微小电子机械装置及其制造方法

专利名称：微小电子机械装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种对微小电子机械部件的微小电子机械机构进行气密 密封而构成的微小电气机械装置及其制造方法。
背景技术：
近年来，包括通过应用形成半导体集成电路元件等的微细布线的加工
技术而在硅晶片等半导体基板的主面形成的微小电子机械机构(MEMS (Micro Electro Mechanical System))的微小电子机械部件备受瞩目，朝 着实用化方向的开发在不断发展。作为微小电子机械机构，已经开发了各 种机构，例如可举出加速度计等传感器。
并且，作为对该微小电子机械机构进行密封的技术，正在盛行研究开 发晶片级别的封装技术。由于该封装技术可以缩小封装尺寸，所以，比利 用引线结合的情况更有利。
例如，在特开2005—251898号公报中记载有一种微小电子机械装置， 其具有设置有微小电子机械机构的第一基板、和按照密封微小电子机械 机构的方式粘贴的第二基板，分别利用焊锡来进行设置于第一基板的电极 和设置于第二基板的布线的连接、及第一基板和第二基板的接合。
但是，如果连接上述电极和布线的连接器件及接合第一基板和第二基 板的密封器件都使用焊锡，则连接器件与密封器件之间的距离即间距会变 窄，此时，因焊锡加热熔融时的扩展就存在着会发生短路的问题。

发明内容
本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于，提供一种可防止密封器件 及导电性连接器件的短路，并且该微小电子机械机构的气密密封性出色的 更加小型的微小电子机械装置及其制造方法。
本发明所涉及的第一微小电子机械装置具备微小电子机械部件，其具有半导体基板、在该半导体基板的一方主面构成的微小电子机械机构、 及与该微小电子机械机构电连接的电极；具有与所述半导体基板的一方主 面对置的第一主面的绝缘基板；设置在所述绝缘基板的内部，并且一端向 所述第一主面导出，与所述电极电连接的第一布线导体；被配置成在所述 半导体基板的一方主面与所述第一主面之间以包围所述微小电子机械机 构，且将所述微小电子机械机构气密密封的由玻璃构成的密封器件；和在 从所述密封器件隔开距离的位置，将所述电极和所述第一布线导体的所述 一端进行电连接的导电性连接器件。
本发明的第二微小电子机械装置根据第一微小电子机械装置提出，优 选所述密封器件能够通过阳极接合与所述半导体基板接合。
本发明的第三微小电子机械装置根据上述第一或第二微小电子机械 装置提出，优选所述导电性连接器件在所述密封器件的外侧将所述电极与 所述第一布线导体的所述一端连接。
本发明的第四微小电子机械装置根据上述第一 第三中任意一项所 述的微小电子机械装置提出，优选所述绝缘基板在所述第一主面侧具有第 一凹部，所述微小电子机械机构的至少一部分被收容在所述第一凹部内。
本发明的第五微小电子机械装置根据上述第一 第四任意一项所述 的微小电子机械装置提出，优选所述绝缘基板在所述第一主面侧具有第二 凹部，所述密封器件的至少一部分被收容在所述第二凹部内。
本发明的第六微小电子机械装置根据上述第五微小电子机械装置提 出，优选所述第二凹部为环状。
本发明的第七微小电子机械装置根据上述第一 第六中任意一项所 述的微小电子机械装置提出，优选具备.设置在所述绝缘基板的内部，并 且一端向所述第一主面导出且与所述密封器件电连接的至少一个第二布 线导体；和设置在所述第二布线导体的所述一端与所述密封器件之间的导 体图案。
本发明的第八微小电子机械装置根据上述第七微小电子机械装置提 出，优选所述第二布线导体存在多个，且具备设置在所述绝缘基板的内部、 并且电连接多个所述第二布线导体的第三布线导体。
本发明的第九微小电子机械装置根据上述第七或第八微小电子机械装置提出，优选俯视观察时，所述密封器件的形状与所述导体图案的形状 重叠。
本发明的第十微小电子机械装置的特征在于，优选上述第七 第九中 任意一个的微小电子机械部件具备在所述半导体基板的内部设置的电极层。
本发明的第十一微小电子机械装置根据上述第十微小电子机械装置 提出，优选所述电极层向所述半导体基板的侧面导出。
本发明的第十二微小电子机械装置根据上述第十或第十一微小电子 机械装置提出，优选具备第四布线导体，其设置在所述半导体基板的内部， 一端与所述电极层连接，另一端向所述半导体基板的与该一方主面对置的 另一方主面或侧面导出。
本发明的第一微小电子机械装置的制造方法，是上述第十 第十二中 任意一个微小电子机械装置的制造方法，包括在所述绝缘基板的所述导 体图案上形成所述密封器件的形成工序；使所述半导体基板的所述一方主
面与所述绝缘基板的所述第一主面对置，并且，对所述电极层与所述密封
器件、及所述电极与所述导电性连接器件分别进行对位的对位工序；将所
述半导体基板与所述密封器件阳极接合的接合工序；和对所述导电性连接
器件进行加热，将所述电极与所述第一布线导体的所述一端连接的连接工 序。
本发明的第二微小电子机械装置的制造方法根据上述第一制造方法 提出，优选同时进行所述接合工序和所述连接工序。
本发明的第三微小电子机械装置的制造方法根据上述第一或第二制
造方法提出，优选所述接合工序包括对所述密封器件进行加热的工序； 经由所述半导体基板及所述绝缘基板对所述密封器件进行加压的工序；和
借助所述半导体基板内的所述电极层及所述绝缘基板内的所述第二布线 导体，对所述密封器件施加电压的工序。
本发明的第四微小电子机械装置的制造方法是上述第十 第十二中
任意一个微小电子机械装置的制造方法，包括使半导体母基板与布线母 基板进行对位的对位工序，所述半导体母基板具有多个以所述微小电子机 械部件作为构成要素所包含的微小电子机械部件区域，所述布线母基板具有多个以所述绝缘基板作为构成要素所包含的绝缘基板区域，通过在所述 各绝缘基板上分别形成所述密封器件而构成；将所述半导体母基板的所述 各半导体基板与所述各密封器件阳极接合的接合工序；加热所述各导电性 连接器件将所述电极与所述第一布线导体的所述一端连接的连接工序；和 将介由各密封器件所形成的所述半导体母基板与所述布线母基板的接合 体切断的工序。
根据本发明的微小电子机械装置，由于具备微小电子机械部件，其 具有半导体基板、在该半导体基板的一方主面构成的微小电子机械机构、 及与该微小电子机械机构电连接的电极；具有与所述半导体基板的一方主 面对置的第一主面的绝缘基板；设置在所述绝缘基板的内部，并且一端向 所述第一主面导出，与所述电极电连接的第一布线导体；被配置在所述半 导体基板的一方主面与所述第一主面之间以包围所述微小电子机械机构， 且将所述微小电子机械机构气密密封的由玻璃构成的密封器件；和在从所 述密封器件隔幵距离的位置，将所述电极和所述第一布线导体的所述一端 进行电连接的导电性连接器件，所以，可以縮小密封器件与导电性连接器 件的间距，因此，能够实现小型的微小电子机械装置。
根据本发明的微小电子机械装置的制造方法，由于包括在绝缘基板 的导体图案上形成密封器件的形成工序；使半导体基板的一方主面与绝缘 基板的第一主面对置，并且，对电极层与密封器件、及电极与导电性连接 器件分别进行对位的对位工序；将半导体基板与密封器件阳极接合的接合 工序；和对导电性连接器件进行加热，将电极与第一布线导体的一端连接 的连接工序，所以，在接合半导体基板的一方主面与绝缘基板的上表面时， 密封器件不会熔融扩展，因此，可以制造密封器件与导电性连接器件的间 距狭小的小型微小电子机械装置。
根据本发明的微小电子机械装置的制造方法，由于包括在绝缘基板 的导体图案上形成密封器件的形成工序；使半导体基板的一方主面与绝缘 基板的第一主面对置，并且，对电极层与密封器件、及电极与导电性连接 器件分别进行对位的对位工序；将半导体基板与密封器件阳极接合的接合 工序；和对导电性连接器件进行加热，将电极与第一布线导体的一端连接 的连接工序，所以，在接合半导体基板的一方主面与绝缘基板的上表面时，
密封器件不会熔融扩展，因此，可以制造密封器件与导电性连接器件的间 距狭小的小型微小电子机械装置。
根据本发明的微小电子机械装置的制造方法，由于包括使半导体母 基板与布线母基板进行对位的对位工序，所述半导体母基板具有多个以微 小电子机械部件作为构成要素所包含的微小电子机械部件区域，所述布线 母基板具有多个以绝缘基板作为构成要素所包含的绝缘基板区域，通过在 各绝缘基板上分别形成密封器件而构成；将半导体母基板的各半导体基板 与各密封器件阳极接合的接合工序；加热各导电性连接器件，将电极与第 一布线导体的一端连接的连接工序；和将介由各密封器件形成的半导体母 基板与布线母基板的接合体进行切断的工序，所以，可以同时得到多个微 小电子机械装置，因此，能够提高微小电子机械装置的生产率。


本发明的目的、特色及优点通过下述的详细说明和附图可以更加明确。
图1A 图1C是表示本发明的第一实施方式所涉及的微小电子机械装 置的图。
图2是表示图1A 图1C所示的微小电子机械装置的制造方法的一系 列工序的剖面图。
图3是表示本发明的第二实施方式所涉及的微小电子机械装置的剖面图。
图4是表示本发明的第三实施方式所涉及的微小电子机械装置的剖面图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。 图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的微小电子机械装置X的 图，图1A是微小电子机械装置X的剖面图，图1B是在微小电子机械机 构用布线基板20上安装的微小电子机械部件10的俯视图，图1C是微小 电子机械机构用布线基板20的俯视图。其中，图lA是沿着图C的Ia—Ia
线的剖面图。微小电子机械装置X包括微小电子机械部件10、微小电子 机械机构用布线基板(以下简单称作"布线基板")20、密封器件30、导
电性连接器件40而构成。
微小电子机械部件0具备半导体基板]]、微小电子机械机构12 和电极13。半导体基板ll例如是四方板状，由单晶硅、多晶硅、非晶硅、 砷化镓、砷化铝镓、氮化镓、锑化镓、砷化铟等构成。微小电子机械机构 12通过以半导体微细加工技术为基本的所谓显微机械加工法而构成，形成 在半导体基板11的一个主面lla。作为微小电子机械机构12，例如可举 出具有光开关、显示器件、加速度传感器、压力传感器等各种传感器，电 开关、电感器、电容器、共振器、天线、微型继电器、硬盘用磁头、麦克、 生物传感器、DNA芯片、微反应堆、打印头等的功能的设备。电极13是 承担向微小电子机械机构12供给规定电力的功能、或在微小电子机械机 构12与未图示的外部电路之间收发电信号的功能等的部位，形成在半导 体基板11的一个主面lla，借助设置于半导体基板11的内部或一个主面 11a的布线导体51，与微小电子机械机构12电连接。而且，在半导体基 板11的内部，在除当俯视观察半导体基板11时与电极13重叠的区域之 外的区域，优选在除由后述的密封器件30包围的内侧区域、与电极13及 布线导体15重叠的区域之外的区域，设置有电极层50。即，电极层50 如图A及图IB所示，当俯视观察半导体基板11时，被设置在除由密封 器件30包围的内侧区域、电极13及布线导体51之外的区域整个面。另 外，该电极层50向半导体基板11的侧面导出，经由该导出部分，可以从 外部向电极层50赋予电位。
布线基板20包括绝缘基板21、第一布线导体组22、和第二布线导体 组23而构成，是不仅担负着对微小电子机械部件10的微小电子机械机构 12进行密封的功能、而且担负着将微小电子机械部件IO与未图示的外部 电路基板电连接的功能的部件。
在绝缘基板21上形成有第一凹部21a，用于收容微小电子机械部件 10的微小电子机械机构12的至少一部分。作为构成绝缘基板21的材料， 可以举出氧化铝质烧结体(铝陶瓷)、氮化铝质烧结体(氮化铝陶瓷)、 碳化硅质烧结体(碳化硅陶瓷)、氮化硅质烧结体(氮化硅陶瓷)、玻璃
陶瓷烧结体(玻璃陶瓷)、或富铝红柱石质烧结体等陶瓷，或环氧树脂、 聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂，或聚酯树脂等热固化型或者紫外 线固化型树脂等。在这些之中，富铝红柱石质烧结体及玻璃陶瓷烧结体(例 如氧化铝一硼硅酸玻璃系玻璃陶瓷烧结体)与构成半导体基板11的材料 (例如硅)的热膨胀系数之差相对较小，从与半导体基板11的接合可靠 性及气密密封性的观点来说是优选的。另外，由于可以采用电阻相对小的
材料(例如铜或银)作为第一布线导体组22及第二布线导体组23，并且，
相对介电常数低、能够抑制电信号的延迟，所以，从作为高频信号用的观 点出发，优选使用对氧化铝填充物中含有硼硅酸玻璃系的玻璃进行烧结而 成的玻璃陶瓷烧结体。
第一布线导体组22包括连接焊盘22a、连接端子22b和作为第一布线 导体的多个贯通导体22c而构成，是用于取得微小电子机械部件10与未 图示的外部电路基板之间的电导通的部件。连接焊盘22a形成在绝缘基板 21的第一主面即上表面21b，例如借助焊锡等的导电性连接器件40与微 小电子机械部件10的电极13电连接。连接焊盘22a与第一布线导体组22 中的其他部位相比，形成为相对宽阔的面积。根据这样的构成，由于可以 大幅度确保用于和上述导电性连接器件40电连接的区域，所以，能够更 可靠且容易地进行电连接。连接端子22b形成在绝缘基板21的下面21c，
借助焊锡等导电性部件与未图示的外部电路基板的电极电连接。连接端子 22b与第一布线导体组22中的其他部位相比，形成在相对宽广的面积上。 根据这样的构成，由于可以更大程度地确保用于与上述导电性连接器件40 电连接的区域，所以，能够更可靠且容易地进行电连接。多个贯通导体22c 形成为从绝缘基板21的上表面21b延伸到下表面21c，其一端部与连接焊 盘22a电连接，其另一端部与连接端子22b电连接。其中，作为构成第一 布线导体组22的材料，可举出钨、钼、锰、铜、银、钯、白金或金等金 属材料。
第二布线导体组23包括作为第二布线导体的多个贯通导体23a、导体 图案23b和导体层23c而构成。并且，该第二布线导体组23是承担着对 密封器件30施加电压的功能的部件。多个贯通导体23a形成为从绝缘基 板21的上表面21b延伸到下表面21c。各贯通导体23a在其一端部与导体
图案23b电连接，在其一端部与另一端部之间与导体层23c电连接，在其 另一端部与焊锡球23d电连接。其中，焊锡球23d作为用于进行与外部电 子电路基板电连接的连接端子而发挥功能。导体图案23b形成为在绝缘基 板21的上表面21b露出，是直接对要施加电压的密封器件30施加电压的 部位。而且，当俯视观察微小电子机械装置X时，导体图案23b位于比第 一布线导体组22的连接焊盘22a更靠内方(微小电子机械机构所位于的 方向侧)的位置。导体层23c与多个贯通导体23a电连接，且在绝缘基板 21的内部沿着与多个贯通导体23a交叉的方向扩展。这里，导体层23c是 承担着用于减小各贯通导体23a间的电位差的功能的部位。作为这样的第 二布线导体组23的形态，可举出金属处理层状、镀覆层状、蒸镀层状或 金属箔层状等。作为构成第二布线导体组23的材料，可举出钨、钼、 锰、铜、银、钯、白金或金等金属材料。
这里，釆用铝质烧结体作为构成绝缘基板21的材料，且采用铜作为 构成第一布线导体组22及第二布线导体组23的材料，对这种情况下的布 线基板20的制造方法的一个例子进行说明。首先，将氧化铝(氧化铝) 与二氧化硅等原料粉末与有机溶剂和粘合剂等一同成形为片状，来制作多 个陶瓷生片。接着，将所制作的陶瓷生片的一部分，冲压成能够收容微小 电子机械部件10的微小电子机械机构12至少一部分的规定尺寸的长方形 板状。而且，将制成的陶瓷生片的一部分冲压成能够形成贯通导体22c、 23a的规定尺寸的形状。接着，通过规定的印刷方法(例如丝网印刷法)， 将铜粉末及玻璃粉末与有机溶剂和粘合剂等一同混练而制成的金属膏，印 刷到构成绝缘基板21的陶瓷生片的表面或贯通导体形成用冲压部。于是， 随着该印刷将层叠体形成，该层叠体是通过将被冲压的陶瓷生片层叠为能 够收容微小电子机械机构12、且能够形成适当的贯通导体22c、 23a的规 定尺寸，且将未被冲压的陶瓷生片层叠为规定尺寸而形成的。接着，将印 刷有金属膏的层叠体以规定的烧成温度(例如1300 1600°C)烧成。通过 上述步骤，制成布线基板20。其中，作为布线基板20的制造方法不限定 于上述的方法，也可以在制成没有形成贯通导体形成用冲压部的烧成体之 后，通过规定的加工机构(例如机械方式的切削加工或利用了激光的切削 加工)来形成贯通导体形成用冲压部。而且，作为布线基板20的制作方
法不限定于上述的同时烧成的方法，也可以采用在板状绝缘体的上表面外 周部接合焊料、玻璃或树脂等框状绝缘体的方法。
密封器件30是与微小电子机械部件10及布线基板20共同作用来构
成用于密封微小电子机械机构12的密封空间的部件，在其一端部与半导 体基板ll连接，且在其另一端部与导体图案23b连接。另外，俯视观察 时，密封器件30与导体图案23b重叠。由此，可以经由导体图案23b向 密封器件30均匀地施加电压。作为构成密封器件30的材料，可以举出通 过施加电压而作为接合器件发挥功能的材料，具体而言，可举出对玻璃添 加离子传导率高的碱金属、稀土类或卤素化合物等而构成的氧化硅系玻 璃、或氧化硅一硼系玻璃等。这里，玻璃是在内部含有氧化硅或氧化铋(BO 等金属氧化物的非结晶性绝缘体构造。
导电性连接器件40是用于取得微小电子机械部件10的电极13与布 线基板20的连接焊盘22a之间的电导通的部件，在其一端部与微小电子 机械部件10的电极13电连接，且在其另一端部与布线基板20的连接焊 盘22a连接。如本实施方式所涉及的微小电子机械部件IO那样，作为在 半导体基板11和绝缘基板21进行倒装法接合时所使用的导电性连接器件 40， 一般使用加热熔融的焊锡或焊料等。具体而言，作为构成导电性连接 器件40的材料，可举出锡一铅系、锡一银系、或锡一银一铜系等非共晶 型的焊接材料、金一锡焊料等低熔点焊料、银一锗系等高熔点焊料或导电 性有机树脂等。
在本实施方式的微小电子机械装置X中使用玻璃作为密封器件30， 通过对该密封器件30施加电压，介由密封器件30来接合半导体基板11 的一方主面lla与绝缘基板21的上表面21b。因此，与利用焊锡或焊料等 作为密封器件30的情况不同，在接合半导体基板ll的一方主面lla和绝 缘基板21的上表面21b时，可抑制密封器件30熔融扩展。而且，在作为 密封器件30独立地使用框状部件的情况下，由于在半导体基板与框状部 件的接合中一般使用焊锡或焊料作为接合材料，所以，可以认为该接合之 际接合器件会熔融扩展，但在本实施方式的微小电子机械装置X中，由于 对密封器件30施加电压而使其与半导体基板11接合，所以，可抑制接合 器件熔融扩展。因此，能够防止由密封器件30或接合器件熔融扩展所引
起的导电性连接器件40与密封器件30之间的短路的发生。由此，在本实
施方式所涉及的微小电子机械装置X中，由于可以缩小密封器件30与导 电性连接器件40的间距，所以，能够实现小型的微小电子机械装置。
另外，在半导体基板ll由硅构成且使用玻璃作为密封器件30的情况 下，由于可以使用添加了碱金属、稀土类或卤素化合物的、热膨胀系数与 半导体基板1接近的A一 !^:y夕7 (注册商标)玻璃等，所以，能够将半 导体基板11和布线基板20在没有形变及翘曲的状态下进行接合。
而且，本实施方式的微小电子机械装置X具备具有微小电子机械机 构12的微小电子机械部件IO，所述微小电子机械机构12构成在半导体基 板ll的一方主面lla;具有第二布线导体组23的布线基板20，所述第二 布线导体组23担负着对密封器件30施加电压的功能；和密封器件30，其 与微小电子机械部件10及布线基板20共同作用而构成用于密封微小电子 机械机构12的密封空间，且通过被施加电压而作为接合器件发挥功能。 因此，在微小电子机械装置X中，由于可以通过布线基板20的第二布线 导体组23对基于施加电压而作为接合器件发挥功能的密封器件30施加电 压，所以，可以采用实质上不含有有机成分的部件(例如阳极接合用密封 器件)作为密封器件30，通过阳极接合来进行密封。这样，例如当通过基 于阳极接合用密封器件的阳极接合来进行密封时，由于可以实质性地去除 因有机成分的挥发等而产生的残渣，所以，与通过树脂及焊锡等中包括的 有机成分会发生挥发的密封器件所实现的接合、来进行密封的情况相比， 尤其在导电性连接器件40位于密封器件30的外侧之际，可抑制微小电子 机械机构12的特性劣化。
并且，本实施方式的微小电子机械装置X中，由于在半导体基板11 的内部，在除与电极13对置的区域之外的区域、优选在除被密封器件30 包围的内侧区域、与电极13及布线导体51分别对置的区域之外的区域， 设置有电极层50，所以，俯视观察时，半导体基板11的几乎整面被电极 层50覆盖，能够容易地进行基于密封器件30的阳极接合。
就微小电子机械装置X中的布线基板20而言，因为对于向密封器件 30施加电压没有采用导线而采用了包括多个贯通导体23a及导体图案23b 而成的第二布线导体组23，所以，在实现微小电子机械装置X的小型化上是优选的。另外，在采用导线的情况下，由于具有依赖于密封器件30 与导线的位置关系(距导线的距离等)而使接合状态(接合强度)的偏差 增大的倾向，所以，例如当进行温度循环试验时，容易在接合强度相对弱 的部位发生成为泄漏源的裂缝等。但是，在微小电子机械装置X，如上所 述，由于和采用导线的情况相比能够实现小型化，所以，相应地能够抑制 接合强度的偏差，进而，可抑制成为泄漏源的裂缝等的产生。因此，在微 小电子机械装置X中，能够充分确保微小电子机械机构12所位于的密封 空间的气密密封性。
微小电子机械装置X中的布线基板20的第二布线导体组23，还包括 与多个贯通导体23a电连接、且在内部沿着与多个贯通导体23a交叉的方 向扩展的第三布线导体，即导体层23c。因此，由于微小电子机械装置X 可以缩小各贯通导体23a间的电位差，所以，能够降低导体图案23b中的 电位的偏差。SP，在微小电子机械装置X中，由于能够经由导体图案23b 对密封器件30更加均等地施加电压，所以，能够抑制基于密封器件30的 接合强度的偏差，进而，可抑制成为泄漏源的裂缝等的产生。因此，在微 小电子机械装置X中，可以充分地确保微小电子机械机构12所位于的密 封空间的气密密封性。
并且，由于微小电子机械装置X在其内部具有沿着与多个贯通导体 23a交叉的方向扩展的导体层23c，所以，在对密封器件30施加电压而密 封了微小电子机械机构2之后，将第二布线导体组23接地，就可以降低 从外部对位于导体层23c的上方的微小电子机械机构12的收容区域(密 封空间)作用的电气噪声的影响。因此，在微小电子机械装置X中，能够 提高微小电子机械机构12的收容区域(密封空间)中的电气屏蔽功能。
微小电子机械装置X中的布线基板20的多个贯通导体23a被配置成， 基于各贯通导体23a而在导体图案23b中产生的等电位线近似成为相同形 态。根据这样的构成，由于实质上可以消除各贯通导体23a间的电位差， 所以，能够更加降低导体图案23b中的电位的偏差。即，在微小电子机械 装置X中，由于能够经由导体图案23b对密封器件30更均等地施加电压， 所以，能够抑制基于密封器件30的接合强度的偏差，进而，可抑制成为 泄漏源的裂缝等的产生。因此，在微小电子机械装置X中，可以充分地确
保微小电子机械机构12所位于的密封空间的气密密封性。
俯视观察微小电子机械装置X时，连接焊盘22a位于导体图案23b的 外方。即，第一布线导体组22的一端在比半导体基板11的一个主面lla 与第一主面21b的基于密封器件30而接合的接合部位更靠外侧，与电极 13电连接。根据这样的构成，即使通过会发生焊锡等中含有的有机成分的 挥发的接合器件，将连接焊盘22a和微小电子机械部件10的电极13进行 电连接，也可以防止从该焊锡产生的有机成分扩散(飞散)到比导体图案 23b在俯视时更靠内方(微小电子机械机构12所位于的密封空间内)。因 此，在微小电子机械装置X中，可以抑制微小电子机械机构12的特性劣 化。
另外，在导电性连接器件40位于密封器件30的外侧时，可以通过外 观检查来确认连接焊盘22a与微小电子机械部件10的电极13的电接合状 态。因此，电接合状态可以不进行基于X线的接合检查等就可完毕，从而， 能够提高接合检查的作业性。
并且，在导电性连接器件40位于密封器件30的外侧时，可以防止导 电性连接器件40移动(侵入)到微小电子机械机构12所位于的密封空间。 因此，在微小电子机械装置X中，由于可以防止因导电性连接器件40作 用于微小电子机械机构12而产生的问题，所以，可以提高其可靠性。
另外，在上述的说明中，使用玻璃作为密封器件30，对密封器件30 施加电压来阳极接合密封器件30和半导体基板11，但也可以加热熔融由 玻璃构成的密封器件30，通过使其再次固化，对半导体基板ll和绝缘基 板12进行熔合接合。该情况下，虽然密封器件30熔融扩展，但由于是绝 缘性材料，所以，可以防止导电性连接器件40与密封器件30之间的短路。 因此，可縮小密封器件30与导电性连接器件40的间距，能够实现小型的 微小电子机械装置。而且，在对半导体基板11和绝缘基板21进行熔合接 合时，不需要在对密封器件30施加电压时所使用的电极层50及第二布线 导体组23，可以更加简单地制造微小电子机械装置X。另外，在同时进行 基于密封器件30的机械接合(密封)和基于导电性连接器件40的电连接 时，可以使用低软化玻璃作为熔合接合的密封器件30，使用高熔点金属作 为导电性连接器件40。具体而言，优选使用铋玻璃、磷酸玻璃、钒玻璃、
硼硅酸玻璃等低软化玻璃作为密封器件30，优选使用SnPb系高熔点焊锡、 AnSn、 Au等作为导电性连接器件40。另外，在不同时进行接合时， 一般 在进行了基于导电性连接器件40的连接之后，进行基于密封器件30的熔 合接合。
而且，在微小电子机械装置X中，绝缘基板21在第一主面21b侧具 有第一凹部，由于微小电子机械机构12的至少一部分被收容在第一凹部 21a内，所以，可以使半导体基板11的一个主面11a与绝缘基板21的第 一主面21b更加接近，由此，可以使微小电子机械部件10与布线基板20 更加接近，从而能够实现装置的低背化、小型化。
下面，对微小电子机械装置X的制造方法进行说明。其中，在图2A 图2D中为了容易图解，省略了电极层50的图示。
首先，如图2A所示，准备以微小电子机械部件10作为构成要素且具 有多个所含有的微小电子机械部件区域A1Q的半导体母基板B，在各构成 要素中分别形成有微小电子机械机构12及电极13。
接着，如图2B所示，准备以包含绝缘基板21的布线基板20作为构 成要素且具有多个所含有的绝缘基板区域A2Q的布线母基板B,在各构成 要素中分别形成有连接焊盘22a及导体图案23b。而且，在连接焊盘22a 上形成有导电性连接器件40，在导体图案23b上形成有密封器件30。就 在连接焊盘22a上形成导电性连接器件40而言，当采用了锡一银系等焊 锡作为导电性连接器件40时，通过将焊锡球在连接焊盘22a上定位并使 其加热熔融进而接合来进行。对于在导体图案23b上形成密封器件30而 言，通过基于溅射法等形成玻璃层，将形成为与导体图案23b相同形状的 玻璃掩模相对导体图案23b进行对位之后，实施曝光及蚀刻处理来实现。 这样，如果预先将密封器件30及导电性连接器件40形成在规定位置，则 能够同时进行基于密封器件30的机械接合(密封)和基于导电性连接器 件40的电连接，因此，可以提高微小电子机械装置X的制造作业性。
接着，如图2C所示，通过半导体母基板Bu)和布线母基板B2()借助密 封器件30而接合来形成接合体。具体而言，在进行了半导体母基板B10 与布线母基板B2Q的对位即各电极层50与各密封器件30、及各电极13与 各导电性连接器件40的对位之后，经由导电性连接器件40将半导体母基
板B,Q的各电极13与布线母基板B2Q的各连接焊盘22a接合，并且，借助 密封器件30将半导体母基板B,o与布线母基板B2Q的各导体图案23b接合， 由此，形成了接合体。对于半导体母基板Bu)的各电极13与布线母基板 B2。的各连接焊盘22a的接合而言，在采用锡一银系焊锡作为导电性连接 器件40、且导电性连接器件40与密封器件30的高度近似相同的情况下， 通过在布线母基板B2C的各连接焊盘22a上形成的导电性连接器件40上载 置了半导体母基板B,Q的各电极13之后，以规定温度(例如250 300。C) 及规定压力(例如O. lMPa)实施热压接来进行。另一方面，对于半导体母 基板B,o与布线母基板B加的各导体图案23b的接合而言，在采用A, P 7夕7 (注册商标)玻璃作为密封器件30、且密封器件30与导电性连接 器件40的高度近似相同的情况下，通过在布线母基板B^的各导体图案 23b上形成的密封器件30上载置了半导体母基板B1Q之后，以规定温度(例 如200 400。C)进行加热，然后一边加压(例如0.01MPa) —边施加规定 电压(例如50 300V)来进行。
其中，作为一边加压一边施加规定电压的方法可以举出，在布线母基
板B2。的下面整体配置用于进行电导通的导电板(由碳树脂等构成)，一
边通过该导电板进行加压，一边在半导体母基板Bu)的电极层50与导电板 之间施加电压的方法。根据这种方法，不仅可以利用导电板并借助布线母 基板B2Q，对密封器件30的整体进行更均匀的加压，而且可以利用导电板 并借助多个贯通导体23a及导体图案23b，对密封器件30的整体更加均匀 地施加电压。因此，如果采用本方法，则可抑制密封器件30整体的接合 强度的偏差，进而能够抑制成为泄漏源的裂缝等的产生，因此，可以充分 确保微小电子机械机构12所位于的密封空间的气密密封性。
另外，在采用焊锡作为导电性连接器件40的情况下，作为该焊锡优 选选择基于焊锡的接合温度比基于密封器件30的接合温度更高的材料。 如果选择这样的材料，则首先在通过密封器件30进行了密封之后，可以 持续进行基于导电性连接器件40的电连接，直到上升为规定温度，因此， 可有效防止作为导电性连接器件40的焊锡中含有的有机成分等附着于微 小电子机械机构12。
接着，如图2D所示，将半导体母基板Bu)及布线母基板B2o的接合体
按每个成为微小电子机械装置X的构成要素通过公知的分割方法(例如切 割加工)进行分割。如上所述，可以得到微小电子机械装置X。
由于本实施方式的微小电子机械装置X的制造方法，可以同时集中得 到多个微小电子机械装置X，所以，提高了微小电子机械装置X的生产率，
由此优选。而且，在利用导电性连接器件40对连接焊盘22a和微小电子 机械部件10的电极13进行电气接合的情况下，由于可以利用用于加热密 封器件30的热及用于对其进行加压的压力，所以，能够同时进行这样的 电气接合和基于密封器件30的密封。因此，上述的制造方法可提高微小 电子机械装置X的生产率。
图3是表示本发明的第二实施方式所涉及的微小电子机械装置XI的 剖面图。在本实施方式中，对与上述实施方式的构成对应的部分赋予相同 的参照符号，并省略其说明。微小电子机械装置X1包括微小电子机械 部件10A、布线基板20、密封器件30和导电性连接器件40。微小电子机 械部件10A具有第五布线导体60，其被设置在半导体基板ll的内部，一 端向设置在半导体基板ll的内部的电极层50导出，另一端向与半导体基 板ll的一方主面ll对置的另一方主面llb或侧面(本实施方式中为另一 方主面llb)导出。通过如此构成，可以从微小电子机械部件10A侧借助 第五布线导体60向密封器件30施加电压，能够进行微小电子机械部件10A 与布线基板20基于密封器件30的阳极接合。
图4是表示本发明的第三实施方式所涉及的微小电子机械装置X2的 剖面图。在本实施方式中，对与上述实施方式的构成对应的部分赋予相同 的参照符号，并省略其说明。微小电子机械装置X2包括微小电子机械 部件IO、布线基板20A、密封器件30和导电性连接器件40。构成布线基 板20A的绝缘基板21A在第一主面21b侧具有第一凹部21a、第二凹部 70和第三凹部72。第二凹部70被设置成以环状包围第一凹部21a的外侧。 密封器件30的至少一部分(本实施方式中为全部)被收容在第二凹部70 内。在图4所示的本实施方式中，第一凹部21a与第二凹部70连续，由 第一凹部21a和第二凹部70构成一个凹部71。 g卩，在该一个凹部71中， 可以与规定该一个凹部71的绝缘基板21A的内周面邻接地收容环状的密 封器件30。而且，第三凹部72设置在凹部71的外恻。并且，导电性连接 器件40的至少一部分(本实施方式为全部)被收容在第三凹部72内。这
样，由于密封器件30的至少一部分收容在第二凹部70、即一个凹部71 中，所以，可以使半导体基板ll的一方主面lla与绝缘基板21A的第一 主面2ib更加接近，由此，能够使微小电子机械部件10与布线基板20A 更加接近，从而可实现装置的低背化、装置的小型化。
另外，当不在绝缘基板21A上设置第二凹部70、而仅设置了第三凹 部72时，由于通过第三凹部72的深度也可以调整导电性连接器件40的 量，所以，如果更多地使用导电性连接器件40，则可以提高微小电子机械 部件10的电极13与布线基板20的连接焊盘22a之间的连接强度。
以上表示了本发明的具体实施方式
，但本发明不限定于此，能够在不 脱离本发明的思想的范围内实现各种变更。
在本发明中，虽然微小电子机械装置X各自被构成有一个微小电子机 械机构12，但也可以在一个微小电子机械装置内构成多个微小电子机械机 构12。
本实施方式中，在布线基板20的绝缘基板21上形成了第一凹部21a， 但不一定必须形成该第一凹部21a，例如也可以通过适当设定密封器件30 的高度，来确保微小电子机械机构12的驱动区域(密封空间)。
而且，本实施方式中在俯视观察微小电子机械装置X时，密封器件 30的形状与导体图案23b的形状重叠，但不一定必须如上所述地重叠，只 要密封器件30与导体图案23b的至少一部分重叠即可。其中，重叠的面 积越大，越能够借助导体图案23b对密封器件30高效地施加电压。
本实施方式中，作为进行布线基板20与未图示的外部电子电路基板 的电连接的外部端子，不限定于焊锡球23d，也可以采用导线端子或导电 性粘接剂等。
在本实施方式中，为了提高对微小电子机械机构12的电磁屏蔽效果， 可以在布线基板20的绝缘基板21的内部，迸而形成被供给接地电位的导体层。
本发明在不脱离其主旨或主要特征的情况下，能够通过其他的各种实 施方式来实施。因此，上述实施方式的所有点只不过是简单的例示，本发 明的范围只由权利要求的范围表示，不受说明书正文的限制。并且，属于
权利要求范围的变形与变更，都包含在本发明的范围内。
权利要求
1、一种微小电子机械装置，具备微小电子机械部件，其具有半导体基板、在该半导体基板的一方主面构成的微小电子机械机构、及与该微小电子机械机构电连接的电极；具有与所述半导体基板的一方主面对置的第一主面的绝缘基板；设置在所述绝缘基板的内部，并且一端向所述第一主面导出，与所述电极电连接的第一布线导体；被配置在所述半导体基板的一方主面与所述第一主面之间以包围所述微小电子机械机构，且将所述微小电子机械机构气密密封的由玻璃构成的密封器件；和在从所述密封器件隔开距离的位置，将所述电极和所述第一布线导体的所述一端进行电连接的导电性连接器件。
2、 根据权利要求l所述的微小电子机械装置，其特征在于， 所述密封器件能够通过阳极接合与所述半导体基板接合。
3、 根据权利要求1或2所述的微小电子机械装置，其特征在于，所述导电性连接器件在所述密封器件的外侧将所述电极与所述第一 布线导体的所述一端连接。
4、 根据权利要求1 3中任意一项所述的微小电子机械装置，其特征 在于，所述绝缘基板在所述第一主面侧具有第一凹部， 所述微小电子机械机构的至少一部分被收容在所述第一凹部内。
5、 根据权利要求1 4中任意一项所述的微小电子机械装置，其特征在于，所述绝缘基板在所述第一主面侧具有第二凹部， 所述密封器件的至少一部分被收容在所述第二凹部内。
6、 根据权利要求5所述的微小电子机械装置，其特征在于， 所述第二凹部为环状。
7、 根据权利要求1 6中任意一项所述的微小电子机械装置，其特征 在于，还具备设置在所述绝缘基板的内部，并且一端向所述第一主面导出且与所述 密封器件电连接的至少一个第二布线导体；和设置在所述第二布线导体的所述一端与所述密封器件之间的导体图案。
8、 根据权利要求7所述的微小电子机械装置，其特征在于， 所述第二布线导体，存在多个，且具备设置在所述绝缘基板的内部、并且电连接多个所述第二布线导体的第 三布线导体。
9、 根据权利要求7或8所述的微小电子机械装置，其特征在于， 俯视观察时，所述密封器件的形状与所述导体图案的形状重叠。
10、 根据权利要求7 9中任意一项所述的微小电子机械装置，其特 征在于，所述微小电子机械部件具备在所述半导体基板的内部设置的电极层。
11、 根据权利要求10所述的微小电子机械装置，其特征在于， 所述电极层向所述半导体基板的侧面导出。
12、 根据权利要求10或11所述的微小电子机械装置，其特征在于， 所述微小电子机械部件具备第四布线导体，其设置在所述半导体基板的内部， 一端与所述电极层连接，另一端向所述半导体基板的与该一方主 面对置的另一方主面或侧面导出。
13、 一种微小电子机械装置的制造方法，是权利要求10 12中任意 一项所述的微小电子机械装置的制造方法，包括在所述绝缘基板的所述导体图案上形成所述密封器件的形成工序； 使所述半导体基板的所述一方主面与所述绝缘基板的所述第一主面对置，并且，对所述电极层与所述密封器件、及所述电极与所述导电性连接器件分别进行对位的对位工序；将所述半导体基板与所述密封器件阳极接合的接合工序；和 对所述导电性连接器件进行加热，将所述电极与所述第一布线导体的所述一端连接的连接工序。
14、 根据权利要求13所述的微小电子机械装置的制造方法，其特征在于，同时进行所述接合工序和所述连接工序。
15、 根据权利要求13或14所述的微小电子机械装置的制造方法，其 特征在于，所述接合工序包括 对所述密封器件进行加热的工序；经由所述半导体基板及所述绝缘基板对所述密封器件进行加压的工 序；禾口借助所述半导体基板内的所述电极层及所述绝缘基板内的所述第二 布线导体，对所述密封器件施加电压的工序。
16、 一种微小电子机械装置的制造方法，是权利要求10 12中任意 一项所述的微小电子机械装置的制造方法，包括使半导体母基板与布线母基板进行对位的对位工序，所述半导体母基 板具有多个以所述微小电子机械部件作为构成要素所包含的微小电子机 械部件区域；所述布线母基板具有多个以所述绝缘基板作为构成要素所包 含的绝缘基板区域且在所述各绝缘基板上分别形成所述密封器件而构成；将所述半导体母基板的所述各半导体基板与所述各密封器件阳极接 合的接合工序；加热所述各导电性连接器件将所述电极与所述第一布线导体的所述 一端连接的连接工序；和将介由各密封器件所形成的所述半导体母基板与所述布线母基板的 接合体进行切断的工序。全文摘要
一种微小电子机械装置(X)，具有微小电子机械部件(10)、绝缘基板(21)、设置于绝缘基板(21)的贯通导体(22c)、密封器件(30)和导电性连接器件(40)。微小电子机械部件(10)具有半导体基板(11)、微小电子机械机构(12)及与微小电子机械机构(12)电连接的电极(13)。密封器件(30)由玻璃构成，被配置在半导体基板(11)与绝缘基板(21)之间以包围微小电子机械机构(12)，而使微小电子机械机构(12)气密密封。导电性连接器件(40)在从密封器件(30)隔开距离的位置将电极(13)与贯通导体(22c)的一端电连接。
文档编号H01L23/02GK101346815SQ20068004930
公开日2009年1月14日 申请日期2006年12月26日 优先权日2005年12月26日
发明者石井格 申请人:京瓷株式会社