(57)【要約】【課題】  プローブテスト時の圧痕の影響を受けず、安定したワイヤーボンディング性を有する半導体装置を実現する。【解決手段】  電極を材質の異なった２層の金属膜から形成し、ワイヤーボンディング領域とテスト領域を分離することで、ワイヤーボンディング領域はプローブ針の影響を受けず、また、高いワイヤー溶着強度が得られる半導体装置を提供することができた。【選択図】      図１
2009117615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の電気的機能を取り出すための電極で、該半導体素子の基板上に突起状の電
極を設ける半導体装置であって、該電極は２層の金属膜で形成され、２層目の金属膜がワ
イヤーボンディング領域とテスト領域に分離され、個別に形成されていることを特徴とす
る半導体装置。
【請求項２】
半導体素子の電気的機能を取り出すための電極で、該半導体素子の基板上に突起状の電
極を設ける半導体装置であって、該電極のワイヤーボンディング領域は２層の金属膜で形
成され、テスト領域は１層目の金属膜で形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
該電極に接続される配線の厚みと、該電極の１層目の金属膜の厚みが同じであることを
特徴とする請求項１もしくは２に記載の半導体装置。
【請求項４】
該電極の２層目の金属膜の厚みが、０．５μｍ以上３．０μｍ以下であることを特徴と
する請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
該電極の１層目の金属膜が、アルミニウムもしくはアルミニウム系合金、銅、銅系合金
であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
該電極の２層目の金属膜が、金もしくは金系合金、アルミニウム、アルミニウム系合金
、銅、銅系合金であることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の半導体装置。
【請求項７】
該電極に接続される電気配線の材質と該電極の１層目の金属膜の材質が同じであること
を特徴とする請求項１から３および５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体素子がＭＥＭＳ素子であることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の半導体
装置。
【請求項９】
ＭＥＭＳ素子が、加速度センサー素子もしくは圧力センサー素子、傾斜センサー素子、
ジャイロセンサー素子、半導体マイク素子、アクチュエーター素子、振動素子、光スイッ
チ、インクジェットプリンターのヘッド、ＡＭＦ用カンチレバー、プロジェクターに用い
るデジタルマイクロミラーデバイスであることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置
。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や航空機、家電製品、ゲーム機、ロボット、セキュリティーシステム
等に使用される半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の一例として加速度センサーを用いて説明する。加速度センサーは、自動車
のエアーバッグ作動用の大きな衝撃力を検出する用途や、ブレーキ制御システムなどの車
両制御用途向けの小さな加速度の検出に使用されてきた。最近は、携帯端末機器やロボッ
ト、人体動作の検出による各種制御等の新しい用途で実用化が進んできている。微小な加
速度を検出するために高分解能で小型、薄型であることも要求されており、それらを実現
させるために半導体素子はＭＥＭＳ技術を応用して製造されることが多くなっている。Ｍ
ＥＭＳ技術は主にシリコンウェファーをドライエッチング等で加工することにより、安価
で小型のデバイスを大量生産できる技術として注目されている。
【０００３】
加速度センサーは可撓部の動きを電気信号に変換する方法で、ピエゾ抵抗型と静電容量
型、圧電型に大別される。用途によって使い分けられるが、静止加速度の検出用途ではピ
エゾ抵抗型と静電容量型に絞られ、これら２つのタイプはシリコン基板に半導体技術やＭ
ＥＭＳ技術により、立体的な構造を形成することにより小型で高感度の加速度センサーを
一度に大量に製造できる。特に、ピエゾ抵抗型は構造および製造プロセスの構築がし易く
小型、薄型で低価格化に向いた加速度センサーである。また、可撓部の構造で、ダイアフ
ラム型と梁型に大別される。電気信号の検出方法と可撓部の構造さらに、検出軸数を組み
合わせることで、種々の加速度センサーを得ることができる。
【０００４】
梁型のピエゾ抵抗素子型３軸加速度センサーに関しては、多数出願されている。特許文
献１から特許文献６で、錘部の形状や梁部の形状、ピエゾ抵抗素子の配置、ピエゾ抵抗素
子の接続方法、梁部と枠部の接合部の形状等が開示されている。図５に３軸加速度センサ
ーの分解斜視図を示す。３軸加速度センサー３０は、ケース３１にセンサー素子３２と規
制板３３が樹脂などの接着剤で所定の間隔を有して固着されている。センサー素子３２の
電極３４はワイヤー３５でケース端子３６に接続され、センサーの信号を外部端子３７か
ら取り出す。ケース３１にはケース蓋３８を例えば金錫はんだ等の接着材で固着し密封さ
れている。センサー素子３２には、方形の枠部２５と錘部２７と対を成す梁部２６で構成
され、錘部２７が２対の梁部２６で枠部２５の中央に保持されている。梁部２６にはピエ
ゾ抵抗素子２８が形成されている。ピエゾ抵抗素子２８は、一対の梁にＸ軸ピエゾとＺ軸
ピエゾが、他の一対の梁にＹ軸ピエゾが形成され、金属配線（図示せず）で接続されてい
る。規制板３３は錘部２７の動き量を規制して梁部２６の破損を防ぐものである。規制板
３３に、センサー素子の出力データ等を処理するＩＣチップを用いたＩＣ規制板が実用化
され、小型化と低価格化に貢献している。図５ｂ）に、電極３４とワイヤー３５の接続部
の拡大を示す。超音波を用い電極３４とワイヤー３５を超音波溶接している。超音波溶接
を行うため、電極３４とワイヤー３５の平坦性が求められる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７２７４５号  公報
【特許文献２】特開２００３−２７９５９２号  公報
【特許文献３】特開２００４−１８４３７３号  公報
【特許文献４】特開２００６−０９８３２３号  公報
【特許文献５】特開２００６−０９８３２１号  公報
【特許文献６】ＷＯ２００５／０６２０６０  Ａ１
【０００６】
図６に示すように、加速度センサーをはじめとするセンサー素子３２は主にシリコン等
のウェファー１５面にフォトリソ技術と製膜技術、エッチング技術等を用い多数形成する
。センサー素子には突起状の電極３４が設けられ、ウェファー状態においてセンサー素子
が完成した段階でプローブテストと呼ばれる触針式の電気特性検査により、プローブ針９
を電極３４に接触させて、ウェファー１５上に形成されたセンサー素子の良否を判定する
のが一般的である。プローブテスト後ウェファー１５をダイアモンド砥石等により個片化
した後、センサー素子から信号出力を取り出せるように、電極３４に金等のワイヤー３５
をボンディングする。
【０００７】
プローブテスト時プローブ針９と電極３４間で接触不良によるノイズの発生や接触抵抗
の増加を防ぐため、電極３４に突き刺さる感じでプローブ針９を押し当てている。そのた
め、プローブテスト後の電極３４の面には圧痕１１ができる。圧痕１１ができた電極３４
面にワイヤー３５をボンディング行うと、ワイヤーと電極面間に空間ができ、ワイヤー３
５と電極３４間の溶着力を低下させると言う問題が起こる。
【０００８】
特許文献７から特許文献９には、圧痕１１による溶着力低下を防ぐ方策が開示されてい
る。図７ａ）は特許文献７に開示されているもので、一体の電極をテストエリア２１とボ
ンディングエリア２２に分けるものである。テストエリア２１に圧痕１１ができてもボン
ディングエリア２２の平坦性を保つことができ、溶着力を確保できると言うものである。
しかし、テストエリア２１とボンディングエリア２２が一体化されているため、センサー
素子の小型化が進むにつれ、テストエリア２１の圧痕１１の影響がボンディングエリア２
２に及ぶようになってきた。圧痕１１によりボンディングエリア２２の平坦度が悪くなり
、安定した溶着力の確保が難しくなってきた。圧痕の影響を無くす方策が特許文献８に開
示され、図７ｂ）に概略図を示す。テストエリア２１とボンディングエリア２２を完全に
分離し、テストエリア２１とボンディングエリア２２間を配線２３で繋いでいる。各エリ
アは完全に分離しているので、テストエリア２１の圧痕１１がボンディングエリア２２の
平坦度に影響することは無く、安定した溶着力が得られる。しかし、各エリアは完全に分
離するため全体の電極面積が大きくなり、小型化が求められるセンサー素子に適用するの
は難しい。図７ｃ）に示す特許文献９の電極３４は、一体の電極で電極厚み方向に段差を
設け、低い段の面をテストエリア２１、高い段の面をボンディングエリア２２としたもの
である。一体ものであるが圧痕１１によってボンディングエリア２２の平坦度が悪くなる
ことは無い。しかし、段差を形成するための工数が増えることは避けられない。
【０００９】
【特許文献７】特開２０００−１６４６２０号  公報
【特許文献８】特開平７−１１１２８２号  公報
【特許文献９】特開平４−２９７０３４号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
テストエリア２１はプローブ針の接触性と圧痕のでき難さ、ボンディングエリア２２は
ワイヤーとのボンディング性で高い溶着力が求められ、各エリアには異なった特性が要求
される。特許文献７から特許文献９の方策で、圧痕１１によるボンディングエリア２２の
平坦度への影響はかなり抑えることができるが、一体もしくは同一材で作られているため
、要求される特性を満たすことが難しかった。これらの解決策としては、テストエリア２
１とボンディングエリア２２を完全に分離し、各エリアの電極材質を違える事であるが、
小型化に対応でき工数を極力増やさずに実現できる電極構造、製造方法がなかった。
【００１１】
本願は以上のような課題を解決し、プローブテスト時の圧痕の影響を受けず、安定した
ワイヤーボンディング性を有する半導体装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明の半導体装置は、半導体素子の電気的機能を取り出すための電極で、該半導体
素子の基板上に突起状の電極を設け、該電極は２層の金属膜で形成され、２層目の金属膜
がワイヤーボンディング領域とテスト領域に分離され、個別に形成されていることが好ま
しい。
【００１３】
電極は２層の金属膜で形成し、１層目の金属膜が半導体素子の配線と電気的に接続され
る。電極は半導体素子の表面に凸状に形成された表面配線や、孔や溝の中に配線が形成さ
れ配線と半導体素子表面が略同一面となっている埋込配線にも適用できるものである。表
面配線の端面と電極の１層目の金属膜端面が接続するように形成することで、電気的接続
を取ることができる。埋込配線では、配線の一部を覆うように１層目の金属膜を形成する
ことで電気的接続を得ることができる。半導体素子と１層目の金属間は、電気的絶縁処理
を施すことは当然必要である。
【００１４】
１層目の金属膜上に１層目と材質や組成の異なる２層目の金属膜を形成し、プローブテ
スト領域とワイヤーボンディング領域を形成する。２層目の金属膜はテスト領域とワイヤ
ーボンディング領域が分離されている。２層目の金属膜は半導体素子の配線と直接接続さ
れるのではなく、１層目の金属膜を介して電気的に接続される。そのため、１層目と２層
目の界面に酸化物のような絶縁層が形成されないように、２層目の金属膜の製膜時には１
層目の金属膜表面の酸化物を除去することが好ましい。
【００１５】
１層目の金属膜の形状と２層目の金属膜の形状が類似している必要は無く、例えば１層
目が長方形で２層目のテスト領域とワイヤーボンディング領域が円形でも良いし、１層目
が方形で２層目のテスト領域とワイヤーボンディング領域が三角形でも良い。また、２層
目のテスト領域とワイヤーボンディング領域で面積や形状が異なっても良いものである。
２層目のテスト領域とワイヤーボンディング領域は、同じ厚みであることが好ましい。同
じ厚みとすることで、１回の製膜作業で両領域を形成することができる。２層目の各領域
の面積や形状は、電極を形成する面積や用いるプローブの大きさ、ワイヤーボンディング
のボンディングチップの大きさ等から、決めることができる。
【００１６】
２層目のテスト領域とワイヤーボンディング領域を個別にすることで、テスト領域のプ
ローブ針による圧痕がワイヤーボンディング領域の平坦度に影響することは無い。ワイヤ
ーボンディング領域の初期平坦度が維持できる事で、安定したワイヤーの溶着力が得られ
る。テスト領域の中心位置から外れた位置にプローブ針が当たっても、圧痕の影響が出な
いように、テスト領域とワイヤーボンディング領域は、少なくとも１０μｍ以上の間隔を
持っていることが好ましい。
【００１７】
本願発明の半導体装置は、半導体素子の電気的機能を取り出すための電極で、該半導体
素子の基板上に突起状の電極を設け、該電極のワイヤーボンディング領域は２層の金属膜
で形成され、テスト領域は１層目の金属膜で形成されていることが好ましい。
【００１８】
表面配線や埋込配線に１層目の金属膜が電気的に接続されており、１層目の略半分の領
域にワイヤーボンディング領域となる２層目の金属膜を形成し、１層目の残り約半分の領
域をテスト領域とすることができる。テスト領域の表面とワイヤーボンディング領域の表
面は、２層目の金属膜厚分だけ段差が生じる。１層目のテスト領域にプローブ針を押し当
て圧痕が発生しても、２層目の金属膜で形成されたワイヤーボンディング領域の平坦度に
影響することは無い。逆に、２層目をテスト領域として１層目の残りの領域をワイヤーボ
ンディング領域とすることも考えられないことはないが、２層目に発生した圧痕がバリと
なり庇状に張出したり、２層目の段差部分がワイヤーの取り回しや超音波溶接チップの邪
魔になるため、ワイヤーボンディング領域は２層目とすることが良い。
【００１９】
１層目の金属膜形状と２層目のワイヤーボンディング領域の形状は、相似形である必要
はない。１層目が長方形で２層目が方形や円形でも良いものである。２層目のワイヤーボ
ンディング領域を形成する位置は１層目の金属膜形状の中心位置ではなく、１層目の金属
膜形状を略２分割し分割した一方の領域とすることで、テスト領域の面積を確保できる。
【００２０】
本願発明の半導体装置は、電極に接続される配線の材質と厚みが、電極の１層目の金属
膜の材質と厚みが同じであることが好ましい。
【００２１】
１層目の金属膜と配線を同じ材質で形成する事で、スパッターや蒸着の真空製膜装置を
共有できる。共有化することで真空製膜装置の台数やターゲット材等を減らすことができ
る。表面配線に電極を形成するときは、配線厚みと１層目の金属膜の厚みを同じとするこ
とで、配線と１層目の金属膜間で不要な段差が生じることがなく、２層目の金属膜を形成
するときのフォトレジストパターン形成の作業が行い易くなる。また、表面配線に電極を
形成するときは、１層目の金属膜と配線を同じ材質で同じ厚みとすると、同時に一体で形
成することができるため、製造工程の削減、コストの低減が可能となる。また、配線と１
層目の金属膜間の接触抵抗がないので、電気抵抗の安定化も得られる。１層目の金属膜も
埋込配線と同じ様に埋込むことで、同じ材質で同じ厚みとすることは可能であるが、テス
ト領域がその周囲と略同じ高さとなってしまうと、プローブ針を接触させるのが難しくな
る。１層目の金属膜の上面は周囲の面より凸であることが好ましい。
【００２２】
本願発明の半導体装置は、電極の２層目の金属膜の厚みが、０．５μｍ以上３．０μｍ
以下であることが好ましい。
【００２３】
２層目の金属膜の厚みはワイヤーボンディング性を左右する。薄過ぎるとワイヤーと２
層目の金属膜間で合金層が十分に形成できず、ワイヤーの溶着強度が弱くなってしまう。
溶着強度を十分に得るためには２層目の厚みを０．５μｍ以上とすることが望ましいもの
である。また、２層目の金属層が厚すぎると、後工程のフォトリソにおけるフォトレジス
ト塗布時にフォトレジストの厚み分布が悪くなり、形状不良を起こし易くなる。また、２
層目の金属膜の厚みを厚く形成するためには、金属膜の材料も多く必要であり製膜時間も
長くなるため、製造コストの増加に繋がる。そのため、３．０μｍ以下とすることが望ま
しいものである。
【００２４】
本願発明の半導体装置は、電極の１層目の金属膜が、アルミニウムもしくはアルミニウ
ム系合金、銅、銅系合金であることが好ましい。
【００２５】
アルミニウム系合金の場合には、アルミニウムに１ｗｔ％程度の銅やシリコンが添加さ
れた材料が使用できる。このアルミ系合金は、エレクトロマイグレーションやコンタクト
ホール部のシリコン析出を抑制する効果があるので、配線にも使用することができる。ま
た、電気抵抗の低い銅や銅系合金を用いることもできる。
【００２６】
アルミニウムもしくはアルミニウム系合金、銅、銅系合金は一般的に柔らかい材質であ
る。１層目の金属膜をテスト領域とする場合は、プローブ針が１層目の金属膜に押し込ま
れる様に接触するので良好な接触が得られる。テスト領域にプローブ針の圧痕が発生して
も、ワイヤーボンディング領域と隔離されているので、ワイヤーボンディング領域の平坦
度を悪化させることは無い。
【００２７】
本願発明の半導体装置は、電極の２層目の金属膜が、金もしくは金系合金、アルミニ
ウム、アルミニウム系合金、銅、銅系合金であることが好ましい。
【００２８】
ワイヤーボンディングのワイヤーは、金やアルミニウムが多く使われている。超音波や
熱でワイヤーと２層目の金属膜の接触部は互いの金属が溶けて合金を形成しながら溶着す
る。良好な合金層を形成することで、高い溶着強度が得られるものである。ワイヤーに用
いている金やアルミニウムもしくはこれらの金属を主材とする合金を２層目の金属膜に用
いることで、良好な合金層が形成され高い溶着強度が得られるものである。２層目の金属
膜上のワイヤーに溶けた金属を滴下させて接続する、ボールボンディング法では２層目の
金属膜と溶けた金属間と、ワイヤーと溶けた金属間で合金層を形成するので、２層目の金
属膜の材質の選定幅が広くなり、銅や銅系合金も使用することができる。２層目と１層目
の金属膜ではアルミニウムやアルミニウム系合金、銅、銅系合金でも同じではなく、組成
や添加物の量を変えてそれぞれの金属膜に要求される特性を満たすことが好ましい。
【００２９】
本願発明の半導体装置は、半導体素子がＭＥＭＳ素子であることが好ましい。
【００３０】
ＭＥＭＳ素子は、シリコン基板上に機械要素部品、センサー、アクチュエーター、電子
回路を立体構造に加工したデバイスを指す。電気信号を機械的な動きに、機械的な動きを
電気信号に変換するもので、ＭＥＭＳ素子は急速に小型化しており、そのサイズは１ｍｍ
角以下から数ｍｍ角までのものが製造されている。このように小さなＭＥＭＳ素子のため
、電極に割り当てられる場所や面積は限られるため、個片化されたＭＥＭＳ素子では使用
しないテスト領域を出来得る限り小さくすることと、小さな溶着面積で高い溶着強度が得
られる電極が益々要求されるものである。
【００３１】
本願発明の半導体装置は、半導体素子がＭＥＭＳ素子で、ＭＥＭＳ素子は加速度センサ
ー素子もしくは圧力センサー素子、傾斜センサー素子、ジャイロセンサー素子、半導体マ
イク素子、アクチュエーター素子、振動素子、光スイッチ、インクジェットプリンターの
ヘッド、ＡＭＦ用カンチレバー、プロジェクターに用いるデジタルマイクロミラーデバイ
ス等であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
ワイヤーボンディング領域とテスト領域を分離することで、ワイヤーボンディング領域
はプローブ針の影響を受けず、また、高いワイヤー溶着強度が得られる半導体装置を提供
することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下本発明を図面を参照しながら実施例に基づいて詳細に説明する。説明を判り易くす
るため、同一の部品、部位には同じ符号を用いている。
【実施例１】
【００３４】
図１ａ）に本発明の実施例１の電極４１を示す。電極４１は１層目の金属膜４の上に２
層目の金属膜が２ヶ所に形成されている。２層目の金属膜はワイヤーボンディング領域５
とテスト領域６である。１層目の金属膜４は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金で１００μｍ×２２
０μｍ×０．１μｍ厚である。２層目の金属のワイヤーボンディング領域５とテスト領域
６は、Ａｌ−Ｓｉ合金で１００μｍ×１００μｍ×０．８μｍ厚である。ワイヤーボンデ
ィング領域５とテスト領域６の間は、２０μｍの間隔を持っている。
【００３５】
電極４１の製造方法等の詳細説明の前に、本願の半導体装置の説明に加速度センサーを
用いているので、本実施例の加速度センサーの構造や寸法等を簡単に述べる。本実施例の
３軸加速度センサーの全体構造は、図５ａ）に示した従来品と同じである。センサー素子
３２はアルミナ製のケース３２の内底に接着剤で固着している。センサー素子３２の枠２
６に形成された電極４１（図５の電極３４に相当）とケース端子３６は、Ф２０μｍの金
線を超音波ボンディング行った。規制板３３と金属製のケース蓋３８を接着剤で固着して
、外形寸法約３．５ｍｍ×約３．５ｍｍ×約１．０ｍｍ厚の３軸加速度センサー３０を得
た。
【００３６】
センサー素子３２には、枠部２５と梁部２６を介して保持される錘部２７を設け、梁部
２６にはＸ方向，Ｙ方向，Ｚ方向の３軸の変位を検出するピエゾ抵抗素子２８を形成した
。ピエゾ抵抗素子２８を繋ぐ配線の図示は省略している。枠部２５には電極４１を８個設
けている。シリコン単結晶基板上に、数千個の加速度センサー素子パターンを、フォトリ
ソグラフィー技術や製膜技術、エッチング技術を使って形成した。各加速度センサー素子
パターンの特性を調べるため、オートプローバー装置を用いプローブ針９を電極４１のテ
スト領域６に押し当てて、電気抵抗等の特性を測定した。測定後、シリコン単結晶基板を
ダイアモンド砥石で切断し、個片化された約１．５ｍｍ×約１．５ｍｍ×約０．４ｍｍ厚
のセンサー素子３２を得た。センサー素子３２の梁部２６は約４００μｍ長×約４０μｍ
幅×約６μｍ厚で、ピエゾ抵抗素子２８は約３０μｍ長×約３μｍ幅とした。
【００３７】
図１ａ）を参照しながら電極４１の製造方法等を説明する。シリコン単結晶の枠部に、
ピエゾ抵抗素子と繋がる埋込配線１３が形成されている。シリコン単結晶に配線が埋め込
まれるだけの溝を形成し、溝内と少なくとも電極の１層目の金属膜が形成される枠部表面
には、絶縁膜として約０．０５μｍ厚の酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）をスパッターで形成
した。フォトリソグラフィー技術を用い溝の部分以外の部分にフォトレジストを形成した
後、真空蒸着機を用いてアルミニウムを０．２μｍ厚に製膜した。リフトオフと称される
方法を用いているので、フォトレジストを有機溶剤で除去する時にフォトレジスト上のア
ルミニウム蒸着膜も除去され、溝内に配線１３が形成される。アルミニウムの埋込配線１
３の上面と枠部２５上の酸化シリコン膜の上面は同一面として、段差ができないようにし
ている。
【００３８】
埋込配線１３の端部が僅かに出るように、１層目の金属膜４の外径寸法１００μｍ×２
２０μｍの長方形の孔の開いたフォトレジストを形成した。１層目の金属膜４は、アルミ
ニウムに珪素と銅を各１ｗｔ％含むＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金で、０．２μｍ厚にスパッター
を行った。フォトレジストを除去すると同時に、フォトレジスト上のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合
金を除去し１層目の金属膜４を得た。１層目の金属膜をスパッターする前に、スパッター
装置内で逆スパッター作業を行い、１層目の金属膜４と接続する埋込配線１３面の酸化物
等を除去し、接続部での電気抵抗増加を防いだ。
【００３９】
１層目の金属膜４の部分以外と１層目の金属膜４を分断する様にフォトレジストを形成
した。２層目の金属膜は、アルミニウムに珪素を１ｗｔ％含むＡｌ−Ｓｉ合金で、０．８
μｍ厚にスパッターを行った。フォトレジストを除去すると同時に、フォトレジスト上の
Ａｌ−Ｓｉ合金も除去し２層目の金属膜を得た。２層目の金属膜が１００μｍ×１００μ
ｍの方形のワイヤーボンディング領域５とテスト領域６で、２０μｍの間隔を開けて形成
された電極４１を得た。２層目の金属膜をスパッターする前に、スパッター装置内で逆ス
パッター作業を行い、２層目の金属膜と接続する１層目の金属膜４表面の酸化物等を除去
し、接続部での電気抵抗増加を防いだ。
【００４０】
電極４１は、１層目の金属膜４上に分離された２層目の金属膜でワイヤーボンディング
領域５とテスト領域６を形成したため、テスト領域６にプローブ針を押し当て測定しても
、プローブ針の圧痕によってワイヤーボンディング領域５の平坦度を悪化させることがな
い。ワイヤーボンディング領域５の良好な平坦度が保たれるため、ワイヤーボンディング
時にワイヤーとの接触が良好となり、安定して高い溶着強度が得られた。
【実施例２】
【００４１】
図１ｂ）に、実施例２の電極４２を示し、実施例１と異なる部分を主に説明する。実施
例１と外観的に異なるのは、配線が枠部２５の表面上に形成された表面配線１４である事
である。また、電極の材料や製造方法が実施例１とは異なっている。枠部２５の表面上に
約０．０５μｍのアルミナ絶縁膜（図示せず）が形成され、アルミナ絶縁膜上に表面配線
１４を形成している。表面配線１４はアルミニウムに珪素を１ｗｔ％含むＡｌ−Ｓｉ合金
で０．１５μｍ厚のスパッター膜である。枠部２５上に凸状に形成された表面配線１４の
端面に接するように１層目の金属膜４を形成した。本実施例では端面に接するように形成
したが、配線１４に僅か覆い被さるように１層目の金属膜を形成する事もできる。覆い被
さるように１層目の金属膜を形成したときは、２層目の金属膜は被さっていない１層目の
金属膜の平坦な部分に形成することが良い。
【００４２】
１層目の金属膜を形成する部位が開いたフォトレジストを形成した後、アルミニウムに
珪素と銅を各１ｗｔ％含むＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金を、０．１５μｍ厚にスパッターした。
リフトオフを行いレジストとレジスト上の１層目の金属膜を除去し、表面配線１４に接続
した２２０μｍ×１００μｍの長方形の１層目の金属膜を得た。２層目の金属膜は金で、
２．８μｍと厚くするためスパッターや蒸着ではなく電解めっきを用いた。表面配線１４
や１層目の金属膜が形成されたシリコン単結晶基板面に、電気を通すためのシード膜を形
成した。シード膜は０．１μｍ厚のニッケル膜である。２層目の金属膜を形成する部位が
開いたフォトレジストを形成し、フレームめっき法で金めっきを行った。めっきを用いた
のは、スパッターに比べ１桁大きな製膜速度を持つことと、高価な金の使用量を減らすた
めである。スパッターを用いると必要とする部位だけに膜をつけることはできず、スパッ
ター装置内にも多量に付着してしまう。電極の面積は小さいため、電極に着く金はスパッ
ター装置内に飛び出した金の極々一部となり、効率が悪く製造コストの上昇となる。その
点、フレームめっきは電極部分だけに製膜されるため、スパッターに比べ金材料の使用効
率が格段に良いし作業時間も少なくする事ができ、製造コストの低減が図れる。めっき終
了後レジストを除去して、イオンミリング装置を用いてシード膜を除去し、２層目の金属
膜が１００μｍ×１００μｍの方形のワイヤーボンディング領域５とテスト領域６で、そ
れらの領域は２０μｍの間隔を開けて形成されている電極４２を得た。
【実施例３】
【００４３】
図２ａ）に、実施例３の電極４３を示し、実施例１と異なる部分を主に説明する。実施
例１と外観的に異なるのは、テスト領域の２層目の金属膜がない事である。また、電極の
材料や製造方法が実施例１とは異なっている。埋込配線１３は、アルミニウムに珪素と銅
を各１ｗｔ％含むＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金で、０．２μｍ厚に形成されている。埋込配線１
３上に実施例１と同じ方法で、１層目の金属膜４を０．１５μｍ厚で形成した。１層目の
金属膜４は２２０μｍ×１００μｍの長方形で、埋込配線１３と同じＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合
金である。ワイヤーボンディング領域５を形成する部位に、１００μｍ×１００μｍの方
形の孔を開けたフォトレジストを形成し、２層目の金属膜をスパッター行った。２層目の
金属膜は２．１μｍ厚で、銅９５％と亜鉛５％の合金である。
【００４４】
２層目の金属膜が形成されていない１００μｍ×１２０μｍの１層目の金属膜の部分が
、テスト領域６となる。ワイヤーボンディング領域５とテスト領域６が完全に分かれてい
るので、テスト領域６にプローブ針の圧痕ができても、ワイヤーボンディング領域５の平
坦度を悪化させることはない。ワイヤーボンディング領域５の良好な平坦度が保たれるた
め、ワイヤーボンディング時にワイヤーとの接触が良好となり、安定して高い溶着力が得
られた。１層目の金属膜４にＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金を用いているのでプローブ針の接触状
態も良好で、接触抵抗やノイズの発生はなかった。
【００４５】
ワイヤーボンディング領域５を銅亜鉛合金としたので、超音波ボンディングではなくボ
ールボンド法を用いた。ワイヤーボンディング領域５に金のワイヤー３５を当てた状態で
、金の溶融ボールをワイヤー上に垂らしてワイヤーと２層目の金属を溶着した。ワイヤー
ボンディング領域５の平坦度が悪いと、溶着時に空気を巻き込み易くなり溶着力の低下と
ばらつきが発生する。
【００４６】
図２ｂ）に、表面配線１４に適用した電極４４を示す。図２ａ）、図２ｂ）のように２
層目の金属膜をワイヤーボンディング領域５に限る事で、ワイヤーボンディング領域５と
テスト領域が顕微鏡下で色や大きさから容易に見分けを付けることができ、外観検査等が
やり易くなる利点がある。また、２層目の金属膜を金めっきで形成する場合、ワイヤーボ
ンディング領域５に限る事でめっき面積を半減でき、製造コストの低減が図れる。
【実施例４】
【００４７】
図２ｃ）に、実施例４の電極４５を示す。電極４５は表面配線１４と１層目の金属膜を
同時に形成している。図２ｃ）は表面配線の図であるが、埋込配線にも適用することもで
きる。表面配線１４の端部を幅広にして１層目の金属膜としている。表面配線１４と１層
目の金属膜は、アルミニウムに珪素を１ｗｔ％含むＡｌ−Ｓｉ合金で、０．８μｍ厚のス
パッター膜である。１層目の金属膜に相当する部分は２２０μｍ×１００μｍの長方形で
、長方形の半分側に１００μｍ×１００μｍの大きさでワイヤーボンディング領域５の２
層目の金属膜が形成されている。残り部分の１２０μｍ×１００μｍの領域がテスト領域
６となる。
【００４８】
ワイヤーボンディング領域５となる２層目の金属膜は、金に銀８％を含む金銀合金で１
．０μｍ厚のスパッター膜である。ワイヤーボンディング領域５はテスト領域６と完全に
分離されているので、プローブ針による圧痕がワイヤーボンディング領域５の平坦度を悪
化させることはなかった。表面配線１４とテスト領域６は同一の材料で同時に形成されて
いるので、表面配線１４そのものをテスト領域６とすることも考えられる。しかし、表面
配線１４にプローブ針の圧痕をつけることになり、断線や電気抵抗の変化を起こす危険性
がある。そのため、図２ｃ）に示す様に表面配線１４とは別にテスト領域６を設けること
が良いものである。
【実施例５】
【００４９】
実施例１から４は、１層目の金属膜が２２０μｍ×１００μｍの長方形で、ワイヤーボ
ンディング領域５が１００μｍ×１００μｍの方形で説明してきたが、これらの形状寸法
に限ることはなく、電極を形成する箇所の広さや形によって変えることができる。また、
センサー素子３２内で形状寸法の異なった電極を設けることも可能である。図３に他の実
施形態の電極の一例を示す。図３ａ）の電極４６は、１層目の金属膜４が長方形の角部が
面取りされた変形８角形である。２層目の金属膜は変形６角形でワイヤーボンディング領
域５とテスト領域６を形成している。図３ｂ）の電極４７は、１層目の金属膜４が略楕円
形である。２層目の金属膜は蒲鉾形でワイヤーボンディング領域５とテスト領域６を形成
している。図３ｃ）の電極４８は、１層目の金属膜４が台形である。２層目の金属膜は台
形の略半分の領域に台形状に形成し、ワイヤーボンディング領域５とし、残り半分の領域
をテスト領域６としている。図３ｄ）の電極４９は、１層目の金属膜４が略Ｌ字形である
。２層目の金属膜は略Ｌ字形の１辺の領域に長方形状に形成し、ワイヤーボンディング領
域５とし、残りの辺の領域をテスト領域６としている。図３ａ）から図３ｄ）の何れも、
１層目の金属膜４と２層目の金属膜の材質もしくは組成が異なっている。
【実施例６】
【００５０】
実施例１から実施例５の電極とワイヤーの溶着強度の関係に付いて述べる。溶着強度は
、図４ａ）に示すワイヤー３５を９０度曲げた方向に引き剥がすピール強度と、図４ｂ）
に示すワイヤーの長手方向に引っ張るプル強度の２つの方法で評価している。図４のｗは
接合幅で、超音波ボンディングのチップを押付けた幅、もしくはボールボンドの金の溶融
ボールの付着幅である。ｗは４０μｍから５０μｍである。ワイヤー３５の端部をクラン
パー５１で挟持して、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張り、溶着力を測定した。ピール強度
とシェアー強度の評価に各１００個のセンサー素子を用い、各８００個の電極でのワイヤ
ーの溶着強度を測定した。用いたワイヤーはФ２０μｍの金（Ａｕ）線である。比較のた
め、図５ｂ）に示す、従来のテスト領域とワイヤーボンディング領域を共用した電極３４
も各８００個供試した。電極３４は、ワイヤーボンディングを行う前にプローブ針を押し
当てて圧痕１１が生じた状態であり、圧痕１１の上に超音波ボンディング作業を行ってい
る。比較の従来品の電極３４の材質は、実施例１と同じアルミニウムに珪素を１ｗｔ％含
むＡｌ−Ｓｉ合金である。ワイヤーもФ２０μｍの金（Ａｕ）線で、接合幅ｗも４０μｍ
から５０μｍとしている。
【００５１】
実施例１から実施例５の電極とワイヤーのピール強度は、６３．４ｍＮ〜７３．５ｍＮ
で、平均６８．６ｍＮであった。実施例１から実施例５の平均値の差は、１．０ｍＮと小
さいものであった。破断した部位は、電極とワイヤーの接続部のワイヤー部もしくは同接
続部から離れたワイヤー部分であった。電極のワイヤーボンディング領域５からワイヤー
３５が剥がれる様な破断形態はなかった。比較として供試した従来品の電極とワイヤーの
ピール強度は、３９．２ｍＮ〜７３．５ｍＮで、平均６５．７ｍＮであった。実施例１か
ら実施例５のピール強度のばらつきに比べ、約３倍のばらつきであった。約１０％の従来
品で低いピール強度を示した試料は、ワイヤーボンディング領域５からワイヤー３５が剥
がれる様な破断形態であった。他の試料は電極とワイヤーの接続部のワイヤー部もしくは
同接続部から離れたワイヤー部分で破断していた。実施例１から実施例５のピール強度６
８．６ｍＮは、Ф２０μｍの金線の引張り強度と略同じ値であることから、実施例１から
５の溶着は欠陥無く行われたと判断される。換言すると、テスト領域とワイヤーボンディ
ング領域を完全に分離した効果で、プローブ針による圧痕はワイヤーボンディング領域の
平坦度に悪影響を与えないことが確認できた。
【００５２】
実施例１から実施例５の電極とワイヤーのプル強度は、６３．５ｍＮ〜７３．５ｍＮで
、平均６８．５ｍＮであった。実施例１から実施例５の平均値の差は、１．０ｍＮと小さ
いものであった。破断した部位はワイヤー部分で、ワイヤーボンディング領域に溶着され
たワイヤー３５はそのまま残っていた。ワイヤー部分で破断していたことから、実施例１
から実施例５のピール強度とプル強度が略同じであったことが理解できる。比較として供
試した従来品の電極とワイヤーのプル強度は、４５．０ｍＮ〜７３．５ｍＮで、平均６６
．０ｍＮであった。実施例１から実施例５のプル強度のばらつきに比べ、約３倍のばらつ
きであった。約１０％の従来品で低いプル強度を示した試料は、ワイヤーボンディング領
域からワイヤー３５が剥がれる様な破断形態であった。他の試料はワイヤーボンディング
領域に溶着されたワイヤー部分はそのまま残っていた。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本願発明の実施例１と実施例２の電極の斜視図である。
【図２】本願発明の実施例３と実施例４の電極の斜視図である。
【図３】本願発明の他の実施例の電極の斜視図である。
【図４】溶着強度の測定方法を示す図である。
【図５】３軸加速度センサーの分解斜視図である。
【図６】ウェファー上でのプローブテストの状態を示す図である。
【図７】従来の電極構造を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
４  １層目の金属膜、
５  ワイヤーボンディング領域、
６  テスト領域、
９  プローブ針、
１１  圧痕、
１３  埋込配線、
１４  表面配線、
１５  ウェファー、
２１  テストエリア、
２２  ボンディングエリア、
２３  配線、
２５  枠部、
２６  梁部、
２７  錘部、
２８  ピエゾ抵抗素子、
３０  ３軸加速度センサー、
３１  ケース、
３２  センサー素子、
３３  規制板、
３４  電極、
３５  ワイヤー、
３６  ケース端子、
３７  外部端子、
３８  ケース蓋、
４１〜４９  電極、
５１  クランパー。
【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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