(57)【要約】【課題】低コスト化および小型化を図ることができる、加速度センサならびにセンサチップおよびその製造方法を提供する。【解決手段】回路チップ２の表面にフェイス・ツー・フェイス状態で接合されるセンサチップ３は、メンブレン１３と、メンブレン１３の周縁部を支持する支持部１４と、メンブレン１３の中央部に保持された錘部１５とを備えている。メンブレン１３と錘部１５とは、一体的に形成されている。また、回路チップ２およびセンサチップ３は、樹脂パッケージ２５により封止されている。【選択図】図１
2008045908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に所定の回路が作り込まれた回路チップと、
前記回路チップの前記表面に接合されるセンサチップと、
前記回路チップおよび前記センサチップを封止する樹脂パッケージとを含み、
前記センサチップは、
前記回路チップの前記表面に対向して配置され、複数の開口を有するメンブレンと、
前記メンブレンの前記回路チップとの対向面に形成されたピエゾ抵抗素子と、
前記メンブレンに対して前記回路チップと反対側に設けられ、前記メンブレンの周縁部を支持する支持部と、
前記メンブレンに対して前記回路チップと反対側に設けられ、前記メンブレンの中央部に一体的に保持された錘部とを備えていることを特徴とする、加速度センサ。
【請求項２】
前記回路チップと前記センサチップとの間に介在され、前記回路チップおよび前記センサチップを所定間隔を隔てた状態で互いに結合するバンプをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記バンプは、
Ａｕ（金）材料を用いて、前記回路チップの表面に突出して形成された回路チップ側バンプと、
Ａｕ材料を用いて、前記メンブレンの前記回路チップとの対向面に形成されたセンサチップ側パッドと、
Ｓｎ（錫）材料を用いて形成され、前記回路チップ側バンプと前記センサチップ側パッドとを接続するための接続金属部とを含むことを特徴とする、請求項２に記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記支持部と前記錘部との間の空間を前記メンブレンと反対側から閉鎖するように設けられた蓋体をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記回路チップの前記表面に設けられ、前記回路チップと前記センサチップとの対向方向における前記錘部の振れ量を規制するための表面膜をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項６】
前記錘部は、前記メンブレンから離れるにつれて、前記回路チップと前記センサチップとの対向方向と直交する平面で切断したときの断面積が大きくなる形状に形成されていることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項７】
回路チップの所定の回路が作り込まれている表面に接合され、前記回路チップとともに加速度センサを構成するセンサチップであって、
前記回路チップの前記表面に対向して配置され、複数の開口を有するメンブレンと、
前記メンブレンの前記回路チップとの対向面に形成されたピエゾ抵抗素子と、
前記メンブレンに対して前記回路チップと反対側に設けられ、前記メンブレンの周縁部を支持する支持部と、
前記メンブレンに対して前記回路チップと反対側に設けられ、前記メンブレンの中央部に保持された錘部とを備えていることを特徴とする、センサチップ。
【請求項８】
回路チップの所定の回路が作り込まれている表面に接合され、前記回路チップとともに加速度センサを構成するセンサチップを製造する方法であって、
シリコン基板の表面にエッチング液に対する耐性を有する非エッチング膜を形成する非エッチング膜形成工程と、
前記非エッチング膜上にピエゾ抵抗素子を形成する抵抗素子形成工程と、
前記非エッチング膜の周縁部と中央部との間の環状領域に、前記シリコン基板を露出させる複数の開口を形成する開口形成工程と、
前記複数の開口から前記シリコン基板にエッチング液を供給して、前記シリコン基板の前記環状領域に対向する部分を除去するエッチング工程とを含むことを特徴とする、センサチップの製造方法。
【請求項９】
前記エッチング工程と並行して、前記シリコン基板の前記表面と反対側の裏面にエッチング液を供給して、前記シリコン基板を前記裏面側からエッチングする裏面エッチング工程をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載のセンサチップの製造方法。
【請求項１０】
前記エッチング工程に先立ち、前記シリコン基板の前記裏面を研削する裏面研削工程をさらに含むことを特徴とする、請求項８または９に記載のセンサチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加速度センサ、ならびにそれに用いられるセンサチップおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を応用したセンサ（ＭＥＭＳセンサ）の携帯電話機への搭載が開始されたことから、そのＭＥＭＳセンサの注目度が高まっている。ＭＥＭＳセンサの代表的なものとして、物体の加速度を検出するための加速度センサが知られている。
図４は、従来の加速度センサの構成を模式的に示す断面図である。
【０００３】
この図４に示す加速度センサ１０１は、セラミックスパッケージ１０２およびシールド板１０３により形成されるキャビティに、加速度の計算および補正のための回路を有する回路チップ１０４と、ピエゾ抵抗素子（図示せず）を有するセンサチップ１０５と、タングステンからなる錘１０６とを備えている。
セラミックスパッケージ１０２は、たとえば、６枚のセラミックス基板１０２Ａ〜１０２Ｆを積層した６層構造を有している。下３枚のセラミックス基板１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃは、平面視で同じサイズの矩形状に形成されている。上３枚のセラミックス基板１０２Ｄ，１０２Ｅ，１０２Ｆは、平面視において、セラミックス基板１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃと同じ外形を有し、それぞれ中央部に矩形状の開口が形成されている。セラミックス基板１０２Ｃ上に積層されるセラミックス基板１０２Ｄの開口は、そのセラミックス基板１０２Ｄ上に積層されるセラミックス基板１０２Ｅの開口よりも小さい。また、セラミックス基板１０２Ｅの開口は、そのセラミックス基板１０２Ｅ上に積層されるセラミックス基板１０２Ｆの開口よりも小さい。
【０００４】
セラミックス基板１０２Ｄの上面には、複数のパッド１０７が配置されている。各パッド１０７は、回路チップ１０４およびセンサチップ１０５とそれぞれボンディングワイヤ１０８を介して電気的に接続される。また、セラミックス基板１０２Ｄの上面には、各パッド１０７から延びる配線１０９が形成されている。各配線１０９は、下３枚のセラミックス基板１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃを上下に貫通するビア１１０を介して、最下層のセラミックス基板１０２Ａの下面に配置された電極１１１に接続されている。
【０００５】
シールド板１０３は、最上層のセラミックス基板１０２Ｆの開口を閉塞するように、そのセラミックス基板１０２Ｆの上面に接合されている。
回路チップ１０４は、シリコンチップからなる。この回路チップ１０５は、そのデバイス形成領域側の表面を上方に向けた状態で、セラミックス基板１０２Ｃの上面に銀ペーストを介して接合されている。
【０００６】
センサチップ１０５は、シリコンチップを、その裏面側（デバイス形成領域側の表面と反対側）からエッチングすることにより形成されている。このセンサチップ１０５は、シリコンチップのデバイス形成領域側の表面を含む薄層部分からなり、ピエゾ抵抗素子が作り込まれたメンブレン１１２と、メンブレン１１２の下面周縁部に設けられた枠状の支持部１１３と、メンブレン１１２の下面中央部に設けられ、下方ほど狭まる四角錐台形状の錘保持分１１４とを一体的に備えている。
【０００７】
そして、センサチップ１０５は、支持部１１３の各角部と回路チップ１０４の表面との間に介在されたチップ間スペーサ１１５により、回路チップ１０４の上方に、その回路チップ１０４の表面に対して所定間隔を隔てて支持されている。
錘１０６は、錘保持分１１４の下面に接着剤により固定され、回路チップ１０４とセンサチップ１０５との間において、回路チップ１０４およびチップ間スペーサ１１５と非接触状態に配置されている。
【０００８】
この加速度センサに加速度が作用し、錘１０６が振れると、メンブレン１１２が変形し、メンブレン１１２に設けられたピエゾ抵抗素子に応力が作用する。ピエゾ抵抗素子は、その作用する応力に比例して抵抗率が変化する。そのため、ピエゾ抵抗素子の抵抗率変化量に基づいて、加速度センサに作用した加速度を求めることができる。
【特許文献１】特開２００５−３５１７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、従来の加速度センサでは、セラミックスパッケージ１０２を用いているため、コストが高くなるという問題がある。また、従来の加速度センサでは、回路チップ１０４およびセンサチップ１０５と別体に錘１０６が設けられているため、小型化が困難であるという別の問題もある。
そこで、この発明の目的は、低コスト化および小型化を図ることができる、加速度センサならびにセンサチップ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】
【００１０】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、表面に所定の回路が作り込まれた回路チップと、前記回路チップの前記表面に接合されるセンサチップと、前記回路チップおよび前記センサチップを封止する樹脂パッケージとを含み、前記センサチップは、前記回路チップの前記表面に対向して配置され、複数の開口を有するメンブレンと、前記メンブレンの前記回路チップとの対向面に形成されたピエゾ抵抗素子と、前記メンブレンに対して前記回路チップと反対側に設けられ、前記メンブレンの周縁部を支持する支持部と、前記メンブレンに対して前記回路チップと反対側に設けられ、前記メンブレンの中央部に一体的に保持された錘部とを備えていることを特徴とする、加速度センサである。
【００１１】
この構成によれば、回路チップの表面にフェイス・ツー・フェイス状態で接合されるセンサチップは、メンブレンと、メンブレンの周縁部を支持する支持部と、メンブレンの中央部に保持された錘部とを備えている。メンブレンの回路チップとの対向面には、ピエゾ抵抗素子が形成されている。
そのため、加速度センサに加速度が作用し、錘部が振れると、メンブレンが変形し、メンブレンに設けられたピエゾ抵抗素子に応力が作用する。ピエゾ抵抗素子に応力が作用すると、その応力に比例して抵抗率が変化し、この抵抗率の変化に応じた信号がセンサチップから回路チップに入力される。そして、回路チップに作り込まれた回路（所定の回路）により、ピエゾ抵抗素子の抵抗率の変化量に応じた信号が生成され、この信号が、回路チップから出力される。したがって、回路チップから出力される信号に基づいて、加速度センサに作用した加速度を求めることができる。
【００１２】
そして、メンブレンと錘部とが一体的に形成されているので、回路チップおよびセンサチップと別体の錘を備える構成と比較して、加速度センサを小型に形成することができる。
また、回路チップおよびセンサチップは、樹脂パッケージにより封止されている。そのため、従来の加速度センサに用いられているセラミックスパッケージを不要とすることができる。その結果、加速度センサのコストを低減することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記回路チップと前記センサチップとの間に介在され、前記回路チップおよび前記センサチップを所定間隔を隔てた状態で互いに結合するバンプをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の加速度センサである。
この構成によれば、回路チップとセンサチップとの間にバンプが介在されることにより、回路チップとセンサチップとの間隔を所定間隔に精度よく保持することができる。そのため、回路チップとセンサチップとの対向方向における錘部の振れ幅を確保することができる。その結果、加速度を良好に検出することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記バンプは、Ａｕ（金）材料を用いて、前記回路チップの表面に突出して形成された回路チップ側バンプと、Ａｕ材料を用いて、前記メンブレンの前記回路チップとの対向面に形成されたセンサチップ側パッドと、Ｓｎ（錫）材料を用いて形成され、前記回路チップ側バンプと前記センサチップ側パッドとを接続するための接続金属部とを含むことを特徴とする、請求項２に記載の加速度センサである。
【００１５】
この構成によれば、回路チップとセンサチップとの間に介在されるバンプが、Ａｕ材料からなる回路チップ側バンプおよびセンサチップ側パッドを、Ｓｎ材料からなる接続金属部で接続することにより形成される。Ｓｎ材料はＡｎ材料よりも融点が低いので、回路チップ側バンプおよび／またはセンサチップ側パッドの先端に接続金属部の材料であるＳｎ材料を設け、回路チップ側バンプとセンサチップ側パッドとを突き合わせた状態で、熱を加えてＳｎ材料を溶融させることにより、回路チップ側バンプとセンサチップ側パッドとを確実に接続することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記支持部と前記錘部との間の空間を前記メンブレンと反対側から閉鎖するように設けられた蓋体をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の加速度センサである。
この構成によれば、蓋体により、支持部と錘部との間の空間がメンブレンと反対側から閉鎖されている。そのため、樹脂パッケージによる封止時に、樹脂パッケージの材料が支持部と錘部との間の空間に進入することを防止することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記回路チップの前記表面に設けられ、前記回路チップと前記センサチップとの対向方向における前記錘部の振れ量を規制するための表面膜をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の加速度センサである。
この構成によれば、回路チップの表面に、回路チップとセンサチップとの対向方向における錘部の振れ量を規制するための表面膜が設けられている。そのため、錘部が大きく振れすぎることによるメンブレンの破壊などを防止することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、前記錘部は、前記メンブレンから離れるにつれて、前記回路チップと前記センサチップとの対向方向と直交する平面で切断したときの断面積が大きくなる形状に形成されていることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の加速度センサである。
この構成によれば、錘部は、回路チップとセンサチップとの対向方向と直交する平面で切断したときの断面積の最も小さな面がメンブレンに接続されている。そして、錘部は、そのメンブレンとの接続面から離れるにつれて、回路チップとセンサチップとの対向方向と直交する平面で切断したときの断面積が大きくなっている。そのため、回路チップとセンサチップとの対向方向と直交する方向の微小な加速度によっても、錘部が確実に振れ、メンブレンに変形を生じさせる。したがって、回路チップとセンサチップとの対向方向と直交する方向の微小な加速度を良好に検出することができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、回路チップの所定の回路が作り込まれている表面に接合され、前記回路チップとともに加速度センサを構成するセンサチップであって、前記回路チップの前記表面に対向して配置され、複数の開口を有するメンブレンと、前記メンブレンの前記回路チップとの対向面に形成されたピエゾ抵抗素子と、前記メンブレンに対して前記回路チップと反対側に設けられ、前記メンブレンの周縁部を支持する支持部と、前記メンブレンに対して前記回路チップと反対側に設けられ、前記メンブレンの中央部に保持された錘部とを備えていることを特徴とする、センサチップである。
【００２０】
この構成によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
請求項８に記載の発明は、回路チップの所定の回路が作り込まれている表面に接合され、前記回路チップとともに加速度センサを構成するセンサチップを製造する方法であって、シリコン基板の表面にエッチング液に対する耐性を有する非エッチング膜を形成する非エッチング膜形成工程と、前記非エッチング膜上にピエゾ抵抗素子を形成する抵抗素子形成工程と、前記非エッチング膜の周縁部と中央部との間の環状領域に、前記シリコン基板を露出させる複数の開口を形成する開口形成工程と、前記複数の開口から前記シリコン基板にエッチング液を供給して、前記シリコン基板の前記環状領域に対向する部分を除去するエッチング工程とを含むことを特徴とする、センサチップの製造方法である。
【００２１】
この製造方法により、請求項１ないし７に記載のセンサチップを製造することができる。
請求項９に記載の発明は、前記エッチング工程と並行して、前記シリコン基板の前記表面と反対側の裏面にエッチング液を供給して、前記シリコン基板を前記裏面側からエッチングする裏面エッチング工程をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載のセンサチップの製造方法である。
【００２２】
この方法によれば、シリコン基板の表面および裏面の両面にエッチング液が供給される。そのため、シリコン基板の表面および裏面の両面からエッチングが進行するので、シリコン基板の環状領域に対向する部分を除去するのに要する時間を短縮することができる。
請求項１０に記載の発明は、前記エッチング工程に先立ち、前記シリコン基板の前記裏面を研削する裏面研削工程をさらに含むことを特徴とする、請求項８または９に記載のセンサチップの製造方法である。
【００２３】
この方法によれば、エッチング工程に先立ち、シリコン基板の裏面が研削される。そのため、シリコン基板をエッチング液によってエッチングする量を減らすことができ、そのエッチングに要する時間をさらに短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る加速度センサの構成を示す図解的な断面図である。
加速度センサ１は、ピエゾ抵抗型の加速度センサである。この加速度センサ１は、回路チップ２とセンサチップ３とを重ね合わせて接合した、チップ・オン・チップ構造を有している。
【００２５】
回路チップ２は、平面視略矩形状に形成されている。この回路チップ２は、その表面４を上方に向けたフェイスアップ姿勢で、リードフレーム５のアイランド部６にダイボンディングされている。
回路チップ２の表面４を含む表層部には、後述するピエゾ抵抗素子１６の抵抗率の変化量に応じた信号を生成する回路（図示せず）などが作り込まれている。
【００２６】
回路チップ２の表面４には、その中央部に、センサチップ３が接合されるチップ接合領域が設定されている。このチップ接合領域には、複数の回路チップ側バンプ７が、チップ接合領域の周縁に沿って互いに間隔を隔てて配置されている。各回路チップ側バンプ７は、Ａｕ材料を用いて、表面４から突出して形成されている。また、回路チップ２の表面４上には、ポリイミドからなる表面膜８が形成されており、チップ接合領域は、その表面膜８により覆われている。
【００２７】
回路チップ２の表面４において、チップ接合領域を取り囲む周縁部には、複数の外部接続用パッド９が設けられている。この外部接続用パッド９は、ボンディングワイヤ１０を介して、リードフレーム５のリード部１１に電気的に接続（ワイヤボンディング）されている。
センサチップ３は、平面視において回路チップ２よりも小さな略矩形状の外形を有している。このセンサチップ３は、その表面１２を下方に向けたフェイスダウン姿勢で、回路チップ２の表面４のチップ接合領域に接合されている。
【００２８】
センサチップ３は、回路チップ２の表面４に対向して配置されたメンブレン１３と、メンブレン１３に対して回路チップ２と反対側に設けられ、メンブレン１３の周縁部を支持する支持部１４と、メンブレン１３に対して回路チップ２と反対側に設けられ、メンブレン１３の中央部に保持された錘部１５とを一体的に備えている。
メンブレン１３の回路チップ２との対向面は、センサチップ３の表面１２をなしている。メンブレン１３は、たとえば、ＳｉＯ２（酸化シリコン）からなり、厚さ１〜１０μｍに形成されている。メンブレン１３の回路チップ２との対向面には、図２に示すように、その周縁部と中央部との間の環状領域に、複数個（たとえば、１６個）のピエゾ抵抗素子１６が形成されている。また、その環状領域には、多数の矩形状の開口１７が形成されている。これにより、メンブレン１３の周縁部と中央部との間の環状領域は、メッシュ状に形成されている。
【００２９】
さらに、メンブレン１３の回路チップ２との対向面には、各ピエゾ抵抗素子１６に接続された配線１８が形成されている。この配線１８の材料には、Ａｕが用いられている。各配線１８は、ＳｉＮ（窒化シリコン）からなる配線保護膜１９で覆われている。また、各配線１８は、メンブレン１３の周縁部に向けて延びており、その周縁部で配線保護膜１９に形成されたパッド開口２０（図３Ｇ参照）から露出するパッド２１（図３Ｇ参照）を有している。各パッド２１は、回路チップ２の各回路チップ側バンプ７と対向する位置に配置されている。
【００３０】
図１に示すように、回路チップ２とセンサチップ３とが接合された状態で、回路チップ２の各回路チップ側バンプ７とセンサチップ３の各パッド２１とは、互いに頂面を突き合わせて対向し、Ｓｎ材料からなる接続金属部２２を挟んで接続されている。
回路チップ２とセンサチップ３との接合前の状態において、回路チップ２の各回路チップ側バンプ７の頂面には、接続金属部２２の材料であるＳｎ材料が塗布されている。そして、回路チップ２とセンサチップ３とが接合されて、回路チップ２の各回路チップ側バンプ７とセンサチップ３の各パッド２１とが突き合わされた状態で、熱処理が行われると、各回路チップ側バンプ７の頂面のＳｎ材料が溶融する。これにより、各回路チップ側バンプ７と各パッド２１との間に接続金属部２２が形成され、この接続金属部２２により各回路チップ側バンプ７と各パッド２１とを確実に接続することができる。
【００３１】
各回路チップ側バンプ７と各パッド２１とが接続金属部２２を介して接続されることにより、回路チップ２およびセンサチップ３は、回路チップ側バンプ７とパッド２１とを接続金属部２２で接続して形成される各バンプを介して、電気的に接続され、かつ、互いの間に所定間隔を保った状態で機械的に接続される。
支持部１４および錘部１５は、Ｓｉ（シリコン）からなり、断面形状が上方に向けて狭まる等脚台形状である矩形環状の溝部２３によって互いに分離して形成されている。
【００３２】
支持部１４は、メンブレン１３から離れるにつれて、メンブレン１３との接続面と平行な平面で切断したときの断面積が単調に大きくなる環状に形成されている。この支持部１４の外側面は、メンブレン１３との接続面に対して直交している。また、支持部１４の内側面は、メンブレン１３との接続面に対して５４．７度の角度で傾斜している。
錘部１５は、メンブレン１３から離れるにつれて、メンブレン１３との接続面と平行な平面で切断したときの断面積が単調に大きくなる断面等脚台形状に形成されている。この錘部１５の側面は、メンブレン１３との接続面に対して５４．７度の角度で傾斜している。
【００３３】
センサチップ３の表面４と反対側の裏面には、支持部１４と錘部１５との間の溝部２３を閉鎖するように蓋体２４が設けられている。そして、回路チップ２およびセンサチップ３は、リードフレーム５およびボンディングワイヤ１０とともに、樹脂パッケージ２５により封止されている。蓋体２４が設けられているので、樹脂パッケージ２５による封止時に、樹脂パッケージ２５の材料が溝部２３に進入することを防止することができる。リードフレーム５のリード部１１の一部は、樹脂パッケージ２５から露出し、プリント配線基板などとの外部接続部（アウターリード部）として機能する。
【００３４】
この加速度センサ１に加速度が作用し、錘部１５が振れると、メンブレン１３が変形し、メンブレン１３に設けられたピエゾ抵抗素子１６に応力が作用する。ピエゾ抵抗素子１６に応力が作用すると、その応力に比例して抵抗率が変化し、この抵抗率の変化に応じた信号がセンサチップ３から回路チップ２に入力される。そして、回路チップ２に作り込まれた回路により、ピエゾ抵抗素子１６の抵抗率の変化量に応じた信号が生成され、この信号が、外部接続用パッド９およびボンディングワイヤ１０を介して、外部接続部として機能するリード部１１に出力される。そのため、リード部１１から出力される信号に基づいて、加速度センサ１に作用した加速度の方向（３軸方向）および大きさを求めることができる。
【００３５】
図３Ａ〜図３Ｇは、センサチップ３の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
センサチップ３の製造には、たとえば、厚さ６２５μｍのシリコン基板３１が用いられる。まず、図３Ａに示すように、プラズマ処理によって、シリコン基板３１の表面に、非エッチング膜としてのシリコン酸化膜３２が形成される（非エッチング膜形成工程）。
【００３６】
次いで、図３Ｂに示すように、シリコン酸化膜３２上に、ＴｉＮ（窒化チタン）を用いて、複数個のピエゾ抵抗素子１６が形成される（抵抗素子形成工程）。
つづいて、図３Ｃに示すように、各ピエゾ抵抗素子１６を被覆するように、ＳｉＯ２からなる抵抗保護膜３３が形成される。そして、各抵抗保護膜３３が部分的に除去されることにより、各抵抗保護膜３３に、ピエゾ抵抗素子１６の一部を露出させるための接続開口３４が形成される。
【００３７】
その後、図３Ｄに示すように、各抵抗保護膜３３上とシリコン酸化膜３２上とに跨って、配線１８が形成される。各配線１８は、抵抗保護膜３３に形成された接続開口３４を介してピエゾ抵抗素子１６と接続される。
次いで、図３Ｅに示すように、各配線１８を被覆するように、ＳｉＮからなる配線保護膜１９が形成される。そして、各配線保護膜１９に、配線１８を部分的に露出させるためのパッド開口２０が形成される。
【００３８】
次に、図３Ｆに示すように、シリコン酸化膜３２の周縁部と中央部との間の環状領域（後に形成される溝部２３と対向する領域）に、多数の開口１７が形成される（開口形成工程）。その結果、多数の開口１７において、シリコン基板３１が露出する。
つづいて、シリコン基板３１の裏面が、たとえば、厚さ５０μｍだけ研削される（裏面研削工程）。その後、シリコン基板３１の表面および裏面の両面に、シリコン基板３１をエッチングする能力を有するエッチング液が供給される。このようなエッチング液としては、たとえば、ＴＭＡＨ（Tetra methyl ammonium hydroxide：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）の濃度５０％の水溶液を８０℃に加熱したものを用いることができる。
【００３９】
シリコン基板３１の表面に供給されるエッチング液は、各開口１７を介して、シリコン基板３１に供給される。これにより、シリコン基板３１は、図３Ｇに示すように、各開口１７に臨む部分から四角錐状にエッチングされていく（エッチング工程）。このエッチングは、エッチングにより形成される四角錐状の凹部３５の各側面がシリコン基板３１の表面に対して５４．７度の傾斜角度を保ちつつ、シリコン基板３１の厚さ方向（縦方向）および表面に平行な方向（横方向）に進行する。そして、互いに隣り合う開口１７の下方の凹部３５がつながると、横方向のエッチングの進行が急速に進み、各ピエゾ抵抗素子１６の下方の部分もエッチングされていく。一方、シリコン基板３１の裏面にエッチング液が供給されるので、シリコン基板３１は、その裏面側からも面内でほぼ均一な速度で縦方向にエッチングされる（裏面エッチング工程）。そのため、比較的短時間で、シリコン基板３１におけるシリコン酸化膜３２の周縁部と中央部との間の環状領域に対向する部分が厚さ方向にわたって残さず除去され、シリコン基板３１に、図１に示す環状の溝部２３が形成される。その結果、シリコン酸化膜３２は、メンブレン１３となり、シリコン基板３１は、その溝部２３によって、メンブレン１３の周縁部を支持する支持部１４と、メンブレン１３の中央部に保持された錘部１５とに分断される。これにより、図１に示すセンサチップ３が得られる。
【００４０】
なお、配線１８の材料にＡｕが用いられているので、配線１８は、パッド開口２０から露出していても、エッチング液による腐食を受けない。したがって、エッチング液によるシリコン基板３１のエッチングに際して、パッド開口２０から露出する配線１８をエッチング液から保護するための保護膜を形成する必要はない。
以上のように、回路チップ２の表面にフェイス・ツー・フェイス状態で接合されるセンサチップ３は、メンブレン１３と、メンブレン１３の周縁部を支持する支持部１４と、メンブレン１３の中央部に保持された錘部１５とを備えている。そして、メンブレン１３と錘部１５とは、一体的に形成されている。これにより、回路チップおよびセンサチップと別体の錘を備える構成と比較して、加速度センサ１を小型に形成することができる。
【００４１】
また、回路チップ２およびセンサチップ３は、樹脂パッケージ２５により封止されている。そのため、従来の加速度センサに用いられているセラミックスパッケージを不要とすることができる。その結果、加速度センサ１のコストを低減することができる。
支持部１４と錘部１５との間の溝部２３は、蓋体２４により、メンブレン１３と反対側から閉鎖されている。そのため、樹脂パッケージ２５による封止時に、樹脂パッケージ２５の材料が支持部１４と錘部１５との間の空間に進入することを防止することができる。
【００４２】
また、回路チップ２とセンサチップ３との間には、回路チップ側バンプ７とパッド２１とを接続金属部２２で接続して形成されるバンプが介在されている。これにより、回路チップ２とセンサチップ３との間隔を所定間隔に精度よく保持することができる。そのため、回路チップ２とセンサチップ３との対向方向における錘部１５の振れ幅を確保することができる。その結果、加速度を良好に検出することができる。
【００４３】
さらに、回路チップ２の表面には、ポリイミドからなる表面膜８が設けられている。この表面膜８により、錘部１５が回路チップ２とセンサチップ３との対向方向に大きく振れすぎることを防止することができる。そのため、錘部１５の振れすぎによるメンブレン１３の破壊などを防止することができる。
また、錘部１５は、回路チップ２とセンサチップ３との対向方向と直交する平面で切断したときの断面積の最も小さな面がメンブレン１３に接続されている。そして、錘部１５は、そのメンブレン１３との接続面から離れるにつれて、回路チップ２とセンサチップ３との対向方向と直交する平面で切断したときの断面積が大きくなっている。そのため、回路チップ２とセンサチップ３との対向方向と直交する方向の微小な加速度によっても、錘部１５が確実に振れ、メンブレン１３に変形を生じる。したがって、回路チップ２とセンサチップ３との対向方向と直交する方向の微小な加速度を良好に検出することができる。
【００４４】
そして、センサチップ３の製造工程では、シリコン基板３１の表面および裏面の両面にエッチング液が供給される。そのため、シリコン基板３１の表面および裏面の両面からエッチングが進行するので、シリコン基板の環状領域に対向する部分を除去するのに要する時間を短縮することができる。
さらに、シリコン基板３１のエッチング工程に先立ち、シリコン基板３１の裏面が研削される。そのため、シリコン基板３１をエッチング液によってエッチングする量を減らすことができ、そのエッチングに要する時間をさらに短縮することができる。
【００４５】
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、シリコン酸化膜３２（メンブレン１３）に矩形状の開口１７が形成され、この開口１７からシリコン基板３１にエッチング液が供給されることにより、断面形状が上方に向けて狭まる等脚台形状である矩形環状の溝部２３が形成されるとしたが、シリコン酸化膜３２に円形状の開口１７が形成され、この開口１７からシリコン基板３１にエッチング液が供給されることにより、断面形状が上方に向けて狭まる等脚台形状である円環状の溝部２３が形成されてもよい。この場合、錘部１５は、メンブレン１３との接続面と平行な平面で切断したときの断面積が単調に大きくなる円錐台形状に形成されることになる。
【００４６】
また、配線１８を省略してもよく、この場合、抵抗保護膜３３に形成された接続開口３４から露出する、ピエゾ抵抗素子１６の一部を、回路チップ側バンプ７と接続されるパッドとして使用すればよい。
さらに、メンブレン１３の材質は、ＳｉＯ２に限らず、ＳｉＮであってもよい。
また、前述の実施形態で説明したセンサチップ３の製造方法は、加速度センサに用いられるセンサチップ３に限らず、気体の圧力などを検出するためのピエゾ抵抗型の半導体圧力センサに用いられるセンサチップの製造方法に適用することもできる。
【００４７】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の一実施形態に係る加速度センサの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】メンブレンの一部を図解的に示す図である。
【図３Ａ】センサチップの製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｃの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｄの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図３Ｆ】図３Ｅの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図３Ｇ】図３Ｆの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図４】従来の加速度センサの構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    加速度センサ
２    回路チップ
３    センサチップ
４    （回路チップの）表面
７    回路チップ側バンプ
８    表面膜
１３  メンブレン
１４  支持部
１５  錘部
１６  ピエゾ抵抗素子
１７  開口
２１  パッド
２２  接続金属部
２４  蓋体
２５  樹脂パッケージ
３１  シリコン基板
３２  シリコン酸化膜
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2008045908.tif 000006
【図３Ｃ】
2008045908.tif 000007
【図３Ｄ】
2008045908.tif 000008
【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図４】
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