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公開番号2025064614
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2023174512
出願日2023-10-06
発明の名称半導体装置およびその製造方法
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B81B 3/00 20060101AFI20250410BHJP(マイクロ構造技術)
要約【課題】振動板に加わる物理的な損傷を抑制できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置1は、支持部10と、支持部10の主面15に固定端が接続され、厚さ方向に振動可能な梁型の振動板20と、振動板20の振動可能な方向に向いた搭載面200に搭載された圧電素子30を有する。搭載面200の面法線方向から見て、主面15の固定端が接続された領域の残余の領域が振動板20の周囲に露出する。搭載面200に平行な方向から見て、残余の領域と搭載面200との間に段差が形成され、残余の領域において振動板20の側面が露出している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
支持部と、
前記支持部の主面に固定端が接続され、厚さ方向に振動可能な梁型の振動板と、
前記振動板の振動可能な方向に向いた搭載面に搭載された圧電素子と、
を備え、
前記搭載面の面法線方向から見て、前記主面の前記固定端が接続された領域の残余の領域が前記振動板の周囲に露出し、
前記搭載面に平行な方向から見て、前記残余の領域と前記搭載面との間に段差が形成され、前記残余の領域において前記振動板の側面が露出している、
半導体装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記圧電素子が、
一対の電極と、
前記一対の電極に挟まれた圧電膜と、
を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記振動板が片持ち梁構造であって、第１の端部が前記固定端であり、第２の端部が自由端である、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記振動板が両持ち梁構造であって、前記振動板の第１の端部が前記支持部と接続する前記固定端の１つであり、前記振動板の第２の端部が前記支持部と接続する前記固定端の他の１つである、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項５】
シリコン基板、絶縁層およびシリコン層の活性層をこの順に積層したＳＯＩ基板を用いて形成されており、
前記支持部が前記シリコン基板に形成され、
前記振動板が前記活性層に形成され、
前記支持部と前記振動板の間に前記絶縁層が配置されている、
請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記支持部と前記振動板が一体的に単層の半導体基板に形成されている、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記搭載面に平行な方向から見て、前記支持部の前記残余の領域と前記振動板の前記搭載面との間の生じる段差の大きさが、前記振動板の板厚である、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体基板の主面に定義された搭載面に圧電素子を形成し、
前記搭載面の周囲に、前記搭載面に平行な方向から見て前記搭載面よりも厚さ方向に低くした外縁領域を前記半導体基板に形成し、
前記搭載面の下方の前記半導体基板を選択的にエッチング除去して、前記搭載面の周囲の前記半導体基板の一部である支持部に固定端が接続し、前記厚さ方向に振動可能な梁型の振動板を形成し、
前記外縁領域を切断線として、前記半導体基板を複数の半導体装置に分割する、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記搭載面に第１電極、圧電膜、第２電極をこの順に積層して、前記圧電素子を形成する、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
第１の端部が前記固定端であり、第２の端部が自由端である片持ち梁構造の前記振動板を形成する、請求項８又は９に記載の半導体装置の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスを用いて製造されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デバイスの１つとして、半導体基板に形成された梁型の振動板と振動板に配置された圧電素子を含むトランスデューサが知られている。振動板と圧電素子を含むトランスデューサは、電気信号により圧電素子を振動させて振動板を駆動するアクチュエータ、或いは、振動板の振動により圧電素子に電気信号を発生させるセンサなどとして使用されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２２／０７５１１４号
【０００４】
［概要］
半導体基板に梁型の振動板を含むＭＥＭＳデバイスを形成した場合に、半導体基板を切断してＭＥＭＳデバイスがチップ化される。半導体基板の切断方式には、ブレードにより半導体基板を切断するダイシング方法、レーザを照射して半導体基板を切断するダイシング方法などが使用されている。このため、半導体基板を切断する工程において、振動板にブレード又はレーザが接触して、振動板に物理的な損傷が加わる恐れがある。
【０００５】
本開示の目的は、振動板に加わる物理的な損傷を抑制できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】
上述した課題を解決するために、本開示の一態様は、支持部と、支持部の主面に固定端が接続され、厚さ方向に振動可能な梁型の振動板と、振動板の振動可能な方向に向いた搭載面に搭載された圧電素子を有する半導体装置である。搭載面の面法線方向から見て、主面の固定端が接続された領域の残余の領域が振動板の周囲に露出する。搭載面に平行な方向から見て、主面の残余の領域と搭載面との間に段差が形成され、残余の領域において振動板の側面が露出している。
【０００７】
本開示の他の一態様は、半導体基板の主面に定義された搭載面に圧電素子を形成し、搭載面の周囲に、搭載面に平行な方向から見て搭載面よりも厚さ方向に低くした外縁領域を半導体基板に形成することを含む半導体装置の製造方法である。搭載面の下方の半導体基板を選択的にエッチング除去して、搭載面の周囲の半導体基板の一部である支持部に固定端が接続し、厚さ方向に振動可能な梁型の振動板を形成する。更に、外縁領域を切断線として、半導体基板を複数の半導体装置に分割する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
図２は、第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な平面図である。
図３は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その１）。
図４は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その２）。
図５は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その３）。
図６は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その４）。
図７は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その５）。
図８は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その６）。
図９は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その７）。
図１０は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その８）。
図１１は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その９）。
図１２は、第１の実施形態に係る半導体装置のチップ化前の平面図である。
図１３は、第１の実施形態に係る半導体装置のチップ化後の平面図である。
図１４は、比較例の半導体装置の構成を示す模式図である。
図１５は、比較例の半導体装置のチップ化した状態を示す模式図である。
図１６は、比較例の半導体装置の実装した状態を示す模式図である。
図１７は、第１の実施形態に係る半導体装置の実装した状態を示す模式図である。
図１８は、第１の実施形態の変形例に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
図１９は、第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
図２０は、その他の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
図２１は、その他の実施形態に係る半導体装置の他の構成を示す模式的な断面図である。
【０００９】
［詳細な説明］
以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、以下で説明する実施形態は、包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の設置位置および接続形態は、一例であり、本開示に限定する主旨ではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。さらに、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。また、以下の実施形態およびその変形例には、同様の構成要素が含まれている場合があり、同様の構成要素には共通の符号を付与し、重複する説明を省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る半導体装置１は、図１に示すように、支持部１０と、梁型の振動板２０と、圧電素子３０を備える。図１に示した半導体装置１では、振動板２０は片持ち梁構造である。すなわち、振動板２０の第１の端部２１が固定端であり、第１の端部２１に対向する第２の端部２２が自由端である。振動板２０は、支持部１０の主面１５に固定端が接続され、厚さ方向に振動可能である。圧電素子３０は、振動板２０の振動可能な方向に向いた搭載面２００に搭載されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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