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Dokumentenidentifikation DE102007015892A1 11.10.2007
Titel Abdeckungsanbringungsstruktur, Halbleitervorrichtung und Verfahren dafür
Anmelder Denso Corp., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Sugiura, Kazuhiko, Kariya, Aichi, JP;
Funato, Hirotsugu, Kariya, Aichi, JP;
Fujii, Tetsuo, Kariya, Aichi, JP;
Maruyama, Yumi, Kariya, Aichi, JP
Vertreter WINTER, BRANDL, FÜRNISS, HÜBNER, RÖSS, KAISER, POLTE, Partnerschaft, 85354 Freising
DE-Anmeldedatum 02.04.2007
DE-Aktenzeichen 102007015892
Offenlegungstag 11.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.10.2007
IPC-Hauptklasse H01L 21/56(2006.01)A, F, I, 20070402, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B81C 3/00(2006.01)A, L, I, 20070402, B, H, DE   
Zusammenfassung In einer Anbringungsstruktur ist eine Schutzabdeckung (20) an ihrem Außenumfangskantenteil (20a) und an ihrer Innenfläche (20b) mit einer Adhäsionsschicht (21) versehen. Die Schutzabdeckung (20) ist durch die Adhäsionsschicht (21) an ein anhaftendes Element (11) gebondet und an diesem befestigt. Diese Anbringungsstruktur kann geeigneterweise bei einer Halbleitervorrichtung verwendet werden. Als Alternative kann in einer Halbleitervorrichtung eine Schutzabdeckung (102) unter Verwendung eines Klebstoffs (103) gebondet sein. In diesem Fall weist ein Außenumfangskantenteil (102b) der Schutzabdeckung (102) einen ersten Endabschnitt, der an ihrer Innenrandfläche (102c) angeordnet ist, und einen zweiten Endabschnitt, der an ihrer Außenrandfläche (102d) angeordnet ist, auf. Ferner steht der erste Endabschnitt zu einem Sensorchip (101) stärker hervor als der zweite Endabschnitt und liegt in der Nähe des Sensorchips (101).

Beschreibung[de]

Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf eine Abdeckungsanbringungsstruktur, bei der an einem anhaftenden Element bzw. Klebeelement eine Schutzabdeckung angebracht ist. Diese Erfindung bezieht sich auch auf eine Halbleitersensorvorrichtung mit Sensorchip, der mit einer Schutzabdeckung bedeckt ist, und auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.

Gewöhnlich weist eine Mikrovorrichtung eine bewegliche Struktur, die mit einem MEMS-Verfahren (einem Mikro-Elektro-Mechanischen-System-Verfahren) hergestellt und an einer Oberfläche eines Substrats (Wafer) als ein anhaftendes Element bzw. Klebeelement ausgeformt ist, und eine Schutzabdeckung, die an der Oberfläche des Substrats angebracht ist, um die bewegliche Struktur abzudecken und zu schützen, auf. Die Mikrovorrichtung wird sehr häufig bei verschiedenen Sensorelementen (wie z. B. einem Beschleunigungssensor, einem Drucksensor und einem Ultraschallsensor), bei einer Mikromaschine und dergleichen verwendet.

Die US 2004/0025589 A1 (die der JP-A-2004-506203 entspricht) offenbart eine mikromechanische Komponente mit einem Substrat, mit einer beweglichen Struktur, die an einer Oberfläche des Substrats angeordnet ist, mit einem Rahmen, der an der Oberfläche des Substrats derart angeordnet ist, dass er die bewegliche Struktur umgibt, und mit einer Schutzabdeckung, die mit dem Rahmen durch eine Verbindungsschicht verbunden ist. Als Beispiele für das Material der Verbindungsschicht beschreibt die US 2004/0025589 A1 einen Klebstoff und eine Glasschicht, die geschmolzen sind.

Im Stand der Technik ist die Schutzabdeckung an der Oberfläche des Substrats durch die folgenden zwei Verfahren befestigt.

Bei einem Verfahren ist eine Aufbringungsposition des Klebstoffs auf einen Außenumfangskantenteil der Schutzabdeckung festgelegt, und der Klebstoff ist auf dem Außenumfangsteil der Schutzabdeckung linear oder gepunktet aufgebracht. Anschließend wird ein Anbringsteil der Schutzabdeckung in Bezug auf die Oberfläche des Substrats angeordnet, und der Außenumfangskantenteil der Schutzabdeckung wird an die Oberfläche des Substrats derart gedrückt, dass die Schutzabdeckung durch den Klebstoff an das Substrat gebondet und an diesem befestigt ist.

Bei einem anderen Verfahren ist eine Aufbringungsposition des Klebstoffs auf die Oberfläche des Substrats festgelegt, und der Klebstoff wird auf die Aufbringungsposition an dem Substrat linear oder gepunktet aufgebracht. Anschließend wird ein Anbringungsteil der Schutzabdeckung an der Oberfläche des Substrats angeordnet, und der Außenumfangskantenteil der Schutzabdeckung wird an die Oberfläche des Substrats derart gedrückt, dass die Schutzabdeckung durch den Klebstoff an das Substrat gebondet und an diesem befestigt ist.

Das oben beschriebene Verfahren weist jedoch die folgenden Probleme auf.

Als Erstes muss eine genaue Position zweimal eingestellt werden, d.h., wenn der Klebstoff auf den Außenumfangsteil der Schutzabdeckung oder auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht wird und wenn der Außenumfangskantenteil der Schutzabdeckung an die Oberfläche des Substrats gedrückt wird. Daher werden die Produktionskosten der Mikrovorrichtung hoch, um Verschiebungen der Schutzabdeckung und des Substrats zu verhindern und um die Abringungsgenauigkeit der Schutzabdeckung zu verbessern.

Wenn der Außenumfangskantenteil der Schutzabdeckung an die Oberfläche des Substrats gedrückt wird, kann der Klebstoff aus einem Kontaktabschnitt zwischen dem Außenumfangskantenteil und der Oberfläche des Substrats heraus ragen oder ausströmen. Daher ist ein ausreichender Anbringungsbereich für eine Befestigung an der Oberfläche des Substrats notwendig, so dass der herausragende oder ausströmende Klebstoff nicht an der beweglichen Struktur haftet, und ein Oberflächenbereich des Substrats wird für den Anbringungsbereich groß. Dadurch ist es schwierig, die Mikrovorrichtung klein zu machen.

Wenn die Schutzabdeckung an dem Substrat angebracht ist, kann in die Schutzabdeckung Staub eindringen und als Fremdmaterial an der beweglichen Struktur haften. In diesem Fall kann die bewegliche Struktur nicht frei bewegt werden und ihre Leistungsfähigkeit kann verschlechtert sein.

Wenn sich die bewegliche Struktur bewegt, kann von ihr Staub erzeugt werden und als Fremdmaterial an ihr haften. In diesem Fall ist die bewegliche Struktur nicht frei beweglich und ihre Leistungsfähigkeit verschlechtert sich.

Wenn die Schutzabdeckung an dem Substrat angebracht ist und wenn sich die bewegliche Struktur bewegt, kann durch die bewegliche Struktur eine statische Elektrizität erzeugt werden und es kann in der Nähe der Mikrovorrichtung eine statische Elektrizität erzeugt werden. Wenn die statische Elektrizität die bewegliche Struktur beeinträchtigt, ist diese nicht frei beweglich und ihre Leistungsfähigkeit kann sich verschlechtern.

Indessen offenbart das US-Patent 6 255 741 (das der JP-A-2000-31349 entspricht) eine Halbleitersensorvorrichtung, die einen Sensorchip mit einer Sensorstruktur, die aus einem Halbleiter gebildet wird, und eine Schutzabdeckung, die den Sensorchip bedeckt, aufweist. Die Schutzabdeckung hat einen konkaven Teil und ist derart angeordnet, dass der konkave Teil der Sensorstruktur zugewandt ist. An einer Umgebungsposition des konkaven Teils ist eine Harzschicht angeordnet, die mit einem Klebstoff aufgebracht wird. Daher ist die Schutzabdeckung durch den Klebstoff an den Sensorchip, der eine Sensorstruktur aufweist, gebondet.

Wenn auf die Schutzabdeckung Druck aufgebracht wird, so dass sie an dem Sensorchip befestigt ist, ragt jedoch der Klebstoff, der auf die Harzschicht aufgebracht ist, zu der Innenseite der Schutzabdeckung, d.h. zu einer Seite der Sensorstruktur, hervor. In diesem Fall kann der Klebstoff in die Sensorstruktur eindringen und ein Festkleben der Sensorstruktur verursachen.

Es ist Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung eine Abdeckungsanbringungsstruktur vorzusehen, bei der eine Schutzabdeckung mit hoher Genauigkeit und mit geringen Kosten angebracht werden kann. Ferner soll eine kompakte Abdeckungsanbringungsstruktur bereitgestellt werden. Außerdem soll eine Abdeckungsanbringungsstruktur bereitgestellt werden, die eine Leistungsverschlechterung einer beweglichen Struktur verhindern kann, die von der Schutzabdeckung bedeckt ist. Auch sollen eine Halbleitersensorvorrichtung, die ein Festkleben einer Sensorstruktur verhindern kann, und ein Verfahren zur Herstellung derselben bereitgestellt werden.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1, 7, 8, 13, 19 und 20. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung weist eine Abdeckungsanbringungsstruktur ein anhaftendes Element, eine an dem anhaftenden Element befestigte Schutzabdeckung und eine Adhäsionsschicht auf. Die Schutzabdeckung weist einen Außenumfangskantenteil und eine Innenfläche zum Definieren eines Innenraums auf, und die Adhäsionsschicht ist an dem Außenumfangskantenteil und an der Innenfläche der Schutzabdeckung vorgesehen. Die Schutzabdeckung ist durch die Adhäsionsschicht an das anhaftende Element gebondet und an diesem befestigt.

Wenn die Adhäsionsschicht an dem Außenumfangskantenteil und an der Innenfläche ausgeformt ist, ist es nicht erforderlich, dass die Position des Klebstoffs zum Ausformen der Adhäsionsschicht im Voraus präzise festgelegt ist. Wenn die Schutzabdeckung an dem anhaftenden Element angebracht ist, ist daher ein Positionseinstellen nur zum Anbringen der Schutzabdeckung an dem anhaftenden Element erforderlich. D.h. das Positionsfestlegen ist nur einmal erforderlich.

Daher kann die Positionsanbringungsanzahl verringert werden. Gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung kann zusätzlich dazu, dass Verschiebungen der Schutzabdeckung und des anhaftenden Elements verhindert und eine präzise Anbringung der Schutzabdeckung verbessert wird, die Abdeckungsanbringungsstruktur mit geringen Kosten bereitgestellt werden.

In dem Fall, dass an einer Oberfläche des anhaftenden Elements eine bewegliche Struktur angeordnet ist, wird sogar dann, wenn Fremdmaterial, wie z. B. Staub, in ein Anbringungsteil der beweglichen Struktur an dem anhaftenden Element eindringt, wenn die Schutzabdeckung durch die Adhäsionsschicht an dem anhaftenden Element angebracht und an diesem befestigt wird, das Fremdmaterial an die Adhäsionsschicht gebondet. Die Adhäsionsschicht hält das Fremdmaterial, so dass es nicht abfallen kann, wodurch das Fremdmaterial durch die Adhäsionsschicht gefangen ist. Dadurch wird die Möglichkeit verringert, dass das Fremdmaterial, welches in den Anbringungsteil an dem anhaftenden Element eingedrungen ist, an der beweglichen Struktur haftet, und das Fremdmaterial beeinflusst eine Bewegung der beweglichen Struktur nicht. Dadurch kann eine Leistungsverschlechterung der beweglichen Struktur verhindert werden.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung weist eine Abdeckungsanbringungsstruktur ein anhaftendes Element und eine Schutzabdeckung, die aus einem Material mit thermischer Plastizität hergestellt ist, auf. An dem anhaftenden Element ist ein Außenumfangskantenteil der Schutzabdeckung angebracht, so dass die Schutzabdeckung an dem anhaftenden Element befestigt ist.

Zum Ausformen der Abdeckungsanbringungsstruktur gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird die Schutzabdeckung als Erstes vorübergehend an einer Oberfläche des anhaftenden Elements angeordnet. Anschließend wird eine Position der Schutzabdeckung fein eingestellt, so dass eine Anbringungsposition der Schutzabdeckung auf die Oberfläche des anhaftenden Elements eingestellt ist.

Anschließend wird die Schutzabdeckung erwärmt, so dass der Außenumfangskantenteil schmilzt. Daraufhin wird der Außenumfangskantenteil durch Abkühlen gehärtet und an dem anhaftenden direkt angebracht und an diesem befestigt.

Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung muss die Adhäsionsschicht, die in dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung beschrieben wurde, nicht ausgeformt sein. Wenn die Schutzabdeckung an dem anhaftenden Element angebracht ist, muss außerdem die Schutzabdeckung nur an der Oberfläche des anhaftenden Elements präzise positioniert sein. Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung kann die Abdeckungsanbringungsstruktur im Vergleich zum ersten Gesichtspunkt der Erfindung somit zusätzlich dazu, dass Verschiebungen der Schutzabdeckung und des anhaftenden Elements verhindert und um die Anbringungsgenauigkeit der Schutzabdeckung verbessert werden, mit geringen Kosten hergestellt werden.

In dem Fall, dass an der Oberfläche des anhaftenden Elements eine bewegliche Struktur angeordnet ist, wird das Fremdmaterial an die geschmolzene Innenfläche der Schutzabdeckung sogar dann gebondet, wenn Fremdmaterial, wie z. B. Staub, in ein Anbringungsteil der beweglichen Struktur an dem anhaftenden Element eindringt, wenn die Schutzabdeckung durch das Material mit thermischer Eigenplastizität an das anhaftende Element gebondet und an diesem angebracht ist. Die Innenfläche fängt das Fremdmaterial ein, so dass es nicht abfallen kann. Daher wird die Möglichkeit verringert, dass das Fremdmaterial, welches in den Anbringungsteil der beweglichen Struktur an dem anhaftenden Element eingedrungen ist, an der beweglichen Struktur haftet, und das Fremdmaterial beeinträchtigt eine Bewegung der beweglichen Struktur nicht. Dadurch kann eine Leistungsverschlechterung der beweglichen Struktur verhindert werden.

Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung besteht ferner nicht die Möglichkeit, dass der Klebstoff für die Adhäsionsschicht an der beweglichen Struktur anhaftet, weil die Adhäsionsschicht nicht ausgeformt ist. Daher ist der Anbringungsbereich, der an der Oberfläche des anhaftenden Elements vorgesehen ist, um den Außenumfangskantenteil der Schutzabdeckung zu befestigen, verringert. Somit kann eine kompakte Abdeckungsanbringungsstruktur bereitgestellt werden.

Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung weist eine Abdeckungsanbringungsstruktur ein anhaftendes Element und eine Schutzabdeckung, die aus einem Material mit Thermoplastizität hergestellt ist, auf. Die Schutzabdeckung ist unter Verwendung ihrer Thermoplastizität an dem anhaftenden Element befestigt.

Gemäß dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung können die gleichen Wirkungen wie bei dem zweiten erfindungsgemäßen Gesichtspunkt erzielt werden.

Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung einen Sensorchip mit einer Sensorstruktur, die aus einem Halbleiter hergestellt ist, eine Schutzabdeckung zum Abdecken der Sensorstruktur und einen Klebstoff auf.

Die Schutzabdeckung weist einen konkaven Teil an einer Position, die der der Sensorstruktur entspricht, und einen Außenumfangskantenteil, der den konkaven Teil umgibt, auf. Der Klebstoff ist auf dem Außenumfangkantenteil derart aufgebracht, dass die Schutzabdeckung durch den Klebstoff an den Sensorchip gebondet und an diesem befestigt ist. Der Außenumfangskantenteil des konkaven Teils hat einen ersten Endabschnitt, der an einer Innenrandfläche bzw. Innenkantenfläche angeordnet ist, und einen Außenendabschnitt, der an einer Außenrandfläche bzw. Außenkantenfläche angeordnet ist. Der erste Endabschnitt steht zu dem Sensorchip stärker hervor als der zweite Endabschnitt und grenzt an den Sensorchip an.

In dem Fall, dass der erste Endabschnitt an der Innenrandfläche zu dem Sensorchip stärker hervorsteht als der zweite Endabschnitt an der Außenrandfläche, entweicht der Klebstoff zwar nicht nach innen und ragt auch nicht nach innen hervor, sondern entlang einer Kontur des Außenumfangskantenabschnitts, wenn auf die Schutzabdeckung eine äußere Kraft aufgebracht wird und der Klebstoff durch die Kraft nach außen ragt. Daher wird verhindert, dass der Klebstoff in die Sensorstruktur eindringt, und die Sensorstruktur kann davor bewahrt werden, dass sie aufgrund des Klebstoffs festklebt.

Gemäß einem fünften Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung vorgesehen. Die Halbleitervorrichtung weist einen Sensorchip und eine Schutzabdeckung zum Abdecken einer Sensorstruktur des Sensorchips auf. Das Verfahren beinhaltet folgende Schritte: einen Schritt zum Bereitstellen eines Schutzbasiselements und zum Ausformen eines Außenumfangskantenteils kegel- oder kreisbogenförmig dadurch, dass an dem Schutzbasiselement ein isotropes Ätzen mit einem ersten Maskenmaterial durchgeführt wird, das bestimmte Abschnitte bedeckt, wo konkave Teile ausgeformt werden; einen Schritt zum Ausformen der konkaven Teile dadurch, dass an dem Schutzbasiselement mit einem zweiten Maskenmaterial, das an den bestimmten Positionen Öffnungen aufweist, wo die konkaven Teile ausgeformt werden, ein Ätzen durchgeführt wird, nachdem das erste Maskenmaterial entfernt worden ist; einen Schritt zum Bereitstellen eines Halbleiterwafers, in dem die Sensorstruktur ausgeformt ist; einen Schritt zum Aufbringen eines Klebstoffs auf den Außenumfangskantenteil; einen Schritt zum Befestigen des Schutzbasiselementes und des Halbleiterwafers durch den Klebstoff derart, dass die Sensorstruktur und der konkave Teil einander entsprechen; und einen Schritt zum Trennen bzw. Teilen des Halbleiterwafers und des Schutzbasiselementes in Chipeinheiten, von welchen jede den Sensorchip und die Schutzabdeckungen aufweist.

Wenn an dem Schutzbasiselement ein isotropes Ätzen durchgeführt wird, wobei ein Maskenmaterial die bestimmten Positionen bedeckt, wo die konkaven Teile ausgeformt werden, können die Außenumfangskantenteile kegelförmig oder kreisbogenförmig ausgebildet sein.

Daher steht ein erster Endabschnitt an der Innenrandfläche stärker zu dem Sensorchip stärker hervor als ein zweiter Endabschnitt an der Außenrandfläche. Wenn auf die Schutzabdeckung eine äußere Kraft aufgebracht wird und der Klebstoff durch die Kraft dazu gebracht wird, dass er nach außen ragt, tritt dadurch der Klebstoff zwar nicht nach innen aus und ragt auch nicht nach innen, sondern er tritt nach außen entlang der Kontur des Außenumfangskantenteils aus und ragt dort hervor. Somit wird verhindert, dass der Klebstoff in die Sensorstruktur eintritt, und die Sensorstruktur kann davor bewahrt werden, dass sie aufgrund des Klebstoffs festklebt.

Gemäß einem sechsten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung vorgesehen. Die Halbleitervorrichtung weist einen Sensorchip und eine Schutzabdeckung zum Abdecken der Sensorstruktur des Sensorchips auf. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: einen Schritt zum Bereitstellen eines Schutzbasiselements und zum Ausformen eines Außenumfangskantenteils in gestufter Form dadurch, dass ein Bereich, der von bestimmten Positionen einen bestimmten Abstand hat, wo konkave Teile ausgeformt werden, entfernt wird; einen Schritt zum Ausformen der konkaven Teile dadurch, dass an dem Schutzbasiselement mit einem Maskenmaterial, das an den bestimmten Positionen, wo die konkaven Teile ausgeformt werden, Öffnungen hat, ein Ätzen durchgeführt wird; einen Schritt zum Bereitstellen eines Halbleiterwafers, in welchem die Sensorstruktur ausgeformt ist; einen Schritt zum Aufbringen eines Klebstoffs auf den Außenumfangskantenteil; einen Schritt zum Befestigen des Schutzbasiselementes und des Halbleiterwafers durch den Klebstoff derart, dass die Sensorstruktur und der konkave Teil einander entsprechen; und einen Schritt zum Teilen bzw. Trennen des Halbleiterwafers und des Schutzbasiselementes in Chipeinheiten, von denen jede den Sensorchip und die Schutzabdeckung aufweist.

Gemäß dem sechsten Gesichtspunkt der Erfindung können die gleichen Wirkungen, wie bei dem fünften Gesichtspunkt der Erfindung erzielt werden.

Weitere Aufgaben und Vorteile der gegenwärtigen Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen leichter ersichtlich, wenn sie zusammen mit der beigefügten Zeichnung betrachtet wird.

Es zeigen:

1A eine Draufsicht, die einen Teil einer Mikrovorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt, und 1B eine Querschnittsansicht von dem Teil der Mikrovorrichtung entlang einer Linie IB-IB in 1A;

2A bis 2C Querschnittsansichten, die einen Anbringungsvorgang einer Schutzabdeckung gemäß der ersten Ausführungsform zeigen;

3 eine Querschnittsansicht von einem Teil einer Mikrovorrichtung, die eine Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt;

4A eine Draufsicht, die einen Teil einer Mikrovorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt, und 4B eine Querschnittsansicht von dem Teil der Mikrovorrichtung entlang einer Linie IVB-IVB in 4A;

5A und 5B Querschnittsansichten, die einen Anbringungsvorgang einer Schutzabdeckung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellen;

6 eine Querschnittsansicht von einem Teil einer Mikrovorrichtung, die eine Modifikation der zweiten Ausführungsform darstellt;

7 eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

8 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die ein Verbindungsteil zwischen einem Sensorchip und einer Schutzabdeckung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;

9A bis 9F Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren des in 7 gezeigten Halbleiterbeschleunigungssensors darstellen;

10 eine Draufsicht, die einen Grundaufbau eines Polyimid-Basiselementes darstellt;

11 eine Draufsicht, die einen Grundaufbau eines Halbleiterwafers darstellt;

12A und 12B Querschnittsansichten, die einen Anbringungsvorgang einer Schutzabdeckung an einem Sensorchip gemäß der dritten Ausführungsform darstellen;

13 eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, wo mit einem Dicing-Blatt ein Dicing-Schneiden durchgeführt wird;

14 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die ein Verbindungsteil zwischen einem Sensorchip und einer Schutzabdeckung eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt;

15 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die ein Verbindungsteil zwischen einem Sensorchip und einer Schutzabdeckung eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung darstellt; und

16 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die ein Verbindungsteil zwischen einem Sensorchip und einer Schutzabdeckung eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß der anderen Ausführungsform der Erfindung darstellt.

(Erste Ausführungsform)

Es wird auf die 1A und 1B Bezug genommen. Eine Mikrovorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist ein Substrat (einen Wafer) 11, eine bewegliche Struktur M (wie z. B. Biegefedern 13, eine bewegliche Elektrode 14 und eine Welle 16), eine Schutzabdeckung 20 und eine Adhäsionsschicht 21 auf.

An einer Oberfläche 11b des Substrats 11 als ein anhaftendes Element ist ein konkaver Teil 11a, der eine ungefähr rechtwinklige, parallelepipede Form aufweist, ausgeformt. Als Substrat 11 kann beispielsweise ein Halbleitersubstrat verwendet werden. Als Substrat 11 können beispielsweise verschiedene Siliziumsubstrate (wie z. B. polykristallines, amorphes und monokristallines Silizium) verwendet werden. Die bewegliche Struktur M ist innerhalb des konkaven Teils 11a angeordnet. Die Schutzabdeckung 20 ist an der Oberfläche 11b des Substrats 11 derart angebracht, dass sie den konkaven Teil 11a und die bewegliche Struktur M bedeckt.

Die Schutzabdeckung 20 hat eine ungefähr rechtwinklige, parallelepipede Kastenform, in welcher die untere Seite offen ist, und die Adhäsionsschicht 21 ist an einem Außenumfangskantenteil 20a und an einer Innenfläche 20b vorgesehen. Die Oberfläche 11b des Substrats 11, die den konkaven Teil 11a umgibt, ist durch die Adhäsionsschicht 21 an den Außenumfangskantenteil 20a der Schutzabdeckung 20 gebondet. Die Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 und die bewegliche Struktur M sind derart angeordnet, dass zwischen ihnen ein Raum vorhanden ist, so dass die Verschiebung der beweglichen Struktur M präzise durchgeführt werden kann. D.h. die bewegliche Struktur M ist in einem Raum angeordnet bzw. untergebracht, der von dem konkaven Teil 11a und der Schutzabdeckung 20 ausgeformt wird. Als Material für die Schutzabdeckung 20 kann ein Bulk-Material von verschiedenen Siliziumtypen (wie z. B. polykristallines, amorphes und monokristallinen Silizium) verwendet werden.

Die bewegliche Struktur M weist Komponenten auf, wie z. B. Biegefedern 13, eine bewegliche Elektrode 14 und eine Welle 16. Die bewegliche Struktur M ist mit einem MEMS-Verfahren hergestellt. Die Komponenten, wie z. B. Ankerblöcke 12, die Biegefedern 13, die bewegliche Elektrode 14, feste Elektroden 15 und die Welle 16 sind in dem Substrat 11 ausgeformt.

Die bewegliche Struktur M ist durch die Ankerblöcke 12 mit dem Substrat 11 fest verbunden. Die Biegefedern 13 sind an den Ankerblöcken 12 befestigt und halten die Welle 16. D.h. die Welle 16 wird von jedem Ankerblock 12 durch jede der Biegefedern gehalten. Die bewegliche Elektrode 14 ist an der Welle 16 befestigt. Die bewegliche Elektrode 14 ist senkrecht zu der langen und dünnen Welle 16 angeordnet. Die festen Elektroden 15 sind entgegengesetzt zu der beweglichen Elektrode 14 angeordnet, und die Außenendabschnitte der festen Elektroden 15 sind durch die Ankerblöcke 12 mit dem Substrat 11 fest verbunden.

Die bewegliche Struktur M hat die Funktion eines Beschleunigungssensors und erfasst eine Beschleunigung, die in einer Richtung einer Messachse aufgebracht wird, die durch den Pfeil Y-Y in 1A gezeigt ist. Wenn die Beschleunigung in der Richtung der Messachse aufgebracht wird, wirkt auf die Welle 16 eine Kraft gemäß der Beschleunigung. Weil die Welle 16, die Biegefedern 13 und die bewegliche Elektrode 14 mit dem Substrat 11 nicht direkt verbunden sind, werden die Biegefedern 13 gemäß der auf die Welle 16 wirkenden Kraft gebogen und verformt, und die bewegliche Elektrode 14 verschiebt sich gemäß der Verformung der Biegefedern 13 in der Richtung der Messachse. Anschließend werden Abstände zwischen der beweglichen Elektrode 14 und jeder der festen Elektroden 15 und elektrische Kapazitäten zwischen den Elektroden 14 und 15 verändert. Durch Erfassen der Änderung der elektrischen Kapazitäten zwischen den Elektroden 14 und 15 kann daher eine Verschiebung der Welle 16 gemäß der Änderung der elektrischen Kapazitäten erfasst werden. Dadurch kann die Beschleunigung in der Richtung der Messachsenlinie proportional zu der Verschiebung der Welle 16 erfasst werden.

Die 2A bis 2C sind Querschnittsansichten, die einen Anbringungsvorgang der Schutzabdeckung gemäß der ersten Ausführungsform zeigen. Als Erstes ist die Adhäsionsschicht 21 an dem Außenumfangskantenteil 20a und an der Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 vorgesehen, wie es in 2A dargestellt ist. Beispielsweise kann der Klebstoff zum Ausformen der Adhäsionsschicht 21 an einer Außenfläche 20d der Schutzabdeckung 20 vorgesehen sein.

Ferner kann die Adhäsionsschicht 21 durch die folgenden Verfahren ausgebildet sein. Beispielsweise kann dadurch, dass ein Spray verwendet wird, der Klebstoff zum Ausformen der Adhäsionsschicht 21 an den Außenumfangskantenteil 20a und an die Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 gesprüht werden. Als Alternative kann unter Verwendung eines Druckverfahrens der Klebstoff zu dem Außenumfangskantenteil 20a und zu der Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 transportiert werden, um die Adhäsionsschicht 21 auszuformen. Als Alternative kann eine Rolle, an die der Klebstoff gebondet ist, an den Außenumfangskantenteil 20a und an die Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 gedrückt und an diesen gerollt werden, wodurch die Adhäsionsschicht 21 ausgeformt werden kann. Alternativ kann die Adhäsionsschicht 21 dadurch ausgeformt werden, dass die Schutzabdeckung 20 in einem Behälter angeordnet wird, in dem sich der Klebstoff befindet, dass die Schutzabdeckung 20 von dem Klebstoff durchtränkt wird, und dass die Schutzabdeckung 20 von dem Behälter entfernt wird.

Anschließend wird ein Anbringungsteil der Schutzabdeckung 20 an der Oberfläche 11b des Substrats 11 angeordnet, wie es in 2B dargestellt ist, und der Außenumfangskantenteil 20a der Schutzabdeckung 20 wird an die Oberfläche 11b des Substrats 11 gedrückt, so dass der Außenumfangskantenteil 20a durch die Adhäsionsschicht 21 an das Substrat 11 gebondet und an diesem befestigt wird, wie es in 2C dargestellt ist.

Gemäß der ersten Ausführungsform können die folgenden Wirkungen erzielt werden.

  • [1-1] Wenn die Adhäsionssicht 21 an dem Außenumfangskantenteil 20a und an der Innenfläche 20b ausgeformt ist, ist es nicht erforderlich, dass eine Position des Klebstoffs zum Ausformen der Adhäsionsschicht 21 im Voraus präzise festgelegt wird. Gemäß der ersten Ausführungsform kann daher die Positionsfestlegungsanzahl verringert werden. Gemäß der ersten Ausführungsform können zusätzlich dazu, dass Verschiebungen der Schutzabdeckung 20 und des Substrats 11 verhindert und eine Anbringungsgenauigkeit der Schutzabdeckung 20 verbessert werden, die Produktionskosten der Mikrovorrichtung 10 verringert werden.
  • [1-2] Als Material für den Klebstoff zum Ausformen der Adhäsionsschicht 21 kann ein Klebstoff verwendet werden, der wenigstens eine Eigenschaft hat, die aus der Gruppe ausgewählt wird, welche Folgendes beinhaltet: eine Thermoplastizität, ein Wärmehärten, eine Fotohärten, ein Härten durch chemische Reaktion und ein Lösungsmittelverdampfungshärten. Der Klebstoff kann experimentell durch empirische Versuche geeignet ausgewählt werden.

Thermoplastische Materialien beinhalten Glasmaterialien, Gummimaterialien wie z. B. einen Naturgummi und einen synthetischen Gummi, verschiedene Kunststoffmaterialien, die ein thermoplastisches Harzmaterial beinhalten, und verschiedene Wachsmaterialien. Duroplastische bzw. wärmehärtende Materialien beinhalten verschiedene synthetische Gummimaterialien und verschiedene Kunststoffmaterialien, die ein duroplastisches Harzmaterial beinhalten. Fotoaushärtende Materialien beinhalten verschiedene Kunststoffmaterialien, die ein fotoaushärtendes Harzmaterial beinhalten.

Materialien zum Härten durch chemische Reaktion und Materialien zum Lösungsmittelverdampfungshärten beinhalten verschiedene synthetische Gummimaterialien und verschiedene Kunststoffmaterialien. Insbesondere beinhalten Materialien zum Härten durch chemische Reaktion ein Cyanoacrylatmaterial, das durch Feuchtigkeit an einer Oberfläche des Klebstoffs als Katalyse ausgehärtet wurde, und ein Zweikomponenten-Epoxidharzmaterial.

Die synthetischen Gummimaterialien beinhalten ein auf Dien basierendes Material, ein auf Polysulfid basierendes Material, ein auf Olefin basierendes Material, ein auf einem Organosiliziumverbund basierendes Material, ein auf einer Fluorverbindung basierendes Material, ein auf Urethan basierendes Material und ein auf Vinyl basierendes Material.

Die Kunststoffmaterialien beinhalten polymerische Typen (wie z. B. ein auf Kohlenstoffhydrid basierendes Material, ein auf Acryl basierendes Material, ein auf Vinylacetat basierendes Material und ein auf Halogenenthaltung basierendes Material), kondensierte Typen (wie z. B. ein auf Polyimid basierendes Material, ein auf Polyamid basierendes Material, ein auf Polyamid-Imid basierendes Material, ein auf Polyether basierendes Material, ein auf Amino basierendes Material, ein auf Polyester basierendes Material, ein auf Polyurethan basierendes Material, ein auf Phenol basierendes Material und ein auf Epoxid basierendes Material) und halbsynthetische Polymertypen (wie z. B. ein auf Zellulose basierendes Material und ein auf Protein basierendes Material).

Dadurch, dass dem Klebstoff, der wenigstens eine Eigenschaft besitzt, die aus der Gruppe ausgewählt wurde, welche eine Thermoplastizität, ein Wärmehärten, ein Fotohärten, ein Härten durch chemische Reaktion und ein Lösungsmittelverdampfungshärten beinhaltet, eine lichtempfindliche Funktion hinzugefügt wird, kann die Adhäsionsschicht 21, welche die Lichtempfindlichkeit aufweist, ausgeformt werden. Wenn die Adhäsionsschicht 21 die Lichtempfindlichkeit aufweist, kann die Ausgestaltung der Adhäsionsschicht 21 durch einen Belichtungs- und Entwicklungsvorgang gesteuert werden, so dass eine effektivere Gestalt bereitgestellt werden kann.

  • [1-3] Wenn das thermoplastische Material als Klebstoff zum Ausformen der Adhäsionsschicht 21 verwendet wird, macht der folgende Anbringungsvorgang das Positionsfestlegen der Schutzabdeckung 20 leicht und er verbessert die Wirkungen aus dem oben beschriebenen Punkt [1-1].

Der Klebstoff wird an dem Außenumfangskantenteil 20a und der Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 angebracht, und er wird durch Abkühlen ausgehärtet (ein temporäres Härten), um die Adhäsionsschicht 21 auszuformen (Schritt 1). Die Position der Schutzabdeckung 20 ist auf der Oberfläche 11b des Substrats 11 temporär festgelegt (Schritt 2).

Durch Feineinstellen einer Einstellposition der Schutzabdeckung 20 wird die Anbringungsposition der Schutzabdeckung 20 genau auf die Oberfläche 11b des Substrats 11 eingestellt (Schritt 3). Nachdem die Adhäsionsschicht 21 erwärmt worden ist, so dass der Klebstoff geschmolzen ist, wird dieser durch Abkühlen ausgehärtet (ein Permanenthärten), und der Außenumfangskantenteil 20a der Schutzabdeckung 20 wird durch die Adhäsionsschicht 21 an das Substrat 11 gebondet und an diesem befestigt (Schritt 4). In Schritt 4 weist das Verfahren zum Erwärmen der Adhäsionsschicht 21 einen Vorgang, bei dem die Mikrovorrichtung 10 in einen Behälter gesteckt wird, der durch eine elektrische Heizvorrichtung beheizt wird, und einen Vorgang, bei dem auf die Mikrovorrichtung 10 von einer Infrarotlampe Infrarotlicht aufgebracht wird, auf.

  • [1-4] In dem Fall, dass das thermoplastische Material als Klebstoff zum Ausformen der Adhäsionsschicht 21 verwendet wird, ist es dann, wenn der Außenumfangskantenteil 20a der Schutzabdeckung 20 an die Oberfläche 11b des Substrats 11 gedrückt wird, nicht möglich, dass sich der Klebstoff von einem Kontaktabschnitt zwischen dem Außenumfangskantenteil 20a und der Oberfläche 11b heraus erstreckt und aus diesem ausströmt und dass er an der beweglichen Struktur M haftet. Daher kann ein Anbringungsbereich, an dem der Außenumfangskantenteil 20a angebracht wird, an der Oberfläche 11b des Substrats 11 kleiner bereitgestellt werden.

    Dadurch wird ein Oberflächenbereich des Substrats 11 gemäß einer Verringerung des Anbringungsbereiches klein, und die Mikrovorrichtung 10 kann kleiner gemacht werden. D.h., in der ersten Ausführungsform wird dadurch, dass das thermoplastische Material als Klebstoff zum Ausformen der Adhäsionsschicht 21 verwendet wird, eine kompakte Anbringungsstruktur der Schutzabdeckung 20 bereitgestellt.
  • [1-5] Wie in 2B gezeigt ist, wird in dem Fall, dass Fremdmaterial P, wie z. B. Staub, in den konkaven Teil 11a des Substrats 11 eindringt, wenn die Schutzabdeckung 20 durch die Adhäsionsschicht 21 an das Substrat 11 gebondet und an diesem befestigt ist, das Fremdmaterial P an die Adhäsionsschicht 21 gebondet, und die Adhäsionsschicht 21 hält das Fremdmaterial P so, dass es nicht abfallen kann, wodurch das Fremdmaterial P durch die Adhäsionsschicht 21 gefangen ist. Daher wird die Möglichkeit verringert, dass das Fremdmaterial P, das in den konkaven Teil 11a eingedrungen ist, an der beweglichen Struktur M haftet, und es beeinträchtigt eine Verschiebung der beweglichen Struktur M nicht. Dadurch kann eine Leistungsverschlechterung der beweglichen Struktur M verhindert werden.
  • [1-6] Wenn der Klebstoff der Adhäsionsschicht 21, die an der Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 ausgeformt ist, nicht aushärtet und sogar dann eine Klebefunktion hat, nachdem die Schutzabdeckung 20 an das Substrat 11 gebondet und an diesem befestigt ist, wird das Fremdmaterial P, das den Staub aufweist, durch die Adhäsionsschicht 21 sogar dann gefangen, wenn von der beweglichen Struktur M während eines Betriebs Staub erzeugt wird.

Daher wird die Möglichkeit verringert, dass das Fremdmaterial P, das von der beweglichen Struktur M während eines Betriebs erzeugt wird, an dieser haftet, und das Fremdmaterial P beeinträchtigt die Bewegung der beweglichen Struktur M nicht. Dadurch kann eine Leistungsverschlechterung der beweglichen Struktur verhindert werden.

Weil die Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 und die bewegliche Struktur M mit einem Raum zwischen sich angeordnet sind und die Adhäsionsschicht 21 die bewegliche Struktur M nicht berührt, wird die Verschiebung der beweglichen Struktur M sogar dann nicht eingeschränkt, wenn der Klebstoff der Adhäsionsschicht 21, die an der Innenfläche 20b vorgesehen ist, nicht aushärtet.

Um die Klebefunktion der Adhäsionsschicht 21, die an der Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 vorgesehen ist, beizubehalten, kann beispielsweise ein fotoaushärtender Klebstoff verwendet werden. D.h., wenn die Schutzabdeckung 20 durch die Adhäsionsschicht 21 an dem Substrat 11 angebracht ist, wird nur der Klebstoff, der auf dem Außenumfangskantenteil 20a der Schutzabdeckung 20 aufgebracht ist, mit Licht bestrahlt (wie z. B. sichtbarem Licht und ultraviolettem Licht) und ausgehärtet und der Klebstoff, der auf der Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 aufgebracht ist, wird nicht mit Licht bestrahlt und härtet nicht aus.

  • [1-7] Wie in 3 dargestellt ist, ist in der Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 in einer Mikrovorrichtung 10 gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform eine Vielzahl von konkaven Teilen 20c ausgeformt.

    Durch Vorsehen der konkaven Teile 20c nimmt der Oberflächenbereich der Innenfläche 20b zu, und es nimmt auch der Oberflächenbereich der Adhäsionsschicht 21, die an der Innenfläche 20b vorgesehen ist, zu. Daher wird es leicht, dass das Fremdmaterial P von der Adhäsionsschicht 21 gefangen wird. Die Anzahl, die Ebenengestaltungen und die Querschnittsausgestaltungen der konkaven Teile 20c können experimentell durch empirische Versuche geeignet festgelegt werden, so dass die oben beschriebenen Wirkungen sicher erzielt werden.
  • [1-8] Wenn die Adhäsionsschicht 21 eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, wird die elektrische Leitfähigkeit durch die Adhäsionsschicht 21 sogar dann entladen, wenn die bewegliche Struktur M während der Anbringung der Schutzabdeckung und während des Betriebs der beweglichen Struktur M eine statische Elektrizität erzeugt. Wenn die Adhäsionsschicht 21 die elektrische Leitfähigkeit aufweist, arbeitet die Adhäsionsschicht 21 außerdem sogar dann als elektrostatischer Schutz, wenn die statische Elektrizität in der Nähe der Mikrovorrichtung 10 erzeugt wird. Daher beeinträchtigt die statische Elektrizität die bewegliche Struktur M nicht.

    Als Ergebnis wird die bewegliche Struktur M durch die statische Elektrizität nicht beeinträchtigt und kann frei verschoben werden, so dass ihre Leistungsverschlechterung verhindert werden kann. Um der Adhäsionsschicht 21 die elektrische Leitfähigkeit zu geben, können beispielsweise ein leitendes Material als Klebstoff zum Ausformen der Adhäsionsschicht 21 und ein Solmaterial, bei dem in dem Klebstoff feines Pulver eines leitfähigen Materials verteilt ist, verwendet werden.
  • [1-9] Wenn für die Schutzabdeckung 20 und die Adhäsionsschicht 21 transparente Materialien verwendet werden, sind das Vorhandensein von Fremdmaterial P und ein Betrieb der beweglichen Struktur M von der Außenseite der Schutzabdeckung 20 aus sichtbar. Daher wird eine Betriebsüberprüfung der Mikrovorrichtung 10 einfach.

(Zweite Ausführungsform)

Es wird auf die 4A und 4B Bezug genommen. Eine Mikrovorrichtung 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung weist das Substrat 11, die bewegliche Struktur M (wie z. B. Ankerblöcke 12, Biegefedern 13, die bewegliche Elektrode 14, die festen Elektroden 15 und die Welle 16) und die Schutzabdeckung 20 auf.

Die Mikrovorrichtung 30 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Mikrovorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass sie die Adhäsionsschicht 21 der Mikrovorrichtung 10 nicht enthält und dass ihre Schutzabdeckung 20 aus einem thermoplastischen Material hergestellt ist.

Das thermoplastische Material der Schutzabdeckung 20 der Mikrovorrichtung 30 ist das gleiche wie das thermoplastische Material für die Adhäsionsschicht 21 der Mikrovorrichtung 10.

Die 5A und 5B sind Querschnittsansichten, die einen Anbringungsvorgang der Schutzabdeckung 20 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigen. Wie in 5A dargestellt ist, wird als Erstes die Schutzabdeckung 20 an der Oberfläche 11b des Substrats 11 temporär festgelegt. Anschließend wird eine Einstellposition der Schutzabdeckung 20 fein eingestellt, so dass eine Anbringungsposition der Schutzabdeckung 20 an der Oberfläche 11b des Substrats 11 akkurat festgelegt ist.

Wie in 5B gezeigt ist, wird anschließend die Schutzabdeckung 20 erwärmt, so dass der Außenumfangskantenteil 20a schmilzt. Daraufhin wird der Außenumfangskantenteil 20a durch Abkühlen ausgehärtet, und der Außenumfangskantenteil 20a der Schutzabdeckung 20 wird direkt an das Substrat 11 gebondet und an diesem befestigt. Ein Verfahren zum Erwärmen der Schutzabdeckung 20 beinhaltet einen Vorgang, bei dem die Mikrovorrichtung 30 in einem Behälter angeordnet wird, der durch eine elektrische Heizvorrichtung erwärmt wird, und einen Vorgang, bei dem die Mikrovorrichtung 30 mit dem Infrarotlicht von der Infrarotlampe bestrahlt wird.

Gemäß der zweiten Ausführungsform können die folgenden Wirkungen erzielt werden.

  • [2-1] In der zweiten Ausführungsform muss die Adhäsionsschicht 21, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, nicht ausgeformt sein. Außerdem muss die Schutzabdeckung 20 nur an der Oberfläche 11b des Substrats 11 genau positioniert sein, wenn sie an dem Substrat 11 angebracht wird. Daher wird gemäß der zweiten Ausführungsform das Positionseinstellen der Schutzabdeckung 20 in Bezug auf das Substrat 11 ähnlich wie oben unter Punkt [1-3] beschrieben leicht. Darüber hinaus kann gemäß der zweiten Ausführungsform die Schutzabdeckung 20 durch das Material mit thermischer Eigenplastizität an das Substrat 11 gebondet sein, so dass der Vorgang der ersten Ausführungsform nicht notwendig ist, bei dem die Adhäsionsschicht 21 an der Schutzabdeckung 20 ausgeformt ist und die Schutzabdeckung 20 durch die Adhäsionsschicht 21 an dem Substrat 11 angebracht ist. Daher wird im Vergleich zu der ersten Ausführungsform die Anzahl der Vorgänge verringert, die mit dem Ausformen und dem Anbringen der Adhäsionsschicht 21 einhergeht, und es werden auch die Herstellungskosten für die Mikrovorrichtung 30 verringert.
  • [2-2] Weil die Adhäsionsschicht 21 nicht ausgeformt ist, besteht keine Möglichkeit, dass der Klebstoff für die Adhäsionsschicht 21 an der beweglichen Struktur anhaftet. Daher wird der Anbringungsbereich, der an der Oberfläche 11b des Substrats 11 vorgesehen ist, um den Außenumfangskantenteil 20a der Schutzabdeckung 20 anzubringen, verringert. Als Ergebnis kann gemäß der zweiten Ausführungsform die gleiche Wirkung wie oben unter Punkt [1-4] beschrieben erzielt werden.
  • [2-3] Sogar wenn Fremdmaterial P, wie z. B. Staub, in den konkaven Teil 11b des Substrats 11 eindringt (wie es in 5A dargestellt ist), wird dann, wenn die Schutzabdeckung 20 an das Substrat 11 gebondet und an diesem befestigt ist, das Fremdmaterial P an die geschmolzene Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 gebondet (wie es in 5B dargestellt ist). Die Innenfläche 20b fängt das Fremdmaterial P, so dass es nicht herabfallen kann. Daher kann gemäß der zweiten Ausführungsform die gleiche Wirkung wie oben unter Punkt [1-5] beschrieben erzielt werden.
  • [2-4] 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil der Mikrovorrichtung 30 gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform darstellt. 6 unterscheidet sich von 4B darin, dass an der Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 in 6 eine Vielzahl von konkaven Teilen 20c ausgeformt ist. D.h., es sind an der Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 ein unebener Abschnitt mit den konkaven Teilen 20c und vorstehende Teile vorgesehen.

    Gemäß der in 6 gezeigten Modifikation erhöht sich der Oberflächenbereich der Innenfläche 20b dadurch, dass die konkaven Teile 20c vorgesehen sind. Daher wird es leicht, dass das Fremdmaterial P durch die Innenfläche 20b eingefangen wird, und die oben beschriebene Wirkung [2-3] vergrößert sich.
  • [2-5] Wenn die Schutzabdeckung 20 eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, wird sogar dann, wenn die bewegliche Struktur M während der Anbringung der Schutzabdeckung 20 und während des Betriebs der beweglichen Struktur M eine statische Elektrizität erzeugt, die statische Elektrizität durch die Schutzabdeckung 20 entladen. Wenn die Schutzabdeckung die elektrische Leitfähigkeit aufweist, arbeitet sie sogar dann, wenn die statische Elektrizität in der Nähe der Mikrovorrichtung 10 erzeugt wird, als elektrostatischer Schutz. Daher beeinflusst die statische Elektrizität die bewegliche Struktur M nicht.

    Als Ergebnis wird die Verschiebung der beweglichen Struktur M durch die statische Elektrizität nicht beeinträchtigt und die bewegliche Struktur M kann frei bewegt werden, so dass eine Leistungsverschlechterung der beweglichen Struktur M verhindert werden kann. Um der Schutzabdeckung 20 die elektrische Leitfähigkeit zu geben, kann beispielsweise die Schutzabdeckung 20 aus einem leitenden Material oder aus einem Material, in dem feines Pulver eines leitenden Materials verteilt ist, hergestellt sein.
  • [2-6] Wenn für die Schutzabdeckung 20 ein transparentes Material verwendet wird, sind die Existenz des Fremdmaterials P und der Betrieb der beweglichen Struktur M von der Außenseite der Schutzabdeckung 20 aus sichtbar. Daher wird eine Betriebsüberprüfung der Mikrovorrichtung 30 einfach.

(Dritte Ausführungsform)

7 ist eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. In dem Halbleiterbeschleunigungssensor ist in ein Sensorchip 101 ein Gussharz 107 eingefügt.

Der Sensorchip 101 hat einen ähnlichen Aufbau wie der Sensorchip, der in der JP-A-1997-211022 beschrieben ist. In dem Sensorchip 101 weist eine Sensorstruktur 101a, die an einem Siliziumwafer ausgeformt ist, eine Strahlenstruktur auf, welche bewegliche Elektroden, die gemäß einer Beschleunigung angeordnet sind, und feste Elektroden, die den beweglichen Elektroden zugewandt angeordnet sind, auf. Der Sensorchip 101 gibt gemäß einer Beschleunigung auf der Grundlage von Verschiebungen zwischen den beweglichen Elektroden und den festen Elektroden ein Erfassungssignal aus.

An der Oberfläche des Sensorchips 101 ist eine Vielzahl von Kontaktierungselementen 101b derart vorgesehen, dass die beweglichen Elektroden und die festen Elektroden mit einer Außenseite elektrisch verbunden sind. Durch die Kontaktierungselemente 101b wird an die Sensorstruktur 101a eine Spannung angelegt und das Erfassungssignal wird ausgegeben.

An der Oberfläche des Sensorchips 101 ist eine Schutzabdeckung 102 zum Schutz der Sensorstruktur 101a vorgesehen. Die Schutzabdeckung 102 besteht aus einer wärmeresistenten Harzschicht, und sie ist durch einen wärmeresistenten Klebstoff 103 an den Sensorchip 101 gebondet. Die Schutzabdeckung 102 und der Klebstoff 103 besitzen Wärmebeständigkeiten, die in einem Vorgang, der ein Drahtbonden und ein Harzgießen beinhaltet, höher als eine Wärmebehandlungstemperatur (wie z. B. 150°C bis 180°C) sind. Insbesondere kann als wärmebeständige Harzschicht ein auf Polyimid basierendes Element verwendet werden, das eine Wärmebeständigkeit von ungefähr 400°C aufweist. Als Klebstoff 103 kann ein Silikonklebstoff verwendet werden, der einen eine Wärmebeständigkeit von ungefähr 230°C aufweist.

Gemäß 8 weist die Schutzabdeckung 102 einen konkaven Teil 102a und ein Außenumfangskantenteil 102b, das den konkaven Teil 102a umgibt, auf. Der Klebstoff 103 wird auf den Außenumfangskantenteil 102b aufgebracht.

Der Außenumfangskantenteil 102b weist eine konische Gestalt auf, die gegen eine Oberfläche des Sensorchips 101 geneigt ist. Insbesondere steht ein erster Endabschnitt, der an einer Innenrandfläche bzw. Innenkantenfläche 102c des konkaven Teils 102a (d.h., an einer Innenkantenposition der Schutzabdeckung 102) angeordnet ist, zu dem Sensorchip 101 stärker hervor als ein zweiter Endabschnitt, der an einer Außenrandfläche bzw. Außenkantenflächen 102d des konkaven Teils 102a (d.h., an einer Außenkantenposition der Schutzabdeckung 102) angeordnet ist. Daher ist der erste Endabschnitt an der Innenrandfläche 102c benachbart zu dem Sensorchip 101 (er berührt ihn oder er berührt ihn fast), und der zweite Endabschnitt an der Außenrandfläche 102d ist von dem Sensorchip 101 beabstandet. Der Klebstoff 103 ist zwischen dem konisch geformten Außenumfangskantenteil 102b und dem Sensorchip 101 eingefüllt, und die Schutzabdeckung 102 ist mit dem Sensorchip 101 vorzugsweise verbunden.

Wie in 7 darstellt ist, weist die Schutzabdeckung 102 Kontaktlöcher 120c als Öffnungsteile auf, um die Kontaktierungselemente 101 freizulegen, die an der Oberfläche des Sensorchips 101 vorgesehen sind, wenn das Harz 107 nicht geschmolzen ist. Durch die Kontaktlöcher 120c sind Bondingdrähte 104 mit den Kontaktierungselementen 101b verbunden, und die Kontaktierungselemente 101b sind durch die Bondingdrähte 104 mit Zuleitungsrahmen 105 elektrisch verbunden. Der Sensorchip 101 ist durch eine Silberpaste 106 an dem Zuleitungsrahmen 105 befestigt, und das Ganze ist von dem Harz 107 umgeben.

Unter Bezugnahme auf die 9A bis 9F ist im Folgenden ein Herstellungsverfahren des in 7 gezeigten Halbleiterbeschleunigungssensors beschrieben.

[Schritt, der in Fig. 9A dargestellt ist]

Es ist ein auf Polyimid basierendes Element 120 zum Ausformen der Schutzabdeckung 102 bereitgestellt. Eine bevorzugte Dicke des auf Polyimid basierenden Elements 120 liegt zwischen 50 &mgr;m und 150 &mgr;m, um in einem nachfolgenden Vorgang ein Dicing-Schneiden zu erleichtern.

[Schritt, der in Fig. 9B dargestellt ist]

An dem auf Polyimid basierenden Element 120 ist ein Maskenmaterial 121 (eine Maskenschicht) vorgesehen. Nach dem Öffnen des Maskenmaterials 121 an einem Bereich mit Ausnahme eines Abschnitts, wo die konkaven Teile 102a der Schutzabdeckungen 102 ausgeformt werden, wird an dem auf Polyimid basierenden Element 120 mit dem Maskenmaterial 121 ein isotropes Nassätzen durchgeführt. Dadurch werden an den Öffnungsabschnitten des Maskenmaterials 121 an dem auf Polyimid basierenden Element 120 Aussparungsabschnitte 120a ausgeformt. Weil das isotrope Nassätzen durchgeführt wird, erhalten Abschnitte, die sich an den Bereichen der offenen Enden des Maskenmaterials 121 in den Aussparungsabschnitten 120a befinden, d.h., die Abschnitte, die den Außenumfangskantenteilen 102b der konkaven Teile 102a entsprechen, konische Formen.

[Schritt, der in Fig. 9C dargestellt ist]

Nach dem Entfernen des Maskenmaterials 121 in 9B wird an dem auf Polyimid basierenden Element 120 ein neues Maskenmaterial angeordnet (nicht dargestellt). Das Maskenmaterial ist an den Abschnitten offen, wo die konkaven Teile 102a ausgeformt werden. Anschließend wird an dem auf Polyimid basierenden Element 120 mit dem neuen Maskenmaterial ein anisotropes Nassätzen durchgeführt. Dadurch werden die konkaven Teile 102a in dem auf Polyimid basierenden Element 120 ausgeformt. Die konkaven Teile 102a sind so ausgeformt, dass dann, wenn das auf Polyimid basierende Element 120 zum Ausformen der Schutzabdeckung 102 an dem Sensorchip 101 angebracht ist, der Sensorchip 101a das auf Polyimid basierende Element 120 nicht kontaktiert.

In der dritten Ausführungsform wird eine Bearbeitung der konkaven Teile 102a durch das anisotrope Nassätzen durchgeführt. Es ist jedoch auch ein Excimer-Laser geeignet. Wenn der Excimer-Laser verwendet wird, wird die Tiefe der konkaven Teile 102a durch die Anzahl von Schüssen gesteuert. Um den Durchsatz der Bearbeitung zu verbessern, ist es bevorzugt, eine Maske zu verwenden, um ein Laserlicht geringfügig breiter zu machen, so dass das Laserlicht in feine Strahlen zerstreut wird, und um die Anzahl von Laser-Oszillatoren zu erhöhen.

Anschließend werden in dem auf Polyimid basierenden Element 120 die Kontaktlöcher 120c an Positionen, welche den Positionen des Sensorchips 101 entsprechen, wo die Kontaktierungselemente 101b vorgesehen sind, geöffnet. Die Bearbeitung der Kontaktlöcher 120c kann auch durch den Excimer-Laser und durch ein Lochen durchgeführt werden. Die Öffnungsgröße der Kontaktlöcher 120c kann kleiner oder größer als die der Kontaktierungselemente 101b sein, solange das Drahtbonden durch die Öffnungen möglich ist. Außerdem können die konkaven Teile 102a und die Kontaktlöcher 120c im Voraus voneinander ausgeformt sein.

Gemäß 10 sind die konkaven Teile 102a und die Kontaktlöcher 120c in dem auf Polyimid basierenden Element 120 in einer Reihenanordnung ausgeformt. Die Anordnung entspricht Positionen von jedem Sensorchip 101, der an einem Halbleiterwafer 110 ausgeformt ist. An der Außenseite der konkaven Teile 102a und den Kontaktlöchern 120c sind an dem auf Polyimid basierenden Element Ausrichtungskeile 120d (Positionierungskeile) für eine Ausrichtung gegenüber dem Halbleiterwafer 110 vorgesehen. Die Ausrichtungskeile 120d werden durch den Excimer-Laser zur gleichen Zeit ausgeformt, wenn beispielsweise die Kontaktlöcher 120c ausgeformt werden.

[Schritt, der in Fig. 9D dargestellt ist]

Es wird der Halbleiterwafer 110 bereitgestellt, der den Sensorchip 101a und die Aluminiumkontaktierungselemente 110b ausgeformt aufweist. Es können Herstellungsverfahren für den Sensorchip 101a und für die Kontaktierungselemente 101b verwendet werden, die im Stand der Technik wohl bekannt sind, und sie sind hier nicht beschrieben.

Gemäß 11 sind an dem Halbleiterwafer die Sensorstrukturen 101a an Positionen ausgeformt, die denen von jedem Sensorchip 101a entsprechen, und es sind Ausrichtungskeile 101c aus Aluminium für eine Ausrichtung (ein Positionseinstellen) hinsichtlich des auf Polyimid basierenden Elements 120 ausgeformt. Die Kontaktierungselemente 101b sind in 11 nicht dargestellt.

[Schritt, der in Fig. 9E dargestellt ist]

Der Klebstoff 103 wird auf einen Bereich an der Oberfläche des auf Polyimid basierenden Materials 120 mit Ausnahme des konkaven Teils 102a aufgebracht. Anschließend wird das auf Polyimid basierende Material 120 durch den Klebstoff 103 an den Halbleiterwafer 110, der den Sensorchip 101 aufweist, gebondet.

Insbesondere wird, wie in 12A dargestellt ist, der Klebstoff 103 auf den Abschnitt an der Endfläche des auf Polyimid basierenden Materials 120 mit Ausnahme der konkaven Teile 102a, d.h., einem Abschnitt um die Außenumfangskantenteile 102b durch ein Verfahren, wie z. B. ein Drücken und ein Dispensieren, aufgebracht. Daraufhin wird das auf Polyimid basierende Material 120 durch den Klebstoff 103 an den Halbleiterwafer gebondet, so dass die Ausrichtungskeile 120d des auf Polyimid basierenden Materials 120 und die Ausrichtungskeile 101c des Halbleiterwafers 110 einander entsprechen, und jede der Sensorstrukturen 101a ist in jedem konkaven Teil 102a des auf Polyimid basierenden Materials 120 angeordnet.

Wie durch den Pfeil in 12B gezeigt ist, wird ferner auf das auf Polyimid basierende Material 120 eine externe Kraft (ein Drücken) ausgeübt, um die Schutzabdeckung 102 auszuformen, und der Klebstoff 103 ragt durch Kraft nach Außen hervor. Zu der Zeit ragt der Klebstoff 103 in einer Richtung nach Außen hervor, in der der Klebstoff 103 leicht entweichen kann. Weil der Außenumfangskantenteil 102b die konische Form aufweist, entweicht der Klebstoff 103 zwar nicht nach innen und ragt auch nicht nach innen, aber er entweicht entlang einer Neigung der konischen Form nach außen und ragt dort hervor. Daher wird der Klebstoff 103 dazu gebracht, dass er zur Außenseite des konkaven Teils 102a ragt, und es wird verhindert, dass er in die Sensorstruktur 101a eindringt. Dadurch wird verhindert, dass die Sensorstruktur 101a aufgrund des Klebstoffs 103 anklebt.

[Schritt, der in Fig. 9F dargestellt ist]

Das Dicing-Schneiden wird entlang eines Ritzmusters durchgeführt, das an dem Halbleiterwafer 110 ausgeformt ist, wobei auf die Kontaktierungselemente 101b Bezug genommen wird, die durch die Kontaktlöcher 120c frei liegen. 13 zeigt einen Zustand, wo das Dicing-Schneiden mit einem Dicing-Blatt bzw. Trennblatt 108 durchgeführt wird. Durch das Dicing-Schneiden werden das auf Polyimid basierende Element 120 und der Halbleiterwafer 110 in Chipeinheiten getrennt bzw. geteilt, und die Schutzabdeckungen 102 und die Sensorchips 101 werden ausgeformt.

Anschließend wird der Sensorchip 101, der als Chipeinheit ausgeformt ist, an dem Zuleitungsrahmen 105 durch die Silberpaste 106 befestigt, die Kontaktierungselemente 101b und die Zuleitungsrahmen 105 werden durch die Bondingdrähte 104 gebondet, und das Ganze wird in das Gussharz 107 eingefügt, wie es in 7 dargestellt ist. Somit ist der Halbleiterbeschleunigungssensor vollständig aufgebaut.

In dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren sind eine Wärmebehandlung, bei der der Sensorchip 101 durch die Silberpaste 106 an dem Zuleitungsrahmen 105 befestigt wird, eine Wärmebehandlung, bei der die Kontaktierungselemente 101b und die Zuleitungsrahmen 105 durch die Bondingdrähte 104 gebondet sind, und eine Wärmebehandlung während des Kunstharzgießens notwendig. Weil die Wärmebeständigkeitstemperatur des auf Polyimid basierenden Elements 120 bei ungefähr 400°C liegt, kann jedoch der Halbleiterbeschleunigungssensor ausgeformt sein, wobei die Gestalt des auf Polyimid basierenden Elements 120 beibehalten wird.

Wie oben beschrieben ist in dem Halbleiterbeschleunigungssensor gemäß der dritten Ausführungsform der Außenumfangskantenteil 102b der Schutzabdeckung 102 in konischer Form ausgebildet. Wenn auf das auf Polyimid basierende Element 120 die äußere Kraft aufgebracht wird und wenn der Klebstoff 103 durch die Kraft dazu gebracht wird, dass er nach außen ragt, entweicht er daher nicht nach innen, sondern entlang der Neigung der konischen Form nach außen. Dadurch wird verhindert, dass der Klebstoff 103 in die Sensorstruktur 101a eindringt, und es kann verhindert werden, dass die Sensorstruktur 101a aufgrund des Klebstoffs 103 anklebt.

(Vierte Ausführungsform)

14 zeigt ein Verbindungsteil zwischen einem Sensorchip 101 und einer Schutzabdeckung 102 eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Der Halbleiterbeschleunigungssensor gemäß der vierten Ausführungsform weist eine im Wesentlichen gleiche Struktur wie die der dritten Ausführungsform mit Ausnahme einer Struktur der Schutzabdeckung 102 auf. Daher ist hier ein unterschiedlicher Bereich der Schutzabdeckung 102 beschrieben.

Gemäß 14 weist die Schutzabdeckung 102 einen konkaven Teil 102a und einen Außenumfangskantenteil 102b, der den konkaven Teil 102a umgibt, auf. Der Klebstoff 103 wird auf den Außenumfangskantenteil 102b aufgebracht.

Der Außenumfangskantenteil 102b ist im Querschnitt kreisbogenförmig (R-förmig) ausgeformt. Insbesondere steht ein erster Endabschnitt, der sich an einer Innenrandfläche 102c des konkaven Teils 102a (d.h. an einem Innenkantenabschnitt der Schutzabdeckung 102) befindet, zu dem Sensorchip 101 stärker als ein zweiter Endabschnitt hervor, der sich an einer Außenrandfläche 102d des konkaven Teils 102a (d.h. an einem Außenkantenabschnitt der Schutzabdeckung 102) befindet. Daher ist der erste Endabschnitt an der Innenrandfläche 102c zu dem Sensorchip 101 benachbart, und der zweite Endabschnitt an der Außenrandfläche 102d ist von dem Sensorchip 101 beabstandet. Der Außenumfangskantenteil 102b ist im Querschnitt kreiskantenförmig ausgeformt, wobei er die ersten und zweiten Endabschnitte verbindet. Der Klebstoff 103 ist zwischen den kreisbogenförmigen Außenumfangskantenteil 102b und dem Sensorchip 101 eingefüllt, und die Schutzabdeckung 102 ist vorzugsweise mit dem Sensorchip 101 verbunden.

In der Struktur der Schutzabdeckung 102 gemäß der vierten Ausführungsform tritt dann, wenn auf das auf Polyimid basierende Element 120 die äußere Kraft aufgebracht wird und der Klebstoff 103 durch die Kraft dazu gebracht wird, dass er nach außen ragt, der Klebstoff 103 nicht nach innen aus, sondern entlang der Neigung des kreisbogenförmigen Außenumfangskantenteils 102b nach außen. Daher wird verhindert, dass der Klebstoff 103 in die Sensorstruktur 101a eindringt und dass die Sensorstruktur 101a aufgrund des Klebstoffs 103 anklebt.

Weil die oben beschriebene kreisbogenförmige Gestalt dadurch erzielt werden kann, dass ein Ätzmittel für das isotrope Nassätzen in dem Schritt ausgewählt wird, der in 9B gezeigt ist, die in der dritten Ausführungsform beschrieben ist, kann der Halbleiterbeschleunigungssensor, welcher die Struktur gemäß der vierten Ausführungsform aufweist, im Grunde durch das gleiche Herstellungsverfahren erzielt werden wie das der dritten Ausführungsform.

(Fünfte Ausführungsform)

15 zeigt ein Verbindungsteil zwischen einem Sensorchip 101 und einer Schutzabdeckung 102 eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung. Der Halbleiterbeschleunigungssensor gemäß der fünften Ausführungsform hat im Grunde den gleichen Aufbau wie die dritte Ausführungsform mit Ausnahme einer Struktur der Schutzabdeckung 102. Daher ist hier hauptsächlich ein unterschiedlicher Abschnitt der Schutzabdeckung 102 beschrieben.

Wie in 14 dargestellt ist, weist die Schutzabdeckung 102 einen konkaven Teil 102a und einen Außenumfangskantenteil 102b, welcher den konkave Teil 102a umgibt, auf. Der Klebstoff 103 wird auf den Außenumfangskantenteil 102b aufgebracht, so dass er an den Sensorchip 101 gebondet ist.

Der Außenumfangskantenteil 102b ist stufenförmig ausgebildet. Insbesondere steht ein erster Endabschnitt, der an einer Innenrandfläche 102c des konkaven Teils 102a (d.h. an einer Innenkantenposition der Schutzabdeckung 102) angeordnet ist, zu dem Sensorchip 101 stärker hervor als ein zweiter Endabschnitt, der an einer Außenrandfläche 102d des konkaven Teils 102a (d.h. an einer Außenkantenposition der Schutzabdeckung 102) angeordnet ist. Daher ist der erste Endabschnitt an der Innenrandfläche 102c zu dem Sensorchip 101 benachbart, und der zweite Endabschnitt an der Außenrandfläche 102d ist von dem Sensorchip 101 beabstandet. Der Klebstoff 103 ist zwischen dem stufenförmigen Außenumfangskantenteil 102b und dem Sensorchip 101 eingefüllt, und die Schutzabdeckung 102 ist vorzugsweise mit dem Sensorchip 101 verbunden.

In der Struktur der Schutzabdeckung 102 gemäß der fünften Ausführungsform entweicht dann, wenn auf die Schutzabdeckung 102 die Kraft aufgebracht und der Klebstoff 103 durch die Kraft gebracht wird, dass er nach außen ragt, auch der Klebstoff 103 nicht nach innen und ragt nicht nach innen hervor, sondern entlang der Neigung der Stufenform des Außenumfangskantenteils 102b nach außen. Daher wird verhindert, dass der Klebstoff 103 in die Sensorstruktur 101a eindringt und dass die Sensorstruktur 101a durch den Klebstoff 103 anhaftet.

Die oben beschriebene Stufenform kann in dem Ausformungsschritt, der in 9B dargestellt ist, die in der dritten Ausführungsform beschrieben ist, dadurch ausgeformt werden, dass ein Bereich entfernt wird, der von Positionen, wo die konkaven Teile ausgeformt werden, einen bestimmten Abstand aufweist. Beispielsweise kann die Stufenform dadurch erzielt werden, dass der konkave Teil 102a durch ein anisotropes Nassätzen mit einem Maskenmaterial 121 ausgeformt wird, das für die bestimmte Breite größer ist als der konkave Teil 102a. Als Alternative kann die Stufenform dadurch erzielt werden, dass ein Bereich entfernt wird, der von Positionen, wo die konkaven Teile durch einen Excimer-Laser ausgeformt werden, einen bestimmten Abstand aufweist.

(Andere Ausführungsformen)

Obwohl die gegenwärtige Erfindung im Zusammenhang mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung vollständig beschrieben worden ist, ist anzumerken, dass für einen Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen ersichtlich sind.

Beispielsweise kann in der ersten Ausführungsform ein Klebstoff auf die Oberfläche der Adhäsionsschicht 21 aufgebracht werden, die an der Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 vorgesehen ist. In der zweiten Ausführungsform kann ein Klebstoff auf die Innenfläche 20b der Schutzabdeckung 20 aufgebracht werden. Weil die Klebstoffe die Fremdmaterialien P einfangen, können die gleichen Wirkungen wie unter oben beschriebenem Punkt [1-6] erzielt werden.

Die bewegliche Struktur M der ersten und zweiten Ausführungsformen wird für einen Beschleunigungssensor verwendet. Die Erfindung kann jedoch nicht nur bei der beweglichen Struktur M verwendet werden, die für den Beschleunigungssensor verwendet wird, sondern auch bei jeder beweglichen Struktur, die für verschiedene Sensorelemente (wie z. B. einem Drucksensor und einem Ultraschallsensor) und einer Mikrocomputermaschine verwendet wird.

Die Schutzabdeckung 20 der ersten und zweiten Ausführungsformen weist die ungefähr rechtwinklige, parallelepipede Kastenform auf, deren untere Fläche offen ist.

Diese Erfindung kann jedoch bei jeder beliebig ausgestalteten Schutzabdeckung verwendet werden, die darin einen Aussparungsabschnitt aufweist.

In den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen weist die Abdeckungsanbringungsstruktur der Erfindung, die typischerweise für die Mikrovorrichtung 10 und 30 verwendet wird, die bewegliche Struktur M auf, die in dem Substrat 11 ausgeformt ist, wobei ein MEMS-Verfahren verwendet wird. Die Abdeckungsanbringungsstruktur kann jedoch auch bei einer Mikrovorrichtung verwendet werden, in der eine bewegliche Struktur getrennt von dem Substrat ausgeformt ist und die bewegliche Struktur an dem Substrat 11 angeordnet ist. Außerdem kann die Erfindung nicht nur bei einer Mikrovorrichtung, die mit der beweglichen Struktur M versehen ist, sondern auch bei jeder Schutzabdeckung verwendet werden, die an einem Substrat, wie z. B. einem Hybrid-IC (integrierte Schaltung) angebracht und befestigt ist. Ferner kann diese Erfindung nicht nur bei einem Substrat, sondern auch bei jedem beliebig ausgestalteten anhaftenden Element bzw. Klebeelement verwendet werden.

In der Zwischenzeit ist in der oben beschriebenen dritten Ausführungsform der gesamte Außenumfangskantenteil 102b konisch ausgeformt, und in der oben beschriebenen vierten Ausführungsform ist der gesamte Außenumfangskantenteil 102b kreisbogenförmig ausgeformt. Der gesamte Außenumfangskantenteil 102b muss jedoch nicht konusförmig oder kreisbogenförmig sein, und es kann ein Außenabschnitt des Außenumfangskantenteils 102b konusförmig oder kreisbogenförmig ausgeformt sein.

16 zeigt ein modifiziertes Beispiel, in welchem ein Abschnitt des Außenumfangskantenteils 102b an einer Seite der Außenrandfläche 102d konusförmig ausgebildet ist. In diesem Beispiel weist der Außenumfangskantenteil 102b einen zu dem Sensorchip 101 parallelen Oberflächenabschnitt auf. Daher kann die Schutzabdeckung 102 an dem Sensorchip 101 stabil befestigt sein, und eine Adhäsion zwischen der Schutzabdeckung 102 und dem Sensorchip 101 ist durch den Klebstoff 103 verbessert.

Eine Höhe und eine Breite von dem Abschnitt des Außenumfangskantenteils 102b, der konusförmig ausgebildet ist, kann jeden Wert haben, solange der Klebstoff 103 dazu gebracht werden kann, dass er von einem konusförmigen Abschnitt nach außen ragt. Wenn beispielsweise der Außenumfangskantenteil 102b eine Breite von ungefähr 1000 &mgr;m aufweist, beträgt eine Breite des parallel zu dem Sensorchip 101 befindlichen Oberflächenabschnitts ungefähr 200 &mgr;m und eine Breite des konusförmigen Abschnitts liegt bei 800 &mgr;m. In diesem Fall kann der Klebstoff 103 effektiv von dem konusförmigen Abschnitt zum Austritt gebracht werden.

In der dritten bis fünften Ausführungsform wird der Beschleunigungssensor als ein Sensorbeispiel verwendet, der eine Sensorstruktur hat, in welcher es möglich ist, dass ein Ankleben auftritt. Diese Erfindung kann jedoch bei anderen Sensoren, wie z. B. einem Giergeschwindigkeitssensor verwendet werden.

Erfindungsgemäß ist in einer Anbringungsstruktur eine Schutzabdeckung 20 an ihrem Außenumfangskantenteil 20a und an ihrer Innenfläche 20b mit einer Adhäsionsschicht 21 versehen. Die Schutzabdeckung 20 ist durch die Adhäsionsschicht 21 an ein anhaftendes Element 11 gebondet und an diesem befestigt. Diese Anbringungsstruktur kann geeigneterweise bei einer Halbleitervorrichtung verwendet werden. Als Alternative kann in einer Halbleitervorrichtung eine Schutzabdeckung 102 unter Verwendung eines Klebstoffs 103 gebondet sein. In diesem Fall weist ein Außenumfangskantenteil 102b der Schutzabdeckung 102 einen ersten Endabschnitt, der an ihrer Innenrandfläche 102c angeordnet ist, und einen zweiten Endabschnitt, der an ihrer Außenrandfläche 102d angeordnet ist, auf. Ferner steht der erste Endabschnitt zu einem Sensorchip 101 stärker hervor als der zweite Endabschnitt und liegt in der Nähe des Sensorchips 101.


Anspruch[de]
Abdeckungsanbringungsstruktur, mit:

einem anhaftenden Element (11);

einer Schutzabdeckung (20), die an dem anhaftenden Element (11) angebracht ist, worin die Schutzabdeckung (20) einen Außenumfangskantenteil (20a) und eine Innenfläche (20b) zum Definieren eines Innenraums aufweist; und

einer Adhäsionsschicht (21), die an dem Außenumfangskantenteil (20a) und der Innenfläche (20b) der Schutzabdeckung (20) vorgesehen ist,

worin die Schutzabdeckung (20) durch die Adhäsionsschicht (21) an das anhaftende Element (11) gebondet und an diesem befestigt ist.
Abdeckungsanbringungsstruktur nach Anspruch 1, worin die Adhäsionsschicht (21) aus einem Klebstoff hergestellt ist, der wenigstens eine Eigenschaft besitzt, welche aus einer Gruppe ausgewählt wurde, die eine Thermoplastizität, ein Wärmehärten, ein Fotohärten, ein Härten durch chemische Reaktion und ein Lösungsmittelverdampfungshärten beinhaltet. Abdeckungsanbringungsstruktur nach Anspruch 2, worin der Klebstoff eine Lichtempfindlichkeit aufweist. Abdeckungsanbringungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Adhäsionsschicht (21) an der Innenfläche (20b) eine Klebstofffunktion aufweist und vorgesehen ist, ohne dass sie ausgehärtet ist. Abdeckungsanbringungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Adhäsionsschicht (21) eine elektrische Leitfähigkeit aufweist. Abdeckungsanbringungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Schutzabdeckung (20) und die Adhäsionsschicht (21) transparent sind. Abdeckungsanbringungsstruktur mit:

einem anhaftenden Element (11); und

einer Schutzabdeckung (20), die aus einem Material hergestellt ist, das eine Thermoplastizität aufweist, worin an dem anhaftenden Element (11) ein Außenumfangskantenteil (20a) der Schutzabdeckung (20) angebracht ist, so dass die Schutzabdeckung (20) an dem anhaftenden Element (11) befestigt ist.
Abdeckungsanbringungsstruktur mit:

einem anhaftenden Element (11); und

einer Schutzabdeckung (20), die aus einem Material hergestellt, das eine Thermoplastizität aufweist, worin die Schutzabdeckung (20) an dem anhaftenden Element (11) dadurch befestigt ist, dass die Thermoplastizität der Schutzabdeckung (20) verwendet wird.
Abdeckungsanbringungsstruktur nach Anspruch 7 oder 8, worin die Schutzabdeckung (20) eine elektrische Leitfähigkeit aufweist. Abdeckungsanbringungsstruktur nach einem der Ansprüche 7 bis 9, worin die Schutzabdeckung (20) transparent ist. Abdeckungsanbringungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin die Innenfläche (20b) der Schutzabdeckung (20) uneben ist, so dass sie eine Konkavität und eine Konvexität aufweist. Abdeckungsanbringungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die ferner Folgendes aufweist:

eine bewegliche Struktur (M), die an einer Oberfläche (11b) des anhaftenden Elements (11) angeordnet ist,

worin die Schutzabdeckung (20) an dem anhaftenden Element (11) befestigt derart ist, dass sie die bewegliche Struktur (M) abdeckt.
Halbleitervorrichtung, mit:

einem Sensorchip (101), der eine Sensorstruktur (101a) aufweist, die aus einem Halbleiter hergestellt ist; und

einer Schutzabdeckung (102) zum Abdecken der Sensorstruktur (101a), wobei die Schutzabdeckung (102) einen konkaven Teil (102) an einer Position, die der der Sensorstruktur (101a) entspricht, und einen Außenumfangskantenteil (102b), welcher den konkaven Teil (102a) umgibt, aufweist; und

einem Klebstoff (103), der auf dem Außenumfangskantenteil (102b) derart aufgebracht ist, dass die Schutzabdeckung (102) durch den Klebstoff (103) an den Sensorchip (101) gebondet und an diesem befestigt ist,

worin der Außenumfangskantenteil (102b) des konkaven Teils (102a) einen ersten Endabschnitt, der an einer Innenrandfläche (102c) positioniert ist, und einen zweiten Endabschnitt, der an einer Außenrandfläche (102d) positioniert ist, aufweist, und

worin der erste Endabschnitt zu dem Sensorchip (101) stärker hervorsteht als der zweite Endabschnitt und zu dem Sensorchip (101) benachbart ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, worin der Außenumfangskantenteil (102b) einen konusförmigen Teil aufweist. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, worin der gesamte Außenumfangskantenteil (102b) konusförmig ausgeformt ist. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, worin der Außenumfangskantenteil (102b) kreisbogenförmig ausgebildet ist. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16, worin der Außenumfangskantenteil (102b) den ersten Endabschnitt an der Innenrandfläche (102c) und den zweiten Endabschnitt an der Außenrandfläche (102d) verbindet. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, worin der Außenumfangskantenteil (102b) stufenförmig ausgebildet ist. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, welche einen Sensorchip (101) und eine Schutzabdeckung (102) zum Abdecken einer Sensorstruktur (101a) des Sensorchips aufweist, mit den folgenden Schritten:

Bereitstellen eines Schutzbasiselements (120) und Ausformen eines Außenumfangskantenteils (102b) konusförmig oder kreisbogenförmig dadurch, dass an dem Schutzbasiselement (120) mit einem ersten Maskenmaterial (121), das bestimmte Positionen bedeckt, wo konkave Teile (102a) ausgeformt werden, ein isotropes Ätzen durchgeführt wird;

Ausformen der konkaven Teile (102a) nach Entfernen des ersten Maskenmaterials (121) dadurch, dass an dem Schutzbasiselement (120) mit einem zweiten Maskenmaterial, das Öffnungen an den bestimmten Positionen aufweist, wo die konkaven Teile (102a) ausgeformt werden, ein Ätzen durchgeführt wird;

Bereitstellen eines Halbleiterwafers (110), in welchem die Sensorstruktur (101a) ausgeformt ist;

Aufbringen eines Klebstoffs (103) auf den Außenumfangskantenteil (102b); Befestigen des Schutzbasiselements (120) und des Halbleiterwafers (110) durch den Klebstoff (103) derart, dass die Sensorstruktur (101a) und der konkave Teil (102a) einander entsprechen; und

Trennen des Halbleiterwafers (110) und des Schutzbasiselements (120) in Chipeinheiten, von denen jede den Sensorchip (101) und die Schutzabdeckung (102) aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die einen Sensorchip (101) und eine Schutzabdeckung (102) zum Abdecken der Sensorstruktur (101a) des Sensorchips aufweist, mit den folgenden Schritten:

Bereitstellen eines Schutzbasiselements (120) und Ausformen eines Außenumfangskantenteils (102b) stufenförmig dadurch, dass ein Bereich entfernt wird, der von bestimmten Positionen, wo konkave Teile (102a) ausgeformt werden, einen bestimmten Abstand aufweist;

Ausformen der konkaven Teile (102a) dadurch, dass an dem Schutzbasiselement (120) mit einem Maskenmaterial (121), das an den bestimmten Positionen, wo die konkaven Teile (102a) ausgeformt werden, Öffnungen aufweist, ein Ätzen durchgeführt wird;

Bereitstellen eines Halbleiterwafers (110), in welchem die Sensorstruktur (101a) ausgeformt ist;

Aufbringen eines Klebstoffs (103) auf den Außenumfangskantenteil (102b);

Befestigen des Schutzbasiselements (120) und des Halbleiterwafers (110) durch den Klebstoff (103) derart, dass die Sensorstruktur (101a) und der konkave Teil (102a) einander entsprechen; und

Trennen des Halbleiterwafers (110) und des Schutzbasiselements (120) in Chipeinheiten, von denen jede den Sensorchip (101) und die Schutzabdeckung (102) aufweist.






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