(57)【要約】【課題】製造コストを低減でき、且つ、体格を小型化することができる半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置は、半導体基板の表面にパッドが形成され、半導体基板のパッド形成面側に露出する梁構造体が形成された半導体チップと、樹脂シートからなり、半導体基板のパッド形成面に接着固定された状態で、パッドを露出しつつ可動構造体を可動可能に保護する保護キャップとを備える。そして、保護キャップは、半導体基板のパッド形成面との接着面と該接着面の裏面とを連結するテーパ状の側面を含むテーパ部を有し、テーパ部は、半導体基板のパッド形成面においてパッドと構造体との並設方向に沿う長さＸが半導体基板の厚さ方向に沿う長さＹよりも短くされ、且つ、並設方向において構造体から最も離れた頂点部位の位置が、半導体基板の厚さ方向において接着面の裏面と接着面との間の位置となっている。【選択図】図１
2008283150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面に外部接続端子としてのパッドが形成され、前記半導体基板の一部にパッド形成面側に露出する構造体として可動構造体が少なくとも形成された半導体チップと、
樹脂シートからなり、前記半導体基板のパッド形成面に接着固定された状態で、前記パッドを露出しつつ前記可動構造体を可動可能に保護する保護キャップと、を備える半導体装置であって、
前記保護キャップは、少なくとも前記パッドと前記構造体との間に、前記樹脂シートの等方性エッチングにより構成されて、前記半導体基板のパッド形成面との接着面と該接着面の裏面とを連結するテーパ状の側面を含むテーパ部を有し、
前記テーパ部は、前記半導体基板のパッド形成面において前記パッドと前記構造体との並設方向に沿う長さＸが前記半導体基板の厚さ方向に沿う長さＹよりも短くされ、且つ、前記並設方向において前記構造体から最も離れた頂点部位の位置が、前記半導体基板の厚さ方向において前記接着面の裏面と前記接着面との間の位置とされていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記保護キャップには、前記半導体チップのパッド形成面との対向面であって前記接着面に取り囲まれた部位に、前記可動構造体を覆うように凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記保護キャップにおける前記接着面の裏面には、前記可動構造体を覆うように、前記樹脂シートをエッチングして前記保護キャップとする際のマスクとなるマスク部材が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記マスク部材は金属材料からなることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記マスク部材はＧＮＤ電位に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
表面に外部接続端子としてのパッドが複数形成され、パッド形成面側に露出する構造体として少なくとも可動構造体が複数形成された半導体ウェハを準備するウェハ準備工程と、
前記可動構造体に対応して複数のマスク部材が固定された支持基板の一面上に、前記マスク部材を介して、前記可動構造体を保護するための樹脂シートを貼り合わせるシート準備工程と、
前記支持基板に支持された樹脂シートに対し、前記支持基板との対向面の裏面側から等方性エッチングを施して、前記可動構造体を可動可能に覆うための凹部を形成するとともに、前記樹脂シートを貫通して前記パッドを露出させるための露出部を形成する第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程後、前記支持基板に固定された樹脂シートを前記半導体ウェハのパッド形成面に貼り合わせるとともに前記支持基板を除去する貼り合わせ工程と、
前記樹脂シートが貼り合わされた前記半導体ウェハを、ダイシングしてチップ化するダイシング工程と、
前記貼り合わせ工程後、前記マスク部材をマスクとして、前記樹脂シートを等方性エッチングする第２エッチング工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１エッチング工程において、前記凹部を備えた複数の樹脂シートに分離するように、前記露出部を形成することを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
表面に外部接続端子としてのパッドが複数形成され、パッド形成面側に露出する構造体として少なくとも可動構造体が複数形成された半導体ウェハを準備するウェハ準備工程と、
樹脂シートに対し、等方性エッチングを施して、前記可動構造体を可動可能に覆うための凹部を形成するとともに、前記樹脂シートを貫通して前記パッドを露出させるための露出部を形成する第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程後、樹脂シートを前記半導体ウェハのパッド形成面に貼り合わせる貼り合わせ工程と、
前記樹脂シートが貼り合わされた前記半導体ウェハを、ダイシングしてチップ化するダイシング工程と、
前記貼り合わせ工程後、前記樹脂シートにおける前記パッド形成面との対向面の裏面に、前記可動構造体を覆うようにマスク部材を貼り合わせるマスク固定工程と、
前記マスク固定工程後、前記マスク部材をマスクとして、前記樹脂シートを等方性エッチングする第２エッチング工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１エッチング工程の前に、支持基板の一面上に、前記可動構造体を保護するための樹脂シートを貼り合わせるシート準備工程を備え、
前記第１エッチング工程において、前記支持基板に固定された樹脂シートに対し、前記支持基板との対向面の裏面側から等方性エッチングを施して、前記可動構造体を可動可能に覆うための凹部を形成するとともに、前記樹脂シートを貫通して前記パッドを露出させつつ前記凹部を備えた複数の樹脂シートに分離するように前記露出部を形成し、
前記貼り合わせ工程において、前記支持基板に固定された樹脂シートを前記半導体ウェハのパッド形成面に貼り合わせるとともに前記支持基板を除去することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２エッチング工程後、前記マスク部材を除去する除去工程を有することを特徴とする請求項６〜９いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第２エッチング工程において、前記樹脂シートをドライエッチングすることを特徴とする請求項６〜１０いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ウェハ準備工程において、前記構造体として、前記可動構造体としての可動電極と、該可動電極に対向配置された固定構造体としての固定電極が形成され、前記パッドとして、前記可動電極と配線を介して接続された可動電極用パッドと、前記固定電極と配線を介して接続された固定電極用パッドとが形成され、前記可動電極及び前記可動電極用パッドと前記固定電極及び前記固定電極用パッドとが、前記半導体基板に設けられたトレンチによって互いに絶縁分離された半導体ウェハを準備し、
前記第１エッチング工程において、前記可動電極及び前記固定電極を覆うように、前記樹脂シートに凹部を形成することを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体で構成された構造体を有する半導体チップにおいて、構造体が保護キャップで覆われてなる半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサなどの半導体力学量センサや静電アクチュエータなど、半導体基板の表面に外部接続端子としてのパッドが形成され、半導体基板の一部にパッド形成面側に露出する構造体として可動構造体が少なくとも形成された半導体装置が知られている。
【０００３】
このような半導体装置においては、可動構造体を保護するために、保護キャップで可動構造体を覆うことが行われている。例えば特許文献１においては、耐熱性を有する樹脂シートを用いて保護キャップを構成することで、ダイシング時の研削水の侵入を抑制しつつ保護キャップを残したままのワイヤボンディングを可能としている。
【特許文献１】特開２０００−３１３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、樹脂シートによる保護キャップを備えた半導体装置を安価に製造するために、保護キャップの形成において樹脂シートの等方性エッチングを検討した。その際、支持基板に貼り合わせた樹脂シートを等方性エッチングして、可動構造体に対応する凹部と、パッドを露出させるための貫通孔である露出部とをそれぞれ形成し、パッドと可動構造体が形成された半導体ウェハに樹脂シートを貼り合わせ、ダイシングしてチップ化した。
【０００５】
等方性エッチングによって形成される保護キャップは、少なくともパッドと可動構造体との間で、半導体基板のパッド形成面との接着面と該接着面の裏面とを連結するテーパ状の側面を含むテーパ部を有することとなる。このテーパ部は、露出部の形成によって構成されるものであり、半導体基板の厚さ方向に沿う長さＹ（樹脂シートの厚さ）と、半導体基板のパッド形成面においてパッドと構造体との並設方向に沿う長さＸとほぼ等しくなっている。また、パッドと構造体との並設方向において、構造体から最も離れた頂点部位の位置が、半導体基板の厚さ方向において接着面の裏面とほぼ同じ位置となっている。
【０００６】
このように、保護キャップにテーパ部が存在すると、ワイヤとパッドを電気的に接続する際にテーパ部が邪魔となったり、テーパ部にワイヤが接触して接続信頼性が低下する恐れがあるため、可動構造体に対してテーパ部よりも離された位置（テーパ部と干渉しない位置）にパッドを形成することが好ましい。しかしながら、半導体装置の小型化を考えると、パッドを可動構造体にできる限り近づけて配置することが好ましい。ところが、上述の構成の場合、保護キャップのテーパ部は、例えば樹脂シートの厚さ（長さＹ）が１００μｍの場合、長さＸもほぼ１００μｍとなり、半導体装置の体格を小型化するのが困難である。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、製造コストを低減でき、且つ、体格を小型化することができる半導体装置及びその製造方法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】
【０００８】
上記目的を達成する為に、請求項１に記載の発明は、半導体基板の表面に外部接続端子としてのパッドが形成され、半導体基板の一部にパッド形成面側に露出する構造体として可動構造体が少なくとも形成された半導体チップと、樹脂シートからなり、半導体基板のパッド形成面に接着固定された状態で、パッドを露出しつつ可動構造体を可動可能に保護する保護キャップと、を備える半導体装置である。そして、保護キャップは、少なくともパッドと構造体との間に、樹脂シートの等方性エッチングにより構成されて、半導体基板のパッド形成面との接着面と該接着面の裏面とを連結するテーパ状の側面を含むテーパ部を有し、テーパ部は、半導体基板のパッド形成面においてパッドと構造体との並設方向に沿う長さＸが、半導体基板の厚さ方向に沿う長さＹよりも短くされ、且つ、並設方向において構造体から最も離れた頂点部位の位置が、半導体基板の厚さ方向において接着面の裏面と接着面との間の位置とされていることを特徴とする。
【０００９】
このように本発明によれば、樹脂シートを等方性エッチングして保護キャップを形成する際に、後述する半導体装置の製造方法（複数段の等方性エッチング）を適用しており、これによって保護キャップの、少なくともパッドと構造体との間に構成されるテーパ部が小さくなっている。詳しくは、長さＸが長さＹよりも短くなっている。また、並設方向において構造体から最も離れた頂点部位の位置が、半導体基板の厚さ方向において接着面の裏面と接着面との間の位置となっている。このような構成とすると、反応性イオンエッチングなどの異方性エッチングに比べて製造コストを低減でき、且つ、テーパ部を有しながらも、パッドを可動構造体に近づけることができるので、半導体装置の体格を小型化することができる。
【００１０】
なお、可動構造体を可動可能に保護する保護キャップとしては、例えば請求項２に記載のように、半導体チップのパッド形成面との対向面であって接着面に取り囲まれた部位に、可動構造体を覆うように凹部が形成された保護キャップを採用することができる。このような構成とすると、可動構造体がパッド形成面から突出する場合や、パッド形成面と面一である場合にも、保護キャップによって可動構造体を可動可能に保護することができる。
【００１１】
請求項１又は請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載のように、保護キャップにおける接着面の裏面に、可動構造体を覆うように、樹脂シートをエッチングして保護キャップとする際のマスクとなるマスク部材が配置された構成としても良い。それ以外にも、エッチング後にマスク部材が除去されて、保護キャップにおける接着面の裏面にマスク部材が配置されていない構成としても良い。
【００１２】
例えばマスク部材の材料としては、請求項４に記載のように、金属材料を採用することができる。この場合、請求項５に記載のように、マスク部材がＧＮＤ電位に固定された構成とすることで、マスク部材に電磁シールドの機能を持たせ、半導体装置の動作時に保護キャップの帯電による特性変動を抑制することもできる。
【００１３】
次に、請求項６〜１１に記載の発明は、上述した半導体装置を形成する製造方法に関するものである。請求項７に記載の半導体装置の製造方法は、表面に外部接続端子としてのパッドが複数形成され、パッド形成面側に露出する構造体として少なくとも可動構造体が複数形成された半導体ウェハを準備するウェハ準備工程と、可動構造体に対応して複数のマスク部材が固定された支持基板の一面上に、マスク部材を介して、可動構造体を保護するための樹脂シートを貼り合わせるシート準備工程と、支持基板に支持された樹脂シートに対し、支持基板との対向面の裏面側から等方性エッチングを施して、可動構造体を可動可能に覆うための凹部を形成するとともに、樹脂シートを貫通してパッドを露出させるための露出部を形成する第１エッチング工程と、第１エッチング工程後、支持基板に固定された樹脂シートを半導体ウェハのパッド形成面に貼り合わせるとともに支持基板を除去する貼り合わせ工程と、樹脂シートが貼り合わされた半導体ウェハを、ダイシングしてチップ化するダイシング工程と、貼り合わせ工程後、マスク部材をマスクとして、樹脂シートを等方性エッチングする第２エッチング工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
第１エッチング工程が完了した時点で、露出部の貫通壁面が請求項１に示すところのテーパ部となり、パッドと可動構造体との間にもテーパ部が構成されることとなる。このテーパ部は、半導体基板の厚さ方向に沿う長さＹと、半導体基板のパッド形成面においてパッドと構造体との並設方向に沿う長さＸとがほぼ等しくなっている。また、パッドと構造体との並設方向において、構造体から最も離れた頂点部位の位置が、半導体基板の厚さ方向において接着面の裏面とほぼ同じ位置となっている。さらに、本発明においては、第１エッチング工程で等方性エッチングした樹脂シートを、マスク部材をマスクとして、第２エッチング工程で再度等方性エッチングする。したがって、第１エッチングのみの場合と比べて、保護キャップのテーパ部を小さく（長さＸを長さＹよりも短く）することができる。なお、第２エッチング工程によって、頂点部位の位置は、半導体基板の厚さ方向において接着面の裏面と接着面との間の位置となる。このように、本発明によれば、等方性エッチングのみで保護キャップを形成するので、反応性イオンエッチングなどの異方性エッチングに比べて製造コストを低減できる。また、テーパ部を有しながらも、パッドを可動構造体に近づけることができるので、半導体装置の体格を小型化することができる。
【００１５】
なお、請求項７に記載のように、第１エッチング工程において、凹部を備えた複数の樹脂シートに分離するように、露出部を形成しても良い。この場合、露出部は凹部を取り囲む環状となり、テーパ部も環状となる。なお、それ以外にも、パッドに対応する部位のみが露出するように開口して露出部としても良い。
【００１６】
次に、請求項８に記載の発明は、表面に外部接続端子としてのパッドが複数形成され、パッド形成面側に露出する構造体として少なくとも可動構造体が複数形成された半導体ウェハを準備するウェハ準備工程と、樹脂シートに対し、等方性エッチングを施して、可動構造体を可動可能に覆うための凹部を形成するとともに、樹脂シートを貫通してパッドを露出させるための露出部を形成する第１エッチング工程と、第１エッチング工程後、樹脂シートを半導体ウェハのパッド形成面に貼り合わせる貼り合わせ工程と、樹脂シートが貼り合わされた半導体ウェハを、ダイシングしてチップ化するダイシング工程と、貼り合わせ工程後、樹脂シートにおけるパッド形成面との対向面の裏面に、可動構造体を覆うようにマスク部材を貼り合わせるマスク固定工程と、マスク固定工程後、マスク部材をマスクとして、樹脂シートを等方性エッチングする第２エッチング工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明と請求項６に記載の発明との違いは、シート準備工程においてマスク部材と樹脂シートを一体とするか、貼り合わせ工程後に、樹脂シートとマスク部材とを一体とするかの違いである。その他の点については同じであり、作用効果も同じであるのでその記載を省略する。
【００１８】
なお、請求項９に記載のように、第１エッチング工程の前に、支持基板の一面上に、可動構造体を保護するための樹脂シートを貼り合わせるシート準備工程を備え、第１エッチング工程において、支持基板に固定された樹脂シートに対し、支持基板との対向面の裏面側から等方性エッチングを施して、可動構造体を可動可能に覆うための凹部を形成するとともに、樹脂シートを貫通してパッドを露出させつつ凹部を備えた複数の樹脂シートに分離するように露出部を形成し、貼り合わせ工程において、支持基板に固定された樹脂シートを半導体ウェハのパッド形成面に貼り合わせるとともに支持基板を除去しても良い。この場合、露出部は凹部を取り囲む環状となり、テーパ部も環状となる。なお、それ以外にも、パッドに対応する部位のみが露出するように開口して露出部としても良い。
【００１９】
請求項６〜９いずれかに記載の発明においては、請求項１０に記載のように、第２エッチング工程後、除去工程においてマスク部材を除去するようにしても良い。これによれば、マスク部材のない半導体装置を形成することができる。
【００２０】
請求項６〜１０いずれかに記載の発明においては、請求項１１に記載のように、第２エッチング工程において、樹脂シートをドライエッチングするようにしても良い。なお、ドライエッチングとは、プラズマにより生成したラジカルによりエッチングするプラズマエッチングであり、プラズマによるアッシングも含まれる。それ以外にも、ウェットエッチングを採用することもできる。ただし、請求項１２に記載のように、ウェハ準備工程において、構造体として、可動構造体としての可動電極と、該可動電極に対向配置された固定構造体としての固定電極が形成され、パッドとして、可動電極と配線を介して接続された可動電極用パッドと、固定電極と配線を介して接続された固定電極用パッドとが形成され、可動電極及び可動電極用パッドと固定電極及び固定電極用パッドとが、半導体基板に設けられたトレンチによって互いに絶縁分離された半導体ウェハを準備し、第１エッチング工程において、可動電極及び固定電極を覆うように、樹脂シートに凹部を形成するような構成においては、ドライエッチングを採用することが好ましい。これによれば、ウェットエッチングのように、パッド周辺にも存在するトレンチを介して保護キャップで保護された構造体側へエッチング液が侵入する恐れがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。図２は、図１をマスク部材側から見た平面図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、半導体装置１００は、要部として、構造体として可動構造体が少なくとも形成された半導体チップ１１０と、可動構造体を可動可能に保護する保護キャップ１２０と、を有している。
【００２３】
半導体チップ１１０は、半導体基板１１１の表面に外部接続端子としてのパッド１１２が形成され、半導体基板１１１の一部にパッド形成面側に露出する構造体１１４として可動構造体が少なくとも形成されたものである。本実施形態においては、半導体チップ１１０が、本出願人による特開平９−２１１０２２号公報や特開２００６−１５３４８２号公報などに記載されたものと同様の構成となっている。詳細な説明は割愛するが、単結晶シリコンからなる半導体基板１１１にトレンチ１１３が形成され、これにより、構造体１１４の一部として、加速度を受けて変位する可動構造体としての梁構造体が構成されている。また、梁構造体に設けられた可動電極と対向するように梁構造の固定電極が構成されている。すなわち、本実施形態においては、可動構造体としての梁構造体と梁構造の固定電極が構造体１１４となっている。また、パッド１１２は、配線部１１５を介して、可動電極及び固定電極とそれぞれ電気的に接続されており、パッド１１２及び配線部１１５の回りにもトレンチ１１６が形成されている。そして、保護キャップ１２０にて保護される構造体１１４周囲のトレンチ１１３と、配線部１１５を介して構造体１１４と電気的に接続されたパッド１１２周囲のトレンチ１１６とが連通され、可動電極及び可動電極用のパッド１１２と固定電極及び固定電極用のパッド１１２とが、互いに絶縁分離されている。このように、半導体チップ１１０は、可動電極と固定電極との間の対向間隔の変化に基づいて加速度を検出するように構成されている。なお、図１においては、構造体１１４のうち、可動電極と固定電極を図示している。
【００２４】
保護キャップ１２０は、樹脂シートを加工してなり、半導体基板１１１のパッド形成面に接着固定された状態で、パッド１１２を露出しつつ可動構造体を可動可能に保護するものである。この保護キャップ１２０は、接着剤１３０によって半導体チップ１１０上に接着固定されている。保護キャップ１２０を構成する樹脂シート及び接着剤１３０としては、製造工程において、保護キャップ１２０を半導体チップ１１０に固定する工程よりも後の工程（例えばパッド１１２に対してワイヤを接続する工程や樹脂モールドする工程）の熱処理温度（例えば１５０℃〜１８０℃）より高い耐熱性を有するものを採用することができる。具体的には、樹脂シートの構成材料として４００℃程度の耐熱性を有するポリイミド樹脂を用いることができ、接着剤１３０として２３０℃程度の耐熱性を有するシリコン系接着剤を用いることができる。
【００２５】
保護キャップ１２０には、半導体チップ１１０（半導体基板１１１のパッド形成面）との対向面に、構造体１１４を覆うように凹部１２１（例えば深さ約３０μｍ）が形成されており、これによって構造体１１４のうちの可動構造体が力学量としての加速度を受けて変位可能となっている。また、半導体基板１１１のパッド形成面のうち、パッド１１２を含む環状の周縁領域は保護キャップ１２０から外部に露出されており、パッド１１２は、図１及び図２に示すように、保護キャップ１２０によって隠れない位置に形成されている。そして、半導体基板１１１のパッド形成面に対向する保護キャップ１２０の表面のうち、周縁領域と凹部１２１との間の部位が、構造体１１４を取り囲むように接着剤１３０との接着面１２３となっている。
【００２６】
また、保護キャップ１２０には、接着面１２３と該接着面１２３の裏面とを連結する側面がテーパ状とされてテーパ部１２２が形成されている。このテーパ部１２２は、接着面１２３の構造体１１４から離れた側の端部と、接着面の裏面の構造体１１４から離れた側の端部と、テーパ状の側面のうち、によって規定される部位であり、パッド１１２と構造体１１４との並設方向において、構造体１１４から最も離れた頂点部位１２２ａによって規定される部位である。そして、頂点部位１２２ａの位置が、半導体基板１１１の厚さ方向において接着面１２３の裏面と接着面１２３との間の位置となっており、これによってテーパ部１２２は、接着面１２３と対向する接着面１２３の裏面に対し、頂点部位１２２ａが構造体１１４から離れる方向に凸となっている。また、テーパ部１２２は、パッド１１２と構造体１１４との並設方向に沿う長さＸ（Ｘ２）が、半導体基板１１１の厚さ方向に沿う長さＹ（樹脂シートの厚さ：例えば約１００μｍ）よりも短くなっている。このように構成されたテーパ部１２２を、本実施形態に係る半導体装置１００において主要な特徴点としている。その効果については後述する。なお、長さＸは、接着面１２３の構造体１１４から離れた側の端部と接着面の裏面の構造体１１４から離れた側の端部のうち、パッド１１２と構造体１１４との並設方向において、構造体１１４に近い方から頂点部位１２２ａまでの長さである。
【００２７】
また、保護キャップ１２０の接着面１２３の裏面には、構造体１１４を覆うように、樹脂シートをエッチングして保護キャップ１２０を形成する際のマスクとなるマスク部材１４０が固定されている。このマスク部材１４０の構成材料としては、樹脂シートのエッチング時にマスクとしての機能を果たすものであれば採用することが可能である。具体的には、銅などの金属材料やガラスなどを採用することができる。
【００２８】
次に、図１及び図２に示す半導体装置１００の製造方法について、図３〜９を用いて説明する。図３は、半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、ウェハ準備工程を示す図である。図４は、図３をパッド形成面側から見た平面図である。図５は、半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、シート準備工程を示す図である。図６は、半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、第１エッチング工程を示す図である。図７は、図６を樹脂シート側から見た平面図である。図８は、半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、貼り合わせ工程を示す図である。図９は、半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、第２エッチング工程を示す図である。
【００２９】
先ず、図３及び図４に示すように、ウェハ準備工程を実施する。このウェハ準備工程においては、ダイシングによって複数の半導体チップ１１０となる半導体ウェハが準備される。シリコンウェハとしての半導体基板１１１の表面に、各半導体チップ１１０の位置に対応して、例えばＡｌからなるパッド１１２、トレンチ１１３、構造体１１４などを公知の半導体技術によって形成する。なお、図４においては、便宜上、構造体１１４のみを矩形枠で示している。
【００３０】
また、図５に示すように、シート準備工程を実施する。このシート準備工程においては、例えばガラスなどからなる支持基板１５０の一面に、後述する貼り合わせ工程の加熱によって、接着性が低下してマスク部材１４０と支持基板１５０との間で剥離可能とする公知の熱剥離層（図示略）を介して、マスク部材１４０の構成材料からなる膜（本実施形態においては金属膜）を形成する。そして、この膜をパターニングして各半導体チップ１１０の位置に対応するマスク部材１４０を形成する。マスク部材１４０の形成後、後に加工されて保護キャップ１２０となる樹脂シート１２４を複数のマスク部材１４０が固定された支持基板１５０の一面上に貼り合わせる。これにより、支持基板１５０にマスク部材１４０を介して支持された樹脂シート１２４が準備される。樹脂シート１２４としては、後述する貼り合わせ工程での耐熱性を有するものを採用することができ、本実施形態においては厚さ約１００μｍのポリイミド樹脂からなるシートを採用している。
【００３１】
シート準備工程後、図６及び図７に示すように、樹脂シート１２４を等方性エッチングする第１エッチング工程を実施する。この第１エッチング工程は、保護キャップ１２０を等方性エッチングによって形成する際の第１段階である。先ず支持基板１５０に支持された樹脂シート１２４に対し、支持基板１５０との対向面の裏面側から選択的に等方性エッチングを施して、可動構造体を可動可能に覆うための凹部１２１を形成する。この等方性エッチングは、ウェットエッチングとドライエッチングのいずれでも良い。本実施形態においては、公知のアルカリ系溶液によるウェットエッチングによって、厚さ約１００μｍの樹脂シート１２４に対し、深さ約３０μｍの凹部１２１を形成する。次に、樹脂シート１２４に対し、支持基板１５０との対向面の裏面側から選択的に等方性エッチングを施して、樹脂シート１２４を貫通してパッド１１２を露出させるための露出部１２５を形成する。この等方性エッチングも、ウェットエッチングとドライエッチングのいずれでも良く、本実施形態においては、公知のアルカリ系溶液によるウェットエッチングを採用し、それぞれの凹部１２１を取り囲んだ環状となるように露出部１２５を形成する。したがって、樹脂シート１２４は、複数の保護キャップ１２０に分離される。すなわち、露出部１２５は、パッド１１２させるとともに、ダイシング時の基準ともなる。
【００３２】
第１エッチング工程が完了した時点で、樹脂シート１２４を貫通してなる露出部１２５の貫通壁面は、図６に示すようなテーパ形状となる。すなわち、凹部を取り囲む環状のテーパ部１２２が形成される。このテーパ部１２２においては、上述したところの長さＸと長さＹとの関係は、ほぼ等しい関係となっている。また、上述したように、パッド１１２と構造体１１４との並設方向において、構造体１１４から最も離れた頂点部位１２２ａの位置が、半導体基板の厚さ方向において接着面１２３の裏面とほぼ同じ位置となっている。
【００３３】
第１エッチング工程後、図８に示すように、貼り合わせ工程を実施する。この貼り合わせ工程においては、先ず半導体基板１１１の接着部位及び樹脂シート１２４（保護キャップ１２０）の接着面のいずれかに耐熱性を有する接着剤１３０を塗布する。次に、構造体１１４が保護キャップ１２０の凹部１２１に収まるように、支持基板１５０に固定された樹脂シート１２４（保護キャップ１２０）と半導体基板１１１のパッド形成面とを向かい合わせて位置決めした状態で、支持基板１５０を加圧しつつ加熱（本実施形態においては４００℃程度）をして、樹脂シート１２４（保護キャップ１２０）を半導体基板１１１のパッド形成面に貼り合わせる。このとき、上述した熱剥離層の接着性が低下するので、マスク部材１４０と支持基板１５０との間で剥離させて、支持基板１５０を除去することができる。このように、本実施形態においては、転写法を採用している。図８は、支持基板１５０を除去した状態を示している。これにより、半導体基板１１１に形成された構造体１１４は、保護キャップ１２０によってそれぞれ保護されることとなる。
【００３４】
なお、図８に示すように、パッド１１２は、第２エッチング工程の前の状態で、保護キャップ１２０のテーパ部１２２によって少なくとも一部が隠れた状態（テーパ部１２２の軒下に入った状態）となっている。
【００３５】
貼り合わせ工程後、図９に示すように、第２エッチング工程を実施する。この第２エッチング工程は、保護キャップ１２０を等方性エッチングによって形成する際の第２段階である。第２エッチング工程においては、マスク部材１４０をマスクとして、樹脂シート１２４（保護キャップ１２０）を等方性エッチングする。この等方性エッチングも、ウェットエッチングとドライエッチングのいずれでも良い。ただし、上述したように、保護キャップ１２０にて保護される構造体１１４周囲のトレンチ１１３と、配線部１１５を介して構造体１１４と電気的に接続されたパッド１１２周囲のトレンチ１１６とが連通され、トレンチ１１６の一部が保護キャップ１２０の外部に露出される構成においては、ウェットエッチングのようにエッチング液に浸漬すると、トレンチ１１６を介して保護キャップ１２０内にエッチング液が侵入し、可動構造体の変位の妨げとなる恐れがある。したがって、ドライエッチングすることが好ましい。なお、ドライエッチングとは、プラズマにより生成したラジカルによりエッチングするプラズマエッチングであり、プラズマによるアッシングも含まれる。本実施形態においては、一例としてＯ２プラズマアッシング（例えば１μｍ／ｍｉｎ）を採用している。
【００３６】
これにより、マスク部材１４０から露出する保護キャップ１２０のテーパ部１２２が等方的にエッチングされる。そして、テーパ部１２２は、長さＸが長さＹよりも短くなる。また、頂点部位１２２ａの位置は、半導体基板１１１の厚さ方向において接着面１２３の裏面と接着面１２３との間の位置となる。また、図９に示すように、パッド１１２は、保護キャップ１２０のテーパ部１２２に隠れていない状態（テーパ部１２２の軒下から出た状態）となっている。
【００３７】
そして、図示されないが、露出部１２５によって露出されたパッド１１２や露出部１２５などを基準として、樹脂シート１２４（保護キャップ１２０）が貼り合わされた半導体基板１１１を、ダイシングしてチップ化するダイシング工程を実施する。これにより、図１及び図２に示した半導体装置１００を形成することができる。
【００３８】
次に、本実施形態に係る半導体装置１００及びその製造方法による作用効果について、図１０を用いて説明する。図１０は、効果を説明するための断面図である。なお、図１０においては、テーパ部１２２を、第２エッチング工程後の状態を実線、第２エッチング工程前（第１エッチング工程後）の状態を破線で示している。また、第２エッチング工程を実施しない場合のパッド１１７を一点鎖線で示している。
【００３９】
上述したように、第１エッチング工程における等方性エッチングによって形成されるテーパ部１２２は、図１０に破線で示すように、パッド１１２と構造体１１４との並設方向に沿う長さＸ（Ｘ１）が、半導体基板１１１の厚さ方向に沿う長さＹ（厚さ約１００μｍ）とほぼ等しくなる。また、頂点部位１２２ａの位置が、半導体基板１１１の厚さ方向において接着面１２３の裏面とほぼ同じ位置となる。したがって、パッド１１２へのワイヤの接続し易さや、ワイヤの接続信頼性を考慮すると、第１エッチング工程のみを施して保護キャップ１２０を形成する場合には、パッド１１７の位置を、接着面１２３の端部から１００μｍ以上離れた位置としなければならない。
【００４０】
これに対し、本実施形態に示した製造方法によれば、テーパ部１２２の長さＸ（Ｘ２）を長さＹよりも短くすることができる。また、頂点部位１２２ａの位置を、半導体基板１１１の厚さ方向において接着面１２３の裏面と接着面１２３との間の位置とすることができる。したがって、パッド１１２の位置を、パッド１１７の位置よりも構造体１１４に近い位置とすることができる。
【００４１】
このように本実施形態に係る半導体装置１００の製造方法及びそれによって形成される半導体装置１００によれば、保護キャップ１２０がテーパ部１２２を有する構成（等方性エッチングによって保護キャップ１２０を形成する構成）でありながらも、パッド１１２を構造体１１４に近づけることができるので、半導体装置１００の体格を小型化することができる。
【００４２】
また、等方性エッチングのみで保護キャップ１２０を形成するので、反応性イオンエッチングなどの異方性エッチングに比べて装置が簡素であり、製造コストを低減することができる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、第２エッチング工程後にダイシング工程を実施する例を示した。しかしながら、貼り合わせ工程後にダイシング工程を実施し、ダイシング工程後に第２エッチング工程を実施しても良い。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図１１〜１３に基づいて説明する。図１１は、第２実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、シート準備工程を示す図である。図１２は、半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、貼り合わせ工程を示す図である。図１３は、半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、マスク固定工程を示す図である。
【００４５】
第２実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
【００４６】
第１実施形態においては、シート準備工程において、樹脂シート１２４とともにマスク部材１４０を支持基板１５０に固定する例を示した。これに対し、本実施形態においては、シート準備工程ではなく、貼り合わせ工程の後であって第２エッチング工程の前にマスク部材１４０を保護キャップ１２０（樹脂シート１２４）の接着面１２３の裏面に固定する点を特徴とする。その他の点は、第１実施形態と同じである。
【００４７】
具体的には、図１１に示すシート準備工程において、マスク部材１４０を介さずに支持基板１５０に支持された樹脂シート１２４を準備し、第１エッチング工程を実施した後、図１２に示すように、樹脂シート１２４（保護キャップ１２０）を半導体基板１１１に貼り合せる。なお、この場合、支持基板１５０と樹脂シート１２４との間に上述した熱剥離層（図示略）が介在されており、貼り合わせ時に、樹脂シート１２４から支持基板１５０が剥離されて除去される。貼り合わせ後に、図１３に示すように、マスク部材１４０を、各保護キャップ１２０の接着面１２３の裏面に貼り合せる。このとき、図示されない支持基板に複数のマスク部材１４０を設けておくと、一括してマスク部材１４０を貼り合せることができる。そして、マスク部材１４０を固定した後、ダイシング工程の前又はダイシング工程の後に、第２エッチング工程を実施する。
【００４８】
このように本実施形態に係る半導体装置１００の製造方法によっても、第１実施形態に示した半導体装置１００を形成することができる。したがって、半導体装置１００の体格を小型化することができ、且つ、製造コストを低減できる。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を、図１４に基づいて説明する。図１４は、第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【００５０】
第３実施形態に係る半導体装置及びその製造方法は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
【００５１】
第１実施形態においては、マスク部材１４０の電位が特に固定されない例を示した。本実施形態においては、図１４に示すように、銅などの金属材料からなるマスク部材１４０が、ＧＮＤ電位に固定されている点を特徴とする。それ以外の点については、第１実施形態と同じである。
【００５２】
このように本実施形態に係る半導体装置１００によれば、マスク部材１４０に電磁シールドの機能を持たせることができる。したがって、例えば半導体装置１００の動作時に保護キャップ１２０の帯電したとしても、それによる特性変動を抑制することができる。
【００５３】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を、図１５に基づいて説明する。図１５は、第４実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
第４実施形態に係る半導体装置及びその製造方法は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
【００５４】
第１実施形態においては、半導体装置１００がマスク部材１４０を有する例を示した。これに対し、本実施形態においては、図１５に示すように、マスク部材１４０が除去され、半導体装置１００がマスク部材１４０を有さない点を特徴とする。このような構成の半導体装置１００は、第２エッチング工程後、除去工程においてマスク部材１４０を除去することで形成することができる。なお、マスク部材１４０を除去する際に、半導体基板１１１側のパッド１１２や配線部１１５などに影響を与えることは好ましくない。したがって、マスク部材１４０の構成材料としては、エッチングレートを考慮して、マスク部材１４０が選択的に除去される材料を適宜選択して採用すると良い。例えばガラスを採用することができる。
【００５５】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を、図１６及び図１７に基づいて説明する。図１６は、第５実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。図１７は、図１６をマスク部材側から見た平面図である。
【００５６】
第５実施形態に係る半導体装置及びその製造方法は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
【００５７】
第１実施形態においては、半導体基板１１１のパッド形成面のうち、パッド１１２だけでなく、パッド１１２を含み、構造体１１４を取り囲む環状の周縁領域が、保護キャップ１２０から外部に露出される例を示した。すなわち、構造体１１４を取り囲むように、保護キャップ１２０の外周側面にテーパ部１２２が形成される例を示した。これに対し、本実施形態においては、図１６及び図１７に示すように、半導体基板１１１のパッド形成面のうち、パッド１１２又はパッド１１２とのその周囲（本実施形態においてはパッド１１２とのその周囲）のみが保護キャップ１２０から外部に露出される点を特徴とする。それ以外の点は第１実施形態と同じである。
【００５８】
このような構成の半導体装置１００も、上述した製造方法によって形成することができる。具体的には、第１エッチング工程において、露出部１２５を形成する際に、露出部１２５としてパッド１１２に対応する貫通孔（コンタクトホール）を形成する。等方性エッチングによって形成された貫通孔である露出部１２５の貫通壁面はテーパ状となる。したがって、第１実施形態に示したように、長さＸ（Ｘ１）と長さＹがほぼ等しく、頂点部位１２２ａが接着面１２３の裏面とほぼ同じ位置のテーパ部１２２が、パッド１１２と構造体１１４との間に形成されることとなる。そして、第２エッチング工程において、マスク部材１４０から露出する保護キャップ（樹脂シート１２４）の部位を等方性エッチングすることにより、テーパ部１２２を、長さＸ（Ｘ１）が長さＹよりも短く、頂点部位１２２ａが接着面１２３の裏面と接着面１２３との間の位置とされた構造とすることができる。したがって、パッド１１２の形成位置を、第１工程における等方性エッチングのみによって保護キャップ１２０が形成される構成に比べて、構造体１１４に近い位置とすることができる。
【００５９】
このように本実施形態に係る半導体装置１００の製造方法及びそれによって形成される半導体装置１００によれば、保護キャップ１２０がテーパ部１２２を有する構成（等方性エッチングによって保護キャップ１２０を形成する構成）でありながらも、パッド１１２を構造体１１４に近づけることができるので、半導体装置１００の体格を小型化することができる。しかしながら、パッド１１２に対応する貫通孔（コンタクトホール）としての露出部１２５の貫通壁面全体がテーパ状となってテーパ部１２２が構成されるので、パッド１１２と構造体１１４との並設方向において、パッド１１２を挟んでテーパ部１２２が対向することとなる。したがって、第１実施形態に示したように、パッド１１２だけでなく、パッド１１２を含み、構造体１１４を取り囲む環状の周縁領域が、保護キャップ１２０から外部に露出される構成のほうが、体格をより小型化することができる。
【００６０】
また、本実施形態においても、等方性エッチングのみで保護キャップ１２０を形成するので、反応性イオンエッチングなどの異方性エッチングに比べて装置が簡素であり、製造コストを低減することができる。
【００６１】
なお、本実施形態においては、第１実施形態に示した構成に対して、露出部１２５を貫通孔とする例を示した。しかしながら、本実施形態に示す構成を、第２実施形態に示す製造方法を適用して構成することもできる。また、第３実施形態に示す構成や第４実施形態に示す構成に対して、貫通孔である露出部１２５を適用することもできる。
【００６２】
なお、本実施形態に示すように、半導体基板１１１のパッド形成面のうち、パッド１１２又はパッド１１２とのその周囲のみが保護キャップ１２０から外部に露出される構成の場合、第１エッチング工程の終了後において、樹脂シート１２４が分離されずに一体化された状態にある。したがって、貼り合わせ工程後にマスク部材１４０を貼り付ける場合には、支持基板１５０を不要とすることもできる。すなわち、支持基板１５０に固定されない樹脂シート１２４に対して第１エッチング工程を施した後、半導体基板１１１との貼り合わせを実施する。そして、貼り合わせ工程後に、マスク部材１４０を貼り付けて第２エッチング工程を実施すれば良い。この場合、ダイシング工程は、マスク部材１４０の貼り付け前、マスク部材１４０の貼り付け後であって第２エッチング工程の前、第２エッチング工程後のいずれのタイミングで実行しても良い。
【００６３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述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。
【００６４】
本実施形態においては、半導体装置１００として、加速度センサの例を示した。しかしながら、半導体装置１００は上記例に限定されるものではない。半導体基板１１１に構成された構造体として可動構造体を少なくと含むもの（保護キャップ１２０による保護が必要なもの）であれば採用することができる。例えば、角速度センサや圧力センサを採用することができる。
【００６５】
本実施形態においては、保護キャップ１２０の半導体基板１１１と対向する面に、構造体１１４に対応して凹部１２１が形成される例を示した。しかしながら、接着剤１３０の厚さが厚い場合や可動構造体がパッド形成面よりもパッド形成面の裏面側に位置する場合には、凹部１２１のない保護キャップ１２０を採用することもできる。
【００６６】
本実施形態においては、第２エッチング工程において、ドライエッチング（Ｏ２プラズマアッシング）を実施する例を示した。しかしながら、半導体基板１１１側に形成されたトレンチなどを介して、エッチング液が保護キャップ１２０内に侵入することがない構成においては、ウェットエッチングを実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である
【図２】図１をマスク部材側から見た平面図である。
【図３】半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、ウェハ準備工程を示す図である。
【図４】図３をパッド形成面側から見た平面図である。
【図５】半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、シート準備工程を示す図である。
【図６】半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、第１エッチング工程を示す図である。
【図７】図６を樹脂シート側から見た平面図である。
【図８】半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、貼り合わせ工程を示す図である。
【図９】半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、第２エッチング工程を示す図である。
【図１０】効果を説明するための断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、シート準備工程を示す図である。
【図１２】半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、貼り合わせ工程を示す図である。
【図１３】半導体装置の製造工程を示す工程別の概略断面図であり、マスク固定工程を示す図である。
【図１４】第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図１５】第４実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図１６】第５実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である
【図１７】図１６をマスク部材側から見た平面図である
【符号の説明】
【００６８】
１００・・・半導体装置
１１０・・・半導体チップ
１１１・・・半導体基板
１１２・・・パッド
１１４・・・構造体
１２０・・・保護キャップ
１２１・・・凹部
１２２・・・テーパ部
１２２ａ・・・頂点部位
１２３・・・接着面
１２４・・・樹脂シート
１４０・・・マスク部材
【図１】
2008283150.tif 000003
【図２】
2008283150.tif 000004
【図３】
2008283150.tif 000005
【図４】
2008283150.tif 000006
【図５】
2008283150.tif 000007
【図６】
2008283150.tif 000008
【図７】
2008283150.tif 000009
【図８】
2008283150.tif 000010
【図９】
2008283150.tif 000011
【図１０】
2008283150.tif 000012
【図１１】
2008283150.tif 000013
【図１２】
2008283150.tif 000014
【図１３】
2008283150.tif 000015
【図１４】
2008283150.tif 000016
【図１５】
2008283150.tif 000017
【図１６】
2008283150.tif 000018
【図１７】
2008283150.tif 000019