TWI310365B - Sensor device and production method therefor - Google Patents

Description

1310365 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種如加速度感測器或陀 測裝置及其製造方法。 夂啊器之感 【先前技術】 近年來，作為製造一種如加速度感測器或陀 型感測裝置的技術，晶圓級封裝技術正受到廣泛的g蜊器之小 例如，在日本特開2005-251898號公報中，如第— 圖所示，揭示以下之一種技術，其係使形五(A) MEMS(Micro Electro Mechanical System)元件 有複數個 於MEMS元件211之感測部（未圖示）的金屬配 ^電性連接 之感測晶圓210、與形成有電性連接於金屬配電極)217 配線224及形成氣密性地密封MEMS元件211 —之貫穿孔 221之封裝晶圓220相互對向，然後，如第二^間用的凹部 依晶圓級將感測晶圓210與封奘曰圄9川目五(B)圖所示， 封裝結構·，並再從隱㈣2 Q 級 # 中，在感測晶圓210上與封裝晶圓220相對向 成有包圍作為感測器本體之MEMS 2 f内之面，形 元件211的金屬配線217之全屬| 218 , ^電性連接於 220上與感測晶圓21〇相對 曰 而在封裝晶圓 屬，228。另外，在感測晶2 =上部221的金 ，咖上形成有比金屬層3 = 層加，而在封裝 224電性連接之配線層229。 ^#近内側、且輿貫穿孔配線 =中’感測晶圓210之金屬屉J18 $ ί圓級封裝結構 22δ，係介由例如、AuSn等ίΐΐ18與封裝晶圓220之金屬層 測晶圓ώ 寺<焊接部238而被接合，二 J = 210之配線層219與逢 =〇，同日守，感 由烊接部239而被接合。衣日日51 220之配、、泉層229，係介 1310365 加速度感測器或陀螺感測器等，作 一 已廣為周知，而加速度感測器具有：弊二二MEMS兀件211 壓電電阻所構成之應變電阻的畸變引9被施加有加速度時之 測加速度之壓電電阻型加速度感測器^的^阻值的變化來檢 時之固定電極與可動電極之間的靜^飞f由被施加有加速度 度之電容型加速度感測器等。作為壓的變化來^測加速 提出有：配置在矩形框狀之圖框部内=速，=器’ 臂式者等的方案，近年爽， ^很^存於圖框邻之雙 Γΐΐΐί/㈤由朝四個方向延長之四個撓性部而可搖動自 撐ί圖框部，可個別地檢測相互正交之三個方向t 2〇1乂'速度者ί例如，參照日本特開2004-109114號公報、特S 2004-233072號公報）。 竹開 ^而，在上述之晶圓級封裝結構2〇〇中，當將金屬羼 射出、去此戸及鹿配線層219,229彼此予以接合時，需要藉由焊& 接菩ίΐ孟屬層228及配線層229之各方供給指定量的焊料卞 所以與封裝晶圓220相重疊以進行回流焊接， 211之^私用&電電阻型加速度感測器本體作為MEMS元件 於式^ t況’具有接合部附近之殘留應力會被傳遞至撓性部而 俜^^特性上引起誤差的問題。可以預見此種殘留應力之影變 #'^測_為小型而增加越大。 Ί 【發明内容】 在在，’本發明係鑒於上述問題點而提出並完成者，其目的 ^ 乂提供一種將形成有加速度感測器或陀螺感測器等之小刮 力之元，的感測基板接合於幾乎不會在接合部產生有殘留應 置。封震基板上，其結果可成為感測特性之誤差少的感測^ 7 1310365 即，本發明之感測裝置，包含有：感測基板，包括具有開 口之圖框、可活動地保持在該開口内之可動部、及根據可動部 之位移以輸出電信號的檢測部；第一封裝基板，係接合於感測 基板之相對向二面中的一面；及第二封裝基板，係接合於感測 基板之另一面，其特徵為： 圖框，係在面對第一封裝基板之側，以包圍可動部之方式 而遍及於其全周具有第一表面活性化區域，同時，在面對第二 封裝基板之侧，以包圍可動部之方式而遍及於其全周具有第二 表面活性化區域， 第一封裝基板與感測基板間之接合，係不會伴有第一表面 活性化區域與第一封裝基板上所設之表面活性化區域彼此間 之擴散的固相直接接合， 第二封裝基板與感測基板間之接合，係不會伴有第二表面 活性化區域與第二封裝基板上所設之表面活性化區域彼此間 之擴散的固相直接接合。 根據本發明，第一封裝基板與第二封裝基板之每一方，係 藉由不會在感測基板上伴有擴散的固相直接接合所接合，所 以，在採用藉由如焊料回流焊接之熱處理的接合方法的情況， 可避免因接合部之殘留應力而於感測特性上產生誤差的問 題。另外，在感測基板之一表面，第一封裝晶圓被接合於整個 圖框全周，同時，在感測基板之另一表面，第二封裝晶圓被接 合於整個圖框全周，所以，可從外部氣密性地將感測器内部密 封。例如，在感測基板上設置加速度感測器的情況，可將感測 器内部之可動部周圍設定成惰性環境，而在感測基板上設置陀 螺感測器的情況，可將感測器内部之可動部周圍設定成高真空 度之減壓環境。 為了獲得上述固相直接接合之良好的焊接強度，以第一表 面活性化區域、第二表面活性化區域、第一封裝基板之表面活 性化區域、及第二封裝基板之表面活性化區域，係電漿處理 8 1310365 面、離子束照射面、或原子束照射面之任一面為較佳。另外， 以第一表面活性化區域與第一封裝基板之表面活性化區域間 之接合、及第二表面活性化區域與第二封裝基板之表面活性化 區域間之接合的至少一方，係Si-Si間之固相直接接合、Si-Si02 間之固相直接接合或Si02-Si02間之固相直接接合之任一方為 較佳。或是、第一表面活性化區域與第一封裝基板之表面活性 化區域間之接合、及第二表面活性化區域與第二封裝基板之表 面活性化區域間之接合的至少一方，係以Au-Au間之固相直接 接合、Cu-Cu間之固相直接接合、或A1-A1間之固相直接接合 之任一方所形成為較佳。 另外，從提高感測器内部之氣密性、並提高接合可靠度之 觀點考慮，第一表面活性化區域與第二表面活性化區域之至少 一方，係以由包圍可動部狀地形成於整個圖框全周的環狀外部 表面活性化區域、及在外部表面活性化區域之内侧以包圍可動 部之方式形成於整個圖框全周的環狀内部表面活性化區域所 構成為較佳。尤其是，在將連結外部表面活性化區域與内部表 面活性化區域之間的輔助封裝區域設置於圖框之周方向上間 隔指定距離的多個部位的情況，可實現可靠度更高之氣密性封 裝。 另外，從提高製造良率及獲得良好之接合強度的觀點考 慮，尤其以感測基板之第一表面活性化區域與第一封裝基板之 表面活性化區域的各個區域，是具有500nm以下之厚度的Au 被膜的活性化表面為較佳。 另外，在感測基板具有與檢測部協動之積體電路，且積體 電路被電性連接於第一封裝基板上所設之貫穿孔配線的情 況，以與圖框之開口相鄰地配置積體電路為較佳，更以配置成 包圍圖框之開口為較佳。藉由積體電路之配置，配置於圖框之 開口内的感測部，係位於離開感測基板與第一封裝基板之接合 部的位置，所以，可更為減低接合部對感測部之影響，其結果 可更為有效地防止感測特性之誤差的產生。 9 1310365 測器發=;=口及==設置加速度感 樑部，檢測部包括形成於樑部之各個上之，與重力部之間的 體。另外，在感測基板上設置陀螺戍$ =個的壓電電阻 藉:動手段進行振動之第-質量ί = ^ 二質量體所構成’檢測部係將在上述 J 第 加旋轉力賴產生的第二質量體的位移轉換成1=動中被施 部協動之積體電路的情況，利測基板具有與檢測 電阻體與積體電路，可達成感測褒置之壓電 動部：：置在ίίίΐ^ί第-表面活性化區域更為靠近可 美板且右扣力:砼电接於檢測部之導體層，而第一封裝 伴ί上i導體板之間的接合’係更包括不會 此間的擴散的固相直接接人'為卓上^己，層之:舌性化表面彼 電性連接。根據此種=直基板U基板之間的 :成’亦可依據需要而採用; 題。™之以差 綱力㈣問 上述裝基板及第二封装基板的步驟， 之可動部、及根據:==移==2;内 及於ί之側，以包圍可動部之方式而遍 表面活性化區域，同時，在圖框面對第二 10 1310365 封裝基板之侧’以包圍可動部之方式而遍及於其全周形成第二 表面活性化區域的步驟； 在第一封裝基板及第二封裝基板上形成表面活性化區域 之步驟；及 在常溫下將第一表面活性化區域與第一封裝基板之表面 活性化區域彼此、及第二表面活性化區域與第二封裝基板之表 . 面活性化區域彼此予以直接接合的步驟。 • 根據本發明之製造方法，第一封裝基板與第二封裝基板之 " 每一方，係在常溫下被固相直接接合於感測基板上，所以’可 φ 防止因接合部之殘留應力引起之感測特性的誤差。 為了獲得上述固相直接接合之良好的焊接強度，以第一表 面活性化區域、第二表面活性化區域、第一封裝基板及第二封 裝基板之表面活性化區域，係使用惰性氣體之電漿、離子束、 或原子束所形成為較佳。 另外，以第一表面活性化區域及上述第二表面活性化區域 之形成步驟、第一封裝基板及第二封裝基板之表面活性化區域 - 間之形成步驟、及常溫直接接合之步驟’係在同—及鹿官肉扯

一端並用於 引出配線層、提供上述第—表 及連接於上述引出配線層之^ 11 1310365 與上述貫穿孔配線連接之第二金屬層，而第一封裝基板具有貫 穿孔配線、在與上述第一金屬層相對向之位置而由與第一金屬 層相同之材料所形成的接合金屬層、及在上述貫穿孔配線面對 感測基板之端部而由與弟一金屬層相同之材料所形成的配線 金屬層的情況，以上述第一金屬層與上述接合金屬層之活性化 表面彼此、及上述第二金屬層與上述配線金屬層之活性化表面 彼此，係在常溫下同時直接接合為較佳。其中，形成引出配線、 ，， 第一金屬層及第二金屬層用之較佳步驟，包括：形成作為蝕刻 - 阻止層的下部金屬層的步驟；使用與下部金屬層不同之金屬材 " 料而於下部金屬層上形成上部金屬層的步驟；及僅將對應於第 _ 一金屬層及第二金屬層之區域的上部金屬層予以钱刻處理，迄 至上述下部金屬層被露出為止的步驟。在該情況時，以成為同 一面之方式同時形成表面平坦性優良之第一金屬層及第二金 屬層，所以，不僅可提高感測裝置之製造效率，更可穩定地獲 得良好之接合狀態。 另外，為了藉由常溫接合獲得良好之接合強度，需要使第 一表面活性化區域與第一封裝基板之表面活性化區域彼此完 整地接觸。符合此種要求之形成第一表面活性化區域的步驟， 係以包括在感測基板之圖框上形成多層絕緣膜的步驟；藉由深 _ 蝕刻處理一部分的多層絕緣膜而形成多層絕緣膜之平坦表面 ® 的步驟；於上述平坦表面形成金屬層之步驟；及將惰性氣體之 電漿、離子束或原子束照射於上述金屬層之表面的步驟為較 佳。其中，多層絕緣膜係由形成於圖框上之氧化矽膜所形成的 第一絕緣膜、形成於第一絕緣膜上之氮化矽膜所形成的第二絕 緣膜、形成於第二絕緣膜上之至少一層的層間絕緣膜所形成的 第三絕緣膜、及形成於第三絕緣膜上之鈍化膜所形成的第四絕 緣膜所構成，而平坦表面之形成步驟，以實施使用第四絕緣膜 以外之絕緣膜作為蝕刻阻止層的深蝕刻處理為較佳。藉由此種 深蝕刻所形成之襯底絕緣膜，其平坦性優良，且亦可使其平坦 性反映至形成於襯底絕緣膜上之金屬層表面。其結果，可形成 12 1310365 適合於常溫直接接合的金屬層。作為上述平坦表面之形成步驟 的更佳之實施形態，深蝕刻係將屬第二絕緣膜之氮化矽膜作為 蝕刻阻止層予以實施。或是、在實施使用屬第二絕緣膜之氮化 矽膜作為蝕刻阻止層的第一深蝕刻步驟之後，實施使用屬第一 絕緣膜之氧化矽膜作為蝕刻阻止層的第二深蝕刻步驟。 另外，在感測基板具有與檢測部協動之積體電路、及設置 _ 於比第一表面活性化區域更靠近可動部之位置且與積體電路 電性連接之導體層，而第一封裝基板具有貫穿孔配線、及與貫 穿孔配線電性連接之配線層的情況，以第一表面活性化區域與 第一封裝基板之表面活性化區域彼此、及上述導體層與上述配 • 線層之活性化表面彼此，係在常溫下同時直接接合為較佳。在 該情況時，可同時形成第一封裝基板與感測基板之間的接合、 及導體層與配線層之間的電性連接。 【實施方式】 以下，參照所附圖面，詳細說明本發明感測裝置及其製造 方法。 (第一實施形態） 在本實施形態中，如第一（A)、（B)圖及第二(A)、（B)圖所 示，對於製作晶圓級封裝結構100，然後藉由將晶圓級封裝結 w 構100切割成各感測器之尺寸，以製造感測裝置的情況進行說 明，而晶圓級封裝結構100係由設有複數個加速度感測單元之 半導體晶圓10、接合於半導體晶圓之相對向二面之一面的第一 封裝晶圓20、及接合於半導體晶圓之另一面的第二封裝晶圓 30所構成。因此，在本實施形態之感測裝置中，對應於半導體 .晶圓10之部分相當於感測基板1，對應於第一封裝晶圓20之 部分相當於第一封裝基板2，對應於第二封裝晶圓30之部分相 當於第二封裝基板3。 又，從晶圓級封裝結構100製造感測裝置的本實施形態， 在可同時製造複數個小型感測裝置之點尤佳，但本發明之感測 13 1310365 裝置之製造方法，並不限定於此。例如，亦 彡成有 單-之感測元件之感測基板、和第-及第 ^板如後 j置在常温下將該些基板予以固相接合，而每=製二感測 在本實施形態中’半導體晶圓10你 基板10a、設於支樓基S 10a上之氧化石夕^石夕基板構成之支撐 入氧化膜）l〇b、及設於絕緣層l〇b上之n刑斤構成的絕緣層（埋 形成之SOI晶圓所構成，各加速度感測單^夕/層p舌性層）10(：所 晶圓所形成。第一封裝晶圓20及第二封梦7系藉由加工該S01 由加工矽晶圓所形成。又，在本實施形熊^曰曰圓30，係分別藉 基板10a的厚度係300//m〜5〇〇//坩，‘;络远S〇1晶圓之支撐 0.3 # m〜1.5 // m，石夕層10c的厚度係4 “ m〜运的厚度係 為SOI晶圓之主表面之石夕層i〇c的表面倍 V 111另外，作 圓20用之矽晶圓的厚度係2〇〇//m〜3〇^ )面:第一封裝晶 30用之矽晶圓的厚度係i〇0//m〜3〇〇 二二封裝晶圓 並非用以限定本發明。 该些數值係例示， 第三(A)、（B)及四圖顯示設於感測基板1 感測單元（對應於第一（A)圖之區域A)的上面 :個加速度 圖。各個加速度感測單元具備有：具有内部開口 圖及下面 如第 e所形成 矩形框狀）之圖樞部11，配置在圖框部u内側的，狀（例如、 在上面側（第三（A)圖）介由具有可撓性之四個短冊 4 12 ’係 13而可搖動自如地被支稽·於圖框部11。換言之，片的繞性部 之配置在框狀之圖框部11之内部開口的重力°部蜊基板1 力部12朝四個方向延長之四個撓性部13而可搖 介由從重 撐於圖框部11。圖框部11係利用上述S〇i晶圖如地被支 l〇a、絕緣層i〇b、矽層10c之各方所形成。相對於支撑基板 (B)圖所示’撓性部13係利用上述s〇i晶圓之矽層'1〇 ’ &姑-其瓜成為比圖框部11更為充分之薄。 重力部12具有：介由上述四個撓性部13而被支 部11上之正方體狀的芯部12a ;及從感測基板1之f於圖框 上面側視 14 1310365 ί却部Ua之四角呈一體連續地連結之正方體狀的四個葉 ，、各葉片部12b係從感測基板1之上面側視之、 由沿與圖框部11及芯部12a相互正交之方向延長的二個 t iff广而挾持撓性部13之相鄰葉片部⑶之間的間

:圓Π !Μ 3之寬度尺寸更長。芯部12a係利用上述SOI ;絕緣層10b、石夕層10c之各方所形成，各 •葉々邻12b係利用801晶圓之支撐基板1〇a所形成。 ‘ ϊ夕i上f側’各葉片部⑶之表面係位於從包含芯部ϋ ϊίΚΪ”基板1之下面側(第四圖)離開的位置。又，残 測基板1之上述圖框部u、重力部12、各撓性 =^ 用光微影技術及蝕刻技術所形成。 ’、可利 如第三（A)、（B)及第四圖之各自的亡 — 部11之水平方向規定為x軸、與χ轴 了气圖框 軸，感測基板i之厚度方向規定為：規定為y 長;挾之ς個-f的撓性二ΐ 招宗夕不a广描广在猎由上述x軸、y軸、z軸之二桐舳邮 二 力部在為， k重力部12之芯部12a朝χ 13(第三⑷圖之右側的撓性部13)，係^ 了向^的撓性部 個一組的壓電電阻R 2、R , 1^ α卩Ua附近形成有二 個麼電電阻RZ2。另:2方二；付物 負方向延長的撓性部13(第二（ ^ $心部123朝X軸之 圖框部11附近形成有—健電電阻=同時在 12a附近之四個壓電電阻Rxl、㈣R 3 ，、中二形成在这部 軸方向之加速度而形成者 ’係為了檢測χ 其長度方向係與挽性部η之構； 15 1310365 弟五圖中左側之 1之擴散層配線n路&之方式藉由配線(形成於残測其柄 ，係在施上有==7加=接。又，壓電= 力集中之應力集中^方向之力速度時，形成在撓性部13上應 另外’從重力Αβ τi 性部13(第二（ΛΛ : U之忍部12a朝y軸之正方向 成有-上Ί )圖之上側的撓性部13)，俜於-邻長的撓 欣有—個一組的壓電 ）係於〜邛12a附近形 成有一個壓電電阻R y y ，同時在圖框部11附近形 朝Υ軸之負方向延县面，j足重力部12之芯部12a 13)’係於芯部12a附近$ ° 3(弟二(A)圖之下側的撓性部 f在芯部i 2 a附近之^個^固f電電阻如。其中，形 J 了檢測y軸方向之加速度:乂且％2、Ry3、Ry4，係 :形狀，且其長度方向係與撓面形狀係細長之長 並以構成第五圖中央之架邛3之長度方向形成為一致， 測基板1之擴散層配線、^屬式藉由配線(形成於感 阻Ryl〜Ry4係在施加有y軸大J 17專）所連接。又，壓電電 13上應力集中之應力集中區域方向之加速度時，形成在撓性部 又’形成在圖框部11附近

Rz4 ’係為了檢測z軸方向之加 上，電阻Rz；l、Rz2、R，3、 圖中右側之架橋電路Bz之方式/成者，其以構成第五 擴散層配線、金屬配線17等）辦*抹、(化成於感測基板1之 之撓性部13中之一組撓性部二只是，相對於二個一組 其長度方向係與撓性部13 壓電電阻Rzl、Rz4, 另一組撓性部13上之壓電電卩且\又9、° ζ成為一致，而形成於 性部13之寬度方向（短邊方向）形1為一 2致，其長度方向係與撓 又，在第三（Α)圖中，僅顯示感測基 中後述的第二金屬層19附赴& $1中之金屬配線17 被省略。 的°卩位而擴散層配線之圖示則 16 1310365 上述各壓電番 各擴散層配線， 中之各個形成部適宜濃度之p型雜質摻雜於矽層二 技術絲刻技術 =°^外，金屬配線17係利用光微影 上之金屬膜(例如、“成膜於絕緣膜16 又’金屬配線17係通2二 丁 =加工所形成。 配線電性連接。 、、、邑、，彖膜16上之接觸孔而與擴散層

測基圖所示，第-封裝基板2係W 及在凹部21之凹部: ϊ穿ίi G=基板1及第—“基板2之外ί^俜8^的 弟-封裝基板2係形成為與感測基板i相同之矩形’ 介入貫穿孔配線24與冓☆。膜之匕:，”勺 :巧2,八個貫穿孔配線24，係 一2 3;= 向相互隔開而形成。另外，作A 基板2之周方 用Cu，但不限於Cu，例如用牙^線24之材料，雖採 ㈣卜’貫穿孔崎24係“面對制基板1之㈣的而 積形成為比另一端面積更大之方式，錐形狀 之褊邻的面 基板2上為較佳。在對設於第— 成於第-封裝 行電鍍而形成貫穿孔配線時，電鍍液從開口直 向析出。藉此，與貫穿孔之開口直护為一定，大的一方的方 容易將貫穿孔内所產生之氣泡趕出至外部。“ = 高金屬之析出速度。其結果，具厂 相反侧之㈣上_成有㈣與V/料配線=訧以 1310365 之複數個外部連接用的電極25。本實施形態之電極25的外周 形狀係矩形。 如第八(A)及(B)圖所示’第二封裝基板3係在與感測基板 1相對向側之表面，具有形成重力部12之位移空間的指定深度 (例如、5//m〜10# m)的凹部31。凹部31係利用光微影技術 及餘刻技術所形成。感測基板1及第二封裝基板3之外周形狀 係矩形，第二封裝基板3係形成為與感測基板丨相同之外形尺 寸。

又’與在圖框部11中利用支稽基板1 〇a所形成之部分的厚 度相比較，若將重力部12之芯部12a及各錘部12b中利用支 撐基板10a所形成之部分的厚度減薄而其減薄量僅為朝感測基 板1之厚度方向的重力部12之允許位移量的話，即使不在第 二封裝基板3上形成凹部31，仍可在重力部12與第二封裝基 板3之間獲得可進行重力部12之位移的間隙。 其次，§兒明感測基板1與第一封裝基板〕之接合部。在加 速度感測單元之各個圖框部11，且在面對第—封裝基板2之 側，以包圍由重力部12及各撓性部13所構成之可動部的方式 遍及其全周設置有第一金屬層18,感測基板1與第一封裝基板 2之接合部，如第九圖所示，係藉由不會伴有加速度感測單元 之各個第一金屬層18的活性化表面及設於第—梦其板2之 對應部位的框狀金屬層28的活性化表面彼此的於^ 相亩 獲5種固相直接接合繼 另外，在第一封裝基板2上，且在框狀金 在凹部21之周部形成有分別與各貫穿孔配線㈢28之内側 數個（本實施形態中為8個）的配線層29。該 電性連接之: 長度方向之一端部與貫穿孔配線24接合，在^層29係讓. 第一金屬層18更靠近重力部12之侧與形成於$測基板j 第二金屬層19電性連接。又，第二金屬層19 ^匡部u上 連接位置係在比感測基板i之金屬配線丨7更外^彳配線層29 . 18 1310365 其中，在感測基板1上，且在與第一封裝基板2對面之表 面，在矽層10c上形成有由氧化矽膜與氮化矽膜之積層膜所構 成之絕緣膜16，第一金屬層18、第二金屬層19及金屬配線17 係形成於絕緣膜16上。 第一金屬層18及金屬層28係以相同之金屬材料所形成， 以使用Au、Cu或A1為較佳，更以Au之使用為特佳。在本實 施形態中，使用Au。另外，為了提高Au所形成之第一金屬層 ' 18及絕緣膜16之間的密接性，可介入Ti膜作為一中間層。換 言之，第一金屬層18係由形成於絕緣膜16上之Ti膜及形成於 Ti膜上之Au膜之積層膜所構成。 ❿ 同樣，對於第二金屬層19及配線層29而言，亦係以相同 之金屬材料所形成，以使用Au、Cu或A1為較佳，更以Au之 使用為特佳。在本實施形態中，使用Au。另外，為了提高An 所形成之第二金屬層19及配線層29之間的密接性，可介入Ti 膜作為一中間層。換言之，第二金屬層19係由形成於絕緣膜 16上之Ti膜及形成於Ti膜上之Au膜之積層膜所構成。 又，第一金屬層18及第二金屬層19係將Ti膜之膜厚設定 •為15〜50nm，將Au膜之膜厚設定為500nm，金屬配線17之 膜厚設定為1/zm，但該些數值僅為一例而已，並無特別之限 φ 定。又，在採用Au膜之情況，從可提高接合步驟之良率的觀 點考慮，以設其厚度為500nm以下為較佳。另外，Au膜之材 料不限於金，亦可添加雜質。在本實施形態中，雖介入Ti膜作 為一可改善Au膜與絕緣膜16之間的密接性用的密接層，但密 接層之材料不限於Ti，例如，亦可為Cr、Nb、Zr、TiN、TaN 等。 如上述，在藉由相同之金屬材料形成第一金屬層18及第 二金屬層19之情況，可以大致相同之厚度同時形成，可有效 降低製造成本。亦即，因為在感測基板1上將第一金屬層18 及第二金屬層19形成於同一面，在第一封裝基板2上將金屬 層28及配線層29形成於同一面，所以，在將第一封裝基板2 19 1310365 接合於感測基板1上時，可對接合部均勻地施加壓力，其結果 更以穩定之品質獲得第一金屬層18與金屬層28之間的固相直 接接合、及第二金屬層19與配線層29之間的固相直接接合。 另外，如第十(A)及(B)圖所示，第一金屬層18亦可由以包 圍重力部12之方式形成於圖框部11之整個全周的環狀外部金 屬層18a、及在外部金屬層18a之内側以包圍重力部12之方式 形成於圖框部11之整個全周的環狀内部金屬層18b所構成。 ' 該情況時，第一封裝基板2之金屬層28，亦如第十一（A)及(B) 圖所示，雖以在面對第一金屬層18之位置，由環狀外部金屬 層28a及形成於外部金屬層28a之内侧的環狀内部金屬層28b 鲁 所構成為較佳，但第一封裝基板2之金屬層28，亦可由跨及外 部金屬層18a與内部金屬層18b之雙方而可連續之尺寸（寬度） 的單一金屬層所形成。如此，在第一金屬層18與金屬層28之 間設置二重之接合部位（參照第十二圖）的情況，可提高氣密性 地保持加速度感測單元之内部（即、可動部）的效果。又，在第 十二圖中，在第一封裝基板2之凹部21内，配置有與金屬配 線17連接之連接部位19b，第二金屬層19係與該連接部位19b 電性連接。 又，在第十（A)圖中，元件符號15係以連結於外部金屬層 鲁 18a與内部金屬層18b之間的方式所設之輔助封裝層，輔助封 裝層15係於圖框部11之周方向相隔指定距離而配置有複數 個。另外，如第十一（A)圖所示，在第一封裝基板2上，亦在對 應於感測基板1之輔助封裝層15的位置設置有輔助封裝層 26，在感測基板1與第一封裝基板2之接合時，該等輔助封裝 層（15,26)之活性化表面彼此亦被固相直接接合。設置輔助封裝 層（15,26)之情況，可期待以下之效果。即，在因存在於外部金 屬層28a上之異物，而使得外部金屬層（18a,28a)彼此之接合上 的氣密性降低，因存在於内部金屬層28b上之異物，而使得内 部金屬層（18b,28b)彼此之接合上的氣密性降低的情況，變得難 以氣密性地封裝感測器内部。然而，利用設置輔助封裝層（15,26) 20 1310365 彼此之接合’因為在外部金屬層l8a與内部金屬層l8b之間形 成有複數個氣密空間，所以，在異物之存在處相分離的猜況， 可空間性地遮斷使外部金屬層（18&，28幻彼此之接合的氣密性降 低的部位、及使内部金屬層（丨8b，28b)彼此之接合的氣密性降低 的部位。概言之，藉由輔助封裝層（15,26)彼此之接合，可將藉 由外部金屬層（18a，28a)彼此之接合及内部金屬層081),2813)彼此 之接合所獲得之氣密性，達成更高一層次的高可靠性者。 另外’在本實施形態中，在面對第一封裳基板2之側，以 - 包圍重力部12之方式而於圖框部11之整個全周設置第一金屬 層18 ’同時在與第一封裝基板2相對應之部位設置金屬層28， •但亦可取代第一金屬層18，形成si層或Si02層，取代金屬層 28 ’形成Si層或Si〇2層。概言之，感測基板！與第一封裝基 板2之間的接合，可由Si-Si間之固相直接接合、Si-Si02間之 固相直接接合或Si〇2_Si〇2間之固相直接接合之任一方來形成。 如上述’為了形成不會伴有感測基板與第一封裝基板之間 的擴散之固相直接接合，係於接合之前，預先形成第一金屬層 18及金屬層28之各個的活性化表面。在本實施形態中，在真 空中照射氬之電漿或離子束或原子束，將第一金屬層18及金 屬層28之表面清潔化及活性化後獲得活性化表面。同樣在第 φ 一金屬層丨9及配線層29上形成活性化表面。其後，藉由上述 常溫接合法，在常溫下施加適宜之負荷，將第一金屬層18及 金屬層28直接接合，同時將第二金屬層19及配線層29直接 接合。 再者，說明感測基板1與第二封裝基板3之接合部。在各 加速度感測單元之圖框部11，且在面對第二封裝基板3之側， 遍及其全周被施以表面活性化處理，形成表面活性化區域。感 測基板1與第二封裝基板3之接合部，係藉由不會伴有各加速 巧感測單元之表面活性化區域及藉由表面活性化處理形成於 第二封裝基板3之對應的表面的表面活性化區域彼此的擴散之 固相直接接合所形成。此種固相直接接合係藉由在常溫下加壓 21 1310365 表面活性化區域彼此而可獲得。因此，該情況時之接合面係成 為Si-Si間之固相直接接合，但亦可在感測基板1與第二封裝 基板3之一方設置Si02層而形成Si-Si02間之固相直接接合、 或在感測基板1與第二封裝基板3之各一方設置Si02層而形成 Si〇2_Si〇2間之固相直接接合。又，如上述，亦可採用不會伴有 如Au-Au接合之金屬材料的表面活性化區域彼此之擴散的固 相直接接合。如此，可依需要而與感測基板1及第一封裝基板 2之間的接合相同，可形成感測基板1與第二封裝基板之間的 固相直接接合。

又，在晶圓級封裝結構1〇〇之製造時，雖採用在將第二封 裝基板3直接接合於感測基板1上之後，將第一封裝基板2直 接接合於感測基板1上之製造方法，但以可有效地將壓力作用 於接合部之觀點視之為較佳。 以下’參照第十三(A)至（C)圖，具體說明感測基板1與第 一封裳基板2及第二封裝基板3之接合步驟。

^先’如第十三(A)圖所示，在反應室CH内配置感測基板 \與第一封裝基板2及第二封裝基板3,將反應室CH内真空排 ^成規定之真空度（例如、lxl(T5Pa)。其後，在減壓環境之下， 藉由賤射式餘刻，對感測基板1、第一封裝基板2及第二封裝 基板、3之各個基板施以接合面之洗淨及表面活性化處理。即^ 在感测，板1上，對第一金屬層18及第二金屬層19之表面、 接合於第二封裝基板3之圖框部11的表面、第一封裝基板2 之金，層（28,29)、接合於感測基板1之第二封裝基板3之表 面’分別施以表面活性化處理。表面活性化處理係對於各被^ 理面二射扎疋時間（例如、3〇〇秒）之氬離子束。另外， 性化广理，之反應室内壓力，係比上述真空度更低之真空产例 Ϊ冰，Xi〇 Pa)。亦可使用氬之電漿或原子束來取代氩離子\。 ，卜二努用於表面活性化處理之氣體，不限於氬， 氣或氣氣等之惰性氣體。 J使用亂 22 1310365 在進行表面活性化處理之後，如第十三(B)圖所示，在進行 感測基板1與第一封裝基板2及第二封裝基板3之接合步驟時 的環境中，進行調節反應室内之環境調節步驟。藉此，於接合 之後，可將加速度感測單元之内部（即、可動部）保持為所需環 境。例如，如本實施形態，在加速度感測單元之情況，因為藉 由阻尼效應以提高頻率特性及耐衝擊性，所以，反應室内之環 境係以在大氣壓下充滿如氬之惰性氣體的方式被調節。此種環 ·- 境之調整，可藉由開或閉地控制設於反應室内之氣體導入閥 - VI及排氣閥V2來進行。又，在表面活性化處理後，為了防止 ' 與外部氣體之接觸而污染至接合面，尤其以不曝露於外部氣體 φ 中而是在反應室内連續地進行環境調節步驟及接續此之接合 步驟為較佳。 在將反應室内調節成所需環境之後，如第十三（C)圖所示， 施加適宜之負荷（例如、300N)，將第一金屬層18與第一封裝 基板2之金屬層28的活性化表面彼此(Au-Au表面彼此）、第二 金屬層19與第一封裝基板2之配線層29的活性化表面彼此 (Au-Au固相接合）、感測基板1之圖框部11與第二封裝基板3 之活性化表面彼此（Si-Si固相接合）分別予以常溫接合。藉此， ‘在將感測單元保持為所需環境之狀態下，可實現在接合部中實 ^ 質上無殘留應力之固相直接接合。 在本實施形態之晶圓級封裝結構100中，感測基板1與第 一封裝基板2之間、及感測基板1與第二封裝基板3之間，係 藉由如常溫接合法之低溫製程進行直接接合，其與藉由需要如 焊料回流焊接之熱處理的方法來接合感測基板1與第一封裝基 板2及第二封裝基板3的情況比較，具有壓電電阻Rxl〜Rx4、 Ry 1〜Ry4、Rz 1〜Rz4難以受到熱應力之影響的優點，另外， 還有可實現製程溫度之低溫化，同時，可達成製程的簡略化的 長處。 另外，因為使用SOI晶圓來形成感測基板1，及分別使用 矽晶圓來形成第一封裝基板2及第二封裝基板3，所以，可減 23 1310365 低起因於線膨脹率差而產生於撓性部13之應力，可減低起因 於線膨脹率差之應力對上述架橋電路Bx、By、Bz之輸出信號 造成的影響，故而可減少感測特性之誤差。又，構成各基板之 材料並不限於石夕’亦可為其他之半導體材料。 於是，藉由從如上述般獲得之晶圓級封裝結構100，切割 成感測基板1上所設之加速度感測單元的尺寸，可與感測基板 1之切斷同時，將第一封裝基板2及第二封裝基板3切斷成相 同外形之尺寸，可效率佳地製造小型之晶片尺寸封裝體。 - 以下，簡單地說明從本實施形態之晶圓級封裝結構所製造 • 之加速度感測裝置的動作。 在未施加加速度於感測基板1之狀態下，當朝X軸之正方 向對感測基板1施加加速度時，藉由作用於X轴之負方向的重 力部12的慣性力，以使重力部12相對於圖框部11移位，其 結果，長邊方向為X軸方向之一對撓性部13彎曲，而使形成 於撓性部13之壓電電阻Rxl〜Rx4的電阻值變化。在該情況 時，壓電電阻Rxl、Rx3受到拉伸應力，壓電電阻Rx2、Rx4 受到壓縮應力。一般，具有當壓電電阻受到拉伸應力時，電阻 值（電阻率）增大，當受到壓縮應力時，電阻值（電阻率）減少的特 性，所以，壓電電阻Rxl、Rx3之電阻值增大，壓電電阻Rx2、 • Rx4之電阻值減少。因此，若從外部電源對第五圖所示之一對 輸入端子VDD、GND之間施加一定的直流電壓的話，第五圖 所示左側之架橋電路Bx之輸出端子XI、X2之間的電位差， 係依據X軸方向之加速度的大小而變化。 同樣，在施加有y軸方向之加速度的情況，第五圖所示中 央之架橋電路By之輸出端子Yl、Y2之間的電位差，係依據y 轴方向之加速度的大小而變化，在施加有z軸方向之加速度的 情況，第五圖所示右側之架橋電路Bz之輸出端子Zl、Z2之間 的電位差，係依據z軸方向之加速度的大小而變化。上述感測 基板1係藉由檢測各架橋電路Bx〜Bz之各個的輸出電壓的變 化，可檢測作用於該感測基板1之X轴方向、y軸方向、z軸 24 1310365 方向之各方向的加速度。在本實施形態中，由重力部12與各 撓性部13構成可動部，而各壓電電阻Rxl〜RX4、Ryl〜Ry4、 RZ1〜RZ4之各電阻，構成感測基板1之應變電阻（即、感測部）。 如第五圖所示’感測基板1具有上述三個架橋電路Bx〜 Bz所共有之二個輸入端子VDD，GND、架橋電路Bx之二個輸 出端子X1，X2、架橋電路By之二個輸出端子Υ1,Υ2、及架橋 電路Bz之二個輸出端子Ζ1，Ζ2，該等之各輸入端子VDD,GND 及各輸出端子Χ1,Χ2,Υ1,Υ2，Ζ1,Ζ2,係作為第二金屬層19被設 於面對第一封裝基板2之側’並與形成於第一封裝基板2之貫 穿孔配線24電性連接。即，在感測基板1形成有八個第二金 屬層19，在第一封裝基板2形成有八個貫穿孔配線24。又， ^個第二金屬層19之外周形狀係矩形（在本實施形態中為正方 ，狀），且間隔地配置於圖框部11之周方向（於矩形框狀之圖框 部Π之四邊之各邊，各配置二個）。 (第一貫施形態） 一 本實施形態之晶圓級封裝結構，如第十四（Α)至（〇圖所 示’除在感測基板1上設置加速度感測單元、及1C區域部Ε2 =點外，其餘與第一實施形態相同，而該IC區域部Ε2係形成 有與屬應變電阻（即、感測部）之壓電電阻Rxl〜Rx4、Ry 1〜 | ' Rzi〜Rz4協動之積體電路，其係使用cM〇s之積體電路 1C)。又，在積體電路上集成有已在第一實施形態說明 橋，，Bx〜Bz之輸出信號進行放大、位移調整、溫度補 =信號處理而輸出之信號處理電路、儲存在信號處理電路 ίίΪϋ資料的EEPR〇M *。因此，在以下之說曰月中，針 並Ϊ略說ί施形態相同之構成要素，則賦予相同之元件符號， 有：之感測基板1，如第十五（Α)及（Β)圖所示，具 各撓性部13H形^兒明之圖框部11的一部分、重力部12、 等之感測區域Ϊ電阻Rx 1〜Rx4，Ry1〜Ry4，Rzl〜Rz4

El、形成有上述積體電路之1(：:區域部E2、及 25 1310365 ^成有已在第-實施形態說明之第—金屬層18等的接合區域 ί ^ 視t將各區域部E1〜E3之佈局設置成由1C區域 二E2包圍位於中央部之感測區域部£卜而接合區域部E3包 咸、邛E2。另外，在本實施形態中，將第一實施形態之 55之11的外形尺寸增A (換言之’增大圖框 第二，ΛΛ)，而於圖框部11上形成上述積體電路。又， f封，基板2之凹部21係設置為比第一實施形 更了收容感測區域部E1及ic區域部E2’後述之ICT巴 之多層結構部41係被配置於凹部21内。k之。£域。卩E2 形成半ΐ用與第—實施形態相同之s 〇1晶圓所

1中之L域二J有:己線技術以圖謀感測基板 區域邱E2^ 占有面積的鈿小化。在感測基板1之1C 少备^ &虱化矽膜構成之第一絕緣膜、盥由第一绍餘腊 鈍化膜Tii丄構成之弟三絕緣膜、及由第三絕缘膜上之 化，（乳切膜與氮化韻之 =膜上之 此，在本會祐招j之5戸位以使稷數個焊墊42露出。因 層4〇。另外，在接人=第四絕緣膜）構成表面保護 第二金屬層19在;;16上形成有複“ 此，心域部E2 ^=2配，上而與谭墊42電性連接。藉 2〗9而可與設於第一封裝美2出配線43及第二金屬 至屬層29電性連接p ^ to y- 貝牙孔配線24 —端的配飧 测部電性遠1 4 4 2係通過信號處理電路而G十ί 接,叫或不通過信號處理電路而與上述感:以 号ί出西？ ί只細开九恕之感測基板1中，如第十五闰ό - -線43之材料與第全屬 （）圖所示，雖將 *屬層19之材料設成相同，而連 26 1310365 形成引出配線43與第二金屬層19，但如第十六（A)圖所示，亦 可獨立地形成引出配線43與第二金屬層19。又，引出配線43 係由改善密接性用之Ti膜及Au膜之積層膜所構成。 另外，在形成於SOI基板10之主表面側的表面保護層40 中，在形成有1C區域部E2之焊墊42的第一區域、及形成有 第二金屬層19及第一金屬層18之第二區域之間產生有階梯 差。因此，電性連接1C區域部E2之焊墊42與第二金屬層19 '' 之引出配線43，係沿表面保護層40之側面所形成。在第十六 .. (A)圖之情況，可獨立地設定引出配線43之膜厚與第一金屬層 18及第二金屬層19之膜厚，引出配線43之設定膜厚（膜厚A) • 係設定為比第一金屬層18及第二金屬層19之設定膜厚（膜厚 B)更厚。 另外，如第十六(B)圖所示，可採用引出配線43與第二金 屬層19係連續地形成一體，同時，引出配線43之膜厚比第一 金屬層18及第二金屬層19之膜厚更厚之結構。在該情況時， 可設置以引出配線43之設定膜厚（膜厚T1)將引出配線43、第 一金屬層18及第二金屬層19同時形成於表面保護層40之表 . 面上的步驟；及在其之後以第一金屬層18及第二金屬層19成 為所需指定膜厚（膜厚T2、其中T1>T2)之方式進行蝕刻的膜 φ 厚調整步驟。藉此，可在表面保護層40之形成有階梯差的部 位減低引出配線43之斷線產生率。 又，作為引出配線43、第一金屬層18及第二金屬層19之 形成步驟，係進行以具有膜厚Τ2之方式形成下部金屬層（例 如、Ti膜與Ti膜上之Au膜的積層膜）的步驟；及在下部金屬 層上，以成為相當於膜厚T1與膜厚T2之差值的膜厚的方式形 成上部金屬層（例如、Ti膜與Ti膜上之Au膜的積層膜）的步驟， 在膜厚調整步驟中，若在對應於第一金屬層18及第二金屬層 19之部位，將下部金屬層作為钱刻阻止層來钱刻上部金屬層的 話，即可得到具有膜厚T2之第一金屬層18及第二金屬層19。 在該情況時，可提高第一金屬層18及第二金屬層19之膜厚控 27 1310365 制性，同時，可提高第一金屬層18及第二金屬層19之表面平 坦性，以提高感測裝置之製造步驟中的良率。 又，如第十六（C)圖所示，亦可採用將引出配線43作成下 部配線層43a及上部配線層43b的二層結構，且將上部配線層 43b與第二金屬層19連續地形成一體的結構。其中，下部配線 層43a及上部配線層43b，例如，係可由Ti膜與Ti膜上之Au 膜的積層膜所構成。在該情況，當形成引出配線43時，可設 ' 置在表面保護層40之表面形成下部配線層43a的步驟、及在 下部配線層43a上形成上部配線層43b的步驟，而在上部配線 層43b之形成步驟中同時形成第一金屬層18及第二金屬層 • 19。又，引出配線43之膜厚係設定成為下部配線層43a之膜 厚與上部配線層43b之膜厚的合計。藉此，可提高感測基板1 與第一封裝基板2之接合步驟的良率，同時，可防止引出配線 43之斷線，並可提高1C區域E2之焊墊42與第二金屬層19 之間的電性連接的可靠度。 另外，亦可不採用上部配線層43b，而是採用下部配線層 43a與第二金屬層19連續地形成一體的結構。在該情況時，在 形成下部配線層43a之步驟中，可先同時形成第一金屬層18 及第二金屬層19，然後在對應於引出配線43之部位形成上部 φ 配線層43b。在該情況，引出配線43之膜厚亦係由下部配線層 43a與上部配線層43b之膜厚的合計所規定。 其次，參照第十七圖說明本實施形態之感測基板1之製造 方法。第十七（A)至（F)圖相當於第十五(A)中A-A線的截面，但 引出配線43係採用第十六(A)圖之構成。 首先，利用CMOS製程技術等，在SOI基板10之主表面 側（矽層10c之表面侧）形成各壓電電阻Rxl〜Rx4、Ryl〜Ry4、 Rzl〜Rz4及架橋電路Bx〜Bz形成用之擴散配線層或1C部 E2，獲得第十七（A)圖所示之結構。在已完成使1C區域E2之 各焊墊42露出之步驟的階段，雖在絕緣膜16之全面形成有多 28 1310365 層結構部41，但在多層結構部41中對應於感測區域部El及接 合區域部E3之部位未設有金屬配線。又，在本實施形態中， 如上述，雖由絕緣膜16及多層結構部41構成表面保護層40， 但在該階段，在表面保護層40上尚未形成有上述階梯差。 在使上述各焊墊42露出之步驟結束後，在SOI基板10之 主表面侧，形成以使表面保護層40中形成於分別對應於感測 區域部E1及接合區域部E3之部位的部分露出的方式而被圖案 ' 加工之光阻層，並將該光阻層作為蝕刻遮罩，進行藉由深蝕刻 . 處理表面保護層40中形成於接合區域部E3之部位，而將接合 區域部E3之表面平坦化的平坦化步驟。接著，藉由除去光阻 •層，獲得第十七（B)圖所示結構。又，深蝕刻係藉由濕式蝕刻所 進行，其利用由絕緣膜16之氮化矽膜所構成之第二絕緣膜作 為钱刻阻止層。另外，藉由進行平坦化步驟，在表面保護層40 上形成上述階梯差。 然後，進行在SOI基板10之主表面侧形成引出配線43的 引出配線形成步驟之後，進行在接合區域部E3之表面形成第 一金屬層18及第二金屬層19的步驟。引出配線之形成及各金 屬層之形成，係利用濺鍍法等之薄膜形成技術、光微影技術及 蝕刻技術等所進行。其後，在上述絕緣膜16上，形成以覆蓋 φ 分別對應於圖框部11、重力部12之芯部12a、各撓性部13、 1C部E2、接合區域部E3之部位，同時使其他之部位露出的方 式而被圖案加工之光阻層。接著，將該光阻層作為蝕刻遮罩， 利用蝕刻處理絕緣膜16之露出部分以圖案加工絕緣膜16，進 行將SOI基板10從主表面侧蝕刻至達到絕緣層10b的深度的 第一圖案化步驟，接著藉由除去光阻層，獲得第十七（C)圖所示 結構。在該第一圖案化步驟中，利用絕緣層10b作為蝕刻阻止 層來進行第一圖案化步驟，藉以使SOI基板10之矽層10c，殘 留對應於圖框11之部位、對應於芯部12a之部位、分別對應 於各撓性部13之部位、對應於1C區域部E2之部位、對應於 接合區域部E3之部位。又，在該第一圖案化步驟之蝕刻時， 29 1310365 如可使'感應搞合電漿(Icp)型之乾式钱 4 ’作為其钱刻條件，係設定為可於捏 L ^ 阻止層之功能的條件。為毛揮使絕緣層職作為钱刻 下4;ΐί積，；阻層之後，在S01基板之 蓋著對應板的氧化石續i〇d上形成以覆 應於各;、片；12:之邱°5、對應於芯部仏之部位、分別對 被圖案加工之光阻#。妙德2 他部位露出之方式而 fc蝕刻氧化矽，、先阻層作為蝕刻遮罩，利用 ，除去光阻备=分’以圖案加工氧化石夕膜ΗΜ。在 側大致垂直地^ =tn10d作為餘刻遮罩，進行從下面 二圖案化步驟獲得第十七(D)圖所示結構。在該第 第二圖案化步5 緣層議作為钱刻阻止層，藉由進行 片部⑶12a之部位、分別對應於各葉 區域部E3之^對HC區域部E2之部位、及對應於接合 例如，若使用。上’作為該萆二圖案化步驟中之蝕刻裝置， 件，係設定為^ 罜之乾式钱刻裝置的話，作為其姓刻條 件。 為了發揮使絕緣層10b作為钱刻阻止層之功能的條 在第二 圖框部ΐΓ之^/匕步驟之後’利用殘留絕緣層i〇b中對應於之 E2之部位、‘對應f芯部i2a之部位、對應於1C區域部 飯刻去除不Uf於接s區域部E3之部位而藉由濕式姓刻來 部12之分离ί；驟刀于形成圖框部11、各撓性部13、重力 在該分離步m第十七(_料結構。又， 刻除去。 S01基板10之下面侧的氧化矽膜10d亦被蝕 所示之第板1，利用將第十八(A)及(B)圖 衣基板2及弟十九(Α)及（Β)圖所示之第二封裝基 30 1310365 ^ 3之各+個基板予以常溫接合，可獲得第十七圖所示之結 又P，藉由將感測基板1之第一金屬層丨8及第一封裝基板2 之金屬層28的活性化表面彼此(八11_八11表面彼此）、第二合屬展 ^ ^f —封裝基板2之配線層29的活性化表面彼此(Au-AU ^ 目=)予以常溫接合，將感測基板1與第一封裝基板2 —體 化藉由將感測基板1之圖框部11與第二封裝基板3之活性 ^表面彼此(si_si固相接合）予以常溫接合，將感測基板i與 * 弟二封裝基板3—體化。 ' 在本實施形態中，迄至第十七（A)至（F)圖之步驟結束為 • 止制針對感測基板1及各封裝用基板2,3係以晶圓級來進行， f製作具備複數個加速度感测器之晶圓級封裝結構1〇〇(參照 ，十四（A)圖）’並進行將獲得之晶圓級封裝結構10〇分割成各 感測益尺寸的分割步驟（切割步驟）。因此，可一次性地使各封 裝基板之平面尺寸符合感測基板1之平面尺寸，在小型感測裝 置之量產的情況，尤其可成為有效的製造方法。又，以在切割 步驟之前實施檢查感測裝置之感測部與電路部之電性特性的 步驟為較佳。與在個別地將感測裝置分離之後來實施電氣特性 之檢查的情況比較，可大幅縮短檢查所需之勞力及時間。 另外’根據上述製造方法，在將形成於屬半導體基板之s〇i φ 基板10的主表面之表面保護層40中形成在與第一封裝基板2 的接合區域部E3的部位藉由餘刻而予以表面平坦化之後，在 接合區域部E3之平坦化表面形成第一金屬層18及第二金屬層 19,所以，可提高第一金屬層18及第二金屬層19之表面平坦 性。藉此，可在第一金屬層18與第一封裝基板2之金屬層28 之間、及第二金屬層19與第一封裝基板2之配線層29之間， 獲得良好之固相直接接合，其結果可提高製造良率。 另外，在上述製造方法中，利用將由絕緣膜16之氮化矽 膜所構成的第二絕緣膜作為蝕刻阻止層進行涑#刻以’可 以接近於SOI基板10之主表面的平坦度獲得形成有第一金屬 層18及第二金屬層19的絕緣膜16，在提高第一金屬層18及 1310365 之平滑性上亦可成為絕佳的構成。又，在上述 用作賴刻阻止層之絕緣膜亦不蚊於第二絕 Ϊ?使構部41之第四絕緣膜以外之絕緣膜的話， 域部刻阻止層，可根據接合區 再將=絕ίϊίίί緣膜作為_阻止層進行餘刻之後，可 緣膜之氧切膜，係藉由熱氧化

阻協i之之感測裝置中，因為將形成有與應變電 1達成小型化及低成本。另外’可縮短應變 以”積體電路之間的配線長度，可提高感測性能。 (第三實施形態） 钏罝在if 形態中、，雖例示了將壓電電阻型之加速度感 :樂* ί、目I::感測早兀的情$兄，但本發明之技術思想並不限於加 例ί ’亦可應用於電容型之加速度感測器或陀 累專他之感測态。本實施形態係除取代加速度感測單 兀而在感測基板上形成陀螺感測單元之點外，豆他構成盥第一 實施形態實質上相同。因此，感測基板101與第一封裝基^反102 及第一封裝基板103之接合部，係可與第一實施形態相同地形 成。 抑一本貫施形態之晶圓級封裝結構具有：設有複數個陀螺感測 ^70之半導體晶圓、接合於半導體晶圓之相對向二面之一面的 第一封裝晶圓、及接合於半導體晶圓之另一面的第二封裝晶圓 所構成ί結構。在以下之說明中，將形成有半導體晶圓之各陀 螺感測單元的部分稱為感測基板101，將第一封裝晶圓之與各 感測基板101對向之部分稱為第一封裝基板102，將第二封裝 晶圓之與各感測基板101對向之部分稱為第二封裝基板1〇3。 32 1310365 之石施形恶中，感測基板101係使用電阻率為〇.2C}cm 用電成π’第一封裝基板1〇2及第二封裝基板103係使 之ί if,，cm之石夕基板所形成。又’各石夕基板之電阻率 之值係一例，並無特別之限定。 動之測f元主要由藉振動手段進行振 112杯姓^體 及連結於苐一質量體111之第二質量體 加旋轉力時在第—f量體111之振動中被施 測部12的位移轉換成電信號的檢 执® =即，感測基板101係沿感測基板101之上述一#而开Μ :又置俯視為外周形狀為 上t表^排 的框狀（本與j欠圍一貝里體1U及第二質量體112之周圍 形態，）的圖框部1♦又，在本實Ϊ 正交的方向設為x轴方^ϋ上面之面内與y軸方向 向（即、感測基板ι〇1之厚产方向及y軸方向正交之方 々 厚度方向）5又為Z軸方向進行說明。 之一對第101係介由沿X軸方向延長 地連結成—體：' 即，感^ ^ = 1 j及第二質量體i i 2連續 二質量體Π2之全寻^係在X軸方向上形成有比第 X軸方向的各侧緣^別 、，田曰14a、及在第一質量體111之 分別形成有驅動彈箬U3 Hj14a^各細槽114b之間 細槽114a之各—端盥 旦113之-端部係連續於 質量體⑴。驅動= 2的部，別連續於第二 111係可相對於第.二質量體u°2 之扭黃’第-質量體 位。即，第—質量、，112而繞驅動彈簧113的周圍 貝里體糸可相對於第二質量體ii2 33 1310365 二轉:f外，感測基板ιοί係將 度方向上__筹113=寸小該感測基板101之厚 時之加工。 的尺寸’可谷易進行形成驅動彈簧113 分別ίίΐί'101之第二質量體112的X軸方向之各側緣， 測彈皇^15之\軸方向延長之檢測彈簧115的—端部，而兩檢 結片116形成俯；為j狀：椹i由-對之檢測彈簧115與連 y ιΓ6^1Λ115 = Ϊίϊ 二封裝基板1G3的固定位置。在第一質量ϊ II--- ^ ^ L ^ ΛΛ 阳很丨離細槽114b之一端传植鏵机 量i 11，及^測3? 115係於x轴方向可彎曲變形’而第一士 第二質量體112係相對於固以117而可於 感測基板101係於第二質量體112上 的於第二質量體112之X轴方向的兩端附近 與ί骨iH122形成L字狀的形狀。電極片121 定付署。？於第二封裝基板3上，固^器12G被固定 的μ日模孔118之内側面係沿固定子120之外周面形狀 設有J22之寬度方向的兩端面分別於X軸方向列 片123。另—方面，在楔孔m之内側面而 3的對向面，如第二十二圖所示，於X軸方向列設 刀別。固疋梳齒片123對向之多根可動梳齒片124。各固定 34 1310365 ΐί 與^?梳齒片124係相互分離，其可檢測第二質 篁體112朝X軸方向位移時之固定梳齒片123與可 的距離變化所帶來之靜電電容的變化。艮ρ，構成有藉=固定棘 與可動梳齒片]24來檢測第二質量體U2之位移的檢 感測基板101係利用將圖框部11〇、固定片u 12^接合^第二封裝基板1〇3上而與第二封裝基板ι〇3連結了 換言之，第二封裝基板3J係兼作為支撐感測基板^的支撐基 板。相對於此，第一質量體lu及第二質量體112係必須可^ z軸方向移位，所以，如第二十圖所示，藉由使第一質量體^ ,及第二質量體112各自之與第二封裝基板1〇3的對向面二 封裝基板103後退（即、使感測基板1〇1之厚度 ^ 量Mm 5第二質量體112各自之厚度比圖框部 在弟一質1體111及第二質量體112與第二封裝美 確保，隙。又，在本實施形態中，係將第一質量& : 封裝基板103之間的間隙長度設定為1〇 — 例，並非特別加以限定者。 am仁该數值僅為一 另外，感測基板101係在圖框部n 部位，以挾持固定片117之形式形 片117的附近 ，在另一固定片119的附近形成有電性I t接地片119,同時， 電極片127(又，各接地片119及電極钱有後述之電極125的 封裝基板103而與第二封裝基板了^ 127係利用接合於第二 定片117、各電極片121、H=；^)，在上面側，且在固 自表面形成有第二金屬層128。其 及電極片127之各 電極片121、一接地片119及一電極 個固定片117、四個 板103之一表面側相互分離而獨=地^27 ’係在第二封裝基 板102接合於圖框部11〇之狀態下，=罝，在未將第一封裝基 在感測基板101之上面側，且圖框，别被電性絕緣。另外， 第一金屬層126。其中，第二金屬= U〇上遍及全周形成有 由Ti膜與Au膜之積層膜所構成。:8及第一金屬層126係 戈5之，第一金屬層126及 35 1310365 $二，，層128係由相同之金屬材料所形 ， 严之方式同時形成該等…第-金屬層126: = 1曰8係將Ti膜之膜厚設定為 15〜5 Onm，Au膜之膜广讲-i δ ’但該等數值僅為一例，並非特別加以限定者。直中疋 U、之材料不限於純金，亦可添加雜質。 基板丄二及丄二十，所P第一封裝絲102係在感測 用以確保第圖中之第一封裝基板1 0 2的下面側)形成有 129同^ :質量體1 11及第二質量體112之位移空間的凹部 及F ^古」形成有貫穿於厚度方向之複數個貫穿孔132,且跨 (氣兩面及貫穿孔132之内面而形成有由熱絕緣膜 Γ； 所構成之絕緣膜133，在貫穿孔配線134及貫穿孔 134之材絕，膜133之—部分。其中，貫穿孔配線 丁叶係ί木用Cu ’但不限於Cu，例如亦可採用Ni等。 一所，第—封裝基板102係在凹部129之内底面且在與第 i Hi U1的對向面，介由上述絕緣膜133之一部分形成有 1〜、Au膜之積層膜所構成的上述電極125(參照第二十及 圖）。又，在本實施形態中，係將第一質量體U1與固 ，動電^ 125之間的間隙長度設定為1〇//m，但該數值僅 例，並非特別加以限定者。 另外，第一封裝基板102係在感測基板1〇1側之表面形 Π」與各貫穿孔配線134電性連接之複數個金屬㉟138。另 外，第一封裝基板102係在感測基板1〇1側之表面周部的整個 全周形成有框狀(矩形）金屬層136。其中，金屬層138係與 測基板101之第二金屬層12 8 〜 接合而被配置成電性連接’而金屬層136係被配置成鱼 測基板ιοί之第+―金屬層126接合。另外，金屬層136及第1 金^屬層128係藉由形成於絕緣膜133上之Ti膜及形成於該乃 膜上之Au膜的積層臈所構成。概言之，金屬層136與金屬； 138係由相同之金屬材料所形成，所以，可以成為相同厚度^ 36 1310365 $式同時形成該等金屬層

Ti膜之膜厚設定A蜀層。 至屬層136及金屬層138係將 該等數值僅為一& 15〜5〇nm，Au膜之膜厚設定為500nm，但 金屬層136及金屬層138係將 膜之膜厚設定為500nm，但 材料不限於純金/ ♦並非特別加以限定者。其中，各Au膜之 為在各Au膜與綈fy添加雜質。另外，在本實施形態中，作 入—Ti膜，但您拉獏丨33之間改善密接性用之密接層，雖介 zr、TiN、TaN &瑛層之材料不限於Ti，例如亦可為Cr、Nb、 另外，在第〜4 的表面，形成有八^裝基板102上與感測基板101側之相反側 部連接用的電極1 ^别與各貫穿孔配線134電性連接之複數個外 另外，各電極13s ^又，電極135之外周形狀係形成為矩形。 係由Ti膜與Au膜之積層膜所構成。 另一方面，第_ . 由熱絕緣膜（氧彳K r厂封I基板103係於厚度方向之兩面形成有 夕瞑）所構成之絕緣膜141,142。 與帛一實於 处 係固ί目直接接相同，感測基板101與第一封裝基板102 1〇2係用以屬層126及金屬層136(第一封裝基板 時，第二金ΐίΐν基板101之圖框部110的整個全周），同 連接。夢由哕，金屬層I38係被固相直接接合而被電性 地i外接合，而將陀螺感測單元内部氣密性 &父保持隔絕。另外，感測基板101之第二金屬居 當二私I38及貫穿孔配線134而與電極135電性‘拉 弟一封装基板102係將從電極125延長至凹部129之 ^。 線部125a(參照第二十四圖）與接合於感測基板1〇1之:j配 127上的第一金屬層128之金屬層1S8連續地形成—體毛°片 至於感测基板101與第一封裝基板102及第二封 103之接合部的形成，為了減少感測基板101之殘留應^卷板 採用可以更低溫進行直接接合之常溫接合法。在常^接丄係 中，在接合前對相互之接合表面真空照射氬之電漿或離子 原子束，而進行各接合表面之清潔化及活性化之後，在真=或 使接合表面彼此接觸，而在常溫下進行直接接合。在本= 37 1310365 態中，藉由上述常溫接合法，在真空中以常溫施加適宜之負 荷，將第一金屬層126及金屬層136直接接合’同時’將第二 金屬層128及金屬層138直接接合，另外，藉由上述常溫接合 法，在真空中以常溫氣密性地將感測基板101之圖框部110及 第二封裝基板103之周部直接接合。 以下，說明本實施形態之常溫接合步驟，但針對與第一實 施形態相同之步驟，則適宜省略說明。 於感測基板101施以適宜之微機械加工，在將感測基板101 與苐一封裝基板103常溫接合後’進行將在感測基板ιοί中成 鲁 為可動部之部分從其他部位予以分離的蝕刻步驟、及形成第一 金屬層126及第二金屬層128之金屬層形成步驟。在本實施形 悲中’感測基板101及弟二封裝基板1〇3係藉由Si-Si〇2之組 合的常溫接合而被接合。其後，將由感測基板1〇1及第二封裝 基板103所構成之感測基板與第一封裝基板1〇2導入反應室 内’將反應室内真空排氣而成為規定真空度（例如、1 χ 1 〇-5pa) 以下。然後，在真空中進行利用濺射蝕刻而將感測基板中之感 測基板101與第一封裝基板102相互之接合面分別予以清潔及 活性化的活性化步驟。又，進行活性化步驟時之反應室内的真 Α ，係成為2比開始活性化步驟前之上述規定真空度更低的低 真空之 1 χ 1 〇 2Pa。 一面活性化步驟之後，進行將存在有感測基板1〇1及 土板ι〇3之反應室内的環境調整為因應於陀螺感測器 二，設計環境的環境調整步驟。在此’在本實施形態之 的i2 =中，為了提高表示共振頻率附近之機械振動的敏銳 q值(機械f生品質係數Qm)而達成高感度化，係設 二;度（1Χΐ() 以下之高真空）的環境，在本實施形 衣周正步驟中，在結束活性化步驟之後，利用迄至反應 俨成為指定真空度為止進行真空排氣，將反應室内 兄#整為上述設計環境。 38 1310365 在結束上述環境調整步驟之後，在由環境調整步驟所調整 之環境中，進行將感測基板101與第一封裝基板102常溫接合 的步驟。在進行感測基板101與第一封裝基板1〇2之常溫接合 時，施加適宜之負荷（例如、300N)，將第一金屬層126與金屬 層136常溫接合，同時，將第二金屬層128與金屬層138常溫 接合。概s之，在本實施形態中，感測基板1 〇 1與第一封裝基 板102係藉由Au-Au組合之常溫接合而被接合。 又’以在反應室内連續進行表面活性化步驟、環境調整步 - 驟及接合步驟為較佳，並且利用不使藉由表面活性化步驟所清 潔及活性化後之感測基板1 〇 1之接合面與第一封裝基板1 〇2之 •接合面曝露大氣中，而在調整為依所需感測特性所設之氣密封 裝體内的s又叶環境的環境下.進行常溫接合，可獲得良好之接合 強度。另外、’在環境調整步驟中，在表面活性&步驟之後，以 反應室内成為指定真空度的方式進行真空排氣，藉以將反應室 内之環境調整為上述設計環境，所以，可提高表示屬感測元件 之陀螺感測為之共振頻率附近之機械振動的敏銳性的機械性Q 值(機械性品質係數Qm)而達成高感度化。 如上述’在本實施形態之晶圓級封裝結構中，感測基板1〇1 與第一封裝基板102之間、及感測基板1 〇 1與第二封裝基板】 • 之間’係藉由如常溫接合法之低溫製程進行直接接合，豆盥藉 由需要如焊料回流焊接之熱處理的方法來接合感測基板\'〇1'與 第一封裝基板102及第二封裝基板1〇3的情況比較，具有難以 受到熱應力之影響’且可減少感測特性之誤差的優點。另外， 還有可實現製程溫度之低溫化’同時，可達成製程的簡略化的 長處。而且，因為感測基板101與第二封裝基板1〇3係介由絕 緣膜141而被接合，所以，可抑制耐電性雜訊性的降低。又， 因為各基板係石夕晶圓，絕緣膜141係氧化矽膜，所以，容易使 感測基板101與封裝體基板（102,103)進行常溫接合，而可更進 一步減少感測特性之誤差。 39 1310365 又，在本實施形態中，係介由形成於第二封裝基板103與 感測基板101對向之面的絕緣膜141 ’將第二封裝基板1〇3與 感測基板101接合，但亦可介由形成於感測基板101與第二封 裝基板103之相互對向之面的至少一方的絕緣膜來進行接合。 另外，藉由將一體形成有複數個陀螺感測單元之晶圓級封 裝結構，切副成陀螺感測导元的尺寸，可容易且效率佳地獲得 小型之陀螺感測裝置，可提高其量產性。 又、 以卜 阅干犯况明如此舣熳付之陀螺感測裝置的動作。 本實施形態之陀螺感測裝置，係對第一質量體m 第一質1體111之間施加正弦波 ^ °在电極125與 動電壓係以交流電壓為較佳，矩形波形的振動電壓。振 體111係介由驅動彈簧113不需要使極性反轉。第一質量 及連結片II6而與固定片1第二質量體112、檢測彈菩、115 形成有第二金屬層128，另外電性連接，在固定片ΐι7^夺面 第二金屬層128電性連接，叱，電極125係與電極片12 〔 金屬層128與電極片127上以，若可在固定片117 壓的話，可使靜電力作用於1第二金屬層128之間 二； 可使第一質量體iU於2軸質量體m與電極125^ 由第一質量體ill及第二質向振動。若振動電壓 二 檢測彈簧115之彈簧常數；m之質量、驅動51 = 小之驅動力獲得大振幅。夫疋之共振頻率一致的話? 在使第一質量體lu振 乂 ^ y軸方向之繞軸的角速度時^狀態下，在對陀螺 量體，及^質量體轴方向產生複4測識作】 行位移。若可動棱齒片124^_，於固定器12〇而於χ 話，則可動梳齒片124與 j於固定梳齒片123 二 果，可動梳齒片124與固定以尸之距離會匕 片3之間的靜電電容發生_ 1310365 化。該靜電電容之變化係可從連接於四個固定器120之第二金 屬層128取出，所以，在上述陀螺感測器中，可視作為形成有 四個可變緣容量電容器，藉由分別檢測各可變容量電容器之靜 電電容，或檢測並聯連接有可變容量電容器之合成電容，可檢 測第二質量體112之位移。第一質量體111之振動係已知者， 所以，藉由檢測第二質量體112之位移，可求取複合力。又， 在本實施形態中，係由第一質量體111、驅動彈簣113、第二質 - 量體112、檢測彈簧115及連結片116來構成配置於圖框部110 内侧之可動部，並由固定梳齒片123及設於第二質量體112之 — 可動梳齒片124來構成感測器部。概言之，在配置於圖框部110 φ 内側之可動部上設有感測器部之一部分。 在此，可動梳齒片124之位移，係與（第一質量體111之質 量)/(第一質量體111之質量+第二質量體112之質量）成比例， 所以，第一質量體111之質量比第二質量體112之質量越大， 則可動梳齒片124之位移越大，其結果，可提高感應度。在本 實施形態中，將第一質量體111之厚度尺寸增大為比第二質量 體112之厚度尺寸更大。 (產業上之可利用性）。 如上述，根據本發明，因為係在常溫下將設於感測基板上 鲁之表面活性化區域與設於各封裝基板上之表面活性化區域彼 此予以直接接合，所以，可避免起因於接合部之殘留應力的感 測特性的誤差等不良的產生。另外，藉由不會伴有表面活性化 區域彼此之擴散的固相直接接合將感測裝置之内部予以氣密 性地密封，所以，可在感測裝置内設定成響應加速度感測器或 陀螺感測器等之感測器種類的適宜之環境。具有此種長處之本 發明，在小型且具有穩定之感測特性之感測裝置所需要的領域 中，可期待廣泛的利用。 41 1310365 【圖式簡單說明】 第一 (A)及(B)圖係第一實施形態之晶圓級封裝結構的概略 俯視圖及侧視圖。 第二(A)及(B)圖係從晶圓級封裝結構所獲得之感測裝置的 概略俯視圖及剖視圖。 第三(A)圖係感測基板之上面圖，第三(B)圖係沿著（A)圖中 之B-A’線所作的剖視圖。 第四圖係感測基板之下面圖。 | 第五圖係感測基板之電路圖。 第六(A)圖係第一封裝基板之上面圖，第六（B)圖係沿著（A) 圖中之A-A’線所作的剖視圖。 第七圖係第一封裝基板之下面圖。 第八(A)及(B)圖係第二封裝基板之上面圖及剖視圖。 第九圖係顯示感測基板與第一封裝基板之間的接合部的 概略放大剖視圖。 第十(A)圖係本實施形態之變化例的感測基板之上面圖，第 g 十（B)圖係沿著(A)圖中之B-A’線所作的剖視圖。 第十一（A)圖係本實施形態之變化例的第一封裝基板之上 面圖，第十一（B)圖係沿著(A)圖中之A-A’線所作的剖視圖。 第十二圖係顯示第十（A)圖之感測基板與第十一（A)圖之第 一封裝基板之間的接合部的概略放大剖視圖。 第十三(A)圖係顯示表面活性化步驟之剖視圖，（B)圖係顯 示環境調節步驟之剖視圖，（C)圖係顯示常溫接合步驟之剖視 圖。 第十四（A)及(B)圖係第二實施形態之晶圓級封裝結構的概 略俯視圖及側視圖，（C)圖係同晶圓級封裝結構内之感測裝置的 概略剖視圖。 42 1310365 第十五(A)圖係感測基板之上面圖，第十五(B)圖係沿著（A) 圖中之A-A’線所作的剖視圖。 第十六（A)至（C)圖係顯示電性連接焊墊與第二金屬層之間 的引出配線的各種形態的剖視圖。 第十七（A)至(F)圖係顯示第二實施形態之感測裝置的製造 步驟的概略剖視圖。 第十八(A)圖係第一封裝基板之上面圖，第十八(B)圖係沿 著(A)圖中之A-A’線所作的剖視圖。 第十九(A)及(B)圖係第二封裝基板之上面圖及剖視圖。 第二十圖係第三實施形態之陀螺感測裝置的概略剖視圖。 第二十一圖係第三實施形態之感測基板的概略俯視圖。 第二十二圖係感測基板的要部放大圖。 第二十三圖係第三實施形態之第一封裝基板的概略俯視 圖。 第二十四圖係第一封裝基板的概略下面圖。 第二十五(A)及(B)圖係習知例之感測裝置的製造方法的說 明圖。 【主要元件符號說明】 晶圓級封裝結構100 第一封裝晶圓20 感測基板1 支撐基板10a η型石夕層（活性層）10c 半導體晶圓10 第二封裝晶圓30 第一封裝基板2 絕緣層（埋入氧化膜）10b 圖框部11 43 1310365

重力部12 芯部12a 狹缝14 金屬配線17 壓電電阻Rzl至Rz4 第二金屬層19 凹部21 絕緣膜23 電極25 第一金屬層18 配線層29 内部金屬層18b 内部金屬層28b 輔助封裝層15 1C區域部E2 接合區域部E3 焊墊42 中間配線層27 感測基板101 第二封裝基板103 第二質量體112 驅動彈簧113 細槽114b 連結片116 撓性部13 葉片部12b 壓電電阻Rxl至Rx4 壓電電阻Ryl至Ry4 架橋電路Bx至Bz 絕緣膜16 貫穿孔22 貫穿孔配線24 凹部31 金屬層28 外部金屬層18 a 外部金屬層2 8 a 連接部位19b 輔助封裝層26 感測區域部E1 多層結構部41 引出配線43 焊墊電極25 第一封裝基板102 第一質量體U1 圖框部110 細槽114a 檢測彈簧115 固定片117 44 1310365 楔孔118 固定器120 電極片121 梳骨片122 固定梳齒片123 可動梳齒片124 第二封裝基板3J 感測基板1J 接地片119 電極125 電極片127 第一金屬層126 第二金屬層128 凹部129 貫穿孔132 絕緣膜133 貫穿孔配線134 金屬層138 金屬層136 絕緣膜141，142 電極135 45

Claims (1)

1310365 十、申請專利範圍： 1、 一種感測裝置，包含有：感測基板，包括具有開口之圖 框、可活動地保持在該開口内之可動部及根據上述可動部之位 移以輸出電信號的檢測部；第一封裝基板，係接合於上述感測 基板之相對向二面中的一面；及第二封裝基板，係接合於上述 感測基板之另一面，其特徵為： , 上述圖框，係在面對上述第一封裝基板之侧，以包圍上述 可動部之方式而遍及於其全周具有第一表面活性化區域，同 ' 時，在面對上述第二封裝基板之侧，以包圍上述可動部之方式 Φ 而遍及於其全周具有第二表面活性化區域， 第一封裝基板與上述感測基板間之接合，係不會伴有上述 第一表面活性化區域與第一封裝基板上所設之表面活性化區 域彼此間之擴散的固相直接接合， 第二封裝基板與上述感測基板間之接合，係不會伴有上述 第二表面活性化區域與第二封裝基板上所設之表面活性化區 域彼此間之擴散的固相直接接合。 2、 如申請專利範圍第1項所述之感測裝置，其中上述第一 表面活性化區域、第二表面活性化區域、第一封裝基板之表面 • 活性化區域及第二封裝基板之表面活性化區域，係電漿處理 面、離子束照射面、或原子束照射面之任一種。 3、 如申請專利範圍第1項所述之感測裝置，其中上述第一 表面活性化區域與第一封裝基板之表面活性化區域間之接 合、及上述第二表面活性化區域與第二封裝基板之表面活性化 區域間之接合的至少一方，係Si-Si間之固相直接接合、Si-Si02 間之固相直接接合或Si02-Si02間之固相直接接合之任一種。 4、 如申請專利範圍第1項所述之感測裝置，其中上述第一 表面活性化區域與第一封裝基板之表面活性化區域間之接 合、及上述第二表面活性化區域與第二封裝基板之表面活性化 46 1310365 區域間之接合的至少一方，係Au-Au間之固相直接接合、Cu-Cu 間之固相直接接合、或A1-A1間之固相直接接合之任一種。 5、 如申請專利範圍第1項所述之感測裝置，其中上述第一 表面活性化區域與第二表面活性化區域之至少一方，係以由包 圍上述可動部狀地形成於整個圖框全周的環狀外部表面活性 化區域、及在外部表面活性化區域之内侧以包圍可動部之方式 形成於整個圖框全周的環狀内部表面活性化區域所構成。 6、 如申請專利範圍第5項所述之感測裝置，其中於圖框之 周方向上間隔指定距離的多個部位上設有連結上述外部表面 | 活性化區域與内部表面活性化區域之間的輔助封裝區域。 7、 如申請專利範圍第1項所述之感測裝置，其中上述感測 基板之第一表面活性化區域與第一封裝基板之表面活性化區 域的各個區域，是具有500nm以下之厚度的Au被膜的活性化 表面。 8、 如申請專利範圍第1項所述之感測裝置，其中上述感 測基板具有與上述檢測部協動之積體電路，且上述積體電路係 與上述圖框之開口相鄰地配置，且被電性連接於上述第一封裝 基板上所設之貫穿孔配線。 _ 9、如申請專利範圍第8項所述之感測裝置，其中上述積 體電路係配置成包圍上述圖框之開口。 10、 如申請專利範圍第8項所述之感測裝置，其中上述貫 穿孔配線係以使面對感測基板之面的端部面積成為比另一端 之面積更大的方式呈錐狀形成於上述第一封裝基板上。 11、 如申請專利範圍第1項所述之感測裝置，其中在上述感 測基板上設置有加速度感測器，上述可動部包括重力部及延長 至上述圖框與上述重力部之間的樑部，上述檢測部包括形成於 上述樑部之各個上之至少一個的壓電電阻體。 47 1310365 測基ί係= 項所述之感測裝置，其中上述感 形成。 板上介由絕緣層而具有矽層的SOI基板所 測基;反3係12項所述之感測裝置，其中上述感 體與積體電路係形成在===;上而上述壓電電阻 感測k4板述之感測裝置’其中在上述 成，上述檢測部=上=、!!^:質量體之第二質量體所構 所產生的第二質量體的位移轉以動中被施加旋轉力時 基板之感測裝置，其中上述感測 ί板^^為⑽以 控古V、十-道1 a 基板與感測基板之間的接合，更句拓；ί：奋 :J ί ^^ ί-ί ® ί 16、-種感測裝置之製造方法，其特徵為包括： 之了動4、、及根據上述可動部之位移以輸出電信號的^ς内 圖Ϊ面對上述第—封裝基板之側，以包圍可動部令 方式而遍，於其全周形成第一表面活性化區域，同 。之 圖框面對^二封裝基板之側，以包圍可動部之方式而 $ 全周形成第二表面活性化區域的步驟； ；/、 性化驟封ί基板及上述第二封裝基板上形成表面活 48 1310365 在常溫下將上述第一表面活性化區域與第一封裝基板之 表面活性化區域彼此、及上述第二表面活性化區域與第二封裝 基板之表面活性化區域彼此予以直接接合的步驟。 17、如申請專利範圍第16項所述之製造方法，其中上述第 一表面活性化區域、第二表面活性化區域、第一封裝基板及第 二封裝基板之表面活性化區域，係使用惰性氣體之電漿、離子 束、或原子束所形成。 — 18、如申請專利範圍第16項所述之製造方法，其中上述 . 第一表面活性化區域及上述第二表面活性化區域之形成步 驟、上述第一封裝基板及第二封裝基板之表面活性化區域間之 • 形成步驟、及上述常溫直接接合之步驟，係在同一反應室内被 實施，且在上述常溫直接接合之步驟之前，將反應室内調整成 所需環境。 19、 如申請專利範圍第16項所述之製造方法，其中上述感 測基板具有與上述檢測部協動之積體電路、一端連接於上述積 體電路之焊墊的引出配線層、供作上述第一表面活性化區域用 之第一金屬層、及連接於上述引出配線層之另一端並用於與上 述貫穿孔配線連接之第二金屬層，而上述第一封裝基板具有貫 穿孔配線、在與上述第一金屬層相對向之位置而由與第一金屬 φ 層相同之材料所形成的接合金屬層、及在上述貫穿孔配線面對 感測基板之端部而由與第二金屬層相同之材料所形成的配線 金屬層，上述第一金屬層與上述接合金屬層之活性化表面彼 此、及上述第二金屬層與上述配線金屬層之活性化表面彼此， 係在常溫下同時直接接合。 20、 如申請專利範圍第19項所述之製造方法，其中形成上 述引出配線、第一金屬層及第二金屬層之步驟，包括：形成作 為蝕刻阻止層的下部金屬層的步驟；使用與下部金屬層不同之 金屬材料而於上述下部金屬層上形成上部金屬層的步驟；及僅 將對應於上述第一金屬層及第二金屬層之區域的上部金屬層 予以蝕刻處理，迄至上述下部金屬層被露出為止的步驟。 49 1310365 21、 如申請專利範圍第16項所述之製造方法，其中形成上 述第一表面活性化區域的步驟，係包括在上述感測基板之圖框 上形成多層絕緣膜的步驟；藉由深蝕刻處理一部分的上述多層 絕緣膜而形成上述多層絕緣膜之平坦表面的步驟；於上述平坦 表面形成金屬層之步驟；及將惰性氣體之電漿、離子束或原子 束照射於上述金屬層之表面的步驟。 22、 如申請專利範圍第21項所述之製造方法，其中上述多 ' 層絕緣膜係由形成於圖框上之氧化矽膜所形成的第一絕緣 膜、形成於第一絕緣膜上之氮化矽膜所形成的第二絕緣膜、形 成於第二絕緣膜上之至少一層的層間絕緣膜所形成的第三絕 鲁緣膜、及形成於第三絕緣膜上之鈍化膜所形成的第四絕緣膜所 構成，而上述平坦表面之形成步驟，係實施使用第四絕緣膜以 外之絕緣膜作為蝕刻阻止層的深蝕刻處理。 23、 如申請專利範圍第22項所述之製造方法，其中上述 深蝕刻係將屬第二絕緣膜之氮化矽膜作為蝕刻阻止層予以實 施。 24、 如申請專利範圍第22項所述之製造方法，其中上述 平坦表面之形成步驟包括：使用屬第二絕緣膜之氮化矽膜作為 蝕刻阻止層的第一深蝕刻步驟；及在第一深蝕刻步驟之後，使 • 用屬第一絕緣膜之氧化矽膜作為蝕刻阻止層的第二深蝕刻步 驟。 25、如申請專利範圍第16項所述之製造方法，其中上述 感測基板具有與檢測部協動之積體電路、及設置於比上述第一 表面活性化區域更靠近可動部之位置且與積體電路電性連接 之導體層，而上述第一封裝基板具有貫穿孔配線、及與貫穿孔 配線電性連接之配線層，上述第一表面活性化區域與第一封裝 基板之表面活性化區域彼此、及上述導體層與上述配線層之活 性化表面彼此，係在常溫下同時直接接合。 50