DE102023126996A1

DE102023126996A1 - Mems-modul

Info

Publication number: DE102023126996A1
Application number: DE102023126996.8A
Authority: DE
Inventors: Takashi Naiki
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2022-10-06
Filing date: 2023-10-04
Publication date: 2024-04-11
Also published as: JP2024055017A; US20240116750A1

Abstract

Ein MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) enthält: ein Substrat (1); einen Halbleiterchip (2), in dem ein MEMS mit einem mechanisch beweglichen Abschnitt (340) ausgebildet ist; und ein weiches Element (3), das zwischen dem Substrat (1) und dem Halbleiterchip (2) angeordnet ist und eine geringere Härte als das Substrat (1) aufweist, wobei das weiche Element (3) in einem Teilbereich einer ersten Hauptoberfläche (2A) des Halbleiterchips (2), die dem Substrat (1) zugewandt ist, angeordnet ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2022-161574 , die am 6. Oktober 2022 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist, und beansprucht deren Priorität.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein MEMS-Modul.
HINTERGRUND
Ein mikroelektromechanisches System (MEMS), das eine Vorrichtung ist, in der mechanische Komponenten und elektronische Schaltungen unter Verwendung einer Mikrofabrikationstechnologie, die bei der Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung verwendet wird, integriert sind, ist bekannt.
Ein MEMS umfasst beispielsweise einen hohlen Abschnitt und einen beweglichen Abschnitt, der zum Schließen des hohlen Abschnitts konfiguriert ist. In einer im Patentdokument 1 offenbarten Konfiguration wird der hohle Abschnitt durch Bonden eines Glassubstrats an eine Rückseite eines Si-Substrats gebildet, in dem eine Ausnehmung ausgebildet ist. Ein solches Bonden bzw. eine solche Verbindung ist erforderlich, um die Bildung eines winzigen Spalts zu verhindern, wenn der hohle Abschnitt versiegelt wird.
Das MEMS kann auch verwendet werden, indem es in ein MEMS-Modul eingebaut wird, das als Drucksensor verwendet werden kann. Eine Änderung eines äußeren Luftdrucks ändert eine Beanspruchung bzw. mechanische Spannung („stress“), die an einem Ende eines beweglichen Abschnitts des MEMS erzeugt wird, und ein Messwiderstand („gauge resistance“) ändert sich entsprechend der Verformung des beweglichen Abschnitts. Der Drucksensor gibt die Änderung des Messwiderstands als eine Änderung einer Ausgangsspannung aus.
[Dokument des Standes der Technik]
[Patentdokument]
Patentdokument 1: Internationale Veröffentlichung Nr. 2011/010571
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Das MEMS ist jedoch anfällig für eine Beanspruchung von außen (im Folgenden als Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung („non-detection target stress“) bezeichnet), die sich von einer Detektionsziel-Beanspruchung unterscheidet, die ursprünglich detektiert werden sollte (im Folgenden als Detektionsziel-Beanspruchungen („detection target stresses“) bezeichnet), und zwar bei der Konstruktion und dem Montageprozess eines Substrats, wo das MEMS montiert ist, und da nicht nur die Detektionsziel-Beanspruchung, sondern auch die Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung an bewegliche Abschnitte des MEMS angelegt wird, kann sich ein Abstand zwischen den beweglichen Abschnitten, zwischen festgelegten Abschnitten oder zwischen dem beweglichen Abschnitt und dem festen Abschnitt des MEMS ändern, so dass sich der bewegliche Abschnitt des MEMS durch die Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung übermäßig bewegen kann, wodurch sich die Eigenschaften des MEMS ändern. Darüber hinaus kann eine Beanspruchung, die während der Herstellung auf das MEMS einwirkt, dazu führen, dass der bewegliche Abschnitt in einen anderen Zustand als den der Konstruktion übergeht. Eine Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform stellt ein MEMS-Modul bereit, das so konfiguriert ist, dass es den Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung unterdrückt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein MEMS-Modul: ein Substrat; einen Halbleiterchip, in dem ein MEMS mit einem mechanisch beweglichen Abschnitt ausgebildet ist; und ein weiches Element, das zwischen dem Substrat und dem Halbleiterchip angeordnet ist und eine geringere Härte als das Substrat aufweist, wobei das weiche Element in einem Teilbereich einer ersten Hauptoberfläche des Halbleiterchips angeordnet ist, die dem Substrat zugewandt ist.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, ein MEMS-Modul bereitzustellen, das so konfiguriert ist, dass es den Einfluss von Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung unterdrückt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die Bestandteil der Spezifikation sind, veranschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

1A ist eine Draufsicht auf ein MEMS-Modul gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung:
1B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IB-IB in 1A.
2 ist eine Querschnittsansicht, die eine detaillierte Struktur eines in 1A und 1B dargestellten Substrats zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die eine detaillierte Struktur eines in 1A und 1B dargestellten MEMS zeigt.
4A ist eine Draufsicht auf ein MEMS-Modul gemäß einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
4B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IVB-IVB in 4A.
5A ist eine Draufsicht auf ein MEMS-Modul gemäß einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VB-VB in 5A.
6 ist eine Draufsicht auf ein MEMS-Modul gemäß einer dritten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
7 ist eine Querschnittsansicht, die ein MEMS-Modul gemäß einer vierten Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
8A ist eine Draufsicht auf ein MEMS-Modul gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
8B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIIIB-VIIIB in 8A.
9A ist eine Draufsicht auf ein MEMS-Modul gemäß einer ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
9B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IXB-IXB in 9A.
10A ist eine Draufsicht auf ein MEMS-Modul gemäß einer zweiten Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
10B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XB-XB in 10A.
11 ist eine Draufsicht auf ein MEMS-Modul gemäß einer dritten Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
12 ist eine Querschnittsansicht, die ein MEMS-Modul gemäß einer vierten Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
13 ist eine Querschnittsansicht, die ein Barometer zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nun im Detail auf verschiedene Ausführungsformen verwiesen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In der folgenden detaillierten Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Einem Fachmann wird es jedoch klar sein, dass die vorliegende Offenbarung auch ohne diese spezifischen Details praktiziert werden kann. In anderen Fällen wurden bekannte Methoden, Verfahren, Systeme und Komponenten nicht im Detail beschrieben, um Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen nicht unnötig zu verschleiern.
Nachfolgend werden einige Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der nachstehenden Zeichnungen sind gleiche oder ähnliche Teile mit den gleichen oder ähnlichen Bezugsziffern bezeichnet. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Zeichnungen schematisch sind und die Beziehung zwischen einer Dicke und einer Ebenenabmessung jeder Komponente und dergleichen von den tatsächlichen abweichen. Daher sollten die spezifischen Dicken und Abmessungen unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung bestimmt werden. Darüber hinaus versteht es sich von selbst, dass es in den Zeichnungen Abschnitte mit unterschiedlichen Abmessungsbeziehungen und -verhältnissen gibt.
Wenn in der vorliegenden Offenbarung und dergleichen von einer „Beanspruchung bzw. mechanischen Spannung („stress“)" die Rede ist, schließt dies sowohl eine Beanspruchung ein, die erkannt bzw. erfasst werden soll, als auch eine Beanspruchung, die nicht erkannt werden soll.
In der vorliegenden Offenbarung und dergleichen schließt „elektrisch verbunden“ den Fall ein, dass eine Verbindung über „etwas mit einer gewissen elektrischen Wirkung“ besteht. Vorliegend ist „etwas mit einer gewissen elektrischen Wirkung“ nicht besonders begrenzt, solange es die Übertragung/den Empfang von elektrischen Signalen zu/von Verbindungszielen ermöglicht. Zu „etwas, das eine gewisse elektrische Wirkung hat“, gehören beispielsweise Elektroden, Verdrahtungen, Schaltelemente, Widerstandselemente, Induktoren, kapazitive Elemente und andere Elemente mit verschiedenen Funktionen.
In der vorliegenden Offenbarung und dergleichen schließt „mechanisch verbunden“ auch den Fall ein, dass eine Verbindung über „etwas, das eine physikalische Kraft wie Druck überträgt“, hergestellt wird. Das heißt, „mechanisch verbunden“ schließt einen Fall ein, in dem Verbindungsziele direkt verbunden sind, und einen Fall, in dem Verbindungsziele indirekt verbunden sind. Dabei ist „etwas, das eine physikalische Kraft überträgt“ nicht besonders begrenzt, solange es die Übertragung/den Empfang einer physikalischen Kraft zu/von Verbindungszielen ermöglicht.
Darüber hinaus sind die nachstehend gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Beispiele für Vorrichtungen und Verfahren, die technische Ideen verkörpern, und spezifizieren nicht ein Material, eine Form, eine Struktur, eine Anordnung und dergleichen der einzelnen Komponenten. An den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können innerhalb des Schutzbereiches der Ansprüche verschiedene Änderungen vorgenommen werden.
Besondere Aspekte der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind wie folgt.
<1> MEMS-Modul mit: einem Substrat; einem Halbleiterchip, auf dem ein MEMS mit einem mechanisch beweglichen Abschnitt ausgebildet ist; und einem weichen Element, das zwischen dem Substrat und dem Halbleiterchip angeordnet ist und eine geringere Härte als das Substrat aufweist, wobei das weiche Element in einem Teilbereich einer ersten Hauptoberfläche des Halbleiterchips angeordnet ist, die dem Substrat zugewandt ist.
<2> Das MEMS-Modul von <1>, das ferner umfasst: ein hartes Element, das so konfiguriert ist, dass es das Substrat und den Halbleiterchip mechanisch verbindet, und das eine höhere Härte als das weiche Element aufweist, wobei das harte Element, wenn das MEMS-Modul von einer Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche aus betrachtet wird, an einem von mehreren Eckabschnitten eines Umfangs der ersten Hauptoberfläche angeordnet ist.
<3> Das MEMS-Modul von <1> oder <2>, wobei der Halbleiterchip eine Vielzahl von Elektroden-Pads enthält, die auf mindestens einer aus der Gruppe der ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche, die der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegt, ausgebildet sind und so konfiguriert sind, dass sie eine elektrische Verbindung mit einer Außenseite erhalten bzw. erzielen, und wobei, wenn das MEMS-Modul von der Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche aus betrachtet wird, die Vielzahl von Elektrodenanschlüssen an einem von einer Vielzahl von Eckabschnitten der ersten Hauptoberfläche oder der zweiten Hauptoberfläche angeordnet ist.
<4> Das MEMS-Modul von <2>, wobei das harte Element eine Höckerelektrode ist, die so konfiguriert ist, dass sie das Substrat und den Halbleiterchip elektrisch verbindet, und wobei das weiche Element in einem anderen Bereich als dem einen Eckabschnitt der Eckabschnitte angeordnet ist, wo die Höckerelektrode angeordnet ist.
Gemäß <1> bis <4> wird selbst in einem Fall, in dem eine externe Beanspruchung oder dergleichen auf das MEMS-Modul einschließlich des Substrats ausgeübt wird, das weiche Element verformt, um eine auf das MEMS-Modul ausgeübte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung zu entspannen, so dass ein Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf Eigenschaften des MEMS-Moduls unterdrückt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften des MEMS-Moduls entsprechend einer Detektionsziel-Beanspruchung genau zu erhalten.
<5> Das MEMS-Modul von <4>, wobei, wenn das MEMS-Modul aus der Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche betrachtet wird, das weiche Element an einem anderen Eckabschnitt diagonal zu dem einen Eckabschnitt angeordnet ist, an dem die Höckerelektrode angeordnet ist.
Gemäß <5> dienen das harte Element (Höckerelektrode) und das weiche Element als Stütz- bzw. Lagerpunkte, wenn eine äußere Beanspruchung oder dergleichen auf das MEMS-Modul einschließlich des Substrats aufgebracht wird, so dass es möglich ist, die Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung in alle Richtungen der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterchips in dem MEMS-Modul zu verteilen.
<6> Das MEMS-Modul von <3>, wobei die mehreren Elektroden-Pads auf der zweiten Hauptoberfläche des Halbleiterchips ausgebildet sind, wobei das MEMS-Modul ferner einen Metalldraht enthält, der elektrisch mit den mehreren Elektroden-Pads verbunden ist, und wobei der Halbleiterchip über das weiche Element auf dem Substrat montiert ist.
<7> Das MEMS-Modul von <6>, wobei, wenn das MEMS-Modul aus der Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche betrachtet wird, das weiche Element mit der Vielzahl von Elektroden-Pads überlappt.
Gemäß <6> oder <7> kann, da das weiche Element mit den Elektroden-Pads überlappt, eine physikalische Last (wie eine Spannung bzw. Zugspannung („tension“)), die auf die Elektroden-Pads aufgrund der Verbindung des Metalldrahtes ausgeübt wird, effizient an das überlappende weiche Element abgegeben werden, so dass die Last auf den Halbleiterchip reduziert werden kann.
<8> Das MEMS-Modul nach einem von <1> bis <7>, wobei, wenn das MEMS-Modul aus der Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche betrachtet wird, das weiche Element in einem Umfangsbereich der ersten Hauptoberfläche angeordnet ist, der ein Bereich ist, der sich innerhalb eines vorbestimmten Abstands von einem Umfang des Halbleiterchips zu einer Mitte des Halbleiterchips befindet.
<9> Das MEMS-Modul von <8>, wobei, wenn das MEMS-Modul von der Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche aus betrachtet wird, das weiche Element an einem Eckabschnitt des Umfangsbereichs angeordnet ist.
Gemäß <8> und <9> kann durch Anordnen des weichen Elements an dem Eckabschnitt ein zentraler Bereich des Halbleiterchips effektiv genutzt werden (zum Beispiel als ein Elementmontagebereich).
<10> Das MEMS-Modul von <8>, wobei, wenn das MEMS-Modul von der Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche aus betrachtet wird, das weiche Element an einem Zwischenabschnitt angeordnet ist, der ein anderer Abschnitt des Umfangsbereichs als ein Eckabschnitt des Umfangsbereichs ist.
Gemäß <10> wird selbst in einem Fall, in dem eine externe Beanspruchung oder dergleichen auf das MEMS-Modul einschließlich des Substrats ausgeübt wird, das weiche Element verformt, um die auf das MEMS-Modul Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung weiter zu entspannen, so dass der Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls unterdrückt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften des MEMS-Moduls entsprechend der Detektionsziel-Beanspruchung genau zu erhalten.
<11> Das MEMS-Modul nach einem von <1> bis <10>, wobei, wenn das MEMS-Modul von der Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche aus betrachtet wird, das weiche Element einen Abschnitt aufweist, der außerhalb des Umfangs des Halbleiterchips angeordnet ist.
Gemäß <11> kann eine Beanspruchung, die auf das MEMS-Modul einschließlich des Substrats ausgeübt wird, in einem Bereich außerhalb des Umfangs des Halbleiterchips freigesetzt werden, wodurch der Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls unterdrückt wird. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften des MEMS-Moduls entsprechend der Detektionsziel-Beanspruchung genau zu erhalten.
<12> Das MEMS-Modul nach einem von <1> bis <7>, wobei, wenn das MEMS-Modul von der Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche aus betrachtet wird, das weiche Element in einem zentralen Bereich angeordnet ist, der um einen vorbestimmten Abstand von dem Umfang des Halbleiterchips in Richtung der Mitte des Halbleiterchips getrennt bzw. beabstandet ist.
Gemäß <12>, wenn eine äußere Beanspruchung oder dergleichen auf das MEMS-Modul einschließlich des Substrats aufgebracht wird, ist es möglich, die Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung in alle Richtungen der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterchips in dem MEMS-Modul zu verteilen.
(Erste Ausführungsform)
Es wird eine Konfiguration eines MEMS-Moduls 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
1A ist eine Draufsicht auf das MEMS-Modul 10. 1B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IB-IB von 1A. Das MEMS-Modul 10 umfasst ein Substrat 1, einen Halbleiterchip 2, ein weiches Element 3, das zwischen dem Substrat 1 und dem Halbleiterchip 2 angeordnet ist, und ein hartes Element 4, das so gestaltet ist, dass es das Substrat 1 und den Halbleiterchip 2 mechanisch verbindet.
In der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Dickenrichtung des MEMS-Moduls 10 als Z-Richtung bezeichnet, eine Richtung entlang einer Seite des MEMS-Moduls 10 orthogonal zur Z-Richtung wird als X-Richtung bezeichnet, und eine Richtung orthogonal zur Z-Richtung und zur X-Richtung wird als Y-Richtung bezeichnet. In der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung hat das MEMS-Modul 10 beispielsweise eine Länge in X-Richtung von etwa 5 mm, eine Länge in Y-Richtung von etwa 5 mm und eine Länge in Z-Richtung von etwa 0,8 mm bis 1 mm.
Wie in 1B dargestellt, ist das Substrat 1 ein Element, das so konfiguriert ist, dass es den Halbleiterchip 2 über das weiche Element 3 und das harte Element 4 montiert und das MEMS-Modul 10 auf einer Leiterplatte verschiedener elektronischer Geräte montiert. Wie in 2 dargestellt, umfasst das Substrat 1 eine Basis 1A, einen Verdrahtungsabschnitt 1B und eine Isolierschicht 1C. 2 ist eine Querschnittsansicht, die einen vergrößerten Abschnitt des Substrats 1 zeigt, der mit dem harten Element 4 in 1B verbunden ist. Die spezifische Konfiguration des Substrats 1 ist nicht besonders eingeschränkt, solange es den Halbleiterchip 2 und dergleichen angemessen tragen kann, und ein Beispiel dafür kann eine gedruckte Leiterplatte sein.
Die Basis 1A ist aus einem Isolator hergestellt und ist ein Hauptbestandteil des Substrats 1. Beispiele für Materialien für die Basis 1A können Glas-Epoxidharz, Polyimidharz, Phenolharz, Keramik und dergleichen sein. Die Basis 1A hat in der Draufsicht zum Beispiel die Form einer rechteckigen Platte. In der vorliegenden Ausführungsform hat das Substrat 1 eine Länge in X-Richtung von etwa 5 mm, eine Länge in Y-Richtung von etwa 5 mm und eine Länge in Z-Richtung von etwa 100 bis 200 µm.
Der Verdrahtungsabschnitt 1B umfasst einen Bereich, der an einem Öffnungsabschnitt einer Isolierschicht 1C freigelegt ist, die später beschrieben wird, und der Bereich und das harte Element 4 sind miteinander verbunden. Somit sind der Verdrahtungsabschnitt 1B und das harte Element 4 elektrisch miteinander verbunden. Der Verdrahtungsabschnitt 1B ist hergestellt zum Beispiel aus einer oder mehreren Arten von Metallen wie Cu, Ni, Ti und Au und wird zum Beispiel durch Plattieren gebildet.
Die Isolierschicht 1C isoliert und schützt einen geeigneten Abschnitt des Verdrahtungsabschnitts 1B, indem sie den geeigneten Abschnitt abdeckt. Die Isolierschicht 1C ist aus einem isolierenden Material hergestellt und wird zum Beispiel aus einem Resistharz gebildet.
Wie in 1B gezeigt, hat der Halbleiterchip 2 eine erste Hauptoberfläche 2A, die dem Substrat 1 zugewandt ist, und eine zweite Hauptoberfläche 2B, die der ersten Hauptoberfläche 2A gegenüberliegt. Um eine später beschriebene Anordnungsposition des harten Elements 4 zu erläutern: wenn das MEMS-Modul 10 von einer Normalenrichtung (Z-Richtung) der ersten Hauptoberfläche 2A aus betrachtet wird, ist sowohl die erste Hauptoberfläche 2A als auch die zweite Hauptoberfläche 2B in einen Umfangsbereich 2a und einen zentralen Bereich 2d unterteilt. Der Umfangsbereich 2a ist ein Bereich innerhalb eines vorbestimmten Abstands (z.B. ein Abstand, der das Doppelte der Länge des harten Elements 4 in X-Richtung beträgt) von einem Umfang bzw. einer Peripherie hin zu einem Zentrum des Halbleiterchips 2. Der zentrale Bereich 2d ist ein anderer Bereich als der Umfangsbereich 2a. Ferner ist der Umfangsbereich 2a in Eckabschnitte 2b₁ bis 2b₄ und Zwischenabschnitte 2c₁ bis 2c₄ unterteilt, die nicht zu den Eckabschnitten 2b₁ bis 2b₄ gehören. Die Länge des Eckabschnitts in X-Richtung beträgt beispielsweise das Dreifache der Länge des harten Elements 4 in X-Richtung, und die Länge des Eckabschnitts in Y-Richtung beträgt beispielsweise das Dreifache der Länge des harten Elements 4 in Y-Richtung. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Länge des Halbleiterchips 2 in Z-Richtung beispielsweise etwa 200 bis 300 µm, die Länge des Halbleiterchips 2 in X-Richtung beispielsweise etwa 1 bis 3 mm, und die Länge des Halbleiterchips 2 in Y-Richtung beispielsweise etwa 1 bis 3 mm. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Form des Halbleiterchips 2 rechteckig, ist aber nicht darauf beschränkt und kann in einer Form eines Polygons (einschließlich eines regelmäßigen Polygons) ausgebildet sein.
Der Halbleiterchip 2 enthält ein MEMS, das auf einem Substrat mit einer Halbleiterschicht ausgebildet ist. Beispiele für die Halbleiterschicht können eine Siliziumschicht und dergleichen sein. Das Substrat des Halbleiterchips 2 kann z.B. nur eine Halbleiterschicht (Siliziumschicht) oder einen laminierten Film aus einem Oxidfilm, wie z.B. einer Siliziumoxidschicht und einer Siliziumschicht enthalten. Unter dem Gesichtspunkt der einfachen Verarbeitung ist das Substrat des Halbleiterchips 2 vorzugsweise aus Silizium hergestellt.
Vorliegend wird ein Beispiel für ein MEMS beschrieben, das als Atmosphären- bzw. Luftdrucksensor konfiguriert ist, um einen Luftdruck zu erfassen. Wie in 3 gezeigt, umfasst ein MEMS 200 hauptsächlich einen beweglichen Abschnitt 340, einen hohlen Abschnitt 360 und einen festen bzw. festgelegten Abschnitt 370.
Der bewegliche Abschnitt 340 überlappt den hohlen Abschnitt 360 in der Z-Richtung und ist mechanisch in der Z-Richtung beweglich, um den atmosphärischen Druck zu erfassen. Die Schichtdicke T des beweglichen Abschnitts 340 kann eine beliebige Dicke sein, die es ermöglicht, dass eine Form des beweglichen Abschnitts 340 aufgrund eines Atmosphärendruckunterschieds zwischen einem inneren Atmosphärendruck des hohlen Abschnitts 360 und einem Atmosphärendruck außerhalb des Substrats, das eine Halbleiterschicht enthält, die den beweglichen Abschnitt 340 sandwichartig einschließt (außerhalb des Halbleiterchips 2), verformt wird, und beträgt beispielsweise 5 bis 15 µm.
Der hohle Abschnitt 360 ist ein Hohlraum innerhalb des Substrats, der die Halbleiterschicht enthält, und ist in der vorliegenden Ausführungsform versiegelt. Der hohle Abschnitt 360 kann ein Vakuum sein. Die Tiefe (Länge in Z-Richtung) des hohlen Abschnitts 360 beträgt beispielsweise 5 bis 15 µm.
Der feste Abschnitt 370 ist ein Abschnitt, der so konfiguriert ist, dass er den beweglichen Abschnitt 340 trägt bzw. lagert, und ist ein Abschnitt, der an Elementen wie dem Substrat 1 und dem harten Element 4 befestigt ist, wenn der bewegliche Abschnitt 340 arbeitet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der feste Abschnitt 370 ein anderer Abschnitt des Substrats einschließlich der Halbleiterschicht als der bewegliche Abschnitt 340 und der hohle Abschnitt 360.
In der vorliegenden Ausführungsform enthalten der bewegliche Abschnitt 340 und der feste Abschnitt 370 keine Bond- bzw. Verbindungsabschnitte an einer Grenze zwischen ihnen und sind aus einem einzigen Halbleiter wie Silizium hergestellt. Der bewegliche Abschnitt 340 enthält eine Ausnehmung in einem Bereich 330. Die Ausnehmung befindet sich in einem Bereich des beweglichen Abschnitts 340, der mit dem hohlen Abschnitt 360 überlappt, wenn man ihn in Z-Richtung betrachtet, und ist in Z-Richtung leicht zurückversetzt.
Die Ausnehmung wird in einem Prozess der Bildung des hohlen Abschnitts 360 innerhalb des Halbleiterchips 2 gebildet. Das heißt, nach einem Prozess des Verbindens einer Vielzahl von Rillen, die ausgehend von einer oberen Oberfläche des Halbleiterchips 2 gebildet werden, um den hohlen Abschnitt innerhalb des Halbleiterchips 2 zu bilden, wird die Ausnehmung in der Oberfläche des Halbleiterchips in einem Prozess des Einbettens der Rillen ausgehend von der Oberfläche hin zu dem hohlen Abschnitt durch einen Abschnitt des Substrats einschließlich der Halbleiterschicht, die durch Wärmebehandlung geschmolzen wird, gebildet.
Da die Filmdicke T des beweglichen Abschnitts 340 dünn ist, wenn die Ausnehmung nur die Rillen schließt, kann ein Zwischenschichtfilm 350 auf dem Substrat (dem Halbleiterchip 2) gebildet werden, um die Filmdicke T zu erhöhen. Bei der vorliegenden Ausführungsform fungiert der Zwischenschichtfilm 350 als Teil des beweglichen Abschnitts 340 und umfasst einen Bereich 335, der sich mit dem Bereich 330 des Halbleiterchips 2 überlappt. Daher umfasst der bewegliche Abschnitt 340 den Bereich 330 des Halbleiterchips 2 und den Bereich 335 des Zwischenschichtfilms 350. Der Zwischenschichtfilm 350 kann beispielsweise aus demselben Material wie der Halbleiterchip 2 hergestellt sein und kann aus Silizium hergestellt sein. Wenn der Zwischenschichtfilm 350 vorgesehen ist, ist eine Oberfläche, auf der eine auf dem Zwischenschichtfilm 350 gebildete Schutzfolie (nicht dargestellt) oder ähnliches gebildet wird, eine flache Oberfläche, was vorzuziehen ist, da die Abdeckung der Schutzfolie verbessert wird. In der vorliegenden Offenbarung und dergleichen umfasst die „ebene Oberfläche“ eine Oberfläche mit einer durchschnittlichen Oberflächenrauigkeit von 0,5 µm oder weniger. Die durchschnittliche Oberflächenrauheit kann beispielsweise gemäß JIS B 0601:2013 oder ISO 25178 bestimmt werden.
Vorliegend ist der Drucksensor beispielhaft als das MEMS dargestellt, aber ohne darauf beschränkt zu sein, kann das MEMS jedes MEMS sein, das einen schmalen Spalt aufweist, und zwar vorhanden zwischen beweglichen Abschnitten des MEMS, zwischen einem beweglichen Abschnitt und einem festen Abschnitt davon oder zwischen festen Abschnitten davon , das eine Funktion aufweist, indem es einen geeigneten Zustand sowohl des beweglichen Abschnitts als auch des festen Abschnitts beibehält oder ändert, und das beispielsweise eine Erfassungs- bzw. Sensierungsfunktion, die einen Kapazitätswert verwendet, eine Erfassungsfunktion, die eine Resonanzfrequenz misst, oder eine Funktion realisiert, die eine Signalausgabe und Filterung durchführt, um eine stabile Vibration zu verursachen.
Das MEMS 200 enthält einen Messwiderstand, dessen Widerstandswert sich entsprechend einer Form (dem Grad der Verformung) des beweglichen Abschnitts 340 ändert. Der Messwiderstand ist an einer Grenze zwischen dem beweglichen Abschnitt 340 und dem festen Abschnitt 370 angeordnet, wo die größte Verformung auftritt. Informationen über den atmosphärischen Druck können durch Messung des Widerstandswertes des Messwiderstandes gewonnen werden.
Wie in 1A gezeigt, ist das harte Element 4 an einem Eckabschnitt (hier der Eckabschnitt 2b₁) einer Vielzahl von Eckabschnitten (hier die Eckabschnitte 2b₁ bis 2b₄) des Umfangsbereichs 2a der ersten Hauptoberfläche 2A angeordnet. Außerdem hat das harte Element 4 eine höhere Härte als das weiche Element 3. Das harte Element 4 kann zum Beispiel eine Höckerelektrode sein, die das Substrat 1 und den Halbleiterchip 2 elektrisch verbindet. Die Höckerelektrode verbindet elektrisch ein Elektroden-Pad 5, das am Eckabschnitt 2b₁ des Umfangsbereichs 2a der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet ist, und den Verdrahtungsabschnitt 1B des Substrats 1. Das harte Element 4 ist beispielsweise aus einer oder mehreren Arten von Metallen, wie Cu, Ni, Ti und Au, hergestellt und wird durch Plattieren gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind drei harte Elemente 4 an dem Eckabschnitt 2b₁ angeordnet, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt, und sie können beispielsweise an dem Eckabschnitt 2b₃ oder dergleichen zusätzlich zu dem Eckabschnitt 2b₁ angeordnet sein. Das Elektroden-Pad 5 ist hergestellt aus Metall, wie z.B. Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und wird z.B. durch Sputtern oder Plattieren gebildet.
Das weiche Element 3 hat eine geringere Härte als das Substrat 1. Das weiche Element 3 ist von dem harten Element 4 getrennt und ist in einem Teilbereich der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet, die dem Substrat 1 zugewandt ist. Insbesondere ist das weiche Element 3 in einem anderen Bereich (hier der Eckabschnitt 2b₂) als dem Eckabschnitt 2b₁, in dem das harte Element 4 angeordnet ist, angeordnet. Durch die Anordnung der weichen Elemente 3 an dem Eckabschnitt kann der zentrale Bereich 2d des Halbleiterchips 2 effektiv genutzt werden (z. B. als Elementmontagebereich). Das weiche Element 3 ist nicht besonders begrenzt, solange es sich um ein Material handelt, das sich gemäß einer Verformung des Substrats 1 elastisch verformt. Für das weiche Element 3 kann beispielsweise Polyimid, Silikon oder Ähnliches verwendet werden. Die Form des weichen Elements 3 ist nicht auf eine Kugelform beschränkt, sondern kann auch rechteckig, linear oder ähnlich sein.
In einem Montageprozess oder dergleichen, wenn eine Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung an das MEMS-Modul angelegt wird, ändert sich eine Position oder ein Winkel des beweglichen Abschnitts des MEMS zum Zeitpunkt des Entwurfs zum Erfassen der Detektionsziel-Beanspruchung oder eine Größe eines umgebenden Raums, was eine genaue Erfassung von Eigenschaften des MEMS-Moduls gemäß der Detektionsziel-Beanspruchung verhindert. Insbesondere besteht ein schmaler Spalt zwischen beweglichen Abschnitten des MEMS, zwischen einem beweglichen Abschnitt und einem festen Abschnitt davon oder zwischen festen Abschnitten davon, und eine Funktion wird durch Aufrechterhaltung oder Änderung eines geeigneten Zustands sowohl des beweglichen Abschnitts und des festen Abschnitts gezeigt. Beispiele für die Funktion können eine Erfassungsfunktion sein, die einen Kapazitätswert und ähnliches verwendet, eine Erfassungsfunktion, die eine Resonanzfrequenz misst, oder eine Funktion, die eine Signalausgabe und Filterung durchführt, um eine stabile Vibration zu verursachen. Die Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung beeinflusst jedoch die Aufrechterhaltung oder Änderung der entsprechenden Zustände des beweglichen Abschnitts, des festen Abschnitts und des Spalts, und dieser Einfluss verhindert eine genaue Erfassung der Eigenschaften des MEMS-Moduls gemäß der Detektionsziel-Beanspruchung.
Da jedoch in der vorliegenden Ausführungsform das weiche Element 3 eine geringere Härte als das Substrat 1 aufweist, kommt es zu einer elastischen Verformung zwischen dem Substrat 1 und dem Halbleiterchip 2 entsprechend der Verformung des Substrats 1 aufgrund einer externen Beanspruchung oder dergleichen. Wenn die äußere Beanspruchung oder ähnliches auf das MEMS-Modul 10 einschließlich des Substrats 1 einwirkt, wird das weiche Element 3 verformt und zieht sich beispielsweise in Z-Richtung zusammen. Das heißt, selbst wenn das Substrat 1 verformt wird, um in Richtung des Halbleiterchips 2 aufgrund der externen Beanspruchung oder dergleichen zurückversetzt zu werden, wird das weiche Element 3 zusammengedrückt, um die externe Beanspruchung oder dergleichen zu absorbieren und es schwierig zu machen, die Beanspruchung auf den Halbleiterchip 2 zu übertragen. Andererseits wird das weiche Element 3 verformt, wenn das MEMS-Modul 10 von der auf das MEMS-Modul 10 ausgeübten externen Beanspruchung oder dergleichen befreit wird, um in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Zum Beispiel dehnt sich das komprimierte weiche Element 3 in seine ursprüngliche Form aus. Wenn die auf das MEMS-Modul 10 ausgeübte äußere Beanspruchung oder ähnliches von dem MEMS-Modul 10 gelöst wird, ist es vorzuziehen, dass das weiche Element 3 eine ideale elastische Verformung erfährt, um vollständig in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Die elastische Verformung des weichen Elementes 3 kann die auf das Substrat 1 ausgeübte Nicht-Erkennungs-Ziel-Beanspruchung unterdrücken und einen Einfluss der Nicht-DetektionszielBeanspruchung auf den beweglichen Abschnitt unterdrücken, wie z. B. eine Änderung des beweglichen Abschnitts.
Die vorliegende Offenbarung ist hierauf nicht beschränkt, und selbst in einem Zustand, in dem eine Elastizitätsgrenze des weichen Elements 3 überschritten wird und das weiche Element 3 nicht in seine vollständige ursprüngliche Form zurückkehrt, Die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt, und selbst in einem Zustand, in dem eine Elastizitätsgrenze des weichen Elements 3 überschritten wird und das weiche Element 3 nicht in seine vollständige ursprüngliche Form zurückkehrt, wird das weiche Element 3 so verformt, dass es in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, so dass die auf das Substrat 1 ausgeübte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung unterdrückt werden kann, obwohl die Entspannung der auf das Substrat 1 ausgeübten Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung im Vergleich zu einer idealen elastischen Verformung gering ist. Selbst wenn das weiche Element 3 nicht in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt, kann die Verformung des weichen Elements 3 den Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf den beweglichen Abschnitt des MEMS reduzieren.
Da das weiche Element 3 nicht auf der gesamten Oberfläche der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2, sondern auf einem Teilbereich (hier der Eckabschnitt 2b₂) angeordnet ist, wird ein Raum zwischen dem Substrat 1 und der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 gebildet. Daher kann zum Beispiel die in dem Halbleiterchip 2 erzeugte Wärme effizient abgeleitet werden. Darüber hinaus kann die Menge an Material, die zur Bildung des weichen Elements 3 verwendet wird, reduziert werden, was die Herstellungskosten senken kann.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird selbst in einem Fall, in dem die externe Beanspruchung oder dergleichen auf das MEMS-Modul 10 einschließlich des Substrats 1 aufgebracht wird, das weiche Element 3 verformt, um die auf den Halbleiterchip 2 ausgeübte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung zu entspannen und die Übertragung der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf den Halbleiterchip 2 zu erschweren, so dass der Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls 10 unterdrückt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften des MEMS-Moduls 10 entsprechend der Detektionsziel-Beanspruchung genau zu erhalten.
Bei dem oben beschriebenen MEMS-Modul 10 ist das weiche Element 3 an dem Eckabschnitt 2b₂ angeordnet, der ein anderer Bereich als der Eckabschnitt 2b₁ ist, in dem das harte Element 4 angeordnet ist, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt, und verschiedene Modifikationen, wie die unten gezeigten, sind möglich.
<Erste Modifikation>
Es wird eine Konfiguration eines MEMS-Moduls 20 gemäß einer ersten Modifikation beschrieben. Die erste bis vierte Modifikation der ersten Ausführungsform beziehen sich auf die obige Beschreibung für gemeinsame Punkte mit dem in den 1A und 1B dargestellten MEMS-Modul 10, und unterschiedliche Punkte werden im Folgenden beschrieben.
4A ist eine Draufsicht, die das MEMS-Modul 20 gemäß der ersten Modifikation zeigt. 4B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IVB-IVB in 4A. Das MEMS-Modul 20 gemäß der ersten Modifikation unterscheidet sich von dem oben beschriebenen MEMS-Modul 10, das in den 1A und 1B gezeigt ist, dadurch, dass das weiche Element 3 an einem anderen Eckabschnitt, nämlich diagonal zu dem Eckabschnitt der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet ist, wo das harte Element 4 angeordnet ist. Insbesondere ist das harte Element 4 an dem Eckabschnitt 2b₁ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet, und das weiche Element 3 ist an dem Eckabschnitt 2b₃ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet.
Da in dem MEMS-Modul 20 das weiche Element 3 an dem Eckabschnitt 2b₃ diagonal zu dem Eckabschnitt 2b₁ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet ist, wo das harte Element 4 angeordnet ist, dienen dann, wenn eine äußere Beanspruchung oder dergleichen auf das MEMS-Modul 20 einschließlich des Substrats 1 ausgeübt wird, das harte Element 4 und das weiche Element 3 als Stützpunkte, was es ermöglicht, die Beanspruchung in alle Richtungen einer X-Y-Ebene des MEMS-Moduls 20 einschließlich des Substrats 1 zu verteilen.
Gemäß der ersten Modifikation wird selbst in einem Fall, in dem die externe Beanspruchung oder dergleichen an das MEMS-Modul 20 einschließlich des Substrats 1 angelegt wird, das weiche Element 3 verformt, um die auf den Halbleiterchip 2 ausgeübte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung zu entspannen und außerdem die Beanspruchung in alle Richtungen der X-Y-Ebene des MEMS-Moduls 20 zu verteilen, so dass der Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls 20 unterdrückt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften des MEMS-Moduls 20 entsprechend der Detektionsziel-Beanspruchung genau zu erhalten.
<Zweite Modifikation>
Eine Konfiguration eines MEMS-Moduls 30 gemäß einer zweiten Modifikation wird beschrieben.
5A ist eine Draufsicht, die das MEMS-Modul 30 gemäß der zweiten Modifikation zeigt. 5B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VB-VB in 5A. Das MEMS-Modul 30 gemäß der zweiten Modifikation unterscheidet sich von dem oben beschriebenen MEMS-Modul 10, das in den 1A und 1B gezeigt ist, dadurch, dass das weiche Element 3 an einem Zwischenabschnitt 2c₁ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet ist.
Da in dem MEMS-Modul 30 das weiche Element 3 an dem Zwischenabschnitt 2c₁ zwischen den Eckabschnitten 2b₁ und 2b₂ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet ist, wo das harte Element 4 angeordnet ist, ist ein Abstand zwischen dem weichen Element 3 und dem harten Element 4 kürzer als derjenige in dem MEMS-Modul 10. Daher ist, wenn eine externe Beanspruchung oder ähnliches an das MEMS-Modul 30 angelegt wird und das Substrat 1 verformt wird, um in Richtung des Halbleiterchips 2 zurückversetzt zu werden, ein Grad der Verformung des weichen Elements 3 kleiner als der in dem MEMS-Modul 10. Das heißt, wenn die äußere Beanspruchung oder dergleichen gleich ist, ist die Verformung des weichen Elements 3 in dem MEMS-Modul 30 kleiner als in dem MEMS-Modul 10, so dass der Einfluss der Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls 30 weiter unterdrückt werden kann.
Gemäß der zweiten Modifikation, selbst in einem Fall, in dem die äußere Beanspruchung oder ähnliches an das MEMS-Modul 30 einschließlich des Substrats 1 angelegt wird, wird das weiche Element 3 verformt, um die auf den Halbleiterchip 2 ausgeübte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung weiter zu entspannen, so dass der Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls 30 unterdrückt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften des MEMS-Moduls 30 entsprechend der Detektionsziel-Beanspruchung genau zu erhalten.
<Dritte Modifikation>
Eine Konfiguration eines MEMS-Moduls 40 gemäß einer dritten Modifikation wird beschrieben.
6 ist eine Draufsicht, die das MEMS-Modul 40 gemäß der dritten Modifikation zeigt. Das MEMS-Modul 40 gemäß der dritten Modifikation unterscheidet sich von dem in den 1A und 1B gezeigten MEMS-Modul 10 dadurch, dass eine Vielzahl von weichen Elementen 3 angeordnet sind.
In dem MEMS-Modul 40 sind die weichen Elemente 3 an allen Eckabschnitten 2b₂ bis 2b₄ mit Ausnahme des Eckabschnitts 2b₁ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet, wo das harte Element 4 angeordnet ist. Da eine äußere Beanspruchung oder ähnliches durch die Vielzahl von weichen Elementen 3 verteilt wird, kann ein Betrag der Verformung eines einzelnen weichen Elements 3 reduziert werden.
Gemäß der dritten Modifikation, selbst in einem Fall, in dem die äußere Beanspruchung oder ähnliches an das MEMS-Modul 40 einschließlich des Substrats 1 angelegt wird, werden die mehreren weichen Elemente 3 verformt, um die auf den Halbleiterchip 2 ausgeübte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung weiter zu entspannen und es schwierig zu machen, die Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf den Halbleiterchip 2 zu übertragen, so dass der Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls 40 unterdrückt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften des MEMS-Moduls 40 entsprechend der Detektionsziel-Beanspruchung genau zu erhalten.
<Vierte Modifikation>
Eine Konfiguration eines MEMS-Moduls 50 gemäß einer vierten Modifikation wird im Folgenden beschrieben.
7 ist eine Querschnittsansicht des MEMS-Moduls 50 gemäß der vierten Modifikation. Das MEMS-Modul 50 gemäß der vierten Modifikation unterscheidet sich von dem oben beschriebenen MEMS-Modul 10, das in den 1A und 1B gezeigt ist, dadurch, dass das weiche Element 3 einen Abschnitt aufweist, der außerhalb des Umfangs des Halbleiterchips 2 angeordnet ist.
Da in dem MEMS-Modul 50 das weiche Element 3 den Abschnitt umfasst, der ausgehend von dem Eckabschnitt 2b₂ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 hin zur Außenseite des Umfangs des Halbleiterchips 2 angeordnet ist, kann dann, wenn eine äußere Beanspruchung oder dergleichen auf das MEMS-Modul 50 einschließlich des Substrats 1 aufgebracht wird, die Beanspruchung über das weiche Element 3 zu einem Bereich außerhalb des Umfangs des Halbleiterchips 2 freigegeben werden.
Gemäß der vierten Modifikation, selbst in einem Fall, in dem die äußere Beanspruchung oder ähnliches an das MEMS-Modul 50 einschließlich des Substrats 1 angelegt wird, wird das weiche Element 3 verformt, um die auf den Halbleiterchip 2 ausgeübte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung zu entspannen und ferner die auf das MEMS-Modul 50 ausgeübte Beanspruchung auf den Bereich außerhalb des Umfangs des Halbleiterchips 2 freizugeben, so dass der Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls 50 unterdrückt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften des MEMS-Moduls 50 entsprechend der Detektionsziel-Beanspruchung genau zu erhalten.
Ferner, obwohl nicht gezeigt, kann eines der weichen Elemente 3 in dem zentralen Bereich 2d der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet sein, und wenn eine externe Beanspruchung oder dergleichen auf das MEMS-Modul einschließlich des Substrats 1 ausgeübt wird, ist es möglich, die Beanspruchung in alle Richtungen der X-Y-Ebene des MEMS-Moduls einschließlich des Substrats 1 zu verteilen.
Im Rahmen der vorliegenden Ausführungsform sind die Fälle beschrieben worden, in denen der Halbleiterchip 2 auf dem Substrat 1 montiert ist, aber die vorliegende Offenbarung ist darauf nicht beschränkt. Der Halbleiterchip 2 einschließlich des MEMS kann in ein Gehäuse, wie z.B. eine Keramik- oder Harzgussform, eingebaut oder in ein Multi-Chip-Modul eingebaut sein. In diesen Fällen ist das weiche Element 3 auf Strukturen angeordnet, die Verdrahtungen enthalten, wie z. B. eine Leiterplatte, ein Leadframe und ein Siliziumchip, die zumindest einige der Verdrahtungen von Pads des MEMS zu den Anschlüssen des Gehäuses oder des Multi-Chip-Moduls übernehmen. Indem das weiche Element 3 in diesen Strukturen angeordnet wird, kann das weiche Element 3 selbst in einem Fall, in dem eine externe Beanspruchung oder ähnliches auf das Gehäuse oder das Multi-Chip-Modul ausgeübt wird, wie oben beschrieben, verformt werden, um die auf den Halbleiterchip 2 ausgeübte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung zu entspannen.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Konfiguration eines MEMS-Moduls 60 gemäß einer zweiten Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben.
8A ist eine Draufsicht, die das MEMS-Modul 60 zeigt. 8B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIIIB-VIIIB in 8A. Das MEMS-Modul 60 umfasst ein Substrat 1, einen Halbleiterchip 2 mit einer Vielzahl von Elektroden-Pads 5, die so konfiguriert sind, dass sie eine elektrische Verbindung nach außen herstellen, ein weiches Element 3, das zwischen dem Substrat 1 und dem Halbleiterchip 2 angeordnet ist, und einen Metalldraht 6, der elektrisch mit den Elektroden-Pads 5 verbunden ist. Der Halbleiterchip 2 ist über das weiche Element 3 auf dem Substrat 1 befestigt. Das MEMS-Modul 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem oben beschriebenen MEMS-Modul 10, das in den 1A und 1B dargestellt ist, dadurch, dass der Metalldraht 6 das harte Element 4 (Höckerelektrode) ersetzt und der Halbleiterchip 2 über das weiche Element 3 anstelle des harten Elements auf dem Substrat 1 befestigt ist. Die zweite Ausführungsform bezieht sich auf die obige Beschreibung für gemeinsame Punkte mit dem in 1A und 1B dargestellten MEMS-Modul 10, und unterschiedliche Punkte werden im Folgenden beschrieben.
Eine Vielzahl von Elektroden-Pads 5 sind an einem Eckabschnitt (hier der Eckabschnitt 2b₁) der Vielzahl von Eckabschnitten (hier die Eckabschnitte 2b₁ bis 2b₄) des Umfangsbereichs 2a der zweiten Hauptoberfläche 2B des Halbleiterchips 2 angeordnet. Die Elektroden-Pads 5 sind hergestellt aus Metall wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und werden z. B. durch Sputtern oder Plattieren hergestellt. In der vorliegenden Ausführungsform sind drei Elektroden-Pads 5 an dem Eckabschnitt 2b₁ angeordnet, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die drei Elektroden-Pads 5 können an einem beliebigen der Eckabschnitte 2b₂, 2b₃ und 2b₄ anstelle des Eckabschnitts 2b₁ angeordnet sein.
Der Metalldraht 6 kann ein beliebiger Draht sein, der so konfiguriert ist, dass er in der Lage ist, die Elektroden-Pads 5 und den Verdrahtungsabschnitt 1B des Substrats 1 elektrisch zu verbinden, und der beispielsweise aus einem Metall wie Au hergestellt ist. Das Material des Metalldrahtes 6 ist nicht beschränkt und kann Al, Cu oder ähnliches sein.
Die weichen Elemente 3 sind an den Eckabschnitten 2b₁ und 2b₂ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet. Wenn das MEMS-Modul 60 von einer Normalenrichtung (Z-Richtung) der ersten Hauptoberfläche 2A aus betrachtet wird, überlappt mindestens eines der weichen Elemente 3 mit den Elektroden-Pads 5, die an dem Eckabschnitt 2b₁ der zweiten Hauptoberfläche 2B des Halbleiterchips 2 angeordnet sind. Da das weiche Element 3 mit den Elektroden-Pads 5 überlappt, kann eine physikalische Last (wie z.B. eine Spannung („tension“)), die auf die Elektroden-Pads 5 aufgrund der Verbindung des Metalldrahtes 6 ausgeübt wird, effizient an das überlappende weiche Element 3 freigegeben werden, so dass die Last auf den Halbleiterchip 2 reduziert werden kann.
Da das weiche Element 3, wie oben beschrieben, eine geringere Härte als das Substrat 1 aufweist, wird es zwischen dem Substrat 1 und dem Halbleiterchip 2 entsprechend der Verformung des Substrats 1 aufgrund einer externen Beanspruchung oder Ähnlichem elastisch verformt. Wenn die äußere Beanspruchung oder ähnliches auf das MEMS-Modul 60 einschließlich des Substrats 1 einwirkt, wird das weiche Element 3 verformt, um sich beispielsweise in der Z-Richtung zusammenzuziehen. Das heißt, selbst wenn das Substrat 1 verformt wird, um in Richtung des Halbleiterchips 2 aufgrund der externen Beanspruchung oder dergleichen zurückversetzt zu werden, wird das weiche Element 3 zusammengedrückt, um die externe Beanspruchung oder dergleichen zu absorbieren und es schwierig zu machen, die externe Beanspruchung auf den Halbleiterchip 2 zu übertragen. Andererseits wird das weiche Element 3 verformt, wenn das MEMS-Modul 60 von der auf das MEMS-Modul 60 ausgeübten externen Beanspruchung oder Ähnlichem befreit wird, um in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Wenn die auf das MEMS-Modul 60 ausgeübte äußere Beanspruchung oder ähnliches von dem MEMS-Modul 60 gelöst wird, ist es vorzuziehen, dass das weiche Element 3 eine ideale elastische Verformung erfährt, um vollständig in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Die elastische Verformung des weichen Elementes 3 kann die auf das Substrat 1 ausgeübte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung unterdrücken und den Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf den beweglichen Abschnitt unterdrücken, wie z. B. eine Veränderung des beweglichen Abschnitts.
Ferner wird, wie in der ersten Ausführungsform, selbst in einem Zustand, in dem das weiche Element 3 nicht vollständig in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, das weiche Element 3 verformt, um in seine ursprüngliche Form zurückzukehren, so dass die auf das Substrat 1 ausgeübte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung unterdrückt werden kann, obwohl die Entspannung der auf das Substrat 1 ausgeübten Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung im Vergleich zur idealen elastischen Verformung gering ist. Ferner kann selbst in einem Fall, in dem das weiche Element 3 nicht in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt, die Verformung des weichen Elements 3 den Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf den beweglichen Abschnitt des MEMS reduzieren.
Da das weiche Element 3 nicht auf der gesamten Oberfläche der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet ist, sondern auf einem Teilbereich (hier der Eckabschnitt 2b₁) davon, wird ein Raum zwischen dem Substrat 1 und der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 gebildet. Daher kann zum Beispiel die in dem Halbleiterchip 2 erzeugte Wärme effizient abgeleitet werden. Außerdem kann die Menge an Material, die zur Herstellung des weichen Elements 3 verwendet wird, reduziert werden, was die Herstellungskosten senken kann.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird selbst in einem Fall, in dem die externe Beanspruchung oder ähnliches auf das MEMS-Modul 60 einschließlich des Substrats 1 ausgeübt wird, das weiche Element 3 verformt, um die auf den Halbleiterchip 2 ausgeübte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung zu entspannen und es schwierig zu machen, die Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf den Halbleiterchip 2 zu übertragen, so dass der Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls 60 unterdrückt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften des MEMS-Moduls 60 entsprechend der Detektionsziel-Beanspruchung genau zu erhalten.
In dem oben beschriebenen MEMS-Modul 60 sind die Elektroden-Pads 5 auf der zweiten Hauptoberfläche 2B des Halbleiterchips 2 angeordnet, aber die vorliegende Offenbarung ist darauf nicht beschränkt. Beispielsweise können die Elektroden-Pads 5 nur auf der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 oder auf der ersten Hauptoberfläche 2A und der zweiten Hauptoberfläche 2B des Halbleiterchips 2 angeordnet sein. Mit anderen Worten, die Elektroden-Pads 5 sind auf mindestens einer aus der Gruppe der ersten Hauptoberfläche 2A und der zweiten Hauptoberfläche 2B angeordnet. Ferner können der Metalldraht 6 und das harte Element 4 der ersten Ausführungsform zusammen verwendet werden. Darüber hinaus ist die Anordnung des weichen Elements 3 nicht auf die oben beschriebene Anordnung beschränkt, sondern kann verschiedene Modifikationen aufweisen, wie beispielsweise die folgenden.
<Erste Modifikation>
Eine Konfiguration eines MEMS-Moduls 70 gemäß einer ersten Modifikation wird beschrieben. Eine erste bis vierte Modifikation der zweiten Ausführungsform beziehen sich auf die obige Beschreibung für gemeinsame Punkte mit dem MEMS-Modul 60, das in 8A und 8B gezeigt ist, und unterschiedliche Punkte werden im Folgenden beschrieben. 9A ist eine Draufsicht, die das MEMS-Modul 70 gemäß der ersten Modifikation zeigt. 9B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IXB-IXB in 9A. Das MEMS-Modul 70 gemäß der ersten Modifikation unterscheidet sich von dem in den 8A und 8B gezeigten MEMS-Modul 60 dadurch, dass weiche Elemente 3 an zwei diagonal gegenüberliegenden Eckabschnitten der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet sind. Insbesondere ist eines der weichen Elemente 3 an dem Eckabschnitt 2b₁ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet, und das andere der weichen Elemente 3 ist an dem Eckabschnitt 2b₃ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet.
Da in dem MEMS-Modul 70 die weichen Elemente 3 an den beiden diagonalen Eckabschnitten 2b₁ und 2b₃ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet sind, dienen, wenn eine externe Beanspruchung oder dergleichen auf das MEMS-Modul 70 einschließlich des Substrats 1, das weiche Element 3, das an dem Eckabschnitt 2b₁ angeordnet ist, und das weiche Element 3, das an dem Eckabschnitt 2b₃ angeordnet ist, als Stützpunkte, wodurch es möglich ist, die Beanspruchung in alle Richtungen der X-Y-Ebene des MEMS-Moduls 70 einschließlich des Substrats 1 zu verteilen.
Gemäß der ersten Modifikation wird das weiche Element 3 selbst in einem Fall, in dem die externe Beanspruchung oder ähnliches auf das MEMS-Modul 70 einschließlich des Substrats 1 ausgeübt wird, verformt, um die auf den Halbleiterchip 2 ausgeübte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung zu entspannen und außerdem die Beanspruchung in alle Richtungen der X-Y-Ebene des MEMS-Moduls 70 zu verteilen, so dass der Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls 70 unterdrückt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften des MEMS-Moduls 70 entsprechend der Detektionsziel-Beanspruchung genau zu erhalten.
<Zweite Modifikation>
Es wird eine Konfiguration eines MEMS-Moduls 80 gemäß der zweiten Modifikation beschrieben.
10A ist eine Draufsicht, die das MEMS-Modul 80 gemäß der zweiten Modifikation zeigt. 10B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XB-XB in 10A. Das MEMS-Modul 80 gemäß der zweiten Modifikation unterscheidet sich von dem oben beschriebenen MEMS-Modul 60, das in den 8A und 8B gezeigt ist, dadurch, dass eines der weichen Elemente 3 an dem Zwischenabschnitt 2c₁ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet ist.
Da in dem MEMS-Modul 80 eines der weichen Elemente 3 an dem Eckabschnitt 2b₁ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet ist und das andere der weichen Elemente 3 an dem Zwischenabschnitt 2c₁ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet ist, ist der Abstand zwischen den beiden weichen Elementen 3 kürzer als in dem MEMS-Modul 60. Daher ist, wenn eine äußere Beanspruchung oder ähnliches an das MEMS-Modul 80 angelegt wird und das Substrat 1 verformt wird, um in Richtung des Halbleiterchips 2 zurückversetzt zu werden, ein Grad der Verformung des weichen Elements 3 kleiner als der in dem MEMS-Modul 60. Das heißt, wenn die äußere Beanspruchung oder dergleichen gleich ist, ist die Verformung des weichen Elements 3 in dem MEMS-Modul 80 kleiner als in dem MEMS-Modul 60, so dass der Einfluss der Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls 80 weiter unterdrückt werden kann.
Gemäß der zweiten Modifikation wird selbst in einem Fall, in dem die externe Beanspruchung oder ähnliches an das MEMS-Modul 80 einschließlich des Substrats 1 angelegt wird, das weiche Element 3 verformt, um die an den Halbleiterchip 2 angelegte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung weiter zu entspannen, so dass der Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls 80 unterdrückt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften des MEMS-Moduls 80 entsprechend der Detektionsziel-Beanspruchung genau zu erhalten.
<Dritte Modifikation>
Es wird eine Konfiguration eines MEMS-Moduls 90 gemäß einer dritten Modifikation beschrieben.
11 ist eine Draufsicht, die das MEMS-Modul 90 gemäß der dritten Modifikation zeigt. Das MEMS-Modul 90 gemäß der dritten Modifikation unterscheidet sich von dem in den 8A und 8B gezeigten MEMS-Modul 60 dadurch, dass eines der weichen Elemente 3 im zentralen Bereich 2d der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet ist.
Da in dem MEMS-Modul 90 eines der weichen Elemente 3 in dem zentralen Bereich 2d der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 angeordnet ist, ist es möglich, die Beanspruchung in alle Richtungen der X-Y-Ebene des MEMS-Moduls 90 einschließlich des Substrats 1 zu verteilen, wenn eine externe Beanspruchung oder ähnliches auf das MEMS-Modul 90 einschließlich des Substrats 1 ausgeübt wird. Ferner hat das MEMS-Modul 90 einen Abstand zwischen den beiden weichen Elementen 3, der kürzer ist als der des MEMS-Moduls 60. Daher ist, wenn die externe Beanspruchung oder ähnliches an das MEMS-Modul 90 angelegt wird und das Substrat 1 verformt wird, um in Richtung des Halbleiterchips 2 zurückversetzt zu werden, ein Grad der Kontraktion des weichen Elements 3 in der Z-Richtung kleiner als der des MEMS-Moduls 60. Das heißt, wenn die äußere Beanspruchung oder dergleichen gleich ist, ist die Verformung des weichen Elements 3 in dem MEMS-Modul 90 kleiner als in dem MEMS-Modul 60, so dass der Einfluss der Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls 90 weiter unterdrückt werden kann.
Gemäß der dritten Modifikation wird selbst in einem Fall, in dem die externe Beanspruchung oder ähnliches an das MEMS-Modul 90 einschließlich des Substrats 1 angelegt wird, das weiche Element 3 verformt, um die an den Halbleiterchip 2 angelegte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung weiter zu entspannen und die Beanspruchung in alle Richtungen der X-Y-Ebene des MEMS-Moduls 90 zu verteilen, so dass der Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls 90 unterdrückt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften des MEMS-Moduls 90 entsprechend der Detektionsziel-Beanspruchung genau zu erhalten.
<Vierte Modifikation>
Eine Konfiguration eines MEMS-Moduls 100 gemäß einer vierten Modifikation wird beschrieben.
12 ist eine Querschnittsansicht des MEMS-Moduls 100 gemäß der vierten Modifikation. Das MEMS-Modul 100 gemäß der vierten Modifikation unterscheidet sich von dem in den 8A und 8B gezeigten MEMS-Modul 60 dadurch, dass das weiche Element 3 einen Abschnitt umfasst, der außerhalb des Umfangs des Halbleiterchips 2 angeordnet ist.
Da in dem MEMS-Modul 100 die weichen Elemente 3 Abschnitte umfassen, die ausgehend von den Eckabschnitten 2b₁ bis 2b₂ der ersten Hauptoberfläche 2A des Halbleiterchips 2 hin zu der Außenseite des Umfangs des Halbleiterchips 2 angeordnet sind, kann, wenn eine äußere Beanspruchung oder ähnliches auf das MEMS-Modul 100 einschließlich des Substrats 1 ausgeübt wird, die Beanspruchung über das weiche Element 3 auf einen Bereich außerhalb des Umfangs des Halbleiterchips 2 übertragen werden.
Gemäß der vierten Modifikation wird das weiche Element 3 selbst in einem Fall, in dem die externe Beanspruchung oder ähnliches auf das MEMS-Modul 100 einschließlich des Substrats 1 ausgeübt wird, verformt, um die auf den Halbleiterchip 2 ausgeübte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung zu entspannen und ferner die auf das MEMS-Modul 100 ausgeübte Beanspruchung auf den Bereich außerhalb des Umfangs des Halbleiterchips 2 freizusetzen, so dass der Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung auf die Eigenschaften des MEMS-Moduls 100 unterdrückt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften des MEMS-Moduls 100 entsprechend der Detektionsziel-Beanspruchung genau zu erhalten.
In der vorliegenden Ausführungsform wurden die Fälle beschrieben, in denen der Halbleiterchip 2 auf dem Substrat 1 montiert ist, aber die vorliegende Offenbarung ist darauf nicht beschränkt. Der Halbleiterchip 2 einschließlich des MEMS kann in ein Gehäuse, wie z.B. eine Keramik- oder Harzgussform, eingebaut oder in ein Multi-Chip-Modul eingebaut sein. In diesen Fällen wird das weiche Element 3 auf Strukturen angeordnet, die Verdrahtungen enthalten, wie z. B. eine Leiterplatte, ein Leadframe und ein Siliziumchip, die zumindest einige der Verdrahtungen von den Pads des MEMS zu den Anschlüssen des Gehäuses oder des Multi-Chip-Moduls übernehmen. Indem das weiche Element 3 auf diesen Strukturen angeordnet wird, kann das weiche Element 3 selbst in einem Fall, in dem die externe Beanspruchung oder ähnliches an das Gehäuse oder das Multi-Chip-Modul angelegt wird, wie oben beschrieben, verformt werden, um die an den Halbleiterchip 2 angelegte Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung zu entspannen.
<Barometer>
Die in der ersten und zweiten Ausführungsform gezeigten MEMS-Module können z.B. als Barometer verwendet werden. 13 zeigt ein Barometer 110, das das oben beschriebene MEMS-Modul 60 umfasst.
Das Barometer 110 umfasst das MEMS-Modul 60, das so konfiguriert ist, dass es den Einfluss einer Beanspruchung von außen unterdrückt, eine Abdeckung 7 und ein Bond- bzw. Bondmaterial 8.
Die Abdeckung 7 ist ein kastenförmiges Element aus Metall, das durch das Bondmaterial 8 mit dem Substrat 1 verbunden ist, um das MEMS-Modul 60 zu umgeben. Die Abdeckung 7 kann auch aus einem anderen Material als Metall hergestellt werden. Das Verfahren zur Herstellung der Abdeckung 7 ist nicht besonders eingeschränkt. Ein Raum zwischen der Abdeckung 7 und dem Substrat 1 ist hohl oder mit einem weichen Harz wie Silikonharz gefüllt.
Die Abdeckung 7 umfasst einen Öffnungsabschnitt 71 und einen Verlängerungsabschnitt 72, wie in 13 dargestellt. Der Öffnungsabschnitt 71 ist so konfiguriert, dass Außenluft in das Innere der Abdeckung 7 eingeleitet wird. Da der Öffnungsabschnitt 71 vorgesehen ist und die Innenseite der Abdeckung 7 hohl oder mit weichem Harz gefüllt ist, kann ein Messwiderstand einen Luftdruck (z. B. einen atmosphärischen Druck) um das MEMS-Modul 60 herum erfassen. Darüber hinaus ermöglicht der Öffnungsabschnitt 71 einem Temperatursensor eines elektronischen Bauteils, die Temperatur um das MEMS-Modul 60 herum zu erfassen. Obwohl nur ein Öffnungsabschnitt 71 angeordnet ist, ist die Anzahl der Öffnungsabschnitte 71 nicht besonders begrenzt. Der Verlängerungsabschnitt 72 erstreckt sich von einer Kante des Öffnungsabschnitts 71 und überlappt in einer Draufsicht mit mindestens einem Abschnitt des Öffnungsabschnitts 71. Ferner ist in der dargestellten Konfiguration ein vorderes Ende des Verlängerungsabschnitts 72 an einer Position vorgesehen, die das MEMS 200 des Halbleiterchips 2 in einer Draufsicht vermeidet. Der Verlängerungsabschnitt 72 kann ggf. nicht vorgesehen sein.
Das Bondmaterial 8 verbindet das Substrat 1 und die Abdeckung 7 und ist beispielsweise aus einem pastösen Bondmaterial hergestellt, das Metall wie Ag enthält. Das Bondmaterial 8 hat in der Draufsicht eine rechteckige und ringförmige Form, und ein Abschnitt des Bondmaterials 8 ist in einem Bereich ausgebildet, der mit der in 2 gezeigten Isolierschicht 1C des Substrats 1 überlappt.
<Beispiel für den Betrieb eines Barometers>
Ein Beispiel für den Betrieb des Barometers 110 wird im Folgenden beschrieben. Der Betrieb des Barometers 110 ist nicht auf die folgenden Betriebsbeispiele beschränkt.
Ein elektronisches Bauteil des Halbleiterchips 2 multiplext ein elektrisches Signal, das von dem Temperatursensor erfasst wird, und ein elektrisches Signal, das von dem Messwiderstand erfasst wird, mittels eines Multiplexers und wandelt dasselbe in ein digitales Signal mittels einer Analog/Digital-Wandlerschaltung um. Anschließend führt ein Signalprozessor auf der Grundlage des digitalen Signals Prozesse wie Verstärkung, Filterung und logische Operationen durch, wobei ein Speicherbereich eines Speichers verwendet wird. Ein Signal, das der Signalverarbeitung unterzogen wird, wird über einen Metalldraht und den Verdrahtungsabschnitt 1B des in 2 gezeigten Substrats 1 an die Außenseite des MEMS-Moduls 60 ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt korrigiert die elektronische Komponente die von dem Barometer 110 erfasste Erfassungsinformation auf der Grundlage des von dem Temperatursensor erfassten elektrischen Signals und des von dem Messwiderstand erfassten elektrischen Signals. Infolgedessen ist es möglich, das Barometer 110 zu erhalten, das so konfiguriert ist, dass es das Signal korrigiert, aus dem der atmosphärische Druck erfasst wird, indem es eine geeignete Signalverarbeitung mit der elektronischen Komponente durchführt und ein Signal des berechneten Betrags der Änderung des atmosphärischen Drucks an das MEMS 200 überträgt, wodurch eine Änderung eines externen Luftdrucks genau abgeleitet wird.
Da das Barometer 110 das MEMS-Modul 60 enthält, das so konfiguriert ist, dass es den Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung unterdrückt, ist es möglich, ein Barometer 110 zu erhalten, das in der Lage ist, den Einfluss der Nicht-Detektionsziel-Beanspruchung zu unterdrücken, und seine Eigenschaften maximal auszunutzen.
(Andere Ausführungsformen)
Wie oben beschrieben, sind die Diskussion und die Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden, illustrativ und sollten nicht als einschränkend verstanden werden, obwohl einige Ausführungsformen beschrieben wurden. Verschiedene alternative Ausführungsformen, Beispiele und Betriebsmodi werden für den Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich. So umfasst die vorliegende Ausführungsform verschiedene Ausführungsformen und dergleichen, die hier nicht beschrieben sind.
Zum Beispiel kann in der zweiten Ausführungsform anstelle des weichen Elements 3 ein hartes Element, wie z.B. Silberpaste, auf der ersten Hauptoberfläche 2A angeordnet werden, die sich mit den Elektroden-Pads 5 überlappt, wenn man sie aus der Z-Richtung betrachtet. Dadurch ist es möglich, die Stabilität des Halbleiterchips 2 in einem Drahtbondverfahren zu verbessern und die Bondqualität zu erhalten. Selbst in diesem Fall wird die mechanische Verbindung mit dem harten Element 4 an einem Eckabschnitt durchgeführt, und das weiche Element 3 ist an einem anderen Eckabschnitt angeordnet, so dass die durch die Verformung des Substrats 1 verursachte Beanspruchung durch das weiche Element 3 absorbiert wird, wodurch es schwierig wird, die Beanspruchung auf den Halbleiterchip 2 zu übertragen.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, sind diese Ausführungsformen nur beispielhaft dargestellt worden und sollen den Umfang der Offenbarungen nicht einschränken. In der Tat können die hier beschriebenen Ausführungsformen in einer Vielzahl von anderen Formen verkörpert werden. Darüber hinaus können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Modifikationen in der Form der hier beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Geist des Offenbarten abzuweichen. Die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente sollen solche Formen oder Modifikationen abdecken, die in den Anwendungsbereich und den Geist des Offenbarten fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2022161574 [0001]

Claims

MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100), mit: einem Substrat (1); einem Halbleiterchip (2), in dem ein MEMS mit einem mechanisch beweglichen Abschnitt (340) ausgebildet ist; und einem weichen Element (3), das zwischen dem Substrat (1) und dem Halbleiterchip (2) eingefügt ist und eine geringere Härte als das Substrat (1) aufweist, wobei das weiche Element (3) in einem Teilbereich einer ersten Hauptoberfläche (2A) des Halbleiterchips (2), die dem Substrat (1) zugewandt ist, angeordnet ist.
MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) nach Anspruch 1, ferner mit: einem harten Element (4), das so konfiguriert ist, dass es das Substrat (1) und den Halbleiterchip (2) mechanisch verbindet und eine höhere Härte als das weiche Element (3) aufweist, wobei, wenn das MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) aus einer Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche (2A) betrachtet wird, das harte Element (4) an einem einer Vielzahl von Eckabschnitten (2b₁ bis 2b₄) eines Umfangs der ersten Hauptoberfläche (2A) angeordnet ist.
MEMS-Module (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterchip (2) eine Vielzahl von Elektroden-Pads (5) enthält, die auf mindestens einer aus der Gruppe der ersten Hauptoberfläche (2A) und einer der ersten Hauptoberfläche (2A) gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche (2B) ausgebildet sind und so konfiguriert sind, dass sie eine elektrische Verbindung mit einer Außenseite erhalten, und wobei, wenn das MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) aus einer Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche (2A) betrachtet wird, die mehreren Elektroden-Pads (5) an einem von mehreren Eckabschnitten (2b₁ bis 2b₄) der ersten Hauptoberfläche (2A) oder der zweiten Hauptoberfläche (2B) angeordnet sind.
MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) nach Anspruch 2, wobei das harte Element (4) eine Höckerelektrode ist, die so konfiguriert ist, dass sie das Substrat (1) und den Halbleiterchip (2) elektrisch verbindet, und wobei das weiche Element (3) in einem anderen Bereich als dem einen Eckabschnitt angeordnet ist, in dem die Höckerelektrode angeordnet ist.
MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) nach Anspruch 4, wobei, wenn das MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) aus der Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche (2A) betrachtet wird, das weiche Element (3) an einem anderen Eckabschnitt diagonal zu jenem einen Eckabschnitt angeordnet ist, an dem die Höckerelektrode angeordnet ist.
MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) nach Anspruch 3, wobei die Vielzahl von Elektroden-Pads (5) auf der zweiten Hauptoberfläche (2B) des Halbleiterchips (2) ausgebildet sind, wobei das MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) ferner einen Metalldraht (6) umfasst, der elektrisch mit der Vielzahl von Elektroden-Pads (5) verbunden ist, und wobei der Halbleiterchip (2) auf dem Substrat (1) über das weiche Element (3) montiert ist.
MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) nach Anspruch 6, wobei, wenn das MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) aus der Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche (2A) betrachtet wird, das weiche Element (3) mit der Vielzahl von Elektroden-Pads (5) überlappt.
MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) nach Anspruch 1, wobei, wenn das MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) aus einer Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche (2A) betrachtet wird, das weiche Element (3) in einem Umfangsbereich (2a) der ersten Hauptoberfläche (2A) angeordnet ist, der ein Bereich ist, der sich innerhalb eines vorbestimmten Abstands von einem Umfang zu einer Mitte des Halbleiterchips (2) befindet.
MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) nach Anspruch 8, wobei, wenn das MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) aus der Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche (2A) betrachtet wird, das weiche Element (3) an einem Eckabschnitt des Umfangsbereichs (2a) angeordnet ist.
MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) nach Anspruch 8, wobei, wenn das MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) aus der Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche (2A) betrachtet wird, das weiche Element (3) an einem Zwischenabschnitt (2c₁ bis 2c₄) angeordnet ist, der ein Abschnitt ist, der einen Eckabschnitt des Umfangsbereichs (2a) von dem Umfangsbereich (2a) ausschließt.
MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) nach Anspruch 1, wobei, wenn das MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) aus einer Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche (2A) betrachtet wird, das weiche Element (3) einen Abschnitt umfasst, der außerhalb eines Umfangs des Halbleiterchips (2) angeordnet ist.
MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) nach Anspruch 1, wobei, wenn das MEMS-Modul (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) aus einer Normalenrichtung der ersten Hauptoberfläche (2A) betrachtet wird, das weiche Element (3) in einem zentralen Bereich (2d) angeordnet ist, der um einen vorbestimmten Abstand von einem Umfang hin zu einer Mitte des Halbleiterchips (2) getrennt ist.