(57)【要約】【課題】圧力変動を振動により検出する音響検出部を有する半導体センサチップ及びこれを駆動制御する制御回路チップを備えた半導体装置において、歩留まりの低下を抑えると共に安価に電気的な信頼性を向上できるようにする。【解決手段】空洞部Ｓ２及び音響孔１５ａを有するハウジング２内の搭載面３ａに半導体センサチップ７及び制御回路チップ９を設け、半導体センサチップ７及び制御回路チップ９がボンディングワイヤー２７によって相互に電気接続され、制御回路チップ９とボンディングワイヤー２７の一端との接合部分を含めて制御回路チップ９全体が樹脂封止部１１によって封止され、半導体センサチップ７の上面に音響検出部２３が露出すると共にこれの周囲にボンディングワイヤー２７の他端に接合する電極パッドが形成され、当該接合部分が樹脂封止部１１と同一の樹脂材料からなる樹脂ポッティング部３０によって封止された半導体装置１を提供する。【選択図】図１
2009005077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の空洞部及び該空洞部を外方に連通させる音響孔を有するハウジングと、前記空洞部内の搭載面に搭載されて圧力変動を振動により検出する音響検出部を有する半導体センサチップと、前記搭載面に搭載されて前記半導体センサチップを駆動制御する制御回路チップと、前記半導体センサチップ及び前記制御回路チップを相互に電気接続するボンディングワイヤーと、前記制御回路チップと前記ボンディングワイヤーの一端との接合部分を含めて前記制御回路チップ全体を封止する樹脂封止部とを備え、
前記半導体センサチップの上面に、前記音響検出部が露出するとともに、該音響検出部の周囲に配されて前記ボンディングワイヤーの他端に接合される電極パッドが形成され、
該電極パッドと前記ボンディングワイヤーの他端との接合部分が、前記樹脂封止部と同一の樹脂材料からなる樹脂ポッティング部によって封止されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記音響検出部と前記電極パッドとの間に、前記上面から前記音響検出部の上端面よりも下方まで窪む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】
前記電極パッドと前記音響検出部との間に、前記上面から突出するダム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４】
前記ダム部が、前記電極パッドを囲繞する略環状に形成されてい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】
前記ハウジングが、表面に前記音響検出部を対向させて前記半導体センサチップを固定する略板状の配置板と、前記半導体センサチップの周囲及び前記配置板の表面を含めて封止する前記樹脂封止部と、前記音響検出部の外側を囲むように前記半導体センサチップの上方に突出する環状のダム部材と、厚さ方向に貫通する前記音響孔を有し、該ダム部材の先端に固定されて前記半導体センサチップの上方を覆う略板状の蓋体部材とを備え、
前記樹脂封止部、前記ダム部材及び前記蓋体部材によって前記空洞部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
中空の空洞部及び該空洞部を外方に連通させる音響孔を有するハウジング内に、圧力変動を振動により検出する音響検出部を有する半導体センサチップと該半導体センサチップを駆動制御する制御回路チップとを設けた構成の半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、
略板状の配置板の搭載面に前記半導体センサチップ及び制御回路チップを固定する配置工程と、
前記音響検出部が露出する前記半導体センサチップの上面に形成された電極パッドと前記制御回路チップとをボンディングワイヤーにより電気接続する配線工程と、
前記制御回路チップと前記ボンディングワイヤーの一端との接合部分を含めて前記制御回路チップの全体を封止する樹脂封止部、及び、前記電極パッドと前記ボンディングワイヤーの他端との接合部分を封止する樹脂ポッティング部を形成する封止工程と、
前記搭載面上に少なくとも前記半導体センサチップ及び前記制御回路チップの上方を覆う蓋体部材を配置して、前記配置板と共に前記空洞部を有する前記ハウジングを形成する蓋体設置工程とを備え、
前記封止工程において、前記樹脂封止部及び前記樹脂ポッティング部が同一の樹脂材料によって形成されることを特徴とする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、音圧センサチップや圧力センサチップ等の半導体センサチップを備える半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコンマイクや圧力センサ等の半導体装置では、音圧センサチップや圧力センサチップ等のように音響等の圧力変動を振動により検出するトランスデューサ部（音響検出部）を有する半導体センサチップと、半導体センサチップを駆動制御する増幅器（制御回路チップ）とを回路基板の表面に搭載している（例えば、特許文献１参照。）。そして、この半導体装置では、回路基板の表面に半導体センサチップ及び増幅器を覆うカバーを載置して半導体センサチップ及び増幅器を含む中空の空洞部を形成すると共に、カバーに音響孔を形成して上記空洞部を半導体装置の外方空間に連通させている。
【特許文献１】特表２００４−５３７１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種の半導体装置には、例えば、半導体センサチップと増幅器とをワイヤーによって電気接続したものがあるが、半導体センサチップや増幅器とワイヤーとの接合部分は、カバーの音響孔から空洞部内に侵入する塵埃や液滴等の環境要素によって腐食する虞があり、半導体装置としての電気的な信頼性が低下するという問題がある。
従来では、増幅器全体を樹脂により封止することで、増幅器とワイヤーとの接合部分の腐食防止を図っているが、半導体センサチップはトランスデューサ部を備えることから、増幅器のように全体を封止することができない。このため、従来では、半導体センサチップとワイヤーとの接合部分に金メッキを施して当該接合部分の腐食防止を図っている。
しかしながら、金メッキを施す場合には、製造工程数が増加して歩留まりが低下する虞があり、また、金メッキは樹脂と比較して高価であるという問題もある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、歩留まりの低下を抑えると共に安価に電気的な信頼性を向上できる半導体装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の半導体装置は、中空の空洞部及び該空洞部を外方に連通させる音響孔を有するハウジングと、前記空洞部内の搭載面に搭載されて圧力変動を振動により検出する音響検出部を有する半導体センサチップと、前記搭載面に搭載されて前記半導体センサチップを駆動制御する制御回路チップと、前記半導体センサチップ及び前記制御回路チップを相互に電気接続するボンディングワイヤーと、前記制御回路チップと前記ボンディングワイヤーの一端との接合部分を含めて前記制御回路チップ全体を封止する樹脂封止部とを備え、前記半導体センサチップの上面に、前記音響検出部が露出するとともに、該音響検出部の周囲に配されて前記ボンディングワイヤーの他端に接合される電極パッドが形成され、該電極パッドと前記ボンディングワイヤーの他端との接合部分が、前記樹脂封止部と同一の樹脂材料からなる樹脂ポッティング部によって封止されていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、中空の空洞部及び該空洞部を外方に連通させる音響孔を有するハウジング内に、圧力変動を振動により検出する音響検出部を有する半導体センサチップと該半導体センサチップを駆動制御する制御回路チップとを設けた構成の半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、略板状の配置板の搭載面に前記半導体センサチップ及び制御回路チップを固定する配置工程と、前記音響検出部が露出する前記半導体センサチップの上面に形成された電極パッドと前記制御回路チップとをボンディングワイヤーにより電気接続する配線工程と、前記制御回路チップと前記ボンディングワイヤーの一端との接合部分を含めて前記制御回路チップの全体を封止する樹脂封止部、及び、前記電極パッドと前記ボンディングワイヤーの他端との接合部分を封止する樹脂ポッティング部を形成する封止工程と、前記搭載面上に少なくとも前記半導体センサチップ及び前記制御回路チップの上方を覆う蓋体部材を配置して、前記配置板と共に前記空洞部を有する前記ハウジングを形成する蓋体設置工程とを備え、前記封止工程において、前記樹脂封止部及び前記樹脂ポッティング部が同一の樹脂材料によって形成されることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る半導体装置及びその製造方法によれば、制御回路チップ及び電極パッドとボンディングワイヤーとの接合部分を樹脂封止部及び樹脂ポッティング部によって封止することで、これら接合部分が音響孔から空洞部内に侵入する塵埃や液滴等の環境要素によって腐食することを防止できるため、半導体装置としての電気的な信頼性を向上させることが可能となる。
また、樹脂封止部及び樹脂ポッティング部は同一の樹脂材料からなるため、これらを同一の製造工程（封止工程）において形成することが可能となり、製造工程数を削減して歩留まりの低下を抑えることができる。そして、これら樹脂封止部及び樹脂ポッティング部をなす樹脂材料は、従来の金メッキと比較して安価である。
【０００８】
そして、前記半導体装置においては、前記音響検出部と前記電極パッドとの間に、前記上面から前記音響検出部の上端面よりも下方まで窪む凹部を形成することが好ましい。
この場合には、電極パッドとボンディングワイヤーの他端との接合部分を封止する際に、樹脂ポッティング部を形成する樹脂材料が、電極パッド側から音響検出部に向けて流れたとしても、音響検出部よりも下方に窪む凹部に流れ込むため、音響検出部上に到達することを防止できる。
【０００９】
また、前記半導体装置においては、前記電極パッドと前記音響検出部との間に、前記上面から突出するダム部を形成するとしてもよい。
この場合には、電極パッドとボンディングワイヤーの他端との接合部分を封止する際に、樹脂ポッティング部を形成する樹脂材料が、電極パッド側から音響検出部に向けて流れたとしても、樹脂ポッティング部を形成する際に樹脂材料がダム部においてせき止められるため、音響検出部上に到達することを防止できる。
【００１０】
さらに、前記半導体装置においては、前記ダム部が前記電極パッドを囲繞する略環状に形成されるとしてもよい。
この場合には、電極パッドとボンディングワイヤーの他端との接合部分を封止する際に、樹脂ポッティング部を形成する樹脂材料が電極パッドの周囲に広がることを防止して、樹脂ポッティング部をダム部の内側のみに形成することができる。したがって、前記接合部分を簡便かつ確実に封止することが可能となる。
【００１１】
また、前記半導体装置においては、前記ハウジングが、表面に前記音響検出部を対向させて前記半導体センサチップを固定する略板状の配置板と、前記半導体センサチップの周囲及び前記配置板の表面を含めて封止する前記樹脂封止部と、前記音響検出部の外側を囲むように前記半導体センサチップの上方に突出する環状のダム部材と、厚さ方向に貫通する前記音響孔を有し、該ダム部材の先端に固定されて前記半導体センサチップの上方を覆う略板状の蓋体部材とを備え、前記樹脂封止部、前記ダム部材及び前記蓋体部材によって前記空洞部が形成されるとしてもよい。
【００１２】
この場合には、ハウジングをなす樹脂封止部が半導体センサチップの周囲に密着するため、半導体センサチップの周囲とハウジングとの間のクリアランスが不要となり、配置板の表面面積を小さくすることが可能となる。また、ダム部材の突出高さを小さくすることで、半導体装置の薄型化も図ることができる。
さらに、半導体センサチップの上方に突出する環状のダム部材の突出高さを調整するだけで、相互に対向する半導体センサチップと蓋体部材との隙間を容易かつ高精度に調整することが可能となるため、空洞部の容積を小さくすることができる。したがって、音響孔を介して外方から空洞部内に伝播した圧力変動が、空洞部内で減衰することを抑制することができ、半導体装置の感度向上を容易に図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体装置の歩留まり低下を抑えることができ、また、安価に電気的な信頼性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１〜８を参照して本発明の一実施形態に係る半導体装置について説明する。図１〜３に示すように、この実施形態に係る半導体装置１は、略板状に形成された金属製のステージ部（配置板）３と、ステージ部３の周囲に配された複数の金属製のリード５，６と、ステージ部３の表面（搭載面）３ａに固定された半導体センサチップ７及び制御回路チップ９と、ステージ部３の表面３ａ側に形成された樹脂封止部１１と、環状のダム部材１３を介して半導体センサチップ７及び制御回路チップ９の上方に固定された略板状の蓋体部材１５と、樹脂封止部１１の周囲に形成された樹脂モールド部１７とを備えている。
複数のリード５，６は、ステージ部３の表面３ａに沿う方向に並べて配置されている。また、一部のリード６はステージ部３に連結されており、他のリード５は、ステージ部３との間に隙間を介して配置されている。なお、これら複数のリード５，６及びステージ部３を構成する金属材料としては、例えば、銅や４２アロイ（鉄−ニッケル合金）が挙げられる。
【００１５】
半導体センサチップ７は、厚さ方向に貫通する内孔２１ａを形成してなる支持部２１と、支持部２１の内孔２１ａを覆うように設けられて圧力変動を振動により検出する音響検出部２３と、内孔２１ａの周囲に位置する支持部２１の上面２１ｂに形成されて音響検出部２３において検出した検出信号を出力するための複数（図示例では２つ）の電極パッド２５とを備えている。
支持部２１は、単結晶シリコン基板２２に複数（図示例では３つ）の保護膜２２ａ，２２ｂ，２２ｃを積層して構成されている。なお、各保護膜２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、少なくとも電気的な絶縁性を有していればよく、例えば、酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）、シリコン酸化窒化膜（ＳｉＯＮ）、アルミナ膜（Ａｌ２Ｏ３）等が挙げられる。
【００１６】
音響検出部２３は、支持部２１の内孔２１ａを覆うように設けられた略板状の固定電極２３ａ、及び、固定電極２３ａと支持部２１の厚さ方向に所定の間隔をもって対向配置されて前記圧力変動に応じて振動するダイヤフラム２３ｂを備えている。
ここで、ダイヤフラム２３ｂは、略円板状に形成された導電性の半導体膜からなり、その外周縁が支持部２１の単結晶シリコン基板２２とこれの直上に積層された第１保護膜２２ａとの間に埋設されている。
また、固定電極２３ａは、略円板状に形成された導電性の半導体膜からなり、その外周縁が第１保護膜２２ａとその直上に形成された第２保護膜２２ｂとの間に埋設されている。また、支持部２１の内孔２１ａを覆う固定電極２３ａの中央側には、その厚さ方向に貫通する複数の通孔２３ｃが形成されている。
【００１７】
複数の電極パッド２５は第２保護膜２２ｂ上に形成されており、各電極パッド２５の周囲には、パッシベーション膜からなる環状のバンプ保持部２６が突出して形成されている。このバンプ保持部２６は、ワイヤーボンディングに際して電極パッド２５上に形成されるバンプ２８を保持するものである。なお、図示例においては、第１電極パッド２５Ａが固定電極２３ａに電気接続され、第２電極パッド２５Ｂがダイヤフラム２３ｂに電気接続されている。
この半導体センサチップ７は、音響検出部２３が内孔２１ａを介してステージ部３の表面３ａに対向するように、電気的な絶縁性を有する絶縁性接着剤やダイアタッチフィルム等のダイボンド材によってステージ部３の表面３ａに固定されている。なお、この固定状態においては、半導体センサチップ７の音響検出部２３、内孔２１ａ及びステージ部３の表面３ａによって外方に対して密封された背部空気室Ｓ１が形成されている。
【００１８】
制御回路チップ９は、半導体センサチップ７を駆動制御する役割を果たすものであり、例えば半導体センサチップ７からの電気信号を増幅するための増幅回路や、前記電気信号をデジタル信号として処理するためのＡ／Ｄ変換器、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）、等を含んで構成されている。この制御回路チップ９は、半導体センサチップ７と同様に絶縁性接着剤やフィルム等のダイボンド材によってステージ部３の表面３ａに固定されている。
この制御回路チップ９は、第１のボンディングワイヤー２７によって半導体センサチップ７と電気的に接続されており、第２のボンディングワイヤー２９により上述した他のリード５の一部と電気的に接続されている。これにより、半導体センサチップ７が他のリード５の一部と電気的に接続されることになる。なお、第１のボンディングワイヤー２７の端部（他端）は、上述した各電極パッド２５に接合されている。
【００１９】
樹脂封止部１１は、ステージ部３の表面３ａ、半導体センサチップ７の周囲、制御回路チップ９と第１のボンディングワイヤー２７の端部（一端）との接合部分を含めた制御回路チップ９全体、及び、第２のボンディングワイヤー２９全体を封止している。ここで、樹脂封止部１１は、支持部２１の側部全体に密着して形成されており、支持部２１の上面２１ｂには形成されていない。したがって、音響検出部２３は上面２１ｂから樹脂封止部１１の外側に露出することになる。
また、この樹脂封止部１１は、ステージ部３の表面３ａと共に複数のリード５，６も覆っており、これら複数のリード５，６及びステージ部３を一体的に固定する役割も果たしている。
【００２０】
また、半導体センサチップ７の上面２１ｂには、電極パッド２５と第１のボンディングワイヤー２７との接合部分を封止する樹脂ポッティング部３０が形成されており、この樹脂ポッティング部３０は、樹脂封止部１１と同一の樹脂材料によって形成されている。なお、図示例においては、上述した複数の接合部分が１つの樹脂ポッティング部３０によって封止されているが、例えば、各接合部分が個別の樹脂ポッティング部３０によって封止されるとしても構わない。
ダム部材１３は、ダイヤフラム２３ｂの外側を囲むように、支持部２１の上面２１ｂ及び樹脂封止部１１の表面１１ａにわたって樹脂を環状に形成して構成されており、半導体センサチップ７の上方に突出している。具体的に、このダム部材１３は平面視で半導体センサチップ７及び制御回路チップ９の略全体を囲むように配置されている。なお、この環状のダム部材１３と半導体センサチップ７の上面２１ｂや樹脂封止部１１の表面１１ａとは、隙間無く接着されることが好ましい。
【００２１】
蓋体部材１５は、上記ダム部材１３の先端に接着固定されており、半導体センサチップ７の上面２１ｂや樹脂封止部１１の表面１１ａとの間に隙間を介して配置されている。この配置状態においては、蓋体部材１５が半導体センサチップ７及び制御回路チップ９の上方を覆っている。なお、上述した隙間の寸法は、ダム部材１３の突出高さに依存している。そして、この蓋体部材１５とダム部材１３とは隙間無く接着されているため、上述した樹脂封止部１１、ダム部材１３及び蓋体部材１５によって中空の空洞部Ｓ２が形成されることになる。
【００２２】
また、蓋体部材１５には、その厚さ方向に貫通する音響孔１５ａが形成されており、空洞部Ｓ２がこの音響孔１５ａを介して外方に連通している。なお、この音響孔１５ａは、音響検出部２３に対向しない位置に形成されており、音響検出部２３が外方に直接露出しないようになっている。
なお、この蓋体部材１５は導電性材料により形成されており、半導体装置１を搭載する搭載基板のグランドパターンに蓋体部材１５を電気接続することで、蓋体部材１５を介して外方から空洞部Ｓ２内に侵入しようとする電磁気的なノイズを遮断する電磁シールドを形成することができるようになっている。
【００２３】
樹脂モールド部１７は、空洞部Ｓ２の外側に形成されており、リード５，６、樹脂封止部１１、ダム部材１３及び蓋体部材１５に接触してこれらを一体的に固定している。また、樹脂モールド部１７は、蓋体部材１５や半導体センサチップ７、樹脂封止部１１とダム部材１３との接着部分を埋設して、ステージ部３や蓋体部材１５と共に半導体装置１の外形をなすように構成されている。したがって、樹脂モールド部１７は、ダム部材１３と樹脂封止部１１や蓋体部材１５との接着力を補強する役割を果たしている。
以上のことから、この実施形態においては、上述したステージ部３、樹脂封止部１１、ダム部材１３、蓋体部材１５及び樹脂モールド部１７が、中空の空洞部Ｓ２及び空洞部Ｓ２を外方に連通させる音響孔１５ａを有するハウジング２を構成している。
【００２４】
以上のように構成された半導体装置１の製造方法について、以下に述べる。
図４に示すように、はじめに、銅や４２アロイ等の金属材料からなる金属製薄板にプレス加工やエッチング加工を施して、ステージ部３及び複数のリード５，６をダムバー３５により一体的に連結したリードフレーム３３を複数連ねて形成する（フレーム形成工程）。なお、相互に隣り合うリードフレーム３３は上記ダムバー３５によって連結されている。
次いで、絶縁性接着剤やダイアタッチフィルム等の電気的な絶縁性を有するダイボンド材を介して半導体センサチップ７及び制御回路チップ９をそれぞれステージ部３の表面３ａに接着固定する（配置工程）。ここで、ダイボンド材としては弾性率の低いものを使用することが好ましい。また、例えば熱硬化性の樹脂をダイボンド材として使用する場合、ダイボンド材の硬化条件としては、１２０〜２００℃程度で３０分〜１時間程度とすることが好ましい。このようなダイボンド材の具体例としては、日立化成工業株式会社製の「ＥＮ４３９０Ｍ」が挙げられ、これを使用する場合には、オーブン（Ｎ２雰囲気やドライエアー雰囲気内）において１５０℃、１時間程度でダイボンド材の加熱硬化が実施される。
【００２５】
そして、配置工程の終了後には、ワイヤーボンディングにより半導体センサチップ７と制御回路チップ９との間、及び、制御回路チップ９と他のリード５との間にそれぞれボンディングワイヤー２７，２９を配し、制御回路チップ９を介して半導体センサチップ７と他のリード５とを電気的に接続する（配線工程）。
なお、半導体センサチップ７に第１のボンディングワイヤー２７の端部を接合する際には、予めワイヤーボンディングに使用するキャピラリ（不図示）により半導体センサチップ７の電極パッド２５上にバンプ２８を形成しておき、このバンプ２８に第１のボンディングワイヤー２７の端部を接合すればよい（図３参照）。
【００２６】
その後、図５に示すように、半導体センサチップ７の周囲、ステージ部３の表面３ａ及び制御回路チップ９と第１のボンディングワイヤー２７の端部との接合部分を含めた制御回路チップ９全体を封止する樹脂封止部１１と、半導体センサチップ７の電極パッド２５と第１ボンディングワイヤー２７の端部との接合部分を封止する樹脂ポッティング部３０とを形成する（封止工程）。
この工程においては、はじめに、ディスペンサ等の塗布装置によりステージ部３全体及び各リード５，６の一部を囲む環状のリブ３７をステージ部３の表面３ａ側に形成しておく。次いで、上記リブ３７によって囲まれる領域に樹脂（ポッティング材）を流し込んで樹脂封止部１１を形成する。なお、この際には、制御回路チップ９とリード５とを接続する第２のボンディングワイヤー２９の全体も樹脂封止部１１によって封止されることになる。そして、この樹脂封止部１１の形成後には、上記リブ３７を除去する。
【００２７】
また、この工程においては、図３に示すように、電極パッド２５と第１ボンディングワイヤー２７の端部との接合部分に樹脂封止部１１と同一の樹脂材料（ポッティング材）を流し込んで、樹脂ポッティング部３０を形成する。なお、この樹脂ポッティング部３０は、樹脂封止部１１の形成後に形成するとしてもよいし、樹脂封止部１１の形成前に形成しても構わない。
【００２８】
これら樹脂封止部１１及び樹脂ポッティング部３０を構成するポッティング材としては、例えばシリコン系樹脂若しくはエポキシ系樹脂を選択的に使用すればよい。また、ポッティング材として、例えば熱硬化性の樹脂を使用した場合、ポッティング材の硬化条件としては、１００〜２００℃程度で３０分〜３時間程度とすることが好ましい。
このようなポッティング材の具体例としては、信越化学工業株式会社製の「ＬＭＣ−２２」が挙げられ、これを使用する場合には、オーブンにおいて１５０℃、２時間程度でポッティング材の加熱硬化が実施される。
【００２９】
上記封止工程の終了後には、図６，７に示すように、ダイヤフラム２３ｂの外側を囲むダム部材１３を介して、半導体センサチップ７及び樹脂封止部１１を覆うように蓋体部材１５をステージ部３の表面３ａ上に配置してダム部材１３に固定する（蓋体設置工程）。この工程においては、図６に示すように、はじめに環状のダム部材１３を形成する。このダム部材１３は、上記リブ３７と同様に、ディスペンサ等の塗布装置により半導体センサチップ７の上面２１ｂ及び樹脂封止部１１の表面１１ａにわたって樹脂を環状に形成する。なお、このダム部材１３の形成は、半導体センサチップ７の上面２１ｂ及び樹脂封止部１１の表面１１ａから突出するダム部材１３の先端が略同一平面上に位置するように行うことが好ましい。また、ダム部材１３の突出高さは、蓋体部材１５が第１のボンディングワイヤー２７や樹脂ポッティング部３０に接触しないように、第１のボンディングワイヤー２７や樹脂ポッティング部３０の高さよりも大きく設定しておくことがより好ましい。
なお、この工程において形成されるダム部材１３は硬化していないが、このダム部材１３を構成する樹脂材料はダム部材１３の形状が崩れない程度の高い粘性を有している。このようなダム部材１３や前述のリブ３７を構成する樹脂材料としては、例えば熱硬化性樹脂が好ましく、具体例としては信越化学工業株式会社製の「Ｘ−４３−５２５５」が挙げられる。
【００３０】
次いで、図７に示すように、このダム部材１３の先端に蓋体部材１５を接着固定する。この際には、蓋体部材１５をダム部材１３の先端に配置してからダム部材１３を硬化させることで、ダム部材１３の接着力により蓋体部材１５が固定される。なお、上述したダム部材１３の形成時にダム部材１３の先端に凸凹があっても、蓋体部材１５をダム部材１３上に配する際に蓋体部材１５をダム部材１３に押しつけてダム部材１３を変形させることで、蓋体部材１５とダム部材１３とを隙間無く接着することができる。
なお、ダム部材１３として熱硬化性樹脂を使用する場合には、上述のようにダム部材１３を変形させた後に加熱硬化させればよい。このダム部材１３の硬化条件としては、１２０〜１５０℃程度で３０分〜２時間程度とすることが好ましい。ダム部材１３として具体例を使用した場合には、オーブンにおいて１５０℃、２時間程度でポッティング材の加熱硬化が実施される。以上により、蓋体設置工程が終了する。
【００３１】
そして、図８に示すように、蓋体部材１５や半導体センサチップ７、樹脂封止部１１とダム部材１３との接着部分を埋設すると共に、リード５，６、樹脂封止部１１、ダム部材１３及び蓋体部材１５を一体的に固定する樹脂モールド部１７を形成する（モールド工程）。この際には、封止工程と同様に、樹脂封止部１１の周囲に環状のリブ（不図示）を形成し、このリブによって囲まれる領域に樹脂を流し込んで樹脂モールド部１７を形成すればよい。なお、このリブは樹脂モールド部１７の形成後に除去すればよい。ここで、上述した領域に流し込む樹脂は、粘度が２０〜２００Ｐａ・ｓ、硬化温度１２０〜２８０℃（加熱時間６０〜２４０分）のものが好ましい。
最後に、リードフレーム３３を連結するダムバー３５を切り落として、個々のリードフレーム３３に切り分けると共に各リードフレーム３３のステージ部３とリード５，６とを個々に切り分ける（切断工程）ことで、半導体装置１の製造が完了する。
【００３２】
上記半導体装置１及びその製造方法によれば、制御回路チップ９及び電極パッド２５と第１のボンディングワイヤー２７との接合部分を樹脂封止部１１及び樹脂ポッティング部３０によって封止することで、これら接合部分が音響孔１５ａから空洞部Ｓ２内に侵入する塵埃や液滴等の環境要素によって腐食することを防止できるため、半導体装置１としての電気的な信頼性を向上させることが可能となる。
また、樹脂封止部１１及び樹脂ポッティング部３０は同一のポッティング材からなるため、これらを同一の製造工程（封止工程）において形成することが可能となり、製造工程数を削減して歩留まりの低下を抑えることができる。そして、前述のポッティング材は、従来の金メッキと比較して安価である。
すなわち、半導体装置１の歩留まり低下を抑えると共に、安価に電気的な信頼性の向上を図ることができる。
【００３３】
さらに、樹脂封止部１１が半導体センサチップ７の周囲に密着しているため、半導体センサチップ７の周囲を覆うために従来のようなクリアランスを形成する必要が無くなる。そして、このクリアランスが不要になることでステージ部３の表面３ａの面積を小さくすることが可能となるため、半導体装置１の小型化を図って搭載基板における半導体装置１の搭載面積を小さくすることが可能となる。また、ダム部材１３の突出高さを小さくすることで、半導体装置１の薄型化も図ることができる。
【００３４】
さらに、半導体センサチップ７の上方に突出する環状のダム部材１３の突出高さを調整するだけで、相互に対向する半導体センサチップ７と蓋体部材１５との隙間を容易かつ高精度に調整することが可能となるため、空洞部Ｓ２の容積縮小を図ることができる。したがって、音響孔１５ａを介して外方から空洞部Ｓ２内に伝播した圧力変動が、空洞部Ｓ２内で減衰することを抑制することができ、半導体装置１の感度向上を容易に図ることができる。
また、蓋体部材１５を介して外方から空洞部Ｓ２内に侵入しようとする電磁気的なノイズを遮断する電磁シールドを形成して、このノイズに基づく半導体センサチップ７の誤作動を防止することができる。そして、前述したように、ダム部材１３の高さ寸法を調整することで半導体センサチップ７や制御回路チップ９と蓋体部材１５との隙間を容易に小さくすることが可能となるため、上記電磁シールドの効果を高めることができる。
【００３５】
なお、ダム部材１３の高さ寸法の制御は、例えば、ディスペンサ等の塗布装置によってダム部材１３を構成する樹脂材料の吐出する量を制御したり、また、マウンター等のように蓋体部材１５の配置位置を制御できるメカ機構を備えたものにより、蓋体部材１５を硬化前のダム部材１３に押しつけてダム部材１３の変形量を制御することで行うことができる。
さらに、樹脂モールド部１７により、リード５，６、樹脂封止部１１、ダム部材１３及び蓋体部材１５を一体的に固定することで、ダム部材１３と樹脂封止部１１や蓋体部材１５との接着力を補強できるため、ダム部材１３と蓋体部材１５との固定を確実に保持することができる。
また、制御回路チップ９は樹脂封止部１１によって完全に封止されるため、ノイズ等の外乱の影響を受けにくくなるという効果も奏する。
【００３６】
さらに、上記半導体装置１の製造方法によれば、フレーム形成工程においてステージ部３を含むリードフレーム３３を同一の金属製薄板に複数連ねて形成することで、配置工程から蓋体設置工程までの各工程を同一の金属製薄板上において一括して行うことができるため、複数の半導体装置１を一括して製造することが可能となる。したがって、半導体装置１の製造効率の向上を図ることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態の構成に加えて、例えば図９に示すように、電極パッド２５と固定電極２３ａとの間に、支持部２１の上面２１ｂから突出するダム部４１が形成されるとしてもよい。ただし、このダム部４１は、バンプ保持部２６との間に隙間を介して形成される必要がある。
また、このダム部４１は、図示例のようにバンプ保持部２６と同様にして半導体センサチップ７の製造時に形成されるとしても構わないが、例えば、上記実施形態のダム部材１３やリブ３７のように半導体センサチップ７の製造後に半導体センサチップ７の上面２１ｂに別個に形成されるとしてもよい。なお、ダム部４１を半導体センサチップ７と別個に形成する場合には、少なくとも樹脂ポッティング部３０を形成するまでの間にダム部４１を形成しておけばよい。
これらの構成の場合には、封止工程において電極パッド２５と第１のボンディングワイヤー２７の端部との接合部分を樹脂ポッティング部３０で封止する際に、ポッティング材の粘性が低く、このポッティング材が電極パッド２５側から音響検出部２３に向けて流れたとしても、ダム部４１においてせき止められるため、すなわち、バンプ保持部２６とダム部４１との隙間に流れ込むため、音響検出部２３上に到達することを防止できる。
【００３８】
なお、このダム部４１は、例えば図１０のように、平面視で音響検出部２３と複数の電極パッド２５との間で直線状に形成されるとしても構わないが、例えば図１１に示すように、音響検出部２３と電極パッド２５との間に形成される直線壁部４１ａ、及び、直線壁部４１ａの両端から電極パッド２５を挟み込むように、音響検出部２３及び電極パッド２５の配列方向に延びる一対の側壁部４１ｂを備えて、全体として平面視で略コ字形状に形成されるとしてもよい。ダム部４１が略コ字状に形成される場合には、樹脂ポッティング部３０の形成時にポッティング材が直線壁部４１ａの側部から回り込んで音響検出部２３に到達することを容易に防止できる。
【００３９】
また、ダム部４１は、例えば図１２に示すように、平面視で複数の電極パッド２５を囲繞する略環状に形成されるとしても構わない。なお、環状のダム部４１は複数の電極パッド２５をまとめて囲繞することに限らず、例えば個々の電極パッド２５を囲繞するように形成されるとしても構わない。
この構成の場合には、電極パッド２５と第１のボンディングワイヤー２７の端部との接合部分を封止する際に、樹脂ポッティング部３０を形成するポッティング材が電極パッド２５の周囲に広がることを防止して、樹脂ポッティング部３０をダム部４１の内側にのみ形成することができる。したがって、前述の接合部分を簡便かつ確実に封止することが可能となる。
【００４０】
また、ダム部４１に限ることはなく、例えば図１３に示すように、電極パッド２５と固定電極２３ａとの間には、支持部２１の上面２１ｂから音響検出部２３の上端面よりも下方に窪む凹部２４が形成されていてもよい。この凹部２４は、固定電極２３ａの側面と、第３保護膜２２ｃによって覆われた第１保護膜２２ａの表面及び第２保護膜２２ｂの側面とによって形成されており、半導体センサチップ７の製造時に形成することができる。そして、凹部２４の形成領域は、例えば図１０〜１２に示すダム部４１の形成領域と同様であってもよいし、例えば電極パッド２５及びバンプ保持部２６の形成領域を除く支持部２１の上面２１ｂ全体であってもよい。
この構成の場合には、封止工程において樹脂ポッティング部３０を形成するポッティング材が電極パッド２５側から音響検出部２３に向けて流れたとしても、音響検出部２３の上端面よりも下方に窪む凹部２４に流れ込むため、ダム部４１の場合と同様に、ポッティング材が音響検出部２３上に到達することを防止できる。
【００４１】
なお、凹部２４は、固定電極２３ａの側面によって形成されることに限らず、少なくとも音響検出部２３と電極パッド２５との間において、支持部２１の上面２１ａから音響検出部２３の上端面よりも下方に窪んで形成されていればよい。したがって、固定電極２３ａの外周縁全体を第２保護膜２２ｂにより覆ったままで、音響検出部２３と電極パッド２５との間に位置する第２保護膜２２ｂに、支持部２１の上面２１ａから窪む凹部を形成してもよい。この場合には、例えば第３保護膜２２ｃに覆われた第２保護膜２２ｂのみにより凹部の底面や側面を構成してもよいし、第３保護膜２２ｃに覆われた第１保護膜２２ａにより凹部の底面を構成すると共に第３保護膜２２ｃに覆われた第２保護膜２２ｂにより凹部の側面を構成してもよい。
【００４２】
さらに、上記実施形態において、蓋体部材１５は、樹脂からなるダム部材１３の先端に直接接着されるとしたが、例えば、別途接着剤を介してダム部材１３の先端に接着されるとしても構わない。この構成の場合には、ダム部材１３を硬化させてから蓋体部材１５を固定することができるため、半導体センサチップ７と蓋体部材１５との隙間寸法をさらに高精度に設定することが可能となる。
また、環状のダム部材１３は樹脂を塗布して形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば別途形成される環状シートからなるとしても構わない。この環状シートは、それ自体が接着性を有していても良いし、別途接着剤により半導体センサチップ７や樹脂封止部１１、蓋体部材１５に接着されるとしても構わない。
【００４３】
さらに、蓋体設置工程においては、ダム部材１３を半導体センサチップ７の上面２１ｂや樹脂封止部１１の表面１１ａに形成した後に蓋体部材１５に接着固定するとしたが、これに限ることはなく、例えば、ダム部材１３を蓋体部材１５に形成した後に半導体センサチップ７の上面２１ｂや樹脂封止部１１の表面１１ａに接着固定してもよい。この場合、半導体センサチップ７の上面２１ｂや樹脂封止部１１の表面１１ａにダム部材１３を直接接着固定する際には、ダム部材１３を硬化させる前に蓋体部材１５を半導体センサチップ７の上面２１ｂ上や樹脂封止部１１の表面１１ａ上に配置し、ダム部材１３を変形させながら蓋体部材１５の配置位置を制御した後にダム部材１３を硬化させればよい。
【００４４】
また、封止工程においては、１つのステージ部３を囲む環状のリブ３７の内側に樹脂を流し込んで樹脂封止部１１を形成するとしたが、これに限ることはなく、例えば、金属製薄板３１に形成される全てのステージ部３を一括して囲むリブを形成し、このリブの内側に樹脂を流し込んで複数の半導体装置１の樹脂封止部１１を一括して形成してもよい。
また、モールド工程においても、上述と同様に、全てのステージ部３を一括して囲むリブを形成して、このリブの内側に樹脂を流し込んで複数の半導体装置１の樹脂モールド部１７を一括して形成しても構わない。
【００４５】
なお、上述のように複数の樹脂封止部１１や樹脂モールド部１７を一括して形成する場合には、切断工程においてこれら樹脂封止部１１や樹脂モールド部１７を切り分ければよい。
これらの場合には、樹脂封止部１１や樹脂モールド部１７の形成領域を画定するリブを簡便に形成することができ、また、樹脂の流し込みをまとめて行うことができるため、半導体装置１の製造効率をさらに向上させることができる。
また、半導体装置１は樹脂モールド部１７を備えるとしたが、これに限ることはなく、第１実施形態におけるダム部材１３と半導体センサチップ７や樹脂封止部１１、蓋体部材１５との接着力が十分に得られている場合には、樹脂モールド部１７を特に形成しなくてもよい。
【００４６】
また、本発明は、上記実施形態の構成に適用されることに限らず、少なくとも中空の空洞部及び空洞部を外方に連通させる音響孔を有するハウジング内に、半導体センサチップ７及び制御回路チップ９を設けた構成の半導体装置に適用することができる。すなわち、例えば図１４〜１６に示すように、多層配線基板５３及び蓋体部材５５からなるハウジング５２内に、半導体センサチップ７及び制御回路チップ９を設けた半導体装置５１に適用することもできる。
この半導体装置５１においてハウジング５２をなす多層配線基板（配置板）５３は、平面視略矩形の板状に形成されており、この多層配線基板５３には、その表面５３ａから窪む凹部５７が形成されている。そして、この凹部５７の底面（搭載面）５７ａに半導体センサチップ７及び制御回路チップ９が配置されるようになっている。また、凹部５７のうち半導体センサチップ７及び制御回路チップ９の配列方向の両側には、底面５７ａから突出する段差部５９が形成されている。
【００４７】
また、多層配線基板５３には、半導体装置５１を実装する実装基板（不図示）に半導体センサチップ７や制御回路チップ９を電気接続するための複数の外部接続配線部６１が形成されている。
各外部接続配線部６１は、段差部５９の上面５９ａに露出するように形成されて制御回路チップ９に電気接続される内部端子６３、多層配線基板５３の裏面５３ｃに露出して形成されて実装基板に電気接続するための外部端子６５、及び、多層配線基板５３内部に形成されてこれら内部端子６３と外部端子６５とを電気接続する導線部６７を備えている。
そして、制御回路チップ９は、第１のボンディングワイヤー６９によって半導体センサチップ７の電極パッド２５（図３等参照）と電気接続され、第２のボンディングワイヤー７１によって多層配線基板５３の内部端子６３と電気接続されている。
【００４８】
蓋体部材５５は、上記実施形態と同様に、導電性材料によって略板状に形成されると共に音響孔５５ａを有しており、多層配線基板５３の表面５３ａに固定することで、凹部５７の開口を覆って多層配線基板５３と共に半導体センサチップ７や制御回路チップ９を含む空洞部Ｓ３を形成するようになっている。なお、この空洞部Ｓ３は音響孔５５ａによって外方に連通している。
また、この蓋体部材１５は、多層配線基板５３の表面５３ａに配された状態において、多層配線基板５３の表面５３ａに形成された接続パッド（不図示）に電気接続されるようになっている。この接続パッドは、多層配線基板５３の内部や側面に形成される導線部（不図示）を介して多層配線基板５３の裏面５３ｃに露出するグランド用外部端子（不図示）に接続されるようになっている。
【００４９】
そして、制御回路チップ９は、上記実施形態と同様に、第１のボンディングワイヤー６９との接合部分を含んで多層配線基板５３の底面５７ａ上に形成された樹脂封止部７３によって封止されている。なお、この樹脂封止部７３の高さ寸法は、半導体センサチップ７の上面２１ｂの高さ位置よりも低くなるように設定されており、音響検出部２３が上面２１ｂから樹脂封止部７３の外側に露出するようになっている。
また、半導体センサチップ７の上面２１ｂには、上記実施形態と同様に、半導体センサチップ７の電極パッド２５と第１のボンディングワイヤー６９との接合部分を封止する樹脂ポッティング部７５が樹脂封止部７３と同一の樹脂材料によって形成されている。
【００５０】
この半導体装置５１を製造する際には、はじめに、多層配線基板５３を製造しておく。なお、この多層配線基板５３は個々に製造されるとしても良いが、例えば、多層配線基板５３を多数連ねた状態で製造した後に個々に分割するとしても構わない。次に、上記実施形態と同様に、ダイボンド材を介して半導体センサチップ７及び制御回路チップ９をそれぞれ多層配線基板５３の底面５７ａに接着固定する（配置工程）。なお、ダイボンド材としては、上記実施形態と同様の絶縁性接着剤やダイアタッチフィルム等が挙げられるが、例えば導電性を有する接着剤であっても構わない。
その後、上記実施形態と同様に、ワイヤーボンディングにより半導体センサチップ７と制御回路チップ９との間、及び、制御回路チップ９と内部端子６３との間にそれぞれボンディングワイヤー６９，７１を配し、制御回路チップ９を介して半導体センサチップ７と外部接続配線部６１とを電気的に接続する（配線工程）。
【００５１】
そして、上記実施形態と同様に、ステージ部３の表面３ａ及び制御回路チップ９と第１のボンディングワイヤー６９の端部との接合部分を含めた制御回路チップ９全体を封止する樹脂封止部７３と、半導体センサチップ７の電極パッド２５と第１ボンディングワイヤー６９の端部との接合部分を封止する樹脂ポッティング部７５とを形成する（封止工程）。なお、この工程においては、制御回路チップ９と第２のボンディングワイヤー７１の端部との接合部分も樹脂封止部７３によって封止される。
最後に、蓋体部材５５を多層配線基板５３の表面５３ａに固定する蓋体設置工程を実施することで、半導体装置５１の製造が完了する。なお、蓋体部材５５の固定には、例えば導電性を有する接着剤を使用すればよい。
上記半導体装置５１及びその製造方法によれば、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００５２】
なお、上述した構成の半導体装置５１においては、蓋体部材５５に音響孔５５ａが形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば多層配線基板５３に空洞部Ｓ３を外方に連通させる音響孔が形成されるとしても構わない。
また、樹脂ポッティング部７５は、電極パッド２５と第１のボンディングワイヤー６９の端部との接合部分を封止するとしたが、例えばこれに加えて、段差部５９の上面５９ａに露出する外部接続配線部６１と第２のボンディングワイヤー７１の端部との接合部分を封止するとしても構わない。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の一実施形態に係る半導体装置を示す概略側断面図である。
【図２】図１の半導体装置を示す概略平面図である。
【図３】図１の半導体装置において、半導体センサチップの構成を示す拡大側断面図である。
【図４】図１の半導体装置の製造方法を示す概略側断面図である。
【図５】図１の半導体装置の製造方法を示す概略側断面図である。
【図６】図１の半導体装置の製造方法を示す概略側断面図である。
【図７】図１の半導体装置の製造方法を示す概略側断面図である。
【図８】図１の半導体装置の製造方法を示す概略側断面図である。
【図９】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、半導体センサチップの構成を示す拡大側断面図である。
【図１０】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、半導体センサチップの構成を示す概略平面図である。
【図１１】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、半導体センサチップの構成を示す概略平面図である。
【図１２】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、半導体センサチップの構成を示す概略平面図である。
【図１３】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、半導体センサチップの構成を示す拡大側断面図である。
【図１４】この発明の他の実施形態に係る半導体装置を示す概略平面図である。
【図１５】図１４のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１６】図１４のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，５１…半導体装置、２，５２…ハウジング、３…ステージ部（配置板）、３ａ…表面、７…半導体センサチップ、９…制御回路チップ、１１，７３…樹脂封止部、１３…ダム部材、１５，５５…蓋体部材、１５ａ，５５ａ…音響孔、２１ｂ…上面、２３…音響検出部、２４…凹部、２５…電極パッド、２７，６９…第１のボンディングワイヤー、３０，７５…樹脂ポッティング部、４１…ダム部、５３…多層配線基板（配置板）、５７ａ…底面（搭載面）、Ｓ２，Ｓ３…空洞部
【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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【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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