(57)【要約】【課題】  ＭＥＭＳ基板を気密封止する半導体センサー装置において、気密封止するキャップ基板をグラインディング、ダイシングにより個片化する工程で、キャップチップが破損する可能性がある。【解決方法】  ＭＥＭＳ基板の上下面にキャップ基板を接合した後、ウェットエッチングで薄肉化と個片化する方法で、キャップチップの破損を防止することができた。また、キャップチップ側面を２面以上とし側面角部を鈍角とすることで、モールド樹脂材料に入るクラックを低減できた。【選択図】      図４
2008091845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部を有するＭＥＭＳチップと、ＭＥＭＳチップの少なくとも可動部を密封するキャ
ップチップで形成されたＭＥＭＳ組立体を、配線基板もしくは回路基板にＭＥＭＳ組立体
を固着し、ＭＥＭＳチップと回路基板、回路基板と配線基板は配線で接続され、配線基板
上の回路基板と配線、ＭＥＭＳ組立体を樹脂部材で封止した半導体センサー装置であって
、ＭＥＭＳ組立体の少なくともＭＥＭＳチップ側面とキャップチップ側面が、ウェットエ
ッチング面で形成されていることを特徴とする半導体センサー装置。
【請求項２】
ＭＥＭＳチップの側面全周に渡り、略連続した一本の略三角柱状の突起が形成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体センサー装置。
【請求項３】
可動部を有するＭＥＭＳチップと、ＭＥＭＳチップの少なくとも可動部を密封する上下
キャップチップで形成されたＭＥＭＳ組立体を、配線基板上に固着された回路基板上にＭ
ＥＭＳ組立体の下キャップチップを固着し、ＭＥＭＳチップと回路基板、回路基板と配線
基板は配線で接続され、配線基板上の回路基板と配線、ＭＥＭＳ組立体を樹脂部材で封止
した半導体センサー装置であって、ＭＥＭＳチップ側面の少なくとも一部は砥石切断面で
、上下キャップチップ側面がウェットエッチング面で形成されていることを特徴とする半
導体センサー装置。
【請求項４】
可動部を有するＭＥＭＳチップと、ＭＥＭＳチップの少なくとも可動部を密封する上下
キャップチップで形成されたＭＥＭＳ組立体を、配線基板上に固着された回路基板上にＭ
ＥＭＳ組立体の下キャップチップを固着し、ＭＥＭＳチップと回路基板、回路基板と配線
基板は配線で接続され、配線基板上の回路基板と配線、ＭＥＭＳ組立体を樹脂部材で封止
した半導体センサー装置であって、ＭＥＭＳチップ側面の少なくとも一部はレーザー切断
面で、上下キャップチップ側面がウェットエッチング面で形成されていることを特徴とす
る半導体センサー装置。
【請求項５】
上下キャップチップの側面は、少なくとも２面以上のウェットエッチング面で形成され
キャップチップ側面角部は鈍角であることを特徴とする請求項１，３，４のいずれかに記
載の半導体センサー装置。
【請求項６】
ＭＥＭＳチップの側面以外の表面は、耐アルカリ性水溶液材で被覆されていることを特
徴とする請求項１，３，４のいずれかに記載の半導体センサー装置。
【請求項７】
ＭＥＭＳチップに分離する溝を有するＭＥＭＳ基板およびキャップ基板を形成する工程
、ＭＥＭＳ基板の少なくともシリコン面以外の材料表面を、耐アルカリ性水溶液材で被覆
する工程、ＭＥＭＳ基板の少なくとも可動部を上下キャップ基板で密着封止する工程、キ
ャップ基板をウェットエッチングで、薄肉化とキャップチップ化する工程、キャップチッ
プの側面を一面以上のウェットエッチング面に形成し、ＭＥＭＳ基板をＭＥＭＳチップ化
し、ＭＥＭＳチップの側面全周に渡り、略連続した一本の略三角柱状の突起を形成し、Ｍ
ＥＭＳ組立体を形成する工程、配線基板上に回路基板を固着する工程、回路基板上にＭＥ
ＭＳ組立体の下キャップチップ面を固着する工程、配線基板と回路基板、回路基板とＭＥ
ＭＳ組立体を配線する工程、配線基板上の回路基板と配線、ＭＥＭＳ組立体を樹脂部材で
封止する工程を有することを特徴とする半導体センサー装置の製造方法。
【請求項８】
ＭＥＭＳ基板およびキャップ基板を形成する工程、ＭＥＭＳ基板の少なくともシリコン
面以外の材料表面を、耐アルカリ性水溶液材で被覆する工程、ＭＥＭＳ基板の少なくとも
可動部を上下キャップ基板で密着封止する工程、キャップ基板をウェットエッチングで、
薄肉化とキャップチップ化する工程、ＭＥＭＳ基板をダイヤモンド砥石で切断してＭＥＭ
Ｓ組立体を形成する工程、配線基板上に回路基板を固着する工程、回路基板上にＭＥＭＳ
組立体の下キャップチップ面を固着する工程、配線基板と回路基板、回路基板とＭＥＭＳ
組立体を配線する工程、配線基板上の回路基板と配線、ＭＥＭＳ組立体を樹脂部材で封止
する工程を有することを特徴とする半導体センサー装置の製造方法。
【請求項９】
ＭＥＭＳ基板およびキャップ基板を形成する工程、ＭＥＭＳ基板の少なくともシリコン
面以外の材料表面を、耐アルカリ性水溶液材で被覆する工程、ＭＥＭＳ基板の少なくとも
可動部を上下キャップ基板で密着封止する工程、キャップ基板をウェットエッチングで、
薄肉化とキャップチップ化する工程、ＭＥＭＳ基板をレーザーで切断してＭＥＭＳ組立体
を形成する工程、配線基板上に回路基板を固着する工程、回路基板上にＭＥＭＳ組立体の
下キャップチップ面を固着する工程、配線基板と回路基板、回路基板とＭＥＭＳ組立体を
配線する工程、配線基板上の回路基板と配線、ＭＥＭＳ組立体を樹脂部材で封止する工程
を有することを特徴とする半導体センサー装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔ
ｅｍｓ）チップを有する半導体センサー装置およびその製造技術に関し、特に、可動部を
有するＭＥＭＳチップを備えた半導体センサ−装置およびその製造に適用して有効な技術
に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセス技術に機械加工技術や材料技術などを組み合わせることによって、
半導体基板上に三次元的な微細構造を有するシステムを実現するＭＥＭＳ技術は、極めて
広汎な分野に応用可能である。特に、自動車や航空機、携帯端末機器、玩具などに用いら
れるこれら半導体センサー装置は、加速度や角速度、圧力等の物理量検出分野への適用が
注目されている。
【０００３】
これらの半導体センサー装置は、ＭＥＭＳ技術で形成された可動部を有しているのが特
徴である。可動部の動き量をピエゾ抵抗素子の抵抗変化や静電容量変化で検知し、データ
ー処理することで、加速度や角速度、圧力等の値を得るものである。特許文献１から３に
加速度センサー装置、特許文献４から６に角速度センサー装置、特許文献７から８に圧力
センサー装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３３１２３号  公報
【特許文献２】特開平  ８−２３３８５１号  公報
【特許文献３】特開平１１−１６０３４８号  公報
【特許文献４】特開２００６−１７５５５４号  公報
【特許文献５】特開２００３−１９４５４５号  公報
【特許文献６】特表２００５−５２４０７７号  公報
【特許文献７】特開２００４―１３２９４７号  公報
【特許文献８】特開平１０−  ９８２０１号  公報
【０００５】
特許文献１の加速度センサーの構造に付いて、図９を用いて簡単に述べる。半導体セン
サー装置は特に断りの無い限り、加速度センサー装置を用いて説明する。また、半導体セ
ンサー装置に用いる半導体センサーチップの構造や構成等は、特許文献１から８に準じて
いるので詳細説明の一部を省くことがある。図９ａ）に３軸加速度センサーの分解斜視図
を示す。３軸加速度センサー７０は、ケース７３にセンサーチップ７１とＩＣ規制板７２
が樹脂などの接着剤で所定の間隔を持って固着されている。センサーチップ７１のチップ
端子７８はワイヤー７５でＩＣ規制板端子７７に、ＩＣ規制板端子７７はワイヤー７６で
ケース端子７１０に接続され、センサーの信号は外部端子７１１から取り出す。ケース７
３にはケース蓋７４が接着剤で固着されている。図９ｂ）は、センサーチップ７１のセン
サー上面から見た平面図である。センサーチップ７１には、３軸加速度センサー素子７２
０とチップ端子７８が形成されている。３軸加速度センサー素子７２０は、方形の枠部７
１４と錘部７１３と対を成す梁部７１２で構成され、錘部７１３が２対の梁部７１２で枠
部７１４の中央に保持されている。梁部７１２にはピエゾ抵抗素子が形成されている。一
対の梁にはＸ軸ピエゾ７１５とＺ軸ピエゾ７１７が、他の一対の梁にはＹ軸ピエゾ７１６
が形成されている。
【０００６】
図９に示した３軸加速度センサー７０は、ケース７３とケース蓋７４がアルミナ等のセ
ラミックで形成されている。セラミックのため、ケース７３とケース蓋７４の肉厚を薄く
するには限度があり、小型化が難しいだけでなく軽量化も難しかった。セラミック製ケー
スに金属のケース端子７１０と外部端子７１１を形成し、これらをセラミック内で接続す
るため、セラミック製ケースは高価となり、セラミック製ケースを使用する限り安価な加
速度センサーの実現は難しかった。ケース７３とケース蓋７４は接着樹脂で接着し封止し
ている。樹脂を用いるため周囲環境変化で気密度が低下してしまうと言う問題があった。
【０００７】
気密性を上げる方法が、特許文献９に記載されている。図１０ａ）に示す様に、ＭＥＭ
Ｓチップが多数形成された基板８１（以下、ＭＥＭＳ基板と言う）と、キャップチップが
多数形成された基板８２（以下、キャップ基板と言う）とを接合し、ＭＥＭＳチップ２０
４の可動部分を上下のキャップチップ２０３で密封したＭＥＭＳ組立体基板４５を得る。
ＭＥＭＳ組立体基板４５の一点鎖線で示す分離部９０をダイヤモンド砥石で切断して、図
１０ｂ）に示すＭＥＭＳ組立体８０を得る。密封する部分はＭＥＭＳチップ２０４の可動
部分に限定すること、言い替えると接合総長さを短くすることで、気密性を確保し易くす
るものである。図１０ｃ）に示す様に、ＭＥＭＳ組立体８０をケース８３の内底部に接着
し、ケース８３の上辺部にケース蓋８４を接着し半導体センサー装置８５を得る。しかし
、図１０ｃ）の様にＭＥＭＳ組立体をケースに入れるのでは、小型化や低価格化を図るこ
とが難しかった。
【０００８】
特許文献１０に開示されているような、半導体の樹脂封止技術を応用し、ＭＥＭＳ組立
体８０を樹脂で覆った半導体センサー装置８６が実用化され始めている。図１０ｄ）に、
樹脂封止した例を示す。ＭＥＭＳ組立体８０や配線５等が外気に直接触れない程度に、モ
ールド樹脂８７を薄くすることで、小型化と軽量化が実現できる。また、図１０ｃ）の様
に、ケースの接着作業等が不要となるため、製造コストの低減が可能となる。
【０００９】
【特許文献９】特開平  ３−    ２５３５号  公報
【特許文献１０】特開平１０−１７０３８０号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
数多くのＭＥＭＳ組立体８０を製造するに従い、ＭＥＭＳチップとキャップチップの気
密性の問題が明らかになってきた。図１１ａ）に示すように、気密性を損なっているのが
破線で示した、キャップチップに入ったキャップチップクラック９１と、ＭＥＭＳチップ
とキャップチップの接合部もしくは接合部近傍に入った接合部クラック９２である。これ
らクラックの発生工程と原因を詳細に調査したところ、キャップチップクラック９１は、
イ）キャップ基板とＭＥＭＳ基板の接合時の加圧力に対し、キャップ基板の厚みｔが薄か
った時、ロ）厚いキャップ基板を用い接合後に研削（グラインディング）して厚みｔに加
工した時、ハ）キャップ基板をダイヤモンド砥石により分離部９０をダイシングした時、
に発生していた。接合部クラック９２は主に、ニ）キャップ基板をダイヤモンド砥石によ
り分離部９０をダイシングした時に発生していた。
【００１１】
また、小型化を促すため半導体の樹脂封止技術を応用して、ＭＥＭＳ組立体や配線等が
外気に直接触れない程度に、モールド樹脂を薄くして樹脂封止した時に、図１１ｂ）に示
す様に、モールド樹脂８７に破線で示す様なクラックが入るという問題が発生した。樹脂
クラック９３の、発生起点はキャップチップの側面であった。半導体の樹脂モールドでは
、半導体基板とモールド樹脂の熱膨張係数の違いにより応力が発生し、応力により半導体
基板とモールド樹脂が剥離し、剥離した部分からクラックが発生していた。半導体の樹脂
モールドではクラック発生を防ぐ方法として、半導体基板とモールド樹脂間にポリイミド
キノン等の樹脂層を形成して応力を緩和する方法や、モールド樹脂に半導体基板と熱膨張
係数の近い高価な熔融シリカ等のフィラーを混練して、半導体基板の熱膨張係数にモール
ド樹脂の熱膨張係数を近づけ、熱膨張係数の差による発生する応力を小さくしている。し
かし、ＭＥＭＳ組立体は半導体基板に比べ表面の凹凸が非常に大きいため、ＭＥＭＳ組立
体表面にポリイミドキノン等の樹脂層を形成することが難しい。また、モールド樹脂にフ
ィラーを混練することも、電気絶縁の困難さやコスト上昇の点で採用することは難しいも
のであった。
【００１２】
本願発明の目的は、ＭＥＭＳチップとキャップチップ間の気密性を確保でき、また、モ
ールド樹脂に発生する樹脂クラックをなくした、小型軽量な半導体センサー装置およびそ
の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明の半導体センサー装置は、可動部を有するＭＥＭＳチップと、ＭＥＭＳチップ
の少なくとも可動部を密封するキャップチップで形成されたＭＥＭＳ組立体を、配線基板
もしくは回路基板にＭＥＭＳ組立体を固着し、ＭＥＭＳチップと回路基板、回路基板と配
線基板は配線で接続され、配線基板上の回路基板と配線、ＭＥＭＳ組立体を樹脂部材で封
止した半導体センサー装置であって、ＭＥＭＳ組立体の少なくともＭＥＭＳチップ側面と
キャップチップ側面が、ウエットエッチグ面で形成されていることが好ましい。
【００１４】
ＭＥＭＳチップは、加速度や角速度、圧力等の物理量を検出する加速度センサーやジャ
イロセンサー、圧力センサー等である。ＭＥＭＳチップに外部から加速度や角速度、圧力
等が加わると、ＭＥＭＳチップの可動部上に形成された抵抗素子や容量素子等で、電流や
電圧、静電容量等の物理量に変換して出力する。
【００１５】
ＭＥＭＳチップの可動部をキャップチップで気密封止することで、雰囲気や圧力によっ
て出力値が影響を受け難い構造とすることができる。例えば、静電容量を検出する静電容
量素子の静電容量Ｃは、Ｃ＝ε０εＳ／ｄで表される。ここで、ε０は真空の誘電率、ε
はＭＥＭＳ組立体内の気体の誘電率、Ｓは電極面積、ｄは電極間隔である。ＭＥＭＳ組立
体内の誘電率すなわち雰囲気（ガス）や圧力（真空度）により、静電容量が変化してしま
うため、ＭＥＭＳ組立体内を気密封止することが好ましい。また、電流や電圧として出力
する抵抗素子では、抵抗素子の抵抗値が大気中の水分や温度の影響を受けやすい。そのた
め、ＭＥＭＳ組立体内に水分等が混入して測定値に与える影響を低減するため気密封止す
ることが好ましい。
【００１６】
キャップチップにはシリコンを用いることが好ましく、特に微細加工がし易い単結晶シ
リコンが好ましい。ＭＥＭＳチップは、単結晶シリコンに製膜やエッチング、パターニン
グ等の半導体技術を適用して作製されている。ＭＥＭＳチップと同じ材質でキャップチッ
プを作製することで、線熱膨張係数を合わせることができる。そのため、ＭＥＭＳ基板と
キャップ基板の接合時や、他の製造工程で加わる温度変化に対しても壊れ難い。キャップ
チップが平板の様な単純な形状であれば、ＭＥＭＳチップの材質の線熱膨張係数と略同じ
ガラスや多結晶シリコン、セラミック等を用いる事もできる。平板ではなく凹凸を有する
様なキャップチップである場合は、ＭＥＭＳチップ作製時に用いるウェットエッチング液
が使用できる材質を選択することが好ましい。この様なキャップチップ材質を用いること
で、使用するウェットエッチング液の種類を増やすことがなく、工程の簡略化が図れる。
ＭＥＭＳ基板を上下方向から挟む様に設けられるキャップ基板で、上下のキャップ基板の
材質を変えることもできる。例えば、上方向のキャップ基板は単結晶シリコンで、下方向
のキャップ基板はセラミックとすることもできる。
【００１７】
本願発明のキャップチップのＭＥＭＳチップ対向面側は、ＭＥＭＳチップと固着する接
合部と可動部の駆動を抑制する凹部、電極パッド開口部で構成される。電極パッド開口溝
の深さは、可動部の駆動を抑制する溝より深く形成することで、キャップチップの個片化
が容易となる。ＭＥＭＳ基板とキャップ基板が接合されたＭＥＭＳ組立基板の、キャップ
基板をエッチングで分離し個片化してキャップチップとするが、電極パッド開口溝を深く
しておくことで、短時間のエッチングで個片化の加工ができる。これらの接合部や凹部、
開口部は、フォトリソ技術とウェットエッチング、ドライエッチング技術を用いて形成す
ることができる。
【００１８】
接合部のＭＥＭＳチップ対向面には、低融点金属や樹脂等の接合材料を形成する。接合
材料でＭＥＭＳ基板とキャップ基板を密封固着するものである。接合材料はリフトオフや
イオンミリング、エッチング、めっき等の手法を用いて接合部に形成する。接合材料に低
融点金属や樹脂等の様に加熱時に流れ易い材料を用いる場合、接合部面に接合材料の流れ
を堰き止める溝等を形成して置くことが好ましい。
【００１９】
ＭＥＭＳチップとキャップチップとの接合は、ＭＥＭＳチップ上の検出素子や配線、電
極パッド等が耐高温特性ではないため、陽極接合や低融点材料接合（低融点金属接合や共
晶接合、低融点ガラス接合、樹脂接合等を含む）、拡散接合、表面活性化接合のいずれか
の方法を用いることが好ましい。ＭＥＭＳ基板とキャップ基板との接合は、低融点材料接
合がより好ましい。ＭＥＭＳ基板とキャップ基板を位置合わせした後、加圧と加熱により
接合する。ＭＥＭＳ基板とキャップ基板のうねり等により発生する隙間を、低融点材料が
流れることで隙間を埋め気密性を向上させることができる。このため、大きな圧力を加え
て基板のうねりを強制する必要がないので、キャップ基板等を破損する危険性が低くなる
。ＭＥＭＳ組立体内の空間を真空（減圧下）に保つ、もしくは乾燥窒素や不活性ガス等を
充填気密するため、真空（減圧）雰囲気下や乾燥窒素、不活性ガス雰囲気下で接合できる
ことが好ましい。
【００２０】
ＭＥＭＳ基板を個片化するのに、ウェットエッチングを用いる。厚みの厚いＭＥＭＳ基
板を個片化するには、長時間エッチングする必要があるだけでなく、サイドエッチング量
を制御する必要がある。そのため、少ないエッチング量で個片化できる様に、予めＭＥＭ
Ｓ基板の分離部に溝を形成しておくことが好ましい。溝はダイヤモンド砥石を用いて形成
しても良いし、ＭＥＭＳ基板形成時にドライエッチングで形成することができる。ＭＥＭ
Ｓ基板形成時に分離部の溝を同時にドライエッチングで形成することが、工程数や使用装
置を増やさない点でコスト的に有利である。
【００２１】
配線基板上に樹脂接着剤や金属ペースト等を用いて回路基板を接着する。さらに、回路
基板上にＭＥＭＳ組立体を樹脂接着剤等で接着する。その後、ＭＥＭＳ組立体と回路基板
、配線基板の電極パッドを金属の極細線（ワイヤー）等で接続する。電極パッドと金属の
極細線の接続は、超音波溶接もしくは半田溶接で行うことができる。金属の極細線による
接続の代わりに、半田ボールやボールボンドによる接続を用いることもできる。
【００２２】
ＭＥＭＳ組立体と回路基板、配線基板、ワイヤーの樹脂封止には、エポキシ樹脂やシリ
コン樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。成型方法は、液状樹
脂を用いたポッティング法もしくは粉体樹脂を用いたトランスファーモールド法を用いる
ことができる。トランスファーモールド法は、ＭＥＭＳ組立体と回路基板、配線基板、ワ
イヤーが一体化されたものを金型内に設置し、モールド機のポッドにタブレット状に成型
された樹脂を装填しポッドの押出し部を加熱して樹脂を軟化させ、プランジャー（押圧機
構）でポッド内の軟化した樹脂を金型内に押圧する。金型内で樹脂を硬化させた後、金型
から樹脂モールド品を取り出し半導体センサー装置を得る。ポティング法は、ＭＥＭＳ組
立体と回路基板、配線基板、ワイヤーが一体化されたものを金型内に設置し、液状樹脂を
金型内に流し込み樹脂を硬化させた後、金型から樹脂モールド品を取り出し半導体センサ
ー装置を得る。
【００２３】
キャップ基板の薄肉化や個片化は、水酸化カリウム水溶液やヒドラジン、エチレンジア
ミン、水酸化アンモニウム系水溶液等のアルカリ性水溶液を用いたウェットエッチングで
行う。ＭＥＭＳ組立基板を、前記アルカリ性水溶液に浸漬させてウェットエッチングを行
う。ウェットエッチング量は、アルカリ性水溶液の濃度や温度、浸漬時間の組合せで制御
することができる。また、アルカリ性水溶液中にアルコール等の有機溶剤を混ぜることで
、結晶方位のエッチングレートを調整できる。キャップ基板の薄肉化と個片化は同時に行
うことができる。キャップ基板を個片化してキャップチップとすると、ＭＥＭＳ基板の分
離部が現れる。分離部をウェットエッチングすることで、ＭＥＭＳ基板も分離されＭＥＭ
Ｓ組立体を得ることができる。ＭＥＭＳ基板の分離部には予め溝を形成しておくことによ
り、短時間で個片化ができるのと、ＭＥＭＳチップのサイドエッチング量を最小限にする
ことができる。また、アルカリ性水溶液中に有機溶剤を混ぜることで、結晶方位のエッチ
ングレートを調整して、サイドエッチング量を抑えることで、ＭＥＭＳチップの横方向の
寸法変化を最小限にすることができる。ＭＥＭＳ基板をウェットエッチングで個片化する
時、既に個片化されているキャップチップの角部はオーバーエッチングされて、キャップ
チップの側面は２面以上のエッチング面となる。
【００２４】
ウェットエッチングを用いることで、ＭＥＭＳ基板の上下面に設置したキャップ基板を
同時に同じ厚さだけ薄肉化することができる。略同じ厚さのキャップ基板を接合しておく
ことで、ウエットエッチグした時に上下のキャップ基板を略同じ厚さに加工できる。上下
のキャップ基板の厚さを同じとすることで、ＭＥＭＳ基板にかかる応力等のバランスをと
ることも可能となり、応力で発生するクラックを低減することができる。ウェットエッチ
ングと言う化学反応を用いて、キャップ基板の切断と薄肉化は、物理的なダイヤモンド砥
石による切断や研削と比較すると、加工時に加わる力や振動が極端に少ないことは明らか
である。ウェットエッチングは、キャップ基板の切断と薄肉化を行う上で、クラック等が
発生し難いソフトな加工方法であると言える。
【００２５】
キャップチップの側面はキャップチップの上面に対して、逆方向傾きを持ったシリコン
の結晶面｛１１１｝が現れ、２面以上の結晶面で構成される側面を形成することができる
。キャップチップの側面はシリコンの結晶軸｛１１１｝で、角部は高次の結晶面で構成さ
れ、側面の表面粗さを、Ｒａ≦１００ｎｍで形成することができる。
【００２６】
従来のキャップ基板の個片化はハーフダイシングで行っており、枚葉式で実施すること
と上下面のキャップ基板を別々に加工するため、切断に時間が掛かった。また、薄肉のキ
ャップ基板を用いた場合、切断時にキャップ基板にクラックが入り易かった。本願発明の
ように、キャップ基板をウェットエッチングで個片化すると、ＭＥＭＳ基板の上下面に接
合したキャップ基板を同時に個片化することができる。また、キャップ基板の薄肉化も上
下面を同時に行うことができる。
【００２７】
ＭＥＭＳチップに外部から加速度や角速度、圧力等の力が加わると、可動部上に形成し
た抵抗素子や静電容量素子等で、電流や電圧、静電容量等の物理量に変換して出力する。
出力される物理量の変化は非常に微小であるため、回路基板には出力を増幅する素子（増
幅回路等）を形成する。また、前記素子が温度の影響を受ける場合、温度補正回路等を搭
載することが好ましい。配線基板はプリント回路やリードフレーム等である。
【００２８】
本願発明の半導体センサー装置は、ＭＥＭＳチップの側面全周に渡り略連続した一本の
略三角柱状の突起が形成されていることが好ましい。
【００２９】
ＭＥＭＳ基板の分離部に形成した溝の残り部分（連結部）をウェットエッチング行い、
ＭＥＭＳチップに個片化すると、連結部の厚み方向にシリコン結晶面｛１１１｝が現れる
。ＭＥＭＳ基板の両面からエッチングするため、ＭＥＭＳチップ側面全周に渡り断面が略
三角形の突起を形成できる。断面が略三角形の突起がＭＥＭＳチップ側面全周に渡り形成
されるので、略三角柱が張り付いた様になる。略三角柱の断面形状は、略二等辺三角形状
に限定されるものではなく、斜辺は曲面状であっても良いものである。また、略三角柱は
オーバーエッチングすることで、ほぼ消失した状態とすることもできる。
【００３０】
上記略三角柱状の突起を形成しておくことで、後の工程で、樹脂封止したときに樹脂材
料とＭＥＭＳチップとのずれや剥離を防止することができる。また、略三角柱の位置や形
状は、ＭＥＭＳ基板の分離部に設けた連結部の位置と連結部の厚さで調整することができ
る。略三角柱の位置や形状を、ＭＥＭＳチップのロットや仕様等を表す識別マーカーとし
て使用することができる。ＭＥＭＳチップ側面に形成された略三角柱は、肉眼や実体顕微
鏡で容易に認識できるので、識別マーカーとしての機能を有するものである。
【００３１】
本願発明の半導体センサー装置は、上下キャップチップの側面は少なくとも２面以上の
ウェットエッチング面で、キャップチップ側面角部は鈍角で形成されていることが好まし
い。
【００３２】
キャップ基板の薄肉化と個片化は、水酸化カリウム水溶液やヒドラジン、エチレンジア
ミン、水酸化アンモニウム系水溶液等のアルカリ性水溶液を用いたウェットエッチングで
行う。キャップ基板側面にシリコン結晶軸｛１１１｝を用いた場合、キャップ基板の個片
化が終了した時点で、キャップチップの側面角部はシリコン結晶軸｛１００｝と｛１１１
｝の交わる鋭角形状となる。次に、ＭＥＭＳ基板を個片化するのにウェットエッチングし
たとき、キャップチップの側面角部の鋭角形状は角落ちが起こり、｛１１１｝と｛１１１
｝との交わる鈍角形状とすることができる。
【００３３】
キャップ基板の分離部を、アルカリ水溶液でウェットエッチングすることで、キャップ
チップの側面角部はシリコン結晶面｛１００｝と｛１１１｝もしくは｛１１１｝と｛１１
１｝が交わる形状で形成でき、角部は鈍角形状となる。また、ＭＥＭＳ基板の個片化時に
もキャップチップの側面はウェットエッチングされるため、キャップチップ側面を少なく
とも２面以上で構成することができる。ダイヤモンド砥石で切断した時のキャップチップ
側面角部の直角形状と比較して、キャップチップ側面角部を鈍角形状とすることで、樹脂
封止したときに角部にかかる応力を緩和することができるため、樹脂材料にクラックが入
り難くすることができる。
【００３４】
キャップ基板側面にシリコン結晶軸｛１００｝を用いることもできる。キャップ基板方
位とキャップ基板の側面に｛１００｝を用いると、｛１１１｝を用いた場合と比較して、
逆方向傾きを持った側壁箇所がなくなるため、モールド樹脂が入り難いデッドスペースを
減少させることができる。ＭＥＭＳ基板の錘部と対向する部位の駆動抑制溝の角部は、キ
ャップ基板方位｛１００｝とキャップ側面｛１００｝のぶつかる部位となり、角落ちして
｛１００｝と｛１１１｝で囲まれた八角形とすることができる。キャップ基板の薄肉化と
個片化は、水酸化カリウム水溶液やヒドラジン、エチレンジアミン、水酸化アンモニウム
系水溶液等のアルカリ性水溶液を用いたウェットエッチングで行う。キャップ基板の個片
化が終了した時点のキャップチップ側面の角部は、キャップ基板方位｛１００｝とキャッ
プチップ側面｛１００｝の交わる角部は直角とすることができる。更に、ウェットエッチ
ングを行い、キャップチップ側面角部に角落ちを起こさせることで、キャップ基板方位｛
１００｝とキャップ側面｛１００｝の角部は高次結晶面を挟んで交わる鈍角形状とするこ
とができる。
【００３５】
本願発明の半導体センサー装置は、ＭＥＭＳチップの側面以外の表面は、耐アルカリ性
水溶液材で被覆されていることが好ましい。
【００３６】
ＭＥＭＳ基板、キャップ基板をアルカリ性水溶液でウェットエッチングをおこない薄肉
化と個片化をする。ウェットエッチング時、ＭＥＭＳチップの可動部はキャップチップで
密封固着されているため、ウェットエッチング液に晒されない。ＭＥＭＳチップの可動部
以外の部位は、ウェットエッチング液に晒されるため、ウェットエッチングされない様に
耐アルカリ性水溶液材で被覆することが好ましい。耐アルカリ性水溶液材としては、電極
パッド上には貴金属系材料を、それ以外の箇所には酸化シリコンや窒化シリコン等の材料
で、０．０５μｍ以上積層する。ＭＥＭＳチップ可動部上も耐アルカリ性水溶液材を積層
しておいても構わないものである。酸化シリコンや窒化シリコンは、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッター等で製膜積層する。貴金属系
材料は、スパッターや真空蒸着等で製膜積層する。製膜した酸化シリコンや窒化シリコン
、貴金属系材料は、フォトリソやドライエッチング等の方法を用いてパターンを形成する
ことができる。キャップ基板とＭＥＭＳ基板を接合する接合材料と、耐アルカリ性水溶液
材料に用いる貴金属系材料が同じである場合は、同時に製膜できるので工数の低減を図る
ことができる。耐アルカリ性水溶液材料は、ウェットエッチング作業が終わっても除去す
る必要はない。除去せず残しておくことで、除去する工数の削減を図ることができる。
【００３７】
本願発明の半導体センサー装置は、可動部を有するＭＥＭＳチップと、ＭＥＭＳチップ
の少なくとも可動部を密封する上下キャップチップで形成されたＭＥＭＳ組立体を、配線
基板上に固着された回路基板上にＭＥＭＳ組立体の下キャップチップを固着し、ＭＥＭＳ
チップと回路基板、回路基板と配線基板は配線で接続され、配線基板上の回路基板と配線
、ＭＥＭＳ組立体を樹脂部材で封止した半導体センサー装置であって、ＭＥＭＳチップ側
面は砥石切断面（ダイシング面）で、上下キャップチップ側面がウェットエッチング面で
形成されていることが好ましい。
【００３８】
キャップ基板をウェットエッチングで薄肉化と個片化した後、ＭＥＭＳ基板をダイヤモ
ンド砥石で切断することで、ＭＥＭＳ組立体を得ることができる。従来の方法では、キャ
ップ基板の薄肉化ための研削時とＭＥＭＳ組立基板の切断時に、ＭＥＭＳ組立基板に掛か
る力や振動で、キャップチップクラックや接合部クラックが入った。また、キャップチッ
プやＭＥＭＳチップ側面のチッピングの発生が問題となっていた。本願発明の様に、ウェ
ットエッチングでキャップ基板の薄肉化と個片化した後、ＭＥＭＳ基板をダイシングで個
片化することで、これらの問題を解決することができる。
【００３９】
本願発明の半導体センサー装置は、可動部を有するＭＥＭＳチップと、ＭＥＭＳチップ
の少なくとも可動部を密封する上下キャップチップで形成されたＭＥＭＳ組立体を、配線
基板上に固着された回路基板上にＭＥＭＳ組立体の下キャップチップを固着し、ＭＥＭＳ
チップと回路基板、回路基板と配線基板は配線で接続され、配線基板上の回路基板と配線
、ＭＥＭＳ組立体を樹脂部材で封止した半導体センサー装置であって、ＭＥＭＳチップ側
面はレーザー切断面で、上下キャップチップ側面がウェットエッチング面で形成されてい
ることが好ましい。
【００４０】
ウェットエッチングでキャップ基板の薄肉化と個片化した後、ＭＥＭＳ基板をレーザー
を用いた切断方法で個片化する。ダイヤモンド砥石による切断の場合、砥石だけでなくＭ
ＥＭＳ組立基板に研削液を吹き付けるため、ＭＥＭＳ基板やキャップ基板にクラックが入
り破損することがあった。特に、キャップ基板が個片化した後ＭＥＭＳ基板の切断に入る
が、この時に研削液がキャップチップをＭＥＭＳ基板から引き剥がす方向に力を加え、キ
ャップチップとＭＥＭＳ基板の接合部に接合部クラックが入ることがあった。レーザーを
用いることで、研削液を吹き付ける必要がないので接合部クラックの発生を防ぐことがで
きる。また、ＭＥＭＳ基板をレーザーで切断することで、チッピングの発生も防止できる
。
【００４１】
ＭＥＭＳ基板の個片化に用いるレーザーは、エキシマレーザーやＹＡＧレーザー、フェ
ムト秒レーザー、炭酸ガスレーザーを用いることができる。レーザーパワーの大きい炭酸
ガスレーザーを用いると短時間でＭＥＭＳ基板の切断ができるので、工数低減が図れる。
【００４２】
キャップ基板をレーザーを用いて切断した場合、切断する箇所の下部にＭＥＭＳチップ
の電極パッドや配線等があるため、これらに損傷を与えない工夫が必要となる。また、Ｍ
ＥＭＳ基板の可動部をキャップチップは密封固着しているので、キャップチップが形成す
る空間にレーザーの熱が伝導し、空間内の空気やガスが熱せられ膨張することで、キャッ
プチップとＭＥＭＳ基板の接合部に、クラックが入る危険性がある。これらのことから、
レーザーはＭＥＭＳ基板の個片化に限ることが好ましいものである。
【００４３】
本願発明の半導体センサー装置の製造方法は、ＭＥＭＳチップに分離する溝を有するＭ
ＥＭＳ基板およびキャップ基板を形成する工程、ＭＥＭＳ基板の少なくともシリコン面以
外の材料表面を、耐アルカリ性水溶液材で被覆する工程、ＭＥＭＳ基板の少なくとも可動
部を上下キャップ基板で密着封止する工程、キャップ基板をウェットエッチングで、薄肉
化とキャップチップ化する工程、キャップチップの側面を２面以上のウェットエッチング
面に形成し、ＭＥＭＳ基板をＭＥＭＳチップ化し、ＭＥＭＳチップの側面全周に渡り、略
連続した一本の略三角柱状の突起を形成し、ＭＥＭＳ組立体を形成する工程、配線基板上
に回路基板を固着する工程、回路基板上にＭＥＭＳ組立体の下キャップチップ面を固着す
る工程、配線基板と回路基板、回路基板とＭＥＭＳ組立体を配線する工程、配線基板上の
回路基板と配線、ＭＥＭＳ組立体を樹脂部材で封止する工程を有することが好ましい。
【００４４】
ＭＥＭＳ基板を個片化するために、予め分離部に形成しておく溝は、可動部を加工する
ときに同時に作ることが好ましい。しかし、可動部と同じ深さとすると分離、破損するた
め、マスクを２層にした２段エッチング方法、もしくはマイクロローディング効果を用い
た方法で可動部より浅い溝を形成することが好ましい。マイクロローディング効果を用い
た場合、溝の幅は可動部をエッチングする溝の幅の半分以下とすることが好ましい。ＭＥ
ＭＳ基板をウェットエッチングで個片化する場合、分離部に設ける溝の幅（連結部長さ）
と連結部厚さには、連結部厚さ≦ｔａｎ５４．７゜×分離部に設ける溝の幅（連結部長さ
）の関係がある。ウェットエッチングを行うには、前述の関係を満たすことが好ましい。
【００４５】
ＭＥＭＳ組立基板のウェットエッチングで、まずキャップ基板の薄肉化を行い、次にキ
ャップ基板の個片化行う。個片化されたキャップチップの側面の追加ウェットエッチング
とＭＥＭＳ基板の結合部のウェットエッチングを同時に行うことで、キャップチップの側
面を２面以上のウェットエッチング面に形成し、ＭＥＭＳチップの側面全周に渡り、略連
続した略三角柱状の突起が形成されたＭＥＭＳ組立体を得ることができる。
【００４６】
本願発明の半導体センサー装置の製造方法は、ＭＥＭＳ基板およびキャップ基板を形成
する工程、ＭＥＭＳ基板の少なくともシリコン面以外の材料表面を、耐アルカリ性水溶液
材で被覆する工程、ＭＥＭＳ基板の少なくとも可動部を上下キャップ基板で密着封止する
工程、キャップ基板をウェットエッチングで、薄肉化とキャップチップ化する工程、ＭＥ
ＭＳ基板をダイヤモンドダイヤモンド砥石で切断してＭＥＭＳ組立体を形成する工程、配
線基板上に回路基板を固着する工程、回路基板上にＭＥＭＳ組立体の下キャップチップ面
を固着する工程、配線基板と回路基板、回路基板とＭＥＭＳ組立体を配線する工程、配線
基板上の回路基板と配線、ＭＥＭＳ組立体を樹脂部材で封止する工程を有することが好ま
しい。
【００４７】
ＭＥＭＳ基板はダイヤモンド砥石で切断（ダイシング）するため、ウェットエッチング
で個片化する方法の様に、予め分離部に溝を形成する必要はない。しかし、切断負荷を下
げるために、ＭＥＭＳ基板作製時に分離部に溝を形成しておくことは好ましいものである
。
【００４８】
本願発明の半導体センサー装置は、ＭＥＭＳ基板およびキャップ基板を形成する工程、
ＭＥＭＳ基板の少なくともシリコン面以外の材料表面を、耐アルカリ性水溶液材で被覆す
る工程、ＭＥＭＳ基板の少なくとも可動部を上下キャップ基板で密着封止する工程、キャ
ップ基板をウェットエッチングで、薄肉化とキャップチップ化する工程、ＭＥＭＳ基板を
レーザーで切断してＭＥＭＳ組立体を形成する工程、配線基板上に回路基板を固着する工
程、回路基板上にＭＥＭＳ組立体の下キャップチップ面を固着する工程、配線基板と回路
基板、回路基板とＭＥＭＳ組立体を配線する工程、配線基板上の回路基板と配線、ＭＥＭ
Ｓ組立体を樹脂部材で封止する工程を有することが好ましい。
【００４９】
ＭＥＭＳ基板はレーザーで切断し個片化するため、ウェットエッチングで個片化する方
法の様に、予め分離部に溝を形成する必要はない。しかし、レーザー切断の負荷を下げて
ＭＥＭＳ組立基板の温度上昇を抑えるために、ＭＥＭＳ基板作製時に分離部に溝を形成し
ておくことは好ましいものである。
【発明の効果】
【００５０】
ＭＥＭＳ基板の上下面にキャップ基板を接合して、キャップ基板をウェットエッチング
で薄肉化と個片化しキャップチップとする。その後、ＭＥＭＳ基板をウェットエッチング
もしくはダイヤモンド砥石によるダイシング、レーザー加工等で個片化し、ＭＥＭＳ組立
体得る。ＭＥＭＳ組立体を樹脂モールド実装することで小型軽量な半導体センサー装置が
得られた。キャップ基板の薄肉化と個片化をウェットエッチングで行うことで、ＭＥＭＳ
チップとキャップチップ間の気密性を確保できた。また、キャップチップ側面を少なくと
も２面以上とすることでモールド樹脂に発生する樹脂クラックをなくすことができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下本願発明を図面を参照しながら実施例に基づいて詳細に説明する。説明を判り易く
するため、同一の部品、部位には同じ符号を用いることもある。
【実施例１】
【００５２】
本願発明の第一の実施例について、図１から図４を用いて、半導体センサー装置の構造
と製造プロセスを加速度センサー装置の例で説明する。そのため、ＭＥＭＳ基板と加速度
センサー基板、ＭＥＭＳチップを加速度センサーチップと同義で用いている。図１は加速
度センサーチップの斜視図である。図２は加速度センサー基板の平面図および断面図、図
３は、キャップ基板の平面図および断面図、図４は、半導体センサー装置の製造プロセス
を説明する図である。
【００５３】
図１ａ）はピエゾ抵抗素子側、図１ｂ）は裏面側から見た斜視図である。図１に示すよ
うに、加速度センサーチップ２はピエゾ抵抗素子２１と配線２２、電極パッド２４、２点
鎖線で示した接合部２０、梁部２５、錘部２６、枠部２７等から構成している。加速度セ
ンサーチップ２の製作には、約４００μｍ厚のシリコン板に数μｍのシリコン酸化層と約
６μｍのシリコン層を有するＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェ
ファーを使用した。シリコン層側の面にピエゾ抵抗素子２１の形状にフォトレジストのパ
ターンを形成した。シリコン層にボロンを１〜３ｘ１０１８原子／ｃｍ３打ち込み、ピエ
ゾ抵抗素子２１を形成し、ピエゾ抵抗素子２１に接続する配線２２を、金属スパッターと
ドライエッチング装置を用いて形成した。シリコン層とシリコン板をフォトリソとドライ
エッチング装置を用いて加工し、シリコン層に形成される梁部２５、およびシリコン層か
らシリコン板に渡って形成される錘部２６を形成した。シリコン酸化層はシリコンのドラ
イエッチングの際にエッチングストッパーとして機能する。ドライエッチングされるのは
シリコンのみであるので、シリコン板はドライエッチングされるがシリコン酸化層は残っ
ている。ドライエッチング後、弗酸、弗化アンモニム水溶液に漬けシリコン酸化層をウェ
ットエッチングで除去した。ドライエッチングはＳＦ６、酸素混合ガスとＣ４Ｆ８ガスと
を交互に導入するプラズマ内で行った。１枚のウェファー上に多数の加速度センサーチッ
プを作製した。
【００５４】
図２に加速度センサー基板の一部分を示す。図２ｂ）は加速度センサー基板のピエゾ抵
抗素子２１側の平面図、図２ａ）は図２ｂ）のｊ−ｊ’断面図である。加速度センサー基
板は、加速度センサーチップ２が連結部２９で接合されている。一点鎖線で示した分離部
９０で分離し個片化した。加速度センサー基板２’の上下面には、キャップ基板と接合す
る接合材が形成された接合部２０を設けた。接合材はＡｕ−Ｓｎ合金の積層膜を３μｍ厚
に真空蒸着で形成した。加速度センサーチップ２の外周の分離部９０に設けた分割溝２３
は、梁２５と錘部２６を形成するときに同時に形成した。錘部２６を１００μｍドライエ
ッチングした後、分割溝形状にフォトレジストをパターニングした。次にドライエッチン
グにより錘部２６、分離溝２３を形成した。これにより、分割溝２３は錘部２６よりも１
００μｍ浅い溝として、連結部２９を形成した。連結部２９は厚みが１００μｍで長さ８
０μｍとした。
【００５５】
図３にキャップ基板の一部分を示す。図３ｂ）はキャップ基板の接合部と反対面から見
た平面図、図３ａ）は図３ｂ）のｋ−ｋ’断面である。キャップ基板３’は４００μｍ厚
のシリコン平板の片面に駆動抑制溝３１と分離溝３２を凹状に、接合部２０を凸状に形成
した。シリコン平板の片面に、酸化シリコン０．５μｍを積層して錘部の駆動抑制溝３１
のレジストパターンを形成した。その後、窒化シリコン０．１μｍを積層してキャップ基
板の分離溝３２のパターンを形成した。次に６７℃の温度で、４０ｗｔ％水酸化カリウム
水溶液を用い分離溝３２を８５μｍ深さにウェットエッチングした。次に、窒化シリコン
を除去して、駆動抑制溝３１を深さ１５μｍに、分離溝３２を１５μｍ追加ウェットエッ
チングし、分離溝３２の深さを１００μｍとした。分離溝３２と駆動抑制溝３１の間に形
成された接合部２０には、Ａｕ−Ｓｎ合金積層膜を３μｍ厚に真空蒸着で形成した。
【００５６】
加速度センサーのピエゾ抵抗素子２１や配線２２、電極パッド２４を形成した後、それ
らの上に窒化シリコンをＣＶＤで０．１μｍ積層した後、電極パッド上の窒化シリコンを
フォトリソ、エッチングで除去した。次にフォトレジストで電極パッド２４および接合部
を開口した後、金属スパッターで、Ｃｒ０．１μｍ−Ｎｉ０．２μｍ−Ａｕ０．５μｍの
順で積層膜を形成した。次に電極パッド２４と接合部２０以外のフォトレジストと金属膜
を除去し、ウェットエッチング液に晒される部位を保護した。
【００５７】
接合部２０の幅は気密封止できるように６０μｍとした。キャップ基板３’は厚さ４０
０μｍとしたので、キャップ基板３’と加速度センサー基板２’を加圧接合する時の圧力
約１０ｋＮに対して十分な強度を有しており、加圧接合時に割れたりクラックが入ったり
するような問題は起きなかった。
【００５８】
図４を用いて、本実施例の半導体センサー装置の製造プロセスを説明する。加速度セン
サー基板２’の上下面にキャップ基板３’を接合し、ＭＥＭＳ組立基板４５を得る（図４
ａ））。６７℃に加熱した４０ｗｔ％水酸化カリウム水溶液にＭＥＭＳ組立基板４５を浸
漬して、キャップ基板３’を３００μｍエッチングした。キャップ基板３’の薄肉化と分
離部９０で分離溝３２除去し、キャップ基板が薄肉化と個片化されたキャップチップ３を
得た（図４ｂ））。４０ｗｔ％水酸化カリウム水溶液にイソプロピルアルコールを飽和さ
せた水溶液で、加速度センサー基板２’の個片化と、キャップチップの薄肉化さらに側面
角部のエッチングを行い、ＭＥＭＳ組立体８０を得た（図４ｃ））。加速度センサー基板
の連結部２９は１００μｍ厚であるので、両側から５０μｍウェットエッチングすること
で個片化した。このとき、キャップチップ３も５０μｍ追加エッチングされたので、キャ
ップチップの駆動抑制溝３１部の肉厚は５０μｍとなった。加速度センサーチップ２の側
面には、イソプロピルアルコールを飽和させたウェットエッチング液を使用したため、加
速度センサーチップ側面に約３０μｍ高さの略三角錐形状の突起４６を形成できた。略三
角錐形状の突起４６は肉眼や実体顕微鏡で容易に視認できるため、ＭＥＭＳ組立体８０の
ロットや仕様等を区別する識別マーカーとして使用できることが確認できた。
【００５９】
厚さ２００μｍの配線基板６上に加速度センサー素子からの信号の増幅や温度補正等を
行う回路基板４を、エポキシ接着剤で固定した（図４ｄ））。回路基板４の上にＭＥＭＳ
組立体８０をエポキシ系樹脂で固着した（図４ｅ））。ＭＥＭＳ組立体８０の電極パッド
２４と回路基板４の電極パッド４１、回路基板４の電極パッド４２と配線基板６の電極パ
ッド６１は、直径２５μｍの金の裸ワイヤー５を超音波ボンダーで接続を行った。
【００６０】
ＭＥＭＳ組立体８０と回路基板４、配線基板６が組立てられた構造体を、トランスファ
ーモールド法を用いエポキシ樹脂７を成型した。トランスファーモールド作業は次の手順
、条件で行った。ＭＥＭＳ組立体８０と回路基板４、配線基板６が組立てられた構造体を
、成型用金型内の所定の位置に保持した。モールド機のポッドにタブレット状に成型され
た樹脂を装填し、ポッドの押出し部を加熱して樹脂を軟化させ、プランジャー（押圧機構
）でポッド内の軟化した樹脂を金型内に押圧する。金型内に１７５℃の樹脂を５ＭＰａの
圧力で押圧した。成型時間は２分とした。金型内で樹脂を硬化させた後、金型から樹脂モ
ールド品を取り出し半導体センサー装置１を得た（図４ｇ））。一度のトランスファーモ
ールド作業で、５０個の半導体センサー装置１が得られる金型を用いた。
【実施例２】
【００６１】
本発明の第二の実施例について図５、図６を用いて説明する。図５に加速度センサー基
板の一部を示す。図５ｂ）は加速度センサー基板のピエゾ抵抗素子２１側の平面図、図５
ａ）は図５ｂ）のｍ−ｍ’断面図である。図６は、本実施例の加速度センサー装置の製造
プロセスを説明する図である。図５の加速度センサー基板２’は、分割溝２３や連結部２
９が設けられていない以外は、実施例１の加速度センサー基板と同じ構造と構成、製法で
あるので詳細説明は省略する。また、キャップ基板３’の形状、材質等は実施例１と同じ
とした。
【００６２】
図６を示しながら、本実施例の半導体センサー装置の製造プロセスを説明する。４００
μｍ厚のシリコンに駆動抑制溝３１と分離溝３２が凹状に接合部２０が凸状に形成された
キャップ基板３’を、加速度センサー基板２’の上下面に接合してＭＥＭＳ組立基板４５
を得た（図６ａ））。６７℃に加熱した４０ｗｔ％水酸化カリウム水溶液に、ＭＥＭＳ組
立基板４５を浸漬してキャップ基板３’をウェットエッチングし、薄肉化と個片化を行な
った。実施例１では、加速度センサー基板の個片化にもウェットエッチングを用いていた
ので、加速度センサー基板の個片化時にキャップ基板は追加の薄肉化が行われていた。本
実施例では、加速度センサー基板の個片化にダイヤモンド砥石切断を用いるため、キャッ
プ基板は追加の薄肉化がなされないため、実施例１より多くウェットエッチング行ってい
る。キャップ基板３’を３４０μｍウェットエッチングして駆動抑制溝３１部のシリコン
肉厚を６０μｍとした。分離部９０のシリコンを除去し、キャップチップ３に個片化した
。その後、４０ｗｔ％水酸化カリウム水溶液にイソプロピルアルコールを飽和させた水溶
液で、キャップチップ３を１０μｍウェットエッチングして駆動抑制溝３１部のシリコン
肉厚を５０μｍとした。この１０μｍの追加ウェットエッチングで、キャップチップ３の
側面が２面以上となり、側面角部が鈍角のＭＥＭＳ組立体８０を得た（図６ｂ））。
【００６３】
キャップ基板３’をキャップチップ３に個片化した後、加速度センサー基板２’を２０
００番のダイヤモンド砥石で切断した。切断条件は、砥石回転数２００００ｒｐｍで行っ
た。切断時、ダイヤモンド砥石とＭＥＭＳ組立基板に、３〜５（Ｌ／分）の量の研削液を
かけた。加速度センサー側面の表面粗さは、Ｒａ≦２００ｎｍであった。表面粗さＲａの
測定は、ＪＩＳＢ０６０１に従った。加速度センサー基板２’を個片化して、ＭＥＭＳ組
立体８０を得た（図６ｃ））
【００６４】
配線基板６と回路基板４の組立（図６ｄ））、配線基板６と回路基板４の組立体にＭＥ
ＭＳ組立体８０を接着（図６ｅ））、配線基板６と回路基板４、ＭＥＭＳ組立体８０をワ
イヤー５で電気的に接続（図６ｆ））、ＭＥＭＳ組立体８０と回路基板４、配線基板６が
組立てられた構造体を、ポティング法を用いてエポキシ樹脂中に完全に封止し、加速度セ
ンサー装置１を得た（図６ｇ））。図６ｄ）から図６ｆ）は、実施例１と同じ製造条件で
行ったので説明は省略する。図６ｇ）の工程は、ＭＥＭＳ組立耐８０と回路基板４、配線
基板６が組立てられた構造体を成型用金型のメス型内の所定の位置に配し、約１８０度に
加熱熔融させたエポキシ樹脂を金型内に流し込み硬化させた。硬化時にはメス型金型にオ
ス型金型を当てたが、エポキシ樹脂の形状が得られる程度の加圧力とした。
【実施例３】
【００６５】
本実施例は、キャップチップの結晶方位を変えたもので、キャップチップはウェットエ
ッチングで薄肉化と個片化を行い、ＭＥＭＳチップは砥石切断している。図７を用いて、
本実施例の半導体センサー装置１の製造プロセスを説明する。図７ｂ）はキャップ基板３
’のＭＥＭＳ基板接合側の平面図で、図７ａ）は図７ｂ）のｎ−ｎ’断面である。キャッ
プ基板側面にシリコン結晶軸｛１００｝を用いている。ＭＥＭＳ基板の錘部と対向する部
位の駆動抑制溝３１は、｛１００｝と｛１１１｝で囲まれた八角形の形状となり、オーバ
ーエッチングすることで角部３０３は角落ちが起こり、鈍角形状となっている。また、角
部３０３と対応する角部３０４も、｛１００｝と｛１００｝の交差する部位であるので角
落ちが発生している（図７ｂ））。加速度センサー基板２’の上下面にキャップ基板３’
を接合し、ＭＥＭＳ組立基板４５を得る（図７ｃ））。６７℃に加熱した４０ｗｔ％水酸
化カリウム水溶液にＭＥＭＳ組立基板４５を浸漬して、キャップ基板３’を３００μｍエ
ッチングした。キャップ基板３’の薄肉化と分離部９０で分離溝３２除去することで、薄
肉化と個片化されたキャップチップ３を得た。キャップチップの側面角部３０１は、｛１
００｝と｛１００｝との交わる垂直形状で形成できている（図７ｄ））。ウェットエッチ
ングを更に行い、側面角部３０１を角落ちさせ高次結晶面を形成し、｛１００｝−高次結
晶面−｛１００｝で構成される側面角部３０２を得た（図７ｅ））。キャップ基板３’を
キャップチップ３に個片化した後、加速度センサー基板２’を２０００番のダイヤモンド
砥石で切断して個片化し、ＭＥＭＳ組立体８０を得た（図７ｆ））。切断条件は、実施例
２と同じとしたので説明は省略する。樹脂モールド工程は、実施例１と同じ製造条件で行
ったので説明は省略する。
【実施例４】
【００６６】
本実施例は、図６に示した半導体センサー装置の製造プロセスにおいて、加速度センサ
ー基板の個片化工程（図６ｃ））でレーザーを用いて切断した。レーザーには定格出力８
００Ｗの炭酸ガスレーザーを用いて行った。加工送り速度は１〜２（ｍ／分）で行った。
図６ｃ）の工程以外は、実施例１と同じとした。
【実施例５】
【００６７】
実施例１から４で作製したＭＥＭＳ組立体８０と従来のキャップチップも砥石で切断し
た比較用ＭＥＭＳ組立体８０の気密試験を行った。供試数は各１０００個であるが、ＭＥ
ＭＳ組立体にはキャップチップは２個あるので、実質的には気密試験は２０００個となり
、合格率の計算に用いた母数は２０００としている。気密試験は、スニッファータイプの
Ｈｅリークディテクターを用いた。気密試験で不具合があると判定されたものは、実施例
１の、キャップ基板とＭＥＭＳ基板をウェットエッチングで個片化したＭＥＭＳ組立体で
は、不具合発生数はゼロで合格率１００％であった。実施例２の、キャップ基板はウェッ
トエッチングでＭＥＭＳ基板はダイヤモンド砥石切断で個片化したＭＥＭＳ組立体では、
不具合発生数は８個で合格率は９９．６％となった。実施例３の、方位を変えたャップ基
板はウェットエッチングで、ＭＥＭＳ基板はダイヤモンド砥石切断で個片化したＭＥＭＳ
組立体では、不具合発生数はゼロで合格率１００％であった。実施例４の、キャップ基板
はウェットエッチングでＭＥＭＳ基板はレーザー切断で個片化したＭＥＭＳ組立体では、
不具合はゼロで合格率１００％であった。比較用のＭＥＭＳ組立体は、キャップ基板とＭ
ＥＭＳ基板をダイヤモンド砥石切断で個片化したＭＥＭＳ組立体では、不具合発生数は６
１８個で合格率は６９．１％となった。上下キャップチップとも不具合であるＭＥＭＳ組
立体もあるので、ＭＥＭＳ組立体（母数１０００個）で見たときの合格率は、７８．８％
であった。本願発明のＭＥＭＳ組立体の気密試験合格率は９９．６〜１００％と、比較用
の従来のＭＥＭＳ組立体の気密試験合格率の６９．１％に比べ、大幅に改善されているこ
とが確認できた。
【００６８】
実施例２のＭＥＭＳ組立体で発生した８個の不具合品を調査した。気密漏れの原因は、
８個ともキャップチップとＭＥＭＳチップの接合部に入った接合部クラック９２であり、
シリコンと接合材間、接合部近傍のシリコン部分に入っていた。シリコン肉厚が５０μｍ
の駆動抑制溝３１部にはクラックは見られなかった。比較用の従来のＭＥＭＳ組立体８０
の不具合品は、接合部クラック９２は約２０％、シリコン肉厚を５０μｍの駆動抑制溝３
１部に入ったキャップチップクラック９１は約８０％であった。この結果から、駆動抑制
溝３１部にキャップチップクラック９１を発生させない様にするのに、キャップ基板をウ
ェットエッチングで薄肉化と個片化することが有効であることが確認できた。実施例２と
比較用の試料で発生した接合部クラック９２は、ＭＥＭＳ基板をダイヤモンド砥石で切断
する時の振動か、研削液がキャップチップを引き剥がすような力を与えたものと考えられ
る。ＭＥＭＳ基板をダイヤモンド砥石で研削液をかけながら切断する個片化方法では、ク
ラック発生の危険性をゼロにするのは難しいと考えられる。
【実施例６】
【００６９】
トランスファーモールドした樹脂部分のクラックについて評価した。用いた半導体セン
サー装置は実施例１と３、４と比較用の従来品である。供試数は各１０００個である。各
試料の樹脂部分のクラックの有無を実体顕微鏡を用いて検査し、クラックの無いものを供
試した。各試料を−８０℃から８０℃まで温度を変化させ、これを１熱サイクルとした。
１００熱サイクル試験後、実体顕微鏡で観察してクラック有無を検査した。実施例１から
３の試料では、クラックの発生は認められず合格率１００％であった。比較用の従来品は
４２個の試料にクラックが発生し合格率は９５．８％であった。クラックの発生した半導
体センサー装置を分解調査したところ、クラックの発生起点はキャップチップ側面角部で
あった。このことから、キャップチップ側面を２面以上とし側面角部を鈍角とした効果が
確認できた。
【実施例７】
【００７０】
ポッティングモールドした樹脂部分のクラックについて評価した。用いた半導体センサ
ー装置は実施例２であり、実施例６の試験と同時に行った。供試数は１０００個である。
実施例２の試料の樹脂部分のクラックの有無を実体顕微鏡を用いて検査し、クラックの無
いものを供試した。実施例６と同様に、試料を−８０℃から８０℃まで温度を変化させ、
これを１熱サイクルとした。１００熱サイクル試験後、実体顕微鏡で観察してクラック有
無を検査したが、実施例２の試料にはクラックの発生は認められず合格率１００％であっ
た。実施例６の結果と合わせて考察すると、モールド樹脂に発生する樹脂クラックは、脂
モールド法に係わらず、キャップチップ側面角部形状によって発生すると言える。これか
ら、キャップチップ側面を２面以上とし側面角部を鈍角とすることは、樹脂クラックの発
生防止に多大の効果があると言える。
【実施例８】
【００７１】
図８に、ジャイロセンサー装置の断面図を示す。実施例１の加速度センサー基板がジャ
イロセンサー基板に変更となったもので、キャップ基板や製造プロセスは実施例１と同じ
とした。ジャイロセンサー装置１０１は、ジャイロセンサーチップ１０２の可動部はキャ
ップチップ１０３で密封され、ＭＥＭＳ組立体８０’となっている。配線基板６と回路基
板４、ＭＥＭＳ組立体８０’を接着材で固定した後、ＭＥＭＳ組立体８０’の端子２４と
回路基板４の電極パッド４１、回路基板４の電極パッド４２と配線基板６の電極パッド６
１をワイヤー５で接続した。ＭＥＭＳ組立体８０’と回路基板４、配線基板６が組立てら
れた構造体をエポキシ樹脂７中に完全に封止し、ジャイロセンサー装置１０１を得た。ジ
ャイロセンサー基板は、錘部や検出部、接合部、分離溝から構成されている。ジャイロセ
ンサーチップに角速度が加わると錘部が動き、検出部で錘部の動いた量を静電容量の変化
として検出する。図８では、錘部や検出部、接合部等の詳細図示は省略している。フォト
リソ技術やエッチング技術、製膜技術等のマイクロマシニングで、錘部、検出部、接合部
、分割溝を形成した。ジャイロセンサー基板とキャップ基板を真空中で接合してＭＥＭＳ
組立基板を得た。ＭＥＭＳ組立基板を水酸化アンモニウム系水溶液の一種のテトラメチレ
ンアンモニウム水溶液中に浸漬してウェットエッチングを行い、キャップ基板の薄肉化と
個片化、更にジャイロセンサー基板連結部をウェットエッチングし個片化してＭＥＭＳ組
立体８０’を得た。ＭＥＭＳ組立体８０’の状態で気密試験を行った。気密試験は、スニ
ッファータイプのＨｅリークディテクターを用いた。１０００個供試したが、不具合発生
数はゼロで合格率１００％であった。また、トランスファーモールドした樹脂部分のクラ
ックについて１０００個検査したが、クラックの発生したものはゼロであった。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施例の加速度センサーチップの斜視図である。
【図２】本発明の一実施例の加速度センサー基板の平面図および断面図である。
【図３】本発明の一実施例のキャップ基板の平面図および断面図である。
【図４】本発明の第一の実施例の半導体センサー装置の製造プロセスを説明する図である。
【図５】本発明の二の実施例の加速度センサー基板の平面図および断面図である。
【図６】本発明の第二の実施例の半導体センサー装置の製造プロセスを説明する図である。
【図７】本発明の第三の実施例の半導体センサー装置の製造プロセスを説明する図である。
【図８】本発明の一実施例のジャイロセンサーの断面図である。
【図９】従来の加速度センサーの構造を示す分解斜視図である。
【図１０】従来のＭＥＭＳ組立体と半導体センサー装置の断面図である。
【図１１】従来のＭＥＭＳ組立体と半導体センサー装置でのクラックの発生箇所を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  加速度センサー装置、２  加速度センサーチップ、
２’加速度センサー基板、３  キャップチップ、
３’キャップ基板、４  回路基板、
５  ワイヤー、  ６  配線基板、
７  エポキシ樹脂、２０  接合部、
２１  ピエゾ抵抗素子、２２  配線、
２３  分割溝、２４  電極パッド、
２５  梁部、２６  錘部、
２７  枠部、２９  連結部、
３１  駆動抑制溝、３２  分離溝、
４１，４２  電極パッド、４５  ＭＥＭＳ組立体基板、
４６  突起、６１  電極パッド、
７０  ３軸加速度センサー、７１  センサーチップ、
７２  ＩＣ規制板、７３  ケース、
７４  ケース蓋、７５，７７  ワイヤー、
７７  ＩＣ規制板端子、７８  チップ端子、
８０，８０’  ＭＥＭＳ組立体、８１  ＭＥＭＳ基板、
８２  キャップ基板、８３  ケース、
８４  ケース蓋、８５，８６  半導体センサー装置、
８７  モールド樹脂、９０  分離部、
９１  キャップチップクラック、９２    接合部クラック、
９３  樹脂クラック、１０１  ジャイロセンサー装置、
１０２  ジャイロセンサーチップ、１０３  キャップチップ、
２０３  キャップチップ、２０４  ＭＥＭＳチップ、
３０１，３０２，３０３，３０４  キャップチップ端面角部、
７１０  ケース端子、７１１  外部端子、
７１２  梁部、７１３  錘部、
７１４  枠部、７１５  Ｘ軸ピエゾ、
７１６  Ｙ軸ピエゾ、７１７  Ｚ軸ピエゾ。
【図１】
2008091845.tif 000003
【図２】
2008091845.tif 000004
【図３】
2008091845.tif 000005
【図４】
2008091845.tif 000006
【図５】
2008091845.tif 000007
【図６】
2008091845.tif 000008
【図７】
2008091845.tif 000009
【図８】
2008091845.tif 000010
【図９】
2008091845.tif 000011
【図１０】
2008091845.tif 000012
【図１１】
2008091845.tif 000013