專利名稱：加速度傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)使用半導(dǎo)體加工技術(shù)所形成的加速度傳感器及其制造方法。
背景技術(shù)：
在以往的加速度傳感器中，如

圖18所示，傳感器本體101乃是籍由陶瓷封裝(ceramic package)103與蓋子105被密封。如此的以往的加速度傳感器，由于使用高價的陶瓷封裝，因而存在有成本增加的問題點。再者，由于陶瓷封裝的使用會使傳感器尺寸加大，故亦具有體型笨重的問題。
此外，于傳感器本體101的基底107中，如圖19所示設(shè)置有配線(電路)圖案109，此配線圖案109，乃是在設(shè)置于基底本體111的氧化膜113的平坦的表面上選擇性地形成。而為將氧化膜113的表面以及配線圖案109加以覆蓋，因而形成了氮化膜115。由于此氮化膜115的膜層形成大致為一定的厚度，故在基底107的表面上，由于配線圖案109的存在而呈現(xiàn)凹凸?fàn)顟B(tài)。
發(fā)明的既述本發(fā)明為解決如前所述的問題點，而以提供低價，且可圖更加小型化及輕量化的加速度傳感器及其制造方法為目的。
有關(guān)本發(fā)明的加速度傳感器其第1形式中，具備有基座(11)及安裝于前述基座的封罩(13)，而前述封罩則具有由具導(dǎo)電性的半導(dǎo)體材料所形成的封罩本體(13a)；在其周緣部位，籍由可與接合用的半導(dǎo)體做共晶接合的金屬材料所形成的金屬膜(13b)。另前述基座具有基底(15)；形成于前述基底表面，且具有加速度檢測功能的傳感器部(17)；及形成于前述基底的前述表面，將前述傳感器部包圍，且與前述封罩的周緣部位接觸的接觸面中至少一部分，是籍由前述接合用的半導(dǎo)體所形成，且前述接觸面中至少一部分則籍由與前述封罩的前述周緣部位做共晶接合，而與前述封罩共同運作，且自外部將前述傳感器部密封的框部(19)。
依據(jù)此形式，由于是將封罩固定于基座以密封傳感器部，故即使將封罩與基座的組合體亦即傳感器本體，如一般的IC晶片般以低價樹脂封裝加以密封，仍可籍由樹脂保護(hù)傳感器部，其結(jié)果可圖加速度傳感器的低成本化、小型化以及輕量化。
再者，由于是籍由就封罩封基座的固定以進(jìn)行共晶接合，故不需使用接著(粘接)材料，例如低融點玻璃等即可進(jìn)行固定。因此，除了省去了封接著材料的基座的涂布工程，亦不需考慮接著材料的涂布位置的散亂不齊，因此可使傳感器尺寸小型化。
再者，由于封罩的封罩本體具有導(dǎo)電性，故可使封罩對基座做電性連接，籍此可防止因儲存于封罩內(nèi)的靜電產(chǎn)生的影響，而導(dǎo)致基座的傳感器部內(nèi)部的構(gòu)造物貼附于封罩上。
此外，由于可籍著半導(dǎo)體加工技術(shù)形成加速度傳感器，故對基座的傳感器信號處理的電路等易于制作。
有關(guān)本發(fā)明的加速度傳感器其第2形式中，前述基底具備有基底本體(31)；于前述基底本體上所形成的絕緣膜(33)；于前述絕緣膜上選擇性地形成，且自前述框部所包圍的領(lǐng)域內(nèi)側(cè)向外側(cè)拉出的配線圖案(35)。而在前述氧化膜，對應(yīng)于前述配線圖案而形成了溝槽(33a)，前述配線圖案至少在前述框部其下方被埋入前述氧化膜的前述溝槽內(nèi)，其膜厚則與前述溝槽的深度呈一致。
依據(jù)此形式，由于形成于基座的基底上的配線圖案，被埋入基底的氧化膜表面上所設(shè)置的溝槽內(nèi)，而由于配線圖案的膜厚與溝槽深度呈一致，因此起因于存在配線圖案的基底表面凹凸去除，可使基底表面平坦化。其結(jié)果，不需進(jìn)行框部的形成工序中復(fù)雜的工序，例如將框部的膜厚做部分調(diào)節(jié)的工序，即可使得與框部的封罩的接觸面易于形成平坦面。
有關(guān)本發(fā)明的加速度傳感器其第3形式中，前述框部是于前述基底的前述表面上具備導(dǎo)電性的框本體(19a)；及形成于前述框部本體上，且與前述封罩的前述金屬層做共晶接合的接合層(19c)，前述接合層則具備有，在前述框本體的頂面上的一部分領(lǐng)域內(nèi)，籍導(dǎo)電材料所形成的導(dǎo)體部；及于前述框本體的前述頂面上，于前述導(dǎo)體部所形成的前述領(lǐng)域以外的領(lǐng)域上，籍由前述接合用的半導(dǎo)體所形成的導(dǎo)體部。
依據(jù)此形式，由于可將封罩通過框部的導(dǎo)電部及框本體，對基座做電性連接，因此不需為了封罩的連接而另尋求特別方法。
此外，伴著封罩對基座的共晶接合，可將封罩電性連接于基座。
再者，與封罩做共晶接合的框部的接合層的部分領(lǐng)域被做為具導(dǎo)電性的導(dǎo)體部，其他部分的領(lǐng)域則是被做為利用接合用的半導(dǎo)體所形成的接合部，因此，可將接合層使用于封罩與框部之間的共晶接合，以及電性連接。
有關(guān)本發(fā)明的加速度傳感器其第4形式中，前述配線圖案與前述框部的前述框本體，以電性連接。
依據(jù)此形式，伴隨著封罩對基座的共晶接合，可將設(shè)置于基座的基底上的配線圖案，以及封罩，通過框部做電性連接，因此可易于使封罩與配線圖案成為同電位。
有關(guān)本發(fā)明的加速度傳感器其第5形式中，前述傳感器部具備有自前述基底以既定間隔隔開而被支撐的加速度檢測用的導(dǎo)電性質(zhì)量體(21)；及籍由于前述基底上具導(dǎo)電性的材料而與前述質(zhì)量體一體地形成，且對前述質(zhì)量體加以支撐的支撐部(25a)，前述配線圖案則是配置在前述支撐部的下方，且與前述支撐部做電性連接，同時在與前述基底上的前述質(zhì)量體相對向的對向領(lǐng)域中，以露出于前述基底上的狀態(tài)而配置。
依據(jù)此形式，伴隨著基底上的傳感器部的質(zhì)量體及支撐部的形成，可使設(shè)置于基底上的配線圖案與質(zhì)量體，通過支撐部做電性連接，因此不但可易于使質(zhì)量體與配線圖案成為同電位，且可在質(zhì)量體形成時，防止因靜電所導(dǎo)致的質(zhì)量體對基底的貼附。
此外，由于配線圖案乃是在與基底上的質(zhì)量體相對向的對向領(lǐng)域中，以露出于基底上的狀態(tài)配置，故籍由使質(zhì)量體與配線圖案成為同電位，可防止質(zhì)量體與基底因靜電所導(dǎo)致的貼附。
有關(guān)本發(fā)明的加速度傳感器其第6形式中，前述配線圖案乃是籍由摻雜了雜質(zhì)的半導(dǎo)體所形成。
有關(guān)本發(fā)明的加速度傳感器其第7形式中，前述配線圖案乃是籍由高融點金屬而形成。
有關(guān)本發(fā)明的加速度傳感器的制造方法的第1形式，于權(quán)利要求1中所記載的加速度傳感器的制造方法中，具備有于第1晶片(51)上，將復(fù)數(shù)的前述基座(11)形成矩陣(matrix)狀的工序；
于第2晶片(53)上，在前述第1晶片上所形成的前述各個基座的形成位置的對應(yīng)位置，將復(fù)數(shù)的前述封罩(13)形成矩陣狀的工序；將前述各個基座的前述框部(19)與前述各個封罩其前述周緣部位，為使其個別抵接而進(jìn)行位置對合，籍由將前述第1晶片與前述第2晶片重疊做加熱處理，以使前述各個基座與前述各個封罩做共晶接合的工序；及籍由將前述第1晶片及前述第2晶片做切割，以使前述各個基座與前述各個封罩相接合而成的各傳感器本體(1)互相分離的工序。
依據(jù)此形式，將形成復(fù)數(shù)的基座的第1晶片與形成復(fù)數(shù)的封罩的第2晶片做位置對合再加以重疊，則在各個封罩與各個基座的共晶接合同時進(jìn)行后，由于是將第1晶片與第2晶片做切割，故不需對小型零件的基座及封罩做個別處理，因此可有效率地制造出復(fù)數(shù)的加速度傳感器。
有關(guān)本發(fā)明的加速度傳感器的制造方法的第2形式中，前述加速度傳感器的制造方法更是具備有將前述傳感器本體于引線框架(lead frame)(67)做晶片(管芯或小片)接合(die bond)的工序；將前述傳感器本體的焊墊部(pad)(3)與引線框架籍由引線接合(wire bonding)以做電性連接的工序；籍由樹脂制的封裝體(7)以將前述傳感器本體加以密封的工序；及籍由前述引線框架的成形以形成導(dǎo)線(5)的工序。
有關(guān)本發(fā)明的加速度傳感器的制造方法的第3形式，于權(quán)利要求2中所記載的加速度傳感器的制造方法中，具備有于前述基底本體(31)上形成前述絕緣膜(33)的工序；籍由將前述氧化膜的前述表面做部分蝕刻，以形成前述溝槽(33a)的工序；于前述絕緣膜上，籍由與前述配線圖案(35)相同的材料，以和前述溝槽相同深度的膜厚而形成導(dǎo)電膜(55)的工序；將前述導(dǎo)電膜予以圖案化以去除自前述導(dǎo)電膜當(dāng)中的前述溝槽的側(cè)緣部起，僅位于依指定之間隙尺寸(F)的前述溝槽內(nèi)側(cè)的部分(55a)以外的部分，籍此利用殘留的前述部分形成前述配線圖案的工序；及于前述基底(15)上形成前述傳感器部(17)及前述框部(19)的工序。
依據(jù)此形式，殘留自氧化膜上所形成的導(dǎo)電膜當(dāng)中的溝槽側(cè)緣部起，僅位于依指定之間隙尺寸的溝槽內(nèi)側(cè)的部分并將其以外的部分去除，由于是利用其導(dǎo)電膜所殘留的部分以形成配線圖案，故可以均等的膜厚形成配線圖案，籍此可使基底表面更為平坦。
有關(guān)本發(fā)明的目的、特征、形式及其優(yōu)點，依據(jù)以下的詳細(xì)說明與附件圖，將更加清楚。
附圖的簡單說明圖1是有關(guān)本發(fā)明的一實施方式的半導(dǎo)體加速度傳感器的剖視圖。
圖2是構(gòu)成封罩已被卸下的狀態(tài)下的傳感器本體其主要部位的俯視圖。
圖3是將傳感器本體以第2圖中的A-A線切斷時的剖視圖。
圖4是將傳感器本體以第2圖中的B-B線切斷時的剖視圖。
圖5是將傳感器本體以第2圖中的C-C線切斷時的剖視圖。
圖6是基座所形成的晶片的俯視圖。
圖7是封罩所形成的晶片的俯視圖。
圖8乃至圖11是表示配線圖案的形成工序的圖。
圖12及圖13是表示質(zhì)量體等形成工序的圖。
圖14是表示框部的形成工序的圖。
圖15及圖16是表示將基座與封罩接合時的形式的圖。
圖17是表示將傳感器本體設(shè)置于引線框架時的形式的圖。
圖18是以往的半導(dǎo)體加速度傳感器的剖視圖。
圖19是表示以往的半導(dǎo)體加速度傳感器的配線構(gòu)造的圖。
發(fā)明的最佳實施方式如圖1所示，有關(guān)本發(fā)明的一實施方式的半導(dǎo)體加速度傳感器，具備有傳感器本體1；與傳感器本體1的焊墊部3做電性連接的導(dǎo)線5；及將傳感器本體包圍并密封的樹脂制的密封體7。而傳感器本體1則具備有基座11與封罩13。此外，于圖2中乃為了方便而將封罩13卸下。
封罩13則如圖3所示具備有封罩本體13a與金屬膜13b。封罩本體13a乃是由具有導(dǎo)電性的半導(dǎo)體材料例如摻雜了指定的雜質(zhì)的硅而形成，在與基座11相對向的相對向面，則如圖3所示，形成有將后述的基座11的傳感器部17加以收容的凹部13c。金屬膜13b乃是為使封罩13與基座11做共晶接合而設(shè)置，于封罩本體13a的外周面當(dāng)中，將凹部13c包圍，且設(shè)置于凹部13c的開口側(cè)的面(以下稱之為「周緣部」)。就金屬膜13b的材料來說，選擇使用可與后述的接合用半導(dǎo)體做共晶接合的金屬材料。于本實施方式中，由于就接合用的半導(dǎo)體來說，乃是使用未摻雜雜質(zhì)的多晶硅，故最好利用鎳來形成金屬膜13b。于此情況下，若是就更具體的構(gòu)成例子來說，較佳是將金屬膜13b于封罩本體13a上蒸鍍鈦層，接著再將鎳層蒸鍍而形成。
基座11具備有基底15；傳感器部17；框部19；及復(fù)數(shù)的焊墊部3。
基座15如圖3及圖5所示，具備有半導(dǎo)體，例如利用硅所形成的基底本體31；于基底本體31上所形成的用以做為絕緣膜的氧化膜33；于氧化膜33上被選擇性地形成的配線圖案35；及將配線圖案35的表面及氧化膜33的表面做選擇性地覆蓋，且具有做為絕緣膜功能的氮化膜37。
框部19于基底15的表面，更具體的說是在氮化膜37的表面，以及自氮化膜37所露出的配線圖案35的表面上，形成了將傳感器17包圍的狀態(tài)。此框部19，籍著與封罩13的周緣部做共晶接合，而與封罩13共同運作而自外界將前述傳感器17加以密封。焊墊部3形成于基底15上的框部19的外側(cè)。
如此的框部19，如圖3及圖4所示，具備有于基底15的表面所形成的框本體19a；于框本體19a上所形成的擴散防止膜19b；以及在此擴散防止膜19b上所形成的接合層19c。框本體19a是籍由導(dǎo)電材料而形成，由摻雜了雜質(zhì)例如磷的具導(dǎo)電性的半導(dǎo)體材料，例如由摻雜的多晶硅所形成。
擴散防止膜19b乃形成將框本體19a的頂面上的一部分去除而加以覆蓋，使得框本體19a中的雜質(zhì)在做共晶接合的加熱處理時，可防止向接合層19c側(cè)擴散。于本實施方式中，在擴散防止膜19b處設(shè)置有至少1個的孔部19d，框本體19a內(nèi)的雜質(zhì)通過孔部19d而擴散至接合層19c側(cè)。擴散防止膜19b乃是由例如正硅酸乙酯TEOS(tetraethylorthosilicate)氧化膜而形成。此外，本實施方式中，孔部19形成于框部19的四個角落。
接合層19c具備有接合部19e與導(dǎo)電部19f，且形成通過擴散防止膜19b的表面以及孔部19b而覆蓋于露出的框本體19a的頂面的狀態(tài)。位于接合層19c當(dāng)中的擴散防止膜19b上的部分形成接合部19e，而位于通過孔部19d而露出的框本體19a頂面上的部分則形成導(dǎo)電部19f。
接合部19e乃是籍由前述接合用半導(dǎo)體的多晶硅而形成。此多晶硅未摻雜有雜質(zhì)。導(dǎo)電部19f是由導(dǎo)電材料，例如導(dǎo)電性半導(dǎo)體而形成。于此導(dǎo)電性半導(dǎo)體中，與形成例如接合部19e的半導(dǎo)體相同的半導(dǎo)體多晶硅中，導(dǎo)入雜質(zhì)，例如導(dǎo)入了磷的不純物。
傳感器部17形成于基底15的表面，具有檢測加速度的功能。此外，傳感器部17如圖2所示，具備有具可動電極功能的質(zhì)量體21；復(fù)數(shù)的固定電極23；及復(fù)數(shù)的梁25。質(zhì)量體21、固定電極23及梁25乃是籍由與框本體19a相同的導(dǎo)電材料，例如多晶硅中摻雜了例如磷的雜質(zhì)而成的摻雜的多晶硅所形成。
質(zhì)量體21具備有對應(yīng)于應(yīng)檢測的加速度方向D，沿著垂直方向E而延伸的復(fù)數(shù)可動電極部21a。梁25與質(zhì)量體21一體地形成，在基底15上具備有使質(zhì)量體21產(chǎn)生復(fù)原力而可朝方向D移動的懸架功能。各個梁25具備有自基底15上方突出的支撐部25a；與其支撐部25a結(jié)合的結(jié)合部25b；及設(shè)置在其結(jié)合部25b與質(zhì)量體21的方向D相關(guān)的端緣之間的彈簧部25c。此彈簧部25c籍著彈性地彎曲變形，便可使沿著結(jié)合部25b與質(zhì)量體21之間的方向D的距離擴大/縮小。
各個固定電極23朝著方向D互相依指定間隔隔開，沿著方向E而設(shè)置。此外，固定電極23具備有自基底15依指定間隔隔開而配置的固定電極部23b；以及支撐其固定電極部23a的支撐部23b。
如此的各固定電極23的固定電極部23b與質(zhì)量體21的可動電極部21a乃是，沿著方向D隔著間隔呈交互排列設(shè)置，而構(gòu)成電容器。而且，根據(jù)利用可動電極部21a的移動所產(chǎn)生的該電容器的容量變化，可檢測出加速度。
氧化膜33的表面當(dāng)中，于設(shè)有配線圖案35的部分上，設(shè)有溝槽33a。配線圖案35被埋入其溝槽33a內(nèi)而形成，其膜厚與溝槽33a的深度一致。此配線圖案是由摻雜了例如磷的雜質(zhì)的第4半導(dǎo)體的摻雜的多晶硅所形成?；蛘咭嗫捎筛呷邳c金屬形成配線圖案35。
如此的配線圖案35乃被采用于例如像是第2圖中所表示的配線41、43、45當(dāng)中。此等配線41、43、45自框部19所包圍的范圍內(nèi)向外側(cè)被拉出，互相與相異的焊墊部3做電性連接。
配線41具備有與基底15上的質(zhì)量體21相對向的對向領(lǐng)域中，以露出至基底15上的狀態(tài)而配置的露出部41a；配置于支撐部25a下方與支撐部25a做電性連接的第1接點部41b；及配置于框部19下方與框部19做電性連接的第2接點部41c。配線43、45用以從固定電極23取得信號，通過其接點部43a、45a而連接于各固定電極23。
對應(yīng)于此，氮化膜37上設(shè)置有開窗部37a以及孔部37b、37c、37d。通過開窗部37a，配線41的露出部41a露出至基底15上，同時接點部41a與支撐部25a做電性連接。通過孔部37b則配線41的接點部41b與框部19做電性連接。通過孔部37c、37d，則配線43、45的接點部43a、45a與固定電極23做電性連接。
接著，就本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器的制造工序加以說明。如圖6及圖7所示，做為第1及第2晶片的晶片51、53上，復(fù)數(shù)的基座11及封罩13呈矩陣狀分別形成。晶片51、53上的各基座11及各封罩13的形成位置互相對應(yīng)。晶片51與基座11的基底本體31是由同一材料所形成，晶片52與封罩13的封罩本體13a是由同一材料形成。
封罩13的形成，籍由在晶片53的單側(cè)表面上，將復(fù)數(shù)的凹部13c形成矩陣狀，且在其單側(cè)表面的指定位置將金屬膜13b做選擇性的形成而進(jìn)行。此外，基座11的形成是如以下所進(jìn)行。
首先，在由晶片51所構(gòu)成的基底本體31上形成氧化膜33，并在此氧化膜33的表面上與配線圖案35對應(yīng)的部分形成了溝槽33a。籍此可得到如圖8所示的構(gòu)造。
接著，如圖9所示，用以形成配線圖案35的導(dǎo)電膜55于氧化膜33上形成。此導(dǎo)電膜55的材料與配線圖案35相同，且此膜厚與溝槽33a的深度被設(shè)定為一致。
接著，使用圖中未標(biāo)示的掩模圖案使導(dǎo)電膜55選擇性地去除而形成圖案化。籍此圖案化，自溝槽33a的側(cè)緣部33b，位于依指定間隙尺寸F的溝槽33a內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電膜55的部分55a以外的部分去除。籍此，如圖10所示，可利用部分的55a形成配線圖案35。
如此，自側(cè)緣部33b，以間隙尺寸F取得溝槽33a的內(nèi)側(cè)的空間而形成配線圖案35，籍此，表面可形成膜厚均等的配線圖案35。間隙尺寸F的值，設(shè)定在0.5μm以下，例如0.3μm。此時，在配線圖案35的周緣部與溝槽33a的側(cè)緣部33b之間產(chǎn)生尺寸F之間隙57。
接著，如圖11所示，為將配線圖案35覆蓋，而在遍及基底15的表面全部區(qū)域形成氮化膜37。此時，間隙57內(nèi)因氮化膜37呈被占滿的狀態(tài)。接著，使用圖中未標(biāo)示的掩模圖案使氮化膜37選擇性地去除，籍此形成開窗部37a及孔部37b、37c、37d。
接著，進(jìn)行傳感器部17、框部19以及焊墊部3的形成?？虿?9的框本體19a的形成，乃是伴隨著傳感器部17的質(zhì)量體21、梁25、以及固定電極23的形成來進(jìn)行。質(zhì)量體21、梁25、固定電極23及框本體19a其形成大略如下進(jìn)行。
首先，如圖12所示，于基底15上形成犧牲膜61，例如犧牲氧化膜。接著，犧牲膜61被選擇性地去除而被圖案化。籍此在應(yīng)形成支撐部25a、23b的犧牲膜61的部分，形成錨孔(anchor hole)部61a的同時，使得應(yīng)形成框部19的犧牲膜61的部分被去除。于錨孔部61a的底面，為因應(yīng)電性連接的需要，而在配線圖案35露出的狀態(tài)下配置。
接著，如圖13所示，于犧牲膜61上方及基底15的露出部分上，藉導(dǎo)電材料即摻雜的多晶硅而形成導(dǎo)電層63。接著，其導(dǎo)電層63被選擇性地去除而被圖案化，利用此導(dǎo)電層63所殘留的部分，形成質(zhì)量體21、梁25、固定電極23以及框本體19a。此時，利用嵌入犧牲膜61其錨孔部61a之內(nèi)的導(dǎo)電層63的部分，形成支撐部25a、23b。接著犧牲膜61被去除。
如此伴隨著質(zhì)量體21、梁25以及固定電極23的形成，支撐部25a、23b通過氮化膜37的開窗部37a以及孔部37c、37d，而電性連接于配線41、43、35的接點部41b、43a、45a。此外，伴隨著框本體19a的形成，則框本體19a通過氮化膜37的孔部37b與配線41的接點部41c做電性連接。
接著如圖14所示，擴散防止膜19b于框本體19a上被選擇性地形成，通過其擴散防止膜19b表面上以及擴散防止膜19b的孔部19d所露出的框本體19a的頂面上，利用接合用半導(dǎo)體即多晶硅形成半導(dǎo)體層65。此半導(dǎo)體層65對應(yīng)于接合層19c，而位于此半導(dǎo)體層65當(dāng)中的擴散防止膜19b上的部分65a則直接成為接合層19c的接合部19e。此外，位于半導(dǎo)體層65中的擴散防止膜19b的孔部19d內(nèi)以及位于其上方的部分65b則如后所述，伴隨著共晶接合時的熱處理而被導(dǎo)體化，成為接合層19c的導(dǎo)體部19f。
接著如圖15及圖16所示，晶片51、53與各個基座11的框部19、與設(shè)有各封罩13的金屬膜13b的周緣部，為使其分別抵接而作位置對合并重疊。
接著晶片51、53在其重疊的狀態(tài)下做加熱處理。籍此加熱處理，在各基座11的框部19的接合層19c與各封罩13的金屬膜13b的接觸部產(chǎn)生共晶反應(yīng)，籍此各基座11與各封罩13做共晶接合。此外，籍此加熱處理，框部19的框本體19a中的雜質(zhì)則通過擴散防止膜19b的孔部19d，熱擴散至半導(dǎo)體層65的部分65b之內(nèi)，籍此該部分65b被導(dǎo)體化而成為導(dǎo)體部19f。且伴隨于此，該導(dǎo)體部19f與封罩13做電性連接，其結(jié)果封罩13即通過導(dǎo)體部19f及框本體19a，與配線41做電性導(dǎo)通。
于此，不僅是接合層19c的接合部19f，就連導(dǎo)體部19f亦與封罩13的金屬膜13b做共晶接合，因此自框本體19a向?qū)w部19f內(nèi)侵入的雜質(zhì)，會有籍此阻礙共晶反應(yīng)的情形。但是，于本實施方式中，由于導(dǎo)體部19f于接合層19c內(nèi)，僅形成極小部分的領(lǐng)域，故封罩19與框部19可以足夠的強度及可靠性做共晶接合。
接著，如此籍由切割貼合的晶片51、53，各個傳感器本體1會被分離。接著如圖17所示，傳感器本體1晶片(管芯、小片)接合于引線框架67，而傳感器本體1的焊墊部3與引線框架67，籍著導(dǎo)線接合做電性連接。接著如圖1所示，籍樹脂制的封裝體7可將傳感器本體1密封，且形成由引線框架67的封裝體7內(nèi)部向外部突出的部分而形成導(dǎo)線5。
如上述，依據(jù)本實施方式，由于為使半導(dǎo)體制的封罩13固定于基座11，而將傳感器部17加以密封，故即使將封罩13與基座11的組合體，亦即傳感器本體1籍由如一般的IC晶片以低價樹脂封裝加以密封，亦能籍樹脂保護(hù)傳感器部17，其結(jié)果可圖加速度傳感器的低成本化、小型化及輕量化。
此外，由于利用共晶接合進(jìn)行封罩13對基座11的固定，故不需用接著(粘接)材料，例如低融點玻璃等即可進(jìn)行固定。因此，除了不需接著材料對基座的涂布工序，亦不需考慮接著材料的涂布位置的散亂不齊，因此可使傳感器尺寸小型化。
再者，由于封罩13的封罩本體13a具有導(dǎo)電性，故可使封罩13對基座11做電性連接，籍此可防止基座11傳感器部17內(nèi)的構(gòu)造物，例如質(zhì)量體，因受到儲存于封罩13的靜電影響，而貼附于封罩13上。
此外，由于可籍半導(dǎo)體加工技術(shù)形成加速度傳感器，故可易于制作基座11的傳感器的訊號處理用的電路等。
再者，形成于基座11的基底15上的配線圖案35，被埋入于基底15的氧化膜33的表面所設(shè)的溝槽33a內(nèi)，而由于配線圖案35的膜層厚度會與溝槽33a其深度一致，故可使因存在配線圖案35的基底15表面的凹凸去除，可使基底15表面平坦化。其結(jié)果，不需進(jìn)行框部19的形成工序中復(fù)雜的工序，例如將框部19的膜厚做部分調(diào)節(jié)的工序等，即可使得與框部19的封罩13的接觸面易于形成平坦面。
此外，由于可將封罩13通過框部19對基座做電性連接，故不需為了封罩的連接而另尋求特別方法。
再者，伴隨著封罩13對基座11的共晶接合，可將封罩13電性連接于基座11。
此外，與封罩13做共晶接合的框部19的接合層19c，該部分領(lǐng)域被做為具導(dǎo)電性的導(dǎo)體部19f，其他領(lǐng)域則是被做為利用接合用半導(dǎo)體而形成的接合部19e，故可將接合層19c使用在封罩13與框部19之間的共晶接合及電性連接。
再者，伴隨著于基底15上的質(zhì)量體21及梁25的形成，通過支撐部25a可將設(shè)置于基底上的配線41與質(zhì)量體21做電性連接，因此可易于使質(zhì)量體21與配線41成為同電位，同時還可在質(zhì)量體21形成時，防止因靜電所導(dǎo)致質(zhì)量體21對基底15的貼附。
此外，于配線41中，于與基底15上的質(zhì)量體21相對向的對向領(lǐng)域中，由于設(shè)有在露出于基底15上的狀態(tài)下配置的露出部41a，故可籍由使質(zhì)量體21與配線41成為同電位，以防止質(zhì)量體21與基底15因靜電所導(dǎo)致的貼附。
再者，由于配線41是通過框部19亦與封罩13做電力連接，故通過梁25、配線41及框部19可使質(zhì)量體21與封罩13形成同電位，因而可防止因靜電所導(dǎo)致的質(zhì)量體21對封罩13的貼附。
此外，自溝槽33a的側(cè)緣部33b至溝槽33a內(nèi)側(cè)，取間隙尺寸F之間隔以形成配線圖案35，籍此表面能形成膜厚平坦且均等的配線圖案35，因此即使以均等的膜厚形成氮化膜37，亦能使基底15表面更加平坦。
再者，將形成復(fù)數(shù)的基座11的晶片51與形成復(fù)數(shù)的封罩13的晶片53做位置對合并重疊，在使各個封罩13與各個基座11同時進(jìn)行共晶接合之后，由于將晶片51、53做切割，故不需個別處理小型零件的基座11及封罩13，即可有效率地制造出復(fù)數(shù)的加速度傳感器。
以上乃是就本發(fā)明所做的詳細(xì)說明，但以上的說明，于所有的形式均為例示，并不表示本發(fā)明僅限定于此。未舉例表示的無數(shù)的變化例子，只要不脫離本發(fā)明的范圍即可設(shè)想得知。
權(quán)利要求
1.一種加速度傳感器，其特征在于，具備基座(11)；及安裝于前述基座的封罩(13)；其中前述封罩具有利用具導(dǎo)電性的半導(dǎo)體材料所形成的封罩本體(13a)；及在其周緣部，籍由可與接合用半導(dǎo)體做共晶接合的金屬材料所形成的金屬膜(13b)，而前述基座具有基底(15)；形成于前述基底表面，具有加速度檢測功能的傳感器部(17)；及形成于前述基底的前述表面，將前述傳感器部包圍，且與前述封罩的前述周緣部接觸的接觸面中至少一部分是利用前述接合用半導(dǎo)體所形成，籍由前述接觸面中至少一部分與前述封罩的前述周緣部做共晶接合，而與前述封罩共同運作，且將前述傳感器部由外界加以密封的框部(19)。
2.如權(quán)利要求1的加速度傳感器，其特征在于，前述基底具有基底本體(31)；形成于前述基底本體上的絕緣膜(33)；及于前述絕緣膜上做選擇性地形成，且自前述框部所包圍的領(lǐng)域內(nèi)側(cè)向外側(cè)拉出的配線圖案(35)，而前述氧化膜對應(yīng)于前述配線圖案而形成溝槽(33a)，前述配線圖案至少于前述框部的下方被埋入前述氧化膜的前述溝槽內(nèi)，且其膜厚與前述溝槽的深度一致。
3.如權(quán)利要求2的加速度傳感器，其特征在于，前述框部具備有于前述基底的前述表面上，具導(dǎo)電性的框本體(19a)；及形成于前述框本體上，與前述封罩的前述金屬層做共晶接合的接合層(19c)，而前述接合層具備有于前述框本體頂面上的一部分領(lǐng)域內(nèi)，利用導(dǎo)電材料所形成的導(dǎo)體部；及于前述框本體的前述頂面上的前述導(dǎo)體部所形成的前述領(lǐng)域以外的領(lǐng)域內(nèi)，籍由前述接合用半導(dǎo)體所形成的導(dǎo)體部。
4.如權(quán)利要求3的加速度傳感器，其特征在于，前述配線圖案與前述框部的前述框本體以電性連接。
5.如權(quán)利要求2的加速度傳感器，其特征在于，前述傳感器部具備有自前述基底以既定間隔隔開而被支撐的加速檢測用的導(dǎo)電性質(zhì)量體(21)；及籍由在前述基底上具有導(dǎo)電性的材料而與前述質(zhì)量體一體地形成，且支撐前述質(zhì)量體的支撐部(25a)，而前述配線圖案配置于前述支撐部下方且與前述支撐部做電性連接，并且在與前述基底上的前述質(zhì)量體相對向的對向領(lǐng)域內(nèi)，以露出于前述基底上的狀態(tài)而配置。
6.如權(quán)利要求2的加速度傳感器，其特征在于，前述配線圖案是利用摻雜了雜質(zhì)的半導(dǎo)體所形成。
7.如權(quán)利要求2的加速度傳感器，其特征在于，前述配線圖案是利用高融點金屬所形成。
8.一種加速度傳感器的制造方法，于權(quán)利要求1的加速度傳感器的制造方法中，其特征在于，具備在第1晶片(51)上，將復(fù)數(shù)的前述基座(11)形成矩陣狀的工序；在第2晶片(53)上，在與前述第1晶片上所形成的前述各基座的形成位置相對應(yīng)的位置上，將復(fù)數(shù)的前述封罩(13)形成矩陣狀的工序；為使前述各基座的前述框部(19)與前述各封罩其前述周緣部分別相抵接而進(jìn)行位置封合，籍由使前述第1晶片與前述第2晶片重疊并施以加熱處理，使前述各基座與前述各封罩做共晶接合的工序；及籍由將前述第1晶片及前述第2晶片做切割，以將前述各基座與前述各封罩相接合而成的各個傳感器本體(1)相互分離的工序。
9.如權(quán)利要求8的加速度傳感器的制造方法，其特征在于，前述加速度傳感器的制造方法更加具備有將前述傳感器本體做晶片接合至引線框架(67)的工序；籍由將前述傳感器本體的焊墊部(3)與引線框架做引線接合，使其做電性連接的工序；籍由樹脂制的封裝體(7)將前述傳感器本體加以密封的工序；及籍前述引線框架的成形而形成導(dǎo)線(5)的工序。
10.一種加速度傳感器的制造方法，于權(quán)利要求2的加速度傳感器的制造方法中，其特征在于，具備于前述基底本體(31)上形成前述絕緣膜(33)的工序；籍由將前述氧化膜的前述表面做部分蝕刻，使形成前述溝槽(33a)的工序；于前述絕緣膜上，籍由與前述配線圖案(35)相同的材料，以和前述溝槽相同深度的膜厚形成導(dǎo)電膜(55)的工序；去除自前述導(dǎo)電膜中的前述溝槽的側(cè)緣部起，位于依指定之間隙尺寸(F)的前述溝槽內(nèi)側(cè)部分(55a)以外的部分，而將前述導(dǎo)電膜圖案化，籍此可利用殘留下來的前述部分而形成前述配線圖案的工序；及于前述基底(15)上形成前述傳感器部(17)及前述框部(19)的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種加速度傳感器及其制造方法，其目的在使得低價且小型化及輕量化。而且，為達(dá)成前述目的，設(shè)置于基座(11)的傳感器部(17)乃利用共晶接合于基座(11)的框部(19)的封罩(13)加以密封。封罩(13)具備有利用具導(dǎo)電性的半導(dǎo)體材料而形成的封罩本體(13a)；以及設(shè)置于封罩本體(13a)周緣部的金屬膜13b?？虿?19)具備有由摻雜的多晶硅所形成的框本體(19a)；被選擇性地設(shè)置于框本體(19a)的擴散防止膜(19b)；及接合層(19c)。接合層(19c)其一部分的領(lǐng)域成為籍由導(dǎo)電材料所形成的導(dǎo)電部，而其它領(lǐng)域則成為籍由半導(dǎo)體所形成接合部。
文檔編號G01P15/125GK1447921SQ01814442
公開日2003年10月8日 申請日期2001年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月21日
發(fā)明者石橋清志, 堀川牧夫, 奧村美香 申請人:三菱電機株式會社