(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に音響センサを作製する工程と、
プレートに空洞を形成して支持部材を作製する工程と、
前記半導体基板の前記音響センサを作製された側の面を前記支持部材に接合させる工程と、
前記半導体基板と前記支持部材が接合された状態において、前記半導体基板の前記音響センサを作製された面と反対側の面を研磨して前記半導体基板の厚みを薄くする工程と、
研磨処理後の前記半導体基板に形成された前記音響センサ及び前記支持部材と信号処理回路とをパッケージ内に実装する工程とを備えた、マイクロフォンの製造方法。
【請求項２】
前記空洞は、前記信号処理回路を納めるための空間であることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロフォンの製造方法。
【請求項３】
前記空洞は、前記音響センサのバックチャンバと連通した空間であることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロフォンの製造方法。
【請求項４】
前記支持部材には、前記音響センサと前記パッケージに設けた電極パッドとを電気的に導通させるための導電体が上下に貫通していることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロフォンの製造方法。
【請求項５】
前記プレートは、半導体基板であることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロフォンの製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板は、複数個の前記音響センサを作製されたウエハであり、前記プレートは、複数個の前記支持部材を作製されたウエハであることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロフォンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響センサをパッケージ内に実装したマイクロフォンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（一般的なマイクロフォン）
図１は、従来の一般的な構造のマイクロフォンを示す断面図である。このマイクロフォン１１は、カバー１２と回路基板１３からなるパッケージ内に音響センサ１５と信号処理回路１７を実装したものである。音響センサ１５と信号処理回路１７は、回路基板１３の上面に横に並べた状態で実装されている。信号処理回路１７は、封止樹脂２１によって覆われている。音響センサ１５と信号処理回路１７は、ボンディングワイヤ１８によって電気的に接続されており、さらに信号処理回路１７は、ボンディングワイヤ１９によって回路基板１３の基板内配線１４に接続されている。
【０００３】
通常、回路基板１３の下面はプリント配線基板に実装され、プリント配線基板に密着する。そのため、パッケージ内に音響振動を導き入れるための音導入孔２０はカバー１２の上面に開口されている。音響センサ１５の下面は回路基板１３に接着されており、バックチャンバ１６の下面は回路基板１３で塞がれている。
【０００４】
静電容量型のマイクロフォンでは、マイクロフォンの感度とバックチャンバの容積との間には相関があり、バックチャンバの容積が小さくなるとマイクロフォンの感度が低下する。このマイクロフォン１１では、カバー１２に音導入孔２０を設け、音響センサ１５と回路基板１３の間の空間をバックチャンバ１６としているので、バックチャンバ１６の容積を大きくできず、マイクロフォン１１の感度を高くすることが困難である。
【０００５】
（特許文献１のマイクロフォン）
特許文献１に開示されているマイクロフォンを図２に示す。特許文献１のマイクロフォン３１では、回路基板１３の上面に信号処理回路１７を実装している。信号処理回路１７に隣接する位置において、回路基板１３の上面にはスペーサ３２が固定されており、さらにスペーサ３２の上面に音響センサ１５が実装されている。スペーサ３２には、上下に貫通する貫通孔３３が開口されている。音響センサ１５の下面には電極パッドが設けられ、音響センサ１５は、スペーサ３２を介して回路基板１３に電気的に接続されている。音導入孔２０は、カバー１２に開口されている。
【０００６】
このマイクロフォン３１では、スペーサ３２の貫通孔３３を音響センサ１５のバックチャンバ１６と連続させているので、ダイアフラムの下の空間が広くなる。よって、音響センサ１５のバックチャンバ１６の容積を実質的に拡大することができ、マイクロフォン３１の感度を向上させられる。
【０００７】
しかし、このような構造では、回路基板１３の上面にスペーサ３２を実装し、さらにスペーサ３２の上に音響センサ１５を実装しているので、マイクロフォン３１の高さが高くなる不具合がある。
【０００８】
このようなマイクロフォンの高さを低くする方法としては、音響センサの製造工程において、音響センサの基板部分を研磨して薄くし、音響センサの高さを小さくする方法が考えられる。しかし、音響センサの製造工程では、複数個の音響センサがウエハ上に一度に作製される。そのため、音響センサの基板部分を薄くしようとすれば、音響センサの製造工程中においてウエハを研磨して薄くすることになる。
【０００９】
ウエハは、通常は薄くて大口径のものが用いられる。そのため、ウエハを研磨してさらに薄くすると、ウエハの剛性がかなり小さくなる。その結果、研磨工程もしくはその後の工程でウエハに割れや欠けが発生し、音響センサの歩留まりが低下するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１７８２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、支持部材の上に音響センサを実装した構造のマイクロフォンにおいて、音響センサの高さを小さくでき、ひいてはマイクロフォンを低背化することのできる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るマイクロフォンの製造方法は、半導体基板に音響センサを作製する工程と、プレートに空洞を形成して支持部材を作製する工程と、前記半導体基板の前記音響センサを作製された側の面を前記支持部材に接合させる工程と、前記半導体基板と前記支持部材が接合された状態において、前記半導体基板の前記音響センサを作製された面と反対側の面を研磨して前記半導体基板の厚みを薄くする工程と、研磨処理後の前記半導体基板に形成された前記音響センサ及び前記支持部材と信号処理回路とをパッケージ内に実装する工程とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
本発明に係るマイクロフォンの製造方法にあっては、音響センサを作製された半導体基板と支持部材となったプレートとを接合させた後、両者を接合させた状態のままで半導体基板を研磨して半導体基板の厚みを薄くしている。よって、半導体基板に作製された音響センサの高さを低くすることができ、マイクロフォンの低背化を図ることができる。さらに、半導体基板を支持部材と貼り合わせて半導体基板の剛性を高めた状態で半導体基板を研磨することができる。よって、研磨の工程中において、あるいは研磨の後の工程において、半導体基板に割れや欠けが発生しにくくなり、音響センサの歩留まりを向上させることができるとともに実質的にマイクロフォンの低背化を可能にできる。
【００１８】
本発明のある実施態様によるマイクロフォンの製造方法においては、前記空洞が、前記信号処理回路を納めるための空間であってもよい。かかる実施態様によれば、信号処理回路を支持部材の空洞内に納めることによってマイクロフォンの平面積を小さくでき、マイクロフォンの小型化を図ることができる。
【００１９】
本発明の別な実施態様によるマイクロフォンの製造方法においては、前記空洞が、前記音響センサのバックチャンバと連通した空間であってもよい。かかる実施態様によれば、音響センサのバックチャンバの容積を実質的に拡張することができ、音響センサの感度が向上する。
【００２０】
本発明のさらに別な実施態様によるマイクロフォンの製造方法においては、前記支持部材に、前記音響センサと前記パッケージに設けた電極パッドとを電気的に導通させるための導電体が上下に貫通していてもよい。かかる実施態様によれば、音響センサをパッケージに接続するためにボンディングワイヤを用いる場合と比較して、マイクロフォンの高さを小さくすることができる。
【００２１】
本発明のさらに別な実施態様によるマイクロフォンの製造方法は、前記プレートが、半導体基板であることを特徴としている。支持部材のプレートとして半導体基板を用いれば、音響センサと同じようにＭＥＭＳ技術やフォトリソグラフィを用いて支持部材を加工することができる。
【００２２】
本発明のさらに別な実施態様によるマイクロフォンの製造方法は、前記半導体基板が、複数個の前記音響センサを作製されたウエハであり、前記プレートが、複数個の前記支持部材を作製されたウエハであることを特徴としている。かかる実施態様によれば、複数個の音響センサ及び支持部材を一度に作製することができ、マイクロフォンの製造効率が向上する。また、この場合には、半導体基板やプレートとして、薄くて大口径のウエハを用いることになるが、その場合でも、本発明の方法によれば研磨によってウエハに割れや欠けが生じにくくなる。よって、本発明の有用性がより高くなる。
【００２３】
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、一般的な構造のマイクロフォンを示す断面図である。
【図２】図２は、特許文献１に開示されたマイクロフォンの断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１によるマイクロフォンの構造を示す断面図である。
【図４】図４（Ａ）は、実施形態１のマイクロフォンに用いられているインターポーザの斜視図である。図４（Ｂ）は当該インターポーザを上下反転させて描いた斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は、図４（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。図５（Ｂ）は、図４（Ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】図６（Ａ）−図６（Ｆ）は、インターポーザの製造工程を説明するための断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、図６（Ａ）−図６（Ｆ）の工程により一体に作製された複数個のマイクロフォンを示す平面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
【図８】図８（Ａ）は、マイクロフォンの製造工程の一部であって、音響センサを複数個一度に作製した状態を示す断面図である。図８（Ｂ）は、図７のインターポーザの上に上下反転させて図８（Ａ）の音響センサを接合一体化した状態を示す断面図である。
【図９】図９（Ａ）は、音響センサのＳｉウエハを研磨して薄くする工程を説明する断面図である。図９（Ｂ）は、音響センサのＳｉウエハにフロントチャンバを開口するとともに、犠牲層をエッチング除去した状態を示す断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、ダイシングにより分割された１個の音響センサ及びインターポーザを示す断面図である。図１０（Ｂ）は、回路基板の上面に信号処理回路を実装する工程を説明する断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、信号処理回路を覆うようにして、音響センサ及びインターポーザを回路基板の上に実装した状態を示す断面図である。図１１（Ｂ）は、回路基板の上面にカバーを取り付けた状態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態２によるマイクロフォンの構造を示す断面図である。
【図１３】図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、実施形態２のマイクロフォンに用いられているインターポーザの斜視図及び断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態３によるマイクロフォンの構造を示す断面図である。
【図１５】図１５は、実施形態３のマイクロフォンに用いられているインターポーザの斜視図である。
【図１６】図１６（Ａ）は、異なる形態のインターポーザを示す斜視図である。図１６（Ｂ）は、その断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。以下の実施形態においては、半導体装置の一例としてマイクロフォンについて述べる。このマイクロフォンでは、半導体素子として音響センサが用いられている。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。
【００２６】
（第１の実施形態）
以下、図３−図５を参照して本発明の実施形態１によるマイクロフォン（すなわち、半導体装置）を説明する。図３は、実施形態１に係るマイクロフォン４１の構造を示す断面図である。また、図４（Ａ）は、マイクロフォン４１に用いられているインターポーザ５２（すなわち、支持部材）の斜視図、図４（Ｂ）は、インターポーザ５２を上下反転させた状態で示す斜視図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）はインターポーザ５２の断面図であって、図５（Ａ）は図４（Ａ）のＸ−Ｘ線断面を示し、図５（Ｂ）は図４（Ａ）のＹ−Ｙ線断面を示す。
【００２７】
マイクロフォン４１にあっては、カバー４２と回路基板４３によってパッケージが形成されている。このパッケージ内には、音響センサ５１（すなわち、半導体素子）、インターポーザ５２および信号処理回路５３が納められている。
【００２８】
パッケージの一部を構成する回路基板４３の上面には、インターポーザ５２や信号処理回路５３を接合させるための複数個の上面電極パッド４４が設けられている。回路基板４３の下面には、マイクロフォン４１をプリント配線基板などに実装するときに、マイクロフォン４１をプリント配線基板などに接続させるための複数個の下面電極パッド４５が設けられている。カバー４２は、下面が開口した箱状をしており、絶縁性材料（たとえば、プラスチック）からなるカバー本体４６の内面に、金属メッキ膜による電磁シールド膜４７が形成されている。また、カバー４２にはパッケージ内に音響振動を導き入れるための音導入孔４８が少なくとも１箇所に開口されている。
【００２９】
なお、カバー本体４６は金属製であってもよく、その場合にはカバー本体４６が電磁シールドの機能を有するので、別途電磁シールド膜４７を設ける必要はない。
【００３０】
音響センサ５１はＭＥＭＳ技術を利用して作製された静電容量型素子である。図３に示すように、音響センサ５１は、全体をシリコン基板５４（半導体基板）によって保持されている。シリコン基板５４には、上下に貫通するようにしてフロントチャンバ５５が開口されている。シリコン基板５４の下面には、フロントチャンバ５５の下面開口を覆うようにして、薄膜状のダイアフラム５６が設けられている。ダイアフラム５６は、導電性を有するポリシリコンによって形成されている。したがって、ダイアフラム５６は、それ自体が可動電極板となっている。ダイアフラム５６は、外周縁の複数箇所をアンカー（図示せず）によって支持されることにより、シリコン基板５４の下面で膜状に張られている。アンカー間においては、ダイアフラム５６の外周縁とシリコン基板５４の下面との間にベントホール（狭い隙間）が形成されている。
【００３１】
ダイアフラム５６の下方には、ダイアフラム５６との間にエアギャップ５８（空隙）を形成するようにして、バックプレート５７が設けられており、バックプレート５７の外周部はシリコン基板５４の下面に固定されている。また、バックプレート５７の上面には、ダイアフラム５６と対向するようにして固定電極板５９が設けられている。バックプレート５７は絶縁性のＳｉＮによって形成され、固定電極板５９は導電性のポリシリコンによって形成されている。この結果、エアギャップ５８を介して対向しているダイアフラム５６と固定電極板５９によって音響振動検知用のキャパシタが構成されている。
【００３２】
バックプレート５７及び固定電極板５９のほぼ全体には、ダイアフラム５６を振動させた後の音響振動を通過させるためのアコースティックホール６０（音響孔）が多数穿孔されている。
【００３３】
ダイアフラム５６の端部からは引出配線６１が延出されている。引出配線６１の端部には、バックプレート５７に埋め込まれた電極部６２が電気的に接続されている。また、固定電極板５９の端部からは引出配線６３が延出されている。引出配線６３の端部には、バックプレート５７に埋め込まれた電極部６４が電気的に接続されている。電極部６２の下面は、音響センサ５１の下面の四隅のうちいずれか１箇所の隅部に露出しており、電極部６２の下面にはバンプ６７が設けられている。電極部６４の下面は、音響センサ５１の下面の四隅のうち別な隅部において露出しており、電極部６４の下面にはバンプ６７が設けられている。音響センサ５１の下面の四隅のうち、電極部６２、６４が設けられていない隅部には、ダミーの電極（図示せず）が設けられている。ダミーの電極とは、音響センサ５１の下面をハンダなどで機械的に固定するための電極であって、電気的な働きを有しないものである。ダミーの電極にもバンプが設けられている。
【００３４】
インターポーザ５２は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すような構造を有している。インターポーザ５２は、絶縁性材料、特に半導体基板によって角筒状に形成されており、インターポーザ５２内には信号処理回路５３を納めるための空洞７０が上下に貫通している。また、インターポーザ５２の壁面上部には通気用切欠７１（すなわち、音響伝達通路）が形成されている。
【００３５】
インターポーザ５２は、音響センサ５１と回路基板４３を電気接続するための構造を備えている。すなわち、インターポーザ５２の四隅のうち１箇所には貫通電極６５（導電体）が埋め込まれており、インターポーザ５２の上面には貫通電極６５と導通したパッド部６５ａが設けられ、下面には貫通電極６５と導通したパッド部６５ｂが設けられている。インターポーザ５２の四隅のうち別な箇所には、貫通電極６６（導電体）が埋め込まれており、インターポーザ５２の上面には貫通電極６６と導通したパッド部６６ａが設けられ、下面には貫通電極６６と導通したパッド部６６ｂが設けられている。さらに、インターポーザ５２の四隅のうち貫通電極６５、６６が設けられていない箇所では、インターポーザ５２の上面にダミー電極７２ａが設けられ、下面にダミー電極７２ｂが設けられている。ダミー電極７２ａ、７２ｂは機械的に接続してインターポーザ５２を固定するための電極であり、上面のダミー電極７２ａと下面のダミー電極７２ｂとは電気的には導通していない。
【００３６】
なお、図４及び図５のインターポーザ５２では、その壁面上部に通気用切欠７１が形成されているが、インターポーザ５２の壁面下部に通気用切欠７１を設けてもよい。また、インターポーザ５２の壁面に音響伝達通路として通気用開口を窓状に開口してもよい。ただし、通気用切欠や通気用開口などの音響伝達通路は、音響振動による動的な圧力変化を伝えられるだけの通路断面積を有していることが必要である。
【００３７】
信号処理回路５３（ＡＳＩＣ）は、音響センサ５１から出力される音響検知信号を増幅し、さらにその信号をデジタル信号に変換して出力するための回路である。信号処理回路５３の下面には、音響センサ５１からの信号を入力させるための電極部６９や信号処理された信号を出力するための電極部６９が設けられている。
【００３８】
マイクロフォン４１は、つぎのようにして組み立てられている。音響センサ５１は、インターポーザ５２の上に載置され、電極部６２の下面に設けたバンプ６７が貫通電極６５の上面（パッド部６５ａ）に接合され、電極部６４の下面に設けたバンプ６７が貫通電極６６の上面（パッド部６６ａ）に接合されている。また、音響センサ５１の下面に設けられたダミーの電極のバンプ６７は、インターポーザ５２の上面のダミー電極７２ａに接合されている。この結果、音響センサ５１は４箇所のバンプ６７によってインターポーザ５２の上面に機械的に固定されている。さらに、音響センサ５１の電極部６２、６４は、それぞれ貫通電極６５、６６を通じてインターポーザ５２の下面（パッド部６５ｂ、６６ｂ）に導通している。
【００３９】
インターポーザ５２の下面に設けられたパッド部６５ｂ、６６ｂ及びダミー電極７２ｂは、それぞれハンダや導電性接着剤などの導電材料６８によって回路基板４３の上面電極パッド４４に接合される。信号処理回路５３の電極部６９も、ハンダや導電性接着剤などの導電材料６８によって回路基板４３の上面電極パッド４４に接合される。
【００４０】
カバー４２は、回路基板４３の上面に実装された音響センサ５１、インターポーザ５２及び信号処理回路５３を覆うようにして、回路基板４３の上面に重ねられる。このとき、カバー４２の音導入孔４８は、音響センサ５１のフロントチャンバ５５内に臨むように配置される。音響センサ５１の上面（シリコン基板５４の上面）全体は、接着樹脂５０を用いてその全周をカバー４２の内面に接着され封止される。カバー４２の下面は回路基板４３の上面に導電性接着剤によって接着され、電磁シールド膜４７は回路基板４３のグランド電極に導通させられる。
【００４１】
しかして、音導入孔４８からマイクロフォン４１内に音響振動が入ると、音響振動は音響センサ５１のフロントチャンバ５５内に導かれる。音響振動はダイアフラム５６を振動させるので、ダイアフラム５６と固定電極板５９とで構成されるキャパシタの静電容量を変化させ、この静電容量の変化が音響検知信号として電極部６２、６４から出力される。音響センサ５１から出力された音響検知信号は、貫通電極６５、６６を通って上面電極パッド４４へ伝えられる。貫通電極６５、６６のパッド部６５ｂ、６６ｂを接合された上面電極パッド４４は、回路基板４３の上面又は内部に設けられた配線パターン（図示せず）によって信号処理回路５３の信号入力用の電極部６９を接合された上面電極パッド４４に導通している。よって、音響センサ５１の音響検知信号は、信号入力用の電極部６９から信号処理回路５３内に入力される。また、信号出力用の電極部６９を接合された上面電極パッド４４は、回路基板４３の内部に設けた配線構造（図示せず）によって回路基板４３の下面電極パッド４５に接続されている。よって、信号処理回路５３で処理された出力信号は、回路基板４３の下面電極パッド４５から外部へ出力される。
【００４２】
なお、音響センサ５１と信号処理回路５３の電気的な接続形態やインターポーザ５２における貫通電極数などは、音響センサ５１や信号処理回路５３の構成により変わるので、上記説明は一例を表したものである。
【００４３】
このような構成の音響センサ５１では、以下のような作用効果を得ることができる。音響センサと信号処理回路をボンディングワイヤを用いて接続する場合（たとえば、図１参照）には、ピンと張って配線すると振動などでボンディングワイヤが断線するおそれがある。また、ボンディングワイヤを下方へ弛ませて配線すると、当該ワイヤが音響センサや信号処理回路の電極パッドに接触するおそれがある。そのため、ボンディングワイヤは、上方へ弛ませて配線される。その結果、パッケージの高さは、上方へ飛び出たボンディングワイヤを収納できるだけの高さが必要となり、その分だけマイクロフォンの高さが高くなる。
【００４４】
これに対し、本実施形態の音響センサ５１では、インターポーザ５２に設けた貫通電極６５、６６を通じて音響センサ５１と信号処理回路５３を接続している。そのため、ボンディングワイヤを用いて接続する場合のようにボンディングワイヤの弛み分を考慮する必要が無くなり、音響センサ５１の高さを不必要に高くすることがなくなる。
【００４５】
また、音響センサ５１と信号処理回路５３を上下に配置しているので、音響センサ５１を実装するための領域とは別に信号処理回路５３を実装するための領域を必要としなくなり、従来のように横に並べて配置する場合と比べると、マイクロフォン４１の平面積を非常に小さくすることができる。よって、音響センサ５１や信号処理回路５３のサイズを小さくできない場合であっても、マイクロフォン４１を小型化することが可能になる。
【００４６】
この音響センサ５１では、音導入孔４８とダイアフラム５６の間のシリコン基板５４で囲まれた空間がフロントチャンバ５５となっている。一方、ダイアフラム５６の下面側の空間が音響センサ５１のバックチャンバとなる。しかし、ダイアフラム５６を通過した後の音響振動は、アコースティックホール６０を通過してインターポーザ５２内の空洞７０へ広がり、さらに通気用切欠７１を通過してパッケージ内空間４９へ広がることができる。ここで、パッケージ内空間４９とは、カバー４２と回路基板４３で囲まれたパッケージ内の空間のうち、音響センサ５１及びインターポーザ５２の外側の空間をいう。したがって、音響センサ５１では、音響センサ５１内のダイアフラム５６よりも下側の空間と、インターポーザ５２内の空洞７０と、パッケージ内空間４９とを合わせた空間が実質的なバックチャンバとなる。すなわち、このマイクロフォン４１では、パッケージ内の空間のうち、フロントチャンバ５５を除くほとんどすべての空間がバックチャンバとなる。
【００４７】
音響センサ５１の感度はバックチャンバの容積が大きいほど向上する。このマイクロフォン４１では、パッケージ内の空間の大部分をバックチャンバとして利用することができるので、音響センサ５１の感度を向上させることができる。
【００４８】
また、本実施形態のマイクロフォン４１では、カバー４２の内面に電磁シールド膜４７を形成している（回路基板４３の内部にも電磁シールド膜を設けてあってもよい。）ので、音響センサ５１や信号処理回路５３を外来ノイズから遮断することができ、マイクロフォン４１のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４９】
（第１の実施形態のマイクロフォンの製造方法）
つぎに、実施形態１のマイクロフォン４１を製造する工程を図６−図１１に基づいて説明する。インターポーザ５２は、図６（Ａ）−図６（Ｆ）に示すような工程により、複数個が一度に作製される。図７（Ａ）は、この結果一体に作製された複数個のインターポーザ５２を示す平面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＺ−Ｚ線に沿った断面を示す。複数個のインターポーザ５２は、以下のようにして作製される。
【００５０】
図６（Ａ）は、複数個のインターポーザ５２を一度に作製するための絶縁性のＳｉウエハ７３を示す。このＳｉウエハ７３の下面に金属薄膜を形成し、フォトリソグラフィなどによって金属薄膜をパターニングする。その結果、図６（Ｂ）に示すように、Ｓｉウエハ７３の下面の所定位置にはそれぞれパッド部６５ｂ、６６ｂ及び７２ｂが形成される。ついで、図６（Ｃ）に示すように、Ｓｉウエハ７３をエッチングすることによってパッド部６５ｂ、６６ｂの上にスルーホール７６を開口する。このスルーホール７６内にメッキなどによって金属材料を充填させ、図６（Ｄ）に示すように、スルーホール７６内に貫通電極６５、６６を形成する。貫通電極６５はパッド部６５ｂの上に形成されていてパッド部６５ｂと電気的に導通している。同様に、貫通電極６６はパッド部６６ｂの上に形成されていてパッド部６６ｂと電気的に導通している。さらに、Ｓｉウエハ７３の上面に金属薄膜を形成し、フォトリソグラフィなどによって金属薄膜をパターニングする。その結果、図６（Ｅ）に示すように、貫通電極６５の上には貫通電極６５と導通したパッド部６５ｂが形成され、貫通電極６６の上には貫通電極６６と導通したパッド部６６ｂが形成される。また、Ｓｉウエハ７３の上面のダミー電極７２ｂと対向する位置には、ダミー電極７２ａが形成される。この後、一組のパッド部６５ａ、６６ａ及びダミー電極７２ａに囲まれた領域の中央部をエッチングすることにより、図６（Ｆ）に示すように、上下に貫通した空洞７０を開口させる。最後に、Ｓｉウエハ７３の上面を溝状にエッチングして通気用切欠７１を形成し、複数個のインターポーザ５２が一体になったものを作製する。こうして、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、複数個のインターポーザ５２が作製される。
【００５１】
音響センサ５１も、複数個が一度に作製される。図８（Ａ）は、一体に作製された複数個の音響センサ５１を示す断面図である。Ｓｉウエハ７４（プレート）の上面には、音響センサ５１となる各領域ごとにポリシリコン製のダイアフラム５６が設けられている。ダイアフラム５６の上には犠牲層７５が形成され、犠牲層７５の上面には固定電極板５９とバックプレート５７が設けられる。また、各音響センサ５１となる領域の各隅部には、電極部６２、６４とダミーの電極が設けられる。
【００５２】
図８（Ｂ）に示すように、図８（Ａ）のように作製された音響センサ５１は、上下反転させて図７のインターポーザ５２の上面に重ねられ、バンプ６７によって電極部６２とパッド部６５ａ、電極部６４とパッド部６６ａ、ダミーの電極とダミー電極７２ａがそれぞれ接合される。この結果、複数個の音響センサ５１を構成されたＳｉウエハ７４と複数個のインターポーザ５２を構成されたＳｉウエハ７３が一体に張り合わされる。
【００５３】
ついで、図９（Ａ）に示すように、音響センサ５１の上面を研磨してＳｉウエハ７４の厚みを薄くする。ウエハは薄くて直径が大きな略円板状をしているので、剛性があまり高くない。そのため、音響センサ５１を形成されたＳｉウエハ７４を単独で研磨してＳｉウエハ７４の厚みを薄くすると、研磨工程中において、あるいはその後の工程においてＳｉウエハ７４に割れや欠けが発生し、音響センサ５１の歩留まりが低下する。しかし、ここで説明する製造方法では、２枚のＳｉウエハ、すなわちＳｉウエハ７３とＳｉウエハ７４を貼り合わせているのでウエハの剛性を高めることができる。よって、Ｓｉウエハ７４とＳｉウエハ７３を貼り合わせた後で研磨することにより、Ｓｉウエハ７４の剛性を高めて研磨を行うことができ、Ｓｉウエハ７４の研磨が容易に、かつ、歩留まりよく行えるようになる。
【００５４】
この後、図９（Ｂ）に示すように、音響センサ５１の犠牲層７５をエッチングにより除去し、ダイアフラム５６と固定電極板５９の間にエアギャップ５８を形成する。この結果、ダイアフラム５６は振動可能な膜状に形成される。ついで、図９（Ｂ）に１点鎖線で示すカッティングラインに沿ってＳｉウエハ７４、７３をダイシングする。この結果、図１０（Ａ）に示すように、音響センサ５１及びインターポーザ５２は上下に接合されたままで１個１個切り離される。
【００５５】
つぎに、回路基板４３の上面に信号処理回路５３をフリップチップ実装し、導電材料６８によって信号処理回路５３の電極部６９を回路基板４３の上面電極パッド４４に接合させる。こうして、回路基板４３の上に実装された信号処理回路５３を図１０（Ｂ）に示す。
【００５６】
ついで、図１１（Ａ）に示すように、一体となったインターポーザ５２と音響センサ５１を回路基板４３の上に重ねて信号処理回路５３を覆い、信号処理回路５３をインターポーザ５２の空洞７０内に納める。このとき、導電材料６８によってインターポーザ５２のパッド部６５ｂ、６６ｂとダミー電極７２ｂをそれぞれ回路基板４３の上面電極パッド４４に接合する。
【００５７】
この後、図１１（Ｂ）に示すように、音響センサ５１、インターポーザ５２及び信号処理回路５３を覆うようにして回路基板４３の上にカバー４２を重ねる。カバー４２には、あらかじめ音導入孔４８が開口されており、カバー４２を回路基板４３に重ねたとき音導入孔４８はフロントチャンバ５５の上面開口に重なる。ついで、カバー４２の下面を導電性接着剤によって回路基板４３に接合させる。このとき同時に、音響センサ５１の上面を接着樹脂５０によってカバー４２の内面に接着し、音響センサ５１の上面全周とカバー４２内面における音導入孔４８の全周との間を封止し、音導入孔４８から入った音響振動が音響センサ５１とカバー４２の間の隙間から漏れないようにする。
【００５８】
このようにしてマイクロフォン４１を製造すれば、Ｓｉウエハ７４の研磨時にＳｉウエハ７４に割れや欠けが発生しにくくなるので、マイクロフォン４１の製造工程における歩留まりが向上する。また、Ｓｉウエハ７４に割れや欠けが発生しにくくなるので、研磨によってＳｉウエハ７４の厚みを薄くでき、音響センサ５１の高さを小さくすることができる。音響センサ５１の高さを小さくできると、カバー４２も高さの低いものを用いることができるようになり、マイクロフォン４１の低背化と小型化が可能になる。
【００５９】
（第２の実施形態）
図１２は、本発明の実施形態２によるマイクロフォン８１を示す断面図である。このマイクロフォン８１は、実施形態１のマイクロフォン４１とはインターポーザ５２の形状が異なっているだけである。従って、実施形態２のマイクロフォン８１においては、インターポーザ５２以外の説明は省略する。
【００６０】
マイクロフォン８１に用いられているインターポーザ５２では、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、信号処理回路５３を収容するための空洞７０は下面開口した箱状となっていて上面は塞がれている。一方、インターポーザ５２の上面には１本又は複数本の溝状をした通気用切欠７１が設けられている。
【００６１】
したがって、音響センサ５１のダイアフラム５６の下の空間（バックチャンバ）は、信号処理回路５３を収納するための空洞７０を経由することなく、通気用切欠７１を通ってパッケージ内空間４９と連通している。よって、実質的にバックチャンバの容積を大きくすることができ、マイクロフォン８１の感度を向上させることができる。
【００６２】
このマイクロフォン８１では、インターポーザ５２の空洞７０は、信号処理回路５３を納めるための空間となっている。しかも、上下に配置された音響センサ５１と信号処理回路５３がインターポーザ５２によって仕切られているので、音響センサ５１と信号処理回路５３の短絡事故などを防ぐことができる。さらに、信号処理回路５３はインターポーザ５２によって覆われているので、音導入孔４８から入り込んだ水分や埃から信号処理回路５３を保護することができる。
【００６３】
このような実施形態２のマイクロフォン８１も、実施形態１において説明した製造方法と同様にして製造することができ、マイクロフォン８１の低背化を可能にすることができる。
【００６４】
（第３の実施形態）
図１４は本発明の実施形態３によるマイクロフォン８２を示す断面図である。このマイクロフォン８２では、信号処理回路５３はインターポーザ５２の内部には置かれていない。信号処理回路５３は、インターポーザ５２の横に並べて回路基板４３の上面に実装されている。したがって、このマイクロフォン８２では、インターポーザ５２の内部の空洞７０は、音響センサ５１のバックチャンバと連通していて、バックチャンバの容積を大きくする働きをしている。
【００６５】
このような実施形態３のマイクロフォン８２も、実施形態１において説明した製造方法と同様にして製造することができ、マイクロフォン８２の低背化を可能にすることができる。
【００６６】
また、インターポーザ５２は、必ずしも通気用切欠７１などの音響伝達通路を有している必要はない。図１５に示すような通気用切欠７１を有しないインターポーザ５２を用いることもできる。この場合には、バックチャンバはインターポーザ５２内の空洞７０にまでしか拡張されず、パッケージ内空間４９はバックチャンバとして利用できなくなる。しかし、通気用切欠７１などの音響伝達通路をインターポーザ５２に設けることは本発明の製造方法にとって必須とされるものではない。
【００６７】
（その他の実施形態）
インターポーザ５２は、実施形態１、２で述べたような構造以外にも種々の構造が可能である。図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示すものはさらに別な実施形態である。このインターポーザ５２では、インターポーザ５２の上面に沿ってパッド部６５ａから延長電極部８３ａを延出し、インターポーザ５２の下面に沿ってパッド部６５ｂから延長電極部８３ｂを延出し、延長電極部８３ａの先端部と延長電極部８３ｂの先端部間を貫通電極６５で接続している。同様に、インターポーザ５２の上面に沿ってパッド部６６ａから延長電極部８４ａを延出し、インターポーザ５２の下面に沿ってパッド部６６ｂから延長電極部８４ｂを延出し、延長電極部８４ａの先端部と延長電極部８４ｂの先端部間を貫通電極６６で接続している。このような実施形態によれば、貫通電極６５、６６を自由な位置に設けることが可能になる。
【符号の説明】
【００６８】
４１、８１  ：マイクロフォン（半導体装置）、      ４２  ：カバー、
４３  ：回路基板、      ４８  ：音導入孔、
５１  ：音響センサ（半導体素子）、      ５２  ：インターポーザ（支持部材）、
５３  ：信号処理回路、      ５５  ：フロントチャンバ、
５６  ：ダイアフラム、      ５７  ：バックプレート、
５９  ：固定電極板、      ６５、６６  ：貫通電極、
６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂ  ：パッド部、
７０  ：空洞、      ７３、７４  ：Ｓｉウエハ、      ７５：  犠牲層
【図１】
0005382029.tif 000002
【図２】
0005382029.tif 000003
【図３】
0005382029.tif 000004
【図４】
0005382029.tif 000005
【図５】
0005382029.tif 000006
【図６】
0005382029.tif 000007
【図７】
0005382029.tif 000008
【図８】
0005382029.tif 000009
【図９】
0005382029.tif 000010
【図１０】
0005382029.tif 000011
【図１１】
0005382029.tif 000012
【図１２】
0005382029.tif 000013
【図１３】
0005382029.tif 000014
【図１４】
0005382029.tif 000015
【図１５】
0005382029.tif 000016
【図１６】
0005382029.tif 000017