(57)【要約】【課題】熱応力や外部応力によって、力学量の検出精度が低下することが抑制された半導体装置を提供する。【解決手段】バンプを介して、センサチップと基体とが接続された半導体装置であって、センサチップは、基板と、絶縁層と、半導体層と、が順次積層されて成る半導体基板を有し、半導体基板に形成されたセンシング部は、絶縁層と半導体層から成る、基板に固定されたアンカ部と、絶縁層が除去されて、半導体層から成る、基板に対して浮いた遊動部と、を有し、アンカ部は、固定アンカ部と、可動アンカ部と、を有し、遊動部は、固定アンカ部に支持された固定電極と、可動アンカ部に支持された可動部と、該可動部に設けられた可動電極と、バンプが接続される接続部と、を有し、接続部は、固定アンカ部を介して、固定電極と接続された固定接続部と、可動アンカ部を介して、可動部と接続された可動接続部と、を有する。【選択図】図１
2011242337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力学量を、固定電極と可動電極とによって構成されるコンデンサの静電容量変化によって検出するセンシング部を備えるセンサチップと、
バンプを介して、センサチップと機械的及び電気的に接続される基体と、を備える半導体装置であって、
前記センサチップは、前記センシング部が形成された半導体基板を有し、
該半導体基板は、基板と、絶縁層と、半導体層と、が順次積層されて成り、
前記センシング部は、前記絶縁層と前記半導体層から成る、前記基板に固定されたアンカ部と、前記絶縁層が除去されて、前記半導体層から成る、前記基板に対して浮いた遊動部と、を有し、
前記アンカ部は、固定アンカ部と、可動アンカ部と、を有し、
前記遊動部は、前記固定アンカ部に支持された前記固定電極と、前記可動アンカ部に支持され、前記固定電極と前記可動電極とが対向する方向に変位可能とされた可動部と、該可動部に設けられた前記可動電極と、前記バンプが接続される接続部と、を有し、
前記接続部は、前記固定アンカ部を介して、前記固定電極と機械的及び電気的に接続された固定接続部と、前記可動アンカ部を介して、前記可動部と機械的及び電気的に接続された可動接続部と、を有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記センサチップと前記基体とが、前記バンプだけではなく、前記センサチップと前記基体との間隔を規定するリブを介して機械的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記リブは、弾性材料に、該弾性材料よりも剛性の高い添加物が含まれて成ることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記バンプは複数であり、
複数の前記バンプ、前記センサチップ、及び前記基体それぞれが、絶縁部材を介して機械的に接続され、複数の前記バンプ及び前記絶縁部材によって、前記センシング部の周囲が囲まれており、
前記リブは環状であり、
環状を成す前記リブによって、前記センシング部の周囲を囲む、複数の前記バンプ及び前記絶縁部材の周囲が囲まれており、
前記センシング部は真空雰囲気中に設けられ、
前記センシング部が、前記センサチップと、前記基体と、複数の前記バンプと、前記絶縁部材と、前記リブとによって、二重に閉塞されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記センシング部は、前記力学量として、加速度を検出することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記センシング部は、前記力学量として、角速度を検出することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記基体は、前記センサチップの出力信号を処理する処理回路を備える回路チップであることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力学量を静電容量変化によって検出するセンシング部を備えるセンサチップと、バンプを介して、センサチップと機械的及び電気的に接続される基体と、を備える半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、一方向の検出軸を有する力学量検出部を形成してなるセンサチップと、信号処理回路を有する回路チップと、を備える容量式半導体センサ装置が提案されている。特許文献１に示される容量式半導体センサ装置では、センサチップと回路チップとが、バンプを介して機械的及び電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０１９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示される容量式半導体センサ装置では、センサチップが、主として支持基板と、該支持基板に積層された酸化膜と、該酸化膜に積層された単結晶シリコン層と、から成るＳＯＩ基板によって構成されている。上記した力学量検出部は、このＳＯＩ基板をマイクロマシン技術によって加工することで形成される。特許文献１では、この力学量検出部として、固定電極部と可動電極部とによって構成される加速度検出部を採用している。
【０００５】
加速度検出部を構成する固定電極部は、基部と、該基部から延びた固定電極と、から成る。特許文献１の図１（ｂ）に示されるように、基部は、支持基板、酸化膜、及び単結晶シリコン層から成り、固定電極は、単結晶シリコン層から成る。基部の上面に電極パッドが形成され、この電極パッドに、バンプが接続されている。また、固定電極は、基部によって、片持ち状に浮いた状態で支持基板に支持され、支持基板に対して変位不可能とされている。
【０００６】
加速度検出部を構成する可動電極部は、アンカ部と、該アンカ部と連結された錘部と、該錘部に設けられた梁部と、錘部から延びた可動電極と、から成る。特許文献１の図１（ｃ）に示されるように、アンカ部は、支持基板、酸化膜、及び単結晶シリコン層から成り、錘部は、単結晶シリコン層から成る。アンカ部の上面に電極パッドが形成され、この電極パッドに、バンプが接続されている。また、錘部は、アンカ部によって、片持ち状に浮いた状態で支持基板に支持され、梁部によって検出軸方向に変位可能とされている。
【０００７】
ところで、上記したように、センサチップと回路チップとは、バンプを介して機械的及び電気的に接続されている。また、アンカ部及び基部それぞれは、支持基板、酸化膜、及び単結晶シリコン層から成り、アンカ部及び基部それぞれの上面に、バンプが接続される電極パッドが形成されている。これによれば、センサチップと回路チップとが、バンプを介して強固に接続されることとなる。そのため、バンプとセンサチップとの線膨張係数差に起因する熱応力や、容量式半導体センサ装置に印加された外部応力が、バンプとセンサチップとの接続部を介して、錘部や固定電極に印加され易くなっている。上記した応力が、錘部や固定電極に印加されると、錘部の変位が変動する、錘部に設けられた可動電極や固定電極に歪が生じる、等の不具合が生じる虞がある。このような不具合が生じると、可動電極と固定電極とによって構成されるコンデンサの静電容量が変動し、加速度の検出精度が低下する虞がある。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、熱応力や外部応力によって、力学量の検出精度が低下することが抑制された半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、力学量を、固定電極と可動電極とによって構成されるコンデンサの静電容量変化によって検出するセンシング部を備えるセンサチップと、バンプを介して、センサチップと機械的及び電気的に接続される基体と、を備える半導体装置であって、センサチップは、センシング部が形成された半導体基板を有し、該半導体基板は、基板と、絶縁層と、半導体層と、が順次積層されて成り、センシング部は、絶縁層と半導体層から成る、基板に固定されたアンカ部と、絶縁層が除去されて、半導体層から成る、基板に対して浮いた遊動部と、を有し、アンカ部は、固定アンカ部と、可動アンカ部と、を有し、遊動部は、固定アンカ部に支持された固定電極と、可動アンカ部に支持され、固定電極と可動電極とが対向する方向に変位可能とされた可動部と、該可動部に設けられた可動電極と、バンプが接続される接続部と、を有し、接続部は、固定アンカ部を介して、固定電極と機械的及び電気的に接続された固定接続部と、可動アンカ部を介して、可動部と機械的及び電気的に接続された可動接続部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
このように本発明によれば、バンプが接続される接続部は、アンカ部を介して、電極や可動部と機械的に接続されている。これによれば、バンプとセンサチップ（半導体層）との線膨張係数差に起因する熱応力や、半導体装置に印加された外部応力が、接続部とアンカ部とを介して、電極や可動部に伝達される。上記した接続部は、半導体層から成り、基板に対して浮いている。したがって、上記した応力によって接続部が撓み易くなっており、この接続部の撓みによって、電極や可動部に伝達される応力が小さくなっている。これにより、上記した応力によって、力学量の検出精度が低下することが抑制される。
【００１１】
なお、上記したように、接続部は、基板に固定されたアンカ部を介して、電極や可動部と機械的に接続されている。したがって、応力によって接続部が撓んだ場合、その接続部の撓みと共に、電極や可動部が撓むことが抑制される。
【００１２】
請求項２に記載のように、センサチップと基体とが、バンプだけではなく、センサチップと基体との間隔を規定するリブを介して機械的に接続された構成が好適である。
【００１３】
センサチップと基体とを接続する工程（以下、接続工程と示す）では、バンプに圧力が印加されるので、その圧力によって、接続部が屈曲する虞がある。これに対して、本発明では、センサチップと基体との間隔が、リブによって規定される。したがって、上記した接続工程で、接続部に作用する圧力が所定値以下となり、接続部が屈曲することが抑制される。
【００１４】
また、本発明では、リブによって、センサチップと基体とが機械的に接続されているので、センサチップと基体との機械的な接続強度が補強される。これにより、バンプに亀裂などの損傷が生じることが抑制され、センサチップと基体との機械的及び電気的な接続信頼性が低下することが抑制される。
【００１５】
請求項２に記載のリブとしては、請求項３に記載のように、弾性材料に、該弾性材料よりも剛性の高い添加物が含まれて成るリブが好ましい。
【００１６】
請求項３に記載のリブは、添加物を含まない弾性材料から成る部材と同様にして、圧力によってその形状が変形する。しかしながら、圧力によってリブが変形すると、弾性材料に含まれる添加物によってリブの剛性が上昇し、その形状が変形し難くなる。したがって、上記した接続工程において、リブに圧力が印加され、リブの剛性が上昇すると、センサチップと基体との間隔が当初予定の設計値よりも狭まることが抑制され、センサチップと基体との間隔が、所定値に保たれることとなる。これにより、上記した接続工程において、接続部に作用する圧力が所定値以下となり、接続部が屈曲することが抑制される。
【００１７】
また、リブは、主として弾性材料によって形成されているので、半導体装置に印加された外部応力によって、センサチップや基体に振動が生じたとしても、リブによって、その振動を緩和することができる。この結果、外部応力に起因する振動がセンシング部に印加されることが抑制され、外部応力によって力学量の検出精度が低下することが抑制される。
【００１８】
請求項４に記載のように、バンプは複数であり、複数のバンプ、センサチップ、及び基体それぞれが、絶縁部材を介して機械的に接続され、複数のバンプ及び絶縁部材によって、センシング部の周囲が囲まれており、リブは環状であり、環状を成すリブによって、センシング部の周囲を囲む、複数のバンプ及び絶縁部材の周囲が囲まれており、センシング部は真空雰囲気中に設けられ、センシング部が、センサチップと、基体と、複数のバンプと、絶縁部材と、リブとによって、二重に閉塞された構成が良い。
【００１９】
例えば、加速度運動による慣性力が半導体装置に印加されると、その慣性力によって可動部が変動し、その変動に伴って、固定電極と可動電極との対向間隔が変化する。センシング部が空気雰囲気中に配置された構成の場合、上記した可動部の変動によって、固定電極と可動電極との間で空気ダンピングが生じ、これによって、力学量の検出精度が低下する虞がある。そこで、従来、センシング部を真空雰囲気中に配置することで、上記した空気ダンピングが生じることが抑制された構成が採用されている。しかしながら、この場合、センシング部を密閉する部材の気密性、という問題が生じる。これに対して、本発明では、真空雰囲気中に設けられたセンシング部が、センサチップと、基体と、複数のバンプと、絶縁部材と、リブとによって、二重に閉塞されている。これにより、気密性が確保されている。
【００２０】
請求項５及び請求項６に記載のように、センシング部は、力学量として、加速度若しくは角速度を検出する構成を採用することができる。
【００２１】
また、請求項７に記載のように、基体として、センサチップの出力信号を処理する処理回路を備える回路チップを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る加速度センサの概略構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係る加速度センサの概略構成を示す断面図である。
【図３】センサチップにおける回路チップとの対向面を示す平面図である。
【図４】回路チップにおけるセンサチップとの対向面を示す平面図である。
【図５】回路チップと接続される前のセンサチップを示す断面図である。
【図６】センサチップと接続される前の回路チップを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る半導体装置を、加速度を検出する加速度センサに適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１及び図２は、第１実施形態に係る加速度センサの概略構成を示す断面図である。図３は、センサチップにおける回路チップとの対向面を示す平面図である。図４は、回路チップにおけるセンサチップとの対向面を示す平面図である。図５は、回路チップと接続される前のセンサチップを示す断面図である。図６は、センサチップと接続される前の回路チップを示す断面図である。図１に示す断面図は、図３及び図４に示すＡ−Ａ線に沿う断面図に相当し、図２に示す断面図は、図３及び図４に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図に相当する。
【００２４】
なお、以下においては、後述する固定電極２０と可動電極２２とが対向する方向を、検出軸方向と示し、センサチップと回路チップとが対向する方向を厚さ方向と示し、検出軸方向と厚さ方向とに垂直な方向を交差方向と示す。
【００２５】
図１及び図２に示すように、加速度センサ１００は、要部として、センサチップ１０と、回路チップ５０とを有する。加速度センサ１００は、回路チップ５０にセンサチップ１０が積層されたスタック構造を成し、センサチップ１０と回路チップ５０とが、バンプ７０を介して機械的及び電気的に接続されている。本実施形態では、センサチップ１０と回路チップ５０とが、バンプ７０だけではなく、リブ７１を介して機械的に接続されている。
【００２６】
なお、後述するように、バンプ７０は、センサチップ１０の接続部２３に接続されているが、この接続構成が、本発明の主な特徴点である。この特徴点とその作用効果は、後で説明する。
【００２７】
センサチップ１０は、単結晶シリコンから成る基板１１、酸化膜から成る絶縁層１２、及び単結晶シリコンから成る半導体層１３が順次積層されて成るＳＯＩ基板１４と、該ＳＯＩ基板１４を周知のマイクロマシン技術を用いて、所定の形状に加工することで形成されたセンシング部１５と、を有する。
【００２８】
センシング部１５は、絶縁層１２と半導体層１３から成る、基板１１に対して固定されたアンカ部１６と、絶縁層１２が除去されて、半導体層１３から成る、基板１１に対して浮いた遊動部１７と、を有する。
【００２９】
アンカ部１６は、固定アンカ部１８と、可動アンカ部１９と、を有する。図３に示すように、アンカ部１８，１９それぞれは、ＳＯＩ基板１４に２つずつ形成されている。詳しく言えば、２つの固定アンカ部１８が、後述する可動部２１を介して交差方向で互いに対向し、２つの可動アンカ部１９が、可動部２１を介して検出軸方向で互いに対向するように、アンカ部１８，１９それぞれが、ＳＯＩ基板１４に形成されている。なお、図３においては、アンカ部１６の形成位置を明瞭とするために、絶縁層１２におけるアンカ部１６の一部を構成する部位を破線で示している。固定アンカ部１８はコの字状を成し、可動アンカ部１９は矩形状を成している。
【００３０】
遊動部１７は、固定アンカ部１８に支持された固定電極２０と、可動アンカ部１９に支持され、検出軸方向に変位可能とされた可動部２１と、可動部２１に設けられた可動電極２２と、バンプ７０が接続される接続部２３と、を有する。上記した可動部２１は、検出軸方向に長手方向が沿う矩形状の錘部２４と、該錘部２４を検出軸方向に変位可能とする環状の梁部２５と、を有する。また、上記した接続部２３は、固定電極２０と回路チップ５０とを機械的及び電気的に接続するための固定接続部２６と、可動部２１（可動電極２２）と回路チップ５０とを機械的及び電気的に接続するための可動接続部２７と、を有する。
【００３１】
図３に示すように、固定電極２０は、長手方向が交差方向に沿う矩形状を成し、その一端が、固定アンカ部１８によって支持され、その他端が、開放されている。同じく、可動電極２２も、長手方向が交差方向に沿う矩形状を成し、その一端が、錘部２４に連結され、その他端が、開放されている。複数の固定電極２０は、固定アンカ部１８から櫛歯状に伸び、複数の可動電極２２は、錘部２４から櫛歯状に伸びており、櫛歯状を成す複数の固定電極２０と櫛歯状を成す複数の可動電極２２とが互いに噛み合わさる事で、固定電極２０と可動電極２２とが検出軸方向で互いに対向している。これら２つの電極２０，２２によって複数のコンデンサが構成され、このコンデンサの静電容量の変動に基づいて、加速度が検出される。
【００３２】
図３に示すように、錘部２４の両端は、可動アンカ部１９によって支持されている。そして、錘部２４の端部それぞれに梁部２５が形成され、錘部２４における２つの梁部２５の間に位置する中央部に可動電極２２が形成されている。この構成により、検出軸方向に加速度が印加されると、その慣性力によって梁部２５が撓み、その撓みに応じて、錘部２４が検出軸方向に変動し、その変動に伴って、固定電極２０と可動電極２２との電極間隔が変動するようになっている。
【００３３】
図３に示すように、固定接続部２６は、固定アンカ部１８を介して、固定電極２０と機械的及び電気的に接続され、可動接続部２７は、可動アンカ部１９を介して、可動部２１と機械的及び電気的に接続されている。より詳しく言えば、固定接続部２６は、固定アンカ部１８における絶縁層１２を介して基板１１に固定された半導体層１３を介して、固定電極２０と機械的及び電気的に接続され、可動接続部２７は、可動アンカ部１９における絶縁層１２を介して基板１１に固定された半導体層１３を介して、可動接続部２７と機械的及び電気的に接続されている。そして、図１〜図３に示すように、接続部２６，２７それぞれの上面（回路チップ５０側の面）に、バンプ７０と接続するためのパッド２８が形成されている。また、センサチップ１０における、形状が加工されていない部位（以下、枠部２９と示す）にもパッド２８が４つ形成されている。
【００３４】
なお、上記したように、本実施形態では、センサチップ１０と回路チップ５０とが、リブ７１を介して機械的に接続される構成となっているが、図３では、センサチップ１０におけるリブ７１が接続される領域を、二点差線で示している。このリブ７１が接続される領域は、上記した枠部２９に形成されており、その形状が、コの字状となっている。このコの字状を成す２つの領域によって、センシング部１５の周囲のほとんどが囲まれている。
【００３５】
回路チップ５０は、半導体基板５１と、該半導体基板５１に、センサチップ１０の出力信号を処理する処理回路（図示略）が形成されたものである。図４に示すように、半導体基板５１におけるセンサチップ１０との対向面５１ａには、センサチップ１０のパッド２８の形成位置に対応したパッド５２が複数形成されている。また、本実施形態では、対向面５１ａに、パッド５２の他に、コの字状のリブ７１が２つ形成されている。このリブ７１の上面（センサチップ１０側の面）が、センサチップ１０におけるリブ７１が接続される領域に、機械的に接続される。なお、上記した処理回路は、半導体基板５１における、複数のパッド５２、若しくは、リブ７１によって囲まれた部位に形成されている。
【００３６】
バンプ７０は、センサチップ１０と回路チップ５０とを機械的及び電気的に接続するためのものである。本実施形態では、８つのバンプ７０によって、センサチップ１０と回路チップ５０とが機械的及び電気的に接続されている。これら８つのバンプ７０の内、２つのバンプ７０が、固定接続部２６のパッド２８に接続され、２つのバンプ７０が、可動接続部２７のパッド２８に接続されている。そして、残り４つのバンプ７０が、枠部２９のパッド２８に接続されている。固定接続部２６に接続されたバンプ７０は、固定電極２０と可動電極２２とによって構成されるコンデンサの静電容量変化を回路チップ５０に出力する機能を果たし、可動接続部２７に接続されたバンプ７０は、一定電圧を可動部２１（可動電極２２）に供給するための機能を果たす。そして、枠部２９に接続されたバンプ７０は、センサチップ１０全体の電位を一定とするための一定電圧をセンサチップ１０に供給する機能を果たす。なお、図１及び図２に示すように、バンプ７０は、絶縁部材７２によって被覆・保護され、この絶縁部材７２によって、センサチップ１０と回路チップ５０とが機械的に接続されている。
【００３７】
リブ７１は、センサチップ１０と回路チップ５０との間隔を規定する機能を果たすものである。図４に示すように、コの字状を成すリブ７１が、回路チップ５０に２つ形成されており、これら２つのリブ７１によって、センシング部１５や処理回路の周囲が囲まれている。本実施形態に係るリブ７１は、弾性材料に、該弾性材料よりも剛性の高い添加物が含まれて成る。このリブ７１は、添加物を含まない弾性材料から成る部材と同様にして、圧力によってその形状が変形するが、圧力によって形状が変形すると、弾性材料に含まれる添加物によってリブ７１の剛性が上昇し、その形状が変形し難くなる性質を有する。なお、上記した弾性材料としては、例えば、ヤング率が１ＭＰａオーダー以下のシリコーンゴムを採用することができ、添加物としては、例えば、径が数１０μｍ程度の樹脂ビーズを採用することができる。
【００３８】
次に、本実施形態に係る加速度センサ１００の製造方法を説明する。先ず、パッド２８とセンサ側バンプ７３が形成されたＳＯＩ基板１４を用意する。そして、このＳＯＩ基板１４にセンシング部１５を形成する。これにより、図５に示すセンサチップ１０を用意する。
【００３９】
次に、処理回路とリブ７１とが形成された半導体基板５１を用意する。そして、この半導体基板５１に、パッド５２と回路側バンプ７４を形成する。これにより、図６に示す回路チップ５０を用意する。なお、上記したリブ７１は、完成予定時のセンサチップ１０と回路チップ５０との対向間隔よりも長くなっており、周知の半導体ホトリソグラフィ技術を用いることで、形成される。
【００４０】
最後に、上記したセンサチップ１０と回路チップ５０それぞれを、センサ側バンプ７３と回路側バンプ７４とが接触するように対向し、所定の熱と圧力とを印加することで、センサ側バンプ７３と回路側バンプ７４とを接続して、バンプ７０を形成する。なお、この工程において、リブ７１が圧縮されて、その厚さ方向に沿う長さが短くなり、その剛性が上昇する。また、リブ７１におけるセンサチップ１０側の面と、センサチップ１０とが熱圧着され、センサチップ１０と回路チップ５０とが、リブ７１を介して機械的に接続される。以上の工程を経ることで、本実施形態に係る加速度センサ１００が製造される。
【００４１】
次に、本実施形態に係る加速度センサ１００の作用効果を説明する。上記したように、バンプ７０が接続される接続部２３は、アンカ部１６を介して、電極２０，２２や可動部２１と機械的に接続されている。これによれば、バンプ７０とセンサチップ１０（半導体層１３）との線膨張係数差に起因する熱応力や、加速度センサ１００に印加された外部応力が、接続部２３とアンカ部１６とを介して、電極２０，２２や可動部２１に伝達されることとなる。上記した接続部２３は、半導体層１３から成り、基板１１に対して浮いている。したがって、上記した応力によって接続部２３が撓み易くなっており、この接続部２３の撓みによって、電極２０，２２や可動部２１に伝達される応力が小さくなっている。これにより、上記した応力によって、力学量の検出精度が低下することが抑制される。
【００４２】
なお、上記したように、接続部２３は、基板１１に固定されたアンカ部１６を介して、電極２０，２２や可動部２１と機械的に接続されている。したがって、応力によって接続部２３が撓んだ場合、その接続部２３の撓みと共に、電極２０，２２や可動部２１が撓むことが抑制される。
【００４３】
本実施形態では、センサチップ１０と回路チップ５０とが、バンプ７０だけではなく、リブ７１を介して機械的に接続されている。そして、このリブ７１は、弾性材料に、該弾性材料よりも剛性の高い添加物が含まれて成る。したがって、リブ７１は、圧力によって形状が変形すると、リブ７１に含まれる添加物によってリブ７１の剛性が上昇し、その形状が変形し難くなる性質を有している。これによれば、センサチップ１０と回路チップ５０とをバンプ７０を介して接続する工程において、リブ７１に圧力が印加され、リブ７１の剛性が上昇すると、センサチップ１０と回路チップ５０との間隔が当初予定の設計値よりも狭まることが抑制され、センサチップ１０と回路チップ５０との間隔が、所定値に保たれることとなる。これにより、センサチップ１０と回路チップ５０との接続工程において、接続部２３に作用する圧力が所定値以下となり、接続部２３が屈曲することが抑制される。
【００４４】
また、本実施形態では、センサチップ１０と回路チップ５０とがリブ７１を介して機械的に接続されているので、センサチップ１０と回路チップ５０との機械的な接続強度が補強される。これにより、バンプ７０に亀裂などの損傷が生じることが抑制され、センサチップ１０と回路チップ５０との機械的及び電気的な接続信頼性が低下することが抑制される。
【００４５】
更に言えば、リブ７１は、主として弾性材料によって形成されているので、加速度センサ１００に印加された外部応力によって、センサチップ１０や回路チップ５０に振動が生じたとしても、リブ７１によって、その振動を緩和することができる。この結果、外部応力に起因する振動がセンシング部１５に印加されることが抑制され、外部応力によって加速度の検出精度が低下することが抑制される。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００４７】
本実施形態では、本発明に係る半導体装置を、加速度を検出する加速度センサに適用した例を示した。しかしながら、本発明に係る半導体装置としては、上記例に限定されず、例えば、角速度センサに適用することができる。
【００４８】
本実施形態では、リブ７１が、コの字状である例を示した。しかしながら、リブ７１の形状としては、上記例に限定されない。例えば、環状でもよく、矩形状でも良い。
【００４９】
本実施形態では、２つのリブ７１によって、センサチップ１０と回路チップ５０とが機械的に接続される例を示した。しかしながら、リブ７１の個数としては、上記例に限定されず、１つでも、３つ以上でもよい。
【００５０】
なお、１つのリブ７１によってセンサチップ１０と回路チップ５０とを機械的に接続する場合、リブ７１の形状としては、環状が好ましい。この環状を成すリブ７１によって、力学量を検出するセンシング部１５、センシング部１５の出力信号を処理する処理回路、及びセンサチップ１０と回路チップ５０とを機械的及び電気的に接続するバンプ７０の周囲が囲まれた構成とすることができる。この構成により、センシング部１５、処理回路、及びバンプ７０を、リブ７１と、センサチップ１０（ＳＯＩ基板１４）と、回路チップ５０（半導体基板５１）と、によって構成される内部空間に収納して、粉塵などから保護することができる。
【００５１】
上記構成を採用する場合、複数のバンプ７０と、該バンプ７０を被覆・保護する絶縁部材７２とによって、センシング部１５及び処理回路それぞれの周囲を囲む構成を採用すると良い。これによれば、センシング部１５及び処理回路を、センサチップ１０と、回路チップ５０と、複数のバンプ７０と、絶縁部材７２と、環状のリブ７１とによって、二重に閉塞することができる。
【００５２】
更に言えば、上記した二重閉塞構成の場合、固定電極２０と可動電極２２との間で空気ダンピングが生じることを抑制するために、センシング部１５を、真空雰囲気中に設けると良い。これによれば、例えばバンプ７０と絶縁部材７２とによって、センシング部１５と処理回路とが一重に閉塞された構成と比べて、センシング部１５及び処理回路の気密性が確保される。
【００５３】
複数のリブ７１によって、センサチップ１０と回路チップ５０とを機械的に接続する場合、複数のリブ７１の間に、所定の距離を設けておくと良い。これによれば、熱の印加によって熱膨張したリブ７１の一部が、隣接するリブ７１間の隙間に入り込むので、熱膨張によって生じる応力が、センサチップ１０に印加されることが抑制される。なお、１つのリブ７１によって、センサチップ１０と回路チップ５０とを機械的に接続する構成の場合に、上記した効果を奏するためには、リブ７１に、複数の切り欠き部を形成しておけば良い。
【００５４】
本実施形態では、パッド２８とセンサ側バンプ７３が形成されたＳＯＩ基板１４を用意し、そのＳＯＩ基板１４にセンシング部１５を形成した例を示した。しかしながら、それとは反対に、センシング部１５が形成されたＳＯＩ基板１４を用意し、そのＳＯＩ基板１４に、パッド２８とセンサ側バンプ７３を形成しても良い。これを実現するためには、パッド２８とセンサ側バンプ７３の形成時に、例えば濡れ性の低いレジストによって、センシング部１５の遊動部１７を固定しておけば良い。なお、他の方法としては、共晶やめっき法を採用することができる。
【００５５】
本実施形態では、製造工程において、リブ７１が形成された回路チップ５０を用いる例を示した。しかしながら、リブ７１が形成されたセンサチップ１０を用いても良い。若しくは、リブ７１が形成されたセンサチップ１０と、リブ７１が形成された回路チップ５０とを用いても良い。
【００５６】
本実施形態では、リブ７１を、半導体ホトリソグラフィ技術を用いることで形成する例を示した。しかしながら、リブ７１を、ディスペンサを用いて形成しても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１０・・・センサチップ
１６・・・アンカ部
１７・・・遊動部
２３・・・接続部
５０・・・回路チップ
７０・・・バンプ
７１・・・リブ
１００・・・加速度センサ
【図１】
2011242337.tif 000003
【図２】
2011242337.tif 000004
【図３】
2011242337.tif 000005
【図４】
2011242337.tif 000006
【図５】
2011242337.tif 000007
【図６】
2011242337.tif 000008