JP4840771B2 - Method for manufacturing mechanical quantity sensor - Google Patents
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Description
本発明は、加速度や角速度等の各種の力学量を検出する力学量センサの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a mechanical quantity sensor that detects various mechanical quantities such as acceleration and angular velocity.
従来より、加速度センサや角速度センサ等の力学量センサにおいて、センサ部(検出部)の検出感度を向上させるために、センサ部を収容する密閉室の真空度を向上させる様々な工夫が行われてきている。特に、角速度を検出する力学量センサは、予めセンサ部を励振させておく必要があるが、Q値を増大させて測定感度を上げるために、空気の粘性によって振動が妨げられないように(ダンピングの影響を受けないように)密閉室内を高真空にする必要がある。従って、密閉室内の真空度は、品質や性能を決定付ける重要な要素の1つとされている。 Conventionally, in a mechanical quantity sensor such as an acceleration sensor or an angular velocity sensor, in order to improve the detection sensitivity of the sensor unit (detection unit), various contrivances have been made to improve the degree of vacuum of a sealed chamber that houses the sensor unit. ing. In particular, the mechanical quantity sensor for detecting the angular velocity needs to excite the sensor portion in advance, but in order to increase the Q value and increase the measurement sensitivity, the vibration is not hindered by the viscosity of the air (damping). It is necessary to create a high vacuum in the sealed chamber. Therefore, the degree of vacuum in the sealed chamber is one of the important factors that determine quality and performance.
一般的に力学量センサを製造する場合には、シリコン基板の両面にガラス基板を陽極接合によって接合することで、センサ部を密閉室内に収容させている。そのため、陽極接合を行う前段階、若しくは、後段階で密閉室内を真空引きする必要がある。この手法としては、様々な工夫がされてきている。その1つとして、予めガラス基板に形成した真空排気用通路を利用して、陽極接合後に真空引きを行うと共に、真空引きが終了した後、真空排気用通路を成膜にて封止し、密閉室内を真空封止する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In general, when a mechanical quantity sensor is manufactured, a glass substrate is bonded to both surfaces of a silicon substrate by anodic bonding so that the sensor unit is accommodated in a sealed chamber. For this reason, it is necessary to evacuate the sealed chamber before or after anodic bonding. Various devices have been devised for this technique. As one of them, the evacuation passage formed in the glass substrate in advance is used to perform evacuation after anodic bonding, and after the evacuation is completed, the evacuation passage is sealed by film formation and sealed. A method of vacuum-sealing a room is known (for example, see Patent Document 1).
図18にこの方法で製造された力学量センサの断面図を示す。図18に示すように、この力学量センサ40は、シリコン基板41と、該シリコン基板41の両面に接合されたガラス基板42とから構成されている。また、シリコン基板41に形成された貫通孔43と、両ガラス基板42とで囲まれた密閉室44内にセンサ部45が真空封止された状態で収容されている。また、シリコン基板41には、密閉室44に連通した排気溝46が形成されており、ガラス基板42には排気溝46に連通する排気孔47が形成されている。そして、これら排気孔47及び排気溝46は、ガラス基板42上に成膜された薄膜48によって塞がれている。これにより、密閉室44は封止されている。
なお、排気溝46及び排気孔47は、真空引きする際の真空排気用通路49を構成している。また、力学量センサ40を側方から見たときに、外部から排気溝46は確認することができない。
FIG. 18 shows a cross-sectional view of a mechanical quantity sensor manufactured by this method. As shown in FIG. 18, the
The
次に、この力学量センサ40を製造するにあたって、密閉室44内を真空封止する方法について、図19から図21を参照しながら簡単に説明する。図19は、貫通孔43、センサ部45及び排気溝46を形成したシリコン基板41と、排気孔47を形成したガラス基板42とを重ね合わせた後、ガラス基板42の上方から見た平面図である。図20は、図19に示すF−F線に沿った断面図である。図21は、図20をガラス基板42側から見た上面図である。
Next, a method of vacuum-sealing the inside of the sealed
まず、ガラス基板42に排気孔47を形成すると共にシリコン基板41に排気溝46を形成して、真空排気用通路49を形成しておく。その後、図19に示すように、各排気孔47と排気溝46とが連通するようにシリコン基板41とガラス基板42とを重ね合わせた後、陽極接合によって接合し、密閉室44内にセンサ部45を収容する。この際、密閉室44は、真空排気用通路49を介して外部に連通している状態となっている。そして陽極接合後、一体に接合されたガラス基板42及びシリコン基板41を図示しない真空槽内に配置して真空引きを行う。これによって、排気溝46及び排気孔47を介して密閉室44が真空引きされるので、該密閉室44が真空状態になる。そして、真空引きが終了した後、排気孔47が形成されているガラス基板42の表面にスパッタや蒸着等により薄膜48を成膜して、排気溝46及び排気孔47を該薄膜48によって埋める。これにより、密閉室44内を真空封止することができる。
First, an
この方法によれば、真空引きを行った後、成膜によって直ちに密閉室44を真空封止できるので、密閉室44内の真空度を向上することができる。また現在では、密閉室44の真空度をさらに向上させるため、排気溝46の形状変更等を行い、流路抵抗を小さくする工夫等がなされている。
しかしながら、上記従来の方法では、以下の課題が残されている。
即ち、一般的に力学量センサ40を製造する場合には、シリコン基板41である1枚の大きなウエハを利用して一度に大量の力学量センサ40を製造している。つまり半導体技術によりウエハに対して複数のセンサ部45を形成した後、該ウエハの両面にガラス基板42を接合し、最後に、ウエハを格子状にダイシングすることで複数の力学量センサ40を製造している。そのため、真空引きに関しても、両面にガラス基板42を接合したウエハを真空槽に入れた状態で行っている。この際、センサ部45が収容されている複数の密閉室44の数だけ真空排気用通路49が形成されており、各チップ毎に真空引きが行われるようになっている。
However, the following problems remain in the conventional method.
That is, in general, when the
ところがウエハは、この真空引きを行うまでの間エッチング等の様々な工程を経てきているので、加工精度にどうしてもバラツキがでてしまうものであった。そのため、複数の密閉室44や真空排気用通路49も同様に加工精度にバラツキが生じてしまうものであった。よって、ウエハ全体を同じ時間だけ真空引きしたとしても、複数の密閉室44内が同じ真空度にならず、どうしてもバラツキが出てしまうものであった。その結果、成膜によって同じタイミングで複数の真空排気用通路49を封止したとしても、同一のウエハで製造された複数の力学量センサ40の真空度を一定のレベルに安定させることができず、品質を安定させることが難しかった。つまり、チップ間における真空度のバラツキをなくして、一定の品質の力学量センサ40を安定して複数製造することが困難であった。また、仮に排気溝46の形状を変更したとしても、上記問題はウエハ全体としてのものであるので、真空度のバラツキを低減できるものではない。
However, since the wafer has been subjected to various processes such as etching until the evacuation is performed, the processing accuracy is inevitably varied. For this reason, the plurality of sealed
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、チップ間における真空度のバラツキを極力なくして、均一な品質の力学量センサを安定して製造することができる力学量センサの製造方法、及び、該力学量センサの製造方法により製造された力学量センサ、並びに、該力学量センサを有する電子機器を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to eliminate the variation in the degree of vacuum between chips as much as possible and to stably manufacture a mechanical sensor of uniform quality. It is an object to provide a manufacturing method of a quantity sensor, a mechanical quantity sensor manufactured by the manufacturing method of the mechanical quantity sensor, and an electronic device having the mechanical quantity sensor.
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明の力学量センサの製造方法は、半導体基板と、該半導体基板の両面に接合される一方のガラス基板及び他方のガラス基板とを利用して、外部から作用した力学量を検出するセンサ部を有する力学量センサを一度に複数製造する方法であって、前記半導体基板に周囲を壁部で囲まれた複数の貫通孔を形成すると共に、これら複数の貫通孔内に配置されるように前記センサ部をそれぞれ形成するセンサ部形成工程と、前記半導体基板の表面に、隣接する前記貫通孔同士を結ぶ排気溝を所定深さで形成する排気溝形成工程と、前記壁部に、前記複数の貫通孔の周囲を囲むように前記排気溝に連通する連通溝を前記排気溝よりも深く形成する連通溝形成工程と、前記一方のガラス基板を前記半導体基板に重ね合わせたときに、前記排気溝を少なくとも前記貫通孔の近傍で外部に連通させるように該ガラス基板に第1の排気孔を形成すると共に、前記連通溝を外部に連通させるように第2の排気孔を連通溝に沿って複数形成する排気孔形成工程と、前記一方のガラス基板を前記排気溝が形成された前記半導体基板の一方の面に接合すると共に、前記他方のガラス基板を前記半導体基板の他方の面に接合する接合工程と、該接合工程後、前記連通溝及び前記排気溝を介して、前記貫通孔と前記第1及び第2のガラス基板とで囲まれた密閉室内を真空状態にする真空工程と、該真空工程後、真空中で前記一方のガラス基板の表面に薄膜を成膜して前記密閉室を真空封止する封止工程と、該封止工程後、一体的に接合された前記半導体基板と前記一方のガラス基板と前記第2のガラス基板とを、前記連通溝に沿って切断して複数に固片化する切断工程とを備えていることを特徴とするものである。
The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
The method of manufacturing a mechanical quantity sensor of the present invention includes a sensor unit that detects a mechanical quantity acting from the outside using a semiconductor substrate, one glass substrate bonded to both surfaces of the semiconductor substrate, and the other glass substrate. A plurality of mechanical quantity sensors at a time, wherein a plurality of through holes surrounded by walls are formed in the semiconductor substrate, and the plurality of mechanical quantity sensors are disposed in the plurality of through holes. A sensor part forming step for forming each sensor part, an exhaust groove forming step for forming an exhaust groove connecting adjacent through holes with a predetermined depth on the surface of the semiconductor substrate, and a plurality of the wall parts A communication groove forming step of forming a communication groove communicating with the exhaust groove so as to surround the periphery of the through hole deeper than the exhaust groove; and when the one glass substrate is overlaid on the semiconductor substrate, the exhaust groove A little In addition, a first exhaust hole is formed in the glass substrate so as to communicate with the outside in the vicinity of the through hole, and a plurality of second exhaust holes are formed along the communication groove so as to communicate the communication groove with the outside. An exhaust hole forming step, and a joining step of joining the one glass substrate to one surface of the semiconductor substrate in which the exhaust groove is formed and joining the other glass substrate to the other surface of the semiconductor substrate. And after the joining step, a vacuum step of evacuating a sealed chamber surrounded by the through hole and the first and second glass substrates via the communication groove and the exhaust groove, and the vacuum step Thereafter, a sealing step of forming a thin film on the surface of the one glass substrate in vacuum and vacuum-sealing the sealed chamber, and the semiconductor substrate and the one integrally bonded after the sealing step Glass substrate and the second glass substrate And it is characterized in that it comprises a cutting step of Katahen into several cut along the communication groove.
この発明に係る力学量センサの製造方法においては、センサ部形成工程、排気溝形成工程、連通溝形成工程、排気孔形成工程、接合工程、真空工程、封止工程及び切断工程を行うことで、加速度や角速度等を検出するセンサ部が密閉室内に封止された封止型の力学量センサを一度に複数製造することができる。なお、真空工程、封止工程及び切断工程を除く各工程は、同時に行っても良く工程順番は限定されるものではない。 In the manufacturing method of the mechanical quantity sensor according to the present invention, by performing the sensor part forming process, the exhaust groove forming process, the communication groove forming process, the exhaust hole forming process, the joining process, the vacuum process, the sealing process, and the cutting process, A plurality of sealed mechanical quantity sensors in which sensor portions for detecting acceleration, angular velocity, and the like are sealed in a sealed chamber can be manufactured at a time. In addition, each process except a vacuum process, a sealing process, and a cutting process may be performed simultaneously, and a process order is not limited.
まず、シリコン基板等の半導体基板に、周囲を壁部で囲まれた貫通孔を形成すると共に、これら複数の貫通孔内に梁部等で支持されたセンサ部をそれぞれ形成するセンサ部形成工程を行う。なお、これら複数の貫通孔は、後にセンサ部を密閉する密閉室となるものである。そして、半導体基板の表面に、隣接する貫通孔同士を結ぶ排気溝を形成する排気溝形成工程を行う。この際、排気溝の深さが決められた所定の深さとなるように形成する。これにより、排気溝が形成された側にガラス基板を重ねたとしても、各貫通孔は、排気溝を介して隣接する貫通孔と通じた状態となる。 First, a sensor part forming step is performed in which a through hole surrounded by a wall part is formed in a semiconductor substrate such as a silicon substrate, and a sensor part supported by a beam part or the like is formed in each of the plurality of through holes. Do. In addition, these several through-holes become a sealed chamber which seals a sensor part later. And the exhaust groove formation process which forms the exhaust groove which connects adjacent through-holes to the surface of a semiconductor substrate is performed. At this time, the exhaust groove is formed to have a predetermined depth. Thereby, even if the glass substrate is stacked on the side where the exhaust groove is formed, each through hole is in a state of communicating with the adjacent through hole through the exhaust groove.
次いで、各貫通孔の間を遮っている半導体基板の壁部に連通溝を形成する連通溝形成工程を行う。この際、壁部に沿いながら排気溝よりも深く溝を形成する。これにより、各貫通孔の周囲を連通溝で囲むことができると共に、隣接する貫通孔同士を結ぶ排気溝を横切って、該排気溝に連通した状態となる。よって、排気溝が形成された側にガラス基板を重ねた際に、各貫通孔は、排気溝を介して隣接する貫通孔に通じるだけでなく、連通溝及び排気溝を介してその他の貫通孔と通じた状態になる。つまり、各貫通孔は、連通溝及び排気溝を介して全て連通した状態となる。 Next, a communication groove forming step is performed in which a communication groove is formed in the wall portion of the semiconductor substrate blocking between the through holes. At this time, a groove is formed deeper than the exhaust groove along the wall. As a result, the periphery of each through hole can be surrounded by the communication groove, and the exhaust groove that connects adjacent through holes is crossed and communicated with the exhaust groove. Therefore, when the glass substrate is stacked on the side where the exhaust groove is formed, each through hole not only communicates with the adjacent through hole via the exhaust groove, but also other through holes via the communication groove and the exhaust groove. It will be in the state connected with. That is, each through hole is in a state of being in communication with each other via the communication groove and the exhaust groove.
また、上記工程と同時或いは前後して、一方のガラス基板に、第1の排気孔及び第2の排気孔をそれぞれ形成する排気孔形成工程を行う。この際、一方のガラス基板を半導体基板の排気溝が形成された側に重ね合わせたときに、貫通孔の近傍の排気溝上に位置するように第1の排気孔を形成する。つまり、第1の排気孔は、各貫通孔に極力近い位置に形成される。また、一方のガラス基板を、半導体基板の排気溝が形成された側に重ね合わせたときに、各貫通孔の周囲を取り囲むように形成された連通溝上に沿って第2の貫通孔複数形成する。 Further, at the same time as or before or after the above process, an exhaust hole forming process for forming the first exhaust hole and the second exhaust hole in one glass substrate is performed. At this time, the first exhaust hole is formed so as to be positioned on the exhaust groove in the vicinity of the through hole when one glass substrate is superimposed on the side of the semiconductor substrate where the exhaust groove is formed. That is, the first exhaust hole is formed at a position as close as possible to each through hole. Further, when one glass substrate is overlaid on the side of the semiconductor substrate where the exhaust grooves are formed, a plurality of second through holes are formed along the communication grooves formed so as to surround the periphery of each through hole. .
そして、上記各工程が終了した後、第1の排気孔及び第2の排気孔が形成された一方のガラス基板を、半導体基板の一方の面(排気溝が形成された側の面)に接合すると共に、他方の面に他方のガラス基板を接合する接合工程を行う。この接合工程によって、半導体基板に形成された複数のセンサ部は、貫通孔と両ガラス基板とで囲まれた密閉室内に収容された状態となる。但しこの時点では、各密閉室は、排気溝、連通溝、第1の排気孔及び第2の排気孔を介して外部と連通している。 Then, after the above steps are completed, one glass substrate on which the first exhaust hole and the second exhaust hole are formed is bonded to one surface of the semiconductor substrate (the surface on which the exhaust groove is formed). At the same time, a bonding step of bonding the other glass substrate to the other surface is performed. By this joining step, the plurality of sensor portions formed on the semiconductor substrate are housed in a sealed chamber surrounded by the through hole and both glass substrates. However, at this time, each sealed chamber communicates with the outside through the exhaust groove, the communication groove, the first exhaust hole, and the second exhaust hole.
この接合工程が終了した後、密閉室内を真空にする真空工程を行う。即ち、両ガラス基板に一体的に接合された半導体基板を、真空槽内に入れて真空引きを行う。この際、上述したように、各密閉室は、排気溝、連通溝、第1の排気孔及び第2の排気孔を介して外部と連通している。そのため、各密閉室内の真空引きを一度に同時に行うことができる。しかも各密閉室は、排気溝及び連通溝を介して全て連通しているので、各密閉室の真空度が平衡状態になり易い。従って、加工精度の影響により、各密閉室や排気溝や第1の排気孔等に若干の加工バラツキが生じていたとしても、従来のものとは異なり、このような加工バラツキからの影響を直接受け難い。つまり、全ての密閉室に通じている連通溝を利用して真空引きができるので、多少の加工精度のバラツキがあったとしても、これらの影響を受ける以上に積極的に真空引きすることができ、真空度を均一な状態にすることができる。従って、チップ間(各密閉室間)における真空度のバラツキを極力なくすことができる。特に、連通溝は、排気溝よりも深く形成されているので、流路抵抗が小さく真空引きを行い易い。従って、各密閉室を確実に真空引きして真空度を均一な状態に近づけるだけでなく、真空度を高めることができる。更には、短い時間で一定レベルの真空度に近づけるので、真空工程の時間を短縮することができ、製造効率を高めることができる。 After this joining process is completed, a vacuum process for evacuating the sealed chamber is performed. That is, a semiconductor substrate integrally bonded to both glass substrates is placed in a vacuum chamber and evacuated. At this time, as described above, each sealed chamber communicates with the outside through the exhaust groove, the communication groove, the first exhaust hole, and the second exhaust hole. Therefore, evacuation in each sealed chamber can be performed at the same time. In addition, since each sealed chamber is in communication with each other via the exhaust groove and the communication groove, the degree of vacuum of each sealed chamber tends to be in an equilibrium state. Therefore, even if there is some processing variation in each sealed chamber, exhaust groove, first exhaust hole, etc. due to the effect of processing accuracy, unlike the conventional one, the influence from such processing variation is directly affected. It is hard to receive. In other words, vacuuming can be performed by using the communication grooves communicating with all the sealed chambers, so even if there is some variation in processing accuracy, it is possible to perform vacuuming more positively than it is affected by these. The degree of vacuum can be made uniform. Therefore, variation in the degree of vacuum between chips (between each sealed chamber) can be minimized. In particular, since the communication groove is formed deeper than the exhaust groove, the flow path resistance is small and evacuation is easy. Therefore, not only can each vacuum chamber be surely evacuated to bring the degree of vacuum closer to a uniform state, but also the degree of vacuum can be increased. Furthermore, since the degree of vacuum is close to a certain level in a short time, the time for the vacuum process can be shortened and the production efficiency can be increased.
そして、真空工程を一定時間行った後、各密閉室を真空封止する封止工程を行う。即ち、真空中でスパッタや蒸着等により、一方のガラス基板の表面に薄膜を成膜する。この工程によって、第1の排気孔の内周面も成膜されると共に、薄膜が排気溝に溜まって第1の排気孔が塞がる。これにより、各密閉室と外部とを繋げる通路を塞ぐことができ、各密閉室内を真空封止することができる。
一方、第2の排気孔の内周面にも成膜されるが、連通溝は排気溝よりも深く形成されているので、薄膜が連通溝を塞いでしまうことがない。よって、第2の排気孔は、第1の排気孔と異なり塞がってしまうことがない。そのため、一方のガラス基板の表面は、完全に薄膜によって成膜されず、第2の排気孔の部分で穴が空いたような成膜状態となる。従って、膜応力を低減することができ、一方のガラス基板が膜応力によって反ってしまうことを極力防止することができる。その結果、品質を向上することができる。
And after performing a vacuum process for a fixed time, the sealing process of vacuum-sealing each sealed chamber is performed. That is, a thin film is formed on the surface of one glass substrate by sputtering or vapor deposition in a vacuum. By this step, the inner peripheral surface of the first exhaust hole is also formed, and a thin film accumulates in the exhaust groove to close the first exhaust hole. Thereby, the path | route which connects each sealed chamber and the exterior can be closed, and each sealed chamber can be vacuum-sealed.
On the other hand, although the film is also formed on the inner peripheral surface of the second exhaust hole, since the communication groove is formed deeper than the exhaust groove, the thin film does not block the communication groove. Therefore, the second exhaust hole is not blocked unlike the first exhaust hole. Therefore, the surface of one glass substrate is not completely formed by a thin film, and is in a film formation state in which a hole is formed in the second exhaust hole portion. Therefore, the film stress can be reduced, and the one glass substrate can be prevented from being warped by the film stress as much as possible. As a result, quality can be improved.
そして、最後に一体的に接合された半導体基板及び両ガラス基板を、連通溝に沿ってダイシングブレード等の切断刃により切断して固片化する切断工程を行う。これにより、センサ部が密閉室内に収容された封止型の力学量センサをチップ毎に小分けすることができ、一度に複数製造することができる。
特に、チップ間における真空度のバラツキを極力なくして、均一な品質の力学量センサを一度に複数安定して製造することができる。しかも、従来よりも真空度が向上していると共に、反り等がなく品質が向上した力学量センサを短時間で効率良く製造することができる。また、切断工程の際、連通溝に沿って切断するので主に両ガラス基板を切断するだけで済む。よって、切断量が少なくて済み、切断性を向上することができると共に切断刃にかかる負担を減らすことができる。
Then, a cutting step is performed in which the semiconductor substrate and the two glass substrates that are integrally bonded together are cut by a cutting blade such as a dicing blade along the communication groove to be solidified. Thereby, the sealed mechanical quantity sensor in which the sensor unit is accommodated in the sealed chamber can be subdivided for each chip, and a plurality of them can be manufactured at a time.
In particular, it is possible to stably manufacture a plurality of mechanical quantity sensors of uniform quality at a time by minimizing the variation in the degree of vacuum between chips. Moreover, it is possible to efficiently manufacture a mechanical quantity sensor having improved vacuum and improved quality without warping or the like as compared with the prior art. Moreover, since it cut | disconnects along a communicating groove in the case of a cutting process, it only needs to cut | disconnect both glass substrates mainly. Therefore, the amount of cutting can be reduced, cutting performance can be improved, and the burden on the cutting blade can be reduced.
また、本発明の力学量センサの製造方法は、上記本発明の力学量センサの製造方法において、前記連通溝形成工程の際に、前記半導体基板を貫通するように前記連通溝を形成することを特徴とするものである。 The mechanical quantity sensor manufacturing method of the present invention is characterized in that, in the mechanical quantity sensor manufacturing method of the present invention, the communication groove is formed so as to penetrate the semiconductor substrate in the communication groove forming step. It is a feature.
この発明に係る力学量センサの製造方法においては、連通溝を形成する際に半導体基板を貫通するように形成するので、連通溝の深さを最大限深くすることができる。従って、真空引きをより容易に行うことができ、各密閉室間の真空度のバラツキをさらになくすことができる。また、密閉室内の真空度をより向上させることができると共に、真空工程にかける時間を短縮することができる。
なお、この場合には一方のガラス基板を接合した後に、半導体基板の他方の面側から連通溝を形成するように工程順序を一部変更すれば良い。
In the method of manufacturing a mechanical quantity sensor according to the present invention, the communication groove is formed so as to penetrate the semiconductor substrate when the communication groove is formed, so that the depth of the communication groove can be maximized. Therefore, evacuation can be performed more easily, and variations in the degree of vacuum between the sealed chambers can be further eliminated. In addition, the degree of vacuum in the sealed chamber can be further improved, and the time required for the vacuum process can be shortened.
In this case, after joining one glass substrate, the process order may be partially changed so that the communication groove is formed from the other surface side of the semiconductor substrate.
また、本発明の力学量センサの製造方法は、上記本発明の力学量センサの製造方法において、前記センサ部形成工程の際、前記壁部が格子状になるように、前記複数の貫通孔を前記半導体基板の平面方向に沿った2方向に整列した状態で形成し、前記排気孔形成工程の際、前記壁部に形成された前記連通溝が直交するポイント上に、前記第2の排気孔を複数形成することを特徴とするものである。 The mechanical quantity sensor manufacturing method of the present invention is characterized in that, in the mechanical quantity sensor manufacturing method of the present invention, the plurality of through-holes are formed so that the wall portion has a lattice shape in the sensor portion forming step. The second exhaust hole is formed in a state aligned in two directions along the plane direction of the semiconductor substrate, and the second exhaust hole is formed on a point where the communication groove formed in the wall portion is orthogonal in the exhaust hole forming step. A plurality of are formed.
この発明に係る力学量センサの製造方法においては、半導体基板にセンサ部を形成する際に、複数の貫通孔を平面方向に沿った2方向(縦方向と横方向)に整列した状態で形成する。これにより、各貫通孔の周囲を取り囲む壁部は格子状となる。そのため、壁部に形成する連通溝も同様に格子状となる。そして、排気孔形成工程の際、連通溝が直交するポイント上に位置するように、一方のガラス基板に第2の排気孔を複数形成する。よって、整列した状態で形成された複数の密閉室に対して、均等に第2の排気孔を配置することができる。
従って、各密閉室に対して同じ条件で真空引きを行うことができるので、真空度のバラツキをさらに低減することができ、品質をより安定して製造することができる。
In the manufacturing method of the mechanical quantity sensor according to the present invention, when forming the sensor portion on the semiconductor substrate, the plurality of through holes are formed in a state aligned in two directions (longitudinal direction and lateral direction) along the plane direction. . Thereby, the wall part surrounding the circumference | surroundings of each through-hole becomes a grid | lattice form. For this reason, the communication grooves formed in the wall portion also have a lattice shape. And in the case of an exhaust hole formation process, two or more 2nd exhaust holes are formed in one glass substrate so that a communicating groove may be located on the point which intersects perpendicularly. Therefore, the second exhaust holes can be evenly arranged with respect to the plurality of sealed chambers formed in an aligned state.
Therefore, since each vacuum chamber can be evacuated under the same conditions, variations in the degree of vacuum can be further reduced, and the quality can be more stably produced.
また、本発明の力学量センサの製造方法は、上記本発明の力学量センサの製造方法において、前記排気孔形成工程の際、前記排気溝と前記連通溝とが交わるポイント上に、前記第1の排気孔を含む大きさで前記第2の排気孔を形成することを特徴とするものである。 Further, the mechanical quantity sensor manufacturing method of the present invention is the above-described mechanical quantity sensor manufacturing method of the present invention, wherein the exhaust groove and the communication groove intersect with each other in the exhaust hole forming step. The second exhaust hole is formed in a size including the exhaust hole.
この発明に係る力学量センサの製造方法においては、排気溝と連通溝とが交わるポイント上に、第1の排気孔を含む大きさで第2の排気孔を形成する。つまり、第1の排気孔と第2の排気孔とを別々に一方のガラス基板に形成するのではなく、第2の排気孔を第1の排気孔としても機能させることができる。この場合の作用効果は、第1の排気孔と第2の排気孔とを別々に形成した場合と同様である。それに加え、一方のガラス基板に形成する排気孔の数を減らすことができるので、ガラス基板自体の強度低下を防ぐことができる。よって、強度的な信頼性を向上することができる。また、ガラス基板の強度低下を防げるので、ガラス基板の厚みを薄くすることもでき、さらなる小型化、薄型化を図ることもできる。 In the method of manufacturing a mechanical quantity sensor according to the present invention, the second exhaust hole is formed in a size including the first exhaust hole on the point where the exhaust groove and the communication groove intersect. That is, instead of forming the first exhaust hole and the second exhaust hole separately on one glass substrate, the second exhaust hole can also function as the first exhaust hole. The effect in this case is the same as the case where the first exhaust hole and the second exhaust hole are formed separately. In addition, since the number of exhaust holes formed in one glass substrate can be reduced, it is possible to prevent a decrease in strength of the glass substrate itself. Therefore, strength reliability can be improved. Moreover, since the strength reduction of the glass substrate can be prevented, the thickness of the glass substrate can be reduced, and further reduction in size and thickness can be achieved.
また、本発明の力学量センサの製造方法は、上記本発明のいずれかの力学量センサの製造方法において、前記接合工程が、前記半導体基板と、前記一方のガラス基板及び前記他方のガラス基板とを、陽極接合又は常温接合により接合することを特徴とするものである。 Moreover, the manufacturing method of the mechanical quantity sensor of this invention is the manufacturing method of the mechanical quantity sensor of any one of the said invention, The said joining process is the said semiconductor substrate, said one glass substrate, and said other glass substrate. Are bonded by anodic bonding or room temperature bonding.
この発明に係る力学量センサの製造方法においては、接合工程の際に陽極接合又は常温接合を行って接合を行う。特に、一般的に用いる陽極接合を行うことで、特別な手法を用いることなく確実に半導体基板と両ガラス基板とを接合することができる。また、常温接合を行った場合には、陽極接合とは異なり温度を上げる必要がなく、常温で接合することが可能である。そのため、陽極接合の時とは異なり、温度上昇に起因する酸素ガスが発生することがなく、密閉室の真空度を低下させる恐れがない。そのため、より高感度な力学量センサを製造することができる。 In the method of manufacturing a mechanical quantity sensor according to the present invention, anodic bonding or room temperature bonding is performed during the bonding process. In particular, by performing commonly used anodic bonding, the semiconductor substrate and both glass substrates can be reliably bonded without using a special technique. In addition, when room temperature bonding is performed, it is not necessary to raise the temperature unlike anodic bonding, and bonding can be performed at room temperature. Therefore, unlike anodic bonding, oxygen gas due to temperature rise is not generated, and there is no possibility of lowering the degree of vacuum in the sealed chamber. Therefore, a more sensitive mechanical quantity sensor can be manufactured.
本発明に係る力学量センサの製造方法によれば、チップ間における真空度のバラツキを極力なくして、均一な品質の力学量センサを安定して製造することができる。
According to the method of manufacturing a mechanical quantity sensor according to the present invention, it is possible to stably manufacture a mechanical quantity sensor of uniform quality while minimizing variations in the degree of vacuum between chips .
以下、本発明に係る力学量センサ及び電子機器並びに力学量センサの製造方法の一実施形態を、図1から図17を参照して説明する。
なお、本実施形態では、電子機器を、デジタルカメラや携帯電話器等のカメラ機構を有する電子機器1として、また、力学量センサを、角速度を検出する角速度センサ(以下、ジャイロセンサ2と称する)として以下に説明する。
Hereinafter, an embodiment of a mechanical quantity sensor, an electronic device, and a manufacturing method of a mechanical quantity sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, the electronic device is an electronic device 1 having a camera mechanism such as a digital camera or a mobile phone, and the mechanical quantity sensor is an angular velocity sensor (hereinafter referred to as a gyro sensor 2) that detects an angular velocity. Will be described below.
図1は、本実施形態のジャイロセンサ2が組み込まれた電子機器1の機能ブロック図である。図1に示すように、電子機器1は、手ぶれ補正機構となるカメラモジュール3と、上記ジャイロセンサ2を有するジャイロセンサモジュール4とを備えている。カメラモジュール3は、ジャイロセンサモジュール4から送られてきた角速度に基づいて、図示しないカメラレンズの補正量の算出を行うレンズ補正量算出回路5と、該レンズ補正量算出回路5で算出された補正量に基づいてX軸用レンズアクチュエータ6及びY軸用レンズアクチュエータ7を駆動するレンズ駆動回路8とを備えている。そして、両レンズアクチュエータ6、7が、それぞれカメラレンズをX方向及びY方向に適時変位させることで、手振れ補正等ができるようになっている。
FIG. 1 is a functional block diagram of an electronic device 1 in which the
ジャイロセンサモジュール4は、ジャイロセンサ2と、該ジャイロセンサ2で検出された角速度に応じた静電容量を電圧に変換するC−V変換回路9と、変換された電圧から角速度を算出する角速度算出回路10とを備えている。また、角速度算出回路10は、算出した角速度を上記レンズ補正量算出回路5に出力するようになっている。
The
図2は、ジャイロセンサ2の断面図である。図2に示すように、ジャイロセンサ2は、シリコン基板(半導体基板)15と、該シリコン基板15を上下から挟み込んだ状態で接合された上部ガラス基板(一方の基板)16及び下部ガラス基板(他方の基板)17とを備えている。なお、シリコン基板15及び両ガラス基板16、17の厚みは、約300〜800μmである。
シリコン基板15は、図示しない梁部によって支持され、外部から作用した角速度(力学量)を検出するセンサ部18を有している。このセンサ部18は、シリコン基板15に形成された貫通孔19と、上部ガラス基板16及び下部ガラス基板17とで囲まれた密閉室20内に収容されている。つまり、このジャイロセンサ2は、センサ部18を密閉室20内に収容した封止型のセンサである。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
The
またジャイロセンサ2は、シリコン基板15のフレーム(壁部)15aと上部ガラス基板16との間に、密閉室20と外部と連通させる排気溝21を有している。但し、この排気溝21は、上部ガラス基板16及び該上部ガラス基板16に形成された第1の排気孔22上に成膜された薄膜23によって、途中で塞がれた状態となっている。これにより密閉室20内は、真空封止されている。つまり、ジャイロセンサ2を側方から見たときに、シリコン基板15と上部ガラス基板16との間に排気溝21を確認することができると共に、該排気溝21の途中が薄膜23によって塞がれていることを確認することができる。
The
なお、センサ部18は、密閉室20内で図示しない電極からの静電引力を受けて、所定周波数で振動するようになっている。そして、この振動状態において外部から角速度を受けると、センサ部18は梁部を中心として捩れて変位し、図示しない電極との距離が変化するようになっている。そして、センサ部18は、この距離変化を静電容量の変化として検出すると共に、C−V変換回路9に出力するようになっている。
The
次に、このように構成されたジャイロセンサ2の製造方法について、以下に説明する。
本実施形態の製造方法は、ウエハ基板でもある大きな1枚のシリコン基板15を利用して封止型のジャイロセンサ2を一度に複数の製造する方法である。この製造方法は、センサ部形成工程と、排気溝形成工程と、連通溝形成工程と、排気孔形成工程と、接合工程と、真空工程と、封止工程と、切断工程とを適宜行って製造する方法である。
Next, a method for manufacturing the
The manufacturing method of the present embodiment is a method for manufacturing a plurality of sealed
センサ部形成工程は、シリコン基板15に対して周囲をフレーム15aで囲まれた複数の貫通孔19を形成すると共に、これら複数の貫通孔19内に配置されるようにセンサ部18をそれぞれ形成する工程である。また、排気溝形成工程は、シリコン基板15の表面に、隣接する貫通孔19同士を結ぶように排気溝21を所定の深さで形成する工程である。また、連通溝形成工程は、排気溝21に連通する連通溝25を、複数の貫通孔19の周囲を囲むように排気溝21よりも深くフレーム15aに形成する工程である。また、排気孔形成工程は、上部ガラス基板16をシリコン基板15に重ね合わせたときに、排気溝21を少なくとも貫通孔19の近傍で外部に連通させるように該上部ガラス基板16に第1の排気孔22を形成すると共に、連通溝25を外部に連通させるように第2の排気孔24を連通溝25に沿って複数形成する工程である。
In the sensor part forming step, a plurality of through
また、接合工程は、上部ガラス基板16を排気溝21が形成されたシリコン基板15の一方の面に接合すると共に、下部ガラス基板17をシリコン基板15の他方の面に接合する工程である。また、真空工程は、接合工程後、第1の排気孔22、第2の排気孔24、排気溝21及び連通溝25を介して、密閉室20内を真空状態にする工程である。また、封止工程は、真空中で上部ガラス基板16の表面に薄膜23を成膜して密閉室20を真空封止する工程である。また、切断工程は、一体的に接合されたシリコン基板15と両ガラス基板16、17とを連通溝25に沿って切断して、複数に固片化する工程である。
The bonding step is a step of bonding the
これら各工程について、図3から図14を参照しながら以下に詳細に説明する。なお上述した各工程のうち、真空工程、封止工程及び切断工程を除く各工程は、同時に行っても良く工程順番は限定されるものではない。本実施形態では、上部ガラス基板16をシリコン基板15に先に接合した後に、連通溝形成工程を行う場合を例に挙げて説明する。
Each of these steps will be described in detail below with reference to FIGS. In addition, among each process mentioned above, each process except a vacuum process, a sealing process, and a cutting process may be performed simultaneously, and a process order is not limited. In the present embodiment, the case where the communication groove forming step is performed after the
図3は、ウエハ基板でもある1枚の大きなシリコン基板15を上方から見た平面図である。まず、図3に示すように、リソグラフィ技術やエッチング等の半導体加工技術により、シリコン基板15上に周囲をフレーム15aで囲まれた貫通孔19を複数形成すると共に、これら各貫通孔19内にセンサ部18を形成するセンサ部形成工程を行う。この際、本実施形態では、フレーム15aが格子状に形成されるように、複数の貫通孔19をシリコン基板15の平面方向に沿った2方向(図3に示す縦方向L1と横方向L2)に整列した状態で形成する。
FIG. 3 is a plan view of one
次いで、シリコン基板15の表面に排気溝21を形成する排気溝形成工程を行う。図4は、図3の状態から排気溝21を形成した後のシリコン基板15を上方から見た平面図である。また図5は、図4に示すA−A線に沿った断面図である。
これら図4及び図5に示すように、隣接する貫通孔19同士を結ぶように排気溝21を形成する。この際、本実施形態では、横方向(L2方向)に隣接する貫通孔19同士を結ぶように排気溝21を形成する。但し、この場合に限られず、縦方向(L1方向)に隣接する貫通孔19同士を結ぶように形成しても構わないし、縦方向(L1方向)及び横方向(L2方向)の2方向に隣接する貫通孔19同士をそれぞれ結ぶように形成しても構わない。また、排気溝21を形成する際に、予め決められた深さ数μmとなるように形成する。このようにシリコン基板15に排気溝21を形成することで、上部ガラス基板16をシリコン基板15に重ねたとしても、各貫通孔19は排気溝21を介して隣接する貫通孔19と通じた状態となる。
Next, an exhaust groove forming step for forming the
As shown in FIGS. 4 and 5, the
次いで、上部ガラス基板16に、第1の排気孔22及び第2の排気孔24をそれぞれ形成する排気孔形成工程を行う。図6は、シリコン基板15と上部ガラス基板16とを重ね合わせた後、上部ガラス基板16を上方から見た平面図である。なお、説明を判り易くするため、シリコン基板15には後で形成する連通溝25を図示している。
第1の排気孔22は、図6に示すように、上部ガラス基板16を排気溝21が形成された側のシリコン基板15に重ねたときに、各貫通孔19の近傍の排気溝21上に位置するように形成する。また、第2の排気孔24は、同じく上部ガラス基板16をシリコン基板15に重ねたときに、後述する連通溝25上に沿うように複数する。具体的には、連通溝25が直交するポイント上に位置するように複数形成する。なお、第1の排気孔22及び第2の排気孔24を形成する際に、サンドブラスト加工等により断面テーパー形状となるように形成する。
Next, an exhaust hole forming step for forming the
As shown in FIG. 6, the
次いで、上部ガラス基板16を先にシリコン基板15に接合する接合工程を行う。図7は、図5に示す状態の後、シリコン基板15に上部ガラス基板16を重ね合わせた状態を示す図である。この図7に示すように、第1の排気孔22及び第2の排気孔24が形成された上部ガラス基板16を、シリコン基板15の一方の面(排気溝21が形成された側の面)に重ね合わせた後、陽極接合により両基板15、16を接合する。この陽極接合時の条件としては、例えば、温度が200〜400度程度で、電圧が100〜1000Vである。
Next, a bonding process for bonding the
次いで、各貫通孔19の間を遮っているシリコン基板15のフレーム15aに連通溝25を形成する連通溝形成工程を行う。図8は、図4に示す状態から連通溝25を形成した後のシリコン基板15を上方から見た平面図である。図9は、図8のB−B線に沿った断面図であって、図7に示す状態から連通溝25を形成した後の状態を示す図である。
本実施形態では、シリコン基板15の他方の面側から該シリコン基板15を貫通するように、フレーム15aの略中心を該フレーム15aに沿いながらエッチング加工して連通溝25を形成する。これにより、図8及び図9に示すように、各貫通孔19の周囲を連通溝25で囲むことができると共に、隣接する貫通孔19同士を結ぶ排気溝21を横切って該排気溝21に連通した連通溝25を形成することができる。なお、連通溝25は、フレーム15aと同様に格子状に形成される。
この連通溝25によって各貫通孔19は、排気溝21を介して隣接する貫通孔19に通じるだけでなく、連通溝25及び排気溝21を介してその他の貫通孔19と通じた状態となる。つまり、各貫通孔19は、連通溝25及び排気溝21を介して全て連通した状態となる。
Next, a communication groove forming step for forming the
In the present embodiment, the
The through-
次いで、下部ガラス基板17をシリコン基板15に接合する接合工程を行う。図10は、図9に示す状態の後、下部ガラス基板17を接合した状態を示す図である。この図10に示すように、下部ガラス基板17をシリコン基板15の他方の面に重ね合わせた後、陽極接合により両基板15、17を接合する。なお陽極接合時の条件としては、上部ガラス基板16のときと同様である。またこの下部ガラス基板17を接合した時点で、接合工程が終了する。
この工程によって、シリコン基板15に形成された複数のセンサ部18は、貫通孔19と両ガラス基板16、17とで囲まれた密閉室20内に収容された状態となる。但しこの時点では、各密閉室20は排気溝21、連通溝25、第1の排気孔22及び第2の排気孔24を介して外部と連通している。
Next, a bonding process for bonding the
By this step, the plurality of
接合工程が終了した後、密閉室20内を真空にする真空工程を行う。図11は、両ガラス基板16、17に接合されたシリコン基板15をチャンバ30内に入れた状態を示す図である。この図11に示すように、両ガラス基板16、17に一体的に接合されたシリコン基板15をチャンバ30内に入れて真空引きを行う。なお、このチャンバ30は、後にCVDで封止工程を行う際に使用するものである。そのため、チャンバ30内にはヒータ30aが組み込まれている。
After the joining process is completed, a vacuum process for evacuating the sealed
そして、チャンバ30内にセットした後、一定時間の間真空引きを行う。この際、各密閉室20は、上述したように排気溝21、連通溝25、第1の排気孔22及び第2の排気孔24を介して外部と連通している。そのため、各密閉室20内の真空引きを一度に同時に行うことができる。しかも各密閉室20は、排気溝21及び連通溝25を介して全て連通しているので、各密閉室20の真空度が平衡状態になり易い。従って、加工精度の影響により、各密閉室20や排気溝21や第1の排気孔22等に若干の加工バラツキが生じていたとしても、従来のものとは異なり、このような加工バラツキからの影響を直接受け難い。つまり、全ての密閉室20に通じている連通溝25を使用して真空引きができるので、多少の加工精度のバラツキがあったとしても、これらの影響を受ける以上に積極的に真空引きすることができ、各密閉室20の真空度を均一な状態にすることができる。
Then, after setting in the
従って、チップ間(各密閉室20間)における真空度のバラツキを極力なくすことができる。特に連通溝25は、排気溝21よりも深く形成しているので、流路抵抗が小さく真空引きを行い易い。従って、各密閉室20を確実に真空引きして、真空度を均一な状態に近づけるだけでなく、真空度を高めることができる。更には、短い時間で一定レベルの真空度に近づけるので、真空工程の時間を短縮することができ、製造効率を高めることができる。
Therefore, variation in the degree of vacuum between the chips (between the sealed chambers 20) can be minimized. In particular, since the
特に連通溝25は、シリコン基板15を貫通するように形成されているので、排気溝21に比べて非常に深い溝となっている。従って、真空引きをより容易に行うことができ、各密閉室20間の真空度のバラツキをなくすことができる。また、真空度をより向上し易く、真空工程にかける時間を短縮し易い。
加えて、縦方向(L1方向)及び横方向(L2方向)の2方向に整列した状態で形成された複数の密閉室20に対して、均等に第2の排気孔24を配置しているので、各密閉室20に対して同じ条件でバランス良く真空引きを行える。この点においても、真空度のバラツキを低減することができる。
なお、上述した作用効果は、真空封止時だけでなく、密閉室20内に特定のガスを封入する場合においても同様の作用効果を奏することができる。
In particular, since the
In addition, since the second exhaust holes 24 are evenly arranged with respect to the plurality of sealed
In addition, the effect mentioned above can show | play the same effect not only at the time of vacuum sealing but also when enclosing specific gas in the
上記真空工程を一定時間行った後、各密閉室20を真空封止する封止工程を行う。図12は、図11に示す状態の後、上部ガラス基板16に薄膜23を成膜した状態を示す図である。図13は、成膜後、図6に示すC−C線に沿った断面図である。これら図12及び図13に示すように、真空状態となったチャンバ30内でCVD法(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法)により上部ガラス基板16の表面に薄膜23を成膜する。この工程によって、第1の排気孔22の内周面も成膜されると共に、薄膜23が排気溝21に溜まって第1の排気孔22が塞がる。これにより、各密閉室20と外部とを繋げる通路を塞ぐことができ、各密閉室20内を真空封止することができる。
After performing the said vacuum process for a fixed time, the sealing process of vacuum-sealing each sealed
一方、第2の排気孔24の内周面にも薄膜23が成膜されるが、連通溝25は排気溝21よりも深く形成されているので、薄膜23が連通溝25を塞いでしまうことはない。図14は、成膜後、図6に示すD−D線に沿った断面図である。この図14に示すように、薄膜23は連通溝25を落下して下部ガラス基板17上に溜まるだけである。よって、第2の排気孔24は、第1の排気孔22と異なり塞がってしまうことがない。そのため、上部ガラス基板16の表面は、完全に薄膜23によって成膜されず、第2の排気孔24の部分で穴が空いたような成膜状態となる。従って、膜応力を低減することができ、上部ガラス基板16が膜応力によって反ってしまうことを極力防止することができる。その結果、意図しない変形を防止でき、品質を向上することができる。
また、膜応力を低減できるので、薄膜23を成膜する際に応力の高い材質であるTEOS(Tetra-Ethoxy-Silane)を用いたとしても、上部ガラス基板16の反りを低減することができる。よって、成膜をより強固に行うことができ、真空封止をより確実に行える。その結果、品質をさらに向上することができる。
On the other hand, the
Further, since the film stress can be reduced, even when TEOS (Tetra-Ethoxy-Silane), which is a material having high stress, is used when forming the
そして、最後に一体的に接合されたシリコン基板15及び両ガラス基板16、17を、連通溝25に沿ってダイシングブレード等の図示しない切断刃により切断して固片化する切断工程を行う。これにより、図2に示すように、センサ部18が密閉室20内に収容された封止型のジャイロセンサ2をチップ毎に小分けすることができ、一度に複数製造することができる。特に、切断工程の際に連通溝25に沿って切断するので、主に両ガラス基板16、17を切断するだけで済む。よって、切断量が少なくて済み、切断性を向上することができると共に、切断刃にかかる負担を減らすことができる。
Finally, a cutting process is performed in which the
上述したように、本実施形態の製造方法によれば、チップ間における真空度のバラツキを極力なくして、均一な品質のジャイロセンサ2を一度に複数安定して製造することができる。しかも、従来よりも真空度が向上していると共に、反り等がなく品質が向上したジャイロセンサ2を短時間で効率良く製造することができる。
As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to stably manufacture a plurality of
次に、このように製造されたジャイロセンサ2により角速度を検出して、電子機器1の手振れ補正を行う場合について説明する。
まず、図示しない電極に所定の電圧を印加して静電引力を発生させ、センサ部18を所定の入力波形で励振させる。この励振状態において外部から角速度を受けると、センサ部18は梁部を回転中心として捩れて変位する。これにより、センサ部18と電極との距離が変化する。センサ部18は、この距離変化を静電容量の変化として検出すると共にC−V変換回路9に出力する。
Next, a case where the angular velocity is detected by the
First, a predetermined voltage is applied to an electrode (not shown) to generate an electrostatic attractive force, and the
C−V変換回路9は、送られてきた静電容量の変化を電圧に変換して角速度算出回路10に送る。角速度算出回路10は、変換された電圧から角速度を算出して、カメラモジュール3のレンズ補正量算出回路5に出力する。レンズ補正量算出回路5は、算出された補正量に基づいてカメラレンズの補正量を算出すると共に、算出した補正量をレンズ駆動回路8に出力する。そして、レンズ駆動回路8が、送られてきた補正量に基づいてX軸用レンズアクチュエータ6及びY軸用レンズアクチュエータ7を適時駆動させて各方向に変位させる。その結果、電子機器1の手振れ補正を行うことができる。
The CV conversion circuit 9 converts the sent capacitance change into a voltage and sends it to the angular
特に本実施形態の電子機器1は、上述した高感度で高品質なジャイロセンサ2を備えているので、電子機器1自体の高品質化及び高性能化を図ることができる。
In particular, since the electronic device 1 of the present embodiment includes the above-described high-sensitivity and high-
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態では、力学量センサとしてジャイロセンサ2を例にして説明したが、ジャイロセンサ2に限られるものではなく、加速度センサ等でも構わない。また、上記実施形態では、カメラ機構を有する携帯電話等の携帯型の電子機器1内に、ジャイロセンサ2を組み込んだ場合を例にして説明したが、このような小型の電子機器1内ではなく、本発明のジャイロセンサ2を車両に組み込み、エアバックを作動させるために利用しても構わない。
For example, in the above embodiment, the
また、連通溝形成工程の際に、上部ガラス基板16を一方の面に接合した後、他方の面側からシリコン基板15を貫通するように連通溝25を形成したが、この場合に限られるものではなく、少なくとも排気溝21よりも深い溝(例えば、深さが数μm以上、数百μm以下)の連通溝25であれば良い。なお、この場合には排気溝形成工程の際に、同時に連通溝形成工程を行って、その後に上部ガラス基板16を接合すれば良い。
Further, in the communication groove forming step, the
また、封止工程の際に、CVD法により薄膜23を成膜したが、蒸着法やスパッタ法等で成膜を行っても構わない。また、薄膜23の材質は、TEOSに限られず、成膜できるものであれば自由に選択して構わない。但し、TEOSを利用することで、強固に成膜でき、より確実に密閉室20の真空封止を行えるので好ましい。
In the sealing process, the
また、上記実施形態では、接合工程を行う際に陽極接合を行ったが、常温接合により接合を行っても構わない。この場合には、高真空状態でアルゴン等を利用して表面を活性化させて接合を行うので、陽極接合時とは異なり温度を上げる必要がない。即ち、常温で接合することが可能である。そのため、陽極接合時とは異なり、温度上昇に起因する酸素ガスが発生することがなく、密閉室20内の真空度を低下させる恐れがない。そのため、より高感度なジャイロセンサ2を製造することができる。
Moreover, in the said embodiment, although anodic bonding was performed when performing a joining process, you may join by normal temperature joining. In this case, bonding is performed by activating the surface using argon or the like in a high vacuum state, so that it is not necessary to raise the temperature unlike anodic bonding. That is, it is possible to bond at room temperature. Therefore, unlike anodic bonding, oxygen gas due to temperature rise is not generated, and there is no possibility of lowering the degree of vacuum in the sealed
また、上記実施形態では、連通溝25が直交する各ポイント上に位置するように第2の排気孔24を形成したが、この位置に限られず、連通溝25上であれば任意の位置に形成して構わない。但し、上記実施形態のように連通溝25が直交するポイント上に第2の排気孔24を形成することで、縦方向(L1方向)に形成された連通溝25と、横方向(L2方向)に形成された連通溝25とが、均等にバランス良く第2の排気孔24を介して外部に通じるので、真空引きを均等に行うことができ、好ましい。
Moreover, in the said embodiment, although the
ここで、第2の排気孔24の変形例について、図15及び図16を参照して説明する。図15は、排気溝21及び連通溝25を形成したシリコン基板15に上部ガラス基板16を重ね合わせた後、上部ガラス基板16を上方から見た平面図である。図16は、成膜後、図15に示すE−E線に沿った断面図である。
図15に示すように、排気溝21と連通溝25とが交わるポイント上に第1の排気孔22を含む大きさで第2の排気孔24を形成しても構わない。つまり、上記実施形態のように、第1の排気孔22と第2の排気孔24とを別々に上部ガラス基板16に形成するのではなく、第2の排気孔24を第1の排気孔22としても機能させても良い。
Here, a modified example of the
As shown in FIG. 15, the
このようにしたとしても、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。即ち、各密閉室20は、排気溝21及び連通溝25を介して全て通じていると共に第2の排気孔24を介して外部に連通しているので、各密閉室20を均等に真空引きすることができる。よって、真空度のバラツキを極力なくすことができる。また、図16に示すように、封止工程を行うと薄膜23によって排気溝21が埋まるので密閉室20内が封止される。一方、連通溝25は排気溝21よりも深いので、薄膜23によって塞がることがない。そのため、上記実施形態と同様に、上部ガラス基板16が膜応力によって反ってしまうことを防止することができる。
Even if it does in this way, there can exist an effect similar to the said 1st Embodiment. That is, since each sealed
更に、このような構成にした場合には、上記実施形態の場合と比べて、上部ガラス基板16に形成する排気孔の数を減らすことができる。よって、ガラス基板自体の強度低下を防ぐことができ、強度的な信頼性をさらに向上することができる。また、ガラス基板の強度低下を防げるので、ガラス基板の厚みを薄くするもでき、更なる小型化、薄型化を図ることができる。
Further, in the case of such a configuration, the number of exhaust holes formed in the
また、上記実施形態では、上部ガラス基板16に第1の排気孔22及び第2の排気孔24を形成したが、連通溝25がシリコン基板15を貫通するように形成されている場合には、第2の排気孔24を下部ガラス基板17に形成しても構わない。
図17は、第1の排気孔22が形成された上部ガラス基板16と、第2の排気孔24が形成された下部ガラス基板17と、排気溝21及び連通溝25が形成されたシリコン基板15とを接合する前の状態を示す図である。
In the above embodiment, the
FIG. 17 shows an
この図17に示すように、第2の排気孔24が形成された下部ガラス基板17をシリコン基板15に接合した後、真空工程を行っても構わない。この場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。但し、両ガラス基板16、17にそれぞれ孔を形成することになるので、ガラス基板の強度の点で上部ガラス基板16に両排気孔22、24を集約することが好ましい。
As shown in FIG. 17, a vacuum process may be performed after bonding the
1 電子機器
2 ジャイロセンサ(力学量センサ)
15 シリコン基板(半導体基板)
15a フレーム(壁部)
16 上部ガラス基板(一方のガラス基板)
17 下部ガラス基板(他方のガラス基板)
18 センサ部
19 貫通孔
20 密閉室
21 排気溝
22 第1の排気孔
24 第2の排気孔
25 連通溝
1
15 Silicon substrate (semiconductor substrate)
15a frame (wall)
16 Upper glass substrate (one glass substrate)
17 Lower glass substrate (the other glass substrate)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板に周囲を壁部で囲まれた複数の貫通孔を形成すると共に、これら複数の貫通孔内に配置されるように前記センサ部をそれぞれ形成するセンサ部形成工程と、
前記半導体基板の表面に、隣接する前記貫通孔同士を結ぶ排気溝を所定深さで形成する排気溝形成工程と、
前記壁部に、前記複数の貫通孔の周囲を囲むように前記排気溝に連通する連通溝を前記排気溝よりも深く形成する連通溝形成工程と、
前記一方のガラス基板を前記半導体基板に重ね合わせたときに、前記排気溝を少なくとも前記貫通孔の近傍で外部に連通させるように該ガラス基板に第1の排気孔を形成すると共に、前記連通溝を外部に連通させるように第2の排気孔を連通溝に沿って複数形成する排気孔形成工程と、
前記一方のガラス基板を前記排気溝が形成された前記半導体基板の一方の面に接合すると共に、前記他方のガラス基板を前記半導体基板の他方の面に接合する接合工程と、
該接合工程後、前記連通溝及び前記排気溝を介して、前記貫通孔と前記第1及び第2のガラス基板とで囲まれた密閉室内を真空状態にする真空工程と、
該真空工程後、真空中で前記一方のガラス基板の表面に薄膜を成膜して前記密閉室を真空封止する封止工程と、
該封止工程後、一体的に接合された前記半導体基板と前記一方のガラス基板と前記第2のガラス基板とを、前記連通溝に沿って切断して複数に固片化する切断工程とを備えていることを特徴とする力学量センサの製造方法。 Using a semiconductor substrate and one glass substrate and the other glass substrate bonded to both surfaces of the semiconductor substrate, a plurality of mechanical quantity sensors having a sensor unit for detecting a mechanical quantity acting from the outside are manufactured at a time. A method,
Forming a plurality of through-holes surrounded by wall portions in the semiconductor substrate, and forming each of the sensor portions so as to be disposed in the plurality of through-holes; and
An exhaust groove forming step of forming, at a predetermined depth, an exhaust groove connecting the adjacent through holes on the surface of the semiconductor substrate;
A communication groove forming step of forming a communication groove communicating with the exhaust groove so as to surround the plurality of through holes in the wall portion deeper than the exhaust groove;
A first exhaust hole is formed in the glass substrate so that the exhaust groove communicates with the outside at least in the vicinity of the through-hole when the one glass substrate is overlaid on the semiconductor substrate, and the communication groove An exhaust hole forming step of forming a plurality of second exhaust holes along the communication groove so as to communicate with the outside;
Bonding the one glass substrate to one surface of the semiconductor substrate in which the exhaust groove is formed, and bonding the other glass substrate to the other surface of the semiconductor substrate;
After the joining step, a vacuum step of evacuating the sealed chamber surrounded by the through hole and the first and second glass substrates through the communication groove and the exhaust groove;
After the vacuum step, a sealing step of forming a thin film on the surface of the one glass substrate in vacuum and vacuum sealing the sealed chamber;
After the sealing step, a cutting step of cutting the semiconductor substrate, the one glass substrate, and the second glass substrate that are integrally bonded along the communication groove into a plurality of pieces. A method for manufacturing a mechanical quantity sensor, comprising:
前記連通溝形成工程の際に、前記半導体基板を貫通するように前記連通溝を形成することを特徴とする力学量センサの製造方法。 In the manufacturing method of the mechanical quantity sensor of Claim 1,
The method of manufacturing a mechanical quantity sensor, wherein the communication groove is formed so as to penetrate the semiconductor substrate in the communication groove forming step.
前記センサ部形成工程の際、前記壁部が格子状になるように、前記複数の貫通孔を前記半導体基板の平面方向に沿った2方向に整列した状態で形成し、
前記排気孔形成工程の際、前記壁部に形成された前記連通溝が直交するポイント上に、前記第2の排気孔を複数形成することを特徴とする力学量センサの製造方法。 In the manufacturing method of the mechanical quantity sensor of Claim 1 or 2,
In the sensor portion forming step, the plurality of through holes are formed in a state aligned in two directions along the planar direction of the semiconductor substrate so that the wall portions are in a lattice shape,
In the exhaust hole forming step, a plurality of the second exhaust holes are formed on a point where the communication grooves formed in the wall portion are orthogonal to each other.
前記排気孔形成工程の際、前記排気溝と前記連通溝とが交わるポイント上に、前記第1の排気孔を含む大きさで前記第2の排気孔を形成することを特徴とする力学量センサの製造方法。 In the manufacturing method of the mechanical quantity sensor of Claim 1 or 2,
In the exhaust hole forming step, the second exhaust hole having a size including the first exhaust hole is formed at a point where the exhaust groove and the communication groove intersect with each other. Manufacturing method.
前記接合工程は、前記半導体基板と、前記一方のガラス基板及び前記他方のガラス基板とを、陽極接合又は常温接合により接合することを特徴とする力学量センサの製造方法。 In the manufacturing method of the mechanical quantity sensor of any one of Claim 1 to 4,
The said joining process joins the said semiconductor substrate, said one glass substrate, and said other glass substrate by anodic bonding or normal temperature bonding, The manufacturing method of the mechanical quantity sensor characterized by the above-mentioned.
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