(57)【要約】  【課題】小型化且つ低コスト化が容易な加速度センサおよびその製造方法を提供する。  【解決手段】フレーム部１１の内側に配置された重り部１２が４つの撓み部１３を介してフレーム部１１に支持されたセンサ本体１とセンサ本体１を収納する一面開口した箱状のパッケージ３の底壁３ａとの間に、センサ本体１の重り部１２の変位を制限するシート状のストッパ２を介在させてある。ここに、ストッパ２は、熱硬化性接着フィルムを熱硬化させて形成されている。センサ本体１が半導体加速度センサ本体を構成し、パッケージ３がベース部材を構成している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠状のフレーム部の内側に配置した重り部が重り部を挟んで配置された少なくとも１組の撓み部を介してフレーム部に支持され、フレーム部に対する重り部の変位により撓み部に生じるひずみによって抵抗率の変化する抵抗体が撓み部に形成された半導体加速度センサ本体と、半導体加速度センサ本体を固着するベース部材と、半導体加速度センサ本体とベース部材との間に介在し重り部の変位を制限するストッパとを備え、ストッパは、熱硬化性接着フィルムを熱硬化させて形成されていることを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記フレーム部は、前記ストッパとの対向面において前記重り部側の端部の全周に亘って前記ストッパ側および前記重り部側を開放した凹部が形成され、当該凹部における前記ストッパとの対向面と前記ストッパとの間の距離が、前記重り部と前記ストッパとの間の距離を下回らないように設定されてなることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記熱硬化性接着フィルムは、熱硬化時に前記重り部と接着するのを防止する接着防止用凹所が前記重り部との対向面に形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記熱硬化性接着フィルムは、前記半導体加速度センサ本体と重ねる前に前記重り部に対向する部分があらかじめ硬化されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記ベース部材は、前記ストッパの周部を前記フレーム部との間に保持する支持突起が突設され、前記ストッパの中央部との間に隙間が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項６】
前記熱硬化性接着フィルムは、前記ベース部材の材料よりも弾性率の小さな材料により形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記熱硬化性接着フィルムは、エポキシ樹脂により形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項８】
前記熱硬化性接着フィルムは、フィラーを含有してなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項９】
請求項１記載の加速度センサの製造方法であって、半導体加速度センサ本体を多数形成したウェハに多数の半導体加速度センサ本体に対応する大きさの熱硬化性接着フィルムをラミネートした後でダイシングを行うことにより半導体加速度センサ本体と熱硬化性接着フィルムとからなるセンサチップを形成し、その後、センサチップをベース部材の所定位置に配置し、熱硬化性接着フィルムを加熱することによりベース部材に接着させることを特徴とする加速度センサの製造方法。
【請求項１０】
請求項１記載の加速度センサの製造方法であって、ベース部材の所定位置にストッパとなる熱硬化性接着フィルムと半導体加速度センサ本体とを重ねて配置し、熱硬化性接着フィルムを加熱することによりベース部材に接着させることを特徴とする加速度センサの製造方法。
【請求項１１】
請求項３記載の加速度センサの製造方法であって、半導体加速度センサ本体とストッパ用の熱硬化性接着フィルムとを重ねる前に熱硬化性接着フィルムに接着防止用凹所を形成しておき、半導体加速度センサ本体と熱硬化性接着フィルムとを重ねた後で熱硬化性接着フィルムを加熱するようにし、接着防止用凹所を形成するにあたっては、熱硬化性接着フィルムにおける接着防止用凹所の形成予定領域を有機溶剤によりエッチングすることを特徴とする加速度センサの製造方法。
【請求項１２】
請求項３記載の加速度センサの製造方法であって、半導体加速度センサ本体とストッパ用の熱硬化性接着フィルムとを重ねる前に熱硬化性接着フィルムに接着防止用凹所を形成しておき、半導体加速度センサ本体と熱硬化性接着フィルムとを重ねた後で熱硬化性接着フィルムを加熱するようにし、接着防止用凹所を形成するにあたっては、熱硬化性接着フィルムにおける接着防止用凹所の形成予定領域の複数箇所に接着防止用凹所の深さ寸法に対応した深さ寸法の切り込み溝を入れてから、熱硬化性接着フィルムにおける接着防止用凹所に対応する部分を取り除くことを特徴とする加速度センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家電製品などの民生機器や娯楽製品などの様々な分野で用いられる加速度センサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、家電製品などの民生機器や娯楽製品などの様々な分野において、半導体加速度センサや半導体圧力センサなどの半導体センサが多岐にわたって用いられるようになっており、中でも複数方向それぞれの加速度に感度を有する半導体多軸加速度センサの需要が急増している。なお、一般的な半導体加速度センサとしては、いわゆる片持ち梁式の半導体加速度センサといわゆる両持ち梁式の半導体加速度センサとが知られており、検出方式としては、機械的なひずみを電気抵抗の変化として検出する方式と重り部の変位を静電容量の変化として検出する方式とが知られている。
【０００３】
ここにおいて、機械的なひずみを電気抵抗の変化として検出する両持ち梁式の半導体多軸加速度センサとしては、例えば図１４に示す構成を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１４に示した構成を有する半導体多軸加速度センサは、シリコン基板２０１上にシリコンエピタキシャル層２０２を成長した所謂エピ基板２００を用いて形成したセンサ本体（半導体加速度センサ本体）１’の裏面にガラス基板からなるストッパ２’が陽極接合により接合されている。
【０００４】
センサ本体１’は、矩形枠状のフレーム部１１’を備え、フレーム部１１’の内側に配置された重り部１２’がフレーム部１１’よりも薄肉である４つの撓み部１３’を介してフレーム部１１’に連続一体に連結された構造を有している。なお、４つの撓み部１３’は十字状に配置されている。
【０００５】
各撓み部１３’には、それぞれひずみを検出する抵抗体として２つずつのピエゾ抵抗Ｒが形成されている。ピエゾ抵抗Ｒは、２つのブリッジ回路を構成するように配線（図示せず）によって接続されている。また、ブリッジ回路の各端子となるパッド１６はフレーム部１１’に形成されている。
【０００６】
ここにおいて、図１４の左側に示したように、センサ本体１’の厚み方向をｚ軸方向、ｚ軸方向に直交する平面においてフレーム部１１’の一辺に沿った方向をｘ軸方向、この一辺に直交する辺に沿った方向をｙ軸方向と規定すれば、重り部１２’は、ｘ軸方向に延長された２つ１組の撓み部１３’，１３’と、ｙ軸方向に延長された２つ１組の撓み部１３’，１３’とを介してフレーム部１１’に支持されていることになり、ｘ軸方向に延長された２つの撓み部１３’，１３’に形成された合計４つのピエゾ抵抗Ｒがｘ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路を構成するように配線によって電気的に接続され、ｙ軸方向に延長された２つの撓み部１３’，１３’に形成された合計４つのピエゾ抵抗Ｒがｙ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路を構成するように配線によって電気的に接続されている。
【０００７】
また、ストッパ２’は、外形が矩形状であって、センサ本体１’の裏面に周部が陽極接合により接合されており、重り部１２’との対向面に重り部１２’の移動範囲を確保するための凹所２ａ’が形成されている。なお、ストッパ２’は、重り部１２’の変位量を制限する機能を有している。
【０００８】
上述の図１４に示した構成を有する半導体多軸加速度センサは、センサ本体１’にｘ軸方向ないしｙ軸方向の成分を含む外力（すなわち、加速度）が作用すると、重り部１２’の慣性によってフレーム部１１’に対して重り部１２’が変位し、結果的に撓み部１３’が撓んで当該撓み部１３’に形成されているピエゾ抵抗Ｒの抵抗値が変化することになる。つまり、ピエゾ抵抗Ｒの抵抗値の変化を検出することによりセンサ本体１’に作用したｘ軸方向ないしｙ軸方向の加速度をそれぞれ検出することができる。
【０００９】
ところで、図１４におけるセンサ本体１’では、フレーム部１１’と重り部１２’とを分離するために、水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ系溶液を用い上記エピ基板２００の裏面側からエッチング速度の結晶方位依存性を利用してウェットエッチングによる異方性エッチングを行っているので、センサ本体１’の小型化が上記異方性エッチングを行う際に上記エピ基板２００の裏面に形成するマスクの開口寸法に応じて制限されてしまい、撓み部１３’の長さが短くなり高感度化が難しくなってしまう。そこで、図１４におけるセンサ本体１’では、上記異方性エッチングを行った後に切込溝２０３を形成することで撓み部１３’の長さを長くすることによって、高感度化を図っている。
【００１０】
なお、図１４に示した構成を有する半導体多軸加速度センサは、図示しないパッケージに収納されるか、あるいは、図示しない基板に実装される。
【特許文献１】特開平９−２８９３２７号公報（第３頁〜第４頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上述の各半導体多軸加速度センサでは、ガラス基板からなるストッパ２’により重り部１２’の変位を制限することができるので、ｚ軸方向に過大な加速度がかかったときに撓み部１３’などが破損するのを防止することができる。
【００１２】
しかしながら、上述の各半導体多軸加速度センサは、半導体加速度センサ本体であるセンサ本体１’とストッパ２’とが陽極接合により固着されているので、センサ本体１’を多数形成したウェハを個々のセンサ本体１’に分離するダイシング工程においてチップの切りしろを比較的大きくしなければならず、１枚のウェハから得られるチップ数が少なくなって製造コストが高くなってしまうとともに、センサ本体１’が大きくなってしまう。
【００１３】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、小型化且つ低コスト化が容易な加速度センサおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、枠状のフレーム部の内側に配置した重り部が重り部を挟んで配置された少なくとも１組の撓み部を介してフレーム部に支持され、フレーム部に対する重り部の変位により撓み部に生じるひずみによって抵抗率の変化する抵抗体が撓み部に形成された半導体加速度センサ本体と、半導体加速度センサ本体を固着するベース部材と、半導体加速度センサ本体とベース部材との間に介在し重り部の変位を制限するストッパとを備え、ストッパは、熱硬化性接着フィルムを熱硬化させて形成されていることを特徴とする。なお、ベース部材としては、例えば、パッケージや基板などがある。
【００１５】
この発明によれば、半導体加速度センサ本体を多数形成したウェハを個々の半導体加速度センサ本体に分離するダイシング工程においてチップ（半導体加速度センサ本体）の切りしろを従来のように半導体加速度センサ本体とストッパとを陽極接合により接合しているものに比べて小さくすることができるので、１枚のウェハから得られるチップ数を多くできるとともに半導体加速度センサ本体のサイズを小さくすることができ、小型化且つ低コスト化を容易に図ることができる。なお、切りしろとチップの厚みとの間には相関関係があり、チップの厚みが厚いほど切りしろは大きくなる傾向がある。このような傾向があるのは、チップの厚みが増すほど、切断時に必要なパワーが増し、それに耐え得るダイシングソーを使用しなければならず、より厚みの大きなダイシングソーを使用する必要があるからである。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記フレーム部は、前記ストッパとの対向面において前記重り部側の端部の全周に亘って前記ストッパ側および前記重り部側を開放した凹部が形成され、当該凹部における前記ストッパとの対向面と前記ストッパとの間の距離が、前記重り部と前記ストッパとの間の距離を下回らないように設定されてなることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、前記熱硬化性接着フィルムの熱硬化時に前記熱硬化性接着フィルムと前記重り部とが接着するのを防止することができる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記熱硬化性接着フィルムは、熱硬化時に前記重り部と接着するのを防止する接着防止用凹所が前記重り部との対向面に形成されてなることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、前記熱硬化性接着フィルムの熱硬化時に前記熱硬化性接着フィルムと前記重り部とが接着するのを防止することができ、製造歩留まりの向上による低コスト化が図れる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記熱硬化性接着フィルムは、前記半導体加速度センサ本体と重ねる前に前記重り部に対向する部分があらかじめ硬化されてなることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、製造時に前記熱硬化性接着フィルムと前記重り部とが接着するのを防止することができ、製造歩留まりの向上による低コスト化が図れる。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記ベース部材は、前記ストッパの周部を前記フレーム部との間に保持する支持突起が突設され、前記ストッパの中央部との間に隙間が形成されてなることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、製造時に前記熱硬化性接着フィルムと前記重り部とが接着するのを防止することができ、製造歩留まりの向上による低コスト化が図れる。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記熱硬化性接着フィルムは、前記ベース部材の材料よりも弾性率の小さな材料により形成されてなることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、前記ストッパが前記ベース部材よりも弾性率の大きな材料により形成されている場合に比べて、過大な加速度がかかって前記重り部が前記ストッパに衝突した時に前記撓み部が折損する可能性が少なくなり、信頼性が向上する。
【００２６】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６の発明において、前記熱硬化性接着フィルムは、エポキシ樹脂により形成されてなることを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、前記熱硬化性接着フィルムがフェルール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの他の熱硬化性樹脂により形成されている場合に比べて、前記ストッパと前記半導体加速度センサ本体との接着力および前記ストッパと前記ベース部材との接着力を高めることができ、しかも、前記ストッパの化学的および電気的な安定性が高くなる。
【００２８】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７の発明において、前記熱硬化性接着フィルムは、フィラーを含有してなることを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、前記熱硬化性接着フィルムの加熱時に前記熱硬化性接着フィルムが一時的に軟化して前記半導体加速度センサ本体の前記フレーム部が前記ストッパに沈み込む現象が発生するのを防止することができるので、前記熱硬化性接着フィルムの加熱時に前記熱硬化性接着フィルムと前記半導体加速度センサ本体の前記重り部とが接着するのを防止することができるとともに、前記ストッパと前記重り部との間の距離が設計値よりも短くなるのを防止することができる。
【００３０】
請求項９の発明は、請求項１記載の加速度センサの製造方法であって、半導体加速度センサ本体を多数形成したウェハに多数の半導体加速度センサ本体に対応する大きさの熱硬化性接着フィルムをラミネートした後でダイシングを行うことにより半導体加速度センサ本体と熱硬化性接着フィルムとからなるセンサチップを形成し、その後、センサチップをベース部材の所定位置に配置し、熱硬化性接着フィルムを加熱することによりベース部材に接着させることを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、半導体加速度センサ本体を多数形成したウェハを個々の半導体加速度センサ本体に分離するダイシング工程において、チップの切りしろを従来のように半導体加速度センサ本体とストッパとを陽極接合により接合しているものに比べて小さくすることができ、１枚のウェハから得られるチップ数を多くできるとともに半導体加速度センサ本体のサイズを小さくすることができるので、小型化且つ低コスト化が容易な加速度センサを提供することができる。
【００３２】
請求項１０の発明は、請求項１記載の加速度センサの製造方法であって、ベース部材の所定位置にストッパとなる熱硬化性接着フィルムと半導体加速度センサ本体とを重ねて配置し、熱硬化性接着フィルムを加熱することによりベース部材に接着させることを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、半導体加速度センサ本体を多数形成したウェハを個々の半導体加速度センサ本体に分離するダイシング工程において、チップの切りしろを従来のように半導体加速度センサ本体とストッパとを陽極接合により接合しているものに比べて小さくすることができ、１枚のウェハから得られるチップ数を多くできるとともに半導体加速度センサ本体のサイズを小さくすることができるので、小型化且つ低コスト化が容易な加速度センサを提供することができる。
【００３４】
請求項１１の発明は、請求項３記載の加速度センサの製造方法であって、半導体加速度センサ本体とストッパ用の熱硬化性接着フィルムとを重ねる前に熱硬化性接着フィルムに接着防止用凹所を形成しておき、半導体加速度センサ本体と熱硬化性接着フィルムとを重ねた後で熱硬化性接着フィルムを加熱するようにし、接着防止用凹所を形成するにあたっては、熱硬化性接着フィルムにおける接着防止用凹所の形成予定領域を有機溶剤によりエッチングすることを特徴とする。
【００３５】
この発明によれば、半導体加速度センサ本体を多数形成したウェハを個々の半導体加速度センサ本体に分離するダイシング工程において、チップの切りしろを従来のように半導体加速度センサ本体とストッパとを陽極接合により接合しているものに比べて小さくすることができ、１枚のウェハから得られるチップ数を多くできるとともに半導体加速度センサ本体のサイズを小さくすることができ、しかも製造時に熱硬化性接着フィルムと重り部との接着を防止するための接着防止用凹所を容易に形成することができるので、小型化且つ低コスト化が容易な加速度センサを提供することができる。
【００３６】
請求項１２の発明は、請求項３記載の加速度センサの製造方法であって、半導体加速度センサ本体とストッパ用の熱硬化性接着フィルムとを重ねる前に熱硬化性接着フィルムに接着防止用凹所を形成しておき、半導体加速度センサ本体と熱硬化性接着フィルムとを重ねた後で熱硬化性接着フィルムを加熱するようにし、接着防止用凹所を形成するにあたっては、熱硬化性接着フィルムにおける接着防止用凹所の形成予定領域の複数箇所に接着防止用凹所の深さ寸法に対応した深さ寸法の切り込み溝を入れてから、熱硬化性接着フィルムにおける接着防止用凹所に対応する部分を取り除くことを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、半導体加速度センサ本体を多数形成したウェハを個々の半導体加速度センサ本体に分離するダイシング工程において、チップの切りしろを従来のように半導体加速度センサ本体とストッパとを陽極接合により接合しているものに比べて小さくすることができ、１枚のウェハから得られるチップ数を多くできるとともに半導体加速度センサ本体のサイズを小さくすることができ、しかも製造時に熱硬化性接着フィルムと重り部との接着を防止するための接着防止用凹所を容易に形成することができるので、小型化且つ低コスト化が容易な加速度センサを提供することができる。
【発明の効果】
【００３８】
請求項１ないし請求項８の発明では、半導体加速度センサ本体を多数形成したウェハを個々の半導体加速度センサ本体に分離するダイシング工程においてチップ（半導体加速度センサ本体）の切りしろを従来のように半導体加速度センサ本体とストッパとを陽極接合により接合しているものに比べて小さくすることができるので、１枚のウェハから得られるチップ数を多くできるとともに半導体加速度センサ本体のサイズを小さくすることができ、小型化且つ低コスト化を容易に図ることができるという効果がある。
【００３９】
請求項９の発明では、半導体加速度センサ本体を多数形成したウェハを個々の半導体加速度センサ本体に分離するダイシング工程において、チップの切りしろを従来のように半導体加速度センサ本体とストッパとを陽極接合により接合しているものに比べて小さくすることができ、１枚のウェハから得られるチップ数を多くできるとともに半導体加速度センサ本体のサイズを小さくすることができるので、小型化且つ低コスト化が容易な加速度センサを提供することができるという効果がある。
【００４０】
請求項１０の発明では、半導体加速度センサ本体を多数形成したウェハを個々の半導体加速度センサ本体に分離するダイシング工程において、チップの切りしろを従来のように半導体加速度センサ本体とストッパとを陽極接合により接合しているものに比べて小さくすることができ、１枚のウェハから得られるチップ数を多くできるとともに半導体加速度センサ本体のサイズを小さくすることができるので、小型化且つ低コスト化が容易な加速度センサを提供することができるという効果がある。
【００４１】
請求項１１の発明では、半導体加速度センサ本体を多数形成したウェハを個々の半導体加速度センサ本体に分離するダイシング工程において、チップの切りしろを従来のように半導体加速度センサ本体とストッパとを陽極接合により接合しているものに比べて小さくすることができ、１枚のウェハから得られるチップ数を多くできるとともに半導体加速度センサ本体のサイズを小さくすることができ、しかも製造時に熱硬化性接着フィルムと重り部との接着を防止するための接着防止用凹所を容易に形成することができるので、小型化且つ低コスト化が容易な加速度センサを提供することができるという効果がある。
【００４２】
請求項１２の発明では、半導体加速度センサ本体を多数形成したウェハを個々の半導体加速度センサ本体に分離するダイシング工程において、チップの切りしろを従来のように半導体加速度センサ本体とストッパとを陽極接合により接合しているものに比べて小さくすることができ、１枚のウェハから得られるチップ数を多くできるとともに半導体加速度センサ本体のサイズを小さくすることができ、しかも製造時に熱硬化性接着フィルムと重り部との接着を防止するための接着防止用凹所を容易に形成することができるので、小型化且つ低コスト化が容易な加速度センサを提供することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本実施形態の半導体加速度センサは、図１および図２に示すようなセンサ本体１を備えている。センサ本体１は、図３（ａ）に示すように、厚み方向の中間部にシリコン酸化膜からなる埋込酸化膜１０２を有するＳＯＩ（Silicon  on  Insulator）基板１００を用いて形成してある。ここに、ＳＯＩ基板１００は、シリコン基板からなる支持基板１０１とｎ形のシリコン層（シリコン活性層）１０３との間に絶縁層である埋込酸化膜１０２が形成された所謂ＳＯＩウェハの一部により構成される。なお、ＳＯＩ基板１００については、支持基板１０１の厚さを４００〜６００μｍ程度、埋込酸化膜１０２の厚さを０．５〜３μｍ程度、シリコン層１０３の厚さを４〜１０μｍ程度に設定してあるが、これらの数値は特に限定するものではない。また、ＳＯＩ基板１００としては、表面（シリコン層１０３の表面）が（１００）面のものを用いている。
【００４４】
センサ本体１は、矩形枠状のフレーム部１１を備え、フレーム部１１の内側に配置された重り部１２がフレーム部１１よりも薄肉である４つの撓み部１３を介してフレーム部１１に連続一体に連結された構造を有している。ここにおいて、センサ本体１は、重り部１２における埋込酸化膜１０２よりも裏面側の部分の厚さがフレーム部１１における埋込酸化膜１０２よりも裏面側の部分の厚さに比べて薄くなっており、フレーム部１１の裏面が全周にわたって矩形状のストッパ２の周部に固着されている。したがって、重り部１２の裏面とストッパ２との間には重り部１２の厚さ方向への重り部１２の変位を可能とする隙間が形成されている。
【００４５】
また、フレーム部１１は、ストッパ２との対向面において重り部１２側の端部の全周に亘ってストッパ２側および重り部１２側を開放した凹部１１ａが形成され、当該凹部１１ａにおけるストッパ２との対向面とストッパ２との間の距離を、重り部１２とストッパ２との間の距離と同じ値に設定してある。凹部１１ａの機能については後述するが、凹部１１ａにおけるストッパ２との対向面とストッパ２との間の距離は、重り部１２とストッパ２との間の距離を下回らないように設定することが望ましい。
【００４６】
重り部１２は、平面形状が矩形状であって、上述の４つの撓み部１３を介してフレーム部１１に支持されている。したがって、フレーム部１１と重り部１２と互いに直交する方向に延長された２つの撓み部１３，１３とで囲まれる空間にはスリット１４が形成されている。言い換えれば、重り部１２の周囲には４つの撓み部１３を除いて４つのＬ字状のスリット１４が形成されている。
【００４７】
ところで、図２（ａ）の左側に示したように、センサ本体１の厚み方向をｚ軸方向、ｚ軸方向に直交する平面において矩形枠状のフレーム部１１の一辺に沿った方向をｘ軸方向、この一辺に直交する辺に沿った方向をｙ軸方向と規定すれば、重り部１２は、ｘ軸方向に延長されて重り部１２を挟む２つ１組の撓み部１３，１３と、ｙ軸方向に延長されて重り部１２を挟む２つ１組の撓み部１３，１３とを介してフレーム部１１に支持されていることになる。
【００４８】
ここにおいて、ｘ軸方向を長手方向とする２つの撓み部１３，１３には、重り部１２近傍にｘ軸方向の加速度を検出するためのピエゾ抵抗（図示せず）が２つずつ形成されており（これら４つのピエゾ抵抗は、長手方向を撓み部１３の長手方向に一致させてある）、金属配線や拡散層配線などの配線（図示せず）を介して第１のブリッジ回路（図示せず）を構成するように接続されている。
【００４９】
同様に、ｙ軸方向を長手方向とする２つの撓み部１３，１３には、重り部１２近傍にｙ軸方向の加速度を検出するためのピエゾ抵抗（図示せず）が２つずつ形成されており（これら４つのピエゾ抵抗は、長手方向を撓み部１３の長手方向に一致させてある）、金属配線や拡散層配線などの配線（図示せず）を介して第２のブリッジ回路（図示せず）を構成するように接続されている。
【００５０】
さらに、上述の４つの撓み部１３それぞれの長手方向におけるフレーム部１１近傍にはｚ軸方向の加速度を検出するためのピエゾ抵抗が１つずつ形成されており、金属配線や拡散層配線などの配線（図示せず）を介して第３のブリッジ回路（図示せず）を構成するように接続されている。ただし、ｘ軸方向を長手方向とする２つの撓み部１３，１３におけるフレーム部１１近傍に形成する各１つずつのピエゾ抵抗は長手方向を撓み部１３と一致させてあるのに対して、ｙ軸方向を長手方向とする２つの撓み部１３，１３におけるフレーム部１１近傍に形成する各１つずつのピエゾ抵抗は長手方向を撓み部１３の幅方向（短手方向）と一致させてある。
【００５１】
また、フレーム部１１には、８個のパッド（図示せず）を設けてあり、上述の各ブリッジ回路それぞれの出力端子となるパッドは各ブリッジ回路ごとに設けてあるが、各ブリッジ回路の入力端子となるパッドは３つのブリッジ回路で共通化されている（つまり、３つのブリッジ回路に対する入力端子としては２つのパッドのみ設けてある）。上述の説明から明らかなように、本実施形態の半導体加速度センサは、複数方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向）の加速度をそれぞれ検出することができる。なお、加速度の検出原理については周知なので説明を省略する。また、本実施形態では、各ピエゾ抵抗それぞれが、フレーム部１１に対する重り部１２の変位により撓み部１３に生じるひずみによって抵抗率の変化する抵抗体を構成している。
【００５２】
ところで、本実施形態の半導体加速度センサは、図１に示すように、センサ本体１とセンサ本体１を収納する一面開口した箱状のパッケージ３の底壁３ａとの間に、シート状のストッパ２を介在させてあるが、ストッパ２は熱硬化性接着フィルムを熱硬化させて形成されている。なお、本実施形態では、センサ本体１が半導体加速度センサ本体を構成し、パッケージ３がベース部材を構成しているが、ベース部材はパッケージ３に限定するものではなく、回路基板（例えば、プリント基板）のような基板でもよい。
【００５３】
以下、本実施形態の加速度センサの製造方法について説明するが、まず上述のセンサ本体１の製造方法について簡単に説明する。
【００５４】
上述の各ピエゾ抵抗および各拡散層配線は、例えばイオン注入装置を用いてボロンなどのｐ形不純物をシリコン層１０３に注入して熱処理することにより形成してもよいし、ボロンなどのｐ形不純物のプレデポジションを行った後にドライブインを行うことにより形成してもよい。なお、各ピエゾ抵抗および各拡散層配線は、シリコン層１０３の表面側に形成したシリコン酸化膜あるいはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜からなる保護膜（図示せず）により覆われている。また、本実施形態では、上述のシリコン層１０３の導電形がｎ形なので、各ピエゾ抵抗の導電形をｐ形としてあるが、シリコン層１０３の導電形がｐ形の場合には各ピエゾ抵抗の導電形をｎ形とすればよい。
【００５５】
また、フレーム部１１、撓み部１３、重り部１２、スリット１４などを形成するには、例えば、ＳＯＩ基板１００の裏面側にシリコン酸化膜１８ｂとシリコン窒化膜１９ｂとを順次形成し、その後、フォトリソグラフィ技術を利用して、ＳＯＩ基板１００の裏面側に凹所１００ａ（図３（ｂ）参照）を形成するためにパターニングされた第１のレジスト層（図示せず）を形成してから、第１のレジスト層をマスクとしてＳＯＩ基板１００の裏面側のシリコン窒化膜１９ｂおよびシリコン酸化膜１８ｂをエッチングし、第１のレジスト層を除去することにより、図３（ａ）に示すような構造を得る。続いて、ＳＯＩ基板１００の裏面側のパターニングされたシリコン窒化膜１９ｂをマスクとしてＳＯＩ基板１００を裏面側から所定深さ（この所定深さは、重り部１２とストッパ２との間に形成する隙間の寸法に応じて適宜設定すればよい）までエッチングすることで凹所１００ａを形成してから、上述のシリコン窒化膜１９ｂおよびシリコン酸化膜１８ｂを除去し、その後、ＳＯＩ基板の裏面側にシリコン酸化膜２８ｂとシリコン窒化膜２９ｂとを順次形成し、その後、フォトリソグラフィ技術を利用して、ＳＯＩ基板１００の裏面側に重り部１２、撓み部１３、スリット１４、フレーム部１１を形成するためにパターニングされた第２のレジスト層を形成し、第２のレジスト層をマスクとしてＳＯＩ基板１００の裏面側のシリコン窒化膜２９ｂおよびシリコン酸化膜２８ｂをエッチングし、第２のレジスト層を除去することにより、図３（ｂ）に示す構造を得る。更にその後、ＳＯＩ基板１００においてフレーム部１１および各撓み部１３および重り部１２に対応する部分が残るように埋込酸化膜１０２をエッチングストッパ層としてスリット１４および撓み部１３に対応する部位を裏面側から埋込酸化膜１０２に達する深さまで垂直にドライエッチングする裏面側パターニング工程を行ってから、シリコン窒化膜２９ｂおよびシリコン酸化膜２８ｂを除去し、続いて、ＳＯＩ基板１００においてフレーム部１１および各撓み部１３および重り部１２に対応する部分が残るように埋込酸化膜１０２をエッチングストッパ層としてＳＯＩ基板１００を表面側から埋込酸化膜１０２に達する深さまでエッチングする表面側パターニング工程を行い、表面側パターニング工程の後で埋込酸化膜１０２の露出した部分をフッ酸などによりエッチングして除去してスリット１４を形成する分離エッチング工程を行うことで重り部１２をフレーム部１１から分離して４つの撓み部１３により支持された構造とすることによって、図３（ｃ）に示す構造を得る。
【００５６】
なお、上述の凹所１００ａを形成するエッチング工程では、ＫＯＨ（水酸化カリウム水溶液）やＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウム水溶液）のようなアルカリ系溶液を用いた湿式のエッチングを行うようにしてもよいし、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチングを行うようにしてもよい。また、上述の裏面側パターニング工程では、エッチング装置として、例えば、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置を用いればよい。ここに、裏面側パターニング工程を行うことにより凹所１００ａの一部からなる凹部１１ａがフレーム部１１に対応する部分の裏面側に形成される。また、表面側パターニング工程では、エッチング装置として、例えば、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置を用いたドライエッチングを行えばよいが、湿式エッチングを行うようにしてもよい。また、裏面側パターニング工程と表面側パターニング工程とは同時に行うようにしてもよいし、裏面側パターニング工程の前に表面側パターニング工程を行うようにしてもよい。また、上述のセンサ本体１の製造方法では、重り部１２を形成するにあたって、ＳＯＩ基板１００においてスリット１４および撓み部１３に対応する部位を裏面側から誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置により埋込酸化膜１０２に達するまで垂直にエッチングしているが、ＫＯＨなどのアルカリ系溶液を用いたシリコンの異方性エッチングを利用して重り部１２を形成するようにしてもよく、この場合には、製造過程における図３（ａ），（ｂ），（ｃ）それぞれの構造が図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような構造となり、図６に示す構造のセンサ本体１が得られる。ただし、裏面側パターニング工程において誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置のような垂直深掘りが可能なドライエッチング装置により埋込酸化膜１０２に達するまで垂直にエッチングするようにした方が、重り部１２の外周面とフレーム部１１の内周面との間の間隔を小さくすることができるから、センサ本体１の小型化を図れ、センサ本体１とストッパ２とからなるセンサチップＡの小型化を図ることができる。
【００５７】
ところで、本実施形態の加速度センサの製造方法では、上述のセンサ本体１をウェハ（上述のＳＯＩウェハ）に多数形成した後、すなわち、ウェハプロセスが終了した後、ウェハ（要するに、前工程が終了したウェハ）１０の裏面にエポキシ樹脂からなるシート状の熱硬化性接着フィルム２０（ここでの熱硬化性接着フィルム２０は、ウェハ１０の全てのセンサ本体１に対応する大きさに形成されている）を配置して加熱および加圧しながらラミネートする（図４（ａ）参照）。ここに、熱硬化性接着フィルム２０をウェハ１０にラミネートするラミネート工程の条件としては、温度を例えば８０℃〜１００℃程度、圧力を例えば１ＭＰａ程度に設定すればよい。なお、熱硬化性接着フィルム２０としては、エポキシ系テープなどを用いればよく、例えば、新日鐵化学株式会社製の「Die  Attachment  Film（商品名）」を用いることができる。また、図４（ａ）におけるウェハ１０はセンサ本体１が形成されている部分のみを模式的に示してある。また、熱硬化性接着フィルム２０がエポキシ樹脂により形成されているので、フェルール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの他の熱硬化性樹脂により形成されている場合に比べて、ストッパ２とセンサ本体１との接着力およびストッパ２とパッケージ３との接着力を高めることができ、しかも、ストッパ２の化学的および電気的な安定性が高くなる。
【００５８】
その後、上述の熱硬化性接着フィルム２０を貼り付けたウェハ１０を粘着剤の付いたプラスチックフィルムからなる粘着シート（ダイシングシート、ダイシングテープなどと呼ばれている）４に貼付する（図４（ｂ）参照）。
【００５９】
その後、ダイシングソー（ブレード）５を高速回転させてウェハ１０をスクライブ線（ダイシングライン）Ｌに沿って切断することで、センサ本体１の裏面にセンサ本体１と同サイズの熱硬化性接着フィルム２０ａが貼り付けられた個々のセンサチップＡに分離するダイシング工程を行い（図４（ｃ）参照）、センサチップＡのピックアップを行う（図４（ｄ）参照）。ここにおいて、センサチップＡのピックアップを行うにあたっては、図５（ａ）に示すように粘着シート４におけるセンサチップＡ側とは反対の面に突き上げピン６を配置した後、突き上げピン６によりセンサチップＡを１枚ごとに突き上げコレット７を用いて図５（ｂ）に示すようにピックアップし、コレット７によりピックアップしたセンサチップＡをあらかじめ所定温度（例えば、１００℃程度）に加熱したパッケージ３の底壁３ａの所定部位上に搭載し、熱硬化性接着フィルム２０ａを熱硬化させるための所定の加熱処理を行うことにより、センサチップＡとパッケージ３とを接着するとともに熱硬化性接着フィルム２０ａを熱硬化させてストッパ２を形成する（図４（ｅ）参照）。なお、加熱処理の条件は、例えば、加熱温度を１５０℃、加熱時間を１時間とすればよい。ここに、加熱処理を行うことにより熱硬化性接着フィルム２０ａの露出表面の粘着性は無くなるので、加熱処理後にセンサ本体１の重り部１２がストッパ２と当接しても接着することはない。
【００６０】
以上説明した本実施形態の加速度センサの製造方法によれば、センサ本体１を多数形成したウェハ１０を個々のセンサ本体１に分離するダイシング工程において、チップの切りしろを従来のようにセンサ本体１’とストッパ２’とを陽極接合により接合しているものに比べて小さくすることができ、１枚のウェハ１０から得られるチップ数を多くできるとともにセンサ本体１のサイズを小さくすることができるので、従来に比べて小型化且つ低コスト化が容易な加速度センサを提供することができる。ここにおいて、本実施形態の加速度センサは、ストッパ２により重り部１２の変位量を制限することができ、ｚ軸方向に過大な加速度がかかった時に重り部１２の変位がストッパ２によって制限されるので、撓み部１３の折損を防止することが可能となり、しかも、ストッパ２がパッケージ３の材料よりも弾性率の小さな材料により形成されているので、ｚ軸方向に過大な加速度がかかった時に撓み部１３が折損する可能性が少なくなり、信頼性が向上する。なお、上述の製造方法では、ウェハ１０の裏面側に熱硬化性接着フィルム２０をラミネートしてからダイシング工程を行っているが、ウェハ１０を粘着シート４に直接貼り付けてダイシングを行った後、パッケージ３の底壁３ａの所定部位上に、別途にセンサ本体１と同程度のサイズに形成した熱硬化性接着フィルム２０ａとセンサ本体１とを重ねて配置し、熱硬化性接着フィルム２０ａを熱硬化させるための所定の加熱処理を行うことにより、熱硬化性接着フィルム２０ａを熱硬化させてストッパ２を形成するようにしてもよい。
【００６１】
ところで、熱硬化性接着フィルム２０として用いるエポキシ系テープは硬化が完全に終了するまでは粘着性を有しているので、熱硬化性接着フィルム２０をウェハ１０に貼付した後の工程において、熱硬化性接着フィルム２０ａとセンサ本体１の重り部１２とが接着しないようにするための対策を施すことが望ましい。そこで、この種の対策の一例として、本実施形態のセンサ本体１のフレーム部１１には、ストッパ２との対向面において重り部１２側の端部の全周に亘ってストッパ２側および重り部１２側を開放した上記凹部１１ａが形成されている。このような凹部１１ａを設けておくことにより、熱硬化性接着フィルム２０ａの熱硬化時に熱硬化性接着フィルム２０ａと重り部１２とが接着するのを防止することができる。
【００６２】
また、上述の対策の他の例として図８に示すように、熱硬化させることでストッパ２となる熱硬化性接着フィルム２０ａにおける重り部１２との対向面に接着防止用凹所２２をあらかじめ形成しておけば、熱硬化性接着フィルム２０ａをパッケージ３と接着する際の加熱時に熱硬化性接着フィルム２０ａと重り部１２とが接着されるのを防止することができ、製造歩留まりの向上による低コスト化が図れる。ここに、接着防止用凹所２２を形成するにあたっては、ストッパ用の熱硬化性接着フィルム２０ａにおける接着防止用凹所２２の形成予定領域をアセトンなどの有機溶剤によりエッチングするようにしてもよい（この場合のエッチング条件は、例えば、有機溶剤の温度を常温とし、エッチング時間を数分程度とすればよい）し、ストッパ用の熱硬化性接着フィルム２０に対してダイシングソーによりハーフカットダイシングを行うことで図９に示すように格子状に切込溝２３を形成してから、接着防止用凹所２２に対応する部分をピンのような冶具で引っ掛けて取り除けばよい。なお、ハーフカットダイシングを行って接着防止用凹所２２を形成する場合に、例えば図１０に示すように、熱硬化性接着フィルム２０ａの四隅に凸部２６が残るように加工したり、あるいは図１１に示すように、熱硬化性接着フィルム２０ａの周部を構成する４辺の各中央部に凸部２６が残るように加工すれば、重り部１２の底面と接着防止用凹所２２の内底面との間の距離を大きくすることができるので、重り部１２が熱硬化性接着フィルム２０ａに接着されるのをより確実に防止することが可能となる。
【００６３】
また、上述の対策の別の例として、図１２に示すように、熱硬化性させることでストッパ２となる熱硬化性接着フィルム２０ａをセンサ本体１と重ねる前に熱硬化性接着フィルム２０ａにおいて重り部１２に対向する予定領域をレーザなどの熱源を用いてあらかじめ硬化させて熱硬化部２５を設けておくようにしてもよく、熱硬化性接着フィルム２０ａにおける熱硬化部２５は他の部位に比べて粘着性が低くなるので、このような対策を施した場合にも、熱硬化性接着フィルム２０ａをパッケージ３と接着する際の加熱時に熱硬化性接着フィルム２０ａと重り部１２とが接着されるのを防止することができ、製造歩留まりの向上による低コスト化が図れる。なお、図８や図１２の構造においてフレーム部１１に上述の凹部１１ａを設けてもよいことは勿論である。
【００６４】
また、上述の対策の更に別の例として、図１３に示すように、パッケージ３においてストッパ２を介してフレーム部１１と相対する部位に、ストッパ２の周部を全周に亘ってフレーム部１１との間に保持する矩形環状の支持突起３ｃを突設する構造を採用すれば、ストッパ２となる熱硬化性接着フィルム２０ａの中央部とパッケージ３の底壁３ａとの間に隙間が形成されており、熱硬化性接着フィルム２０ａはパッケージ３に近づく向きに凸となる形で反るので、製造時に熱硬化性接着フィルム２０ａと重り部１２とが接着するのを防止することができ、製造歩留まりの向上による低コスト化が図れる。
【００６５】
ところで、上述の熱硬化性接着フィルム２０ａとして用いるエポキシ系テープは硬化熱処理時に一時的に軟化性を示すので、接合相手（センサ本体１を多数形成したウェハあるいはセンサ本体１単体）におけるフレーム部１１が熱硬化性接着フィルム２０ａ中に沈み込む現象が発生する（この沈み込み量は条件によるが、数μｍ〜数十μｍ程度である）。この種の沈み込みが発生すると、ストッパ２と重り部１２との間の距離が設計値よりも短くなってしまう。この不具合を解決するには、熱硬化性接着フィルム２０ａ中に例えばシリカなどのフィラーを含有させておけばよく、熱硬化性接着フィルム２０ａの硬化熱処理時に熱硬化性接着フィルム２０ａが一時的に軟化してセンサ本体１のフレーム部１１がストッパ２に沈み込む現象が発生するのを防止することができる。ここに、フィラーの大きさは数μｍ以上であることが望ましい。
【００６６】
なお、本実施形態におけるストッパ２を、図１４に示した従来構成におけるストッパ２’に代えて適用してもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施形態を示す概略断面図である。
【図２】同上におけるセンサ本体を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は下面図である。
【図３】同上の製造方法の説明図である。
【図４】同上の製造方法の説明図である。
【図５】同上の製造方法の説明図である。
【図６】同上におけるセンサ本体の他の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は下面図である。
【図７】同上の他の例におけるセンサ本体の製造方法の説明図である。
【図８】同上の他の構成例の説明図である。
【図９】同上の製造方法の説明図である。
【図１０】同上の製造方法の他の例の説明図である。
【図１１】同上の製造方法の別の例の説明図である。
【図１２】同上の別の構成例の説明図である。
【図１３】同上の更に別の構成例の説明図である。
【図１４】従来例を示す一部破断した概略斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  センサ本体
２  ストッパ
３  パッケージ
３ａ  底壁
４  粘着シート
５  ダイシングソー
６  突き上げピン
７  コレット
１０  ウェハ
１１  フレーム部
１２  重り部
１３  撓み部
２０  熱硬化性接着フィルム
２０ａ  熱硬化性接着フィルム
Ａ  センチチップ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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