JP2008098417A - Acceleration sensor manufacturing substrate, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加速度センサーを形成する半導体ウエハにセンサーチップの表面保護のためのカバーガラスを陽極接合する前後の加速度センサー製造用基板とその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an acceleration sensor manufacturing substrate before and after anodically bonding a cover glass for protecting the surface of a sensor chip to a semiconductor wafer on which an acceleration sensor is formed, and a manufacturing method thereof.
加速度センサーチップ製造用のウエハ基板としてシリコン基板とSOI(Silicon On Insulator)ウエハが使用されている。 A silicon substrate and an SOI (Silicon On Insulator) wafer are used as a wafer substrate for manufacturing an acceleration sensor chip.
シリコン基板を用いる方法では、シリコン基板上のカバーガラスと接触する部分に金属層を形成し、その金属層を配線から拡散層を介してシリコン基板に導通させ、シリコン基板とカバーガラスとの間に電圧を印加して陽極接合させる(特許文献1,2参照。)。その方法は、陽極接合用の陽極接合電極端子をシリコン基板の裏面側からとることを想定している。
In the method using a silicon substrate, a metal layer is formed on a portion of the silicon substrate in contact with the cover glass, and the metal layer is conducted from the wiring to the silicon substrate through the diffusion layer, and between the silicon substrate and the cover glass. A voltage is applied to perform anodic bonding (see
SOIウエハはウエハ表面側から活性層、中間層及び支持層の順で構成されている。加速度センサーチップ製造用のウエハ基板としてSOIウエハを用いる方法では、中間層が絶縁膜であることから、活性層側の表面保護カバーガラスを陽極接合する際の陽極接合電極端子をウエハ裏面側からとることができないという問題がある。そのため、陽極接合の陽極接合電極端子をウエハ表面側からとる必要があるが、陽極接合電極端子を表面側に形成しようとすると、陽極接合装置側端子との接触面積が十分確保できるような大きさの端子又は端子パターンを加速度センサーチップとは別にウエハ表面に形成する必要がある。 The SOI wafer is composed of an active layer, an intermediate layer, and a support layer in this order from the wafer surface side. In the method using an SOI wafer as a wafer substrate for manufacturing an acceleration sensor chip, since the intermediate layer is an insulating film, an anodic bonding electrode terminal for anodic bonding of the surface protective cover glass on the active layer side is taken from the back side of the wafer. There is a problem that can not be. Therefore, it is necessary to take the anodic bonding electrode terminal for anodic bonding from the wafer surface side. However, when the anodic bonding electrode terminal is to be formed on the surface side, the contact area with the anodic bonding apparatus side terminal can be secured sufficiently. These terminals or terminal patterns must be formed on the wafer surface separately from the acceleration sensor chip.
そこで、従来の方法では、ウエハ表面側に露出した陽極接合電極端子を確保するために、カバーガラスの形状はウエハ外周部の一部がウエハを被覆しない形状となっているが、陽極接合装置側端子との接触面積を十分確保するには小さく、安定した陽極接合が実行できないことがある。 Therefore, in the conventional method, in order to secure the anodic bonding electrode terminal exposed on the wafer surface side, the shape of the cover glass is such that a part of the outer peripheral portion of the wafer does not cover the wafer. In order to ensure a sufficient contact area with the terminal, it may be small and stable anodic bonding may not be performed.
提案されている1つの方法は、活性層を支持層よりも径が数mm小さめに形成されて、中間酸化膜が支持層の表面側の外周部にリング状に露出したSOIウエハを使用するものである。そこでは、SOIウエハの支持層の裏面側の熱酸化膜を除去し、SOIウエハ外周部において、活性層側から切削、研磨及びエッチング処理を行って中間酸化膜を除去することにより支持層を露出させた後、活性層側から金属膜を被覆し、活性層と支持層をその金属膜で電気的に接続して陽極接合用の陽極接合電極端子を形成する。このような加工を施すことにより、陽極接合の際に中間酸化膜の破壊を防止することができるとともに、ウエハ両面でガラスとの陽極接合が一括で行えるようになる(特許文献3参照。)。
本発明第1の目的は、ウエハ基板としてシリコンウエハを使用してもSOIウエハを使用しても、表面保護カバーガラスを安定して陽極接合することができるか、又は表面保護カバーガラスを安定して陽極接合した加速度センサー製造用基板を提供することである。 The first object of the present invention is to be able to stably anodize the surface protective cover glass regardless of whether a silicon wafer or an SOI wafer is used as the wafer substrate, or to stabilize the surface protective cover glass. It is another object of the present invention to provide an acceleration sensor manufacturing substrate that is anodically bonded.
SOIウエハを使用する上記提案の方法は、ウエハ両面でガラスとの陽極接合が一括で行えるものの、センサーチップ形成用プロセスに追加して陽極接合電極端子形成用プロセスが必要になる。そのような陽極接合用の電極形成のために基板自体の追加加工はコストの面から好ましくない。 The proposed method using an SOI wafer can collectively perform anodic bonding with glass on both surfaces of the wafer, but requires an anodic bonding electrode terminal forming process in addition to the sensor chip forming process. The additional processing of the substrate itself for forming the electrode for anodic bonding is not preferable from the viewpoint of cost.
本発明の第2の目的は、本発明の加速度センサー製造用基板を製造する工程を簡素化するとともに、陽極接合装置側端子と接触しやすくするために、すなわち、接触面積が十分確保できるようにするために、陽極接合装置側端子にあった大きさの陽極接合電極端子を形成することができるようにし、さらにその陽極接合電極端子をセンサーチップ内の陽極接合用パターンとも導通するようにして強固な陽極接合を形成できるようにする製造方法を提供することである。 The second object of the present invention is to simplify the process of manufacturing the substrate for manufacturing an acceleration sensor of the present invention and to facilitate contact with the anodic bonding apparatus side terminal, that is, to ensure a sufficient contact area. Therefore, it is possible to form an anodic bonding electrode terminal having a size suitable for the anodic bonding apparatus side terminal, and to make the anodic bonding electrode terminal conductive with the anodic bonding pattern in the sensor chip. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of forming an anodic bond.
第1の目的を達成するための本発明の加速度センサー製造用基板は、表面側にピエゾ抵抗体を含む加速度センサー要素が形成されたウエハ基板の表面上に配線下層絶縁膜、配線層及び配線上層絶縁膜が形成された加速度センサー製造用基板であって、前記配線下層絶縁膜は加速度センサー接続用開口部、加速度センサーチップが配置されている内部領域に配置される陽極接合用の内部電極パターンとウエハ基板とを接続する陽極接合内部電極用開口部、及び陽極接合電極端子とウエハ基板とを接続する陽極接合電極端子用開口部を少なくとももつようにパターン化されており、前記配線層は前記加速度センサー接続用開口部を介して加速度センサー要素に接続された加速度センサー用配線パターンと、前記陽極接合内部電極用開口部を介してウエハ基板に接続された陽極接合内部電極パターンと、該陽極接合内部電極パターンとは前記配線下層絶縁膜上では接続されておらず、前記陽極接合電極端子用開口部を介してウエハ基板と接触しウエハ基板の外周端まで延びる陽極接合電極端子パターンとを少なくとも含み、前記配線上層絶縁膜はカバーガラスをウエハ基板表面側に陽極接合する際の妨げにならない厚さとなっており、かつ、前記陽極接合電極端子パターンのうち、少なくとも陽極接合装置の端子と接続できる大きさの部分が露出する開口部をもつようにパターン化されていることを特徴とする。 In order to achieve the first object, an acceleration sensor manufacturing substrate of the present invention includes a wiring lower layer insulating film, a wiring layer, and a wiring upper layer on the surface of a wafer substrate on which an acceleration sensor element including a piezoresistor is formed on the surface side. An acceleration sensor manufacturing substrate on which an insulating film is formed, wherein the wiring lower layer insulating film includes an opening for acceleration sensor connection, an internal electrode pattern for anodic bonding disposed in an internal region where the acceleration sensor chip is disposed, and The wiring layer is patterned to have at least an anodic bonding internal electrode opening for connecting the wafer substrate and an anodic bonding electrode terminal opening for connecting the anodic bonding electrode terminal and the wafer substrate, and the wiring layer has the acceleration Via a wiring pattern for an acceleration sensor connected to an acceleration sensor element through an opening for sensor connection, and through the opening for an anodic bonding internal electrode The anodic bonding internal electrode pattern connected to the substrate and the anodic bonding internal electrode pattern are not connected on the wiring lower layer insulating film and contact the wafer substrate through the anodic bonding electrode terminal opening. At least an anodic bonding electrode terminal pattern extending to the outer peripheral edge of the wafer substrate, and the wiring upper layer insulating film has a thickness that does not hinder the anodic bonding of the cover glass to the wafer substrate surface side, and the anodic bonding The electrode terminal pattern is patterned so as to have an opening that exposes at least a portion that can be connected to a terminal of an anodic bonding apparatus.
陽極接合電極端子は陽極接合電極端子用開口部を介してウエハ基板と接触しており、ウエハ基板を介して内部領域の陽極接合内部電極と接続されている。陽極接合の際には陽極接合電極端子からウエハ基板を介して陽極接合内部電極に電圧が印加される。 The anodic bonding electrode terminal is in contact with the wafer substrate through the anodic bonding electrode terminal opening, and is connected to the anodic bonding internal electrode in the internal region through the wafer substrate. In anodic bonding, a voltage is applied from the anodic bonding electrode terminal to the anodic bonding internal electrode through the wafer substrate.
陽極接合電極端子用開口部は周辺領域に配置されている。ウエハ基板の外周部で加速度センサーチップが形成されていない領域を周辺領域と呼ぶ。 The anodic bonding electrode terminal opening is disposed in the peripheral region. A region where the acceleration sensor chip is not formed on the outer peripheral portion of the wafer substrate is referred to as a peripheral region.
本発明の加速度センサー製造用基板は、その表面に加速度センサーチップの表面保護のためのカバーガラスが陽極接合により接合されているものも含む。
ウエハ基板は、シリコン基板とすることもできるが、本発明の特徴がより効果的に発揮されるのはSOIウエハである。SOIウエハは、支持層上に絶縁性中間層を介して活性層が形成されたものである。
The substrate for manufacturing an acceleration sensor of the present invention includes a substrate on which a cover glass for protecting the surface of the acceleration sensor chip is bonded by anodic bonding.
The wafer substrate may be a silicon substrate, but it is an SOI wafer that exhibits the features of the present invention more effectively. In the SOI wafer, an active layer is formed on a support layer via an insulating intermediate layer.
第2の目的を達成するための本発明の製造方法は、以下の工程(A)から(F)をその順に含む。
(A)ウエハ基板表面にピエゾ抵抗体が形成され、最上層の配線層、その下の配線下層絶縁膜及び前記配線層上の配線上層絶縁膜はまだ形成されていない段階までの加速度センサー要素を形成する工程、
(B)前記ウエハ基板表面に前記配線下層絶縁膜を形成する配線下層絶縁膜形成工程、
(C)前記配線下層絶縁膜にパターン化を施し、加速度センサー接続用開口部、加速度センサーチップが配置されている内部領域に配置される陽極接合用の内部電極パターンとウエハ基板とを接続する陽極接合内部電極用開口部、及び陽極接合電極端子とウエハ基板とを接続する陽極接合電極端子用開口部を少なくとも形成する配線下層絶縁膜パターン化工程、
(C)前記ウエハ基板表面に金属層を形成する成膜工程、
(D)前記金属層をパターン化して、前記加速度センサー接続用開口部を介して加速度センサー要素に接続された加速度センサー用配線パターン、前記陽極接合内部電極用開口部を介してウエハ基板に接続された陽極接合内部電極パターン、及び該陽極接合内部電極パターンとは前記配線下層絶縁膜上では接続されておらず、前記陽極接合電極端子用開口部を介してウエハ基板と接触しウエハ基板の外周端まで延びる陽極接合電極端子パターンを少なくとも形成する金属層パターン化工程、
(E)前記ウエハ基板表面にカバーガラスを前記ウエハ基板表面側に陽極接合する際の妨げにならない厚さに前記配線上層絶縁膜を形成する配線上層絶縁膜形成工程、及び
(F)前記配線上層絶縁膜をパターン化して、前記陽極接合電極端子パターンのうち、少なくとも陽極接合装置の端子と接続できる大きさの開口部を形成する配線上層絶縁膜パターン化工程。
The manufacturing method of the present invention for achieving the second object includes the following steps (A) to (F) in that order.
(A) A piezoresistor is formed on the wafer substrate surface, and an acceleration sensor element up to a stage where an uppermost wiring layer, a wiring lower layer insulating film thereunder, and a wiring upper layer insulating film on the wiring layer are not yet formed Forming step,
(B) a wiring lower layer insulating film forming step of forming the wiring lower layer insulating film on the wafer substrate surface;
(C) An anode for patterning the wiring lower-layer insulating film to connect the internal electrode pattern for anodic bonding disposed in the internal region where the acceleration sensor connection opening and the acceleration sensor chip are disposed to the wafer substrate A wiring underlayer insulating film patterning step for forming at least a bonding internal electrode opening, and an anodic bonding electrode terminal opening for connecting the anodic bonding electrode terminal and the wafer substrate;
(C) a film forming process for forming a metal layer on the wafer substrate surface;
(D) The metal layer is patterned and connected to an acceleration sensor wiring pattern connected to an acceleration sensor element through the acceleration sensor connection opening, and connected to a wafer substrate through the anode junction internal electrode opening. The anodic bonding internal electrode pattern, and the anodic bonding internal electrode pattern are not connected on the wiring lower layer insulating film and contact the wafer substrate through the anodic bonding electrode terminal opening, and the outer peripheral edge of the wafer substrate. A metal layer patterning process for forming at least an anodic bonding electrode terminal pattern extending to
(E) a wiring upper layer insulating film forming step for forming the wiring upper layer insulating film to a thickness that does not interfere with the anodic bonding of a cover glass to the wafer substrate surface side on the wafer substrate surface; and (F) the wiring upper layer. A wiring upper layer insulating film patterning step of patterning an insulating film to form an opening having a size that can be connected to at least a terminal of an anodic bonding apparatus among the anodic bonding electrode terminal patterns.
工程(D)において、陽極接合電極端子パターンは、加速度センサー用配線パターンを形成する際のフォトリソグラフィー工程に含まれるウエハ周辺露光処理時に作り込むか、又は加速度センサー用配線パターンを形成する際のフォトリソグラフィー工程で加速度センサー用配線パターンと同時に作り込むことができる。 In the step (D), the anodic bonding electrode terminal pattern is formed at the time of wafer peripheral exposure processing included in the photolithography process for forming the acceleration sensor wiring pattern, or the photo for forming the acceleration sensor wiring pattern. It can be formed simultaneously with the wiring pattern for the acceleration sensor in the lithography process.
本発明の加速度センサー製造用基板は、陽極接合電極端子用開口部を介してウエハ基板と接触しウエハ基板の外周端まで延びる陽極接合電極端子パターンを備え、陽極接合電極端子パターン上に形成される配線上層絶縁膜が陽極接合電極端子パターンのうち少なくとも陽極接合装置の端子と接続できる大きさの開口部をもっているので、陽極接合電極端子パターンがウエハ基板の外周部に配置されることになり、陽極接合電極端子パターンの大きさや位置を陽極接合装置側端子と十分な接触面積をもって接続することができるように設定することができ、陽極接合の安定性が増す。 The acceleration sensor manufacturing substrate of the present invention includes an anodic bonding electrode terminal pattern that contacts the wafer substrate through the anodic bonding electrode terminal opening and extends to the outer peripheral edge of the wafer substrate, and is formed on the anodic bonding electrode terminal pattern. Since the wiring upper layer insulating film has an opening of a size that can be connected to at least the terminal of the anodic bonding apparatus among the anodic bonding electrode terminal patterns, the anodic bonding electrode terminal pattern is disposed on the outer peripheral portion of the wafer substrate. The size and position of the bonding electrode terminal pattern can be set such that the bonding electrode terminal pattern can be connected to the anodic bonding apparatus side terminal with a sufficient contact area, and the stability of anodic bonding is increased.
陽極接合電極端子は陽極接合電極端子用開口部を介してウエハ基板と接触し、ウエハ基板を介して陽極接合内部電極と接続されるので、裏面側から陽極接合用の電圧を印加できないSOI基板にも適用することができる。 Since the anodic bonding electrode terminal contacts the wafer substrate through the anodic bonding electrode terminal opening and is connected to the anodic bonding internal electrode through the wafer substrate, the anodic bonding electrode terminal can be applied to the SOI substrate to which no anodic bonding voltage can be applied from the back side. Can also be applied.
また、陽極接合電極端子と陽極接合内部電極とは直接に接続されていないので、チップ間のダイシングラインに配線金属を残す構造にしたりする必要がなく、ダイシング時にダイサーの刃に配線金属膜が付着することによる切断性の低下等の不具合を減らすことができる。 Also, since the anodic bonding electrode terminal and the anodic bonding internal electrode are not directly connected, there is no need to leave a wiring metal in the dicing line between chips, and the wiring metal film adheres to the dicer blade during dicing. It is possible to reduce problems such as a decrease in cutting performance due to the operation.
本発明の製造方法では、陽極接合電極端子パターンは加速度センサー用配線パターンと同じ金属層により形成されるので、加速度センサー製造用基板を製造する工程が簡素化され、コストアップや製造工期延長を防止できる。 In the manufacturing method of the present invention, the anodic bonding electrode terminal pattern is formed of the same metal layer as the acceleration sensor wiring pattern, which simplifies the process of manufacturing the acceleration sensor manufacturing substrate and prevents the cost increase and the manufacturing period extension. it can.
陽極接合電極端子パターンがウエハ基板の外周部に配置されることから、陽極接合電極端子の大きさや位置を周辺露光技術、マスクレイアウト及びパターンレイアウトの組合せにより変更するのが容易であり、カバーガラスの形状の制約を受けにくい。 Since the anodic bonding electrode terminal pattern is arranged on the outer peripheral portion of the wafer substrate, the size and position of the anodic bonding electrode terminal can be easily changed by a combination of the peripheral exposure technique, the mask layout, and the pattern layout. Less susceptible to shape restrictions.
また、陽極接合電極端子は外周部に部分的に形成されるため、エッチング時にエッチング装置のクランプ等がレジストと接触することにより異物が発生するといった不具合を回避できる。 Further, since the anodic bonding electrode terminal is partially formed on the outer peripheral portion, it is possible to avoid a problem that foreign matter is generated when the clamp of the etching apparatus contacts the resist during etching.
陽極接合電極端子パターンを、加速度センサー用配線パターンを形成する際のフォトリソグラフィー工程に含まれるウエハ周辺露光処理時に作り込むようにすれば、周辺露光装置のレシピ設定により、mm単位の精度で、陽極接合電極端子の形状や配置位置を自由に設定できる。 If the anodic bonding electrode terminal pattern is formed during the wafer peripheral exposure process included in the photolithography process when forming the wiring pattern for the acceleration sensor, the anode can be accurately adjusted in mm by the peripheral exposure apparatus recipe setting. The shape and arrangement position of the bonding electrode terminal can be freely set.
また、陽極接合電極端子パターンを、加速度センサー用配線パターンを形成する際のフォトリソグラフィー工程で加速度センサー用配線パターンと同時に作り込むようにすれば、マスクのレイアウトの設定により、周辺露光よりも更に精度が良く、μm単位の精度で陽極接合電極端子の形状や配置位置を設定できる。 In addition, if the anodic bonding electrode terminal pattern is formed at the same time as the acceleration sensor wiring pattern in the photolithography process when forming the acceleration sensor wiring pattern, the accuracy of the mask layout setting is further improved than the peripheral exposure. The shape and arrangement position of the anodic bonding electrode terminal can be set with an accuracy of μm.
(基板の実施例1)
図3(A)と(B)に一実施例の加速度センサー製造用基板を示す。
ウエハ基板1はシリコン基板であってもよく、SOI基板であってもよいが、ここではSOI基板を用いるものとする。ウエハ基板1の表面側にピエゾ抵抗体3を含む加速度センサー要素が形成されている。ウエハ基板1の表面上には配線下層絶縁膜4、配線層6及び配線上層絶縁膜11が形成されている。
(Example 1 of substrate)
3A and 3B show an acceleration sensor manufacturing substrate according to an embodiment.
The
ウエハ基板1は周辺領域(c)とそれより内側の内部領域(a)に大別される。内部領域のうち、(b)として示される領域は周辺領域(c)に形成される陽極接合電極端子パターン6cが延在している領域で、その領域(b)にもピエゾ抵抗体3aが形成されているが、このピエゾ抵抗体3aは加速度センサー要素としては働かないため、領域(b)はダミー領域であって、内部領域には含めない。
The
配線下層絶縁膜4には加速度センサー接続用開口部5a、内部領域に配置される陽極接合用の内部電極パターン6bとウエハ基板1とを接続する陽極接合内部電極用開口部5b、及び陽極接合電極端子8とウエハ基板1とを接続する陽極接合電極端子用開口部5cをもつようにパターン化されている。
The wiring lower
配線層6は加速度センサー接続用開口部5aを介して加速度センサー要素に接続された加速度センサー用配線パターン6aと、陽極接合内部電極用開口部5bを介してウエハ基板1に接続された陽極接合内部電極パターン6bと、陽極接合内部電極パターン6bとは配線下層絶縁膜4上では接続されておらず、陽極接合電極端子用開口部5cを介してウエハ基板1と接触しウエハ基板1の外周端まで延びる陽極接合電極端子パターン6cとを含んでいる。陽極接合電極端子用開口部5cは周辺領域(c)よりも内側の領域(b)に配置されている。
The
配線上層絶縁膜11はカバーガラス22をウエハ基板表面側に陽極接合する際の妨げにならない厚さとなっており、その厚さは例えば1.0〜1.5μmである。また、配線上層絶縁膜11は陽極接合電極端子パターン6cのうち、少なくとも陽極接合装置の端子と接続できる大きさが露出する開口部をもつようにパターン化されている。配線上層絶縁膜11のその開口部に露出した部分の配線層6が陽極接合電極端子8となる。
The wiring upper
配線上層絶縁膜11の周辺開口部の内側の境界が符号12で示されており、その周辺開口部の幅がウエハ外周部で均一となっている。しかし、配線上層絶縁膜11の周辺開口部の幅は、図4に示されているように、陽極接合電極端子8の近傍で広く、それ以外の周辺部ではそれよりも狭くなっているようにすることもできる。17はその周辺開口部の内側の境界を示している。このように周辺露光幅が陽極接合電極端子8の近傍で広くすることにより、陽極接合装置の端子との接続が容易になる。
The inner boundary of the peripheral opening of the wiring upper
この実施例は、加速度センサーチップの表面保護のためのカバーガラス22が接合されていない状態の加速度センサー製造用基板を示しているが、カバーガラス22が陽極接合により接合されている加速度センサー製造用基板も本発明の実施例として含まれる。
This embodiment shows the acceleration sensor manufacturing substrate in a state where the
(製造方法の実施例1)
基板の実施例1を製造する方法の第1の実施例を図1から図3を参照して説明する。図1から図3において、(A)は平面図、(B)はそれぞれのA−A' 線位置での断面図である。
(Example 1 of manufacturing method)
A first embodiment of the method for manufacturing the first embodiment of the substrate will be described with reference to FIGS. 1 to 3, (A) is a plan view and (B) is a cross-sectional view taken along the line AA ′.
この実施例の製造方法は、配線金属膜成膜前にウエハ外周部の配線下層絶縁膜を除去しておく必要のない実施例であり、配線下層絶縁膜とその上の金属膜のパターン化のためのリソグラフィーとして逐次露光処理及び周辺露光処理を用いる方法である。また、ウエハ上の配線パターンのあるショット数を配線下層絶縁膜開口パターンのあるショット数より少なくする必要のある実施例でもある。 The manufacturing method of this example is an example in which it is not necessary to remove the wiring lower layer insulating film on the outer periphery of the wafer before forming the wiring metal film, and the patterning of the wiring lower layer insulating film and the metal film thereon is performed. In this method, sequential exposure processing and peripheral exposure processing are used as lithography for this purpose. This is also an embodiment in which the number of shots with the wiring pattern on the wafer needs to be smaller than the number of shots with the wiring lower layer insulating film opening pattern.
(1)配線下層絶縁膜のパターン化(図1(A),(B))
ウエハ基板1の表面にピエゾ抵抗体3を形成する。ここまでの工程は既知の方法により実行する。
(1) Patterning of wiring lower layer insulating film (FIGS. 1A and 1B)
A
その後、配線下層絶縁膜4を成膜する。配線下層絶縁膜4としては、BPSG膜やSOG膜などを0.5〜1.0μmの厚さに堆積する。その配線下層絶縁膜4上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にフォトリソグラフィー技術によりパターン化を施す。そのパターン化のための露光は、ショットあたり3チップ×3チップとなるレチクルを用いて縮小投影露光による逐次露光を行う。符号2として示されるのは、1ショットで露光された3チップ×3チップを示している。その際、ウエハ外周部を周辺露光処理しておく必要はない。ハッチングが施されている領域は露光されなかった領域である。露光の後、現像処理とリンス処理を行ってレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとして配線下層絶縁膜4をエッチングすることにより、配線下層絶縁膜4に加速度センサー接続用開口部5a、加速度センサーチップが配置されている内部領域に配置される陽極接合用の内部電極パターンとウエハ基板1とを接続する陽極接合内部電極用開口部5b、及び陽極接合電極端子とウエハ基板1とを接続する陽極接合電極端子用開口部5cを形成する。チップ間の境界領域は個別の加速度センサーチップに分離する際のダイシングラインとなる領域である。そのダイシングラインとなる境界領域の配線下層絶縁膜4もこのパターン化の工程で除去しておく。
Thereafter, a wiring lower
(2)配線パターン形成(図2(A),(B))
スパッタリング法などのPVD技術により、配線用金属膜をウエハ基板1の表面全面に成膜する。配線用金属膜としては、Al−Si合金膜やAl−Si−Cu合金膜などを0.5〜1.0μmの厚さに堆積する。
(2) Wiring pattern formation (FIGS. 2A and 2B)
A wiring metal film is formed on the entire surface of the
その後、その金属膜上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にフォトリソグラフィー技術によりパターン化を施す。そのパターン化のための露光としても、ショットあたり3チップ×3チップとなるレチクルを用いて縮小投影露光による逐次露光を行う。この露光では、最終的に陽極接合電極となる部分が前記の開口工程で開口させた陽極接合電極端子用開口部5cを経てウエハ基板1と導通する構造となるようにするために、ウエハ外周部の加速度センサー接続用開口部5aがある数箇所(数ショット)(図2(A)でハッチングを施した部分)においてはセンサーチップ配線パターンを露光しないようにする。こうすることで、配線下層絶縁膜4の開口5cがウエハ基板1への接続箇所となる。また、陽極接合時のウエハ基板1の接合電極面積が大きくなり、接合強度の向上も見込めるが、その箇所(ショット)(図2(A)でハッチングを施した部分)数を増やし過ぎるとウエハ基板1枚あたりの有効チップ数が減少するので、適切な箇所(ショット)数を選択する必要がある。
Thereafter, a resist layer is formed on the metal film, and the resist layer is patterned by a photolithography technique. As exposure for patterning, sequential exposure by reduced projection exposure is performed using a reticle of 3 chips × 3 chips per shot. In this exposure, the outer peripheral portion of the wafer is formed so that the portion that finally becomes the anodic bonding electrode has a structure that is electrically connected to the
その後、ウエハ外周部を周辺露光処理する。露光幅は、陽極接合装置側の端子が接続可能な幅とし、陽極接合電極端子となる部分8は露光せず、それ以外のウエハ外周部を露光する。図2(A)で符号9として示される境界は、周辺露光された周辺領域の最も内側を示している。陽極接合電極端子となる位置は、カバーガラスの形状と陽極接合装置からの電極の取り易さを考慮して決定する。また、陽極接合電極端子となる部分8には現像後にフォトレジストが残ることになるので、配線金属膜のエッチング及びフォトレジストの除去が完了するまでの間で、エッチングの際にクランプ等が接触して異物の発生等の不具合発生が懸念される場合には、そのクランプ等と接触しない位置に陽極接合電極端子6cを形成するように周辺露光する。図2(A)で符号10として示される部分はエッチングの際のクランプとの接触部である。
Thereafter, peripheral exposure processing is performed on the outer peripheral portion of the wafer. The exposure width is such that the terminal on the anodic bonding apparatus side can be connected, and the
その後、現像処理、エッチング技術による配線パターン6を形成する。これにより、加速度センサー接続用開口部5aを介して加速度センサー要素に接続された加速度センサー用配線パターン6aと、陽極接合内部電極用開口部5bを介してウエハ基板1に接続された陽極接合内部電極パターン6bと、陽極接合内部電極パターン6bとは配線下層絶縁膜4上では接続されておらず、陽極接合電極端子用開口部5cを介してウエハ基板1と接触しウエハ基板1の外周端まで延びる陽極接合電極端子パターン6cとを含む配線パターン6が形成される。また、この配線金属膜のパターン化工程では、ダイシングラインとなる境界領域の配線金属膜も除去しておく。
Thereafter, a
図2(A)の例は、陽極接合電極端子6cがオリフラ(ウエハ基板の周辺の平坦に切りかかれた部分)を下に見て、ウエハ基板1の右側に形成された例を示しているが、特にこの例に限定されるものではない。
The example of FIG. 2A shows an example in which the anodic
(3)配線上層絶縁膜パターンの開口(図3(A),(B))
配線上層絶縁膜11として、配線パターン6形成後のウエハ基板全面にウエハとガラスを陽極接合する上で支障のない薄い酸化膜を熱処理又はCVD技術により成膜する。配線上層絶縁膜11としては、SiO2膜などを1.0〜1.5μmの厚さに堆積する。
(3) Opening of wiring upper layer insulating film pattern (FIGS. 3A and 3B)
As the wiring upper
その後、配線上層絶縁膜11上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にフォトリソグラフィー技術によりパターン化を施す。そのパターン化のための露光としてレチクルを用いセンサーチップ部パターンを縮小投影露光により逐次露光する。ここでは、内部領域のチップ間のダイシングラインとなる境界領域の配線上層絶縁膜11もこのパターン化の工程で除去する。この工程では、配線パターン形成時に露光しなかった箇所(ショット)(図3(A)でハッチングを施した部分)は露光してもしなくてもよい。
Thereafter, a resist layer is formed on the wiring upper
その後、ウエハ外周部を周辺露光処理する。露光幅は、配線パターン6cの外周部が露出して陽極接合電極端子8となる幅であり、陽極接合装置側の端子が接続可能な幅とする。露光箇所は、陽極接合電極端子8を形成する部分の近傍のみでもよいし、ウエハ基板1の外周部全体でもよい。ただし、露光しなかった部分には現像後にレジストが残るので、エッチングの際のウエハ外周部でのクランプとの接触部13にレジストが残るのを避けるためには、ウエハ外周部全体を露光した方がよい。ウエハ外周部全体を露光する場合には、陽極接合電極端子8以外においては酸化膜エッチング後に下地の配線金属膜が露出しないような露光幅にした方が、酸化膜エッチングの際に下地配線金属膜がエッチングガスに曝されることにより生成する生成物(フリル)をウエハ外周部から発生させることを防止できる。また、周辺露光において、陽極接合電極端子8付近とそれ以外の部分の露光幅を同一にする必要はない。
Thereafter, peripheral exposure processing is performed on the outer peripheral portion of the wafer. The exposure width is a width at which the outer peripheral portion of the
現像処理によるレジストパターンの形成と、そのレジストパターンをマスクとして酸化膜のエッチングによるパターン開口処理を行い、配線パターン6cの外周部を露出させて陽極接合電極端子8とする。
Formation of a resist pattern by development processing and pattern opening processing by etching of an oxide film using the resist pattern as a mask are performed to expose the outer peripheral portion of the
ここでは、周辺露光幅の内側の境界が符号12で示されているように、周辺露光幅がウエハ外周部で均一とした例を示している。
それに対し、図4に示した形態は、周辺露光幅が陽極接合電極端子8の近傍で広く、それ以外の周辺部ではそれよりも狭くなっている例を示している。17はその周辺露光幅の内側の境界を示している。このように周辺露光幅が陽極接合電極端子8の近傍で広くすることにより、陽極接合装置の端子との接続が容易になる。
Here, an example is shown in which the peripheral exposure width is uniform at the outer periphery of the wafer as indicated by
On the other hand, the form shown in FIG. 4 shows an example in which the peripheral exposure width is wide in the vicinity of the anodic
(製造方法の実施例2)
基板の実施例1を製造する方法の第2の一実施例を図5から図7を参照して説明する。
この実施例の製造方法も配線金属膜成膜前にウエハ外周部の配線下層絶縁膜を除去しておく必要のない実施例であるが、この実施例では配線下層絶縁膜とその上の金属膜のパターン化のためのリソグラフィーとして一括露光処理を行い、周辺露光処理は行わない方法である。また、製造方法の第1の実施例と同様に、ウエハ上の配線パターンのあるショット数を配線下層絶縁膜開口パターンのあるショット数より少なくする必要のある実施例でもある。
(Example 2 of manufacturing method)
A second embodiment of the method for manufacturing the first embodiment of the substrate will be described with reference to FIGS.
The manufacturing method of this embodiment is also an embodiment in which it is not necessary to remove the wiring lower layer insulating film on the outer periphery of the wafer before forming the wiring metal film, but in this embodiment, the wiring lower layer insulating film and the metal film thereon In this method, batch exposure processing is performed as lithography for patterning, and peripheral exposure processing is not performed. Further, like the first embodiment of the manufacturing method, the number of shots with the wiring pattern on the wafer needs to be smaller than the number of shots with the wiring lower layer insulating film opening pattern.
(1)配線下層絶縁膜のパターン化(図5)
製造方法の第1の実施例と同様に、ウエハ基板1の表面にピエゾ抵抗体を形成し、その後、配線下層絶縁膜を成膜する。
(1) Patterning of wiring underlayer insulating film (FIG. 5)
As in the first embodiment of the manufacturing method, a piezoresistor is formed on the surface of the
その配線下層絶縁膜上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にフォトリソグラフィー技術によりパターン化を施す。そのパターン化のための露光として、センサーチップパターンをマスクで一括露光する。 A resist layer is formed on the wiring lower layer insulating film, and the resist layer is patterned by a photolithography technique. As the exposure for patterning, the sensor chip pattern is collectively exposed with a mask.
その後、現像処理、エッチング技術によるパターン開口処理を行う。図5はその配線下層絶縁膜をパターン化した状態を示したものであり、符号14で示される四角の領域の1つ1つが最終的にセンサーチップとなる領域を示している。図5のA−A' に示した部分の断面形状は、製造方法の実施例1の図1(B)と同様となる。
Thereafter, a pattern opening process using a development process and an etching technique is performed. FIG. 5 shows a state in which the wiring lower layer insulating film is patterned, and each of the square areas indicated by
(2)配線パターン形成(図6)
スパッタリング法などのPVD技術により、配線用金属膜をウエハ基板1の表面全面に成膜する。
(2) Wiring pattern formation (FIG. 6)
A wiring metal film is formed on the entire surface of the
その後、その金属膜上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にフォトリソグラフィー技術によりパターン化を施す。そのパターン化のための露光としても、センサーチップパターンをマスクで一括露光する。符号16で示される境界は、陽極接合電極端子8以外の配線パターンが存在しない周辺領域と、配線パターンが形成される内部領域との境界を示している。ウエハ外周部のセンサーチップ開口パターンがある数箇所(数チップ15)においては最終的に陽極接合電極となる部分が前記の開口工程で開口させたセンサーチップ開口パターンを経てウエハ基板と導通する構造となるようにするために、センサーチップ配線パターンではなく、金属膜がそれらのチップの全面に残る配線パターンとなるようにレイアウトされたマスクを用いる。このようにすることで、配線下層絶縁膜開口パターンがウエハ基板1への接続箇所となる。また、陽極接合時のウエハ基板1側の接合電極面積が大きくなり、接合強度の向上も見込めるが、その箇所(チップ)数を増やし過ぎるとウエハ1枚あたりの有効チップ数が減少するので、適切な箇所(チップ)数を選択する必要がある。また、そのマスク上には、ウエハ外周部で陽極接合電極端子8となるパターンをレイアウトしておく。その陽極接合電極端子8となるパターンの幅は、陽極接合装置側の端子が接続可能な幅とする。マスク上で電極部端子をレイアウトする位置は、カバーガラスの形状及び陽極接合装置からの電極の取り易さを考慮して決定する。
Thereafter, a resist layer is formed on the metal film, and the resist layer is patterned by a photolithography technique. As exposure for patterning, the sensor chip pattern is collectively exposed with a mask. A boundary indicated by
また、陽極接合電極端子となる部分には現像後にフォトレジストが残ることになるので、配線金属膜のエッチング及びフォトレジストの除去が完了するまでの間で、ウエハ周辺部にクランプ等が接触し異物の発生等の不具合発生が懸念される場合は、そのクランプ等の位置も考慮し、それに接触しない位置に陽極接合電極端子パターンをレイアウトしておく。 In addition, since the photoresist remains in the portion that becomes the anodic bonding electrode terminal, the clamp or the like comes into contact with the peripheral portion of the wafer until the etching of the wiring metal film and the removal of the photoresist are completed. If there is a concern about the occurrence of problems such as the occurrence of the above, the position of the clamp or the like is also taken into consideration, and the anodic bonding electrode terminal pattern is laid out at a position where it does not come into contact therewith.
その後、現像処理とエッチング技術による配線パターン形成処理を行う。図6は配線パターン形成後の状態を示したものである。図6のA−A' 線位置での断面図は、図2(B)と同様になる。 Thereafter, a development process and a wiring pattern forming process using an etching technique are performed. FIG. 6 shows a state after the wiring pattern is formed. A cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 6 is the same as FIG.
ここでも製造方法の第1の実施例と同様に、オリフラを下に見て陽極接合電極端子8を、ウエハ基板1の右側に形成した例を示すが、これに限定されるものではない。
Here, as in the first embodiment of the manufacturing method, an example in which the anodic
(3)配線上層絶縁膜パターンの開口(図7)
製造方法の第1の実施例と同様に、配線上層絶縁膜として、配線パターン形成後のウエハ基板全面にウエハとガラスを陽極接合する上で支障のない薄い酸化膜を熱処理又はCVD技術により成膜する。
(3) Opening of wiring upper layer insulating film pattern (FIG. 7)
As in the first embodiment of the manufacturing method, a thin oxide film that does not hinder the anodic bonding of the wafer and glass to the entire surface of the wafer substrate after forming the wiring pattern is formed as a wiring upper layer insulating film by heat treatment or CVD technology. To do.
その後、配線上層絶縁膜7上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にフォトリソグラフィー技術によりパターン化を施す。そのパターン化のための露光としてセンサーチップ部パターンをマスクで一括露光する。このとき、ウエハ基板1の外周部において、酸化膜の開口後に配線パターンの陽極接合電極端子が陽極接合装置側の端子と接続可能な幅で露出するようにレイアウトされたマスクを用いる。その後、現像処理によるレジストパターンの形成と、そのレジストパターンをマスクとして酸化膜のエッチングによるパターン開口処理を行う。図7はエッチングの状態を示したものであり、図7のA−A' 線位置での断面形状は図3(B)と同様になる。
Thereafter, a resist layer is formed on the wiring upper
ここでも、周辺領域の内側の境界が符号12で示されているように、周辺露光幅がウエハ外周部で均一とした例を示しているが、図4に示されているように、周辺領域幅が陽極接合電極端子8の近傍で広く、それ以外の周辺部ではそれよりも狭くなっているようにしてもよい。陽極接合電極端子8の部分とそれ以外で周辺領域の幅を異ならせる場合は、図4に示したような形態となるマスクを用いる。
Here, an example in which the peripheral exposure width is uniform at the outer periphery of the wafer is shown as the inner boundary of the peripheral area is indicated by
(基板の実施例2)
図10(A)から(C)に他の実施例の加速度センサー製造用基板の陽極接合電極端子部分を示す。(A)はその部分の平面図、(B)はそのA−A' 線位置での断面図、(C)はそのB−B' 線位置での断面図を示す。
(Example 2 of substrate)
10A to 10C show an anodic bonding electrode terminal portion of a substrate for manufacturing an acceleration sensor according to another embodiment. (A) is a plan view of the portion, (B) is a cross-sectional view at the AA ′ line position, and (C) is a cross-sectional view at the BB ′ line position.
ウエハ基板1はシリコン基板であってもよく、SOI基板であってもよいが、この実施例でもSOI基板を用いるものとする。ウエハ基板1の表面側にピエゾ抵抗体を含む加速度センサー要素が形成されている。ウエハ基板1の表面上には配線下層絶縁膜4、配線層6及び配線上層絶縁膜11が形成されている。
The
配線下層絶縁膜4には加速度センサー接続用開口部(図示略)、内部領域に配置される陽極接合用の内部電極パターンとウエハ基板1とを接続する陽極接合内部電極用開口部(図示略)、及び周辺領域において陽極接合電極端子8又は陽極接合電極とウエハ基板1とを接続する陽極接合電極用開口部5dをもつようにパターン化されている。
The wiring lower
配線層6は加速度センサー接続用開口部を介して加速度センサー要素に接続された加速度センサー用配線パターン(図示略)と、陽極接合内部電極用開口部を介してウエハ基板1に接続された陽極接合内部電極パターン(図示略)と、陽極接合内部電極パターンとは配線下層絶縁膜4上では接続されておらず、陽極接合電極用開口部5dを介してウエハ基板1と接触しウエハ基板1の外周端まで延びる陽極接合電極端子パターン6cとを含んでいる。
The
配線上層絶縁膜11はカバーガラスをウエハ基板表面側に陽極接合する際の妨げにならない厚さとなっている。配線上層絶縁膜11は陽極接合電極端子パターン6cのうち、少なくとも陽極接合装置の端子と接続できる大きさが露出する開口部をもつようにパターン化されている。配線上層絶縁膜11のその開口部に露出した部分の配線層6が陽極接合電極端子8となる。
The wiring upper
この実施例は、加速度センサーチップの表面保護のためのカバーガラスが接合されていない状態の加速度センサー製造用基板を示しているが、カバーガラスが陽極接合により接合されている加速度センサー製造用基板も本発明の実施例として含まれる。 This embodiment shows the acceleration sensor manufacturing substrate in a state where the cover glass for protecting the surface of the acceleration sensor chip is not bonded, but the acceleration sensor manufacturing substrate in which the cover glass is bonded by anodic bonding is also used. It is included as an example of the present invention.
(製造方法の実施例3)
基板の実施例2を製造する方法の一実施例を実施例3として図8から図10を参照して説明する。図8から図10において、(A)は平面図、(B)はそれぞれのA−A' 線位置での断面図、(C)はそれぞれのB−B' 線位置での断面図である。
(Example 3 of manufacturing method)
One embodiment of a method for manufacturing the second embodiment of the substrate will be described as a third embodiment with reference to FIGS. 8 to 10, (A) is a plan view, (B) is a sectional view at each AA ′ line position, and (C) is a sectional view at each BB ′ line position.
この実施例3は、配線金属膜成膜前にウエハ外周部の配線下層絶縁膜を除去しておく実施例であり、配線下層絶縁膜とその上の金属膜のパターン化のためのリソグラフィーとして逐次露光処理及び周辺露光処理を用いる方法である。また、ウエハ上の配線パターンのあるショット数を配線下層絶縁膜開口パターンのあるショット数より少なくする必要のない実施例である。 The third embodiment is an embodiment in which the wiring lower layer insulating film on the outer periphery of the wafer is removed before forming the wiring metal film, and is sequentially used as a lithography for patterning the wiring lower layer insulating film and the metal film thereon. This is a method using an exposure process and a peripheral exposure process. Further, in this embodiment, the number of shots with the wiring pattern on the wafer need not be smaller than the number of shots with the wiring lower layer insulating film opening pattern.
(1)配線下層絶縁膜パターンの開口(図8(A),(B),(C))
製造方法の第1の実施例と同様に、ウエハ基板1にピエゾ抵抗体を形成し、その後、配線下層絶縁膜4を成膜する。
(1) Opening of wiring lower layer insulating film pattern (FIGS. 8A, 8B, 8C)
As in the first embodiment of the manufacturing method, a piezoresistor is formed on the
その配線下層絶縁膜4上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にフォトリソグラフィー技術によりパターン化を施す。そのパターン化のための露光として、レチクルを用い縮小投影露光法により逐次露光処理する。
A resist layer is formed on the wiring lower
その後、ウエハ外周部を周辺露光処理する。露光幅は、配線用の金属膜成膜後にその金属膜とウエハ基板との接触がウエハ外周部で十分にとれる幅とする。符号18で示される境界がそのウエハ外周部の内側の境界である。
Thereafter, peripheral exposure processing is performed on the outer peripheral portion of the wafer. The exposure width is set such that the metal film and the wafer substrate can be sufficiently in contact with each other at the outer periphery of the wafer after the metal film for wiring is formed. A boundary indicated by
その後、現像処理、エッチング技術によるパターン開口処理を行う。その状態の陽極接合電極端子形成部付近の平面図が図8(A)である。この図は、左側をウエハ中心方向、右側をウエハ外周方向とした図である。 Thereafter, a pattern opening process using a development process and an etching technique is performed. FIG. 8A is a plan view of the vicinity of the anodic bonding electrode terminal forming portion in this state. In this figure, the left side is the wafer center direction and the right side is the wafer outer peripheral direction.
(2)配線パターン形成(図9(A),(B),(C))
スパッタリング法などのPVD技術により、配線用の金属膜をウエハ基板表面全面に成膜する。
(2) Wiring pattern formation (FIGS. 9A, 9B, 9C)
A metal film for wiring is formed on the entire surface of the wafer substrate by PVD technology such as sputtering.
その後、その金属膜上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にフォトリソグラフィー技術によりパターン化を施す。そのパターン化のための露光として、センサーチップパターンを、レチクルを用い縮小投影露光により逐次露光処理する。 Thereafter, a resist layer is formed on the metal film, and the resist layer is patterned by a photolithography technique. As exposure for patterning, the sensor chip pattern is sequentially exposed by reduction projection exposure using a reticle.
その後、陽極接合電極端子となる部分以外のウエハ外周部を周辺露光処理する。配線パターンエッチング後に配線金属膜とウエハ表面基板との接触がウエハ周辺部で十分にとれる状態となるように、陽極接合電極端子となる部分以外の周辺露光幅は配線下層絶縁膜開口工程での周辺露光幅より狭く設定する。陽極接合電極端子となる位置は、カバーガラスの形状と陽極接合装置からの電極の取り易さを考慮して決定する。また、陽極接合電極端子となる部分には現像後にフォトレジストが残ることになるので、配線金属膜のエッチング及びフォトレジストの除去が完了するまでの間で、ウエハ外周部にクランプ等が接触して異物の発生等の不具合発生が懸念される場合は、そのクランプ等の位置も考慮し、それに接触しない位置に陽極接合電極端子を形成するように周辺露光する。 Thereafter, peripheral exposure processing is performed on the outer peripheral portion of the wafer other than the portion serving as the anodic bonding electrode terminal. The peripheral exposure width other than the part that becomes the anodic bonding electrode terminal is the periphery in the wiring lower layer insulating film opening process so that the contact between the wiring metal film and the wafer surface substrate can be sufficiently taken in the peripheral part of the wafer after the wiring pattern etching. Set narrower than exposure width. The position to be the anodic bonding electrode terminal is determined in consideration of the shape of the cover glass and the ease of taking the electrode from the anodic bonding apparatus. In addition, since the photoresist remains in the portion serving as the anodic bonding electrode terminal, a clamp or the like is in contact with the outer periphery of the wafer until the etching of the wiring metal film and the removal of the photoresist are completed. When there is a concern about the occurrence of a defect such as the generation of foreign matter, the peripheral exposure is performed so as to form the anodic bonding electrode terminal at a position not in contact with the position of the clamp or the like.
その後、現像処理を行ってレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクにして配線金属膜をエッチングすることにより配線パターン形成処理を行う。その状態の陽極接合電極端子形成部付近の平面図が図9(A)に示されたものである。 Thereafter, development processing is performed to form a resist pattern, and the wiring metal film is etched using the resist pattern as a mask to perform wiring pattern formation processing. A plan view of the vicinity of the anodic bonding electrode terminal forming portion in this state is shown in FIG.
(3)配線上層絶縁膜パターンの開口(図10(A),(B),(C))
熱処理又はCVD技術により、配線パターン形成後のウエハ全面にウエハとガラスを陽極接合する上で支障のない薄い酸化膜11を形成する。
(3) Opening of wiring upper layer insulating film pattern (FIGS. 10A, 10B, 10C)
A
その後、配線上層絶縁膜11上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にフォトリソグラフィー技術によりパターン化を施す。そのパターン化のための露光としてレチクルを用いセンサーチップ部パターンを縮小投影露光により逐次露光する。
Thereafter, a resist layer is formed on the wiring upper
その後、ウエハ基板1の外周部を周辺露光処理する。露光幅は、配線パターンの陽極接合電極端子8が露出し、陽極接合装置側の端子が接続可能な幅とする。露光箇所は、陽極接合電極端子8付近のみでもよいし、ウエハ基板1の外周部全体でもよい。ただし、露光しなかった部分には現像後にレジストが残るので、エッチングの際のウエハ外周部でのクランプとの接触部にレジストが残るのを避けるためには、ウエハ外周部全体を露光した方がよい。ウエハ基板1の外周部全体を露光する場合には、陽極接合電極端子8以外においては酸化膜エッチング後に下地の配線金属膜が露出しないような露光幅にした方が、酸化膜エッチングの際に下地配線金属膜がエッチングガスに曝されることにより生成する生成物(フリル)をウエハ外周部から発生させることを防止できる。また、周辺露光において、陽極接合電極端子8付近とそれ以外の部分の露光幅を同一にする必要はない。
Thereafter, the outer peripheral portion of the
その後、現像処理、エッチング技術によるパターン開口処理を行い、配線パターン6cの外周部を露出させて陽極接合電極端子8とする。ここでは、周辺露光幅がウエハ外周部で均一とした例を示している。符号12で示される境界は周辺露光された領域の内側の境界を示している。
Thereafter, a pattern opening process using a development process and an etching technique is performed to expose the outer peripheral portion of the
それに対し、図11に示した形態は、周辺露光幅が陽極接合電極端子8の近傍で広く、それ以外の周辺部ではそれよりも狭くなっている例を示している。17はその周辺露光幅の内側の境界を示している。
On the other hand, the form shown in FIG. 11 shows an example in which the peripheral exposure width is wide in the vicinity of the anodic
(製造方法の実施例4)
基板の実施例2を製造する方法の他の実施例を実施例4として説明する。参照する図面は第3の実施例と同じ図8から図10である。
(Example 4 of manufacturing method)
Another embodiment of the method for manufacturing the second embodiment of the substrate will be described as a fourth embodiment. The drawings to be referred to are FIGS. 8 to 10 which are the same as those of the third embodiment.
この実施例4も配線金属膜成膜前にウエハ外周部の配線下層絶縁膜を除去しておく実施例であるが、配線下層絶縁膜とその上の金属膜のパターン化のためのリソグラフィーとしてマスクパターンを用いて一括露光する方法である。また、ウエハ上の配線パターンのあるショット数を配線下層絶縁膜開口パターンのあるショット数より少なくする必要のない実施例である。 This Example 4 is also an example in which the wiring lower layer insulating film on the outer periphery of the wafer is removed before forming the wiring metal film, but the mask is used as lithography for patterning the wiring lower layer insulating film and the metal film thereon. This is a method of performing batch exposure using a pattern. Further, in this embodiment, the number of shots with the wiring pattern on the wafer need not be smaller than the number of shots with the wiring lower layer insulating film opening pattern.
(1)配線下層絶縁膜パターンの開口(図8(A),(B),(C))
製造方法の第1の実施例と同様に、ウエハ基板1にピエゾ抵抗体を形成し、その後、配線下層絶縁膜4を成膜する。
(1) Opening of wiring lower layer insulating film pattern (FIGS. 8A, 8B, 8C)
As in the first embodiment of the manufacturing method, a piezoresistor is formed on the
その配線下層絶縁膜4上にレジスト層を形成し、そのレジスト層にフォトリソグラフィー技術によりパターン化を施す。そのパターン化のための露光として、センサーチップパターンをマスクで一括露光する。このとき、ウエハ外周部において配線金属膜成膜後にウエハ表面基板との接触が十分にとれる幅の開口部が形成できるようにレイアウトされたマスクを用いる。
その後、現像処理、エッチング技術によるパターン開口処理を行う。
A resist layer is formed on the wiring lower
Thereafter, patterning processing is performed by development processing and etching technology.
(2)配線パターン形成(図9(A),(B),(C))
スパッタリング法などのPVD技術により、配線用の金属膜をウエハ基板表面全面に成膜する。
(2) Wiring pattern formation (FIGS. 9A, 9B, 9C)
A metal film for wiring is formed on the entire surface of the wafer substrate by PVD technology such as sputtering.
その後、フォトリソグラフィー技術により、配線パターンを一括露光する。この時、ウエハ外周部において配線金属膜とウエハ表面基板との接触が十分にとれるように、現像後にウエハ外周部の配線下層絶縁膜の開口部より外側にレジストが残るようにレイアウトされたマスクを用いる。配線下層絶縁膜の開口部より外側にレジストが残る領域の幅は、現像後にフォトレジストが残るので、配線金属膜のエッチング及びフォトレジストの除去が完了するまでの間で、ウエハ外周部にクランプ等が接触して異物等の不具合発生が懸念される場合は、そのクランプ等の位置も考慮してそれに接触しないようにレイアウトする。 Thereafter, the wiring pattern is collectively exposed by photolithography. At this time, a mask laid out so that the resist remains outside the opening of the wiring lower layer insulating film on the outer periphery of the wafer after development so that the contact between the wiring metal film and the wafer surface substrate is sufficient at the outer periphery of the wafer. Use. The width of the region where the resist remains outside the opening of the wiring lower layer insulating film is such that the photoresist remains after development, so that the metal is clamped on the outer periphery of the wafer until etching of the wiring metal film and removal of the photoresist are completed. If there is a concern about the occurrence of a defect such as a foreign object due to contact, the layout of the clamp and the like is taken into consideration so as not to contact it.
その後、現像処理を行ってレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクにして配線金属膜をエッチングすることにより配線パターン形成処理を行う。その状態の陽極接合電極端子形成部付近の平面図が図9(A)に示されたものである。 Thereafter, development processing is performed to form a resist pattern, and the wiring metal film is etched using the resist pattern as a mask to perform wiring pattern formation processing. A plan view of the vicinity of the anodic bonding electrode terminal forming portion in this state is shown in FIG.
(3)配線上層絶縁膜パターンの開口(図10(A),(B),(C))
熱処理又はCVD技術により、配線パターン形成後のウエハ全面にウエハとガラスを陽極接合する上で支障のない薄い酸化膜11を形成する。
(3) Opening of wiring upper layer insulating film pattern (FIGS. 10A, 10B, 10C)
A
その後、フォトリソグラフィー技術により、配線上層絶縁膜の開口パターンを一括露光する。このとき、配線金属膜が露出し、陽極接合装置側の端子が接続可能な幅が確保できるように、電極端となる箇所が酸化膜のエッチング後に露出するようにレイアウトされたマスクを用いる。また、電極端以外の外周部のレイアウトは、外周部のレジストのない領域が狭くなることによる不具合、例えば現像後にレジストが残ることによりウエハ外周部のクランプ等との接触による不具合、と外周部の配線金属膜が露出する領域が広くなることによる不具合、例えば酸化膜をエッチングした際に下地配線金属膜がエッチングガスに曝させることで生成する生成物(フリル)がウエハ外周部で発生することによる不具合、を加味し適切なものとする。 Thereafter, the opening pattern of the wiring upper layer insulating film is collectively exposed by a photolithography technique. At this time, a mask is used that is laid out so that the portion that becomes the electrode end is exposed after the etching of the oxide film so that the wiring metal film is exposed and a width capable of connecting the terminal on the anodic bonding apparatus side can be secured. In addition, the layout of the outer peripheral portion other than the electrode ends has a defect due to a narrow area without resist on the outer peripheral portion, for example, a defect due to contact with a clamp on the outer peripheral portion of the wafer due to the resist remaining after development, and Problems due to widening of the exposed area of the wiring metal film, for example, the generation of a product (frill) generated by exposing the underlying wiring metal film to the etching gas when the oxide film is etched occurs at the outer periphery of the wafer. Appropriate to take into account defects.
その後、現像処理、エッチング技術によるパターン開口処理を行う。その状態の平面図が図10(A)に示されたものである。 Thereafter, a pattern opening process using a development process and an etching technique is performed. A plan view of this state is shown in FIG.
この実施例でも、周辺露光幅がウエハ外周部で均一であってもよく、図11に示されるように周辺露光幅が陽極接合電極端子8の近傍で広く、それ以外の周辺部ではそれよりも狭くなっているようにしてもよい。
Also in this embodiment, the peripheral exposure width may be uniform at the outer peripheral portion of the wafer. As shown in FIG. 11, the peripheral exposure width is wide in the vicinity of the anodic
1 ウエハ基板
2 ピエゾ抵抗体
4 配線下層絶縁膜
6 配線層
5a 加速度センサー接続用開口部
5b 陽極接合内部電極用開口部
5c 陽極接合電極端子用開口部
6a 加速度センサー用配線パターン
6b 陽極接合内部電極パターン
6c 陽極接合電極端子パターン
8 陽極接合電極端子
11 配線上層絶縁膜
12,17 周辺開口部の内側の境界
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記配線下層絶縁膜は加速度センサー接続用開口部、加速度センサーチップが配置されている内部領域に配置される陽極接合用の内部電極パターンとウエハ基板とを接続する陽極接合内部電極用開口部、及び陽極接合電極端子とウエハ基板とを接続する陽極接合電極端子用開口部を少なくとももつようにパターン化されており、
前記配線層は前記加速度センサー接続用開口部を介して加速度センサー要素に接続された加速度センサー用配線パターンと、前記陽極接合内部電極用開口部を介してウエハ基板に接続された陽極接合内部電極パターンと、該陽極接合内部電極パターンとは前記配線下層絶縁膜上では接続されておらず、前記陽極接合電極端子用開口部を介してウエハ基板と接触しウエハ基板の外周端まで延びる陽極接合電極端子パターンとを少なくとも含み、
前記配線上層絶縁膜はカバーガラスをウエハ基板表面側に陽極接合する際の妨げにならない厚さとなっており、かつ、前記陽極接合電極端子パターンのうち、少なくとも陽極接合装置の端子と接続できる大きさの部分が露出する開口部をもつようにパターン化されていることを特徴とする加速度センサー製造用基板。 In the acceleration sensor manufacturing substrate in which the wiring lower layer insulating film, the wiring layer and the wiring upper layer insulating film are formed on the surface of the wafer substrate on which the acceleration sensor element including the piezoresistor is formed on the surface side,
The wiring lower layer insulating film includes an opening for acceleration sensor connection, an opening for anodic bonding internal electrode for connecting an internal electrode pattern for anodic bonding disposed in an internal region where the acceleration sensor chip is disposed, and a wafer substrate, and It is patterned to have at least an opening for an anodic bonding electrode terminal that connects the anodic bonding electrode terminal and the wafer substrate,
The wiring layer includes an acceleration sensor wiring pattern connected to an acceleration sensor element through the acceleration sensor connection opening, and an anodic bonding internal electrode pattern connected to a wafer substrate through the anodic bonding internal electrode opening. And the anodic bonding internal electrode pattern are not connected on the wiring lower layer insulating film, and contact the wafer substrate through the anodic bonding electrode terminal opening and extend to the outer peripheral edge of the wafer substrate. Including at least a pattern,
The wiring upper layer insulating film has a thickness that does not interfere with the anodic bonding of the cover glass to the wafer substrate surface side, and has a size that can be connected to at least a terminal of the anodic bonding apparatus among the anodic bonding electrode terminal patterns. A substrate for manufacturing an acceleration sensor, wherein the substrate is patterned so as to have an opening that exposes a portion of the acceleration sensor.
(A)ウエハ基板表面にピエゾ抵抗体が形成され、最上層の配線層、その下の配線下層絶縁膜及び前記配線層上の配線上層絶縁膜はまだ形成されていない段階までの加速度センサー要素を形成する工程、
(B)前記ウエハ基板表面に前記配線下層絶縁膜を形成する配線下層絶縁膜形成工程、
(C)前記配線下層絶縁膜にパターン化を施し、加速度センサー接続用開口部、加速度センサーチップが配置されている内部領域に配置される陽極接合用の内部電極パターンとウエハ基板とを接続する陽極接合内部電極用開口部、及び陽極接合電極端子とウエハ基板とを接続する陽極接合電極端子用開口部を少なくとも形成する配線下層絶縁膜パターン化工程、
(C)前記ウエハ基板表面に金属層を形成する成膜工程、
(D)前記金属層をパターン化して、前記加速度センサー接続用開口部を介して加速度センサー要素に接続された加速度センサー用配線パターン、前記陽極接合内部電極用開口部を介してウエハ基板に接続された陽極接合内部電極パターン、及び該陽極接合内部電極パターンとは前記配線下層絶縁膜上では接続されておらず、前記陽極接合電極端子用開口部を介してウエハ基板と接触しウエハ基板の外周端まで延びる陽極接合電極端子パターンを少なくとも形成する金属層パターン化工程、
(E)前記ウエハ基板表面にカバーガラスを前記ウエハ基板表面側に陽極接合する際の妨げにならない厚さに前記配線上層絶縁膜を形成する配線上層絶縁膜形成工程、及び
(F)前記配線上層絶縁膜をパターン化して、前記陽極接合電極端子パターンのうち、少なくとも陽極接合装置の端子と接続できる大きさの開口部を形成する配線上層絶縁膜パターン化工程。 A method for manufacturing a substrate for manufacturing an acceleration sensor, comprising the following steps (A) to (F) in that order:
(A) A piezoresistor is formed on the wafer substrate surface, and an acceleration sensor element up to a stage where an uppermost wiring layer, a wiring lower layer insulating film thereunder, and a wiring upper layer insulating film on the wiring layer are not yet formed Forming step,
(B) a wiring lower layer insulating film forming step of forming the wiring lower layer insulating film on the wafer substrate surface;
(C) An anode for patterning the wiring lower-layer insulating film to connect the internal electrode pattern for anodic bonding disposed in the internal region where the acceleration sensor connection opening and the acceleration sensor chip are disposed to the wafer substrate A wiring underlayer insulating film patterning step for forming at least a bonding internal electrode opening, and an anodic bonding electrode terminal opening for connecting the anodic bonding electrode terminal and the wafer substrate;
(C) a film forming process for forming a metal layer on the wafer substrate surface;
(D) The metal layer is patterned and connected to an acceleration sensor wiring pattern connected to an acceleration sensor element through the acceleration sensor connection opening, and connected to a wafer substrate through the anode junction internal electrode opening. The anodic bonding internal electrode pattern, and the anodic bonding internal electrode pattern are not connected on the wiring lower layer insulating film and contact the wafer substrate through the anodic bonding electrode terminal opening, and the outer peripheral edge of the wafer substrate. A metal layer patterning process for forming at least an anodic bonding electrode terminal pattern extending to
(E) a wiring upper layer insulating film forming step for forming the wiring upper layer insulating film to a thickness that does not interfere with the anodic bonding of a cover glass to the wafer substrate surface side on the wafer substrate surface; and (F) the wiring upper layer. A wiring upper layer insulating film patterning step of patterning an insulating film to form an opening having a size that can be connected to at least a terminal of an anodic bonding apparatus among the anodic bonding electrode terminal patterns.
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