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JP2010110877A - Electronic device and method for manufacturing electronic device - Google Patents

Electronic device and method for manufacturing electronic device Download PDF

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JP2010110877A
JP2010110877A JP2008287584A JP2008287584A JP2010110877A JP 2010110877 A JP2010110877 A JP 2010110877A JP 2008287584 A JP2008287584 A JP 2008287584A JP 2008287584 A JP2008287584 A JP 2008287584A JP 2010110877 A JP2010110877 A JP 2010110877A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electronic device
sensor substrate
cap
mems
stress
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2008287584A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norimune Orimoto
憲宗 織本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2008287584A priority Critical patent/JP2010110877A/en
Publication of JP2010110877A publication Critical patent/JP2010110877A/en
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Abstract

【課題】設計の自由度を高く維持しつつ、MEMSに伝達される熱応力を効果的に抑制することが可能な電子装置を提供すること。
【解決手段】MEMS部と、該MEMS部を支持するセンサ基板と、前記MEMS部に凹部が対向するように前記センサ基板に取り付けられるキャップ部と、を備える電子装置であって、前記キャップ部の壁面の一部には、前記センサ基板との接合部に比して厚みを薄くした凹凸構造の応力吸収部が形成されていることを特徴とする、電子装置。
【選択図】図1
An electronic device capable of effectively suppressing thermal stress transmitted to a MEMS while maintaining a high degree of design freedom.
An electronic device includes: a MEMS unit; a sensor substrate that supports the MEMS unit; and a cap unit that is attached to the sensor substrate so that a recess is opposed to the MEMS unit. 2. An electronic device according to claim 1, wherein a stress absorbing portion having a concavo-convex structure having a thickness smaller than that of the joint portion with the sensor substrate is formed on a part of the wall surface.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)部をセンサ基板上に設置し、これをキャップにより封止した構造の電子装置、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an electronic device having a structure in which a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) portion is installed on a sensor substrate and sealed with a cap, and a method for manufacturing the same.

従来、MEMS等の機械部品を含む部品と制御IC(回路チップ)を備える電子部品が用いられている。MEMSとは、機械部品、センサー、アクチュエータ、電子回路等を一つのシリコン基板、ガラス基板、有機材料などの上に集積化したデバイスと定義されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, electronic parts including parts including mechanical parts such as MEMS and a control IC (circuit chip) are used. MEMS is defined as a device in which mechanical parts, sensors, actuators, electronic circuits, and the like are integrated on a single silicon substrate, glass substrate, organic material, and the like.

係る電子部品における問題の一つに、実装対象となる他の構造物と電子部品、或いは電子部品におけるセンサ基板とキャップの線膨張係数の差による応力をMEMSが強く受けることにより、誤作動や誤検出、特性変動、故障等を生じるという問題が存在する。   One of the problems with such electronic components is that the MEMS is strongly subjected to stress due to the difference between the linear expansion coefficients of other structures and electronic components to be mounted, or the sensor substrate and cap of the electronic components. There are problems of detection, characteristic fluctuations, failures, and the like.

係る点を考慮した静電容量型センサーについての発明が開示されている(例えば、特許文献1参照)。このセンサーでは、半導体基板が取り付けられる絶縁基板に溝を形成することにより、熱応力が半導体基板に伝達されることを阻止するものとしている。
特開平11−281667号公報
An invention relating to a capacitive sensor in consideration of such a point is disclosed (for example, see Patent Document 1). In this sensor, a groove is formed in an insulating substrate to which a semiconductor substrate is attached, thereby preventing thermal stress from being transmitted to the semiconductor substrate.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-281667

しかしながら、上記従来のセンサーにおいては、半導体基板が取り付けられる絶縁基板に溝を形成するため、設計の自由度が低下するという問題が生じる。   However, in the conventional sensor described above, a groove is formed in the insulating substrate to which the semiconductor substrate is attached, which causes a problem that the degree of freedom in design is reduced.

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、設計の自由度を高く維持しつつ、MEMSに伝達される熱応力を効果的に抑制することが可能な電子装置を提供することを、主たる目的とする。   The present invention is for solving such problems, and provides an electronic device capable of effectively suppressing the thermal stress transmitted to the MEMS while maintaining a high degree of design freedom. The main purpose.

上記目的を達成するための本発明の第1の態様は、
MEMS部と、
該MEMS部を支持するセンサ基板と、
前記MEMS部に凹部が対向するように前記センサ基板に取り付けられるキャップ部と、
を備える電子装置であって、
前記キャップ部の壁面の一部には、前記センサ基板との接合部に比して厚みを薄くした凹凸構造の応力吸収部が形成されていることを特徴とする、
電子装置である。
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention provides:
A MEMS section;
A sensor substrate for supporting the MEMS unit;
A cap portion attached to the sensor substrate such that the concave portion faces the MEMS portion;
An electronic device comprising:
A part of the wall surface of the cap portion is formed with a stress absorbing portion having a concavo-convex structure with a thickness reduced as compared with a joint portion with the sensor substrate.
It is an electronic device.

この本発明の第1の態様によれば、MEMS部に凹部が対向するようにセンサ基板に取り付けられるキャップ部の壁面の一部に、センサ基板との接合部に比して厚みを薄くした凹凸構造の応力吸収部が形成されているため、MEMSに伝達される熱応力を効果的に抑制することができる。   According to the first aspect of the present invention, the concave and convex portions having a thickness smaller than that of the joint portion with the sensor substrate are formed on a part of the wall surface of the cap portion attached to the sensor substrate so that the concave portion faces the MEMS portion. Since the stress absorbing portion of the structure is formed, the thermal stress transmitted to the MEMS can be effectively suppressed.

また、センサ基板ではなくキャップ部に応力吸収部を形成するため、設計の自由度を高めることができる。   In addition, since the stress absorbing portion is formed not on the sensor substrate but on the cap portion, the degree of freedom in design can be increased.

更に、撓みを可能として応力を吸収させるために薄くした応力吸収部に比して、キャップ部とセンサ基板の接合部を厚くすることができるため、接合部の破損等が生じるのを抑制することができる。   Furthermore, since the joint part between the cap part and the sensor substrate can be made thicker than the stress absorbing part thinned to absorb the stress by enabling bending, it is possible to suppress the breakage of the joint part. Can do.

本発明の第2の態様は、
MEMS部をセンサ基板上に設置してキャップにより封止した構造の電子装置の製造方法であって、
多層SOIウエハにキャビティを形成する工程と、
前記多層SOIウエハに、前記センサ基板との接合部に比して厚みを薄くした凹凸構造の応力吸収部をサイドエッチングによって形成する工程と、
前記多層SOIウエハとセンサ基板とを接合する工程と、
前記多層SOIウエハとセンサ基板が接合された部材をダイシングによって個片化する工程と、
を有する電子装置の製造方法である。
The second aspect of the present invention is:
A method of manufacturing an electronic device having a structure in which a MEMS unit is installed on a sensor substrate and sealed with a cap,
Forming a cavity in a multilayer SOI wafer;
Forming, by side etching, a stress-absorbing portion having a concavo-convex structure having a thickness reduced as compared with a joint portion with the sensor substrate on the multilayer SOI wafer;
Bonding the multilayer SOI wafer and the sensor substrate;
Dividing the member obtained by bonding the multilayer SOI wafer and the sensor substrate by dicing;
The manufacturing method of the electronic device which has this.

本発明によれば、設計の自由度を高く維持しつつ、MEMSに伝達される熱応力を効果的に抑制することが可能な電子装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electronic device which can suppress effectively the thermal stress transmitted to MEMS can be provided, maintaining the freedom degree of design high.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。本発明に係る電子装置は、例えば角速度センサー、加速度センサー、圧力センサー等、として用いられるものであり、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)部をセンサ基板上に設置し、これをキャップにより封止した構造を有する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The electronic device according to the present invention is used as, for example, an angular velocity sensor, an acceleration sensor, a pressure sensor, etc., and has a structure in which a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) part is installed on a sensor substrate and is sealed with a cap. Have

<第1実施例>
以下、本発明の第1実施例に係る電子装置1について説明する。図1は、本発明の第1実施例に係る電子装置1の構成の概略を示す断面図である。図示する如く、電子装置1は、MEMS構造体(可動部)10と、センサ基板20と、キャップ30と、を有し、センサ基板20とキャップ30は接合部40によって接合されている。
<First embodiment>
Hereinafter, an electronic device 1 according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating the configuration of an electronic device 1 according to a first embodiment of the present invention. As illustrated, the electronic device 1 includes a MEMS structure (movable part) 10, a sensor substrate 20, and a cap 30, and the sensor substrate 20 and the cap 30 are joined by a joining portion 40.

MEMS構造体10は、機械部品である可動部、その他必要な電子回路等を有する。MEMS構造体10は、例えば、SOI基板を基本として形成され、SOI基板におけるシリコン層に対してトレンチエッチングやリリースエッチングなどを施すことにより可動部が形成される。MEMS構造体10の可動部は、バネ性を有する梁などによりセンサ基板20の活性層22に連結されている。   The MEMS structure 10 has a movable part, which is a mechanical part, and other necessary electronic circuits. The MEMS structure 10 is formed, for example, based on an SOI substrate, and a movable portion is formed by performing trench etching, release etching, or the like on a silicon layer in the SOI substrate. The movable part of the MEMS structure 10 is connected to the active layer 22 of the sensor substrate 20 by a beam having a spring property or the like.

センサ基板20は、活性層22が埋め込み酸化膜24によって支持基板26に接合された構成となっている。なお、センサ基板20の構成はこれに限らず、如何なる構成を有してもよい。例えば埋め込み酸化膜24を有さない構成であっても構わない。   The sensor substrate 20 has a configuration in which an active layer 22 is bonded to a support substrate 26 by a buried oxide film 24. The configuration of the sensor substrate 20 is not limited to this and may have any configuration. For example, a configuration without the buried oxide film 24 may be used.

キャップ30は、キャビティ(凹部)32がMEMS構造体10に対向するように、センサ基板20(の活性層22;以下略)に接合される。これによって、MEMS構造体10を外気から略遮断して異物の混入による不具合を抑制することができ、気密封止によりキャビティ32内を減圧して電子装置1の設計自由度を高めることができる。   The cap 30 is joined to the sensor substrate 20 (the active layer 22; hereinafter omitted) so that the cavity (concave portion) 32 faces the MEMS structure 10. As a result, the MEMS structure 10 can be substantially shielded from the outside air to suppress problems due to the inclusion of foreign matter, and the cavity 32 can be decompressed by hermetic sealing to increase the degree of freedom in designing the electronic device 1.

また、キャップ30の壁面の一部には、センサ基板20との接合部40に比して厚みを薄くした凹凸構造の応力吸収部35が形成されている。本実施例においては、キャップ30の、電子装置1の外壁に相当する側を部分的に除去した構造となっている。   In addition, a stress absorbing portion 35 having a concavo-convex structure having a thickness smaller than that of the joint portion 40 with the sensor substrate 20 is formed on part of the wall surface of the cap 30. In this embodiment, the cap 30 has a structure in which the side corresponding to the outer wall of the electronic device 1 is partially removed.

係る構成によって、応力吸収部35が外力に応じて、より柔軟に撓むことができることとなり、実装対象となる他の構造物と電子装置1、或いはセンサ基板20とキャップ30の線膨張係数の差による応力がMEMS10に与える影響を効果的に抑制することができる。   With such a configuration, the stress absorbing portion 35 can flex more flexibly in response to an external force, and the difference between the linear expansion coefficients of other structures to be mounted and the electronic device 1 or the sensor substrate 20 and the cap 30 can be increased. It is possible to effectively suppress the influence of the stress due to the stress on the MEMS 10.

また、センサ基板20ではなくキャップ30に応力吸収部35を形成するため、設計の自由度を高めることができる。   Further, since the stress absorbing portion 35 is formed not on the sensor substrate 20 but on the cap 30, the degree of freedom in design can be increased.

更に、応力吸収部35に比して、キャップ30とセンサ基板20の接合部40を厚くすることができるため、接合部40の破損等が生じるのを抑制することができる。   Furthermore, since the joint portion 40 between the cap 30 and the sensor substrate 20 can be made thicker than the stress absorbing portion 35, the joint portion 40 can be prevented from being damaged.

このような効果を奏する電子装置1は、例えば以下のような工程に従って製造することができる。図2及び図3は、電子装置1の製造工程を説明するための説明図である。なお、これらの図は、1個の電子装置1を製造するように示されているが、現実には、1つのウエハから複数の電子装置1が同時に製造され、図3(C)の工程で個片化されることとなる。   The electronic device 1 having such effects can be manufactured, for example, according to the following steps. 2 and 3 are explanatory diagrams for explaining a manufacturing process of the electronic device 1. Although these drawings are shown to manufacture one electronic device 1, in reality, a plurality of electronic devices 1 are manufactured simultaneously from one wafer, and in the process of FIG. It will be separated into individual pieces.

まず、図2(A)に示す如く、SiとSiOが交互に積層された多層SOIウエハを用意する。 First, as shown in FIG. 2A, a multilayer SOI wafer in which Si and SiO 2 are alternately laminated is prepared.

次に、図2(B)に示す如く、異方性エッチングによって、キャビティ32となる溝A、及び後述する図3(C)の工程を容易にするための分断用溝Bを形成する。異方性エッチングには、SF6のような活性ガスを用いるものと、KOH、TMAH等のアルカリ性水溶液を用いるものがある。なお、分断用溝Bを形成する処理は省略してもよい。   Next, as shown in FIG. 2B, a groove A to be the cavity 32 and a dividing groove B for facilitating the process of FIG. 3C to be described later are formed by anisotropic etching. Anisotropic etching includes those using an active gas such as SF6 and those using an alkaline aqueous solution such as KOH and TMAH. Note that the process of forming the dividing groove B may be omitted.

そして、図2(C)に示す如く、MEMS構造体10が形成されたセンサ基板20に異方性エッチングを行なったウエハを接合する。係る接合には、ガラスフリットや金属共晶接合等の手法を用いる。   Then, as shown in FIG. 2C, the anisotropically etched wafer is bonded to the sensor substrate 20 on which the MEMS structure 10 is formed. For the joining, a technique such as glass frit or metal eutectic joining is used.

センサ基板20にウエハを接合すると、図3(A)に示す如く、ダイシングによって分断用溝Bの1層上までをカットする。   When the wafer is bonded to the sensor substrate 20, as shown in FIG. 3A, up to one layer of the dividing groove B is cut by dicing.

そして、図3(B)に示す如く、サイドエッチングによってSiO層を半分程度除去する。これによって応力吸収部35の構造が出来上がることとなる。サイドエッチングには、ベーパーフッ酸(Vaper HF)等を用いる。 Then, as shown in FIG. 3B, about half of the SiO 2 layer is removed by side etching. As a result, the structure of the stress absorbing portion 35 is completed. For side etching, vapor hydrofluoric acid (Vaper HF) or the like is used.

最後に、図3(A)の工程で残されたSi層及びセンサ基板をダイシングによって分断し、チップの個片化を行なう。   Finally, the Si layer and the sensor substrate left in the step of FIG. 3A are divided by dicing, and the chips are separated.

以上説明した本実施例の電子装置1によれば、設計の自由度を高く維持しつつ、MEMS構造体10に伝達される熱応力を効果的に抑制することができる。   According to the electronic apparatus 1 of the present embodiment described above, the thermal stress transmitted to the MEMS structure 10 can be effectively suppressed while maintaining a high degree of design freedom.

<第2実施例>
以下、本発明の第2実施例に係る電子装置2について説明する。図4は、本発明の第2実施例に係る電子装置2の構成の概略を示す断面図である。図示する如く、電子装置2は、MEMS構造体(可動部)10と、センサ基板20と、キャップ30と、を有し、センサ基板20とキャップ30は接合部40によって接合されている。なお、キャップ30の構造以外において、電子装置2は第1実施例の電子装置1と共通するため、キャップ30の構造及び製造工程についてのみ説明する。
<Second embodiment>
Hereinafter, an electronic device 2 according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the electronic device 2 according to the second embodiment of the present invention. As illustrated, the electronic device 2 includes a MEMS structure (movable part) 10, a sensor substrate 20, and a cap 30, and the sensor substrate 20 and the cap 30 are joined by a joining portion 40. Since the electronic device 2 is common to the electronic device 1 of the first embodiment except for the structure of the cap 30, only the structure and manufacturing process of the cap 30 will be described.

第2実施例に係るキャップ30は、第1実施例と同様、キャビティ(凹部)32がMEMS構造体10に対向するように、センサ基板20に接合される。これによって、MEMS構造体10を外気から略遮断して異物の混入による不具合を抑制することができ、気密封止によりキャビティ32内を減圧して電子装置の設計自由度を高めることができる。   The cap 30 according to the second embodiment is joined to the sensor substrate 20 so that the cavity (concave portion) 32 faces the MEMS structure 10 as in the first embodiment. As a result, the MEMS structure 10 can be substantially shielded from the outside air to suppress problems due to the inclusion of foreign matter, and the cavity 32 can be decompressed by hermetic sealing to increase the degree of freedom in designing the electronic device.

また、キャップ30の壁面の一部には、センサ基板20との接合部40に比して厚みを薄くした凹凸構造の応力吸収部35が形成されている。本実施例においては、第1実施例と異なり、キャップ30の、電子装置1の外壁及び内壁に相当する側を部分的に除去した構造となっている。   In addition, a stress absorbing portion 35 having a concavo-convex structure having a thickness smaller than that of the joint portion 40 with the sensor substrate 20 is formed on a part of the wall surface of the cap 30. Unlike the first embodiment, the present embodiment has a structure in which the side of the cap 30 corresponding to the outer wall and the inner wall of the electronic device 1 is partially removed.

係る構成によって奏する効果は、第1実施例と同様である。   The effect produced by such a configuration is the same as that of the first embodiment.

このような効果を奏する電子装置2は、例えば第1実施例における図2(B)の工程に、サイドエッチングによってSiO層を内側(キャビティ32となる側)から1/4程度除去する工程を追加することによって製造することができる。図5は、サイドエッチングによってSiO層を内側から1/4程度除去する工程を示す図である。なお、第1実施例と比較すると図3(B)の工程において除去する量を減少させて、応力吸収部35の厚みを加減する。 In the electronic device 2 having such an effect, for example, in the step of FIG. 2B in the first embodiment, a step of removing about 1/4 of the SiO 2 layer from the inner side (side to be the cavity 32) by side etching. It can be manufactured by adding. FIG. 5 is a diagram showing a step of removing about 1/4 of the SiO 2 layer from the inside by side etching. In addition, compared with 1st Example, the quantity removed in the process of FIG.3 (B) is decreased, and the thickness of the stress absorption part 35 is adjusted.

以上説明した本実施例の電子装置2によれば、設計の自由度を高く維持しつつ、MEMS構造体10に伝達される熱応力を効果的に抑制することができる。   According to the electronic apparatus 2 of the present embodiment described above, the thermal stress transmitted to the MEMS structure 10 can be effectively suppressed while maintaining a high degree of design freedom.

<第3実施例>
以下、本発明の第3実施例に係る電子装置3について説明する。図6は、電子装置2の構成の概略を示す断面図である。図示する如く、電子装置3は、MEMS構造体(可動部)10と、センサ基板20と、キャップ30と、を有し、センサ基板20とキャップ30は接合部40によって接合されている。なお、キャップ30の構造以外において、電子装置3は第1実施例の電子装置1と共通するため、キャップ30の構造及び製造工程についてのみ説明する。
<Third embodiment>
Hereinafter, an electronic device 3 according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating the configuration of the electronic device 2. As illustrated, the electronic device 3 includes a MEMS structure (movable part) 10, a sensor substrate 20, and a cap 30, and the sensor substrate 20 and the cap 30 are joined by a joining portion 40. Since the electronic device 3 is common to the electronic device 1 of the first embodiment except for the structure of the cap 30, only the structure and manufacturing process of the cap 30 will be described.

第3実施例に係るキャップ30は、第1実施例と同様、キャビティ(凹部)32がMEMS構造体10に対向するように、センサ基板20に接合される。これによって、MEMS構造体10を外気から略遮断して異物の混入による不具合を抑制することができ、気密封止によりキャビティ32内を減圧して電子装置の設計自由度を高めることができる。   The cap 30 according to the third embodiment is joined to the sensor substrate 20 so that the cavity (concave portion) 32 faces the MEMS structure 10 as in the first embodiment. As a result, the MEMS structure 10 can be substantially shielded from the outside air to suppress problems due to the inclusion of foreign matter, and the cavity 32 can be decompressed by hermetic sealing to increase the degree of freedom in designing the electronic device.

また、キャップ30の壁面の一部には、センサ基板20との接合部40に比して厚みを薄くした凹凸構造の応力吸収部35が形成されている。本実施例においては、第1実施例と異なり、キャップ30の、電子装置1の内壁に相当する側を部分的に除去した構造となっている。   In addition, a stress absorbing portion 35 having a concavo-convex structure having a thickness smaller than that of the joint portion 40 with the sensor substrate 20 is formed on a part of the wall surface of the cap 30. In this embodiment, unlike the first embodiment, the side of the cap 30 corresponding to the inner wall of the electronic device 1 is partially removed.

係る構成によって奏する効果は、第1実施例と同様である。   The effect produced by such a configuration is the same as that of the first embodiment.

このような効果を奏する電子装置3は、例えば第1実施例における図2(B)の工程に、サイドエッチングによってSiO層を内側(キャビティ32となる側)から半分程度除去する工程を追加し、図3(B)の工程を省略することによって製造することができる。図7は、サイドエッチングによってSiO層を内側(キャビティ32となる側)から半分程度除去する工程を追加する様子を示す図である。 In the electronic device 3 having such an effect, for example, a step of removing about half of the SiO 2 layer from the inner side (side to be the cavity 32) by side etching is added to the step of FIG. 2B in the first embodiment. It can be manufactured by omitting the step of FIG. FIG. 7 is a diagram showing a state in which a step of removing about half of the SiO 2 layer from the inner side (side to be the cavity 32) by side etching is added.

以上説明した本実施例の電子装置3によれば、設計の自由度を高く維持しつつ、MEMS構造体10に伝達される熱応力を効果的に抑制することができる。   According to the electronic apparatus 3 of the present embodiment described above, the thermal stress transmitted to the MEMS structure 10 can be effectively suppressed while maintaining a high degree of design freedom.

<シミュレーションによる効果確認>
以上説明した実施例の効果を確認するために、本出願人は、以下のシミュレーションを行なった。
<Effect confirmation by simulation>
In order to confirm the effect of the embodiment described above, the present applicant performed the following simulation.

まず、応力吸収部を有さない従来構造の電子装置、実施例1と同様の構造を有する電子装置、及び実施例1と同様の構造を有する電子装置の1/4モデル(それぞれモデル1、モデル2、モデル3と称する)を用意した。図8は、これらのモデルの概略図及び接合部付近の拡大図である。図9は、各モデルにおける壁面、応力吸収部、接合部の寸法を示す図である。   First, an electronic device having a conventional structure that does not have a stress absorbing portion, an electronic device having a structure similar to that of the first embodiment, and a 1/4 model of an electronic device having a structure similar to that of the first embodiment (model 1 and model respectively) 2, referred to as Model 3). FIG. 8 is a schematic view of these models and an enlarged view of the vicinity of the joint. FIG. 9 is a diagram illustrating the dimensions of the wall surface, the stress absorbing portion, and the joint portion in each model.

キャップ及びセンサ基板はSiであり、これらの接合部はAl−Al共晶接合にて450[°C]で接合するものとした。Siの線膨張率は2.5[ppm/°C]、ヤング率は150[GPa]、ポアソン比は0.36である。また、Alの線膨張率は23.1[ppm/°C]、ヤング率は77[GPa]、ポアソン比は0.30である。なお、450[°C]を基準(応力=0)とした。   The cap and the sensor substrate were made of Si, and these joint portions were joined at 450 [° C.] by Al—Al eutectic joining. The linear expansion coefficient of Si is 2.5 [ppm / ° C], the Young's modulus is 150 [GPa], and the Poisson's ratio is 0.36. Moreover, the linear expansion coefficient of Al is 23.1 [ppm / ° C], the Young's modulus is 77 [GPa], and the Poisson's ratio is 0.30. Note that 450 [° C.] was used as a reference (stress = 0).

このような設定の下、電子装置の温度条件を(1)450[°C]→440[°C]に低下させ、支持基盤におけるMEMS構造体が設置される位置(図8においては(1)部と対極の位置)での応力を算出した。また、(2)450[°C]→27[°C]に低下させ、同様に応力を算出した。   Under such setting, the temperature condition of the electronic device is reduced to (1) 450 [° C] → 440 [° C], and the position where the MEMS structure is installed on the support base ((1) in FIG. 8) Stress at the position of the electrode and the counter electrode). Further, (2) The stress was calculated in the same manner by reducing the temperature from 450 [° C] to 27 [° C].

この結果、シミュレーション(1)では、モデル1において0.049[MPa]、モデル2において0.026[MPa]、モデル3において0.033[MPa]の各結果を得た。   As a result, in the simulation (1), 0.049 [MPa] in the model 1, 0.026 [MPa] in the model 2, and 0.033 [MPa] in the model 3 were obtained.

また、シミュレーション(2)では、モデル1において1.440[MPa]、モデル2において0.770[MPa]、モデル3において0.965[MPa]の各結果を得た。   In the simulation (2), the results of 1.440 [MPa] in model 1, 0.770 [MPa] in model 2, and 0.965 [MPa] in model 3 were obtained.

すなわち、実施例1では、応力吸収部を備えない従来構造の電子装置に比して約47[%]、実施例2では、約33[%]、MEMS構造体に加えられる応力を低減することができるという結果を得た。   That is, the stress applied to the MEMS structure is reduced in the first embodiment by about 47 [%] compared to the electronic device having the conventional structure that does not include the stress absorbing portion, and in the second embodiment by about 33 [%]. The result that can be.

<変形例>
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
<Modification>
The best mode for carrying out the present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.

<変形1>
例えば、第1実施例、第2実施例、第3実施例のいずれかにおいて、図10に示す如く、キャビティ32の形状を異ならせてもよい。なお、図10では応力吸収部35の形状を第1実施例に則したものとして示した。
<Deformation 1>
For example, in any one of the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the shape of the cavity 32 may be varied as shown in FIG. In FIG. 10, the shape of the stress absorbing portion 35 is shown as conforming to the first embodiment.

この場合、図2(B)の工程に代えて、図11に示す工程を行なう。溝C、Dを異方性エッチングにより形成し、更にMEMS構造体10を収納するのに必要な高さ分、溝C、Dの間を異方性エッチングにより除去する。   In this case, the process shown in FIG. 11 is performed in place of the process of FIG. The grooves C and D are formed by anisotropic etching, and the gap between the grooves C and D is removed by anisotropic etching for a height necessary for housing the MEMS structure 10.

こうすれば、エッチング量を減らすことができるため、第1ないし第3実施例において説明した効果に加え、製造時間の短縮を図ることができるという効果を奏する。   By doing so, the etching amount can be reduced, and in addition to the effects described in the first to third embodiments, the manufacturing time can be shortened.

<変形2>
また、第1実施例、第2実施例、第3実施例のいずれかにおいて、図12に示す如く、キャップ30の天井部33の両面又は片側をエッチングし、天井部33の一部を薄くしてもよい。なお、図12では応力吸収部35の形状を第1実施例に則したものとして示した。
<Deformation 2>
Further, in any one of the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, as shown in FIG. 12, both surfaces or one side of the ceiling portion 33 of the cap 30 are etched, and a part of the ceiling portion 33 is thinned. May be. In FIG. 12, the shape of the stress absorbing portion 35 is shown as conforming to the first embodiment.

こうすれば、キャップ30が更に柔軟性を増すこととなるため、MEMS構造体10に伝達される熱応力を更に抑制することができる。   By doing so, the cap 30 is further increased in flexibility, so that the thermal stress transmitted to the MEMS structure 10 can be further suppressed.

<変形3>
また、第1実施例、第2実施例、第3実施例のいずれかにおいて、図13に示す如く、キャップ30の天井部33の両面又は片側をエッチングし、天井部33に格子状のスリットを形成してもよい。なお、図13は応力吸収部35の形状を第1実施例に則したものとして示した。
<Modification 3>
Further, in any one of the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, as shown in FIG. 13, both surfaces or one side of the ceiling portion 33 of the cap 30 are etched, and lattice-like slits are formed in the ceiling portion 33. It may be formed. FIG. 13 shows the shape of the stress absorbing portion 35 as conforming to the first embodiment.

こうすれば、キャップ30が更に柔軟性を増すこととなるため、MEMS構造体10に伝達される熱応力を更に抑制することができる。   By doing so, the cap 30 is further increased in flexibility, so that the thermal stress transmitted to the MEMS structure 10 can be further suppressed.

<その他>
また、「SiO層を半分程度除去する」、「1/4程度除去する」等の表現はあくまで一例であり、他の除去程度を採用してもよく、本発明を「半分程度」や「1/4程度」の数値に何ら限定するものではない。
<Others>
In addition, expressions such as “removing about half of the SiO 2 layer” and “removing about 1/4” are merely examples, and other degrees of removal may be employed. It is not limited to a numerical value of “about 1/4”.

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。   The present invention can be used in the automobile manufacturing industry, the automobile parts manufacturing industry, and the like.

本発明の第1実施例に係る電子装置1の構成の概略を示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an electronic device 1 according to a first embodiment of the present invention. 電子装置1の製造工程を説明するための説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a manufacturing process of the electronic device 1. 電子装置1の製造工程を説明するための説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a manufacturing process of the electronic device 1. 本発明の第2実施例に係る電子装置2の構成の概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of a structure of the electronic device 2 which concerns on 2nd Example of this invention. サイドエッチングによってSiO層を内側(キャビティ32となる側)から1/4程度除去する工程を示す図である。The SiO 2 layer by side etching from the inside (the side where the cavity 32) shows the step of removing about 1/4. 本発明の第3実施例に係る電子装置3の構成の概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of a structure of the electronic device 3 which concerns on 3rd Example of this invention. サイドエッチングによってSiO層を内側(キャビティ32となる側)から半分程度除去する工程を示す図である。The side etching is a diagram showing a process for about half removed SiO 2 layer from the inside (the side where the cavity 32). シミュレーションで用いたモデルの概略図及び接合部付近の拡大図である。It is the schematic of the model used by simulation, and the enlarged view near a junction part. 各モデルにおける壁面、応力吸収部、接合部の寸法を示す図である。It is a figure which shows the dimension of the wall surface in each model, a stress absorption part, and a junction part. 第1実施例、第2実施例、第3実施例のいずれかにおいて、キャビティ32の形状を異ならせた場合の構成の概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of a structure at the time of changing the shape of the cavity 32 in any one of 1st Example, 2nd Example, and 3rd Example. 図10の構造を有する電子装置を製造するための工程の一部を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating a part of process for manufacturing the electronic device which has a structure of FIG. キャップ30の天井部33の両面又は片側をエッチングし、天井部33の一部を薄くした場合の構成の概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of a structure at the time of etching the both surfaces or one side of the ceiling part 33 of the cap 30, and making a part of ceiling part 33 thin. キャップ30の天井部33の両面又は片側をエッチングし、天井部33に格子状のスリットを形成した場合の構成の概略を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a configuration when both surfaces or one side of a ceiling portion 33 of a cap 30 are etched to form a lattice-like slit in the ceiling portion 33.

符号の説明Explanation of symbols

1、2、3 電子装置
10 MEMS構造体
20 センサ基板
22 活性層
24 埋め込み酸化膜
26 支持基板
30 キャップ
32 キャビティ
33 天井部
35 応力吸収部
40 接合部
1, 2, 3 Electronic device 10 MEMS structure 20 Sensor substrate 22 Active layer 24 Embedded oxide film 26 Support substrate 30 Cap 32 Cavity 33 Ceiling part 35 Stress absorbing part 40 Joint part

Claims (2)

MEMS部と、
該MEMS部を支持するセンサ基板と、
前記MEMS部に凹部が対向するように前記センサ基板に取り付けられるキャップ部と、
を備える電子装置であって、
前記キャップ部の壁面の一部には、前記センサ基板との接合部に比して厚みを薄くした凹凸構造の応力吸収部が形成されていることを特徴とする、
電子装置。
A MEMS section;
A sensor substrate for supporting the MEMS unit;
A cap portion attached to the sensor substrate such that the concave portion faces the MEMS portion;
An electronic device comprising:
A part of the wall surface of the cap portion is formed with a stress absorbing portion having a concavo-convex structure with a thickness reduced as compared with a joint portion with the sensor substrate.
Electronic equipment.
MEMS部をセンサ基板上に設置してキャップにより封止した構造の電子装置の製造方法であって、
多層SOIウエハにキャビティを形成する工程と、
前記多層SOIウエハに、前記センサ基板との接合部に比して厚みを薄くした凹凸構造の応力吸収部をサイドエッチングによって形成する工程と、
前記多層SOIウエハとセンサ基板とを接合する工程と、
前記多層SOIウエハとセンサ基板が接合された部材をダイシングによって個片化する工程と、
を有する電子装置の製造方法。
A method of manufacturing an electronic device having a structure in which a MEMS unit is installed on a sensor substrate and sealed with a cap,
Forming a cavity in a multilayer SOI wafer;
Forming, by side etching, a stress-absorbing portion having a concavo-convex structure having a thickness reduced as compared with a joint portion with the sensor substrate on the multilayer SOI wafer;
Bonding the multilayer SOI wafer and the sensor substrate;
Dividing the member obtained by bonding the multilayer SOI wafer and the sensor substrate by dicing;
Manufacturing method of electronic device having
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