JP2000304764A - 半導体力学量センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、センサチップの力学量検出部
に対するダストの侵入を効果的に防止する。 【解決手段】 微細構造の加速度検出部８を有するセン
サチップ２を、信号処理回路を有する信号処理チップ３
のマウント領域に搭載し、接着シート１６により接着す
る。センサチップ２の電極パッド９，１０と、信号処理
チップ３の電極パッド１４，１５との電気的接続を、フ
ィルムキャリアテープ４のテープリード１７，１８によ
り行なう。このとき、フィルムキャリアテープ４に、加
速度検出部８の上面部を覆うカバー部４ｂを設ける。加
速度検出部８を窪んだ形態に設け、フィルムキャリアテ
ープ４との間に所要量のクリアランスを確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば加速度セン
サやレートセンサ等の、微細構造の力学量検出部を有す
るセンサチップとそのセンサチップからの信号を処理す
る信号処理チップとを備えた半導体力学量センサ及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】この種の半導体力学量
センサ例えば容量式の加速度センサにおいては、加速度
検出部を有するセンサチップを、信号処理回路を有する
信号処理チップ上に搭載し、それらをワイヤボンディン
グにより接続した上で、セラミックパッケージに実装，
封止して構成されるものがある。また、前記加速度検出
部は、加速度の作用に応じて変位する可動電極と、この
可動電極に微細な隙間を挟んで対向配置される一対の固
定電極とを備える微細構造を備えている。

【０００３】ところで、上記加速度センサにおいては、
加速度検出部の可動電極と固定電極との間の微細な隙間
に、ダストが入ることは、可動電極の変位を阻害して動
作不良や特性不良を引起こす虞がある。このため、従来
では、センサウエハの製造からセラミックパッケージに
実装，封止するまでの組付工程全体を、クリーンルーム
等の空気が清浄化されたクリーンな環境で行なうように
していた。ところが、このように組付工程全体をクリー
ンな環境に保ためには、かなり大掛かりな設備が必要と
なり、また運転経費も増大する等の不具合がある。

【０００４】そこで、近年では、センサチップのウエハ
のレベルにおいて、ガラスあるいはシリコン製のキャッ
プを、センサウエハに対して接合することにより、その
後の加速度検出部へのダストの侵入を防止することが考
えられている。しかしながら、このようにキャップを接
合するものでは、キャップを設けるための材料や工程が
必要となり、コストがかかると共に、接合時にセンサチ
ップに応力が加えられて特性の変動を招いてしまう虞も
ある。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、簡単な構成で、センサチップの力学量
検出部に対するダストの侵入を効果的に防止することが
できる半導体力学量センサ及びその製造方法を提供する
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の半導
体力学量センサは、センサチップと信号処理チップとの
電気的接続を、両端部がセンサチップの電極部と信号処
理チップの電極パッドとに夫々接続されるテープリード
を有するフィルムキャリアテープにより行なう構成とす
ると共に、このフィルムキャリアテープによりセンサチ
ップの力学量検出部の上面部を覆うようにしたところに
特徴を有する。

【０００７】これによれば、センサチップの力学量検出
部の上面部が、フィルムキャリアテープにより覆われる
ようになるので、このフィルムキャリアテープがいわば
カバーとなって力学量検出部に対するダストの侵入を抑
制することができる。これにて、センサチップに対する
フィルムキャリアテープの接続の工程後の工程を、空気
の清浄化の度合の低い環境で行なうことが可能となり、
その分製造コストの低減を図ることができる。また、こ
の場合、センサチップと信号処理チップとを電気的に接
続するためのフィルムキャリアテープを、そのままカバ
ーとして利用できるので、例えばガラス製のキャップを
設ける場合と比べて、工程や材料費等を増大させること
なく、簡単な構成で済ませることができる。

【０００８】ところで、この構成において、力学量検出
部の上面にフィルムキャリアテープが接触するようなこ
とがあると、力学量検出部の変位を阻害したり、静電気
による悪影響を与えたりする等の虞がある。そこで、前
記力学量検出部を、その上面がセンサチップの上面部よ
りも窪んだ形態となるように設けたり（請求項２の発
明）、あるいは、テープリードを、センサチップの電極
部に対し、所定高さのバンプを介して接続する構成とす
ることもできる（請求項３の発明）。これらによれば、
力学量検出部とフィルムキャリアテープとの間に、所要
量のクリアランスを確保することができ、上記不具合を
未然に防止することができる。

【０００９】そして、本発明の請求項４の半導体力学量
センサの製造方法は、フィルムキャリアテープがセンサ
チップの力学量検出部を覆う形態でテープリードの一端
側を電極部に接続する工程と、センサチップを信号処理
チップのマウント領域に搭載する工程と、フィルムキャ
リアテープのテープリードの他端側を信号処理チップの
電極パッドに接続する工程とを順に実行するところに特
徴を有する。

【００１０】これによれば、まず、フィルムキャリアテ
ープにセンサチップを接続する工程が行なわれるので、
センサチップをフィルムキャリアテープ単位で取扱いな
がら次の工程に進むことができるようになり、ハンドリ
ング等の取扱いの面で有利となる。そして、この段階
で、既にセンサチップの力学量検出部に対するダストの
侵入防止を図ることができるので、センサチップを信号
処理チップに搭載する工程以降の工程を空気の清浄化の
度合の低い環境で行なうことが可能となり、その分製造
コストの低減を図ることができる。

【００１１】また、この場合、センサチップを、その裏
面側に配置された接着シートを介して信号処理チップに
搭載する構成とすると共に、その接着シートを、センサ
ウエハの段階でその裏面側に貼着するようにすることが
できる（請求項５の発明）。これによれば、センサウエ
ハの段階で、センサチップの裏面側が接着シートにより
覆われるので、その後の力学量検出部に対する裏面側か
らのダストの侵入を防止することができ、より効果的と
なる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を容量式の加速度セ
ンサに適用した一実施例について、図面を参照しながら
説明する。図１は、本実施例に係る半導体力学量センサ
たる加速度センサ１の構成（パッケージに実装される前
の状態）を示している。この加速度センサ１は、センサ
チップ２、信号処理チップ３、フィルムキャリアテープ
４を備えて構成される。

【００１３】このうち、前記センサチップ２は、例えば
単結晶シリコンから矩形状に構成され中心部に矩形開口
部５ａを有した支持基板５上に、絶縁膜６を介して矩形
状の単結晶シリコン層７を有して構成されている。そし
て、図２にも示すように、前記単結晶シリコン層７は、
ほぼ矩形枠状に構成された枠部７ａと、その枠部７ａの
内側の微細構造の力学量検出部たる加速度検出部８とを
有して構成されている。この加速度検出部８は、前記開
口部５ａに対応した矩形領域に設けられている。また、
前記枠部７ａのうち左辺部には、前後に並んで３個の接
続用の電極部たる電極パッド９が設けられ、また右辺部
にもそれと対称的に位置して３個の電極部たる電極パッ
ド１０が設けられている。

【００１４】前記加速度検出部８は、図２に示すよう
に、加速度の作用に応じて変位する可動電極部１１と、
一対の固定電極部１２，１３とを有して構成される。こ
のうち可動電極部１１は、左右両端が前記枠部７ａに支
持され、加速度検出部８の中心部を左右方向に延びるマ
ス部１１ａの左右両端部に前後方向に細長い矩形枠状を
なす梁部１１ｂを有すると共に、そのマス部１１ａから
前方及び後方に夫々いわば櫛歯状に延びる多数本の細幅
状の可動電極１１ｃを有して構成されている。また、こ
の可動電極部１１（マス部１１ａの左端側）は、前記枠
部７ａの左辺部の中央に位置する電極パッド９に電気的
に接続されている。

【００１５】これに対し、前記固定電極部１２は、前記
枠部７ａの前辺部を左右方向に延びる固定電極配線部１
２ａから後方にいわば櫛歯状に延びる多数本の細幅状の
第１の固定電極１２ｂを有して構成されている。この固
定電極１２ｂは、前記可動電極１１ｃのすぐ左側に微小
な隙間を介して平行に隣合うように設けられている。こ
の固定電極部１２（固定電極配線部１２ａの左端部）
は、前記枠部７ａの左辺部の前側の電極パッド９に電気
的に接続されている。

【００１６】また、前記固定電極部１３は、前記枠部７
ａの後辺部を左右方向に延びる固定電極配線部１３ａか
ら前方にいわば櫛歯状に延びる多数本の細幅状の第２の
固定電極１３ｂを有して構成されている。この固定電極
１３ｂは、前記可動電極１１ｃのすぐ右側に微小な隙間
を介して平行に隣合うように設けられている。この固定
電極部１３（固定電極配線部１３ａの左端部）は、前記
枠部７ａの左辺部の後側の電極パッド９に電気的に接続
されている。

【００１７】これにて、前記可動電極部１１（可動電極
１１ｃ）と固定電極部１２（第１の固定電極１２ｂ）と
の間、及び、可動電極部１１（可動電極１１ｃ）と固定
電極部１３（第２の固定電極１３ｂ）との間に夫々コン
デンサが形成され、これらコンデンサの静電容量は、加
速度の作用に伴う可動電極部１１の変位に応じて差動的
に変化することになり、もって、加速度を容量値の変化
として取出すことができるようになっているのである。
尚、本実施例では、図１に示すように、加速度検出部８
は、例えば上面全体がエッチングされることにより、セ
ンサチップ２の上面（単結晶シリコン層７の枠部７ａの
上面）よりも若干量だけ窪んだ形態に設けられている。

【００１８】一方、前記信号処理チップ３は、前記セン
サチップ２よりも若干大きな矩形板状をなし、図示はし
ないが、前記センサチップ２の加速度検出部８からの信
号を処理する信号処理回路、具体的には、容量変化を電
圧変化に変換して所定の出力に増幅するための、容量−
電圧変換部、フィルタ、信号増幅部等を備えて構成され
ている。そして、図１に示すように、この信号処理チッ
プ３の上面の中央部が前記センサチップ２が搭載される
マウント領域とされ、この信号処理チップ３の上面の左
辺部及び右辺部には、前記センサチップ２の電極パッド
９及び１０に対応してそれらと夫々電気的な接続が行な
われる電極パッド１４及び１５（各１個のみ図示）が設
けられている。

【００１９】後の製造方法の説明でも述べるように、前
記センサチップ２は、前記信号処理チップ３の上面のマ
ウント領域に搭載され、その裏面側に設けられた接着シ
ート１６によって信号処理チップ３に接着されるように
なっている。そして、センサチップ２の各電極パッド９
と信号処理チップ３の各電極パッド１４との電気的接
続、及び、センサチップ２の各電極パッド１０と信号処
理チップ３の各電極パッド１５との電気的接続が、前記
フィルムキャリアテープ４により行なわれるようになっ
ている。

【００２０】さて、前記フィルムキャリアテープ４は、
図３に示すように、横長な矩形状をなす枠状部４ａと、
その内側に設けられ前記センサチップ２よりも若干量だ
け小さい大きさの矩形状のカバー部４ｂとを一体に有し
て構成されている。そして、その下面部には、前記各電
極パッド９と各電極パッド１４とを接続するための３本
のテープリード１７が、それらの位置に対応して、前記
カバー部４ｂの左辺部と前記枠状部４ａの左辺部との間
に掛け渡されるように延びて設けられ、また、前記各電
極パッド１０と各電極パッド１５とを接続するための３
本のテープリード１８が、それらの位置に対応して、前
記カバー部４ｂの右辺部と前記枠状部４ａの右辺部との
間に掛け渡されるように延びて設けられている。

【００２１】図１に示すように、前記テープリード１７
の一端側（右端側）が電極パッド９にバンプ１９を介し
て接続されると共に、他端側（左端側）が電極パッド１
４に接続され、また、前記テープリード１８の一端側
（左端側）が電極パッド１０にバンプ１９を介して接続
されると共に、他端側（右端側）が電極パッド１５に接
続され、もって、センサチップ２と信号処理チップ３と
の電気的接続がなされるようになっている。

【００２２】このとき、フィルムキャリアテープ４のカ
バー部４ｂが、前記センサチップ２の加速度検出部８の
上面部を覆うようになっている。また、前記加速度検出
部８が窪んだ形態に設けられていると共に、フィルムキ
ャリアテープ４がセンサチップ２の上面から前記バンプ
１９の高さ分だけ浮上がった状態に配置されることによ
り、加速度検出部８の上面とフィルムキャリアテープ４
のカバー部４ｂとの間には、所要量のクリアランスが確
保されるようになっている。

【００２３】尚、前記フィルムキャリアテープ４は、図
３で横方向に多数個がつながった状態の長尺なロール状
のものとして供され（図４（ｃ），（ｄ）参照）、後に
切離されるようになっている。また、図示はしないが、
上記加速度センサ１は、例えばセラミックパッケージ
（あるいは金属パッケージ）内に実装され、気密に封止
された上で製品として供されるようになっている。

【００２４】次に、上記した加速度センサ１を製造する
手順について、図４も参照して述べる。図４は、本実施
例に係る加速度センサ１の製造手順を順に示しており、
まず、図４（ａ）に示すように、例えばＳＯＩウエハに
対するウエハ処理により、多数個のセンサチップ２を有
したセンサウエハ２０が製造される。この場合、ＳＯＩ
ウエハに対してマイクロマシニング技術を用いて加速度
検出部８が形成されると共に、周知のプロセスにより電
極パッド９，１０や配線等の回路が形成され、更には電
極パッド９，１０上にバンプ１９が形成される。また、
上述のように、加速度検出部８は、エッチングにより、
その上面がセンサチップ２の上面よりも若干量だけ窪ん
だ形態に形成される。

【００２５】そして、図４（ｂ）に示すように、上記セ
ンサウエハ２０の裏面全体に大形の接着シート１６を貼
付ける工程が実行される。これにて、各センサチップ２
の裏面側が接着シート１６により覆われ、加速度検出部
８に対する裏面側からのダストの侵入が防止されるよう
になる。この後、センサウエハ２０を個々のセンサチッ
プ２に切断するダイシングの工程が実行される。この切
断工程では、同時に前記接着シート１６も個片に分割さ
れるようになり、図４（ｃ）に示すように、各センサチ
ップ２は、裏面側に接着シート１６を有した状態に分割
される。

【００２６】次いで、図４（ｄ）に示すように、各セン
サチップ２を、フィルムキャリアテープ４に対し搭載し
接合するボンディングの工程が実行される。この工程で
は、長尺なフィルムキャリアテープ４に対し、周知のＴ
ＡＢ技術を用いて、各センサチップ２の電極パッド９，
１０（バンプ１９）と、フィルムキャリアテープ４の各
テープリード１７，１８の一端側とを夫々ボンディング
することにより行なわれる。このとき、フィルムキャリ
アテープ４のカバー部４ｂが、各センサチップ２の加速
度検出部８の上面部を覆う形態とされる。尚、少なくと
もここまでの工程は、空気の清浄度の高いクリーンルー
ム等で行なわれ、加速度検出部８に対するダストの侵入
が防止されるようになっている。

【００２７】この後、図４（ｅ）に示すように、フィル
ムキャリアテープ４が個片に切断（打抜き）され、上面
側にフィルムキャリアテープ４を有するセンサチップ２
が得られる。そして、図４（ｆ）に示すように、このセ
ンサチップ２を、信号処理チップ３のマウント領域に搭
載し、その裏面側の接着シート１６により接着する工程
が実行される。引続き、フィルムキャリアテープ４の各
テープリード１７，１８の他端側を、夫々信号処理チッ
プ３の電極パッド１４，１５に接続する工程が実行され
る。

【００２８】これにて、図１に示すように、センサチッ
プ２と信号処理チップ３との電気的接続がフィルムキャ
リアテープ４のテープリード１７，１８により行なわ
れ、且つ、そのフィルムキャリアテープ４のカバー部２
ｂにより加速度検出部８の上面部が覆われた加速度セン
サ１が得られるのである。しかる後、この加速度センサ
１のセラミックパッケージ内への実装，封止の工程が実
行される。

【００２９】上記のように構成された加速度センサ１に
おいては、センサチップ２の加速度検出部８の上面部
が、フィルムキャリアテープ４のカバー部４ｂにより覆
われ、加速度検出部８に対するダストの侵入が阻止され
るようになるので、加速度検出部８の可動電極１１ｃと
固定電極１２ｂ，１３ｂとの間の微細な隙間にダストが
挟まって動作不良を引起こすといった不具合を未然に防
止しながらも、センサチップ２に対するフィルムキャリ
アテープ４の接続の工程後の工程を、空気の清浄化の度
合の低い環境で行なうことが可能となる。

【００３０】この場合、センサチップ２と信号処理チッ
プ３とを電気的に接続するためのフィルムキャリアテー
プ４を、そのままカバーとして利用できるので、従来の
ような例えばガラス製のキャップを設ける場合と異な
り、特別な工程や材料を必要とすることもなく、安価に
済ませることができる。従って、本実施例によれば、簡
単な構成で、センサチップ２の加速度検出部８に対する
ダストの侵入を効果的に防止することができ、ひいては
製造コストの低減を図ることができるという優れた効果
を得ることができる。

【００３１】また、本実施例では、加速度検出部８をセ
ンサチップ２の上面から窪んだ形態に設けると共に、バ
ンプ１９によりフィルムキャリアテープ４をセンサチッ
プ２の上面から浮上がるようにし、加速度検出部８とフ
ィルムキャリアテープ４のカバー部４ｂとの間に所要量
のクリアランスを確保するようにしたので、加速度検出
部８の上面にフィルムキャリアテープ４が接触して可動
電極部１１の変位を阻害したり、静電気による悪影響を
与えたりする等の不具合を未然に防止することができる
といったメリットを得ることができる。

【００３２】そして、本実施例の加速度センサ１の製造
方法によれば、先にセンサチップ２を長尺なフィルムキ
ャリアテープ４に接合した後、信号処理チップ３への搭
載を行なうようにしたので、センサチップ２をフィルム
キャリアテープ４単位で取扱いながら次の工程に進むこ
とができるようになり、ハンドリング等の取扱いの面で
有利となり、また、センサチップ２を信号処理チップ３
に搭載する工程以降の工程を空気の清浄化の度合の低い
環境で行なうことが可能となる。さらには、センサチッ
プ２を信号処理チップ３に接着するための接着シート１
６をセンサウエハ２０の段階で貼着するようにしたの
で、加速度検出部８に対する裏面側からのダストの侵入
も効果的に防止することができるものである。

【００３３】尚、上記実施例における製造方法にあって
は、大形の接着シート１６をセンサウエハ２０の段階で
貼付けるようにしたが、センサチップ２を個片に分割し
た後に、細片化された接着シート１６を貼付けるように
しても良く、さらには、接着シートを用いずに、液状
（ゲル状）の接着剤等を用いてセンサチップ２を信号処
理チップ３に接着するようにしても良い。そして、長尺
なフィルムキャリアテープ４にセンサチップ２を接合し
た後、インラインにてフィルムキャリアテープ４を切断
するのではなく、再度ロール状に巻取り別途供給するよ
うにしても良い。この場合、フィルムキャリアテープに
帯電防止用の導電パターンを設けるといったことも可能
である。

【００３４】また、上記実施例では、加速度検出部８を
センサチップ２の上面よりも窪んだ形態に設けるように
したが、加速度検出部をセンサチップの上面と面一に設
け、バンプ１９の高さ設定のみによって、加速度検出部
とフィルムキャリアテープとの間に所要量のクリアラン
スを確保するようにしても良い。その他、加速度センサ
に限らず、レートセンサ等微細構造の力学量検出部を有
する半導体力学量センサ全般に広く本発明を適用するこ
とができる等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜
変更して実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、加速度センサ
の縦断正面図

【図２】センサチップの平面図

【図３】フィルムキャリアテープの平面図

【図４】製造工程を順に示す図

【符号の説明】

図面中、１は加速度センサ（半導体力学量センサ）、２
はセンサチップ、３は信号処理チップ、４はフィルムキ
ャリアテープ、４ｂはカバー部、８は加速度検出部（力
学量検出部）、９，１０は電極パッド（電極部）、１１
は可動電極部、１２，１３は固定電極部、１４，１５は
電極パッド、１６は接着シート、１７，１８はテープリ
ード、１９はバンプ、２０はセンサウエハを示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微細構造の力学量検出部及び接続用の電
   極部を有するセンサチップと、このセンサチップが搭載
   されるマウント領域及び前記電極部と電気的接続が行な
   われる電極パッドを有し前記力学量検出部からの信号を
   処理する信号処理チップとを備える半導体力学量センサ
   において、 前記センサチップと信号処理チップとの電気的接続を、
   両端部が前記電極部と電極パッドとに夫々接続されるテ
   ープリードを有するフィルムキャリアテープにより行な
   う構成とすると共に、このフィルムキャリアテープによ
   り前記センサチップの力学量検出部の上面部を覆うよう
   にしたことを特徴とする半導体力学量センサ。
2. 【請求項２】 前記力学量検出部は、その上面がセンサ
   チップの上面部よりも窪んだ形態で設けられていること
   を特徴とする請求項１記載の半導体力学量センサ。
3. 【請求項３】 前記テープリードは、前記センサチップ
   の電極部に対し、所定高さのバンプを介して接続されて
   いることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体力学
   量センサ。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の半
   導体力学量センサを製造するための方法であって、 前記フィルムキャリアテープが前記センサチップの力学
   量検出部を覆う形態で、前記テープリードの一端側を前
   記電極部に接続する工程と、 前記センサチップを前記信号処理チップのマウント領域
   に搭載する工程と、 前記フィルムキャリアテープのテープリードの他端側を
   前記信号処理チップの電極パッドに接続する工程とを順
   に実行することを特徴とする半導体力学量センサの製造
   方法。
5. 【請求項５】 センサチップは、その裏面側に配置され
   た接着シートを介して信号処理チップに搭載されると共
   に、前記接着シートは、センサウエハの段階でその裏面
   側に貼着されることを特徴とする請求項４記載の半導体
   力学量センサの製造方法。