(57)【要約】【課題】半導体装置の運搬時に、半導体素子に塵等が付着することを低減することができる半導体装置を実現する。【解決手段】半導体装置１０は、基板２４の表面に半導体素子１２と、半導体素子１２の外側を囲む外壁１６を有している。外壁１６は、基板２４の表面に立設されている。外壁１６は、直線部１６ａと４つのコーナー部１８を有している。コーナー部１８は、直線部１６ａよりも肉厚にすることができる。直線部１６ａの一部には、薄肉部１６ｂが形成することができる。外壁１６の直線部には、同一形状の突起２０ａが複数形成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
基板の表面に形成された半導体素子と、
基板の表面から立設され、半導体素子の外側を一巡する外壁と、
を有する半導体装置。
【請求項２】
外壁の一部は、厚みが厚くされていることを特徴とする請求項１の半導体装置。
【請求項３】
外壁の一部には、外周面から外側に伸びる突起が１又は複数形成されていることを特徴とする請求項１又は２の半導体装置。
【請求項４】
突起が基板の表面から離間した位置に形成されており、突起と基板の表面には隙間が形成されていることを特徴とする請求項３の半導体装置。
【請求項５】
外壁には、内側から外側に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか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、基板の表面にマイクロマシンやＩＣ等の半導体素子が形成された半導体装置に関する。特に、半導体素子に塵等の異物が付着することで、半導体装置の性能が低下することを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、ウエハ上に形成された後、ダイシングされて切り出される。ダイシングにより切り出された半導体装置は、ハンドリング装置に保持されて、所定の位置まで運搬される。ハンドリング装置には、例えば、半導体装置を吸着して保持するもの（例えば、特許文献１）や、半導体装置の表面に接合されて保持するもの（例えば、特許文献２）が用いられている。
特許文献１のハンドリング装置では、ハンドリング装置に略円錐状の曲面（吸着面）が形成される。半導体装置は、その上面の４つの角部が略円錐状の曲面に当接した状態で吸着され、ハンドリング装置に保持される。
特許文献２のハンドリング装置は、半導体装置に接合される突起を備えており、その突起が半導体装置の表面に接合されて、ハンドリング装置に保持される。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７７４３６号
【特許文献２】特開２００６−２４６９７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置には、半導体素子に異物が付着することで、その性能が大幅に低下するものがある。例えば、ＭＥＭＳセンサのように半導体素子に可動部が形成されているものがある。ＭＥＭＳセンサの可動部は、設置された装置の角速度や加速度が作用して変形する。可動部が変形すると可動部の静電容量が変化する。この静電容量の変化を測定し、装置の角速度や加速度を検出する。この種の半導体装置では、可動部に塵等の異物が付着するとセンシング性能が低下してしまう。
半導体装置は、洗浄され、ダイシングされた後、ハンドリング装置で搬送される。そのため、半導体装置の搬送中に、半導体素子に異物が付着しないようにする必要がある。特許文献１のハンドリング装置では、半導体装置がハンドリング装置に吸着されている間、半導体装置の角部がハンドリング装置の曲面に点接触している。このため、半導体装置は、ハンドリング装置の吸着力を４つの角部で支持しなければならない。したがって、半導体装置の角部に付与される応力が高くなり、半導体装置の角部が破損することがある。半導体装置が破損すると、破損により発生した塵が半導体素子に付着し、半導体装置の性能が低下してしまう。また、特許文献２のハンドリング装置では、運搬後に、ハンドリング装置の突起と半導体装置とを剥離しなければならない。特許文献２のハンドリング装置では、半導体装置を固定してハンドリング装置を回転させることで、接合部をせん断破壊して両者を剥離する。このため、せん断破壊時に半導体装置が破損することがあり、上述した特許文献１の技術と同様の問題が生じる。
【０００５】
本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体素子への異物の付着を低減することができる半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、基板と、基板の表面に形成された半導体素子と、基板の表面から立設され、半導体素子の外側を一巡する外壁を有している。
この半導体装置では、半導体素子が、外壁によって囲まれている。この外壁は、外壁の外側から半導体素子側に侵入しようとする異物の防壁となる。これにより、半導体素子側に異物が侵入することが低減され、半導体素子に異物が付着することを低減できる。また、この外壁をハンドリング装置のガイドとして利用することができ、ハンドリング装置が半導体素子に接触することを防止することができる。
【０００７】
この半導体装置では、外壁の一部は、厚みが厚くされていることが好ましい。外壁の一部を厚くすることにより、外壁の強度を高くすることができる。また、外壁の一部を厚くして強度を高くすることにより、外壁の他の部分を薄くすることができる。そのため、外壁を薄くした部分にハンドリング装置が当接するようにすることができる。これによって、基板を小さくしても、ハンドリング装置と半導体装置とが当接する領域を確保することができる。
【０００８】
この半導体装置では、外壁の一部には、外周面から外側に伸びる突起が１又は複数形成されていることが好ましい。半導体装置を使用するとき、半導体装置はパッケージに収容される。そのため、パッケージ内の気体中の水蒸気が結露して、半導体素子に水分が付着することを防止しなければいけない。特に、ＭＥＭＳセンサ等では、半導体素子に可動部を有している。水分が可動部に付着すると、半導体装置の性能が低下してしまう。この半導体装置では、半導体装置の作動により、半導体素子の温度が上昇する。そのため、パッケージ内の気体中の水蒸気が結露する場合、まず、外壁に結露する。外壁に突起を設けることにより、外壁の表面積を大きくして、外壁に結露しやすくすることができる。また、複数の突起を外壁に形成する場合は、これら複数の突起を並べて設けることで、外壁の外側から半導体素子に侵入しようとする異物を突起間に挟んで捕獲することができる。
【０００９】
この突起は基板の表面から離間した位置に形成されており、突起と基板の表面との間には隙間が形成されていることが好ましい。この構成では、外壁の外側から半導体素子側に侵入しようとする異物を突起と基板の表面との隙間で挟んで捕獲することができる。これにより、半導体素子側に異物が侵入することをさらに抑制することができる。
【００１０】
外壁には、内側から外側に貫通する貫通孔が形成されていることが好ましい。この貫通孔は、半導体装置を洗浄する際の洗浄液を外壁の外部に速やかに流出させることができる。なお、この貫通孔は、外壁の外側から侵入しようとする異物よりも小さくすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、異物により半導体装置の性能が低下することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
下記の実施例に記載の技術の主要な特徴について列記する。
（形態１）  半導体装置は、シリコン単結晶の基板の表面にシリコン酸化膜を被膜し、シリコン酸化膜の表面にシリコン単結晶の活性層を積層したウエハから作製される。
（形態２）  外壁は、平面視で矩形状とされている。外壁の４つのコーナー部の厚みは、直線部よりも厚くされている。
（形態３）  外壁で囲まれた領域には、半導体素子のほかに、半導体素子と外部との接続を中継する電極が形成されている。
（形態４）  外壁の突起は、所定の間隔を空けて複数形成されている。
【実施例】
【００１３】
本発明を具現化した実施例に係る半導体装置を図面を参照して説明する。図１は、半導体装置１０の平面図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ断面図であり、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、図４は図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。
図１に示すように、半導体装置１０は、基板２４と、基板２４の表面に形成された半導体素子１２と、基板２４の表面に形成された半導体素子１２の外周を囲む外壁１６を備えている。半導体装置１０は、半導体装置１０が取り付けられた装置（図示省略）の加速度や角速度を検出する半導体センサである。
図２によく示されるように、半導体素子１２には可動部１２ａが形成されている。可動部１２ａは格子状に形成されている。可動部１２ａは、基板２４と離間して設けられている。可動部１２ａの一部は、シリコン酸化膜２８を介して基板２４に固定されている。可動部１２ａは、半導体装置１０が取り付けられた装置の加速度等により変位する。可動部１２ａの変位により、半導体素子１２の静電容量が変化する。半導体素子１２は、パッド１４を介して外部回路（図示省略）に接続されており、外部回路が静電容量の変化を検出して装置の加速度等を検出する。半導体素子１２は、公知の加速度センサや角速度センサ等に用いられているマイクロマシン（ＭＥＭＳ）とすることができる。また、半導体素子１２は、塵等の異物の付着により性能の低下が著しいＩＣや半導体デバイス等とすることができる。
【００１４】
図１に示すように、半導体素子１２の左右方向（図１の左右方向）の外側には、複数のパッド１４が配置されている。パッド１４は、外壁１６の内側に位置している。図２に示すように、パッド１４は、シリコン酸化膜２８を挟んで基板２４の表面に載置されている。パッド１４の上面は、可動部１２ａの上面と同一平面上に位置している。パッド１４の上面には、アルミニウム製のパッド電極１４ａが載置されている。パッド電極１４ａは、ワイヤ（図示省略）を介して外部回路と接続されている。また、パッド電極１４ａは、基板２４に配設された配線（図示省略）を介して半導体素子１２と接続されている。
【００１５】
図１に示すように、外壁１６は、半導体素子１２とパッド１４の外側に配置されている。外壁１６は、可動部１２ａよりも厚くされている。外壁１６の上面は、可動部１２ａ及びパッド１４の上面と同一平面上に位置している。外壁１６の４つのコーナー部１８は、外壁１６の直線部１６ａよりもその厚みが厚くされている。外壁１６の４つの直線部１６ａには、凹凸部２０が形成されている。凹凸部２０には、外壁１６の外周面から外側に向かって突設された突起２０ａが等間隔で複数並んで配置されている。突起２０ａの幅は、外壁１６の直線部１６ａの厚さよりも小さくされている。凹凸部２０は、コーナー部１８から所定の距離だけ離間した位置に配置されている。また、外壁１６の直線部１６ａの長辺(図１の上下側の辺)には、それぞれの凹凸部２０とコーナー部１８との間に薄肉部１６ｂが形成されている。すなわち、薄肉部１６ｂは、外壁１６の直線部１６ａの上側の長辺に２つ形成されており、外壁１６の直線部１６ａの下側の長辺に２つ形成されている。薄肉部１６ｂは、直線部１６ａの他の部分よりも厚さが薄くされている。薄肉部１６ｂは、可動部１２ａよりも厚くてもよいし薄くてもよい。
図２に示すように、突起２０ａの上面は、外壁１６の上面と同一平面上に位置している。突起２０ａの下面は、基板２４と離間している。突起２０ａと基板２４との距離は、可動部１２ａと基板２４との距離と略同一となっている。突起２０ａが形成されている外壁１６は、シリコン酸化膜２８を介して基板２４上に載置されている。図３に示すように、突起２０ａが形成されていない外壁１６も、シリコン酸化膜２８を介して基板２４上に載置されている。コーナー部１８も、シリコン酸化膜２８を介して基板２４上に載置されている。一方、図４に示すように、薄肉部１６ｂと基板２４の表面との間には、隙間２５が形成されている。すなわち、外壁１６には、内側と外側を貫通する貫通孔２５が、薄肉部１６ｂと基板２４の表面との間に形成されている。半導体装置１０の４つの薄肉部１６ｂには、薄肉部１６ｂと基板２４の表面との間に貫通孔２５が形成されている。貫通孔２５は、薄肉部１６ｂの全長に亘って形成されている。
【００１６】
次に、半導体装置１０の製造方法について図面を参照して説明する。図５，６は、ウエハ３２から半導体装置１０が作製される途中の状態を示す断面図である。図５，６は、図３で示す断面と同一の断面を示している。
図５に示すように、半導体装置１０は、シリコンのウエハ３２を用いて作製される。ウエハ３２は、単結晶のシリコン層である基板２４の上面に、シリコン酸化膜２８が被膜され、シリコン酸化膜２８の上面に単結晶のシリコン層である活性層３０が積層されている。
【００１７】
図５に示すように、ウエハ３２の活性層３０の上面には、レジストが塗布され、イオン注入された後、イオン注入された箇所にアルミニウムをスパッタリングして、パッド電極１４ａが形成される。次に、可動部１２ａ、パッド１４、外壁１６及び突起２０ａを形成する活性層３０の表面にレジストを塗布して、活性層３０をドライエッチングする。図６には、図５の状態から、活性層３０がエッチングされ、レジストが除去された状態を示している。
次に、図６で示すシリコン酸化膜２８をウェットエッチングして除去する。ウェットエッチングは、可動部１２ａ及び薄肉部１６ｂと基板２４の表面との間のシリコン酸化膜２８が除去されるまで行われる。ウェットエッチングのような等方性のエッチングでは、薄肉部１６ｂの下方に位置するシリコン酸化膜２８の方が、外壁１６の他の部分（直線部１６ａの薄肉部１６ｂ以外の部分）の下方に位置するシリコン酸化膜２８より早くエッチングされ除去される。これにより、外壁１６の直線部１６ａでは、薄肉部１６ｂの下方のシリコン酸化膜２８のみを除去することができる。同時に、薄肉部１６ｂ以外の外壁１６の下方のシリコン酸化膜２８を残しつつ、可動部１２ａと突起２０ａの下方のシリコン酸化膜２８をエッチングにより除去することができる。エッチングされたウエハ３２は、洗浄され、ダイシングされて半導体装置１０が作製される。ダイシングされた半導体装置１０は、吸着コレット等のハンドリング装置に保持されて所定の位置に運搬される。
【００１８】
半導体装置１０をハンドリング装置に吸着して運搬する場合、ハンドリング装置と半導体装置１０が当接することで半導体装置１０に力が作用し、半導体装置１０が欠けてしまう場合がある。また、特許文献２のハンドリング装置のように、半導体装置１０をハンドリング装置に接合して運搬する場合は、運搬後のせん断破壊による半導体装置１０とハンドリング装置との分離（剥離）のときに、半導体装置１０が破損してしまう場合ある。本実施例の半導体装置１０では、半導体素子１２を外壁１６が囲っている。そのため、破損により発生した破片が、半導体素子１２に接触することを防止することができる。
また、突起２０ａは、半導体素子１２側に侵入しようとする外壁１６の外側の異物を引っ掛かけて、半導体素子１２側に異物が侵入することを抑制することができる。なお、この突起２０ａは、半導体装置１０の大きさや用途に応じて、適宜その位置や個数等を変えることができる。
外壁１６は、コーナー部１８が直線部１６よりも厚くなっている。これにより、外壁１６の強度を高くすることができる。言い換えれば、コーナー部１８を厚くすることで、外壁１６の直線部１６ａを薄くすることができる。ハンドリング装置には、基板２４の表面に当接することで、半導体装置を保持するものがある。係る場合、基板２４にハンドリング装置が当接する領域を確保する必要がある。外壁１６を薄くすることにより、ハンドリング装置が当接する領域を確保しつつ、基板２４の大きさを小さくすることができる。
半導体装置は、そのウエハ製造工程の最終工程で洗浄される。半導体装置１０では、洗浄工程で使用される洗浄液は、薄肉部１６ｂと基板２４との隙間（貫通孔２５）から外壁１６の外側に流出する。したがって、半導体素子１２に洗浄液が残留することを防止することができる。
【００１９】
半導体装置１０は、パッケージに封入されて装置に取り付けられる。これにより、半導体素子１２は、大気中の水蒸気等が付着（結露）しないようにされている。しかしながら、パッケージ内には、半導体装置１０を封入するとともに気体も封入される。パッケージに封入される気体の水蒸気を除去することは難しい。また、気体の水蒸気を除去するには、製造コストが高くなってしまう。すなわち、パッケージ内に水蒸気が存在してしまう。半導体素子１２は、半導体装置１０が使用されている間は、電圧が印加されているため、外壁１６よりも高温となっている。そのため、パッケージ内で結露が生じる場合、その結露は、外壁１６に付着する。外壁１６は、突起２０ａによって、その表面積が大きくなっている。これにより、より多くの結露を外壁１６に付着させることができる。そのため、パッケージ内の湿度を低下させ、半導体素子１２に結露が付着することを抑制することができる。
【００２０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施例に係る半導体装置の平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ断面図。
【図５】半導体装置の製造工程を示す断面図。
【図６】半導体装置の製造工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００２２】
１０：半導体装置
１２：半導体素子
１４：パッド
１６：外壁
１６ａ：直線部
１６ｂ：薄肉部
１８：コーナー部
２０：凹凸部
２０ａ：突起部
２４：基板
２５：貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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