JP2008249390A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ感度が低下することなく、製造工程の簡略化と歩留まりの低下の防止とを実現することが可能な半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明は、第１の厚さを有する第１の領域と、第１の領域の周辺に画成され第１の厚さよりも厚い第２の厚さを有する第２の領域と、第２の領域の周辺に画成され第２の厚さよりも厚い第３の厚さを有する第３の領域と、を有するパッケージであって、第３の領域にパッケージの外部と電気的に接続される接続パッドを有するパッケージと、第１の錘部と、第１の錘部を離間して囲む固定部と、第１の錘部と固定部とを連結する可撓性を有する梁部と、を有するセンサチップであって、固定部がパッケージの第２の領域に配置されるセンサチップと、固定部及び梁部と離間され、第１の錘部に接着層を介して接続される第２の錘部とを有する半導体装置を提供する。

【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に３次元加速度センサを用いて３次元それぞれの加速度を検出することが可能な半導体装置及びその製造方法に関する。

近年、自走車やロボット、各種精密機器など、産業上の様々な分野において加速度センサが広く用いられている。なかでも、小型且つ軽量であること、正確且つ確実な動作が期待できること、低コストであることなどの観点から、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を利用した半導体加速度センサを搭載した半導体装置の需要が急増している。

半導体加速度センサには、ピエゾ抵抗効果、すなわち発生した応力に比例して抵抗値が変化する現象を利用することで、加速度の検知を行うものがある。このような半導体加速度センサは、一般的にセラミック製のパッケージ内部にセンサチップとして搭載されて半導体装置を構成する。

一般に、従来の三次元加速度センサは、例えば、中央に配置された錘部と、一端が錘部に接続され、可撓性有する４本の梁部と、４本の梁部の他端がそれぞれ固定された枠状の固定部とを具えた構成を有する。各梁部には、ピエゾ抵抗素子が形成され、これらが配線パターンによって接続されることで、ホイートストン・ブリッジ回路が形成される。

このようなセンサチップを有する半導体装置に速度の変化が生じると、錘部の慣性運動によって生じた応力により梁部が撓む。同時に、梁部に貼り付けられたピエゾ抵抗素子もそれに伴って撓み、この撓みにより各ピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化する。この変化によってホイートストン・ブリッジ回路の抵抗バランスが変化し、この抵抗バランスの変化を電流の変化又は電圧の変化として測定することで、加速度を検知することができる。
以上のようなセンサチップは、例えば以下に示す特許文献１に開示されている。

特許第２１２７８４０号

しかしながら、従来技術によるセンサチップでは、センサ感度を向上させるために、梁部を錘部及び固定部よりも薄く形成する必要がある。このため、製造工程が複雑化してしまうという問題が存在する。また、梁部を薄く加工する際、これが破損してしまう可能性も有り、歩留まりが低下してしまう可能性もあるという問題が存在する。
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、センサ感度が低下することなく、製造工程の簡略化と歩留まりの低下の防止とを実現することが可能な半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明による半導体装置は、第１の厚さを有する第１の領域と、第１の領域の周辺に画成され第１の厚さよりも厚い第２の厚さを有する第２の領域と、第２の領域の周辺に画成され第２の厚さよりも厚い第３の厚さを有する第３の領域と、を有するパッケージであって、第３の領域にパッケージの外部と電気的に接続される接続パッドを有するパッケージと、第１の錘部と、第１の錘部を離間して囲む固定部と、第１の錘部と固定部とを連結する可撓性を有する梁部と、を有するセンサチップであって、固定部がパッケージの第２の領域に配置されるセンサチップと、固定部及び梁部と離間され、第１の錘部に接着層を介して接続される第２の錘部とを有して構成される。

また、本発明による他の半導体装置は、第１の厚さを有する第１の領域と、第１の領域の周辺に画成され第１の厚さよりも厚い第２の厚さを有する第２の領域と、を有するパッケージであって、第１の領域にパッケージの外部と電気的に接続される接続端子を有するパッケージと、第１の錘部と、第１の錘部を離間して囲み、電極パッドを有する固定部と、第１の錘部と固定部とを連結する可撓性を有する梁部と、を有するセンサチップであって、接続端子と電極パッドとが接続されてパッケージ上に配置されるセンサチップと、固定部及び梁部と離間され、第１の錘部に接続層を介して接続される第２の錘部とを有して構成される。

さらに、本発明による他の半導体装置は、第１の厚さを有する第１の領域と、第１の領域の周辺に画成され第１の厚さよりも厚い第２の厚さを有する第２の領域と、を有するパッケージであって、第１の領域にパッケージの外部と電気的に接続される接続端子を有するパッケージと、電極パッドを有する固定部と、固定部を離間して囲む第１の錘部と、固定部と第１の錘部とを連結する可撓性を有する梁部と、を有するセンサチップであって、接続端子と電極パッドとが接続されてパッケージに配置されるセンサチップと、第１の錘部上に形成され、固定部を離間して覆う第２の錘部とを有して構成される。

本発明によれば、センサ感度が低下することなく、製造工程の簡略化と歩留まりの低下の防止とを実現することが可能な半導体装置及びその製造方法を実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の説明において、各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係にのみ限定されるものではない。また、各図では、構成の明瞭化のため、実際には見ることのできない部分の構成についても破線によって記載する場合がある。さらに、後述において例示する数値は、本発明の好適な例に過ぎず、従って、本発明は例示された数値に限定されるものではない。

図１は、本願発明の実施例１における半導体装置の上面図であって、半導体装置内の位置関係を明確にするために蓋部を省略した図である。また、図２は図１の半導体装置のＡ−Ａ´での断面図である。なお、説明の便宜上、図１における紙面奥行き方向を垂直方向とし、垂直方向の図２における蓋部側を上側とする。また、図２における紙面奥行き方向を水平方向とする。

半導体装置１００は、センサチップ１１０と、センサチップ１１０が搭載されるパッケージ１２０と、センサチップ１１０に接続される追加錘部１３０と、センサチップ１１０を覆うとともにパッケージ１２０に接続される蓋部１４０とを具えている。なお、図１では上述のとおり蓋部１４０は省略し、センサチップ１１０を太線、追加錘部１３０及びパッケージ１１０の第１の領域それぞれの外形を破線で示している。

センサチップ１１０は、錘部１１１と、錘部１１１を離間して囲む固定部１１２と、錘部１１１と固定部１１２とを連結する梁部１１３とを有している。また、本願発明の実施例１におけるセンサチップ１１０は、センサチップ１１０の製造方法にて後述するように支持基板と、支持基板上に形成される絶縁層と、絶縁層上に形成されるＳＯＩ層とからなるＳＯＩ基板を用いて形成される。

錘部１１１と固定部１１２と梁部１１３とは、センサチップ１１０のＳＯＩ層において一体的に形成されるものであって、それぞれの役割に応じて領域として分けて定義されるものである。すなわち、センサチップ１１０を構成するＳＯＩ基板のＳＯＩ層において、外部の応力によらずパッケージ１２０に固定される領域を固定部１１２と、主に外部からの応力によって変位する部分を錘部１１１と、固定部１１２と錘部１１１との変位量に応じて撓む領域を梁部１１３としている。

錘部１１１は、ＳＯＩ層、絶縁層、支持基板からなり、垂直方向に見た場合において、錘部１１１のＳＯＩ層と錘部１１１の絶縁層とは同程度の形状でありかつ重なった形状となる。また、錘部１１１の支持基板は錘部１１１のＳＯＩ層と中心は一致するが、錘部１１１より大きい形状となっている。

梁部１１３は、ＳＯＩ層からなり、長方形状の形状である。本願発明の実施例１におけるセンサチップ１１０の梁部１１３は、固定部１１２の４辺各々に１つずつ設けられ、錘部１１１を支持している。また、梁部１１３には撓みに応じて抵抗が変位するピエゾ抵抗素子が形成されている。

固定部１１２は、ＳＯＩ層、絶縁層、支持基板からなり、外周が矩形状であって所定の幅Ｂを有する枠状の形状であり、垂直方向に見た場合において、ＳＯＩ層、絶縁層、支持基板は同程度の形状であり重なった形状となる。また、固定部１１２上にはピエゾ抵抗素子と配線（図示せず）によって接続される電極パッド１１４が形成される。固定部１１２の支持基板の厚さは下面が錘部１１１の支持基板の厚さと同じ厚さとなっている。

パッケージ１２０は、パッケージ１２０の中央部分に第１の厚さの第１の領域１２１と、第１の領域１２１を囲み第１の厚さよりも厚い第２の厚さの第２の領域１２２と、第２の領域１２２を囲み第２の厚さよりも厚い第３の厚さの第３の領域１２３と、第３の領域１２３を囲み第３の厚さよりも厚い第４の厚さの第４の領域１２４とを有している。

第１の領域１２１は、センサチップ１１０の外周よりも狭い領域であって、センサチップ１１０の外周より幅Ｂだけ内側となり、且つセンサチップ１１０の内周より広い領域である。ここで、第１の領域１２１は、垂直方向に見た場合において、後述する追加錘部１３０の形状より大きい領域であれば良い。このとき、例えば、第１の領域１２１の外周は追加錘部１３０の外周よりも所定の幅だけ大きい領域であることが望ましい。これによって過度の外部応力が追加錘部１３０に与えられた場合にその変位を制限することによってセンサチップ１１０が破損することを防止することができる。例えば、第１の領域１２１は外部錘部１３０の外周よりも所定の幅として３〜５μｍ程度大きい領域とすることによってこれらの効果を得ることができる。

第２の領域１２２は、センサチップ１１０を搭載する領域であって、センサチップ１１０を搭載できる程度の幅を有する領域である。また、第２の領域１２２は、第１の領域１２１の第１の厚さよりも厚い第２の厚さを有する。ここで、第２の領域１２２は、第１の領域１２１の外周を完全に囲う領域でなくても良い。例えば、センサチップ１１０の４つの角部のみで支持して搭載する場合には第２の領域１２２もまた第１の領域の４つの角部に形成されれば足りる。センサチップ１１０とパッケージ１２０との固定面が少なくなるほど固定する力は小さくなるが、センサチップ１１０とパッケージ１２０との熱膨張係数の差による応力が少なくなる。センサチップ１１０に加わる不要な応力が減ることによってセンサチップ１１０のゼロ点補正を容易にし、ひいては検出精度が向上する効果を有する。本願発明の実施例１の半導体装置においては、センサチップ１１０とパッケージ１２０とを接着する場合、弾性率２０ＭＰａ以下のシリコーンゴム系の接着剤によって接着される。これによって、弾性率の低い接着剤によってセンサチップ１２０を固定することにより上述の応力を緩和するとともに耐衝撃性を向上することが可能となる。また、第２の領域１２２には、センサチップ１１０の固定部１１２が接続されて搭載されるが、固定部１１２の第２領域１２２との接合面は第１の領域１２１上に延在する突出部が形成されるように搭載される。固定部１１２の接合面から第１の領域１２１に延在した突出部によって後述する追加錘部１３０の垂直上向き方向への変位を制限とすることが可能となる。

第３の領域１２３は、接続パッド１２５が形成される領域である。接続パッド１２５は、半導体装置１００が搭載される外部の基板、例えば実装基板等の外部電極に電気的に接続される。ここで、接続パッド１２５は、例えばパッケージ１２０がセラミック材料からなる場合には複数の層を貼り合わせて形成され、接続パッド１２５と外部電極とを接続する配線は層間配線及び複数の層を貫通する配線によって形成される（図示せず）。パッケージ１２０がシリコンウェハ等によって形成される場合には接続パッド１２５と外部電極とを接続する配線は貫通電極等によって形成される（図示せず）。また、第３の領域１２３は、第２の領域１２２の第２の厚さよりも厚い第３の厚さを有し、接続パッド１２５とセンサチップ１１０の電極パッド１１４とが同じ高さとなるように第３の厚さが設定される。このとき接続パッド１２５と電極パッド１１４とが完全に同じ高さになる必要はない。しかし、接続パッド１２５と電極パッド１１４とが異なる高さであった場合にその差が著しいと、接続パッド１２５と電極パッド１１４とをワイヤボンディングによって接続する際にボンディングワイヤ１２６の断線が起こり易い等の不具合が発生してしまう。そのため、接続パッド１２５と電極パッド１１４との高さの差はこれら不具合が生じない範囲でほぼ同じ高さとなるように第３の厚さが設定される。

第４の領域１２４は、パッケージ１２０の最外周となる領域であって、センサチップ１１０を離間して覆う蓋部１４０が搭載される領域である。第４の領域１２４の第４の厚さは、センサチップ１１０を離間するとともに、例えば接続パッド１２５と電極パッド１１４とを接続するボンディングワイヤ１２６とも離間するように設定される。これら第１の領域１２１、第２の領域１２２、第３の領域１２３、及び第４の領域１２４によってパッケージ１２０が構成される。

追加錘部１３０は、センサチップ１１０の錘部１１１に接着層１３１を介して接続される。追加錘部１３０は、パッケージ１２０の第１の領域１２１内にパッケージ１２０と離間して配置される。このとき、垂直方向に見た場合において、錘部１１１と中心が一致するように配置される。また、上述のようにセンサチップ１１０の固定部１１２の接合面は第１の領域１２１上に延在する部分を有し、追加錘部１３０の外周は接合面の延在部分とパッケージ１２０の第１の領域１２１との間に、それぞれから離間して配置される。このとき、接合面の延在部分と追加錘部１３０との距離は、接着層１３１によって設定される。すなわち、接着層１３１の厚さが接合面の延在部分と追加錘部１３０との距離となる。

追加錘部１３０は、平面方向は第１の領域１２１との距離によって、垂直方向は固定部１２１の接合面の延在部分との距離によってそれぞれ制限される。また、センサチップ１１０の固定部１１２全面に接着層が塗布される場合には、接合面の延在部分と追加錘部１３０との距離は接着層１３１の厚さと固定部１１２に塗布される接着層の厚さとの差となる。追加錘部１３０は、例えば比重が８．９ｇ／ｃｍ³程度の銅合金によって形成される。センサチップ１１０として用いられるシリコン材料の比重は２．３ｇ／ｃｍ³程度であるため、約４倍の比重を有する。これによって、センサチップ１１０の錘部の重量を大きくすることなく錘全体の重量を増やすことが出来るため、センサチップ１１０を小型化して形成することが可能となる。なお、追加錘部１３０の材料としては、銅合金以外にもシリコン等であっても良い。追加錘部１３０によって錘部１１１及び追加錘部１３０の合計の質量を制御できることから、センサチップ１１０の錘部１１１を小さくすることが可能である。これによって、センサチップ１１０の小型化及び感度の向上が可能となる。

蓋部１４０は、センサチップ１１０を気密封止するためにパッケージ１２０の第４の領域１２４に配置される。蓋部１４０とパッケージ１２０の第４の領域とは公知の接着剤等によって接着される。

以上の構成によって、本願発明の第１の実施例の半導体装置が構成される。
本願発明の第１の実施例によれば、追加錘部を有することにより検出感度が向上するとともにセンサチップ、ひいては半導体装置をさらに小型化することができる。また、追加錘部が納められるパッケージ凹部（第１の領域１２１）及びセンサチップの固定部により追加錘部の変位量を制限できることにより耐衝撃性が向上する。

次に図９（ａ）乃至図９（ｂ）を用いて本願発明の実施例１におけるセンサチップ１１０の製造方法について説明する。
図９（ａ）に示すように本願発明の実施例１におけるセンサチップ１１０は、支持基板９１０、絶縁層９２０、及びＳＯＩ層９３０の三層からなる積層基板によって形成される。
図９（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層９３０に電極パッド１１４及びピエゾ抵抗素子（図示せず）、配線（図示せず）等の加速度センサが動作するために必要な素子等を形成し、錘部１１１、固定部１１２、及び梁部１１３を区画するための貫通孔を形成する（図示せず）。

図９（ｃ）に示すように、支持基板９１０に裏面側から錘部１１１及び固定部１１２を区画する貫通孔を形成する。
その後、図９（ｄ）に示すように絶縁層９２０の一部を除去することによって本願発明の実施例１におけるセンサチップ１１０が形成される。

次に、図１０（ａ）乃至図１０（ｄ）を用いて本願発明の実施例１における半導体装置１００の製造方法について説明する。
図１０（ａ）に示すように、パッケージ１２０を準備する。
図１０（ｂ）に示すように、パッケージ１２０の第２の領域１２２にセンサチップ１１０の固定部１１２が搭載される。このとき、センサチップ１１０には追加錘部１３０が接続されており、追加錘部１３０はパッケージ１２０の第１の領域１２１内にパッケージ１２０とは離間して配置される。

図１０（ｃ）に示すように、センサチップ１１０の電極パッド１１４とパッケージ１２０の接続パッド１２５とをボンディングワイヤ１２６によって接続する。
図１０（ｄ）に示すように、パッケージ１２０内を気密封止する蓋部１４０を形成する。
以上の工程により本願発明の実施例１における半導体装置１００が形成される。

図３は、本願発明の実施例２における半導体装置の上面図であって、半導体装置内の位置関係を明確にするために蓋部を省略した図である。また、図４は図３の半導体装置のＡ−Ａ´での断面図である。なお、実施例１と同様の部分については、同一の番号を付し、その詳細な説明を省略する。

本願発明の実施例２における半導体装置２００は、実施例１における半導体装置とその形状を比較すると、センサチップ１１０及び追加錘部１３０について異なる形状のセンサチップ２１０及び追加錘部２３０を有している点で異なる。

センサチップ２１０は、本願発明の実施例１のセンサチップ１１０における錘部１１１の形状が異なる点を除いて同様の構成を有する。すなわち、センサチップ２１０は錘部２１１と固定部２１２と梁部２１３とを有し、固定部２１２とセンサチップ１１０の固定部１１２とは同一の構成であり、梁部２１３とセンサチップ１１０の梁部１１３とは同一の構成である。錘部２１１は、梁部２１３が形成されるＳＯＩ層からなり、センサチップ１１０の錘部１１１とは絶縁層及び支持基板に形成されていない点において異なる形状を有する。このようにセンサチップ２１０は、本願発明の実施例１と比較して錘部２１１の形状が簡素化されているため、センサチップ２１０の形成を簡素化することができるとともに歩留まりを向上させることが可能な形状となる。

本願発明の実施例２のパッケージ１２０は、実施例１と同様のものを用い、実施例１と同様にしてセンサチップ２１０を配置する。

追加錘部２３０は、センサチップ２１０の固定部２１２内に延在し、錘部２１１に接続する部分と、パッケージ１２０の第１の領域１２１内に配置される部分とからなる。追加錘部２３０は、第１の領域１２１と、第２の領域１２２の側面と、センサチップ２１０の固定部２１２の延在部分との間に、それぞれから離間した突起部２３２を有している。この突起部２３２によって、実施例１と同様に、垂直上向き方向への変位は固定部２１２の延在部分によって、水平方向への変位は第２の領域１２２の側面によって、垂直下向き方向への変位は第１の領域１２１によって、それぞれ過度の変位を制限することが可能となる。なお、平面方向への変位については、第２の領域１２２の側面に変えて、センサチップ２１０の固定部２１２の側面を利用して制限しても良い。さらに、突起部２３２と第２の領域１２２の側面との距離及び突起部２３２と固定部２１２の側面との距離を等しくして両方の側面を用いて制限しても良い。さらに、実施例１と比較して、錘となる部分の大半を追加錘部２３０によって構成することとなり、錘の質量の設定についての自由度が増すこととなる。このことは、例えば追加錘部２３０を金属等により少ない体積で充分な質量を得た場合には固定部２１２の厚さを薄くすることが可能となるなど、小型化に向けても有効な手段となる。なお、接着層２３１については、本願発明の実施例１と同様に設定し形成することが可能なものであるためここでは詳細な説明を省略する。

本願発明の実施例２の蓋部１４０は、実施例１と同様のものを用い、実施例１と同様にしてパッケージ１２０に接着される。

以上の構成によって、本願発明の第２の実施例の半導体装置が構成される。
本願発明の第２の実施例によれば、第１の実施例と同様の耐衝撃性を有することができる。さらに第１の実施例に比較して追加錘部の体積を大きくすることにより、錘の質量の設定について自由度が増すとともにさらなる小型化が達成できる。また、センサチップの形成が容易となり、センサチップの歩留まりが向上するとともにそれによるコストの低減が可能となる。

次に、図１１（ａ）乃至図１１（ｄ）を用いて本願発明の実施例２におけるセンサチップ２１０の製造方法について説明する。
図１１（ａ）に示すように本願発明の実施例２におけるセンサチップ２１０は、支持基板１１１０、絶縁層１１２０、及びＳＯＩ層１１３０の三層からなる積層基板によって形成される。

図１１（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層１１３０に接続パッド２１４及びピエゾ抵抗素子（図示せず）、配線（図示せず）等の加速度センサ加速度センサが動作するために必要な素子等を形成し、錘部２１１、固定部２１２、及び梁部２１３を区画するための貫通孔を形成する（図示せず）。

図１１（ｃ）に示すように、支持基板１１１０に裏面から固定部２１２を形成するための貫通孔を形成する。
その後、図１１（ｄ）に示すように絶縁層１１２０の一部を除去することによって本願発明の実施例２におけるセンサチップ２１０が形成される。

次に、図１２（ａ）乃至図１２（ｄ）を用いて本願発明の実施例２における半導体装置２００の製造方法について説明する。
図１２（ａ）に示すように、パッケージ１２０を準備する。
図１２（ｂ）に示すように、パッケージ１２０の第２の領域１２２にセンサチップ２１０の固定部２１２が搭載される。このとき、センサチップ２１０には追加錘部２３０が接続されており、追加錘部２３０の突起部２３２はパッケージ１２０の第１の領域１２１内にパッケージ１２０とは離間して配置される。

図１２（ｃ）に示すように、センサチップ２１０の電極パッド２１４とパッケージ１２０の接続パッド１２５とをワイヤボンディングによって接続する。
図１２（ｄ）に示すように、パッケージ１２０内を気密封止する蓋部１４０を形成する。
以上の工程により本願発明の実施例１における半導体装置が形成される。

図５は、本願発明の実施例３における半導体装置の上面図であって、半導体装置内の位置関係を明確にするために蓋部を省略した図である。また、図６は図５の半導体装置のＡ−Ａ´での断面図である。なお、実施例１及び実施例２と同様の部分については、同一の番号を付し、その詳細な説明を省略する。

本願発明の実施例３における半導体装置３００は、センサチップ２１０と、センサチップが搭載されるパッケージ３２０と、センサチップ２１０に接続される追加錘部３３０と、センサチップ２１０を覆うとともにパッケージ３２０に接続される蓋部１４０とを具えている。なお、図５では上述の通り蓋部１４０を省略し、センサチップ２１０の外周及び追加錘部３３０の外周を太線で、追加錘部３３０の下側にあるセンサチップ２１０の錘部２１１及び梁部２１３を破線でそれぞれ示している。

本願発明の実施例３のセンサチップ２１０は、実施例２と同様のものを用い、電極パッド２１４を有する面をパッケージ３２０の搭載面に対向させて搭載している。
パッケージ３２０は、パッケージ３２０の中央部分に第１の厚さの第１の領域３２１と、第１の領域を囲み第１の厚さよりも厚い第２の厚さの第２の領域３２２とを有している。
第１の領域３２１は、前述のようにセンサチップ２１０の搭載面であり、センサチップ２１０の電極パッド２１４に対応する領域に接続パッド３２３が形成されている。接続パッド３２３は、半導体装置３００が搭載される外部の基板、例えば実装基板等の外部電極に電気的に接続される。ここで、接続パッド３２３は、実施例１と同様に、例えばパッケージ３２０がセラミック材料からなる場合には複数の層を張り合わせて形成され、接続パッド３２３と外部電極とを接続する配線は層間配線及び複数の層を貫通する配線によって形成される。パッケージ３２０がシリコンウェハ等によって形成される場合には接続パッド３２３と外部電極とを接続する配線は貫通電極等によって形成される。また、電極パッド２１４と接続パッド３２３とは例えばバンプ電極等の導電部材３２４を介して接続される。このような接続方法とすることによって、ボンディングワイヤによって接続する必要がなく、半導体装置３００をより薄型化することが可能となる。また、バンプ電極の高さを例えば５μｍと設定することによって、センサチップ２１０の錘部２１１の下側方向への変位を制限することができ、バンプ電極によって耐衝撃性を向上させることも可能となる。

第２の領域３２２は、パッケージ３２０の最外周となる領域であって、センサチップ２１０と追加錘部３３０とを離間して覆う蓋部が搭載される領域である。これら第１の領域３２１及び第２の領域３２２によってパッケージ３２０が構成される。

追加錘部３３０は、形状は本願発明の実施例２と同様の形状である。追加錘部３３０の突起部３３１はセンサチップ２１０の固定部２１２の上方に離間して延在している。これによって、追加錘３３０の下方への変位を制限することができる。なお、下方への変位の制限に関しては、上述のようにバンプ電極を用いて制限しても良いし、これら両方を用いて制限しても良い。平面方向に関しては、センサチップ２１０の固定部２１２の側壁と、固定部２１２の側壁に対向する追加錘部３３０との距離を調整することによって追加錘部３３０の変位を制限することができる。上方への変位に関しては、後述する蓋部１４０との距離を調整することによって追加錘部３３０の変位を制限することができる。このように各方向について変位を制限する構成とすることによって、耐衝撃性を向上することができる。

本願発明の実施例３の蓋部１４０は、実施例１及び実施例２と同様のものを用い、実施例１及び実施例２と同様にしてパッケージ３２０の第２の領域３２２に接着される。このとき、前述のように追加錘部３３０との距離を調節することによって追加錘部３３０の上方への変位量を制限することができる。蓋部１４０と追加錘部３３０との距離は例えば３〜５μｍ程度とするのが好適である。

以上の構成によって、本願発明の第３の実施例の半導体装置が構成される。
本願発明の実施例３の半導体装置によれば、実施例１及び実施例２と同様の耐衝撃性を確保することができる。さらに実施例２と同様に小型化することができるとともに、半導体装置のさらなる薄型化を達成することができる。

次に、図１３（ａ）乃至図１３（ｄ）を用いて本願発明の実施例３における半導体装置３００の製造方法について説明する。
図１３（ａ）に示すように、パッケージ３２０を準備する。
図１３（ｂ）に示すように、パッケージ３２０の第１の領域３２１に例えばバンプ電極からなる導電部材３２４が形成される。導電部材３２４は接続パッド３２３に電気的に接続されて形成される。このとき、導電部材３２４は、接続パッド３２３の直上に形成されても良く、配線等を用いて接続すること接続パッド３２３から離れた位置に形成されても良い。換言すると、センサチップ２１０の電極パッド２１４と接続可能となるように導電部材３２４の位置は適宜変更することができる。

図１３（ｃ）に示すように、パッケージ３２０の第１の領域３２１にセンサチップ２１０の電極パッド２１４が導電部材３２４を介して接続パッド３２３に接続される。このとき、センサチップ２１０に追加錘部３３０が接続された状態でセンサチップ２１０がパッケージ３２０に接続されてもよく、センサチップ２１０がパッケージ３２０に搭載された後にセンサチップ２１０に追加錘部３３０が形成されても良い。

図１３（ｄ）に示すように、パッケージ３２０内を気密封止する蓋部１４０を形成する。
以上の工程により本願発明の実施例３における半導体装置３００が形成される。

図７は、本願発明の実施例４における半導体装置４００の上面図であって、半導体装置内の位置関係を明確にするために蓋部を省略した図である。また、図８は図７の半導体装置４００のＡ−Ａ´での断面図である。なお、実施例１乃至実施例３と同様の部分については、同一の番号を付し、その詳細な説明を省略する。

本願発明の実施例４における半導体装置４００は、センサチップ４１０と、センサチップ１１０が搭載されるパッケージ４２０と、センサチップ４１０に接続される追加錘部４３０と、センサチップ４１０および追加錘部４３０とを覆うとともにパッケージ４２０に接続される蓋部１４０とを具えている。なお、図７では上述の通り蓋部１４０を省略し、追加錘部４３０の外周を太線で、追加錘部４３０の下側にあるセンサチップ４１０を破線でそれぞれ示している。

本願発明の実施例４のセンサチップ４１０は、実施例１と同様の形状のものであって、その電極パッド４１４の位置が異なるものを用いている。すなわち、実施例１のセンサチップ１１０と比較すると、電極パッド１１４が錘部１１１上に形成されている点で実施例１のセンサチップ１１０と異なるものである。このとき、実施例３と同様に電極パッド４１４によってセンサチップ４１０を固定するものであるため、センサチップ１１０における錘部１１１に対応するセンサチップ４１０の部分は固定部として作用する。また、センサチップ１１０における固定部１１２に対応するセンサチップ４１０の部分は錘部として作用する。なお、本実施例では説明の便宜のため、対応する形状に応じた番号を付し説明する。すなわち、センサチップ４１０は、電極パッド４１４が形成された固定部４１１と、固定部４１１を離間して囲う錘部４１２と、梁部４１３とによって構成されているとして説明する。

本願発明の実施例４のパッケージ４２０は、実施例３と同様の形状のものであって、その接続パッド４２３及び導電部材４２４の位置が異なるものを用いている。すなわち、パッケージ４２０の第１の領域４２１にセンサチップ４１０が搭載され、センサチップ４１０の電極パッド４１４に対応する領域に接続パッド４２３及び導電部材４２４が形成される。したがって、実施例３とはセンサチップにおける電極パッドの位置が異なり、固定部４１１に電極パッド４１４が形成されるため、それに伴って接続パッド４２３及び導電部材４２４の位置がより中央部に向かう方向に変更されている。

追加錘部４３０は、センサチップ４１０の錘部４１２に接続され、固定部４１１を離間して覆う形状を有している。追加錘部４３０と錘部４１２とは接着層４３１を介して接続される。ここで追加錘部４３０と固定部４１１との離間する距離は３〜５μｍとし、この距離が接着層４３１によって設定される点においては実施例１乃至実施例３と同様である。

本願発明の実施例４の蓋部１４０は、実施例１乃至実施例３と同様のものを用い、実施例１乃至実施例３と同様にしてパッケージ４２０の第２の領域４２２に接着される。このとき、前述のように追加錘部４３０との距離を調節することによって追加錘部４３０の上方への変位量を制限することができる。蓋部１４０と追加錘部４３０との距離は例えば５μｍ程度とするのが好適である。

以上の構成によって、本願発明の第４の実施例の半導体装置が構成される。
本願発明の実施例４の半導体装置によれば、実施例１乃至実施例３と同様の耐衝撃性を確保できるとともに、実施例３と同様にさらなる薄型化を達成することができる。さらに実施例１乃至実施例３よりも錘部４１２を大きく形成することができるため、慣性モーメントを大きくすることができるとともに錘の質量を大きくすることができることによってさらなる感度向上が可能となる。

次に、図１４（ａ）乃至図１４（ｄ）を用いて本願発明の実施例４におけるセンサチップ４１０の製造方法について説明する。
図１４（ａ）に示すように本願発明の実施例４におけるセンサチップ４１０は、支持基板１４１０、絶縁層１４２０、及びＳＯＩ層１４３０の三層からなる積層基板によって形成される。

図１４（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層１４３０に電極パッド４１４及びピエゾ抵抗素子（図示せず）、配線（図示せず）等の加速度センサが動作するために必要な素子等を形成し、固定部４１１、錘部４１２、及び梁部４１３を区画するための貫通孔を形成する（図示せず）。

図１４（ｃ）に示すように、支持基板１４１０に裏面側から固定部４１１及び錘部４１２を区画する貫通孔を形成する。
その後、図１４（ｄ）に示すように絶縁層１４２０の一部を除去することによって本願発明の実施例４におけるセンサチップ４１０が形成される。

次に、図１５（ａ）乃至図１５（ｄ）を用いて本願発明の実施例４における半導体装置４００の製造方法について説明する。
図１５（ａ）に示すように、パッケージ４２０を準備する。
図１５（ｂ）に示すように、パッケージ４２０の第１の領域４２１に例えばバンプ電極からなる導電部材４２４が形成される。導電部材４２４は接続パッド４２３に電気的に接続されて形成される。このとき、導電部材４２４は、接続パッド４２３の直上に形成されても良く、配線等を用いて接続すること接続パッド４２３から離れた位置に形成されても良い。換言すると、センサチップ４１０の電極パッド４１４と接続可能となるように導電部材４２４の位置は適宜変更することができる。

図１５（ｃ）に示すように、パッケージ４２０の第１の領域４２１にセンサチップ４１０の電極パッド４１４が導電部材４２４を介して接続される。このとき、センサチップ４１０に追加錘部４３０が接続された状態でセンサチップ４１０がパッケージ４２０に接続されてもよく、センサチップ４１０がパッケージ４２０に搭載された後にセンサチップ４１０に追加錘部４３０が形成されても良い。

図１５（ｄ）に示すように、パッケージ４２０内を気密封止する蓋部１４０を形成する。
以上の工程により本願発明の実施例４における半導体装置が形成される。

本発明の実施例１における半導体装置の上面図。 図１でのＡ−Ａ'断面図。 本発明の実施例２における半導体装置の上面図。 図３でのＡ−Ａ'断面図。 本発明の実施例３における半導体装置の上面図。 図５でのＡ−Ａ'断面図。 本発明の実施例４における半導体装置の上面図。 図７でのＡ−Ａ'断面図。 本発明の実施例１におけるセンサチップの製造方法を説明する図。 本発明の実施例１における半導体装置の製造方法を説明する図。 本発明の実施例２におけるセンサチップの製造方法を説明する図。 本発明の実施例２における半導体装置の製造方法を説明する図。 本発明の実施例３における半導体装置の製造方法を説明する図。 本発明の実施例４におけるセンサチップの製造方法を説明する図。 本発明の実施例４における半導体装置の製造方法を説明する図。

符号の説明

１００、２００、３００、４００ … 半導体装置
１１０、２１０、４１０ … センサチップ
１１１、２１１、４１２ … 錘部
１１２、２１２、４１１ … 固定部
１１３、２１３、４１３ … 梁部
１１４、２１４、４１４ … 電極パッド
１２０、３２０、４２０ … パッケージ
１２１、３２１、４２１ … 第１の領域
１２２、３２２、４２２ … 第２の領域
１２３ … 第３の領域
１２４ … 第４の領域
１２５、３２３、４２３ … 接続パッド
１２６ … ボンディングワイヤ
１３０、２３０、３３０、４３０ … 追加錘部
１３１、２３１、４３１ … 接着層
１４０ … 蓋部
２３２ … 突起部
３２４、４２４ … 導電部材
９１０、１１１０、１４１０ … 支持基板
９２０、１１２０、１４２０ … 絶縁層
９３０、１１３０、１４３０ … ＳＯＩ層

Claims (13)

1. 第１の厚さを有する第１の領域と、該第１の領域の周辺に画成され該第１の厚さよりも厚い第２の厚さを有する第２の領域と、該第２の領域の周辺に画成され該第２の厚さよりも厚い第３の厚さを有する第３の領域と、を有するパッケージであって、該第３の領域に該パッケージの外部と電気的に接続される接続パッドを有する該パッケージと、
   第１の錘部と、該第１の錘部を離間して囲む固定部と、該第１の錘部と該固定部とを連結する可撓性を有する梁部と、を有するセンサチップであって、該固定部が前記パッケージの前記第２の領域に配置される該センサチップと、
   前記固定部及び前記梁部と離間され、前記第１の錘部に接着層を介して接続される第２の錘部と
   を有することを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記固定部の前記第２の領域との接合面は、前記第２の領域よりも前記第１の領域側へ所定の幅だけ突出する突出部を有し、
   前記第２の錘部は、前記固定部の前記突出部と前記第１の領域との間の領域まで延在することを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
   前記第１の錘部は第４の厚さを有し、
   前記固定部は前記第４の厚さと等しい第５の厚さを有することを特徴とする半導体装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
   前記第１の錘部は前記梁部の厚さと等しい第４の厚さを有し、
   前記固定部は前記第４の厚さより厚い第５の厚さを有することを特徴とする半導体装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の半導体装置において、
   前記センサチップは、電極パッドを有し
   前記電極パッドと前記接続パッドとを電気的に接続するワイヤを有することを特徴とする半導体装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の半導体装置において、
   前記パッケージは、前記第３の領域の周辺に画成され前記第３の厚さよりも厚い第６の厚さを有する第４の領域を有し、
   前記第４の領域上に配置され、前記センサチップを覆う蓋部を有することを特徴とする半導体装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の半導体装置において、
   前記パッケージはセラミック材料により形成されることを特徴とする半導体装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の半導体装置において、
   前記第２の錘部は、銅からなる合金によって形成されることを特徴とする半導体装置。
9. 第１の厚さを有する第１の領域と、該第１の領域の周辺に画成され該第１の厚さよりも厚い第２の厚さを有する第２の領域と、を有するパッケージであって、該第１の領域に該パッケージの外部と電気的に接続される接続端子を有する該パッケージと、
   第１の錘部と、該第１の錘部を離間して囲み、電極パッドを有する固定部と、該第１の錘部と該固定部とを連結する可撓性を有する梁部と、を有するセンサチップであって、前記接続端子と該電極パッドとが接続されて前記パッケージ上に配置される該センサチップと、
   前記固定部及び前記梁部と離間され、前記第１の錘部に接続層を介して接続される第２の錘部と
   を有することを特徴とする半導体装置。
10. 請求項９に記載の半導体装置において、
    前記第２の錘部は、前記固定部上に延在して形成されることを特徴とする半導体装置。
11. 請求項９又は請求項１０に記載の半導体装置において、
    前記パッケージの前記第２の領域上に配置され、前記センサチップ及び前記第２の錘部を離間して覆う蓋部を有することを特徴とする半導体装置。
12. 第１の厚さを有する第１の領域と、該第１の領域の周辺に画成され該第１の厚さよりも厚い第２の厚さを有する第２の領域と、を有するパッケージであって、該第１の領域に該パッケージの外部と電気的に接続される接続端子を有する該パッケージと、
    電極パッドを有する固定部と、該固定部を離間して囲む第１の錘部と、該固定部と該第１の錘部とを連結する可撓性を有する梁部と、を有するセンサチップであって、前記接続端子と該電極パッドとが接続されて前記パッケージに配置される該センサチップと、
    前記第１の錘部上に形成され、前記固定部を離間して覆う第２の錘部と
    を有することを特徴とする半導体装置。
13. 請求項１２に記載の半導体装置において、
    前記パッケージの前記第２の領域上に配置され、前記第２の錘部を離間して覆う蓋部を有することを特徴とする半導体装置。

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