(57)【要約】【課題】センサ感度が低下することなく、製造工程の簡略化と歩留りの低下の防止とを実現することが可能な半導体加速度センサおよびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体加速度センサチップ１０は、第１の厚さを有する固定部１１と、固定部１１を周囲から囲む錘部１３と、第１の厚さを有し、錘部１３が固定部１１に対して変位できるように固定部１１と錘部１３とを連結する梁部１２と、梁部１２に形成されたピエゾ素子１５とを有する。固定部１１は、キャビティ１０２底面中央に突出した台座部１０１ｃを有する下部容器１０１に固着される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の厚さを有する固定部と、
前記固定部を周囲から囲む錘部と、
前記第１の厚さを有し、前記錘部が前記固定部に対して変位できるように前記固定部と前記錘部とを連結する梁部と、
前記梁部に形成されたピエゾ素子と
を有することを特徴とする半導体加速度センサ。
【請求項２】
前記錘部は、前記第１の厚さを有し、前記梁部と直接連結する内周部と、前記第１の厚さよりも厚い第２の厚さを有し、前記内周部の周りに形成された外周部とを含むことを特徴とする請求項１記載の半導体加速度センサ。
【請求項３】
前記梁部は、前記固定部と前記錘部とを少なくとも２本で連結し、
前記ピエゾ素子は、前記各梁部に複数形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体加速度センサ。
【請求項４】
前記梁部は、前記固定部と前記錘部との間全体に形成され、
前記ピエゾ素子は、前記固定部を中心とした円に沿って複数形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体加速度センサ。
【請求項５】
前記外周部と前記内周部との境界は円形であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の半導体加速度センサ。
【請求項６】
前記ピエゾ素子は、前記固定部の中心を通る軸に沿って複数形成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の半導体加速度センサ。
【請求項７】
前記固定部に形成された第１電極パッドと、
前記第１電極パッドと前記ピエゾ素子とを電気的に接続する配線パターンとをさらに有することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の半導体加速度センサ。
【請求項８】
前記固定部と前記梁部と前記錘部とを収納するキャビティと、当該キャビティの所定面から突出した台座部とを備えたパッケージをさらに有し、
前記固定部は、前記台座部の上面に固着されていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の半導体加速度センサ。
【請求項９】
前記固定部と前記梁部と前記錘部とを収納するキャビティを備えたパッケージと、
前記ピエゾ素子と電気的に接続された第２電極パッドを備え、底面が前記キャビティの所定面中央に固着された制御回路とをさらに有し、
前記固定部は、前記制御回路の上面に固着されていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の半導体加速度センサ。
【請求項１０】
前記固定部に形成された第１電極パッドと、
前記第１電極パッドと前記ピエゾ素子とを電気的に接続する配線パターンと、
前記固定部と前記梁部と前記錘部とを収納するキャビティを備えたパッケージと、
第２電極パッドを備え、底面が前記キャビティの所定面中央に固着された制御回路と、
前記固定部と前記錘部との間であって隣り合う前記梁部間を通って前記第１電極パッドと前記第２電極パッドとを電気的に接続するワイヤとをさらに有し、
前記固定部は、前記制御回路の上面に固着されていることを特徴とする請求項３記載の半導体加速度センサ。
【請求項１１】
上面における第１領域に形成された第１電極パッドと、前記上面における前記第１領域周囲の第２領域に形成されたピエゾ素子と、前記第１電極パッドと前記ピエゾ素子とを電気的に接続する配線パターンとを備えた半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板における前記第１領域と前記第２領域とを、第１の厚さが残るように裏面から掘削する工程と、
前記第２領域を囲む第３領域の端で前記半導体基板を個片化する工程と
を有することを特徴とする半導体加速度センサの製造方法。
【請求項１２】
上面における第１領域に形成された第１電極パッドと、前記上面における前記第１領域周囲の第２領域に形成されたピエゾ素子と、前記第１電極パッドと前記ピエゾ素子とを電気的に接続する配線パターンとを備えた半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板における前記第１領域と前記第２領域と前記第２領域周囲の第３領域とを、第１の厚さが残るように裏面から掘削する工程と、
前記第３領域周囲の第４領域の端で前記半導体基板を個片化する工程と
を有することを特徴とする半導体加速度センサの製造方法。
【請求項１３】
前記半導体基板は、開口形状が円形となるように前記裏面から掘削されることを特徴とする請求項１１または１２記載の半導体加速度センサの製造方法。
【請求項１４】
前記第２領域における少なくとも２つの領域に貫通孔を形成することで前記第１領域と前記第３領域とを連結する少なくとも２本の梁部を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１１から１３の何れか１項に記載の半導体加速度センサの製造方法。
【請求項１５】
前記貫通孔は、前記ピエゾ素子が前記梁部それぞれに複数設けられる位置に形成されることを特徴とする請求項１４記載の半導体加速度センサの製造方法。
【請求項１６】
前記ピエゾ素子は、前記第１領域を中心とした円に沿って複数形成されていることを特徴とする請求項１１から１３の何れか１項に記載の半導体加速度センサの製造方法。
【請求項１７】
キャビティと、当該キャビティの所定面から突出した台座部とを備えたパッケージを準備する工程と、
個片化された前記半導体基板における前記第１領域を前記台座部の上面に固着する工程と
をさらに有することを特徴とする請求項１１から１６の何れか１項に記載の半導体加速度センサの製造方法。
【請求項１８】
キャビティを備えたパッケージを準備する工程と、
前記半導体基板に電気的に接続され、所定の厚さを有する制御回路を準備する工程と、
前記キャビティの所定面に前記制御回路の下面を固着する工程と、
個片化された前記半導体基板における前記第１領域を前記制御回路の上面に固着する工程と
をさらに有することを特徴とする請求項１１から１６の何れか１項に記載の半導体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、半導体加速度センサおよびその製造方法に関し、特に３次元それぞれの加速度を検出することが可能な半導体加速度センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自走車やロボット、各種精密機器など、産業上の様々な分野において加速度センサが広く用いられている。なかでも、小型で且つ軽量であること、正確且つ確実な動作が期待できること、低コストであることなどの観点から、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を利用した半導体加速度センサの需要が急増している。
【０００３】
半導体加速度センサには、ピエゾ抵抗効果、すなわち発生した応力に比例して抵抗値が変化する現象を利用することで、加速度の検知を行うものが存在する。このような半導体加速度センサは、一般的にセラミック製のパッケージ内部にセンサ部分を成す半導体チップ（以下、センサチップと言う）が収納された構成を有する。
【０００４】
ピエゾ抵抗効果を利用するセンサチップは、例えば、中央に配置された錘部と可撓性を有する４本の梁部と４本の梁部の一方の端がそれぞれ固定されたロ字状の固定部とを有し、錘部が四方から４本の梁部で支持された構成を有する。各梁部には、ピエゾ抵抗素子が貼り付けられ、これらが配線パターンによって接続されることで、ホイーストン・ブリッジ回路が構成されている。
【０００５】
このようなセンサチップを有する半導体加速度センサに速度の変化が生じると、錘部の慣性運動によって生じた応力により梁部が撓む。同時に、梁部に貼り付けられたピエゾ抵抗素子も撓む。この撓みにより各ピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化するため、ホイーストン・ブリッジの抵抗バランスが変化する。この抵抗バランスの変化を電流の変化または電圧の変化として測定することで、加速度を検知することができる。
【０００６】
以上のような半導体加速度センサは、例えば以下に示す特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特公平８−７２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術による半導体加速度センサでは、センサ感度を向上させるために、梁部を錘部及び固定部よりも薄く形成する必要がある。このため、製造工程が複雑であるという問題が存在する。また、梁部を薄く加工する際、これが破損してしまう可能性も有り、歩留りが低下してしまう可能性もあるという問題が存在する。
【０００８】
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、センサ感度が低下することなく、製造工程の簡略化と歩留りの低下の防止とを実現することが可能な半導体加速度センサおよ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】
【０００９】
かかる目的を達成するために、本発明による半導体加速度センサは、第１の厚さを有する固定部と、固定部を周囲から囲む錘部と、第１の厚さを有し、錘部が固定部に対して変位できるように固定部と錘部とを連結する梁部と、梁部に形成されたピエゾ素子とを有して構成される。
【００１０】
半導体加速度センサを所定のパッケージに収納する際にパッケージに固着される固定部の厚さと、梁部の厚さとを同じ第１の厚さとすることで、梁部を固定部よりも薄くする工程が不要となるため、製造方法を簡略化することができる。また、製造方法が簡略化されることで、製造時の破損を防止することも可能となる。これにより、半導体加速度センサの歩留りを向上することが可能となる。なお、梁部は必要な厚さまで薄くすることが可能であるため、半導体加速度センサのセンサ感度を低下させることはない。
【００１１】
また、本発明による半導体加速度センサの製造方法は、上面における第１領域に形成された第１電極パッドと、上面における第１領域周囲の第２領域に形成されたピエゾ素子と、第１電極パッドとピエゾ素子とを電気的に接続する配線パターンとを備えた半導体基板を準備する工程と、半導体基板における第１領域と第２領域とを、第１の厚さが残るように裏面から掘削する工程と、第２領域を囲む第３領域の端で半導体基板を個片化する工程とを有して構成される。
【００１２】
第１領域をパッケージに固着される固定部とし、第３領域を錘部とし、第２領域を固定部と錘部とを連結する梁部とした場合、第１領域の厚さと第２領域の厚さとを同じ第１の厚さとすることで、梁部を固定部よりも薄くする工程が不要となるため、製造方法を簡略化することができる。また、製造方法が簡略化されることで、製造時の破損を防止することも可能となる。これにより、半導体加速度センサの歩留りを向上することが可能となる。なお、第２領域は必要な厚さまで薄くすることが可能であるため、半導体加速度センサのセンサ感度を低下させることはない。
【００１３】
また、本発明による半導体加速度センサの製造方法は、上面における第１領域に形成された第１電極パッドと、上面における第１領域周囲の第２領域に形成されたピエゾ素子と、第１電極パッドとピエゾ素子とを電気的に接続する配線パターンとを備えた半導体基板を準備する工程と、半導体基板における第１領域と第２領域と第２領域周囲の第３領域とを、第１の厚さが残るように裏面から掘削する工程と、第３領域周囲の第４領域の端で半導体基板を個片化する工程とを有して構成される。
【００１４】
第１領域をパッケージに固着される固定部とし、第３及び第４領域を錘部とし、第２領域を固定部と錘部とを連結する梁部とした場合、第１領域の厚さと第２領域の厚さとを同じ第１の厚さとすることで、梁部を固定部よりも薄くする工程が不要となるため、製造方法を簡略化することができる。また、製造方法が簡略化されることで、製造時の破損を防止することも可能となる。これにより、半導体加速度センサの歩留りを向上することが可能となる。なお、第２領域は必要な厚さまで薄くすることが可能であるため、半導体加速度センサのセンサ感度を低下させることはない。また、錘部の内周部分である第３領域の厚さを、固定部である第１領域及び梁部である第２領域の厚さとを同じ第１の厚さとすることで、錘部が固定部に対して変位した際の応力が梁部と錘部との接続部分、すなわち第２領域と第３領域との付け根部分に集中することを防止でき、結果、半導体加速度センサの耐衝撃性を向上することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、センサ感度が低下することなく、製造工程の簡略化と歩留りの低下の防止とを実現することが可能な半導体加速度センサおよびその製造方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の説明において、各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。また、各図では、構成の明瞭化のため、断面におけるハッチングの一部が省略されている。さらに、後述において例示する数値は、本発明の好適な例に過ぎず、従って、本発明は例示された数値に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
まず、本発明の実施例１による半導体加速度センサ装置１００について図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
・半導体加速度センサチップ１０の構成
図１（ａ）は本実施例による３次元加速度センサである半導体加速度センサチップ１０を斜め上方から見た際の概略構成を示す斜視図である。図１（ｂ）は半導体加速度センサチップ１０を斜め下方から見た際の概略構成を示す斜視図である。なお、本実施例では、ピエゾ抵抗効果、すなわち発生した応力に比例して抵抗値が変化する現象を利用した、３次元加速度センサを例に挙げて説明する。
【００１９】
また、図２（ａ）は半導体加速度センサチップ１０の上視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、図２（ｃ）は半導体加速度センサチップ１０の下視図である。
【００２０】
図１及び図２に示すように、半導体加速度センサチップ１０は、固定部１１と梁部１２と錘部１３と電極パッド１４とピエゾ素子１５とを有する。固定部１１と梁部１２と錘部１３とは、所定の半導体基板を加工することで、一体に形成されている。なお、固定部１１と梁部１２と錘部１３とが作り込まれる所定の半導体基板には、例えばシリコン基板などを適用することが可能である。
【００２１】
固定部１１、梁部１２及び錘部１３よりなる半導体基板は、内部に開口形状が正方形の空洞１７を有し且つこの空洞１７の上面側が塞がれた四角柱状の部材である。言い換えれば、半導体加速度センサチップ１０を構成する半導体基板は、裏面側から開口することで形成された空洞１７を有し、この構成により、固定部１１と梁部１２と錘部１３の内周部分１３ｂとが、錘部１３の外周部分１３ａよりも薄膜化されている。
【００２２】
以上の構成において、固定部１１は、上方から見た際の形状が例えば正方形をなし、半導体加速度センサチップ１０の中央に配置される（図２参照）。
【００２３】
錘部１３は、上方から見た際の形状が例えば中央に固定部１１より一回り大きな正方形状の開口を有する正方形をなし、固定部１１を四方から取り囲むように配置される（図１及び図２参照）。言い換えれば、錘部１３は例えば正方形の縁を象ったリング状の部材であり、中央部に四角形状の開口部を有する。
【００２４】
梁部１２は、例えば４本設けられ、それぞれ錘部１３の内側の辺の略中央と固定部１１の辺の略中央とを連結する（図１及び図２参照）。各梁部１２は、半導体加速度センサチップ１０に加速度が加えられた際、錘部１３の慣性運動によって撓むように形成されている。すなわち、梁部１２は可撓性を有する。これにより、錘部１３が固定部１１に対して変位できるように、錘部１３と固定部１１とが４本の梁部１２により連結される。
【００２５】
本実施例では、梁部１２が錘部１３の慣性運動に対して撓むように構成するために、梁部１２の厚さを例えば０．０１ｍｍ程度とし、錘部１３の最も厚い部分の厚さを例えば０．４ｍｍ程度とする。また、梁部１２の上面の幅を例えば０．１ｍｍ程度とし、長さを例えば０．３ｍｍ程度とする。
【００２６】
また、本実施例では、固定部１１の厚さを梁部１２の厚さと同じとする（図２（ｂ）参照）。これにより、梁部１２を固定部１１よりも薄く加工する工程が不要となり、製造工程が簡略化されると共に、製造時の破損が防止されて歩留りが向上する。また、この構成により、錘部１３が固定部１１に対して変位した際の応力が梁部１２と固定部１１との接続部分、すなわち梁部１２の付け根部分に集中することも防止でき、結果、半導体加速度センサチップ１０の耐衝撃性を向上することが可能となる。固定部１１の厚さは、上述した梁部１２の厚さと同様に、例えば０．０１ｍｍ程度とする。
【００２７】
また、本実施例では、錘部１３の内側、すなわち開口された側の一部（図２（ｂ）の１３ｂ参照）が、梁部１２と同じ薄さに加工されている。言い換えれば、錘部１３は、内周部分１３ｂが梁部１２と同じ厚さを有する。これにより、錘部１３が固定部１１に対して変位した際の応力が梁部１２と錘部１３との接続部分、すなわち梁部１２の付け根部分に集中することを防止でき、結果、半導体加速度センサチップ１０の耐衝撃性を向上することが可能となる。内周部分１３ｂの厚さは、上述した梁部１２の厚さと同様に、例えば０．０１ｍｍ程度とすることができる。また、内周部分１３ｂ以外の部分、すなわち外周部分１３ａ（図２（ｂ）参照）の厚さは、上述したように例えば０．４ｍｍ程度である。また、錘部１３において、内周部分１３ｂの幅、すなわち内側から外側へかけての幅は例えば０．１ｍｍ程度とすることができ、外周部分１３ａの幅は例えば０．３ｍｍ程度とすることができる。
【００２８】
この他、固定部１１は、上方から見た際の一辺の長さを例えば０．８ｍｍ程度とすることができる。
【００２９】
また、各梁部１２の上面には、ピエゾ素子１５が形成されている。また、固定部１１の上面には、電極パッド１４が形成されている。ピエゾ素子１５と電極パッド１４とは、図示しない配線パターンにより電気的に接続されることで、ホイーストン・ブリッジ回路を構成する。電極パッド１４および図示しない配線パターンを介してピエゾ素子１５の抵抗バランスを検知することで、梁部１２に生じた撓みの量を検出することができ、さらにこの撓みの量から半導体加速度センサチップ１０に加えられた加速度の大きさおよび方向を特定することができる。
【００３０】
また、以上のような構成を有する半導体加速度センサチップ１０は、固定部１１が、後述する下部容器１０１の底板１０１ｂに設けられたポール状の台座部１０１ｃに固着される。このように錘部１３の中央に配置された固定部１１をポール状の台座部１０１ｃに固定した構成とすることで、後述する下部容器１０１と上蓋１１１とからなるパッケージが変形した際に半導体加速度センサチップ１０が受ける影響を低減できる。このため、半導体加速度センサチップ１０の機械的強度を例えばガラス基板などを用いて補強する必要が無くなり、結果、製造工程を簡略化することができる。
【００３１】
・半導体加速度センサ装置１００の構成
次に、上述した半導体加速度センサチップ１０を後述する下部容器１０１と上蓋１１１とよりなるパッケージに収納することで形成された、本実施例による半導体加速度センサ装置１００の構成を図面と共に詳細に説明する。
【００３２】
図３（ａ）は、半導体加速度センサ装置１００の構成を示す上視図である。また、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。なお、説明の都合上、図３（ａ）では、半導体加速度センサ装置１００における熱硬化性樹脂１１２と上蓋１１１との構成を省略する。
【００３３】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、半導体加速度センサ装置１００は、半導体加速度センサチップ１０を収納する下部容器１０１と、下部容器１０１を封止する上蓋１１１とを有する。
【００３４】
下部容器１０１は、例えば積層構造を有するセラミック製のパッケージであり、半導体加速度センサチップ１０を収納するためのキャビティ１０２を有する。
【００３５】
キャビティ１０２は、半導体加速度センサチップ１０の外寸法よりも一回り大きい。したがって、半導体加速度センサチップ１０は、錘部１３が中空の状態となるようにキャビティ１０２内に収納される。
【００３６】
キャビティ１０２の側面を形成する下部容器１０１の側壁は、内側、すなわちキャビティ１０２側が、外側の上面よりも一段低い構造を有する。この外側の上面よりも一段低い上面を下段面１０１ａという。下段面１０１ａには、側壁内部を下部容器１０１下面まで貫通するように形成されたビア配線１０４の上端が露出している。この露出部分には、一方の端が半導体加速度センサチップ１０の電極パッド１４に着設されたワイヤ１２１の他方の端が着設される。また、下部容器１０１下面に露出したビア配線１０４の下端は、下部容器１０１下面に形成された電極パッド（これをフットパターン１０５という）に電気的に接続される。これにより、半導体加速度センサチップ１０の電極パッド１４がワイヤ１２１とビア配線１０４とを介して下部容器１０１下面のフットパターン１０５まで電気的に引き出される。このフットパターン１０５は、図示しない回路基板などにおける電極パッドに電気的に接続される電極パッドである。
【００３７】
下部容器１０１の底板１０１ｂには、上述したように、キャビティ１０２内へ突出したポール状の台座部１０１ｃが設けられる。この台座部１０１ｃは、上方から見た際の形状が例えば固定部１１よりも一回り小さな正方形をなす。ただし、これに限定されず、上方から見た際に半導体加速度センサチップ１０の固定部１１から食み出さず、且つ固定部１１を充分な強度で固着することができる程度の大きさ及び形状であれば如何様にも変形することができる。この台座部１０１ｃの上面には、上述したように、半導体加速度センサチップ１０の固定部１１下面が固着される。したがって、台座部１０１ｃの上部は半導体加速度センサチップ１０の空洞１７に収納される。固定部１１と台座部１０１ｃとの固着には、例えばシリコーン樹脂などのような、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）を骨格としたポリオルガノシロキシサンなどによる樹脂１０３を用いることができる。また、この他にも、例えばフッ素樹脂などを適用することもできる。
【００３８】
下部容器１０１の側壁の下段面１０１ａに露出したビア配線１０４には、上述したようにワイヤ１２１の一方の端が着設される。また、同じく上述したように、半導体加速度センサチップ１０の電極パッド１４には、ワイヤ１２１の他方の端が着設される。このワイヤ１２１には、例えば金や銅やアルミニウムなどの金属ワイヤを適用することができる。また、ワイヤ１２１は、例えば超音波併用熱圧着法などを用いてビア配線１０４及び電極パッド１４にボンディングすることができる。
【００３９】
また、以上のように半導体加速度センサチップ１０がキャビティ１０２内に収納された下部容器１０１は、開口側が上蓋１１１により封止される。上蓋１１１の材料には、例えば４２アロイ合金やステンレスなどを適用することができる。下部容器１０１と上蓋１１１との接着には、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂１１２を用いることができる。なお、下部容器１０１と上蓋１１１とからなるパッケージ内部は、例えば窒素ガスやドライエアーなどでパージされる。
【００４０】
・半導体加速度センサチップ１０の製造方法
次に、本実施例による半導体加速度センサチップ１０の製造方法を図面と共に詳細に説明する。
【００４１】
本実施例では、まず、図４（ａ）に示すように、ピエゾ素子１５、電極パッド１４およびこれらを電気的に接続する配線パターン（図示せず）が形成されたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板１０−１を準備する。なお、ＳＯＩ基板１０−１は、例えばバクル基板であるシリコン基板１０−２と、シリコン基板１０−２上に形成されたシリコン酸化膜である埋め込み酸化膜（ＢＯＸ：Buried Oxide）と、埋め込み酸化膜１０−３上に形成されたシリコン薄膜１０−４とを有する。埋め込み酸化膜１０−３の膜厚は、例えば５μｍ程度とすることができる。シリコン薄膜１０−４の膜厚は、例えば５μｍ程度とすることができる。ピエゾ素子１５は、例えばＳＯＩ基板１０−１のシリコン薄膜１０−４における所定の領域にボロンなどの所定の不純物を拡散することで形成することができる。電極パッド１４および配線パターンは、シリコン薄膜１０−４上に例えばアルミニウム（Ａｌ）などの導電膜をパターニングすることで形成することができる。また、ピエゾ素子１５と電極パッド１４と配線パターンとは、上述したように、ホイーストン・ブリッジ回路を構成する。
【００４２】
次に、ピエゾ素子１５と電極パッド１４と配線パターンとが形成された面が下側となるようにＳＯＩ基板１０−１を配置する。この際に上側を向く面を、以下の説明において上面とする。続いて、ＳＯＩ基板１０−１の上面にレジスト液をスピン塗布し、これに既存の露光処理及び現像処理を施すことで、空洞１７を開口する領域上に開口Ａ１１を有するレジストパターンＲ１１を形成する。続いて、レジストパターンＲ１１をマスクとしてＳＯＩ基板１０−１をエッチングすることで、図４（ｂ）に示すように、空洞１７を形成する。この際のエッチングは、固定部１１と梁部１２と錘部１３の内周部分１３ｂとの膜厚が残るようにエッチングされた段階で止められる。これにより、半導体加速度センサチップ１０における固定部１１と錘部１３とがパターニングされる。
【００４３】
次に、ＳＯＩ基板１０−１上のレジストパターンＲ１１を除去した後、再度、ＳＯＩ基板１０−１上にレジスト液をスピン塗布し、これに既存の露光処理及び現像処理を施すことで、梁部１２と固定部１１と錘部１３を残しつつＳＯＩ基板１０−１に貫通孔を形成するための開口Ａ１２を有するレジストパターンＲ１２を形成する。続いて、レジストパターンＲ１２をマスクとしてＳＯＩ基板１０−１をエッチングすることで、ＳＯＩ基板１０−１を貫通する孔を形成する。これにより、図４（ｃ）に示すように、半導体加速度センサチップ１０における梁部１２がパターニングされ、結果、半導体角九度センサチップ１０の構成が２次元的に配列されたウェハを得る。
【００４４】
次に、例えばダイシングブレードを用いて半導体加速度センサチップ１０を個片化することで、本実施例による半導体加速度センサチップ１０（図１及び図２参照）が製造される。
【００４５】
・半導体加速度センサ装置１００の製造方法
次に、本実施例による半導体加速度センサ装置１００の製造方法を図面と共に詳細に説明する。
【００４６】
本実施例では、まず、図５（ａ）に示すように、下部容器１０１を構成するための部材として、グリーンシート１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃおよび１０１Ｄを準備する。グリーンシート１０１Ｄは、キャビティ１０２内へ突出する台座部１０１ｃを構成する部材である。グリーンシート１０１Ｃは、下部容器１０１の側壁における下段面１０１ａよりも突出した部分を構成する部材である。グリーンシート１０１Ｂは、下部容器１０１の側壁における下段面１０１ａよりも下の部分を構成する部材である。グリーンシート１０１Ａは、下部容器１０１における底板を構成する部材である。なお、各グリーンシート１０１Ｃ、１０１Ｂおよび１０１Ａは、それぞれが複数のグリーンシートを積層してなる積層シートであってもよい。
【００４７】
また、グリーンシート１０１Ｃには、パンチング機を用いてキャビティ孔１０２Ｃがパンチング加工されている。グリーンシート１０１Ｂには、同じくパンチング機を用いてキャビティ孔１０２Ｂとビア配線１０４の一部（上部）を形成するためのビアホールとがパンチング加工されている。グリーンシート１０１Ａには、同じくパンチング機を用いてビア配線１０４の一部（下部）を形成するためのビアホールがパンチング加工されている。なお、グリーンシート１０１Ｃに形成されたキャビティ孔１０２Ｃは、グリーンシート１０１Ｂに形成されたキャビティ孔１０２Ｂよりも一回り大きい。これにより、グリーンシート１０１Ｃとグリーンシート１０１Ｂとを積層した際に下段面１０１ａが形成される。また、グリーンシート１０１Ｄは、グリーンシート１０１Ｂに設けられたキャビティ孔１０２Ｂの略中央に配置されるように、グリーンシート１０１Ａ上に載置される。
【００４８】
また、グリーンシート１０１Ｂのビアホールと、グリーンシート１０１Ａのビアホールとは、グリーンシート１０１Ｂおよび１０１Ａを積層した際に重なる位置に形成されている。これらビアホール内部には、ビア配線１０４となる導体パターン１０４Ｂおよび１０４Ａが、例えばスクリーン印刷法によって形成されている。
【００４９】
次に、図５（ｂ）に示すように、グリーンシート１０１Ｃ、１０１Ｂ、１０１Ｄ及び１０１Ａを順に積層し、これらを上下から加圧した後に焼成処理することで、台座部１０１ｃとキャビティ１０２とビア配線１０４とが形成された下部容器１０１を形成する。なお、この焼成処理では、圧力を常圧とし、温度を１５００℃とし、処理時間を２４時間とすることができる。
【００５０】
その後、図５（ｃ）に示すように、下部容器１０１の下面に、ビア配線１０４と電気的に接続するフットパターン１０５を、例えばスクリーン印刷法によって形成する。なお、フットパターン１０５は、各グリーンシート１０１Ｄ、１０１Ｃ、１０１Ｂおよび１０１Ａを接合する前に形成しておいても良い。
【００５１】
以上のように、台座部１０１ｃ、ビア配線１０４およびフットパターン１０５が形成された下部容器１０１を準備すると、次に、図６（ａ）に示すように、半導体加速度センサチップ１０における固定部１１の下面に、例えばシリコーン樹脂などの樹脂１０３を塗着する。次に、樹脂１０３が塗着された半導体加速度センサチップ１０を下部容器１０１の底板１０１ｂから突出した台座部１０１ｃ上面に載置し、これらを上下から加圧した状態で熱処理を行う。これにより、図６（ｂ）に示すように、樹脂１０３が固化し、結果、半導体加速度センサチップ１０が台座部１０１ｃに固着される。なお、この熱処理では、圧力を常圧とし、温度を１８０℃とし、処理時間を１時間とすることができる。
【００５２】
次に、図７（ａ）に示すように、例えば金製のワイヤ１２１をボンディングすることで、半導体加速度センサチップ１０における電極パッド１４と、下部容器１０１側壁に形成されたビア配線１０４とを電気的に接続する。なお、ワイヤ１２１のボンディングには、例えば圧力を３０ｇｆ（／ｃｍ2）とし、温度を２３０℃とした、超音波併用熱圧着法を用いることができる。また、ワイヤ１２１の一方の端がボンディングされる電極パッド１４は、半導体加速度センサチップ１０における固定部１１上に形成されているため、ワイヤ１２１のボンディング時に半導体加速度センサチップ１０における梁部１２などが破損することはない。
【００５３】
次に、図７（ｂ）に示すように、例えば４２アロイ合金やステンレスなどの上蓋１１１を準備し、上蓋１１１の下面に、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂１１２を塗着する。次に、上蓋１１１を下部容器１０１上に載置し、これらを上下から加圧した状態で熱処理を行うことで、上蓋１１１を下部容器１０１に固着する。なお、この熱処理では、圧力を５ｋｇ（／ｃｍ2）とし、温度を１５０℃とし、処理時間を２時間とすることができる。これにより、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すような半導体加速度センサ装置１００が製造される。なお、上蓋１１１で下部容器１０１を封止する際、キャビティ１０２内を例えば窒素ガスやドライエアーでパージする。
【００５４】
・作用効果
以上のように、本実施例による半導体加速度センサチップ１０は、第１の厚さを有する固定部１１と、固定部１１を周囲から囲む錘部１３と、第１の厚さを有し、錘部１３が固定部１１に対して変位できるように固定部１１と錘部１３とを連結する梁部１２と、梁部１２に形成されたピエゾ素子１５とを有して構成される。
【００５５】
半導体加速度センサチップ１０を下部容器１０１と上蓋１１１とからなるパッケージに収納する際にパッケージに固着される固定部１１の厚さと、梁部１２の厚さとを同じ第１の厚さとすることで、梁部１２を固定部１１よりも薄くする工程が不要となるため、製造方法を簡略化することができる。また、製造方法が簡略化されることで、製造時の破損を防止することも可能となる。これにより、半導体加速度センサチップ１０、強いては半導体加速度センサ装置１００の歩留りを向上することが可能となる。なお、梁部１２は必要な厚さまで薄くすることが可能であるため、半導体加速度センサチップ１０のセンサ感度を低下させることはない。
【００５６】
また、本実施例による半導体加速度センサチップ１０の製造方法は、上面における所定の領域（固定部１１が形成される領域。これを第１領域とする）に形成された電極パッド１４と、上面における第１領域周囲の所定の領域（梁部１２が形成される領域。これを第２領域とする）に形成されたピエゾ素子１５と、電極パッド１４とピエゾ素子１５とを電気的に接続する配線パターンとを備えたＳＯＩ基板１０−１を準備し、ＳＯＩ基板１０−１における第１領域と第２領域と第２領域周囲の所定の領域（錘部１３が形成される領域。これを第３領域とする）とを、第１の厚さが残るように裏面から掘削し、第３領域周囲の第４領域の端でＳＯＩ基板１０−１を個片化する。
【００５７】
第１領域の厚さ、すなわち固定部１１の厚さと、第２領域の厚さ、すなわち梁部１２の厚さとを同じ第１の厚さとすることで、梁部１２を固定部１１よりも薄くする工程が不要となるため、製造方法を簡略化することができる。また、製造方法が簡略化されることで、製造時の破損を防止することも可能となる。これにより、半導体加速度センサチップ１０の歩留りを向上することが可能となり、強いては半導体加速度センサ装置１００の歩留りを向上することが可能となる。なお、梁部１２は必要な厚さまで薄くすることが可能であるため、半導体加速度センサチップ１０のセンサ感度を低下させることはない。また、錘部１３の内周部分１３ｂである第３領域の厚さを、固定部１１である第１領域及び梁部１２である第２領域の厚さと同じ第１の厚さとすることで、錘部１３が固定部１１に対して変位した際の応力が梁部１２と錘部１３との接続部分、すなわち第２領域と第３領域との付け根部分に集中することを防止でき、結果、半導体加速度センサチップ１０の耐衝撃性を向上することが可能となる。強いては、半導体加速度センサ装置１００の耐衝撃性を向上することが可能となる。
【実施例２】
【００５８】
次に、本発明の実施例２について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例１と同様である。
【００５９】
・半導体加速度センサチップ２０の構成
図８（ａ）は本実施例による３次元加速度センサである半導体加速度センサチップ２０を斜め上方から見た際の概略構成を示す斜視図である。図８（ｂ）は半導体加速度センサチップ２０を斜め下方から見た際の概略構成を示す斜視図である。なお、本実施例では、実施例１と同様に、ピエゾ抵抗効果、すなわち発生した応力に比例して抵抗値が変化する現象を利用した、３次元加速度センサを例に挙げて説明する。
【００６０】
また、図９（ａ）は半導体加速度センサチップ２０の上視図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図であり、図９（ｃ）は半導体加速度センサチップ２０の下視図である。
【００６１】
図８及び図９に示すように、半導体加速度センサチップ２０は、実施例１における半導体加速度センサチップ１０と同様に、固定部１１と錘部１３と電極パッド１４とを有する。また、半導体加速度センサチップ２０では、半導体加速度センサチップ１０における梁部１２が梁部２２に置き換えられると共に、各梁部２２に複数のピエゾ素子１５が設けられる。固定部１１と梁部２２と錘部１３とは、所定の半導体基板を加工することで、一体に形成されている。なお、固定部１１と梁部２２と錘部１３とが作り込まれる所定の半導体基板には、例えばシリコン基板などを適用することが可能である。
【００６２】
固定部１１、梁部２２及び錘部１３よりなる半導体基板は、実施例１と同様に、内部に開口形状が正方形の空洞１７を有し且つこの空洞１７の上面側が塞がれた四角柱状の部材である。言い換えれば、半導体加速度センサチップ２０を構成する半導体基板は、裏面側から開口することで形成された空洞１７を有し、この構成により、固定部１１と梁部２２と錘部１３の内周部分１３ｂとが、錘部１３の外周部分１３ａよりも薄膜化されている。
【００６３】
ここで、固定部１１と錘部１３は、上述したように、実施例１と同様であるため、個々では詳細な説明を省略する。
【００６４】
梁部２２は、実施例１と同様に、例えば４本設けられ、それぞれ錘部１３の内側の辺の略中央と固定部１１の辺の略中央とを連結する（図８及び図９参照）。各梁部２２は、半導体加速度センサチップ２０に加速度が加えられた際、錘部１３の慣性運動によって撓むように形成されている。すなわち、梁部２２は可撓性を有する。これにより、錘部１３が固定部１１に対して変位できるように、錘部１３と固定部１１とが４本の梁部２２により連結される。
【００６５】
ただし、本実施例による梁部２２は、固定部１１の一辺の長さと同等の幅を有する。したがって、本実施例では、梁部２２の上面の幅が例えば０．５ｍｍ程度となる。この他の寸法は、実施例１による梁部１２と同様とすることができる。
【００６６】
なお、各梁部２２の厚さは、実施例１と同様に、固定部１１の厚さと同じである。これにより、梁部２２を固定部１１よりも薄く加工する工程が不要となり、製造工程が簡略化されると共に、製造時の破損が防止されて歩留りが向上する。また、この構成により、錘部１３が固定部１１に対して変位した際の応力が梁部２２と固定部１１との接続部分、すなわち梁部２２の付け根部分に集中することも防止でき、結果、半導体加速度センサチップ２０の耐衝撃性を向上することが可能となる。
【００６７】
また、各梁部２２の上面には、上述したように、複数のピエゾ素子１５が形成されている。複数のピエゾ素子１５は、固定部１１の上面に形成された電極パッド１４と図示しない配線パターンにより電気的に接続されることで、ホイーストン・ブリッジ回路を構成する。
【００６８】
このように、各梁部２２に複数のピエゾ素子１５を設けることで、センサ特性を安定化させることができる。すなわち、例えば、各梁部２２において、複数のピエゾ素子１５から取り出した抵抗値を平均化することで、それぞれの梁部２２に生じた撓みを安定して検出することができる。また、例えば何れか１つのピエゾ素子１５が破損した場合でも、他のピエゾ素子１５から読み出した抵抗値を用いて加速度を検出することが可能であるため、安定したセンサ動作が可能となる。
【００６９】
この他の構成は、実施例１と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７０】
・半導体加速度センサチップ２０の製造方法
また、本実施例による半導体加速度センサチップ２０の製造方法は、実施例１による半導体加速度センサチップ１０の製造方法と略同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、本実施例による製造方法では、実施例１における製造方法において、梁部１２と固定部１１と錘部１３を残しつつＳＯＩ基板１０−１に貫通孔を形成するためのレジストパターンＲ１２が、梁部２２と固定部１１と錘部１３を残しつつＳＯＩ基板１０−１に貫通孔を形成するためのレジストパターンに置き換えられる。また、本実施例による製造方法では、ピエゾ素子１５が、ＳＯＩ基板１０−１における梁部２２が形成される領域に、図９（ａ）に示すように複数形成される。
【００７１】
・半導体加速度センサ装置２００の構成及び製造方法
次に、上述した半導体加速度センサチップ２０を下部容器１０１と上蓋１１１とよりなるパッケージに収納することで形成された、本実施例による半導体加速度センサ装置２００の構成を図面と共に詳細に説明する。
【００７２】
図１０（ａ）は、半導体加速度センサ装置２００の構成を示す上視図である。また、図１０（ｂ）は図１０（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。なお、説明の都合上、図１０（ａ）では、半導体加速度センサ装置２００における熱硬化性樹脂１１２と上蓋１１１との構成を省略する。
【００７３】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、半導体加速度センサ装置２００では、実施例１と同様のパッケージを用いることができる。すなわち、半導体加速度センサ装置２００は、半導体加速度センサチップ２０を収納する下部容器１０１と、下部容器１０１を封止する上蓋１１１とを有する。したがって、本実施例では、実施例１において説明した下部容器１０１と上蓋１１１とよりなるパッケージの構成及びその製造方法を採用することで、その詳細な説明を省略する。
【００７４】
・作用効果
以上のように、本実施例による半導体加速度センサチップ２０は、第１の厚さを有する固定部１１と、固定部１１を周囲から囲む錘部１３と、第１の厚さを有し、錘部１３が固定部１１に対して変位できるように固定部１１と錘部１３とを連結する梁部２２と、梁部２２に形成された複数のピエゾ素子１５とを有して構成される。
【００７５】
半導体加速度センサチップ２０を下部容器１０１と上蓋１１１とからなるパッケージに収納する際にパッケージに固着される固定部１１の厚さと、梁部２２の厚さとを同じ第１の厚さとすることで、梁部２２を固定部１１よりも薄くする工程が不要となるため、製造方法を簡略化することができる。また、製造方法が簡略化されることで、製造時の破損を防止することも可能となる。これにより、半導体加速度センサチップ２０、強いては半導体加速度センサ装置２００の歩留りを向上することが可能となる。なお、梁部２２は必要な厚さまで薄くすることが可能であるため、半導体加速度センサチップ２０のセンサ感度を低下させることはない。さらに、各梁部２２に複数のピエゾ素子１５を設けることで、センサ特性を安定化させることができる。すなわち、例えば、各梁部２２において、複数のピエゾ素子１５から取り出した抵抗値を平均化することで、それぞれの梁部２２に生じた撓みを安定して検出することができる。また、例えば何れか１つのピエゾ素子１５が破損した場合でも、他のピエゾ素子１５から読み出した抵抗値を用いて加速度を検出することが可能であるため、安定したセンサ動作が可能となる。
【００７６】
また、本実施例による半導体加速度センサチップ２０の製造方法は、上面における所定の領域（固定部１１が形成される領域。これを第１領域とする）に形成された電極パッド１４と、上面における第１領域周囲の所定の領域（梁部２２が形成される領域。これを第２領域とする）に形成されたピエゾ素子１５と、電極パッド１４とピエゾ素子１５とを電気的に接続する配線パターンとを備えたＳＯＩ基板１０−１を準備し、ＳＯＩ基板１０−１における第１領域と第２領域と第２領域周囲の所定の領域（錘部１３が形成される領域。これを第３領域とする）とを、第１の厚さが残るように裏面から掘削し、第３領域周囲の第４領域の端でＳＯＩ基板１０−１を個片化する。
【００７７】
第１領域の厚さ、すなわち固定部１１の厚さと、第２領域の厚さ、すなわち梁部２２の厚さとを同じ第１の厚さとすることで、梁部２２を固定部１１よりも薄くする工程が不要となるため、製造方法を簡略化することができる。また、製造方法が簡略化されることで、製造時の破損を防止することも可能となる。これにより、半導体加速度センサチップ２０の歩留りを向上することが可能となり、強いては半導体加速度センサ装置２００の歩留りを向上することが可能となる。なお、梁部２２は必要な厚さまで薄くすることが可能であるため、半導体加速度センサチップ２０のセンサ感度を低下させることはない。また、錘部１３の内周部分１３ｂである第３領域の厚さを、固定部１１である第１領域及び梁部２２である第２領域の厚さと同じ第１の厚さとすることで、錘部１３が固定部１１に対して変位した際の応力が梁部２２と錘部１３との接続部分、すなわち第２領域と第３領域との付け根部分に集中することを防止でき、結果、半導体加速度センサチップ２０の耐衝撃性を向上することが可能となる。強いては、半導体加速度センサ装置２００の耐衝撃性を向上することが可能となる。
【００７８】
この他の効果は、上述した他の実施例と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【実施例３】
【００７９】
次に、本発明の実施例３について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例１または実施例２と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例１または実施例２と同様である。
【００８０】
・半導体加速度センサチップ３０の構成
図１１（ａ）は半導体加速度センサチップ３０の上視図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図であり、図１１（ｃ）は図１１（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図である。また、図１２は半導体加速度センサチップ３０の下視図である。なお、本実施例では、実施例１及び２と同様に、ピエゾ抵抗効果、すなわち発生した応力に比例して抵抗値が変化する現象を利用した、３次元加速度センサを例に挙げて説明する。
【００８１】
図１１及び図１２に示すように、半導体加速度センサチップ３０は、固定部３１と梁部３２と錘部１３と電極パッド１４とピエゾ素子１５とを有する。固定部３１と梁部３２と錘部１３とは、所定の半導体基板を加工することで、一体に形成されている。なお、固定部３１と梁部３２と錘部１３とが作り込まれる所定の半導体基板には、実施例１及び２と同様に、例えばシリコン基板などを適用することが可能である。
【００８２】
本実施例では、図１０及び図１１に示すように、半導体加速度センサチップ３０を構成する半導体基板における中央の円形状の領域が固定部３１であり、側壁である外周部分１３ａ（図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）参照）とこれから所定距離内側までの領域である内周部分３３ｂ（図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）参照）とが錘部１３であり、固定部３１と錘部１３との間の領域が梁部３２である。なお、この構成において、錘部１３は実施例１及び２と同様の形状である。
【００８３】
また、固定部３１、梁部３２及び錘部１３よりなる半導体基板は、実施例１及び２と同様に、内部に開口形状が正方形の空洞１７を有し且つこの空洞１７の上面側が塞がれた四角柱状の部材である。言い換えれば、半導体加速度センサチップ３０を構成する半導体基板は、裏面側から開口することで形成された空洞１７を有し、この構成により、固定部３１と梁部３２と錘部１３の内周部分３３ｂとが、錘部１３の外周部分１３ａよりも薄膜化されている。
【００８４】
以上の構成において、固定部３１は、後述する下部容器３０１の底板１０１ｂに設けられたポール状の台座部３０１ｃに固着される。このように錘部１３の中央に配置された固定部３１をポール状の台座部３０１ｃに固定した構成とすることで、実施例１及び２と同様に、後述する下部容器３０１と上蓋１１１とからなるパッケージが変形した際に半導体加速度センサチップ３０が受ける影響を低減できる。このため、半導体加速度センサチップ３０の機械的強度を例えばガラス基板などを用いて補強する必要が無くなり、結果、製造工程を簡略化することができる。
【００８５】
梁部３２は、固定部３１と錘部１３との間を完全に塞ぎ且つこれらを連結する。すなわち、本実施例では、固定部３１から錘部１３にかけての領域が面一である。ただし、本実施例による梁部３２は、実施例１及び２と同様に、半導体加速度センサチップ３０に加速度が加えられた際、錘部１３の慣性運動によって撓むように形成されている。すなわち、梁部３２は可撓性を有する。
【００８６】
本実施例では、梁部３２が錘部１３の慣性運動に対して撓むように構成するために、梁部３２の最も短い部分の長さ、すなわち錘部１３の内周の一辺の長さと固定部３１の直径との差の１／２の長さを例えば０．３ｍｍ程度とし、梁部３２の厚さを例えば０．０１ｍｍ程度とし、錘部１３の最も厚い部分の厚さを例えば０．４ｍｍ程度とする。
【００８７】
また、本実施例では、固定部３１の厚さ及び錘部１３における内周部分３３ｂの厚さも、梁部３２と同様に、例えば０．０１ｍｍ程度とする。これにより、梁部３２を固定部３１よりも薄く加工する工程が不要となり、製造工程が簡略化されると共に、製造時の破損が防止されて歩留りが向上する。また、この構成により、錘部１３が固定部３１に対して変位した際の応力が梁部３２と固定部３１との接続部分、すなわち梁部３２の付け根部分に集中することも防止でき、結果、半導体加速度センサチップ３０の耐衝撃性を向上することが可能となる。
【００８８】
この他、固定部３１は、上方から見た際の直径を例えば０．８ｍｍ程度とすることができる。
【００８９】
また、梁部３２の上面には、固定部３１を二重に取り囲むように配列された複数のピエゾ素子１５が形成されている。各ピエゾ素子１５は、固定部３１の中央から放射状に伸びた線（以下、軸という）に沿って配置される。また、各軸にはピエゾ素子１５がそれぞれ２つずつ配置されている。言い換えれば、梁部３２の上面には、固定部３１を取り囲むように配列された複数のピエゾ素子１５と、これをさらに取り囲むように配列された複数のピエゾ素子１５とが形成される。
【００９０】
複数のピエゾ素子１５は、固定部３１の上面に形成された電極パッド１４と図示しない配線パターンにより電気的に接続されることで、ホイーストン・ブリッジ回路を構成する。
【００９１】
このように、複数のピエゾ素子１５を、固定部３１を取り囲むように、言い換えればサークル状に配置することで、梁部３２に生じた撓みをより詳細に検出することが可能となり、これにより、より高い精度で加速度を検出することが可能となる。
【００９２】
・半導体加速度センサ装置３００の構成
次に、上述した半導体加速度センサチップ３０を後述する下部容器３０１と上蓋１１１とよりなるパッケージに収納することで形成された、本実施例による半導体加速度センサ装置３００の構成を図面と共に詳細に説明する。
【００９３】
図１３（ａ）は、半導体加速度センサ装置３００の構成を示す上視図である。また、図１３（ｂ）は図１３（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図である。なお、説明の都合上、図１３（ａ）では、半導体加速度センサ装置３００における熱硬化性樹脂１１２と上蓋１１１との構成を省略する。
【００９４】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、半導体加速度センサ装置３００は、半導体加速度センサチップ３０を収納する下部容器３０１と、下部容器３０１を封止する上蓋１１１とを有する。
【００９５】
下部容器３０１は、実施例１及び２による下部容器１０１と同様に、例えば積層構造を有するセラミック製のパッケージであり、半導体加速度センサチップ３０を収納するためのキャビティ１０２を有する。
【００９６】
キャビティ１０２は、実施例１及び２と同様に、半導体加速度センサチップ３０の外寸法よりも一回り大きい。したがって、半導体加速度センサチップ３０は、錘部１３が中空の状態となるようにキャビティ１０２内に収納される。
【００９７】
キャビティ１０２の側面を形成する下部容器３０１の側壁は、実施例１及び２と同様に、内側、すなわちキャビティ１０２側に、外側の上面よりも一段低い下段面１０１ａを有する。下段面１０１ａには、側壁内部を下部容器３０１下面まで貫通するように形成されたビア配線１０４の上端が露出している。この露出部分には、一方の端が半導体加速度センサチップ３０の電極パッド１４に着設されたワイヤ１２１の他方の端が着設される。また、下部容器３０１下面に露出したビア配線１０４の下端は、下部容器３０１下面に形成された電極パッド（これをフットパターン１０５という）に電気的に接続される。これにより、半導体加速度センサチップ３０の電極パッド１４がワイヤ１２１とビア配線１０４とを介して下部容器３０１下面のフットパターン１０５まで電気的に引き出される。
【００９８】
下部容器３０１の底板１０１ｂには、キャビティ１０２内へ突出したポール状の台座部３０１ｃが設けられる。この台座部３０１ｃは、上方から見た際の形状が例えば固定部３１よりも一回り小さな円形をなす。ただし、これに限定されず、上方から見た際に半導体加速度センサチップ３０の固定部３１から食み出さず、且つ固定部３１を充分な強度で固着することができる程度の大きさ及び形状であれば如何様にも変形することができる。この台座部３０１ｃの上面には、上述したように、半導体加速度センサチップ３０の固定部３１下面が固着される。したがって、台座部３０１ｃの上部は半導体加速度センサチップ３０の空洞１７に収納される。固定部３１と台座部部３０１ｃとの固着には、例えばシリコーン樹脂などのような、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）を骨格としたポリオルガノシロキシサンなどによる樹脂１０３を用いることができる。また、この他にも、例えばフッ素樹脂などを適用することもできる。
【００９９】
下部容器３０１の側壁の下段面１０１ａに露出したビア配線１０４には、上述したようにワイヤ１２１の一方の端が着設される。また、同じく上述したように、半導体加速度センサチップ３０の電極パッド１４には、ワイヤ１２１の他方の端が着設される。このワイヤ１２１には、例えば金や銅やアルミニウムなどの金属ワイヤを適用することができる。また、ワイヤ１２１は、例えば超音波併用熱圧着法などを用いてビア配線１０４及び電極パッド１４にボンディングすることができる。
【０１００】
また、以上のように半導体加速度センサチップ３０がキャビティ１０２内に収納された下部容器３０１は、開口側が上蓋１１１により封止される。上蓋１１１の材料には、例えば４２アロイ合金やステンレスなどを適用することができる。下部容器３０１と上蓋１１１との接着には、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂１１２を用いることができる。なお、下部容器３０１と上蓋１１１とからなるパッケージ内部は、例えば窒素ガスやドライエアーなどでパージされる。
【０１０１】
この他の構成は、実施例１又は２と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１０２】
・半導体加速度センサチップ３０の製造方法
また、本実施例による半導体加速度センサチップ３０の製造方法は、実施例１による半導体加速度センサチップ１０の製造方法において、図４（ｃ）を用いて説明した工程を省略することで形成することが可能である。すなわち、ＳＯＩ基板１０−１を貫通する孔を形成して梁部１２をパターニングする工程を省略することで形成することが可能である。このため、本実施例では詳細な説明を省略する。なお、本実施例による製造方法では、ピエゾ素子１５が、ＳＯＩ基板１０−１における梁部３２が形成される領域に、図１０（ａ）に示すように複数形成される。
【０１０３】
・半導体加速度センサ装置３００の製造方法
次に、本実施例による半導体加速度センサ装置３００の製造方法を図面と共に詳細に説明する。なお、本実施例による半導体加速度センサ装置３００の製造方法において、半導体加速度センサチップ３０を下部容器３０１及び上蓋１１１よりなるパッケージに収納する工程は、実施例１又は２と略同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。したがって、以下では、下部容器３０１の製造方法についてのみ言及する。
【０１０４】
本実施例では、まず、図１４（ａ）に示すように、下部容器３０１を構成するための部材として、グリーンシート１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃおよび３０１Ｄを準備する。グリーンシート３０１Ｄは、キャビティ１０２内へ突出する台座部３０１ｃを構成する部材である。グリーンシート１０１Ｃは、下部容器３０１の側壁における下段面１０１ａよりも突出した部分を構成する部材である。グリーンシート１０１Ｂは、下部容器３０１の側壁における下段面１０１ａよりも下の部分を構成する部材である。グリーンシート１０１Ａは、下部容器３０１における底板を構成する部材である。なお、各グリーンシート１０１Ｃ、１０１Ｂおよび１０１Ａは、それぞれが複数のグリーンシートを積層してなる積層シートであってもよい。
【０１０５】
グリーンシート１０１Ｃには、実施例１と同様に、パンチング機を用いてキャビティ孔１０２Ｃがパンチング加工されている。グリーンシート１０１Ｂには、同じくパンチング機を用いてキャビティ孔１０２Ｂとビア配線１０４の一部（上部）を形成するためのビアホールとがパンチング加工されている。グリーンシート１０１Ａには、実施例１と同様に、同じくパンチング機を用いてビア配線１０４の一部（下部）を形成するためのビアホールがパンチング加工されている。なお、グリーンシート１０１Ｃに形成されたキャビティ孔１０２Ｃは、グリーンシート１０１Ｂに形成されたキャビティ孔１０２Ｂよりも一回り大きい。これにより、グリーンシート１０１Ｃとグリーンシート１０１Ｂとを積層した際に下段面１０１ａが形成される。また、グリーンシート３０１Ｄは、グリーンシート１０１Ｂに設けられたキャビティ孔１０２Ｂの略中央に配置されるように、グリーンシート１０１Ａ上に載置される。
【０１０６】
また、グリーンシート１０１Ｂのビアホールと、グリーンシート１０１Ａのビアホールとは、グリーンシート１０１Ｂおよび１０１Ａを積層した際に重なる位置に形成されている。これらビアホール内部には、ビア配線１０４となる導体パターン１０４Ｂおよび１０４Ａが、例えばスクリーン印刷法によって形成されている。
【０１０７】
次に、図１４（ｂ）に示すように、グリーンシート１０１Ｃ、１０１Ｂ、３０１Ｄ及び１０１Ａを順に積層し、これらを上下から加圧した後に焼成処理することで、台座部３０１ｃとキャビティ１０２とビア配線１０４とが形成された下部容器３０１を形成する。なお、この焼成処理では、圧力を常圧とし、温度を１５００℃とし、処理時間を２４時間とすることができる。
【０１０８】
その後、図１４（ｃ）に示すように、下部容器３０１の下面に、ビア配線１０４と電気的に接続するフットパターン１０５を、例えばスクリーン印刷法によって形成する。なお、フットパターン１０５は、各グリーンシート３０１Ｄ、１０１Ｃ、１０１Ｂおよび１０１Ａを接合する前に形成しておいても良い。
【０１０９】
以上の工程を経ることで、本実施例による下部容器３０１を形成する。その後、実施例１において図４及び図６を用いて説明したように、半導体加速度センサチップ３０の固定部３１を、例えばシリコーン樹脂などの樹脂１０３を用いて下部容器３０１の台座部３０１ｃに固着し、次に例えば金製のワイヤ１２１をボンディングすることで、半導体加速度センサチップ３０における電極パッド１４と、下部容器３０１側壁に形成されたビア配線１０４とを電気的に接続した後、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂１１２を用いて下部容器３０１の開口に４２アロイ合金やステンレスなどの上蓋１１１を固着することで、これを封止する。これにより、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すような半導体加速度センサ装置３００が製造される。なお、上蓋１１１で下部容器３０１を封止する際、キャビティ１０２内は例えば窒素ガスやドライエアーでパージされる。
【０１１０】
・作用効果
以上のように、本実施例による半導体加速度センサチップ３０は、第１の厚さを有する固定部３１と、固定部３１を周囲から囲む錘部１３と、第１の厚さを有し、錘部１３が固定部３１に対して変位できるように固定部３１と錘部１３とを連結する梁部３２と、固定部３１を囲むように梁部３２に形成された複数のピエゾ素子１５とを有して構成される。
【０１１１】
半導体加速度センサチップ３０を下部容器３０１と上蓋１１１とからなるパッケージに収納する際にパッケージに固着される固定部３１の厚さと、梁部３２の厚さとを同じ第１の厚さとすることで、梁部３２を固定部３１よりも薄くする工程が不要となるため、製造方法を簡略化することができる。また、製造方法が簡略化されることで、製造時の破損を防止することも可能となる。これにより、半導体加速度センサチップ３０、強いては半導体加速度センサ装置３００の歩留りを向上することが可能となる。なお、梁部３２は必要な厚さまで薄くすることが可能であるため、半導体加速度センサチップ３０のセンサ感度を低下させることはない。さらに、複数のピエゾ素子１５を、固定部３１を取り囲むように、言い換えればサークル状に配置することで、梁部３２に生じた撓みをより詳細に検出することが可能となり、これにより、より高い精度で加速度を検出することが可能となる。
【０１１２】
また、本実施例による半導体加速度センサチップ３０の製造方法は、上面における所定の領域（固定部３１が形成される領域。これを第１領域とする）に形成された電極パッド１４と、上面における第１領域周囲の所定の領域（梁部３２が形成される領域。これを第２領域とする）に形成されたピエゾ素子１５と、電極パッド１４とピエゾ素子１５とを電気的に接続する配線パターンとを備えたＳＯＩ基板１０−１を準備し、ＳＯＩ基板１０−１における第１領域と第２領域と第２領域周囲の所定の領域（錘部１３が形成される領域。これを第３領域とする）とを、第１の厚さが残るように裏面から掘削し、第３領域周囲の第４領域の端でＳＯＩ基板１０−１を個片化する。
【０１１３】
第１領域の厚さ、すなわち固定部３１の厚さと、第２領域の厚さ、すなわち梁部３２の厚さとを同じ第１の厚さとすることで、梁部３２を固定部３１よりも薄くする工程が不要となるため、製造方法を簡略化することができる。また、製造方法が簡略化されることで、製造時の破損を防止することも可能となる。これにより、半導体加速度センサチップ３０の歩留りを向上することが可能となり、強いては半導体加速度センサ装置３００の歩留りを向上することが可能となる。なお、梁部３２は必要な厚さまで薄くすることが可能であるため、半導体加速度センサチップ３０のセンサ感度を低下させることはない。また、錘部１３の内周部分１３ｂである第３領域の厚さを、固定部３１である第１領域及び梁部３２である第２領域の厚さと同じ第１の厚さとすることで、錘部１３が固定部３１に対して変位した際の応力が梁部３２と錘部１３との接続部分、すなわち第２領域と第３領域との付け根部分に集中することを防止でき、結果、半導体加速度センサチップ３０の耐衝撃性を向上することが可能となる。強いては、半導体加速度センサ装置３００の耐衝撃性を向上することが可能となる。
【０１１４】
この他の効果は、上述した他の実施例と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【実施例４】
【０１１５】
次に、本発明の実施例４について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例１から実施例３のいずれかと同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例１から実施例３のいずれかと同様である。
【０１１６】
・半導体加速度センサチップ４０の構成
図１５（ａ）は半導体加速度センサチップ４０の上視図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）におけるＨ−Ｈ断面図であり、図１５（ｃ）は図１５（ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。また、図１６は半導体加速度センサチップ４０の下視図である。なお、本実施例では、実施例１から３と同様に、ピエゾ抵抗効果、すなわち発生した応力に比例して抵抗値が変化する現象を利用した、３次元加速度センサを例に挙げて説明する。
【０１１７】
図１５及び図１６に示すように、半導体加速度センサチップ４０は、固定部３１と梁部４２と錘部４３と電極パッド１４とピエゾ素子１５とを有する。固定部３１と梁部４２と錘部４３とは、所定の半導体基板を加工することで、一体に形成されている。なお、固定部３１と梁部４２と錘部４３とが作り込まれる所定の半導体基板には、実施例１から３と同様に、例えばシリコン基板などを適用することが可能である。
【０１１８】
本実施例では、図１４及び図１５に示すように、半導体加速度センサチップ４０を構成する半導体基板における中央の円形状の領域が固定部３１であり、側壁である外周部分１３ａ（図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）参照）とこれから所定距離内側までの領域である内周部分４３ｂ（図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）参照）とが錘部４３であり、固定部３１と錘部４３との間の領域が梁部４２である。なお、この構成において、固定部３１は実施例３と同様の形状である。
【０１１９】
また、固定部３１、梁部４２及び錘部４３よりなる半導体基板は、実施例１から３と同様に、内部に開口形状が円形の空洞４７を有し且つこの空洞４７の上面側が塞がれた四角柱状の部材である。言い換えれば、半導体加速度センサチップ４０を構成する半導体基板は、裏面側から開口することで形成された空洞４７を有し、この構成により、固定部３１と梁部４２と錘部４３の内周部分４３ｂとが、錘部４３の外周部分１３ａよりも薄膜化されている。ただし、本実施例による空洞４７は、開口形状が円形である。例えば正方形の一辺の長さと円形の直径とを同一の長さとした場合、開口形状を円形とした場合の方が、開口形状を正方形とした場合よりも、錘部４３における厚い部分、すなわち外周部分４３ａが半導体加速度センサチップ４０において占める体積が大きい。すなわち、開口形状を円形とすることで錘部４３を重くすることができる。これにより、半導体加速度センサチップ４０に生じた加速度によって梁部４３が撓む量を大きくすることが可能となり、半導体加速度センサ装置４００のセンサ感度を高めることが可能となる。開口形状を円形とすることで、外周部分４３ａの大きさを小さくすることも可能となるため、半導体加速度センサチップ４０を小型化することも可能となる。
【０１２０】
以上の構成において、固定部３１は、実施例３と同様に、下部容器３０１の底板１０１ｂに設けられたポール状の台座部３０１ｃに固着される。このように錘部４３の中央に配置された固定部３１をポール状の台座部３０１ｃに固定した構成とすることで、実施例１から３と同様に、下部容器３０１と上蓋１１１とからなるパッケージが変形した際に半導体加速度センサチップ４０が受ける影響を低減できる。このため、半導体加速度センサチップ４０の機械的強度を例えばガラス基板などを用いて補強する必要が無くなり、結果、製造工程を簡略化することができる。
【０１２１】
梁部４２は、実施例３と同様に、固定部３１と錘部４３との間を完全に塞ぎ且つこれらを連結する。すなわち、本実施例では、固定部３１から錘部４３にかけての領域が面一である。ただし、本実施例による梁部４２は、実施例１から３と同様に、半導体加速度センサチップ４０に加速度が加えられた際、錘部４３の慣性運動によって撓むように形成されている。すなわち、梁部４２は可撓性を有する。
【０１２２】
本実施例では、梁部４２が錘部４３の慣性運動に対して撓むように構成するために、梁部４２の最も短い部分の長さ、すなわち錘部４３の直径と固定部３１の直径との差の１／２の長さを例えば０．３ｍｍ程度とし、梁部４２の厚さを例えば０．０１ｍｍ程度とし、錘部４３の最も厚い部分の厚さを例えば０．４ｍｍ程度とする。
【０１２３】
また、本実施例では、固定部３１の厚さ及び錘部４３における内周部分４３ｂの厚さも、梁部４２と同様に、例えば０．０１ｍｍ程度とする。これにより、梁部４２を固定部３１よりも薄く加工する工程が不要となり、製造工程が簡略化されると共に、製造時の破損が防止されて歩留りが向上する。また、この構成により、錘部４３が固定部３１に対して変位した際の応力が梁部４２と固定部３１との接続部分、すなわち梁部４２の付け根部分に集中することも防止でき、結果、半導体加速度センサチップ４０の耐衝撃性を向上することが可能となる。
【０１２４】
この他、固定部３１は、上方から見た際の直径を例えば０．８ｍｍ程度とすることができる。
【０１２５】
また、梁部４２の上面には、実施例３と同様に、固定部３１を二重に取り囲むように配列された複数のピエゾ素子１５が形成されている。各ピエゾ素子１５は、固定部３１の中央から放射状に伸びた線（以下、軸という）に沿って配置される。また、各軸にはピエゾ素子１５がそれぞれ２つずつ配置されている。言い換えれば、梁部４２の上面には、固定部３１を取り囲むように配列された複数のピエゾ素子１５と、これをさらに取り囲むように配列された複数のピエゾ素子１５とが形成される。このように、複数のピエゾ素子１５を、固定部３１を取り囲むように、言い換えればサークル状に配置することで、梁部４２に生じた撓みをピエゾ素子１５が構成するホイーストン・ブリッジ回路を用いてより詳細に検出することが可能となり、これにより、より高い精度で加速度を検出することが可能となる。
【０１２６】
・半導体加速度センサチップ３０の製造方法
また、本実施例による半導体加速度センサチップ４０の製造方法は、実施例３による半導体加速度センサチップ３０と同様に、実施例１による半導体加速度センサチップ１０の製造方法において、図４（ｃ）を用いて説明した工程を省略することで形成することが可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、本実施例による製造方法では、実施例３と同様に、ピエゾ素子１５が、ＳＯＩ基板１０−１における梁部４２が形成される領域に、図１４（ａ）に示すように複数形成される。また、本実施例による製造方法では、空洞１７を形成するためのレジストパターンＲ１１が、空洞４７を形成するためのレジストパターンに置き換えられる。すなわち、図４（ｂ）に示す工程で用いるレジストパターンが、円形の開口を有するレジストパターンに置き換えられる。
【０１２７】
・半導体加速度センサ装置４００の構成及び製造方法
次に、上述した半導体加速度センサチップ４０を下部容器３０１と上蓋１１１とよりなるパッケージに収納することで形成された、本実施例による半導体加速度センサ装置４００の構成を図面と共に詳細に説明する。
【０１２８】
図１７（ａ）は、半導体加速度センサ装置４００の構成を示す上視図である。また、図１７（ｂ）は図１７（ａ）におけるＪ−Ｊ断面図である。なお、説明の都合上、図１７（ａ）では、半導体加速度センサ装置４００における熱硬化性樹脂１１２と上蓋１１１との構成を省略する。
【０１２９】
図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示すように、半導体加速度センサ装置４００では、実施例３と同様のパッケージを用いることができる。すなわち、半導体加速度センサ装置４００は、半導体加速度センサチップ４０を収納する下部容器３０１と、下部容器３０１を封止する上蓋１１１とを有する。したがって、本実施例では、実施例１及び３において説明した下部容器３０１と上蓋１１１とよりなるパッケージの構成及びその製造方法を採用することで、その詳細な説明を省略する。
【０１３０】
・作用効果
以上のように、本実施例による半導体加速度センサチップ４０は、第１の厚さを有する固定部３１と、固定部３１を周囲から囲み、第１の厚さよりも厚い第２の厚さを有し且つ第１の厚さ部分との境界の形状が円形である錘部４３と、第１の厚さを有し、錘部４３が固定部３１に対して変位できるように固定部３１と錘部４３とを連結する梁部４２と、固定部３１を囲むように梁部４２に形成された複数のピエゾ素子１５とを有して構成される。
【０１３１】
半導体加速度センサチップ４０を下部容器３０１と上蓋１１１とからなるパッケージに収納する際にパッケージに固着される固定部３１の厚さと、梁部４２の厚さとを同じ第１の厚さとすることで、梁部４２を固定部３１よりも薄くする工程が不要となるため、製造方法を簡略化することができる。また、製造方法が簡略化されることで、製造時の破損を防止することも可能となる。これにより、半導体加速度センサチップ４０、強いては半導体加速度センサ装置４００の歩留りを向上することが可能となる。なお、梁部４２は必要な厚さまで薄くすることが可能であるため、半導体加速度センサチップ４０のセンサ感度を低下させることはない。さらに、複数のピエゾ素子１５を、固定部３１を取り囲むように、言い換えればサークル状に配置することで、梁部４２に生じた撓みをより詳細に検出することが可能となり、これにより、より高い精度で加速度を検出することが可能となる。さらにまた、第１の厚さ部分と第２の厚さ部分との境界の形状を円形とすることで、この境界の形状を正方形とした場合よりも、錘部４３における厚い部分、すなわち外周部分４３ａが半導体加速度センサチップ４０において占める体積を大きくすることができる。なわち、境界の形状を円形とすることで錘部４３を重くすることができる。これにより、半導体加速度センサチップ４０に生じた加速度によって梁部４３が撓む量を大きくすることが可能となり、半導体加速度センサ装置４００のセンサ感度を高めることが可能となる。さらにまた、境界の形状を円形とすることで、外周部分４３ａの大きさを小さくすることも可能となるため、半導体加速度センサチップ４０を小型化することも可能となる。
【０１３２】
また、本実施例による半導体加速度センサチップ４０の製造方法は、上面における所定の領域（固定部３１が形成される領域。これを第１領域とする）に形成された電極パッド１４と、上面における第１領域周囲の所定の領域（梁部４２が形成される領域。これを第２領域とする）に形成されたピエゾ素子１５と、電極パッド１４とピエゾ素子１５とを電気的に接続する配線パターンとを備えたＳＯＩ基板１０−１を準備し、ＳＯＩ基板１０−１における第１領域と第２領域と第２領域周囲の所定の領域（錘部４３が形成される領域。これを第３領域とする）とを、第１の厚さが残るように裏面から掘削し、第３領域周囲の第４領域の端でＳＯＩ基板１０−１を個片化する。
【０１３３】
第１領域の厚さ、すなわち固定部３１の厚さと、第２領域の厚さ、すなわち梁部４２の厚さとを同じ第１の厚さとすることで、梁部４２を固定部３１よりも薄くする工程が不要となるため、製造方法を簡略化することができる。また、製造方法が簡略化されることで、製造時の破損を防止することも可能となる。これにより、半導体加速度センサチップ４０の歩留りを向上することが可能となり、強いては半導体加速度センサ装置４００の歩留りを向上することが可能となる。なお、梁部４２は必要な厚さまで薄くすることが可能であるため、半導体加速度センサチップ４０のセンサ感度を低下させることはない。また、錘部４３の内周部分４３ｂである第３領域の厚さを、固定部３１である第１領域及び梁部４２である第２領域の厚さと同じ第１の厚さとすることで、錘部４３が固定部３１に対して変位した際の応力が梁部４２と錘部４３との接続部分、すなわち第２領域と第３領域との付け根部分に集中することを防止でき、結果、半導体加速度センサチップ４０の耐衝撃性を向上することが可能となる。強いては、半導体加速度センサ装置４００の耐衝撃性を向上することが可能となる。
【０１３４】
この他の効果は、上述した他の実施例と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【実施例５】
【０１３５】
次に、本発明の実施例５について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例１から実施例４のいずれかと同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例１から実施例４のいずれかと同様である。
【０１３６】
・半導体加速度センサチップの構成及び製造方法
本実施例では、半導体加速度センサ装置５００に適用する半導体加速度センサチップとして、実施例１から４で例示した半導体加速度センサチップ１０から４０のいずれもを採用することが可能である。以下の説明では、実施例２による半導体加速度センサチップ２０を用いた場合を例に挙げる。したがって、本実施例による半導体加速度センサチップの構成及び製造方法は、実施例２において説明したため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１３７】
・半導体加速度センサ装置５００の構成
次に、上述した半導体加速度センサチップ２０を後述する下部容器５０１と上蓋１１１とよりなるパッケージに収納することで形成された、本実施例による半導体加速度センサ装置５００の構成を図面と共に詳細に説明する。
【０１３８】
図１８は、半導体加速度センサ装置５００の構成を示す上視図である。また、図１９（ａ）は図１８におけるＫ−Ｋ断面図であり、図１９（ｂ）は図１８におけるＬ−Ｌ断面図である。なお、説明の都合上、図１８では、半導体加速度センサ装置５００における熱硬化性樹脂１１２と上蓋１１１との構成を省略する。
【０１３９】
図１７および図１８に示すように、半導体加速度センサ装置５００は、半導体加速度センサチップ２０を収納する下部容器５０１と、下部容器５０１を封止する上蓋１１１とを有する。
【０１４０】
下部容器５０１は、実施例１から４による下部容器１０１及び３０１と同様の構成において、台座部１０１ｃ又は３０１ｃが削除された構成を有する。なお、他の構成は、下部容器１０１及び３０１と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
【０１４１】
下部容器５０１は、キャビティ１０２底面の略中央に、例えばシリコーン樹脂などの樹脂５０３を用いて、制御回路（コントロールＩＣともいう）５１０が固定される。この制御回路５１０は、半導体加速度センサチップ２０の電極パッド１４とワイヤ５２１により電気的に接続された電極パッド５１４を有する。なお、本例の場合、ワイヤ５２１を半導体加速度センサチップ２０に梁部２２のパターニングのために形成された貫通孔に通すことが可能である。このため、半導体加速度センサチップ２０と制御回路５１０とを接続する配線を短くすることが可能となり、半導体加速度センサ装置５００のセンサ特性を向上させることができる。
【０１４２】
また、以上のように下部容器５０１のキャビティ１０２底面中央に固定された制御回路５１０は、上述した各実施例における台座部１０１ｃ、３０１ｃと同じ役割を果たす。すなわち、制御回路５１０は、錘部１３が中空の状態となるように半導体加速度センサチップ２０をキャビティ１０２内に固着するための台座部としても機能する。これにより、下部容器５０１と上蓋１１１とからなるパッケージ外部に制御回路を設ける必要が無くなり、周辺回路を含む半導体加速度センサ装置全体の大きさを縮小することができる。また、本実施例では、制御回路５１０と半導体加速度センサチップ２０との物理的な距離が短くなるため、半導体加速度センサチップ２０と制御回路５１０とを接続する配線の長さを短くすることが可能となり、結果、半導体加速度センサ装置５００のセンサ特性を向上させることも可能となる。
【０１４３】
なお、他の構成は、上述した実施例１から４と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１４４】
・半導体加速度センサ装置５００の製造方法
次に、本実施例による半導体加速度センサ装置５００の製造方法を図面と共に詳細に説明する。
【０１４５】
本実施例では、まず、図２０（ａ）に示すように、下部容器５０１を構成するための部材として、グリーンシート１０１Ａ、１０１Ｂ及び１０１Ｃを準備する。すなわち、本実施例では、実施例１で説明した下部容器１０１の製造方法において、台座部１０１ｃを形成するためのグリーンシート１０１Ｄが削除される。
【０１４６】
次に、図２０（ｂ）に示すように、グリーンシート１０１Ｃ、１０１Ｂ及び１０１Ａを順に積層し、これらを上下から加圧した後に焼成処理することで、台座部１０１ｃとキャビティ１０２とビア配線１０４とが形成された下部容器５０１を形成する。なお、この焼成処理では、圧力を常圧とし、温度を１５００℃とし、処理時間を２４時間とすることができる。
【０１４７】
その後、図２０（ｃ）に示すように、下部容器５０１の下面に、ビア配線１０４と電気的に接続するフットパターン１０５を、例えばスクリーン印刷法によって形成する。なお、フットパターン１０５は、各グリーンシート１０１Ｃ、１０１Ｂおよび１０１Ａを接合する前に形成しておいても良い。
【０１４８】
以上のように、ビア配線１０４およびフットパターン１０５が形成された下部容器５０１を準備すると、次に、図２１（ａ）に示すように、下部容器５０１の底板１０１ｂの上面中央、すなわちキャビティ１０２底面中央に、例えばシリコーン樹脂などの樹脂１０３を塗着する。次に、樹脂５０３上に制御回路５１０を載置する。
【０１４９】
続いて、図２１（ｂ）に示すように、半導体加速度センサチップ２０における固定部１１の下面に、例えばシリコーン樹脂などの樹脂１０３を塗着する。次に、樹脂１０３が塗着された半導体加速度センサチップ２０を下部容器５０１の底板１０１ｂから突出した制御回路５１０上面に載置し、これらを上下から加圧した状態で熱処理を行う。これにより、図２１（ｃ）に示すように、樹脂５０３及び１０３が固化し、結果、制御回路５１０がキャビティ１０２底面中央に固着されると共に、半導体加速度センサチップ２０が制御回路５１０上面に固着される。なお、この熱処理では、圧力を常圧とし、温度を１８０℃とし、処理時間を１時間とすることができる。
【０１５０】
次に、図２２（ａ）に示すように、例えば金製のワイヤ５２１及びワイヤ１２１（図示せず）をボンディングすることで、半導体加速度センサチップ２０における電極パッド１４と制御回路５１０における電極パッド５１４、及び半導体加速度センサチップ２０における電極パッド１４（図示せず）と下部容器５０１側壁に形成されたビア配線１０４とをそれぞれ電気的に接続する。なお、ワイヤ５２１及び１２１のボンディングには、例えば圧力を３０ｇｆ（／ｃｍ2）とし、温度を２３０℃とした、超音波併用熱圧着法を用いることができる。また、ワイヤ５２１及び１２１の一方の端がボンディングされる電極パッド１４は、半導体加速度センサチップ２０における固定部１１上に形成されているため、ワイヤ５２１及び１２１のボンディング時に半導体加速度センサチップ２０における梁部２２などが破損することはない。
【０１５１】
次に、図２２（ｂ）に示すように、例えば４２アロイ合金やステンレスなどの上蓋１１１を準備し、上蓋１１１の下面に、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂１１２を塗着する。次に、上蓋１１１を下部容器５０１上に載置し、これらを上下から加圧した状態で熱処理を行うことで、上蓋１１１を下部容器５０１に固着する。なお、この熱処理では、圧力を５ｋｇ（／ｃｍ2）とし、温度を１５０℃とし、処理時間を２時間とすることができる。これにより、図１８及び図１９に示すような半導体加速度センサ装置５００が製造される。なお、上蓋１１１で下部容器５０１を封止する際、キャビティ１０２内を例えば窒素ガスやドライエアーでパージする。
【０１５２】
・作用効果
以上のように、本実施例による半導体加速度センサ装置５００は、固定部（例えば１１）と梁部（例えば１２）と錘部（例えば１３）とを収納するキャビティ１０２を備えた下部容器５０１と上蓋１１１とよりなるパッケージと、ピエゾ素子１５と電気的に接続された電極パッド５１４を備え、底面がキャビティ１０２の底面中央に固着された制御回路５１０とを有し、固定部（例えば１１）が制御回路５１０の上面に固着された構成を有する。
【０１５３】
このように、キャビティ１０２底面に固着した制御回路５１０は、上述した各実施例における台座部１０１ｃ、３０１ｃと同じ役割を果たす。すなわち、制御回路５１０は、錘部１３が中空の状態となるように半導体加速度センサチップ（例えば２０）をキャビティ１０２内に固着するための台座部としても機能する。これにより、下部容器５０１と上蓋１１１とからなるパッケージ外部に制御回路を設ける必要が無くなり、周辺回路を含む半導体加速度センサ装置全体の大きさを縮小することができる。また、本実施例では、制御回路５１０と半導体加速度センサチップ２０との物理的な距離が短くなるため、半導体加速度センサチップ２０と制御回路５１０とを接続する配線の長さを短くすることが可能となり、結果、半導体加速度センサ装置５００のセンサ特性を向上させることも可能となる。
【０１５４】
半導体加速度センサチップ（例えば２０）を下部容器（例えば１０１）と上蓋１１１とからなるパッケージに収納する際にパッケージに固着される固定部（例えば１１）の厚さと、梁部（例えば２２）の厚さとを同じ第１の厚さとすることで、梁部（例えば２２）を固定部（例えば１１）よりも薄くする工程が不要となるため、製造方法を簡略化することができる。また、製造方法が簡略化されることで、製造時の破損を防止することも可能となる。これにより、半導体加速度センサチップ２０、強いては半導体加速度センサ装置２００の歩留りを向上することが可能となる。なお、梁部２２は必要な厚さまで薄くすることが可能であるため、半導体加速度センサチップ２０のセンサ感度を低下させることはない。さらに、各梁部２２に複数のピエゾ素子１５を設けることで、センサ特性を安定化させることができる。すなわち、例えば、各梁部２２において、複数のピエゾ素子１５から取り出した抵抗値を平均化することで、それぞれの梁部２２に生じた撓みを安定して検出することができる。また、例えば何れか１つのピエゾ素子１５が破損した場合でも、他のピエゾ素子１５から読み出した抵抗値を用いて加速度を検出することが可能であるため、安定したセンサ動作が可能となる。
【０１５５】
この他の効果は、上述した他の実施例と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１５６】
また、上記実施例１から実施例５は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】（ａ）は本発明の実施例１による半導体加速度センサチップ１０を斜め上方から見た際の概略構成を示す斜視図であり、（ｂ）は本発明の実施例１による半導体加速度センサチップ１０を斜め下方から見た際の概略構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施例１による半導体加速度センサチップ１０の上視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は本発明の実施例１による半導体加速度センサチップ１０の下視図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施例１による半導体加速度センサ装置１００の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の実施例１による半導体加速度センサチップ１０の製造方法を示すプロセス図である。
【図５】本発明の実施例１による半導体加速度センサ装置１００の製造方法を示すプロセス図である（１）。
【図６】本発明の実施例１による半導体加速度センサ装置１００の製造方法を示すプロセス図である（２）。
【図７】本発明の実施例１による半導体加速度センサ装置１００の製造方法を示すプロセス図である（３）。
【図８】（ａ）は本発明の実施例２による半導体加速度センサチップ２０を斜め上方から見た際の概略構成を示す斜視図であり、（ｂ）は本発明の実施例２による半導体加速度センサチップ２０を斜め下方から見た際の概略構成を示す斜視図である。
【図９】（ａ）は本発明の実施例２による半導体加速度センサチップ２０の上視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図であり、（ｃ）は本発明の実施例２による半導体加速度センサチップ２０の下視図である。
【図１０】（ａ）は本発明の実施例２による半導体加速度センサ装置２００の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図１１】（ａ）は本発明の実施例３による半導体加速度センサチップ３０の上視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図である。
【図１２】本発明の実施例３による半導体加速度センサチップ３０の下視図である。
【図１３】（ａ）は本発明の実施例３による半導体加速度センサ装置３００の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図である。
【図１４】本発明の実施例３による半導体加速度センサ装置３００の製造方法を示すプロセス図である。
【図１５】（ａ）は本発明の実施例４による半導体加速度センサチップ４０の上視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＨ−Ｈ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。
【図１６】本発明の実施例４による半導体加速度センサチップ４０の下視図である。
【図１７】（ａ）は本発明の実施例４による半導体加速度センサ装置４００の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＪ−Ｊ断面図である。
【図１８】本発明の実施例５による半導体加速度センサ装置５００の上視図である。
【図１９】（ａ）は図１８におけるＫ−Ｋ断面図であり、（ｂ）は図１８におけるＬ−Ｌ断面図である。
【図２０】本発明の実施例５による半導体加速度センサ装置５００の製造方法を示すプロセス図である（１）。
【図２１】本発明の実施例５による半導体加速度センサ装置５００の製造方法を示すプロセス図である（２）。
【図２２】本発明の実施例５による半導体加速度センサ装置５００の製造方法を示すプロセス図である（３）。
【符号の説明】
【０１５８】
１０、２０、３０、４０  半導体加速度センサチップ
１１、３１  固定部
１２、２２、３２、４２  梁部
１３、４３  錘部
１３ａ、４３ａ  外周部分
１３ｂ、３３ｂ、４３ｂ  内周部分
１４  電極パッド
１５  ピエゾ素子
１７、４７  空洞
１００、２００、３００、４００、５００  半導体加速度センサ装置
１０１、３０１、５０１  下部容器
１０１Ａ〜１０１Ｄ、３０１Ｄ  グリーンシート
１０１ａ  下段面
１０１ｂ  底板
１０１ｃ、３０１ｃ  台座部
１０２  キャビティ
１０２Ｂ、１０２Ｃ  キャビティ孔
１０３、５０３  樹脂
１０４  ビア配線
１０４Ａ、１０４Ｂ  導体パターン
１０５  フットパターン
１１１  上蓋
１１２  熱硬化性樹脂
１２１、５２１  ワイヤ
５１０  制御回路
５１４  電極パッド
１０−１  ＳＯＩ基板
１０−２  シリコン基板
１０−３  埋め込み酸化膜
１０−４  シリコン薄膜
Ａ１１、Ａ１２  開口
Ｒ１１、Ｒ１２  レジストパターン
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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