(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
力学量を検出するセンシング部（１２）および前記センシング部を囲むように配置された第１のバンプ（１５）を有する半導体チップ（１０）と、前記第１のバンプに対向する位置にこの第１のバンプと接合される第２のバンプ（２３）を有する回路チップ（２０）とが、前記半導体チップの前記センシング部に対向した部分に溝部（３０ａ）を有する樹脂フィルム（３０）を介して一体化され、前記溝部が前記センシング部と離間するように前記樹脂フィルムが前記半導体チップと前記回路チップとに接合されてなるセンサ装置の製造方法であって、
前記センシング部および前記第１のバンプが形成された前記半導体チップと、前記第２のバンプが形成された前記回路チップと、をそれぞれ用意する工程と、
前記樹脂フィルムとして、当該樹脂フィルムの一面側のうち前記センシング部と対向する部分に設けられた第１の空間部（３３）と、前記第１の空間部の外周側に設けられた第２の空間部（３４）と、を有するものを用意する工程と、
前記半導体チップのうち前記第１のバンプが形成された面と前記回路チップのうち前記第２のバンプが形成された面とが対向するように配置させ、かつ、前記樹脂フィルムを前記半導体チップと前記回路チップとの間に挟んだ状態で前記樹脂フィルムを加熱する工程と、
前記半導体チップと前記回路チップとを相対的に近づけてそれぞれ押しつけると共に、前記樹脂フィルムのうち膨張した部分を前記第２の空間部に進入させ、前記第１のバンプと前記第２のバンプとを接合する工程と、を含んでおり、
前記樹脂フィルムを用意する工程では、当該樹脂フィルムが前記第１の空間部および前記第２の空間部を有する第１樹脂フィルム（３１）と、シート状の第２樹脂フィルム（３２）と、の積層構造になっているものを用意することを特徴とするセンサ装置の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂フィルムを用意する工程では、前記樹脂フィルムとして、前記第１のバンプに対応する部分に凹部（３５）が形成され、前記樹脂フィルムが前記半導体チップと前記回路チップとの間に挟まれたとき、前記第１のバンプが前記凹部内に配置されるものを用意することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体チップおよび前記回路チップを用意する工程では、前記第１のバンプのうち前記第２のバンプと接触する面を先端面（１５ａ）とし、前記第２のバンプのうち前記第１バンプと接触する面を接触面（２３ａ）としたとき、前記第１のバンプの先端面および前記第２のバンプの接触面を、それぞれ平坦化したものを用意することを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体チップおよび前記回路チップを用意する工程では、前記第２のバンプの接触面の面積が、前記第１のバンプの先端面の面積よりも大きくしたものをそれぞれ用意することを特徴とする請求項３に記載のセンサ装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体チップおよび前記回路チップを用意する工程では、前記第２のバンプの接触面の面積が、前記第１のバンプの先端面の面積の１．４倍以上になっているものを用意することを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力学量を検出するセンシング部を有する半導体チップと回路チップとの間に樹脂フィルムを介してなるセンサ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、角速度や加速度、圧力などの力学量を検出するセンシング部を一面に有する半導体チップと回路チップとを電気的に接続する方法として、フリップチップによるボンディング方法が、例えば特許文献１で提案されている。
【０００３】
具体的に、特許文献１では、一面側にアルミニウムを主成分とするパッドを有し、該パッドの表面に金を主成分とする第１のバンプ群を備えた半導体チップと、一面側に金を主成分とする第２のバンプ群を備えた回路チップと、をそれぞれ用意する。そして、第１および第２のバンプ群を対向させた状態でフリップチップ接合を行い、半導体チップと回路チップとの間に一定のギャップを確保しつつ両者を一体化する方法が提案されている。このような各バンプのフリップチップ接合の際には、例えば超音波接合の方法が採用される。
【特許文献１】特開平１１−８２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、各バンプを接合する際に異物が発生し、この異物が半導体チップのセンシング部に付着してしまう可能性がある。力学量を検出するセンシング部は、半導体チップの一面側に露出していると共に可動部を有して構成されているものが多く、バンプ接合時などにセンシング部に異物が付着するとセンシング部の特性に影響を及ぼしてしまう。
【０００５】
そこで、半導体チップのセンシング部を保護すべく、センシング部が設けられた半導体チップの一面に、センシング部を覆う接着性を有する樹脂フィルムを接合することが考えられる。このような樹脂フィルムには、半導体チップのセンシング部に接触しないように、センシング部に対向する部分に溝が形成されており、樹脂フィルムが半導体チップに貼り付けられた状態であっても、センシング部が樹脂フィルムに接触しないようになっている。
【０００６】
このように樹脂フィルムを介して半導体チップと回路チップとをフリップチップ接合する場合、樹脂フィルムを加熱して接着性を向上させた状態でフリップチップ接合を行うと共に、半導体チップおよび回路チップを一体化させることとなる。このとき、各チップの各バンプは軟化した樹脂フィルムを押しのけて直接接触する。
【０００７】
しかしながら、接着性のある樹脂フィルムを用いて半導体チップおよび回路チップを一体化する際、接着性を高めるために樹脂フィルムを加熱するため、樹脂フィルムの軟化およびチップ接合による圧縮応力により半導体チップのセンシング部に接触してしまう可能性がある。上述のように、半導体チップのセンシング部に異物が付着すると、センシング部の特性に影響が出てしまう可能性があり、好ましくない。
【０００８】
また、接合された各バンプが膨張した樹脂フィルムから応力を受ける可能性もある。この応力印加によって、接合された各バンプの接合強度が低下してしまう可能性もある。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、半導体チップおよび回路チップをバンプを介して接合することによりフリップチップ実装してなるセンサ装置において、半導体チップと回路チップとの間に樹脂フィルムを設けて半導体チップおよび回路チップを一体化する際、膨張した樹脂フィルムが半導体チップのセンシング部に付着することを防止することを第１の目的とし、膨張した樹脂フィルムの応力による各バンプの接合強度の低下を抑制することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明では、一面側のうちセンシング部（１２）と対向する部分に設けられた第１の空間部（３３）と、第１の空間部の外周側に設けられた第２の空間部（３４）と、を有するものを用意し、半導体チップ（１０）のうち第１のバンプ（１５）が形成された面と回路チップ（２０）のうち第２のバンプ（２３）が形成された面とが対向するように配置させ、かつ、樹脂フィルムを半導体チップと回路チップとの間に挟んだ状態で樹脂フィルムを加熱する。この後、半導体チップと回路チップとを互いに押しつけると共に、樹脂フィルムのうち膨張した部分を第２の空間部に進入させ、第１のバンプと第２のバンプとを接合する。
【００２１】
このように、第１および第２の空間部を有する樹脂フィルムを用意する。これにより、各チップの各バンプを接合する際、樹脂フィルムが第２の空間部を埋めるように膨張するため、半導体チップのセンシング部に到達してしまうことを防止でき、ひいては樹脂フィルムが半導体チップのセンシング部に付着することを防止することができる。
【００２２】
また、樹脂フィルムとして、第１のバンプに対応する部分に凹部（３５）が形成され、樹脂フィルムが半導体チップと回路チップとの間に挟まれたとき、第１のバンプが凹部内に配置されるものを用意する。
【００２３】
このような樹脂フィルムを用意することにより、樹脂フィルムが膨張したとしても、樹脂フィルムと各バンプの側面との隙間に膨張した樹脂フィルムが進入するため、樹脂フィルムの膨張時における応力が各バンプに直接印加されないようにすることができる。したがって、各バンプに印加される樹脂フィルムの応力を低減することができ、各バンプの接合強度の低下を抑制することができる。
【００２４】
また、第１の空間部および第２の空間部を有する第１樹脂フィルム（３１）と、シート状の第２樹脂フィルム（３２）と、の積層構造になっている樹脂フィルムを用いることができる。
【００２５】
樹脂フィルムをこのような積層構造とすることで、一面側にのみ溝構造となったフィルムを容易に形成することができる。
【００２６】
さらに、第１のバンプの先端面および第２のバンプの接触面を、それぞれ平坦化したものを採用することが好ましい。
【００２７】
このように各バンプの先端部分の形状を平坦化することで、各バンプを接合する際に各バンプにおいて応力集中の発生を抑制することができ、ひいては各チップに与えるダメージを低減できる。
【００２８】
また、第２のバンプの接触面の面積が、第１のバンプの先端面の面積よりも大きくしたもの、より具体的には、第２のバンプの接触面の面積が、第１のバンプの先端面の面積の１．４倍以上としたものを用いることが好ましい。
【００２９】
これにより、容易に両バンプの位置あわせを行うことができ、各バンプの位置ずれを防止することができる。また、このような規定により、各バンプを接合する際、回路チップに与えるダメージを低減することができる。
【００３０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。この図に示されるようにセンサ装置１００は、半導体チップ１０と、回路チップ２０と、樹脂フィルム３０と、を備えて構成されている。
【００３３】
半導体チップ１０は、力学量としての角速度を検出するものとして構成されたものであり、その一面１１側に可動部であるセンシング部としての振動体１２が備えられている。このような半導体チップ１０は、例えばＳＯＩ基板等の一般的なシリコン基板に対して周知の半導体プロセスにより形成される。
【００３４】
上記振動体１２は、一般に知られている櫛歯構造を有する梁構造体をなしており、弾性を有する梁により支持されて角速度の印加により可動となっている。そして、図示しない検出用電極と振動体１２との間の静電容量変化の検出により、角速度の検出が可能となっている。
【００３５】
また、半導体チップ１０の一面１１側には、層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜系絶縁層１３が形成されている。この絶縁層１３は、シリコン酸化膜あるいはシリコン酸化物に他の元素が含有された膜からなるものであり、例えばＢＰＳＧを採用することができる。
【００３６】
そして、絶縁層１３上には、上記振動体１２への電圧の印加や、信号の取り出しのためのパッド１４が設けられている。このパッド１４は、例えばＡｌ（アルミニウム）を主成分とするもので構成され、Ａｌ単体もしくはＡｌを９０％以上含有するもので構成されている。このようなパッド１４として、Ａｌ、またはＡｌが９９％以上で残部がＳｉおよびＣｕからなるＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕなどを採用することができる。
【００３７】
さらに、パッド１４上には、Ａｕ（金）を主成分とする第１のバンプ１５が設けられている。この第１のバンプ１５は、純金もしくは金を９９％以上含有するもので構成され、一般的なワイヤボンディング法を用いたバンプ形成方法、一般的なスタッドバンプの形成方法やはんだバンプの形成方法、または、金などの導体ペーストを用いたスクリーン印刷、あるいは、金などのペーストを用いたインクジェット法による印刷など、各種の方法を採用することにより形成されたものである。
【００３８】
また、半導体チップ１０の一面１１上のうちパッド１４を除く領域には、シリコン窒化膜やポリイミドなどからなる保護膜１６が形成されており、この保護膜１６によって当該一面１１が被覆保護されている。
【００３９】
回路チップ２０は、半導体チップ１０へ駆動や検出用信号の出力や、半導体チップ１０からの電気信号を処理して外部へ出力する等の機能を有する制御回路等を備えたものである。このような回路チップ２０は、例えばシリコン基板等に対してＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタ等が周知の半導体プロセスで形成されたものであり、ＩＣチップや一般的なフリップチップ等で構成される。
【００４０】
上記回路チップ２０の一面２１には、この回路チップ２０に形成された制御回路と電気的に接続されたパッド２２が設けられている。そして、このパッド２２上には、Ａｕ（金）を主成分とする第２のバンプ２３が設けられている。この第２のバンプ２３は、第１のバンプ１５と同様に、純金もしくは金を９９％以上含有するもので構成され、一般的なワイヤボンディング法を用いたバンプ形成方法等により形成される。
【００４１】
本実施形態では、接合前の各バンプ１５、２３では、第１のバンプ１５の先端面１５ａが接触する第２のバンプ２３の接触面２３ａの面積が、第１のバンプ１５の先端面１５ａの面積よりも大きくなっている（後述する図４参照）。より詳しくは、第２のバンプ２３の接触面２３ａの面積は、第１のバンプ１５の先端面１５ａの面積よりも１．４倍以上になっていることが好ましい。
【００４２】
具体的には、第１のバンプ１５の先端面１５ａの径をｄ１とすると、ｄ１は例えば６０μｍになっている。また、第２のバンプ２３の接触面２３ａの径をｄ２（後述する図４参照）とすると、ｄ２は例えば７０μｍ以上になっている。
【００４３】
そして、図１に示されるように、上記半導体チップ１０および回路チップ２０は、互いの一面１１、２１が対向した状態となっており、第１のバンプ１５と第２のバンプ２３とが例えば超音波接合の方法により、互いに金属接合されている。こうして、半導体チップ１０と回路チップ２０とは、各バンプ１５、２３を介して機械的・電気的に接続されている。したがって、各バンプ１５、２３によって両チップ１０、２０の間隔が確保され、振動体１２と回路チップ２０とは離間した状態になっている。さらに、半導体チップ１０からの電気信号は、各バンプ１５、２３を介して回路チップ２０へ出力され、例えば、回路チップ２０に備えられたＣ／Ｖ変換回路などにより電圧信号に変換されて、角速度信号としてセンサ装置１００の外部に出力されるようになっている。
【００４４】
樹脂フィルム３０は、半導体チップ１０に設けられたセンシング部としての振動体１２を保護するためのものであり、上述のように各バンプ１５、２３によって離間した半導体チップ１０と回路チップ２０との間に設けられている。また、この樹脂フィルム３０には、上記半導体チップ１０の振動体１２に対応する部分に溝部３０ａが設けられており、この溝部３０ａによって半導体チップ１０の振動体１２は樹脂フィルム３０と離間している。
【００４５】
本実施形態では、樹脂フィルム３０として、接着性のある非導電性樹脂層としてのＮＣＦ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）が採用される。そして、この樹脂フィルム３０は、その密着性を利用して、第２のバンプ２３を覆うように、回路チップ２０の一面２１に圧着される。
【００４６】
上記樹脂フィルム３０として、電気絶縁性を有する樹脂、例えばエポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリイミド系樹脂などからなるものを採用する。このような材質で構成される樹脂フィルム３０は、熱を与えることによって軟化し、この軟化した状態で熱を与え続けることにより硬化するものである。本実施形態では、樹脂フィルム３０は、第１樹脂フィルム３１および第２樹脂フィルム３２の２層構造になっており（後述する図３等参照）、第１樹脂フィルム３１が半導体チップ１０に接触し、第２樹脂フィルム３２が回路チップ２０に接触している。
【００４７】
また、樹脂フィルム３０は、上記半導体チップ１０と回路チップ２０との接合前と、接合後とでは、その形状が変化している。すなわち、接着性のある樹脂フィルム３０は、接合時の熱により膨張し、接合後に図１に示される形態となる。したがって、接合前の樹脂フィルム３０には、それ自身が膨張した体積分を吸収する第１の空間部３３および第２の空間部３４（後述する図２参照）が設けられており、接合後に第２の空間部３４が埋められた状態となって各チップ１０、２０間に接合されるようになっている。
【００４８】
このような第１の空間部３３および第２の空間部３４は第１樹脂フィルム３１に設けられており、樹脂フィルム３０が半導体チップ１０および回路チップ２０に挟まれて一体化されたときに膨張した樹脂フィルム３０が進入するスペースとなる。したがって、図１に示されるセンサ装置１００の断面図では、上記第２の空間部３４が埋められた後の状態を示している。上記樹脂フィルム３０の接合前および接合後の形状については、センサ装置１００の製造方法を説明する際に詳しく述べる。以上が本実施形態に係るセンサ装置１００の構成である。
【００４９】
次に、図１に示されるセンサ装置１００の製造方法について図を参照して説明する。まず、シリコン基板に複数の振動体１２が形成されたシリコンウェハを用意する。そして、ウェハ工程において、フォトリソグラフ技術およびスパッタ法を用いて膜厚が例えば０．７μｍ程度であるＡｌからなるパッド１４を形成する。さらに、振動体１２部分を除く領域に保護膜１６を形成する。
【００５０】
次に、このパッド１４の表面上に、第１のバンプ１５を形成する。具体的には、Ａｕ（金）からなるワイヤをワイヤボンディング法によってパッド１４に接合していくことにより、各パッド１４上に第１のバンプ１５を形成する。
【００５１】
こうして、第１のバンプ１５を形成した後、この第１のバンプ１５の先端部分にプレートを押し当てて一定の荷重を加えることで塑性変形させて平坦化する（レベリング処理）。この平坦化した面が、回路チップ２０側の第２のバンプ２３の接触面２３ａが接触する先端面１５ａとなる。本実施形態では、この先端面１５ａの径ｄ１は例えば６０μｍになっている。また、第１のバンプ１５は、先端に向かって次第に径が小さくなった円柱形状をなしており、高さは例えば数十μｍである。
【００５２】
また、振動体１２を異物から保護するための樹脂フィルム３０を形成する。具体的には、上述した接着性のある第１樹脂フィルム３１および第２樹脂フィルム３２（後述する図３参照）を用意し、そのうち第１樹脂フィルム３１に型による打ち抜きやレーザ等によって貫通した第１の空間部３３および第２の空間部３４を形成する。
【００５３】
本実施形態では、第１の樹脂フィルム３１のうち半導体チップ１０の振動体１２と対向する部分に第１の空間部３３を設け、第１の空間部３３の外周側に第２の空間部３４を設ける。
【００５４】
そして、第１の空間部３３および第２の空間部３４を有する第１樹脂フィルム３１と各空間部３３、３４を有しない第２樹脂フィルム３２とを貼り合わせたものを樹脂フィルム３０とする。すなわち、樹脂フィルム３０は、第１の空間部３３および第２の空間部３４を有する１枚のフィルムとみなすことができる。
【００５５】
この樹脂フィルム３０のうち第１樹脂フィルム３１と、ウェハのうち振動体１２が形成された一面とを貼り合わせ、ウェハをダイシングカットすることにより、各半導体チップ１０に分割する。こうして出来たものを図２および図３に示す。
【００５６】
図２は、半導体チップ１０に樹脂フィルム３０を貼り付けたときの平面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。なお、図２では保護膜１６を省略してある。図２および図３に示されるように、樹脂フィルム３０のうち、半導体チップ１０の一面１１に貼り付けられた第１樹脂フィルム３１には、第１の空間部３３および第２の空間部３４が設けられている。これら各空間部３３、３４は、各チップ１０、２０が接合される前では、振動体１２や第１のバンプ１５に対して、樹脂フィルム３０が接触しないように設けられている。
【００５７】
すなわち、第１樹脂フィルム３１に設けられた各空間部３３、３４は、樹脂フィルム３０が半導体チップ１０に貼り付けられ、半導体チップ１０と回路チップ２０とが接合されるとき、軟化して膨張した第１樹脂フィルム３１および第２樹脂フィルム３２が振動体１２や第１のバンプ１５に接触しないようにするための溜め部として機能する。特に、第２の空間部３４は、樹脂フィルム３０の膨張分によって埋められることとなる。
【００５８】
また、本実施形態では、図２に示されるように、樹脂フィルム３０のうち第１樹脂フィルム３１には第１のバンプ１５に対応する部分に凹部３５が形成され、樹脂フィルム３０が半導体チップ１０と回路チップ２０との間に挟まれたとき、第１のバンプ１５が凹部３５内に配置されるようになっている。これにより、各チップ１０、２０を接合する前では、第１のバンプ１５は凹部３５によって樹脂フィルム３０と接しないようになっている。以上のようにして、樹脂フィルム３０を貼り付けた半導体チップ１０を用意する。
【００５９】
一方、制御回路等が形成されたウェハを用意する。そして、パッド１４の形成と同様にＡｌからなるパッド２２を形成し、第１のバンプ１５と同様の方法により、パッド２２上のうち半導体チップ１０の第１のバンプ１５と対向する位置にＡｕからなる第２のバンプ２３を形成する。
【００６０】
そして、第１のバンプ１５と同様にレベリング処理を行う。このように、各バンプ１５、２３の先端部分の形状をレベリング処理により平坦化することで、各バンプ１５、２３を接合する際に、各バンプ１５、２３において応力集中の発生を抑制することができ、ひいては各チップ１０、２０に与えるダメージを低減できる。
【００６１】
本実施形態では、上述のように、第２のバンプ２３の接触面２３ａの径ｄ２は例えば７０μｍ以上になっている。すなわち、第２のバンプ２３の接触面２３ａの面積は、第１のバンプ１５の先端面１５ａの面積の１．４倍以上になっている。なお、形状および高さは第１のバンプ１５と同様である。そして、ウェハをダイシングカットすることにより、回路チップ２０に分割する。
【００６２】
各バンプ１５、２３の面積の関係は、以下の理由に基づいて規定している。すなわち、発明者らは、第２のバンプ２３の接触面２３ａの径ｄ２を６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍと変えたものを用意すると共に、第１のバンプ１５の先端面１５ａの径ｄ１を６０μｍとしたものを用意し、超音波接合における各バンプ１５、２３のダメージ発生率について調べた。
【００６３】
具体的に、本実施形態では、各バンプ１５、２３の接合後、塩酸（約３５％、室温）に浸漬することにより、回路チップ２０におけるパッド２２をエッチングし、下地の基板を露出させて顕微鏡観察が可能な状態とし、各サンプルについて各基板のダメージを調査した。そして、光学顕微鏡によって、回路チップ２０の基板のクラックが観察される場合や、当該基板の歪みが干渉縞として観察される場合をダメージ発生とし、調査した複数個のサンプルのうち、ダメージが発生した基板の割合をダメージ発生率（％）とした。
【００６４】
本実施形態では、超音波接合条件を、振幅：２．８μｍ、発振時間：０．３秒、ピーク荷重：４Ｎ／４バンプ、ツールおよびステージ温度：１５０℃とし、各サンプルについて超音波接合を行った。
【００６５】
その結果、第２のバンプ２３の接触面２３ａの径ｄ２を７０μｍ以上としたとき、ダメージ発生率がほぼゼロになった。したがって、第２のバンプ２３の接触面２３ａの径ｄ２を第１のバンプ１５の先端面１５ａの径ｄ１のよりも大きくすることにより、回路チップ２０のダメージ発生率を低減することができる。これは、回路チップ２０の第２のバンプ２３の接触面２３ａの面積を、上記のように大きくすることにより、第１のバンプ１５から受ける接合時の荷重が広く分散するため、パッド２２の下へ加わる応力が緩和されることによると考えられる。以上の実験結果から、第２のバンプ２３の接触面２３ａの面積を、第１のバンプ１５の先端面１５ａの面積よりも１．４倍以上とすることが好ましい。
【００６６】
また、上記のように、第２のバンプ２３の接触面２３ａの面積を、第１のバンプ１５の先端面１５ａの面積よりも大きいものとすることで、両バンプ１５、２３の位置あわせが容易になり、各バンプ１５、２３の位置ずれを防止することができる。以上により、各バンプ１５、２３の径ｄ１、ｄ２を規定している。
【００６７】
続いて、半導体チップ１０上の第１のバンプ１５と回路チップ２０上の第２のバンプ２３とを超音波接合装置を用いて超音波接合する。図４は、超音波接合装置の概略図である。この図に示されるように、超音波接合装置２００は、回路チップ２０を固定するステージ２１０と、半導体チップ１０を固定するツール２２０と、このツール２２０を超音波振動させて駆動する図示しない駆動回路と、を備えて構成されている。なお、図４では半導体チップ１０および回路チップ２０の概略断面図を示してある。また、半導体チップ１０においては、センシング部および保護膜１６を省略してある。
【００６８】
本実施形態に係る超音波接合装置２００は、半導体チップ１０および回路チップ２０を加熱するためにステージ２１０およびツール２２０の温度を制御することが可能である。上記ツール２２０は、例えば真空吸引などの方法によって半導体チップ１０を支持しており、半導体チップ１０を支持したまま、かつ、ステージ２１０側に荷重を加えながら超音波振動するようになっている。
【００６９】
そして、図４に示されるように上記ステージ２１０およびツール２２０の配置によって、半導体チップ１０のうち第１のバンプ１５が形成された一面１１と、回路チップ２０のうち第２のバンプ２３が形成された一面２１と、を対向させる。
【００７０】
このような状態で、ステージ２１０およびツール２２０によって、半導体チップ１０および回路チップ２０を介して、樹脂フィルム３０を加熱することにより、樹脂フィルム３０を軟化させる。それと共に、ツール２２０によって半導体チップ１０の第１のバンプ１５を回路チップ２０の第２のバンプ２３に押しつける。
【００７１】
この後、半導体チップ１０および回路チップ２０を加熱しながら半導体チップ１０へ超音波を印加し、両バンプ１５、２３の超音波接合を行う。なお、上記超音波接合装置２００における超音波接合条件を、振幅：２．８μｍ、発振時間：０．３秒、ピーク荷重：４Ｎ／４バンプ、ツール２２０およびステージ２１０の温度：１５０℃とした。なお、これらの接合条件は一例であって、これに限定されるわけではない。
【００７２】
このようにして樹脂フィルム３０を加熱して軟化させ、接着性を向上させて各チップ１０、２０を接着すると共に、各バンプ１５、２３を超音波接合する場合、樹脂フィルム３０が膨張して体積が増加する。この様子を図５に示す。
【００７３】
図５は、各バンプ１５、２３を超音波接合した後の樹脂フィルム３０を回路チップ２０から半導体チップ１０側に見た平面図である。すなわち、図２に示される第１樹脂フィルム３１の第２の空間部３４は、図５に示されるように各バンプ１５、２３の超音波接合後では埋められた状態になっている。
【００７４】
このように樹脂フィルム３０のうち膨張した部分によって、あらかじめ樹脂フィルム３０の第１樹脂フィルム３１に設けられた第２の空間部３４が埋められ、第１の空間部３３も第２樹脂フィルム３２の膨張により多少埋められて樹脂フィルム３０に溝部３０ａが形成される。したがって、膨張した樹脂フィルム３０が振動体１２に到達せず、樹脂フィルム３０が半導体チップ１０のセンシング部としての振動体１２に付着してしまうことを防止できる。
【００７５】
また、図２に示されるように、各バンプ１５、２３の接合前では第１樹脂フィルム３１と第１のバンプ１５とが接触しないように第１樹脂フィルム３１に凹部３５が形成されている。つまり、この凹部３５によって第１樹脂フィルム３１と第１のバンプ１５との間に隙間が設けられており、各バンプ１５、２３の接合前では、樹脂フィルム３０と各バンプ１５、２３の側面とが接触した状態になっていない。
【００７６】
このような状態で各バンプ１５、２３を接合することで、各バンプ１５、２３の接合時に樹脂フィルム３０が膨張したとしても、当該隙間に膨張した樹脂フィルム３０が進入するため、樹脂フィルム３０の膨張時における応力が各バンプ１５、２３に直接印加されない。このため、膨張した樹脂フィルム３０によって各バンプ１５、２３の側面に印加される応力を低減することができ、ひいては各バンプ１５、２３の接合強度の低下を抑制することができる。このようにして、図１に示されるセンサ装置１００が完成する。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態では、樹脂フィルム３０にあらかじめ第１の空間部３３および第２の空間部３４を形成しておくことを特徴としている。そして、各チップ１０、２０の各バンプ１５、２３を接合する際、膨張した樹脂フィルム３０を第２の空間部３４に進入させる。これにより、樹脂フィルム３０が第２の空間部３４を埋めるように膨張するため、膨張した樹脂フィルム３０が振動体１２に到達しないようにすることができ、ひいては樹脂フィルム３０が半導体チップ１０のセンシング部である振動体１２に付着することを防止することができる。
【００７８】
また、樹脂フィルム３０が膨張したとしても、第１樹脂フィルム３１に設けられた凹部３５と第１のバンプ１５および第２のバンプ２３の接合部との隙間に膨張した樹脂フィルム３０が進入する。このため、樹脂フィルム３０の膨張時における応力が各バンプ１５、２３に直接印加されないようにすることができ、各バンプ１５、２３の接合強度の低下を抑制できる。
【００７９】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、樹脂フィルム３０のうち、第１樹脂フィルム３１の第２の空間部３４の形態が第１実施形態のものと異なることが特徴である。
【００８０】
図６は、第２実施形態に係る樹脂フィルム３０を半導体チップ１０に貼り付けたときの平面図であり、図２に相当するものである。この図に示されるように、第１樹脂フィルム３１の中央部はストライプ状に型抜きされており、このストライプ形状によって第２の空間部３４が設けられた状態になっている。このような形状の第１樹脂フィルム３１によって樹脂フィルム３０を構成しても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、樹脂フィルム３０は型抜きされた第１樹脂フィルム３１と、シート状の第２樹脂フィルム３２と、が２枚積層されて構成されている。しかしながら、１枚の樹脂フィルム３０を用意し、この樹脂フィルム３０の一方の面を削ることで上記各空間部３３、３４に相当する溝部を形成するようにしても構わない。逆に、２枚のシートに限らず、３枚以上のフィルムを積層して樹脂フィルム３０を構成しても良い。
【００８２】
すなわち、図２および図６に示される各空間部３３、３４は一例を示すものであって、樹脂フィルム３０に膨張した部分が収まる空間部が設けられていれば良く、その空間部の形態が図２および図６に限定されるものではない。
【００８３】
また、半導体チップ１０に設けられたセンシング部は、加速度を検出するものに限らず、他の物理量を検出するものであっても構わない。
【００８４】
上記第１実施形態では、第１の空間部３３および第２の空間部３４は連結した状態で設けられているが（図２参照）、第２実施形態では、第１の空間部３３および第２の空間部３４はそれぞれ分離した状態で設けられている（図６参照）。すなわち、樹脂フィルム３０の一面側のうち振動体１２と対向する部分に設けられた第１の空間部３３と、第１の空間部３３の外周側に設けられた第２の空間部３４と、はそれぞれが連結した状態のものと、それぞれが分離した状態のものと、の両方を含むものであり、どちらの形態を採用しても構わない。また、第１の空間部３３の外周部に設けられた複数の第２の空間部３４のうち、一部が第１の空間部３３と連結し、他の一部が第１の空間部３４と分離して設けられたものもであっても構わない。
【００８５】
また、上記各実施形態では、樹脂フィルム３０が半導体チップ１０と回路チップ２０との間に挟まれて、第１のバンプ１５が樹脂フィルム３０のうち第１樹脂フィルム３１に設けられた凹部３５内に配置されたとき、第１のバンプ１５は凹部３５によって樹脂フィルム３０と非接触の状態になっている。しかしながら、第１のバンプ１５と凹部３５とが完全に非接触の状態でなくても構わず、凹部３５内にて第１のバンプ１５の側面が凹部３５の一部に接触した状態になっていても構わない。すなわち、第１のバンプ１５は凹部３５内で樹脂フィルム３０に接触／非接触のいずれの場合であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。
【図２】半導体チップに樹脂フィルムを貼り付けたときの平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】超音波接合装置の概略図である。
【図５】半導体チップおよび回路チップにそれぞれ設けた各バンプを超音波接合した後の樹脂フィルムを回路チップから半導体チップ側に見た平面図である。
【図６】第２実施形態に係る樹脂フィルムを半導体チップに貼り付けたときの平面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０…半導体チップ、１１…半導体チップの一面、１２…センシング部としての振動体、１５…第１のバンプ、２０…回路チップ、２１…回路チップの一面、２３…第２のバンプ、３０…樹脂フィルム、３０ａ…溝部、３１…第１樹脂フィルム、３２…第２樹脂フィルム、３３…第１の空間部、３４…第２の空間部。
【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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