JP6462128B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は半導体装置に関し，特に，自動車，鉄道等の車両，飛行機，ロボット，建設機械，農業機械,携帯電話，スマートフォン，タブレット，デジタルカメラ，ビデオカメラ等の運動体の運動状態を測定する加速度・角速度センサなどの慣性センサや，フィルタ，クロック発生用の振動子等，構造体が気密に封止された微小電気機械システム（ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ））素子の他，デジタルカメラ，ビデオカメラ，携帯電話，スマートフォン，タブレット等の撮影機能や，自動車の自動ブレーキ制御用の環境認識等に使用される，ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）撮像素子等の受光素子，ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザ等の発光素子等に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, in particular, an acceleration / measurement for measuring a motion state of a moving body such as a vehicle such as an automobile or a railway, an airplane, a robot, a construction machine, an agricultural machine, a mobile phone, a smartphone, a tablet, a digital camera, or a video camera. In addition to inertial sensors such as angular velocity sensors, filters, oscillators for generating clocks, etc., micro electro mechanical system (MEMS) elements such as digital cameras, video cameras, CCD (Charge Coupled Device) image sensor and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) used for shooting functions of mobile phones, smartphones, tablets, etc., and environment recognition for automatic brake control of automobiles, etc. r) image sensor or the like of the light receiving element, to a LED (LightEmitting Diode) or a semiconductor laser having a light emitting element or the like.

近年，デジタルカメラの手ブレ防止，自動車やロボット等の姿勢制御などを目的にして，ＭＥＭＳ技術を用いた振動子を有するセンサが幅広く用いられるようになってきている。   In recent years, sensors having vibrators using MEMS technology have been widely used for the purpose of preventing camera shake of digital cameras and controlling the posture of automobiles and robots.

一般的に，この種の振動子はシリコン等の半導体基板やガラス基板等をエッチング等のＭＥＭＳ技術を用いて加工することにより形成され，一定の雰囲気，圧力環境下で別の基板を張り合わせることにより，空隙を形成し，空隙は気密封止されている。例えば，特許文献１には気密封止した角速度センサチップと加速度センサチップが記載されている。   In general, this type of vibrator is formed by processing a semiconductor substrate such as silicon or a glass substrate using a MEMS technique such as etching, and is bonded to another substrate in a certain atmosphere and pressure environment. Thus, a gap is formed and the gap is hermetically sealed. For example, Patent Document 1 describes an angular velocity sensor chip and an acceleration sensor chip that are hermetically sealed.

また，デジタルカメラやスマートフォン等に用いられている受光素子としては，例えば，特許文献２記載のように，凹部を有するセラミックのパッケージとカバー部材とを用いて，ウエハから個片化された撮像素子のチップを内部に封止する構成が知られている。   In addition, as a light receiving element used in a digital camera, a smartphone, or the like, for example, as described in Patent Document 2, an image pickup element separated from a wafer using a ceramic package having a recess and a cover member is used. The structure which seals this chip | tip inside is known.

これらの素子のパッケージ構造として，樹脂パッケージが着目されている。樹脂パッケージは，従来のセラミクスパッケージよりも，量産性が高く，製造コストを低減する上で有効なパッケージ形態である。例えば，特許文献３には樹脂パッケージを用いた加速度センサが記載されている。   As a package structure of these elements, a resin package has attracted attention. Resin packages are more productive than conventional ceramic packages and are effective in reducing manufacturing costs. For example, Patent Document 3 describes an acceleration sensor using a resin package.

特許第５２９８０４７号Japanese Patent No. 5298047 特開２０１２−４９４００JP2012-49400 特開平１０−１４８６４２号JP-A-10-148642

ところで，上述した従来技術において，チップにおける振動体は，センサチップ内に形成した空隙部(以下，キャビティ)に気密封止されている。また，キャビティ内は，大気圧又は真空となっている。このようなセンサチップを樹脂パッケージする場合において，例えばトランスファモールド工程を適用すると，樹脂を５〜２０ＭＰａ程度の高圧で金型中に充填する際，センサチップに対しても高圧が印加され，センサチップの内外圧力差が大きい為に，センサチップのキャビティが変形し，キャビティに対してキャビティを構成する材料が持つ破壊応力以上の応力が印加された場合，キャビティが破壊し，キャビティ内の気密性が失われる，また，キャビティが振動体の方向に陥没し，振動体に接触する場合，振動体やキャビティ自体を破壊する場合がある。   By the way, in the above-described prior art, the vibrating body in the chip is hermetically sealed in a gap (hereinafter referred to as a cavity) formed in the sensor chip. The cavity is at atmospheric pressure or vacuum. When such a sensor chip is packaged with a resin, for example, when a transfer molding process is applied, when the resin is filled in the mold at a high pressure of about 5 to 20 MPa, a high pressure is also applied to the sensor chip. Because of the large pressure difference between the inside and outside of the sensor, the cavity of the sensor chip is deformed, and if a stress greater than the fracture stress of the material constituting the cavity is applied to the cavity, the cavity breaks and the airtightness inside the cavity is reduced. If the cavity is lost in the direction of the vibrating body and comes into contact with the vibrating body, the vibrating body or the cavity itself may be destroyed.

応力σと圧力Ｐの関係は数１によって表される。この時の最大応力はキャビティ長辺側の端部に印加され，その箇所で耐圧破壊する。   The relationship between the stress σ and the pressure P is expressed by Equation 1. The maximum stress at this time is applied to the end on the long side of the cavity and breaks down at that point.

Figure 0006462128
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更に，前記キャビティの圧力Ｐによるキャビティの変位Ｗは数２によって表され，最大変位はキャビティ中心部で発生する。このとき，前述のように耐圧破壊しない圧力下であっても，無負荷時における前記振動体と前記キャビティ間ギャップｇを変位Ｗが上回ると，キャビティが振動体と接触するため，振動体やキャビティ自体を破壊する場合がある。   Further, the displacement W of the cavity due to the pressure P of the cavity is expressed by Equation 2, and the maximum displacement occurs at the center of the cavity. At this time, even when the pressure does not cause pressure breakdown as described above, if the displacement W exceeds the gap g between the vibrating body and the cavity when there is no load, the cavity comes into contact with the vibrating body. It may destroy itself.

Figure 0006462128
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キャビティ上部において，耐圧向上や変位低減をするには，キャビティ上部の基板を厚くすれば良いのは明らかである。しかしながら，振動体とセンサチップ外部との間で，電気信号を入出力する場合，キャビティを形成している基板の垂直方向に貫通配線を形成し，キャビティ上部にワイヤボンディング用のパッドを設けワイヤボンディングによりセンサチップ外部と電気的に接続する場合がある。その際，貫通配線は，基板の垂直方向にエッチングを行い，エッチングした側壁に対して絶縁体により素子分離をした上で，残りのエッチング部に対して多結晶シリコンや金属等の部材を埋め込むことで形成される。このとき，キャビティ上部の耐圧向上の対策として，キャビティ上部の基板を厚くした場合，貫通配線の電気特性が悪化するために，センサの性能が悪化する。例えば，数３に示している貫通配線の抵抗Ｒｖが増加するため，数４に示している熱雑音Ｖｎが増加する。これらの問題を考慮すると，キャビティ上部の基板を厚くするのは容易ではない。   In order to improve the pressure resistance and reduce the displacement at the upper part of the cavity, it is obvious that the substrate on the upper part of the cavity should be thickened. However, when electrical signals are input and output between the vibrating body and the outside of the sensor chip, a through-wiring is formed in the direction perpendicular to the substrate forming the cavity, and a wire bonding pad is provided above the cavity to perform wire bonding. May be electrically connected to the outside of the sensor chip. At that time, the through wiring is etched in the vertical direction of the substrate, the element is separated from the etched side wall by an insulator, and a member such as polycrystalline silicon or metal is embedded in the remaining etched portion. Formed with. At this time, if the substrate above the cavity is thickened as a measure for improving the breakdown voltage above the cavity, the electrical characteristics of the through wiring deteriorate, and the sensor performance deteriorates. For example, since the resistance Rv of the through wiring shown in Equation 3 increases, the thermal noise Vn shown in Equation 4 increases. Considering these problems, it is not easy to increase the thickness of the substrate above the cavity.

Figure 0006462128
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Figure 0006462128
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上述した課題を解決するためには，前記キャビティ上部に圧力をかけずに樹脂パッケージすることが有効である。それにより，数１及び数２で示しているキャビティ上部や振動体の破壊を防ぐことができる。   In order to solve the above-mentioned problems, it is effective to package the resin without applying pressure to the upper part of the cavity. As a result, it is possible to prevent destruction of the cavity upper part and the vibrating body shown in Equations 1 and 2.

上記の目的を達成するため，本願において開示される発明のうち，代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   In order to achieve the above object, the effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

請求項１記載の発明では，センサチップと，前記センサチップの内周部を覆った第一の樹脂と，前記センサチップの外周部を覆った第二の樹脂とを備えた半導体装置であることを特徴としている。本発明では，センサチップの外周部と内周部の樹脂を分けることで，外周部は，従来通りトランスファモールドを採用することで，強固に固定することができる。一方，外周部が強固に固定できない場合は，センサチップの実装状態が温度変化や経時変化により変化し，傾きが発生する可能性がある。例えば，加速度センサチップが検出軸方向に傾きφradが発生した場合，感度Ｓは数５で示すようにＳ´に変化し，ゼロ点Ｚは数６で示すようにＺ´に変化する問題がある。   The invention according to claim 1 is a semiconductor device comprising a sensor chip, a first resin covering the inner periphery of the sensor chip, and a second resin covering the outer periphery of the sensor chip. It is characterized by. In the present invention, the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the sensor chip are separated from each other, and the outer peripheral portion can be firmly fixed by adopting a transfer mold as usual. On the other hand, when the outer peripheral portion cannot be firmly fixed, the mounting state of the sensor chip may change due to a temperature change or a change with time, and a tilt may occur. For example, when the acceleration sensor chip has a tilt φrad in the detection axis direction, the sensitivity S changes to S ′ as shown in Equation 5, and the zero point Z changes to Z ′ as shown in Equation 6. .

Figure 0006462128
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Figure 0006462128
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また、請求項１記載の発明では，センサチップは，気密封止された空隙が形成されたセンシング部を有し，前記センサチップの表面は，前記空隙を覆う第一表面と，前記第一表面の外周に位置する第二表面とを有し，前記第一の樹脂は，前記センサチップの前記第一表面を覆い，前記第二の樹脂は，前記センサチップの前記第二表面を覆い，前記第一の樹脂と前記第二の樹脂とは，前記センサチップの表面と垂直な方向において互いに重ならないことを特徴としている。 In the first aspect of the present invention , the sensor chip has a sensing part in which a hermetically sealed gap is formed, and the surface of the sensor chip includes a first surface covering the gap and the first surface. and a second surface located on an outer periphery of said first resin, covers the first surface of the sensor chip, said second resin is not covered with the second surface of the sensor chip, The first resin and the second resin do not overlap with each other in a direction perpendicular to the surface of the sensor chip .

前記センシング部に空隙を有している場合，前記センシング部を外周部と同じく強固にモールドすると，センシング部に変形や破壊が発生する問題がある。本発明では，センシング部は，外周部とは別にモールドすることにより，例えばポッティング等の方式で柔らかくモールドすることが出来，センシング部の変形の抑制や破壊を防止することが出来る。   In the case where the sensing part has a gap, there is a problem that if the sensing part is molded as well as the outer peripheral part, the sensing part is deformed or broken. In the present invention, the sensing part can be molded softly by a method such as potting, for example, by molding separately from the outer peripheral part, and the deformation and the destruction of the sensing part can be prevented.

更に，前述の変形や破壊に対して許容できる耐圧力範囲内において，前記キャビティ上部の厚さｈは薄くすることもできるようになるため，キャビティ基板自体が薄くなり，前記貫通配線の長さｔも短くすることができる。それにより，数３に示している貫通配線の抵抗Ｒｖが低くなることで，数４に示す熱雑音Ｖｎが低くなり，センサの性能を向上することができる。   Further, since the thickness h of the upper part of the cavity can be reduced within the allowable pressure resistance range against the above-described deformation and breakage, the cavity substrate itself becomes thinner, and the length t of the through wiring is reduced. Can also be shortened. As a result, the resistance Rv of the through wiring shown in Equation 3 is reduced, so that the thermal noise Vn shown in Equation 4 is reduced, and the performance of the sensor can be improved.

請求項２記載の発明では，第一の樹脂と第二の樹脂が同一の材質であることを特徴としている。本構造により，第一の樹脂と第二の樹脂が同一であるために，線膨張係数やヤング率等の物性値が同一になるため，第一の樹脂と第二の樹脂間で発生する歪や変形を抑えることができる。 The invention according to claim 2 is characterized in that the first resin and the second resin are made of the same material. With this structure, since the first resin and the second resin are the same, the physical properties such as the linear expansion coefficient and Young's modulus are the same, so the strain generated between the first resin and the second resin. And deformation can be suppressed.

請求項３記載の発明では，第一の樹脂と第二の樹脂が互いに異なる材質であることを特徴とし，更に，請求項４記載の発明では，第一の樹脂のヤング率が小さいことを特徴としている。本構造により，第一の樹脂で生じる変形を抑えることができ，前記センシング部の変形の抑制や破壊を防止することが出来る。 The invention described in claim 3 is characterized in that the first resin and the second resin are different from each other, and in the invention described in claim 4 , the Young's modulus of the first resin is small. It is said. With this structure, it is possible to suppress deformation caused by the first resin, and it is possible to prevent deformation and destruction of the sensing unit.

また，請求項５記載の発明では，第一の樹脂は光を透過することを特徴としている。本構造により，光が樹脂を透過するため，受光素子や発光素子のパッケージングに適用できる。また，センシング部まで光が透過するため，封止後にセンシング部の形状検査が光学的に可能になる。更に，センシング部表面にセンサチップの個別番号を刻印しておくことで，センサチップの個別確認も光学的に可能になる。 Further, the invention according to claim 5 is characterized in that the first resin transmits light. Since this structure allows light to pass through the resin, it can be applied to packaging of light receiving elements and light emitting elements. In addition, since the light is transmitted to the sensing unit, the shape inspection of the sensing unit can be optically performed after sealing. Furthermore, the individual identification of the sensor chip can be optically made possible by marking the individual number of the sensor chip on the surface of the sensing unit.

本発明の第１の実施例における加速度センサチップ１１の平面図である。1 is a plan view of an acceleration sensor chip 11 according to a first embodiment of the present invention. 図１のＡ−Ａ’断面図である。It is A-A 'sectional drawing of FIG. 図１のＢ−Ｂ’断面図である。It is B-B 'sectional drawing of FIG. 図２のＣ−Ｃ’平面図である。FIG. 3 is a C-C ′ plan view of FIG. 2. 図２のＤ−Ｄ’平面図である。FIG. 3 is a plan view taken along the line D-D ′ of FIG. 2. 本発明の第１の実施例におけるチップパッケージ２０の平面図である。1 is a plan view of a chip package 20 according to a first embodiment of the present invention. 図６のＡ−Ａ’断面図である。It is A-A 'sectional drawing of FIG. 本発明の第２の実施例におけるチップパッケージ２１の平面図である。It is a top view of the chip package 21 in the 2nd Example of this invention. 図８のＡ−Ａ’断面図である。It is A-A 'sectional drawing of FIG. 本発明の第３の実施例における角速度センサチップ１１ａの平面図である。It is a top view of angular velocity sensor chip 11a in the 3rd example of the present invention. 図１０のＡ−Ａ’断面図である。It is A-A 'sectional drawing of FIG. 図１０のＢ−Ｂ’断面図である。It is B-B 'sectional drawing of FIG. 図１１のＣ−Ｃ’平面図である。It is C-C 'top view of FIG. 図１１のＤ−Ｄ’平面図である。It is D-D 'top view of FIG. 本発明の第４の実施例におけるチップパッケージ２０ａの断面図である。It is sectional drawing of the chip package 20a in the 4th Example of this invention. 本発明の第４の実施例におけるチップパッケージ２１ａの断面図である。It is sectional drawing of the chip package 21a in the 4th Example of this invention. 本発明の第５の実施例におけるチップパッケージ２０ｂの断面図である。It is sectional drawing of the chip package 20b in the 5th Example of this invention. 本発明の第５の実施例におけるチップパッケージ２１ｂの断面図である。It is sectional drawing of the chip package 21b in the 5th Example of this invention. 本発明の第６の実施例のセンサチップ１１ｂにおけるデバイス基板４の平面図である。It is a top view of the device board | substrate 4 in the sensor chip 11b of the 6th Example of this invention.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは，複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが，特に明示した場合を除き，それらはお互いに無関係なものではなく，一方は他方の一部または全部の変形例，詳細，補足説明等の関係にある。 In the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.

また，以下の実施の形態において，要素の数等（個数，数値，量，範囲等を含む）に言及する場合，特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き，その特定の数に限定されるものではなく，特定の数以上でも以下でもよい。   Also, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated, or when clearly limited to a specific number in principle. Except for the specific number, the number may be more or less than the specific number.

さらに，以下の実施の形態において，その構成要素（要素ステップ等も含む）は，特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き，必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。   Furthermore, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps) are not necessarily essential unless explicitly stated or considered to be clearly essential in principle. Needless to say.

同様に，以下の実施の形態において，構成要素等の形状，位置関係等に言及するときは，特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き，実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは，上記数値および範囲についても同様である。   Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the components, etc., it is substantially the case unless otherwise specified or otherwise considered in principle. Including those that are approximate or similar to the shape. The same applies to the above numerical values and ranges.

また，実施の形態を説明するための全図において，同一の部材には原則として同一の符号を付し，その繰り返しの説明は省略する。なお，図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。   In all the drawings for explaining the embodiments, the same members are, in principle, given the same reference numerals, and the repeated explanation thereof is omitted. In order to make the drawing easy to understand, even a plan view may be hatched.

（実施の形態１）
本発明の構造第１の実施例として，ＭＥＭＳ型加速度センサを用いて発明を説明する。(Embodiment 1)
As a first embodiment of the structure of the present invention, the invention will be described using a MEMS type acceleration sensor.

図１は静電容量検出型の加速度センサチップ１１の上面図であり，図２は図１のＡ−Ａ’の断面図，図３は図１のＢ−Ｂ’の断面図を示している。また，図４は図２のＣ−Ｃ’の平面図，図５は図２のＤ−Ｄ’の平面図を示している。そして，図６は前記加速度センサチップ１１のチップパッケージ１９における平面図，図７は図６のＡ−Ａ’断面図を示している。   1 is a top view of an acceleration sensor chip 11 of capacitance detection type, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. . 4 is a plan view of C-C 'in FIG. 2, and FIG. 5 is a plan view of D-D' in FIG. 6 is a plan view of the acceleration sensor chip 11 in the chip package 19, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.

加速度センサチップ１１は，キャビティ基板１と振動体を形成したデバイス基板４と，振動体を支持する支持基板５とで構成される。   The acceleration sensor chip 11 includes a cavity substrate 1, a device substrate 4 on which a vibrating body is formed, and a support substrate 5 that supports the vibrating body.

まず，振動体の形成において，単結晶シリコンからなるデバイス基板４と単結晶シリコンもしくはガラスからなる支持基板５とを絶縁膜６を介して張り合わせる。この際,支持基板５には予めキャビティ５ａを形成しておいても良いし，なくても良い。次に，これらの張り合わせた基板をフォトリソグラフィとＤＲＩＥ(Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ)を用いて,デバイス基板４と絶縁膜６を加工することで振動体を形成する。   First, in the formation of the vibrator, the device substrate 4 made of single crystal silicon and the support substrate 5 made of single crystal silicon or glass are bonded together via an insulating film 6. At this time, the cavity 5a may or may not be formed in the support substrate 5 in advance. Next, a vibration body is formed by processing the device substrate 4 and the insulating film 6 on these bonded substrates using photolithography and DRIE (Deep Reactive Ion Etching).

デバイス基板４に形成した振動体において，図４に示すように，振動体である錘４ａには，錘４ａの振動方向とは直交する方向に支持梁４ｂが接続される。これらの支持梁４ｂの他方の端部は，それぞれ振動方向と直交した方向にあるアンカー４ｃと接続される。このとき，アンカー４ｃは絶縁膜６を介して支持基板５に固定されているため，錘４ａはＹ軸方向に振動可能になる。また，アンカー４ｃの一部は，アンカー４ｄのように後述する貫通配線７と電気的に接続可能となっており，錘４ａ側と外部回路間との電気的接続に使用される。   In the vibrating body formed on the device substrate 4, as shown in FIG. 4, a support beam 4b is connected to a weight 4a which is a vibrating body in a direction orthogonal to the vibration direction of the weight 4a. The other ends of these support beams 4b are connected to anchors 4c in the direction orthogonal to the vibration direction. At this time, since the anchor 4c is fixed to the support substrate 5 via the insulating film 6, the weight 4a can vibrate in the Y-axis direction. A part of the anchor 4c can be electrically connected to a later-described through wiring 7 like the anchor 4d, and is used for electrical connection between the weight 4a side and an external circuit.

デバイス基板４に形成された櫛歯状の検出電極４eは，錘４aの外側に形成される。櫛歯状の検出電極４eに対向して，櫛歯状の固定電極４ｆがデバイス基板４と絶縁膜６上に形成され，支持基板５に対して固定される。そして，数７で示すように，検出電極４eと固定電極４ｆ間の距離ｄと対向面積Ａと誘電率ε,電極4ｅ，4ｆ間の対向数ｎとで静電容量Ｃを形成する。そして，振動体にｙ軸方向に加速度が印加されると，可動体である錘４ａはｙ軸方向に変位し，この時の電極間の変位量Δyが静電容量変化ΔＣとなる。   The comb-like detection electrode 4e formed on the device substrate 4 is formed outside the weight 4a. Opposite to the comb-shaped detection electrode 4e, a comb-shaped fixed electrode 4f is formed on the device substrate 4 and the insulating film 6 and fixed to the support substrate 5. Then, as shown in Expression 7, a capacitance C is formed by the distance d between the detection electrode 4e and the fixed electrode 4f, the facing area A, the dielectric constant ε, and the facing number n between the electrodes 4e and 4f. When acceleration is applied to the vibrating body in the y-axis direction, the movable body 4a is displaced in the y-axis direction, and the displacement amount Δy between the electrodes at this time becomes the capacitance change ΔC.

Figure 0006462128
Figure 0006462128

次に，キャビティ基板1においては，単結晶シリコンからなり，フォトリソグラフィとＤＲＩＥを用いることでキャビティと貫通配線７のための複数の貫通孔を形成する。そして，貫通配線７は，貫通孔の側壁を絶縁膜８で覆った上で，内側を低抵抗シリコンもしくは金属材料により埋め込んで形成する。そして，キャビティ１ａと反対の面に，図５に示すように，平面配線９を形成する。平面配線９は，キャビティの外周よりも外側に配置したパッド９ａと貫通配線７とをそれぞれ電気的に接続し，更に傷や水分による腐食に対する保護のため，パッド開口部１０ａを除いて，絶縁膜１０で覆われる。   Next, the cavity substrate 1 is made of single crystal silicon, and a plurality of through holes for the cavity and the through wiring 7 are formed by using photolithography and DRIE. The through wiring 7 is formed by covering the side wall of the through hole with the insulating film 8 and filling the inside with low resistance silicon or a metal material. Then, a planar wiring 9 is formed on the surface opposite to the cavity 1a as shown in FIG. The planar wiring 9 electrically connects the pad 9a and the through wiring 7 arranged outside the outer periphery of the cavity, and further, in order to protect against corrosion due to scratches and moisture, except for the pad opening 10a, an insulating film 10 covered.

以上で構成されるキャビティ基板１はデバイス基板４と張り合わせることで加速度センサチップ１１になる。この時，デバイス基板上に形成した検出電極４ｅ，固定電極４ｆは貫通配線を介して，キャビティ基板上面のパッド９ａに電気的に接続される。なお,張り合わせの際は，大気圧もしくは真空にて気密封止することで，ダンピングの効果を得ている。   The cavity substrate 1 configured as described above becomes the acceleration sensor chip 11 by being bonded to the device substrate 4. At this time, the detection electrode 4e and the fixed electrode 4f formed on the device substrate are electrically connected to the pad 9a on the upper surface of the cavity substrate through the through wiring. When bonding, the effect of damping is obtained by hermetically sealing at atmospheric pressure or vacuum.

前述の通り作成された加速度センサチップ１１は，図６，図７に示すようにチップパッケージに組み立てられる。加速度センサチップ１１は，回路基板１２上に接着材１３を介して実装され，ワイヤボンディング１４により，回路基板１３と電気的に接続される。そして，回路基板１２はリードフレーム上１５に接着材１６を介して実装し，回路基板１２とリードフレーム１５はワイヤボンディング１７により電気的に接続される。   The acceleration sensor chip 11 produced as described above is assembled into a chip package as shown in FIGS. The acceleration sensor chip 11 is mounted on the circuit board 12 via an adhesive 13 and is electrically connected to the circuit board 13 by wire bonding 14. The circuit board 12 is mounted on the lead frame 15 via an adhesive 16, and the circuit board 12 and the lead frame 15 are electrically connected by wire bonding 17.

次に，樹脂封止によりチップパッケージ２０となる。樹脂封止においては，先ず，図１に示した前記キャビティ部１ｂ外周の領域２を除いて，第二の樹脂１９にてトランスファモールドにより封止する。次に，前記領域２を第一樹脂１８にてポッティング等により低圧で封止する。本構造により，モールド圧力によるキャビティ上部の変形抑制や破壊防止をすることができる。   Next, the chip package 20 is formed by resin sealing. In the resin sealing, first, the second resin 19 is sealed by transfer molding except for the region 2 on the outer periphery of the cavity 1b shown in FIG. Next, the region 2 is sealed with a first resin 18 at a low pressure by potting or the like. With this structure, it is possible to suppress deformation and prevent destruction of the upper part of the cavity due to mold pressure.

（実施の形態２）
本発明の構造第２の実施例として，チップパッケージの変形例について述べる。(Embodiment 2)
As a second embodiment of the structure of the present invention, a modification of the chip package will be described.

図６，図７に示すチップパッケージ２０の変形例として，チップパッケージ２１について，図８，図９を参照しつつ説明する。なお，図６，図７と同一の構成要素については，その詳細な説明を省略し，以下，異なる点を中心に説明することとする。   As a modification of the chip package 20 shown in FIGS. 6 and 7, a chip package 21 will be described with reference to FIGS. The detailed description of the same components as those in FIGS. 6 and 7 will be omitted, and different points will be mainly described below.

チップパッケージ２１において，回路基板１２は基板２２上のパッド２３にワイヤボンディング１７により電気的に接続される。このとき，基板２２の材質はセラミクスやシリコン，アルミナの他，エポキシ，ガラスエポキシ等のプラスチック等が挙げられる。そして，パッド２３は基板２２に形成された配線２４を介して，パッド２３とは反対の面に形成されたパッド２５に接続される。   In the chip package 21, the circuit board 12 is electrically connected to the pads 23 on the board 22 by wire bonding 17. At this time, the material of the substrate 22 includes ceramics, silicon, alumina, and plastics such as epoxy and glass epoxy. The pad 23 is connected to a pad 25 formed on the surface opposite to the pad 23 through a wiring 24 formed on the substrate 22.

次に，樹脂封止において，第二の樹脂１９は，基板２２のパッド２３側の面において，領域２を除いて封止する。次に，前記領域２を第一樹脂１８にてポッティング等により低圧で封止する。本構造により，モールド圧力によるキャビティ上部の変形抑制や破壊防止をすることができる。   Next, in resin sealing, the second resin 19 is sealed except for the region 2 on the surface of the substrate 22 on the pad 23 side. Next, the region 2 is sealed with a first resin 18 at a low pressure by potting or the like. With this structure, it is possible to suppress deformation and prevent destruction of the upper part of the cavity due to mold pressure.

なお，チップパッケージ２１をプリント基板等に実装して電気的に接続するために，パッド２５には半田ボール２６を接続しても良い。   Note that a solder ball 26 may be connected to the pad 25 in order to mount the chip package 21 on a printed board or the like for electrical connection.

（実施の形態３）
以下，本発明の構造第３の実施例としてＭＥＭＳ型角速度センサについて述べる。
図１０は静電容量検出型の角速度センサチップ１１ａの上面図であり，図１１は図１０のＡ−Ａ’の断面図，図１２は図１０のＢ−Ｂ’の断面図を示している。また，図１３は図１１のＣ−Ｃ’の平面図，図１４は図１１のＤ−Ｄ’の平面図を示している。本構造は，図１乃至図９に示した構造と同様の手法で作成できるが，デバイス基板４で作成する振動体の構造が異なる。以下，図１０乃至図１４を説明するに当たり，図１乃至図９と同一の構成要素については，その詳細な説明を省略し，異なる点を中心に説明することとする。(Embodiment 3)
Hereinafter, a MEMS type angular velocity sensor will be described as a third embodiment of the structure of the present invention.
10 is a top view of the capacitance detection type angular velocity sensor chip 11a. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line AA 'in FIG. 10, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line BB' in FIG. . 13 is a plan view taken along line CC ′ of FIG. 11, and FIG. 14 is a plan view taken along line DD ′ of FIG. This structure can be created by the same method as the structure shown in FIGS. 1 to 9, but the structure of the vibrating body created by the device substrate 4 is different. In the following description of FIGS. 10 to 14, detailed description of the same components as those of FIGS. 1 to 9 will be omitted, and different points will be mainly described.

角速度センサチップ１１ａの構造において，後述する振動体を形成したデバイス基板４は，キャビティ基板１と支持基板５とで張り合わせることで，中空構造とし，且つ真空もしくは大気にて気密に封止された構成であることを特徴としている。そして，角速度センサチップ１１ａは，角速度センサ用の回路基板１２aに接続され，図６，図７もしくは図８，図９と同様に，チップパッケージ２０もしくはチップパッケージ２１の形態に組み立てられる。   In the structure of the angular velocity sensor chip 11a, a device substrate 4 on which a vibrating body to be described later is formed is bonded to the cavity substrate 1 and the support substrate 5 to form a hollow structure and hermetically sealed in a vacuum or air. It is characterized by its configuration. Then, the angular velocity sensor chip 11a is connected to the circuit board 12a for the angular velocity sensor, and is assembled in the form of the chip package 20 or the chip package 21 as in FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8, or FIG.

角速度センサチップ１１ａにおいて，左側の振動子４ｑ１と右側の振動子４ｑ２は，互いに対称形状でかつ対称となる位置に配置されており，リンク梁４ｐを介して接続されている。そして，デバイス基板４のみで形成される部分については，両方ともアンカー４ｃと絶縁膜６を介して，支持基板５に対して可動であり，振動子４ｑ１と４ｑ２の固有振動数は等しく設計される。   In the angular velocity sensor chip 11a, the left vibrator 4q1 and the right vibrator 4q2 are arranged symmetrically with respect to each other and are connected to each other via a link beam 4p. The portions formed only by the device substrate 4 are both movable with respect to the support substrate 5 via the anchor 4c and the insulating film 6, and the natural frequencies of the vibrators 4q1 and 4q2 are designed to be equal. .

デバイス基板４においては，第１の振動体である錘４ｈが形成され，振動体の駆動方向とは直交する方向に支持梁４ｉが接続される。これらの支持梁４ｉの他方の端部はそれぞれ駆動方向と直交した方向にあるアンカー４ｃと接続される。この第１の振動体である錘４ｈは支持梁４ｉによりＸ軸方向に振動可能となっている。また，アンカー４ｃの一部は，アンカー４ｄのように前述の貫通配線７と電気的に接続可能となっており，振動体側と外部回路間との電気的接続に使用される。   In the device substrate 4, a weight 4 h that is a first vibrating body is formed, and a support beam 4 i is connected in a direction orthogonal to the driving direction of the vibrating body. The other ends of the support beams 4i are connected to the anchors 4c in the direction orthogonal to the driving direction. The weight 4h, which is the first vibrating body, can vibrate in the X-axis direction by the support beam 4i. Further, a part of the anchor 4c can be electrically connected to the above-described through wiring 7 like the anchor 4d, and is used for electrical connection between the vibrating body side and the external circuit.

デバイス基板４に形成された櫛歯状の駆動電極４ｌは，第１の振動体である錘４ｈの外側に形成される。櫛歯状の駆動電極４ｌに対向して，櫛歯状の駆動電極４ｍがデバイス基板４と絶縁膜６上に形成され，支持基板５に対して固定される。   The comb-shaped drive electrode 41 formed on the device substrate 4 is formed outside the weight 4h that is the first vibrating body. Opposite to the comb-shaped drive electrode 4 l, a comb-shaped drive electrode 4 m is formed on the device substrate 4 and the insulating film 6 and fixed to the support substrate 5.

駆動電極４ｍは，キャビティ基板上の貫通配線８と平面配線９を介してパッド９ａに電気的に接続された上で，外部の発振回路と接続されており，駆動電極４ｍに所定の周波数信号が印加されると，電極４ｌ，４ｍ間で静電力を発生し，第１の振動体である錘４ｈはＸ軸方向に振動する。   The drive electrode 4m is electrically connected to the pad 9a via the through wiring 8 and the planar wiring 9 on the cavity substrate, and is connected to an external oscillation circuit. A predetermined frequency signal is transmitted to the drive electrode 4m. When applied, an electrostatic force is generated between the electrodes 4l and 4m, and the weight 4h as the first vibrating body vibrates in the X-axis direction.

デバイス基板４上において，第２の振動体である錘４ｊは，第１の振動体である錘４ｈの内側に形成され，錘４ｊの上下には錘４ｈの振動方向と同方向に伸びる検出用の梁４ｋを設け，梁４ｋの他方の端部は第１の振動体である錘４ｈに連結される。この第２の振動体である錘４ｊは，支持基板５からみて可動であり，検出用の梁４ｋにより第１の振動体である錘４ｈと連動して振動するほか，Ｘ軸とは直交したＹ軸方向に振動が可能となっている。   On the device substrate 4, the weight 4 j that is the second vibrating body is formed inside the weight 4 h that is the first vibrating body, and for detection that extends above and below the weight 4 j in the same direction as the vibration direction of the weight 4 h. The other end of the beam 4k is connected to a weight 4h that is a first vibrating body. The weight 4j, which is the second vibrating body, is movable as viewed from the support substrate 5, vibrates in conjunction with the weight 4h, which is the first vibrating body, by the detection beam 4k, and is orthogonal to the X axis. Vibration is possible in the Y-axis direction.

第２の振動体である錘４ｊのＹ軸方向の変位を検出する手段として，錘４ｊに隣接して櫛歯状の検出電極４ｎをデバイス基板４上に設ける。検出電極４ｎと対向した位置に櫛歯状の検出４ｏを設ける。検出電極4ｏは，デバイス基板４と絶縁膜６上に形成され，支持基板５に固定されている。そして，検出電極４oは，キャビティ基板上の貫通配線８と平面配線９を介してパッド９ａに電気的に接続された上で，外部の信号処理回路と接続されている。   As a means for detecting the displacement in the Y-axis direction of the weight 4j as the second vibrating body, a comb-like detection electrode 4n is provided on the device substrate 4 adjacent to the weight 4j. A comb-like detection 4o is provided at a position facing the detection electrode 4n. The detection electrode 4 o is formed on the device substrate 4 and the insulating film 6 and is fixed to the support substrate 5. The detection electrode 4o is electrically connected to the pad 9a via the through wiring 8 and the planar wiring 9 on the cavity substrate, and then connected to an external signal processing circuit.

第２の振動体である錘４ｊがＹ軸方向に変位した場合，電極４ｎ，４o間の静電容量が変化し，電極４oはこの静電容量に応じた信号を出力する。   When the weight 4j as the second vibrating body is displaced in the Y-axis direction, the capacitance between the electrodes 4n and 4o changes, and the electrode 4o outputs a signal corresponding to the capacitance.

ここで，第１の振動体である錘４ｈ，第２の振動体である錘４ｊの質量と，支持梁４i，の形状を適宜設定することによって，錘４ｈと錘４ｊは，固有振動数ｆｘでＸ軸方向に振動する。   Here, by appropriately setting the mass of the weight 4h serving as the first vibrating body and the weight of the weight 4j serving as the second vibrating body and the shape of the support beam 4i, the weight 4h and the weight 4j have the natural frequency fx. Vibrates in the X-axis direction.

また，第２の振動体である錘４ｊの質量と，検出用の梁４ｋの形状を適宜設定することによって，錘４ｊは固有振動数ｆｙでＹ軸方向にも振動する。   Further, by appropriately setting the mass of the weight 4j which is the second vibrating body and the shape of the detection beam 4k, the weight 4j vibrates in the Y-axis direction at the natural frequency fy.

本発明の実施形態による角速度センサにおいては，次のような動作をする。   The angular velocity sensor according to the embodiment of the present invention operates as follows.

まず，左側の振動子４ｑ１と右側の振動子４ｑ２は，それぞれ逆相で振動するように，図１３の駆動電極４ｍに周波数ｆの交流電圧を印加し，電極４ｍ，４ｌ間に静電気力を発生させ，Ｘ軸方向に，第１の振動体である錘４ｈを振動させる。このとき，第２の振動体である錘４ｊは，Ｘ軸方向に錘４ｈと連動して振動する。このとき，錘４ｈのＸ軸方向の変位ｘとその速度ｖの関係は数８によって表わされる。   First, the left vibrator 4q1 and the right vibrator 4q2 generate an electrostatic force between the electrodes 4m and 4l by applying an alternating voltage of frequency f to the drive electrode 4m in FIG. The weight 4h, which is the first vibrating body, is vibrated in the X-axis direction. At this time, the weight 4j as the second vibrating body vibrates in conjunction with the weight 4h in the X-axis direction. At this time, the relationship between the displacement x of the weight 4h in the X-axis direction and the velocity v thereof is expressed by Equation 8.

Figure 0006462128
Figure 0006462128

このような，錘４ｈと錘４ｊがＸ軸方向に振動した状態で，角速度センサに図１３の紙面に直交するＺ軸周りに角速度Ωが加わると，Ｙ軸方向にコリオリ力Ｆｃ（数９）が発生する。そして，錘４ｊはＹ軸方向にコリオリ力Ｆｃで変位する。   In such a state where the weight 4h and the weight 4j vibrate in the X-axis direction, when an angular velocity Ω is applied to the angular velocity sensor around the Z-axis orthogonal to the paper surface of FIG. 13, the Coriolis force Fc in the Y-axis direction (Equation 9) Occurs. The weight 4j is displaced by the Coriolis force Fc in the Y-axis direction.

Figure 0006462128
Figure 0006462128

第２の振動体である錘４ｊは，数９で示すコリオリ力ＦｃによってＹ軸方向に振動し，検出電極４ｎ，４o間の静電容量が変化する。この静電容量変化を検出することで，Ｚ軸周りの角速度Ωを検出することができる。   The weight 4j, which is the second vibrating body, vibrates in the Y-axis direction by the Coriolis force Fc expressed by Equation 9, and the capacitance between the detection electrodes 4n and 4o changes. By detecting this change in capacitance, the angular velocity Ω around the Z axis can be detected.

なお，第２の振動体である錘４ｊの変位量の測定方法としては，検出電極４ｎ，４ｏ間の静電容量変化，すなわち，錘４ｊのＹ軸方向の変位量が０になるように，電極４ｎ，４ｏ間に印加する電圧をサーボ制御し，その印加電圧より，コリオリ力Ｆｃを求めても良い。   In addition, as a measuring method of the displacement amount of the weight 4j which is the second vibrating body, the capacitance change between the detection electrodes 4n and 4o, that is, the displacement amount of the weight 4j in the Y-axis direction becomes zero. The voltage applied between the electrodes 4n and 4o may be servo-controlled, and the Coriolis force Fc may be obtained from the applied voltage.

また，互いに対称となるように配置された左側の振動子４ｑ１，右側の振動子４ｑ２を備えるのは，振動子４ｑ１と振動子４ｑ２が互いに逆相に駆動振動させることによって，外部からの加速度をキャンセルしつつ，角速度の検出信号を２個の振動子からの足し合わせとして感度良く検出することと，振動子の振動が外部に漏れにくくすることが可能であるという利点がある。   Further, the left vibrator 4q1 and the right vibrator 4q2 arranged so as to be symmetric with each other are provided such that the vibrator 4q1 and the vibrator 4q2 drive and vibrate in mutually opposite phases, thereby increasing the acceleration from the outside. While canceling, there is an advantage that the detection signal of the angular velocity can be detected with high sensitivity as an addition from the two vibrators, and the vibration of the vibrator can be hardly leaked to the outside.

（実施の形態４）
本発明の構造第４の実施例として複合センサについて述べる。複合センサは，例えば前記加速度センサと前記角速度センサ等の複数のセンサが，一つのパッケージに纏められたものであり，本形態においては，リードフレーム１５もしくは，基板２２は一つであることを特徴とする。(Embodiment 4)
A composite sensor will be described as a fourth embodiment of the structure of the present invention. The composite sensor is a sensor in which a plurality of sensors such as the acceleration sensor and the angular velocity sensor are combined in one package. In the present embodiment, the lead frame 15 or the substrate 22 is one. And

以下，図１５，図１６を説明するに当たり，図６乃至図９と同一の構成要素については，その詳細な説明を省略し，異なる点を中心に説明することとする。   In the following description of FIGS. 15 and 16, the detailed description of the same components as those in FIGS. 6 to 9 will be omitted, and different points will be mainly described.

チップパッケージの形態は以下の通りである。図７の変形例としてチップパッケージ２０ａを図１５に，図９の変形例としてチップパッケージ２１ａを図１６に示す。   The form of the chip package is as follows. FIG. 15 shows a chip package 20a as a modification of FIG. 7, and FIG. 16 shows a chip package 21a as a modification of FIG.

なお，前記複合センサの組み合わせは，一つの加速度センサと一つの角速度センサのみの限りではなく，同じ種類のセンサであっても，異なる種類のセンサであってもどちらでも良く，センサが二個以上で構成されていれば良い。   The combination of the composite sensors is not limited to only one acceleration sensor and one angular velocity sensor, and may be the same type of sensor or different types of sensors, and two or more sensors may be used. It only has to be configured.

（実施の形態５）
本発明の構造第５の実施例として前記複合センサの変形例について述べる。本形態においては，複合センサ用の回路基板１２ｂは，複数のセンサの回路基板が一つの基板に作成されていることを特徴とする。(Embodiment 5)
A modified example of the composite sensor will be described as a fifth embodiment of the structure of the present invention. In this embodiment, the circuit board 12b for a composite sensor is characterized in that circuit boards for a plurality of sensors are formed on one board.

以下，図１７，図１８を説明するに当たり，図６，図７，図８，図９，図１５，図１６と同一の構成要素については，その詳細な説明を省略し，異なる点を中心に説明することとする。   In the following description of FIGS. 17 and 18, detailed description of the same components as those of FIGS. 6, 7, 8, 9, 15, and 16 is omitted. I will explain.

チップパッケージの形態は以下の通りである。図７の変形例としてチップパッケージ２０ｂを図１７，図９の変形例としてチップパッケージ２１ｂを図１８に示す。   The form of the chip package is as follows. FIG. 17 shows a chip package 20b as a modification of FIG. 7, and FIG. 18 shows a chip package 21b as a modification of FIG.

なお，前記複合センサにおけるセンサチップの組み合わせは，一つの加速度センサチップ１１と一つの角速度センサチップ１１ａの限りではなく，同じ種類のセンサチップの組み合わせであっても，異なる種類のセンサチップの組み合わせであってもどちらでも良く，センサチップが二個以上で構成されていれば良い。   The combination of sensor chips in the composite sensor is not limited to one acceleration sensor chip 11 and one angular velocity sensor chip 11a, but may be a combination of different types of sensor chips, even if the same type of sensor chip is combined. Either may be sufficient, and it is sufficient that the sensor chip is composed of two or more.

（実施の形態６）
本発明の構造第６の実施例として前記複合センサの変形例について述べる。本形態においては，複合センサのセンサチップ１１ｂは，一つの基板に作成されていることを特徴とする。(Embodiment 6)
A modified example of the composite sensor will be described as a sixth embodiment of the structure of the present invention. In this embodiment, the sensor chip 11b of the composite sensor is formed on a single substrate.

本構造は，図１乃至図１４に示した構造と同様の手法で作成できるが，デバイス基板４で作成する振動体の構造が異なる。以下，図１９を説明するに当たり，図１乃至図１４と同一の構成要素については，その詳細な説明を省略し，異なる点を中心に説明することとする。   This structure can be created by the same method as the structure shown in FIGS. 1 to 14, but the structure of the vibrator created by the device substrate 4 is different. In the following description of FIG. 19, the same components as those of FIGS. 1 to 14 will not be described in detail, and different points will be mainly described.

例えば，センサチップ１１ｂの例として，Ｘ軸方向の加速度を検出する第一の加速度センシング部４０と，前記第一の加速度センシング部に対してＸＹ平面上で直交して配置され，Ｙ軸方向の加速度を検出する第二の加速度センシング部４１と，ＸＹ平面上に配置されＺ軸周りの角速度を検出する角速度センシング部５０の組み合わせを挙げ，図４及び図１３に示す前記デバイス基板４に形成される振動体構造の変形例を図１９に示す。   For example, as an example of the sensor chip 11b, a first acceleration sensing unit 40 that detects acceleration in the X-axis direction, and the first acceleration sensing unit that is orthogonal to the first acceleration sensing unit on the XY plane, A combination of a second acceleration sensing unit 41 that detects acceleration and an angular velocity sensing unit 50 that is arranged on the XY plane and detects an angular velocity around the Z axis is formed on the device substrate 4 shown in FIGS. 4 and 13. A modification of the vibrating body structure is shown in FIG.

図１９において，前記第一の加速度センシング部４０のキャビティ４ｇ１と前記第二の加速度センシング部４１のキャビティ４ｇ２は，互いが繋がっていても，独立であっても良い。また，角速度センシング部のキャビティ４ｇ３は，前記キャビティ４ｇ１，４ｇ２のぞれぞれに対して，繋がっていても独立であっても良い。また，前述のように，前記センシング部４０，４１，５０それぞれにおいて，振動体側と外部の回路基板間１２ｂとの電気的接続に使用されるための電極として，それぞれアンカー４ｄ１，４ｄ２，４ｄ３がそれぞれ備わる。このときアンカー４ｄ１，４ｄ２，４ｄ３は前記貫通配線７を介して，キャビティ基板表面のパッド９ａに電気的に接続される。そして，パッド９ａはワイヤボンディング１４を介して回路基板１２ｂに電気的に接続される。   In FIG. 19, the cavity 4g1 of the first acceleration sensing unit 40 and the cavity 4g2 of the second acceleration sensing unit 41 may be connected to each other or independent. Further, the cavity 4g3 of the angular velocity sensing unit may be connected to or independent from each of the cavities 4g1 and 4g2. Further, as described above, in each of the sensing units 40, 41, and 50, the anchors 4d1, 4d2, and 4d3 are respectively used as electrodes for electrical connection between the vibrating body side and the external circuit board 12b. Provided. At this time, the anchors 4d1, 4d2, and 4d3 are electrically connected to the pads 9a on the surface of the cavity substrate through the through wirings 7. The pad 9a is electrically connected to the circuit board 12b via the wire bonding 14.

前述のセンサチップ１１ｂは，回路基板１２ｂにワイヤボンディング１４を介して接続され，図６，図７もしくは図８，図９と同様に，チップパッケージ２１もしくはチップパッケージ２２の形態に組み立てられる。   The aforementioned sensor chip 11b is connected to the circuit board 12b via the wire bonding 14, and is assembled in the form of the chip package 21 or the chip package 22 in the same manner as in FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8, FIG.

更に，本発明は，加速度センサ，角速度センサ以外にも，キャビティを有するＭＥＭＳ素子や撮像素子，発光素子等に適用してもよく，前記センサチップの内周部（センシング部）を覆った第一の樹脂と，前記センサチップの外周部を覆った第二の樹脂とを備えた構造とすることで，第一の樹脂でセンサチップを強固に固定するとともに，第二の樹脂でセンシング部を覆うことで，センシング部を保護することができる。   In addition to the acceleration sensor and the angular velocity sensor, the present invention may be applied to a MEMS element having a cavity, an imaging element, a light emitting element, and the like, and a first covering the inner peripheral part (sensing part) of the sensor chip. And a second resin covering the outer periphery of the sensor chip, the sensor chip is firmly fixed with the first resin and the sensing part is covered with the second resin. Thus, the sensing unit can be protected.

１ キャビティ基板
１ａ キャビティ部
１ｂ キャビティ上部
1ｂａ キャビティ上部短辺
1ｂｂ キャビティ上部長辺
２ 領域（センサチップにおいて第一の樹脂に覆われる面）
３ 接着材
４ デバイス基板
４ａ 錘
４ｂ 支持梁
４ｃ アンカー
４ｄ アンカー（貫通配線接続有）
４ｄ１ アンカー（貫通配線接続有，複合センサ・第一の加速度センシング部）
４ｄ２ アンカー（貫通配線接続有，複合センサ・第二の加速度センシング部）
４ｄ３ アンカー（貫通配線接続有，複合センサ・角速度センシング部）
４ｅ 検出電極
４ｆ 固定電極
４ｇ 空洞部
４ｇ１ 空洞部（複合センサ・第一の加速度センシング部）
４ｇ２ 空洞部（複合センサ・第二の加速度センシング部）
４ｇ３ 空洞部（複合センサ・角速度センシング部）
４ｈ 錘（第１の振動体）
４ｉ 支持梁
４ｊ 錘（第２の振動体）
４ｋ 梁（検出用）
４ｌ 駆動電極（錘４ｈ側）
４ｍ 駆動電極（支持基板固定側）
４ｎ 検出電極（錘４ｊ側）
４ｏ 検出電極（支持基板固定側）
４ｐ リンク梁
４ｑ１ 振動子
４ｑ２ 振動子
５ 支持基板
５ａ キャビティ部
６ 絶縁膜
７ 貫通配線
８ 絶縁膜
９ 平面配線
９ａ パッド
９ｂ 貫通配線上部
１０ 絶縁膜
１０ａ パッド開口部
１１ 加速度センサチップ
１１ａ 角速度センサチップ
１１ｂ センサチップ（複合センサ）
１２ 回路基板（加速度センサ用）
１２ａ 回路基板（角速度センサ用）
１２ｂ 回路基板（複合センサ用）
１３ 接着材
１４ ワイヤボンディング
１５ リードフレーム
１６ 接着材
１７ ワイヤボンディング
１８ 第一の樹脂
１９ 第二の樹脂
２０ チップパッケージ（リードフレーム型）
２０ａ チップパッケージ変形例（リードフレーム型，複合センサ）
２０ｂ チップパッケージ変形例（リードフレーム型，複合センサ）
２１ チップパッケージ（基板型）
２１ａ チップパッケージ変形例（基板型，複合センサ）
２１ｂ チップパッケージ変形例（基板型，複合センサ）
２２ 基板
２３ パッド
２４ 配線
２５ パッド
２６ 半田ボール
４０ 第一の加速度センシング部（複合センサ）
４１ 第二の加速度センシング部（複合センサ）
５０ 角速度センシング部（複合センサ）1 Cavity substrate 1a Cavity part 1b Cavity upper part
1ba Cavity upper short side
1bb Cavity upper long side 2 area (surface covered with the first resin in the sensor chip)
3 Adhesive 4 Device substrate 4a Weight 4b Support beam 4c Anchor 4d Anchor (with through wiring connection)
4d1 anchor (with through wiring connection, composite sensor, first acceleration sensing unit)
4d2 anchor (with through wiring connection, composite sensor, second acceleration sensing unit)
4d3 anchor (with through-wire connection, composite sensor and angular velocity sensing unit)
4e Detection electrode 4f Fixed electrode 4g Cavity part 4g1 Cavity part (composite sensor / first acceleration sensing part)
4g2 cavity (compound sensor, second acceleration sensing part)
4g3 cavity (compound sensor / angular velocity sensing part)
4h Weight (first vibrator)
4i Support beam 4j Weight (second vibrating body)
4k beam (for detection)
4l drive electrode (weight 4h side)
4m drive electrode (support substrate fixed side)
4n detection electrode (weight 4j side)
4o Detection electrode (support substrate fixed side)
4p link beam 4q1 vibrator 4q2 vibrator 5 support substrate 5a cavity part 6 insulating film 7 through wiring 8 insulating film 9 planar wiring 9a pad 9b through wiring upper part 10 insulating film 10a pad opening 11 acceleration sensor chip 11a angular velocity sensor chip 11b sensor Chip (Composite sensor)
12 Circuit board (for acceleration sensor)
12a Circuit board (for angular velocity sensor)
12b Circuit board (for composite sensor)
13 Adhesive Material 14 Wire Bonding 15 Lead Frame 16 Adhesive Material 17 Wire Bonding 18 First Resin 19 Second Resin 20 Chip Package (Lead Frame Type)
20a Modification of chip package (lead frame type, composite sensor)
20b Modification of chip package (lead frame type, composite sensor)
21 Chip package (substrate type)
21a Modification of chip package (substrate type, composite sensor)
21b Chip package modification (substrate type, composite sensor)
22 Substrate 23 Pad 24 Wiring 25 Pad 26 Solder ball 40 First acceleration sensing unit (composite sensor)
41 Second acceleration sensing unit (composite sensor)
50 Angular velocity sensing unit (compound sensor)

Claims (10)

センサチップと，前記センサチップの内周部を覆った第一の樹脂と，前記センサチップの外周部を覆った第二の樹脂とを備え，
前記センサチップは，気密封止された空隙が形成されたセンシング部を有し，
前記センサチップの表面は，前記空隙を覆う第一表面と，前記第一表面の外周に位置する第二表面とを有し，
前記第一の樹脂は，前記センサチップの前記第一表面を覆い，
前記第二の樹脂は，前記センサチップの前記第二表面を覆い，
前記第一の樹脂と前記第二の樹脂とは，前記センサチップの表面と垂直な方向において互いに重ならないことを特徴とする半導体装置。 Comprising a sensor chip, a first resin covering the inner periphery of the sensor chip, and a second resin covering the outer periphery of the sensor chip ;
The sensor chip has a sensing part in which a hermetically sealed gap is formed,
The surface of the sensor chip has a first surface covering the gap, and a second surface located on the outer periphery of the first surface,
The first resin covers the first surface of the sensor chip;
The second resin covers the second surface of the sensor chip;
The semiconductor device, wherein the first resin and the second resin do not overlap each other in a direction perpendicular to the surface of the sensor chip . 請求項１記載の半導体装置において，前記第一の樹脂と，前記第二の樹脂は，同一の材質であることを特徴とする半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first resin and the second resin are made of the same material. 請求項１記載の半導体装置において，前記第一の樹脂と，前記第二の樹脂は，互いに異なる材質であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the first resin, the second resin, wherein a is different materials. 請求項３記載の半導体装置において，前記第一の樹脂は，前記第二の樹脂と比較して，ヤング率が小さいことを特徴とする半導体装置。 4. The semiconductor device according to claim 3 , wherein the first resin has a Young's modulus smaller than that of the second resin. 請求項３記載の半導体装置において，前記第一の樹脂は，光を透過することを特徴とする半導体装置。 4. The semiconductor device according to claim 3 , wherein the first resin transmits light. 請求項１乃至５記載の半導体装置の何れかにおいて，前記第一の樹脂は，第一の工程で成形され，前記第二の樹脂は，第二の工程で成形されたことを特徴とする半導体装置。 In any of the semiconductor device of claims 1 to 5, wherein the first resin is molded in the first step, the second resin is a semiconductor, characterized in that molded in a second step apparatus. 請求項６記載の半導体装置において，前記各工程において，前記第一の樹脂の成形圧力を，前記第二の樹脂の成形圧力よりも小さくしたことを特徴とする半導体装置。 7. The semiconductor device according to claim 6 , wherein in each step, the molding pressure of the first resin is made smaller than the molding pressure of the second resin. 請求項１乃至７記載の半導体装置の何れかにおいて，前記センサチップの材質は半導体もしくはガラスであることを特徴とする半導体装置。 In any of the semiconductor device of claims 1 to 7, wherein the material of the sensor chip semiconductor device which is a semiconductor or glass. 請求項１乃至８記載の半導体装置の何れかにおいて，前記センサチップにはワイヤボンディング用のパッドを有し，ワイヤボンディングされていることを特徴とする半導体装置。 In any of the semiconductor device of claims 1 to 8, wherein the sensor chip has a pad for wire bonding, the semiconductor device characterized by being wire bonding. 請求項９記載の半導体装置において，前記パッド及びワイヤボンディングは，前記第二の樹脂で覆われていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 9, wherein the pad and wire bonding, semiconductor KaradaSo location, characterized by being covered with the second resin.
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