奏する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、ドライエッチングに用いるガスは少なくとも１種類がエッチングを促進するガスであり、他の少なくとも１種類はエッチングを抑制するガスである請求項３に記載の電子部品の製造方法であり、エッチングを促進するガスとエッチングを抑制するガスを用いることにより溝を部分的にエッチングを強くしたり、弱くしたりすることが可能になり、請求項３の作用効果を補完するものである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、エッチングはエッチングを促進するガスとエッチングを抑制するガスの混合ガスを用いて行い、基板の表面から溝を深く掘り下げるに従って前記エッチングを促進するガスの混合比率を高くしてエッチングを行う請求項４に記載の電子部品の製造方法であり、基板の表面から深く掘り下げるに従ってエッチングを強く行うと、溝の底面と側面の内角は鋭角になるものであり、これにより、後の工程で接着層を介して前記基板とダミー基板を接合したときにはその接合強度が強固になるという作用効果を奏するものであり、加えて、基板の一部を除去する工程において研削を行う際溝の側面と研削面の角部にチッピングが起きにくいという作用効果を奏する。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、エッチングはエッチングを促進するガスとエッチングを抑制するガスを交互に切り替えて繰り返し行い、基板の表面から溝を深く掘り下げるに従って前記エッチングを促進するガスの切り替え時間を多くしてエッチングを行う請求項４に記載の電子部品の製造方法であり、基板の表面から深く掘り下げるに従ってエッチングを強く行うと、溝の底面と側面の内角は鋭角になるものであり、請求項５と同様の作用効果を奏する。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、ドライエッチングを行った後、ガスとして２弗化キセノンを用いさらにドライエッチングを行う請求項１または請求項２に記載の電子部品の製造方法であり、２弗化キセノンをドライエッチングのガスとして用いると、溝の内壁を部分的に広げることが可能になるという作用効果を奏するものであり、基板の一部を除去する工程において研削を行う際チッピングを起こしたくない場合、もしくは溝の側面が基板の裏面に対し垂直に構成したい場合に有効である。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、第三の工程において基板の一部を除去する方法として、ダミー基板を用いて少なくとも電子素子の表面と前記ダミー基板とを接着層を介して接続し、基板の裏面側から研削により行う請求項１に記載の電子部品の製造方法であり、ダミー基板を接続することにより基板の強度は強固になり、基板の一部を研削により除去することが容易になる作用効果を奏する。加えて、接着層により接続されているので複数の素子が互いに分離されてもバラバラになることがなく、被実装体に実装する際各電子素子を容易に取り出すことができるという作用効果を奏する。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、接着層を電子素子の表面と少なくとも前記電子素子の外周面に形成する請求項８に記載の電子部品の製造方法であり、接着層を確実に電子素子の外周面に形成することにより電子素子は強固にダミー基板に接合されるものとなり、基板の裏面側より基板の一部を除去するため研削を行う場合ダミー基板と電子素子がずれることを防止することができ、その結果、均一な基板の除去を行うことができるという作用効果を奏する。
【００１７】
さらに、溝の側面にも接着層を形成することにより上記接合の強度はさらに向上するため上記作用効果をさらに高めることができるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子部品の製造方法について実施の形態および図面を用いて説明する。なお電子部品として角速度センサを用いた。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態である角速度センサの斜視図であり、図２は同分解斜視図である。音叉形状の基板１上に、バッファ層２、下部電極層３、圧電層４、上部電極層５、補助電極６を順次設けている。
【００２０】
さて、ここでこの角速度センサが角速度を検出する時の動作について図１および図２を用いて少し説明する。
【００２１】
図１および図２に示す上部電極層５は、励振電極５Ａ、検出電極５Ｂに分割されており、それぞれ下部電極層３とともに圧電層４を挟むように対向している。この励振電極５Ａと下部電極層３との間に電圧を加えると、励振電極５Ａと下部電極層３に挟まれた圧電層４の部分が伸縮することにより基板１に設けられた２本の腕部１０Ａ及び１０Ｂの形状が歪み、その結果、音叉の水平方向に振動が起こる。このとき、この音叉の腕と平行方向を軸とする角速度が発生すると、腕部１０Ａ，１０Ｂにはこの軸と振動方向の共に垂直な方向へたわみが発生する。そしてこのたわみの大きさに応じて圧電層４が帯電するので、この帯電量を検出電極５Ｂにより検出することによって角速度の大きさを検出することができる。
【００２２】
次に、本一実施の形態の製造方法について図３〜図２０を用いて説明する。
【００２３】
図３は本一実施の形態による角速度センサの製造方法の流れを示す図であり、図４〜図２０はそれぞれ製造工程を示す断面図及び斜視図である。
【００２４】
まず、図４において基板１の表面に酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化マグネシウム、チタンのいずれかの材料を用いたバッファ層２を形成する（図３Ａ）。形成方法としてはＭＯＣＶＤ法が挙げられる。例えば、酸化ニッケルのバッファ層２を形成する場合ニッケルアセチルアセトナトを昇華気化させたガスを用いることにより得ることができる。また、チタンを用いる場合は上記方法に加えてスパッタリングの方法も用いることができる。
【００２５】
次に図５でバッファ層２の表面に下部電極層３を形成する（図３Ｂ）。材料としてＰｔを用い、スパッタリングや真空蒸着などの方法により形成する。
【００２６】
ついで図６で下部電極層３の表面に圧電層４を形成する（図３Ｃ）。材料として例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（以下ＰＺＴと記す）などの圧電材料を用い、スパッタリングにて形成する。
【００２７】
次に圧電層４の表面に材料として金を用いスパッタリング、真空蒸着などの方法により上部電極層５を形成したのが図７である（図３Ｄ）。ここでＰＺＴよりなる圧電層４と金よりなる上部電極層５との間にチタンやクロムの層を形成することにより圧電層４と上部電極層５の密着強度をさらに向上させることができる。すなわち、上記材料はＰＺＴとの密着性に優れ、かつ、金とは強固な拡散層を形成するため密着強度を向上させることができるものである。発明者らの実験では、例えばチタンを用いた場合２０〜１００オングストローム程度の膜厚の層を形成することにより十分な密着性を得ることができた。
【００２８】
続いて図８〜図１６は特に腕部１０Ａ，１０Ｂの断面図を示している。
【００２９】
まず、図８で上部電極層５の励振電極５Ａ、検出電極５Ｂを形成する部分に素子形成用レジスト膜７を形成する（図３Ｅ）。この形成方法としては感光性樹脂を用いた一般的なフォトリソ法を用いることができる。
【００３０】
次に図９でドライエッチングにて素子形成用レジスト膜７で覆われている以外の領域の上部電極層５および圧電層４の除去を行うことにより励振電極５Ａおよび検出電極５Ｂを形成する（図３Ｆ）。このとき次の素子形成用レジスト膜７の除去工程で用いる除去用溶剤や、後の工程により下部電極層３と圧電層４の界面が侵されることを防止するために下部電極層３が表出しないよう圧電層４の底面に至る直前で圧電層４の除去を終了させる。
【００３１】
ついで図１０で素子形成用レジスト膜７を除去する（図３Ｇ）。これにより上部電極層５は励振電極５Ａと検出電極５Ｂに分離される。
【００３２】
素子形成用レジスト膜７の除去用溶剤としては有機溶剤やアルカリ溶液を用いて行うことができる。また、酸素アッシング等の方法も用いることができる。
【００３３】
次に図１１にて、素子形成用レジスト膜７で覆われていた励振電極５Ａ及び検出電極５Ｂおよび圧電層４の下部において、これら励振電極５Ａ、検出電極５Ｂの垂直下方から外方に残る表面部分を覆うレジストマスク８を形成する（図３Ｈ）。このとき図１２に示すように個々の電子素子１３が分離するようにレジストマスク８の外周は他のどの電子素子１３とも連結されていないようにする。これにより以下の作用効果を奏する。すなわち、レジストマスク８が他の電子素子１３と連結していないので、後の工程で基板１の裏面側から基板１の一部の除去を行ったとき、電子素子１３は後述する接着層１２のみを介して他の電子素子１３と接続されていることになる。したがって、この接着層１２を除去することにより各電子素子１３を一括して分離することができるものである。
【００３４】
なお、レジストマスク８の形成方法は上記素子形成用レジスト膜７の場合と同様である。
【００３５】
続いて、図１２でドライエッチングにより圧電層４、下部電極層３およびバッファ層２を除去する（図３Ｉ）。
【００３６】
さらに図１３に示すように基板１をドライエッチングする。このとき、ドライエッチングは、少なくとも２種類のガスを用いる。２種類のガスとは、エッチングの条件が変わるガスであり、例えば、エッチングを促進するガスとしてＳＦ₆、エッチングを抑制するガスとしてＣ₄Ｆ₈を用いる。
【００３７】
エッチングの際には、これらガスを同時に混ぜるか、交互にガスを切り替えながら徐々にエッチングを行う。ガスを同時に混ぜた場合には、その混合比率によってエッチングの抑制と促進が制御され、部分的にエッチングが進まなくなったり、進むようになったりする。これをうまく制御すれば、エッチングは垂直下方のみに進むようになり、溝９の底面と側面の内角をほぼ直角にすることができる。
【００３８】
また、エッチングが進むにつれてエッチング促進ガスの混合比を増やすことにより溝９の底面と側面の内角を鋭角にすることができる。
【００３９】
一方、これら２種類のガスを交互に切り替えてエッチング促進とエッチング抑制を交互に切り替えた場合もこの切り替え比を制御することにより同様に溝９の形状を制御することができる。
【００４０】
ここで、基板１をエッチングする量は最終的に必要とする基板１の厚みより深くなるようエッチング量を多めに設定する。このようにすれば図１３に示すように腕部１０Ａ，１０Ｂの裏面側の方が幅の狭い台形形状となる。
【００４１】
次に、図１４に示すようにダミー基板１１と基板１を接着する（図３Ｊ）。このとき、溝９を形成する際に形成したレジストマスク８は除去せずに基板１とダミー基板１１との接着を行う。すなわち、図１３の後レジストマスク８を除去せず図１４に示すように接着層１２を介してダミー基板１１と接続する。後の工程で基板１の一部を除去した後レジストマスク８を除去する。このとき必要であれば、電子素子１３に付着した接着層１２の残留物も除去する。
【００４２】
上記の製造工程によれば、励振電極５Ａと検出電極５Ｂを構成する上部電極層５は後の工程で個々の電子素子１３に分離されるまでレジストマスク８で覆われることになるので、上部電極層５の破損や汚染を低減できるのである。
【００４３】
また、このレジストマスク８を除去する工程（図３Ｍ）をダミー基板１１へ貼り付ける工程（図３Ｊ）の前に行うことも可能である。
【００４４】
さて、上記接着層１２は電子素子１３の表面と少なくとも前記電子素子１３の外周面に形成される。ここで、基板１とダミー基板１１との接合強度をさらに向上させるためには接着層１２は台形形状となった腕部１０Ａ，１０Ｂの間（溝９）にも十分入り込むような量が望ましく、接着層１２の固着後には図１４のように台形形状の腕部１０Ａ，１０Ｂが接着層１２に食い込むよう固着されるため接合強度をさらに向上させることができる。
【００４５】
なお、図１４では電子素子の一つについて示したが、実際には図１７のように、電子素子が形成された基板１の面とダミー基板１１が向かい合うようにして接着層１２によって固着される。
【００４６】
さて、ダミー基板１１としては、平坦な表面を有し、かつ、基板１の除去による機械的ストレスに耐えられる強度を有しているものであればよく、例えば、ガラス、シリコン基板、ＳＵＳ基板等を用いることができる。
【００４７】
次に、図１５に示すように基板１の裏面側から基板１の一部を除去する（図３Ｋ）。この方法としては研削が挙げられ、高精度に基板１の厚みを制御することができる。このとき図１３に示すように研削する量は基板１が最終的に必要とする量となるように設定する。このようにすれば、製造工程において基板１に応力などの負荷がかかる上部電極層５、圧電層４、下部電極層３、バッファ層２及び基板１のエッチング工程は基板１が厚い状態で加工できるので、基板１の割れを極力減らすことができる。
【００４８】
この研削は、研削量が進んで溝９が貫通しても所定の基板厚さになるまである程度進める必要があるが、上述のようにダミー基板１１には接着層１２によって、電子素子１３の表面と少なくとも前記電子素子１３の外周面に固着されているので、図１８に示すように、個別の電子素子１３に分離された後に、さらに基板１の厚みをあわせるためにしばらく研削を続けても、個別の電子素子１３はバラバラになることがない。
【００４９】
また、上述のように研削を進める側の基板１の外周は逆側よりも小さい台形形状とすることにより、溝９が貫通してからさらに研削を進めても溝９の側面と研削面の角部（図１５のａ部）を破損することが少なくなるのである。
【００５０】
ここで、基板１が台形形状になってしまうと、角速度センサの周波数特性などに影響を与えるなど不都合な場合には、次のように行う。すなわち、図１９に示すように、基板１を途中まで垂直下方にエッチングし、最終的に必要とする厚みの少し手前のところまでエッチングが進んだとき、エッチング条件を変更して、エッチングが基板１の側壁側に広がるように行うのである（図１９のａ部）。これにより基板１の裏面側より研削を進めて溝９が貫通しても溝９の側面と研削面の角部（図１９のａ部）の破損を低減でき、また、基板１の大部分に於いて垂直な面を持つ立体とすることができる。その結果、周波数特性に悪影響を与えるなどの不都合が起こりにくいという作用効果を奏する。なお、エッチング条件を変えてエッチングが基板１の側壁側に広がるように行う方法は、エッチングのガスに２弗化キセノンを用いる方法があり、これにより溝９の底面付近のみを図１９のａ部のように側壁側に広げることが可能になる。
【００５１】
続いて、ダミー基板１１を除去し（図３Ｌ）、素子形成用レジスト膜７を除去した方法と同様の方法により図１６に示すようにレジストマスク８を除去し（図３Ｍ）、角速度センサ１５を得ることができる。また、必要に応じて図２０に示すように被実装体、例えば、外装ケース１４に実装（図３Ｎ）する。
【００５２】
なお、以上の説明では電子部品として角速度センサを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、チップ抵抗器、振動子、アクチュエータ等の電子部品においても同様の作用効果を奏するものである。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、基板の表面に複数の電子素子を形成する第一の工程と、前記電子素子の外周に沿って前記基板の表面側に溝を形成する第二の工程と、基板の裏面側から基板の一部を前記溝に到達するまで除去して前記複数の電子素子を互いに分離する第三の工程を有する電子部品の製造方法であり、基板の裏面側より基板の一部を除去することにより基板に複数形成した電子素子を個片に分離することができるため効率的に生産することができるという作用効果を奏する。
【００５４】
加えて、基板に電子素子を形成する工程において基板は十分な厚みを有しており後に基板の裏面側より基板の一部を除去することにより基板を所望厚みにするため、基板の厚みが薄い小型の電子素子であっても割れ不良を低減することができ、その結果、生産性の向上に寄与することができるという作用効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による角速度センサの斜視図
【図２】同分解斜視図
【図３】本発明の一実施の形態による角速度センサの製造工程を示す流れ図
【図４】同製造工程の一部を示す断面図
【図５】同断面図
【図６】同断面図
【図７】同断面図
【図８】同断面図
【図９】同断面図
【図１０】同断面図
【図１１】同断面図
【図１２】同断面図
【図１３】同断面図
【図１４】同断面図
【図１５】同断面図
【図１６】同断面図
【図１７】同製造工程の一部を示す斜視図
【図１８】同斜視図
【図１９】同製造工程の一部を示す断面図
【図２０】本発明の一実施の形態による角速度センサを実装後の斜視図
【符号の説明】
１基板
２バッファ層
３下部電極層
４圧電層
５上部電極層
５Ａ励振電極
５Ｂ検出電極
６補助電極
７素子形成用レジスト膜
８レジストマスク
９溝
１０Ａ腕部
１０Ｂ腕部
１１ダミー基板
１２接着層
１３電子素子
１４外装ケース
１５角速度センサ

Claims

基板の表面に複数の電子素子を形成する第一の工程と、前記電子素子の外周に沿って前記基板の表面側に溝を形成する第二の工程と、基板の裏面側から基板の一部を前記溝に到達するまで除去して前記複数の電子素子を互いに分離する第三の工程を有
し、前記第二の工程は、前記溝を形成する基板の表面を除いてレジストマスクを形成する工程と、ドライエッチングを行う工程と、前記レジストマスクを除去する工程を有する電子部品の製造方法。
レジストマスクを除去する工程を第三工程の後に行う請求項１に記載の電子部品の製造方法。
ドライエッチングは少なくとも２種類のガスを用いて行う請求項１または請求項２に記載の電子部品の製造方法。
ドライエッチングに用いるガスは少なくとも１種類がエッチングを促進するガスであり、他の少なくとも１種類はエッチングを抑制するガスである請求項３に記載の電子部品の製造方法。
エッチングはエッチングを促進するガスとエッチングを抑制するガスの混合ガスを用いて行い、基板の表面から溝を深く掘り下げるに従って前記エッチングを促進するガスの混合比率を高くしてエッチングを行う請求項４に記載の電子部品の製造方法。
エッチングはエッチングを促進するガスとエッチングを抑制するガスを交互に切り替えて繰り返し行い、基板の表面から溝を深く掘り下げるに従って前記エッチングを促進するガスの切り替え時間を多くしてエッチングを行う請求項４に記載の電子部品の製造方法。
ドライエッチングを行った後、ガスとして２弗化キセノンを用いさらにドライエッチングを行う請求項１または請求項２に記載の電子部品の製造方法。
第三の工程において基板の一部を除去する方法として、ダミー基板を用いて少なくとも電子素子の表面と前記ダミー基板とを接着層を介して接続し、基板の裏面側から研削により行う請求項１に記載の電子部品の製造方法。
接着層を電子素子の表面と少なくとも前記電子素子の外周面に形成する請求項８に記載の電子部品の製造方法。