JP2009014469A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the cost of a semiconductor device. <P>SOLUTION: The semiconductor device comprises a semiconductor chip 2 having a minute movable sensor 2d being an MEMS sensor on a main surface 2a, a package substrate 1 supporting the semiconductor chip 2, a cap member 3 which is mounted on the semiconductor chip 2, has a cavity portion 3a, moreover covers the movable sensor 2d with the cavity portion 3a, and hermetically seals the movable sensor 2d, and a plurality of bump electrodes 7 provided on the rear face of the package substrate 1. The semiconductor chip 2 and the cap member 3 are joined by caulking bosses 4a made of soft metal formed on the main surface 2a of the semiconductor chip 2, and wedge-like recessions 3b formed in the cap member 3, to perform their engagement, and the movable sensor 2d is sealed hermetically in a vacuum state with the cavity portion 3a of the cap member 3. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 素子を有する半導体装置及びその製造方法に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a semiconductor device having a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) element and a technique effective when applied to a manufacturing method thereof.

静電容量式センサの封止構造として、第1の基板の中央に電極、その電極に連結する配線取出部を形成し、第2の基板についても同様に電極と電極取出部を形成し、第3の基板は高導電性材料で構成し、中央の錘を梁で周辺より弾性的に支持し、これら電極と錘が微小ギャップを隔てて対向するように配置し、フリットガラスを溶融させてその内部を気密に構成する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−310648号公報
As a sealing structure of the capacitance type sensor, an electrode is formed at the center of the first substrate, a wiring extraction portion connected to the electrode is formed, and an electrode and an electrode extraction portion are similarly formed on the second substrate. The substrate 3 is made of a highly conductive material, the central weight is elastically supported by the beam from the periphery, these electrodes and the weight are arranged so as to face each other with a small gap, and the frit glass is melted to A technique for hermetically configuring the inside is disclosed (for example, see Patent Document 1).
JP 2000-310648 A

MEMSセンサ等のMEMSデバイスは、微小な梁構造や可動体が振動や回転動作を高精度に行うため、水分吸着や気体の粘性を避ける必要がある。また、センサの検出部分には酸化やガスの吸着で性能が劣化するものがある。   A MEMS device such as a MEMS sensor needs to avoid moisture adsorption and gas viscosity because a minute beam structure and a movable body perform vibration and rotation with high accuracy. In addition, some of the detection parts of the sensor deteriorate in performance due to oxidation or gas adsorption.

そこで、MEMSパッケージ(半導体装置)では、真空状態や不活性ガス雰囲気での気密封止が必要となる。   Therefore, the MEMS package (semiconductor device) needs to be hermetically sealed in a vacuum state or in an inert gas atmosphere.

一般に用いられる真空封止は、陽極接合と呼ばれる技術でシリコン(Si)とガラスをホットプレート等で300〜400℃程度に加熱しながら、数百Vの高電圧を印加して接合し、真空や不活性ガスの封入構造体を形成する。   Generally used vacuum sealing is a technique called anodic bonding, in which silicon (Si) and glass are heated to about 300 to 400 ° C. with a hot plate or the like, and a high voltage of several hundred volts is applied and bonded. An inert gas encapsulation structure is formed.

しかしながら、前記陽極接合では、使用する接合材料がシリコンとガラスに限定され、材料的に制約されるという問題がある。さらに、高電圧を高温状態で印加するため、MOS(Metal Oxide Semiconductor)デバイスが劣化するという問題が生じる。   However, in the anodic bonding, there is a problem that the bonding material to be used is limited to silicon and glass and is restricted in terms of material. Furthermore, since a high voltage is applied in a high temperature state, there arises a problem that a MOS (Metal Oxide Semiconductor) device is deteriorated.

また、他の気密封止技術として、材料の表面をプラズマ処理して材料同士を接合する技術も開発されている。   In addition, as another hermetic sealing technique, a technique has been developed in which the surfaces of the materials are subjected to plasma treatment to join the materials together.

しかしながら、前記プラズマ処理方法では、材料の表面の平坦性や清浄度が悪いと接合不良を生じる。   However, in the plasma processing method, if the flatness and cleanliness of the material surface are poor, poor bonding occurs.

また、他の気密封止技術として、PolySiやSiO2のCVD(Chemical Vapor Deposition)膜を真空構造の封止剤として用いる方法がある。しかしながら、前記CVD封止方法では、半導体前工程に適用が限定され、封止後には工程中の熱処理や膜ストレスで、封止部が破壊されるという問題が起こる。 As another hermetic sealing technique, there is a method using a CVD (Chemical Vapor Deposition) film of PolySi or SiO 2 as a sealing agent for a vacuum structure. However, the CVD sealing method is limited in application to the semiconductor pre-process, and after sealing, there is a problem that the sealed portion is destroyed by heat treatment or film stress during the process.

また、他の気密封止技術として、メタル溶接を用いたパッケージを使用する方法がある。しかしながら、前記メタル溶接を用いたパッケージは大がかりな設備とコスト高の問題がある。   As another hermetic sealing technique, there is a method of using a package using metal welding. However, the package using the metal welding has a problem of large-scale equipment and high cost.

なお、前記特許文献1(特開2000−310648号公報)の静電容量式センサにおける気密方法は、ガラスを溶融するものであるが、この場合にもガラスを使用することに限定され材料的に制約されるという問題が生じる。   In addition, although the airtight method in the electrostatic capacitance type sensor of the said patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-310648) melt | dissolves glass, it is limited to using glass also in this case, and it is materially The problem of being constrained arises.

本発明の目的は、半導体装置のコストの低減化を図ることができる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the cost of a semiconductor device.

また、本発明の他の目的は、半導体装置の組み立て工程の簡略化を図ることができる技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a technique capable of simplifying the assembly process of a semiconductor device.

また、本発明の他の目的は、半導体装置の信頼性を向上させることができる技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of a semiconductor device.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。   Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、本発明は、微小可動素子が形成された半導体チップと、前記半導体チップ上に搭載され、かつキャビティ部を備え、前記キャビティ部によって前記微小可動素子を覆って前記微小可動素子を気密封止するキャップ部材と、前記半導体チップの電極に電気的に接続する複数の外部端子とを有し、前記半導体チップと前記キャップ部材のうち、いずれか一方に形成された軟金属製の突起部と、いずれか他方に形成された凹部とがかしめにより嵌合されて前記半導体チップと前記キャップ部材とが接合され、前記微小可動素子が真空状態または不活性ガス雰囲気で前記気密封止されているものである。   That is, the present invention includes a semiconductor chip on which a minute movable element is formed, and a cavity part that is mounted on the semiconductor chip and covers the minute movable element by the cavity part, so that the minute movable element is hermetically sealed. A cap member and a plurality of external terminals electrically connected to the electrodes of the semiconductor chip, and a soft metal protrusion formed on one of the semiconductor chip and the cap member; The semiconductor chip and the cap member are joined to each other by a caulking recess formed in the other, and the micro movable element is hermetically sealed in a vacuum state or an inert gas atmosphere. is there.

また、本発明は、微小可動素子が形成された半導体チップを準備する工程と、キャビティ部が形成されたキャップ部材を準備する工程と、前記半導体チップと前記キャップ部材のうち、いずれか一方に形成された軟金属製の突起部と、いずれか他方に形成された凹部とをかしめにより嵌合して前記半導体チップと前記キャップ部材とを接合し、前記キャビティ部で前記微小可動素子を覆って前記微小可動素子を真空状態または不活性ガス雰囲気で気密封止する工程とを有するものである。   Further, the present invention provides a step of preparing a semiconductor chip on which a micro movable element is formed, a step of preparing a cap member on which a cavity portion is formed, and the semiconductor chip and the cap member. The soft metal protrusions and the recesses formed on the other are fitted by caulking to join the semiconductor chip and the cap member, and the cavity part covers the micro movable element and And a step of hermetically sealing the minute movable element in a vacuum state or an inert gas atmosphere.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

微小可動素子が形成された半導体チップと、微小可動素子を気密封止するキャップ部材のうち、いずれか一方に形成された軟金属製の突起部と、いずれか他方に形成された凹部とがかしめにより嵌合されて前記微小可動素子が真空状態または不活性ガス雰囲気で気密封止されていることにより、特別な組み立てプロセスを用いることなく、半導体プロセスを用いて微小可動素子の気密封止を行うため、コストを抑えて微小可動素子の気密封止を行うことができる。その結果、微小可動素子が気密封止された半導体装置のコストの低減化を図ることができる。   Of the semiconductor chip on which the micro movable element is formed, and the cap member that hermetically seals the micro movable element, the soft metal protrusion formed on one of them and the recess formed on the other are caulked. The micro movable element is hermetically sealed using a semiconductor process without using a special assembly process because the micro movable element is hermetically sealed in a vacuum state or an inert gas atmosphere. For this reason, the micro movable element can be hermetically sealed at a reduced cost. As a result, the cost of the semiconductor device in which the minute movable element is hermetically sealed can be reduced.

また、通常の半導体プロセスを用いて微小可動素子の気密封止を行うため、高電圧を高温状態で印加することもなく、かつプラズマ処理等も行わないため、半導体装置の信頼性を向上させることができる。   In addition, since the micro movable element is hermetically sealed using a normal semiconductor process, a high voltage is not applied in a high temperature state, and plasma processing is not performed, thereby improving the reliability of the semiconductor device. Can do.

以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。   Further, in the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments, but they are not irrelevant to each other unless otherwise specified. The other part or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related.

また、以下の実施の形態において、要素の数など(個数、数値、量、範囲などを含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。   Also, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), particularly when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and it may be more or less than the specific number.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1の半導体装置の構造の一例を示す断面図、図2は図1に示す半導体装置の組み立てにおける気密封止後の構造の一例をキャップ部材を透過して示す平面図、図3は図2に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図、図4は図1に示す半導体装置の組み立てにおけるセンサ形成〜キャップ部材接合までの構造の一例を示すプロセスフロー図、図5は図1に示す半導体装置の組み立てにおけるキャップ部材形成までの構造の一例を示すプロセスフロー図、図6は図1に示す半導体装置の組み立てにおけるダイシング及びダイボンディング工程での構造の一例を示すプロセスフロー図、図7は図1に示す半導体装置の組み立てにおけるワイヤボンディング及び封止工程での構造の一例を示すプロセスフロー図、図8は図1に示す半導体装置の組み立てにおけるバンプ形成後の構造の一例を示す断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows an example of the structure after hermetic sealing in the assembly of the semiconductor device shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure cut along the line AA shown in FIG. 2, and FIG. 4 shows an example of the structure from sensor formation to cap member joining in the assembly of the semiconductor device shown in FIG. FIG. 5 is a process flow diagram showing an example of a structure up to cap member formation in the assembly of the semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a structure in the dicing and die bonding steps in the assembly of the semiconductor device shown in FIG. FIG. 7 is a process flow diagram showing an example of a structure in a wire bonding and sealing process in the assembly of the semiconductor device shown in FIG. Is a sectional view showing a structural example after bump formation in the fabrication of the semiconductor device shown in FIG.

図1に示す本実施の形態1の半導体装置12は、微小で、かつ可動素子であるMEMS素子が形成された半導体チップを有するものであり、本実施の形態1では、微小可動素子が微小可動センサの場合を一例として取り上げて説明する。すなわち、半導体チップ2の主面2a上に形成された微小可動センサ2dは、MEMSセンサであり、加速度または振動を感知するシリコン・メカニカル素子である。   A semiconductor device 12 according to the first embodiment shown in FIG. 1 has a semiconductor chip on which a MEMS element which is a minute and movable element is formed. In the first embodiment, the minute movable element is minutely movable. The case of a sensor will be described as an example. That is, the minute movable sensor 2d formed on the main surface 2a of the semiconductor chip 2 is a MEMS sensor, which is a silicon mechanical element that senses acceleration or vibration.

図1に示す半導体装置12の構成について説明すると、梁構造の容量センサであり、かつMEMSセンサである微小可動センサ2dが主面2a上に形成された半導体チップ2と、半導体チップ2を支持するパッケージ基板1と、半導体チップ2上に搭載され、かつキャビティ部3aを備え、さらにキャビティ部3aによって微小可動センサ2dを覆って微小可動センサ2dを気密封止するキャップ部材3と、パッケージ基板1の裏面に設けられ、かつ半導体チップ2の電極であるパッド2bにワイヤ5を介して電気的に接続する複数のバンプ電極(外部端子)7と、半導体チップ2と複数のワイヤ5を封止するキャップ6とから成る。   The configuration of the semiconductor device 12 shown in FIG. 1 will be described. A semiconductor chip 2 which is a capacitive sensor having a beam structure and is a MEMS sensor formed on the main surface 2a and a semiconductor chip 2 are supported. A package substrate 1; a cap member 3 mounted on the semiconductor chip 2 and provided with a cavity 3a; and the cavity 3a covers the minute movable sensor 2d and hermetically seals the minute movable sensor 2d; A plurality of bump electrodes (external terminals) 7 provided on the back surface and electrically connected to the pads 2b which are electrodes of the semiconductor chip 2 via the wires 5, and a cap for sealing the semiconductor chip 2 and the plurality of wires 5 6 and.

さらに、半導体装置12では、半導体チップ2の主面2a上に形成された軟金属製の突起部であるボス4aと、キャップ部材3に形成されたくさび状の凹部3bとがかしめにより嵌合されて半導体チップ2とキャップ部材3とが接合されている。   Furthermore, in the semiconductor device 12, the boss 4a, which is a soft metal protrusion formed on the main surface 2a of the semiconductor chip 2, and the wedge-shaped recess 3b formed on the cap member 3 are fitted by caulking. The semiconductor chip 2 and the cap member 3 are joined together.

また、微小可動センサ2dは、キャップ部材3のキャビティ部3aによって封止される際に、真空状態で封止されることで、キャビティ部3aの内部が真空状態を維持して気密封止されている。   Further, when the minute movable sensor 2d is sealed by the cavity portion 3a of the cap member 3, the inside of the cavity portion 3a is hermetically sealed while maintaining the vacuum state by being sealed in a vacuum state. Yes.

すなわち、微小可動センサ2dは、図1に示すように梁構造であるとともに、図2に示すようにくし状に並んで配置されており、微量の加速度や振動の変化を検知可能なようにキャビティ部3aの内部が真空状態となるように気密封止されている。   That is, the minute movable sensor 2d has a beam structure as shown in FIG. 1 and is arranged side by side in a comb shape as shown in FIG. 2, so that a small amount of acceleration and vibration change can be detected. The portion 3a is hermetically sealed so as to be in a vacuum state.

なお、必要に応じてキャビティ部3aの内部を不活性ガスの雰囲気として気密封止してもよい。   If necessary, the inside of the cavity 3a may be hermetically sealed as an inert gas atmosphere.

このように半導体装置12は、金属のかしめによってMEMSセンサである微小可動センサ2dを気密封止したものである。   As described above, the semiconductor device 12 is obtained by hermetically sealing the minute movable sensor 2d, which is a MEMS sensor, by metal caulking.

なお、半導体チップ2とキャビティ部3aの接合は、半導体チップ2の主面2a上に形成した軟金属製のボス(突起部)4aをキャップ部材3の凹部3bにかしめによって塑性変形させてはめ込むことで行うものである。したがって、ボス4aは、例えば、半田、金(Au)、インジウム(In)あるいは銅(Cu)等の塑性変形し易い柔らかい材料を用いることが好ましい。   The semiconductor chip 2 and the cavity portion 3a are joined by plastically deforming a soft metal boss (projection portion) 4a formed on the main surface 2a of the semiconductor chip 2 into the concave portion 3b of the cap member 3 by caulking. Is what you do. Therefore, the boss 4a is preferably made of a soft material that easily undergoes plastic deformation, such as solder, gold (Au), indium (In), or copper (Cu).

また、ボス4aを形成する際には、図4に示すように、その接着層4bとして、半導体ウェハ8の主面8aの表面にチタン(Ti)、タングステン(W)またはクロム(Cr)等の層を形成し、主面8aの表面の酸化膜(SiO2) との間で酸化還元を行って接合させる。 When the boss 4a is formed, as shown in FIG. 4, as the adhesive layer 4b, the surface of the main surface 8a of the semiconductor wafer 8 is made of titanium (Ti), tungsten (W), chromium (Cr) or the like. A layer is formed and bonded to the oxide film (SiO 2 ) on the surface of the main surface 8a by oxidation / reduction.

また、キャップ部材3にもシリコン(半導体)を用いることで、キャビティ部3aや凹部3bの形成の際には、半導体プロセスにおけるウェットエッチングやドライエッチングで加工することができる。すなわち、半導体装置12における微小可動センサ2dの気密封止を半導体プロセスを用いて、かつ、金属加工のかしめによって行うことが可能である。   Further, by using silicon (semiconductor) also for the cap member 3, when forming the cavity 3a and the recess 3b, it can be processed by wet etching or dry etching in a semiconductor process. That is, it is possible to hermetically seal the minute movable sensor 2d in the semiconductor device 12 using a semiconductor process and by caulking of metal processing.

なお、図4に示すように、キャップ部材3の凹部3bは、くさび状に形成することが好ましい。すなわち、凹部3bの孔の奥に向かうほど孔径が大きくなるように形成することが好ましい。   In addition, as shown in FIG. 4, it is preferable to form the recessed part 3b of the cap member 3 in a wedge shape. That is, it is preferable that the hole diameter be increased toward the back of the hole of the recess 3b.

凹部3bの孔形状をくさび状にすることにより、ボス4aと凹部3bの接合力を高めることができ、したがって、半導体チップ2とキャップ部材3の接合強度をより高めることができる。その結果、キャビティ部3a内の気密性をさらに高めることができる。   By making the hole shape of the recess 3b wedge-shaped, the bonding force between the boss 4a and the recess 3b can be increased, and therefore the bonding strength between the semiconductor chip 2 and the cap member 3 can be further increased. As a result, the airtightness in the cavity 3a can be further enhanced.

なお、図1に示すように半導体チップ2の主面2a上に形成される梁構造の微小可動センサ2dは、半導体チップ2の内部配線2cを介してパッド2bに電気的に接続されている。また、半導体チップ2のパッド2bは、ワイヤ5を介してパッケージ基板1の電極及びスルーホール配線1aに電気的に接続され、さらにスルーホール配線1aに接続された外部端子であるバンプ電極7に電気的に接続されている。   As shown in FIG. 1, the micro movable sensor 2 d having a beam structure formed on the main surface 2 a of the semiconductor chip 2 is electrically connected to the pad 2 b via the internal wiring 2 c of the semiconductor chip 2. The pad 2b of the semiconductor chip 2 is electrically connected to the electrode of the package substrate 1 and the through-hole wiring 1a via the wire 5, and further to the bump electrode 7 which is an external terminal connected to the through-hole wiring 1a. Connected.

ここで、ワイヤ5は、例えば、金線である。   Here, the wire 5 is a gold wire, for example.

次に、本実施の形態1の半導体装置の製造方法について、図2、図3及び図4〜図8のプロセスフロー図を用いて説明する。ここでは、半導体ウェハ上での組み立てを一例として取り上げて説明する。その際、図2及び図3に示すように、半導体ウェハ8上の2つのチップ領域8bを代表として取り上げて説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to the process flow diagrams of FIGS. 2, 3, and 4 to 8. Here, the assembly on a semiconductor wafer will be described as an example. At that time, as shown in FIGS. 2 and 3, two chip regions 8b on the semiconductor wafer 8 will be described as a representative.

まず、図4のステップS1に示すMEMSセンサ形成を行う。ここでは、主面8aに複数のチップ領域8bを有する半導体ウェハ8の前記複数のチップ領域8bに、図2及び図4に示すような梁構造のMEMSセンサである微小可動センサ2dを形成する。   First, the MEMS sensor shown in step S1 of FIG. 4 is formed. Here, the minute movable sensor 2d which is a MEMS sensor having a beam structure as shown in FIGS. 2 and 4 is formed in the plurality of chip regions 8b of the semiconductor wafer 8 having the plurality of chip regions 8b on the main surface 8a.

その後、ステップS2に示すボス形成を行う。ここでは、半導体ウェハ8の主面8a上において、軟金属製で、かつ主面8aから突出するボス(突起部)4aを図2に示すように各微小可動センサ2dの周囲に形成する。その際、まず、接着剤となる接着層4bを形成する。接着層4bは、例えば、チタン(Ti)、タングステン(W)またはクロム(Cr)等の層である。   Thereafter, boss formation shown in step S2 is performed. Here, on the main surface 8a of the semiconductor wafer 8, bosses (projections) 4a made of soft metal and projecting from the main surface 8a are formed around each micro movable sensor 2d as shown in FIG. At that time, first, an adhesive layer 4b serving as an adhesive is formed. The adhesive layer 4b is a layer of titanium (Ti), tungsten (W), chromium (Cr), or the like, for example.

接着層4bは、半導体ウェハ8の主面8aの表面の酸化膜(SiO2) との間で酸化還元を行うため、主面8aに接合する。 The adhesive layer 4b is bonded to the main surface 8a in order to perform oxidation / reduction with the oxide film (SiO 2 ) on the surface of the main surface 8a of the semiconductor wafer 8.

その後、各接着層4b上にボス4aを形成する。ボス4aは、例えば、半田、金(Au)、インジウム(In)あるいは銅(Cu)等の塑性変形し易い軟金属であり、各接着層4bに接合させる。   Thereafter, a boss 4a is formed on each adhesive layer 4b. The boss 4a is a soft metal that easily undergoes plastic deformation, such as solder, gold (Au), indium (In), or copper (Cu), and is bonded to each adhesive layer 4b.

なお、ボス4aの形成工程は、一般的な半導体プロセス形成工程における金バンプ形成工程と同等であり、特別なプロセスを使用することなくウェハ上で加工可能である。   In addition, the formation process of the boss | hub 4a is equivalent to the gold bump formation process in a general semiconductor process formation process, and can be processed on a wafer, without using a special process.

一方、図5のステップS11に示すキャップ形成を行う。ここでは、まず、シリコンウェハから成る薄板部材であるキャップ用ウェハ9を準備し、その後、ステップS12のキャップホール開口に示すように、キャップ用ウェハ9に複数のキャビティ部3aを形成するとともに、キャビティ部3aを囲む位置に凹部3bを形成してキャップ部材3を形成する。   On the other hand, cap formation shown in step S11 of FIG. 5 is performed. Here, first, a cap wafer 9 which is a thin plate member made of a silicon wafer is prepared, and then a plurality of cavity portions 3a are formed in the cap wafer 9 as shown in the cap hole opening in step S12, and the cavity The cap member 3 is formed by forming the recess 3b at a position surrounding the portion 3a.

なお、キャビティ部3aや凹部3bの形成は、半導体プロセスにおけるウェットエッチングやドライエッチング等で加工することができる。また、凹部3bは、くさび状に形成することが好ましい。すなわち、凹部3bの孔の奥に向かうほど孔径が大きくなるように形成することが好ましい。凹部3bの孔形状をくさび状にすることにより、ボス4aと凹部3bの接合力を高めることができ、半導体チップ2とキャップ部材3の接合強度をより高めることができる。その結果、キャビティ部3a内の気密性をさらに高めることができる。   The cavity 3a and the recess 3b can be formed by wet etching or dry etching in a semiconductor process. Moreover, it is preferable to form the recessed part 3b in a wedge shape. That is, it is preferable that the hole diameter be increased toward the back of the hole of the recess 3b. By making the hole shape of the concave portion 3b wedge-shaped, the bonding force between the boss 4a and the concave portion 3b can be increased, and the bonding strength between the semiconductor chip 2 and the cap member 3 can be further increased. As a result, the airtightness in the cavity 3a can be further enhanced.

その後、図4のステップS3に示す真空圧着を行う。すなわち、ここでは真空状態で微小可動センサ2dを気密封止する。つまり、真空排気が行われている状態で、半導体ウェハ8上のボス4aとキャップ部材3の凹部3bとを、ステップS4の圧着接合に示すように、かしめにより嵌合して半導体ウェハ8とキャップ部材3とを接合し、これにより、キャビティ部3aで微小可動センサ2dを覆って微小可動センサ2dを真空状態で気密封止する。その際、軟金属製のボス4aは、圧着接合時の応力で凹部3bの溝に沿って塑性変形して凹部3bにはめ込まれる。   Thereafter, vacuum pressure bonding shown in step S3 of FIG. 4 is performed. That is, here, the minute movable sensor 2d is hermetically sealed in a vacuum state. That is, in a state where evacuation is performed, the boss 4a on the semiconductor wafer 8 and the concave portion 3b of the cap member 3 are fitted by caulking as shown in the crimping bonding in step S4, and the semiconductor wafer 8 and the cap are fitted. The member 3 is joined, and thereby the minute movable sensor 2d is covered with the cavity 3a, and the minute movable sensor 2d is hermetically sealed in a vacuum state. At that time, the boss 4a made of soft metal is plastically deformed along the groove of the recess 3b by the stress at the time of pressure bonding and is fitted into the recess 3b.

これにより、金属のかしめによる嵌めあいの結合でボス4aと凹部3bを結合でき、機械的強度を維持することができる。   As a result, the boss 4a and the recess 3b can be connected by a connection of fitting by metal caulking, and the mechanical strength can be maintained.

また、真空排気を行っている状態でキャビティ部3aで微小可動センサ2dを覆うことで、キャビティ部3aの内部を真空状態として微小可動センサ2dを気密封止することができる。   Further, by covering the minute movable sensor 2d with the cavity portion 3a while the vacuum is being evacuated, the minute movable sensor 2d can be hermetically sealed with the inside of the cavity portion 3a being in a vacuum state.

なお、真空状態に限らず、必要に応じて不活性ガスの雰囲気でステップS4の圧着接合を行ってもよく、その場合、キャビティ部3aの内部を不活性ガス雰囲気として微小可動センサ2d等のMEMS素子を気密封止することができる。   The pressure bonding in step S4 may be performed not only in a vacuum state but also in an inert gas atmosphere as necessary. In that case, the inside of the cavity portion 3a is set as an inert gas atmosphere and the MEMS such as the micro movable sensor 2d is used. The element can be hermetically sealed.

また、ステップS4の圧着接合時に、熱を加えることにより、軟金属製のボス4aの融点が下がって硬度が下がるため、ボス4aが変形し易くなり、かしめをスムーズに行うことができる。ただし、熱を加えることは必ずしも行わなくてもよい。   Further, by applying heat at the time of pressure bonding in Step S4, the melting point of the soft metal boss 4a is lowered and the hardness is lowered, so that the boss 4a is easily deformed, and caulking can be performed smoothly. However, it is not always necessary to apply heat.

その後、図6のステップS5に示すダイシングを行う。すなわち、図4に示す半導体ウェハ8を各チップ領域8bに沿って切断してそれぞれに微小可動センサ2dが気密封止された複数の半導体チップ2を取得する。   Thereafter, dicing shown in step S5 of FIG. 6 is performed. That is, the semiconductor wafer 8 shown in FIG. 4 is cut along each chip region 8b to obtain a plurality of semiconductor chips 2 each having a minute movable sensor 2d hermetically sealed.

その後、図6のステップS6に示すダイボンディングを行う。ここでは、半導体チップ2をパッケージ基板1上に搭載する。   Thereafter, die bonding shown in step S6 of FIG. 6 is performed. Here, the semiconductor chip 2 is mounted on the package substrate 1.

その後、図7のステップS7に示すワイヤボンディングを行う。ここでは、半導体チップ2の主面2aのパッド(電極)2bと、パッケージ基板1のスルーホール配線1aに接続する電極とをワイヤ5によって電気的に接続する。   Thereafter, wire bonding shown in step S7 of FIG. 7 is performed. Here, the pads (electrodes) 2 b on the main surface 2 a of the semiconductor chip 2 and the electrodes connected to the through-hole wiring 1 a of the package substrate 1 are electrically connected by the wires 5.

その後、図7のステップS8に示す封止を行う。ここでは、半導体チップ2と複数のワイヤ5をキャップ6等で覆ってパッケージ全体を封止する。ただし、半導体チップ2と複数のワイヤ5を覆うパッケージ全体の封止は、封止用レジンを用いた樹脂封止で行ってもよい。   Thereafter, the sealing shown in Step S8 of FIG. 7 is performed. Here, the entire package is sealed by covering the semiconductor chip 2 and the plurality of wires 5 with a cap 6 or the like. However, the entire package covering the semiconductor chip 2 and the plurality of wires 5 may be sealed by resin sealing using a sealing resin.

その後、図8のステップS9に示すバンプ形成を行う。ここでは、パッケージ基板1の裏面に外部端子となるバンプ電極7を接続する。バンプ電極7は、例えば、半田バンプであり、スルーホール配線1aを介してワイヤ5と電気的に接続するように設ける。   Thereafter, bump formation shown in step S9 of FIG. 8 is performed. Here, bump electrodes 7 serving as external terminals are connected to the back surface of the package substrate 1. The bump electrode 7 is, for example, a solder bump and is provided so as to be electrically connected to the wire 5 via the through-hole wiring 1a.

これにより、本実施の形態1の半導体装置12の組み立て完了となる。   Thereby, the assembly of the semiconductor device 12 of the first embodiment is completed.

本実施の形態1の半導体装置及びその製造方法によれば、微小可動センサ2dが形成された半導体チップ2を有する半導体ウェハ8上に軟金属製のボス4aが形成され、このボス4aと、微小可動センサ2dを気密封止するキャップ部材3に形成された凹部3bとがかしめにより嵌合されて微小可動センサ2dが真空状態(または不活性ガス雰囲気)で気密封止されていることにより、特別な組み立てプロセスを用いることなく、半導体プロセスを用いて微小可動センサ2dの気密封止を行うため、コストを抑えて微小可動センサ2dの気密封止を行うことができる。   According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof in the first embodiment, the boss 4a made of soft metal is formed on the semiconductor wafer 8 having the semiconductor chip 2 on which the minute movable sensor 2d is formed. The recess 3b formed in the cap member 3 that hermetically seals the movable sensor 2d is fitted by caulking, and the minute movable sensor 2d is hermetically sealed in a vacuum state (or inert gas atmosphere). Since the micro movable sensor 2d is hermetically sealed using a semiconductor process without using a simple assembly process, the micro movable sensor 2d can be hermetically sealed at a reduced cost.

したがって、微小可動センサ2dが気密封止された半導体装置12のコストの低減化を図ることができる。   Therefore, the cost of the semiconductor device 12 in which the minute movable sensor 2d is hermetically sealed can be reduced.

また、キャップ部材3は、シリコンに限定されることなく、ガラスやプラスチック、あるいは金属の使用も可能であり、材料的制約はないため、安い材料を選択することでコストの低減化を図ることができる。   Further, the cap member 3 is not limited to silicon, and glass, plastic, or metal can be used, and there is no material restriction. Therefore, the cost can be reduced by selecting a cheap material. it can.

さらに、通常の半導体プロセスを用いて微小可動センサ2dの気密封止を行うため、大がかりな設備を必要とせずに組み立てることが可能となり、半導体装置12のコストの低減化を図ることができる。   Furthermore, since the micro movable sensor 2d is hermetically sealed using a normal semiconductor process, it is possible to assemble without requiring a large facility, and the cost of the semiconductor device 12 can be reduced.

また、通常の半導体プロセスを用いて微小可動センサ2dの気密封止を行うため、高電圧を高温状態で印加することもなく、素子が劣化することも防止できる。これにより、半導体装置12の信頼性を向上させることができる。   In addition, since the minute movable sensor 2d is hermetically sealed using a normal semiconductor process, it is possible to prevent deterioration of the element without applying a high voltage in a high temperature state. Thereby, the reliability of the semiconductor device 12 can be improved.

また、プラズマ処理等は行わずに微小可動センサ2dの気密封止を行うため、材料の表面の平坦性や清浄度に対する製造許容度が増加し、半導体装置12の信頼性を向上させることができる。   Further, since the micro movable sensor 2d is hermetically sealed without performing plasma processing or the like, the manufacturing tolerance for the flatness and cleanliness of the surface of the material is increased, and the reliability of the semiconductor device 12 can be improved. .

また、半導体ウェハ8上でキャップ部材3をかしめによって嵌合して気密封止するため、機械強度に優れた接合構造を実現することができる。これにより、半導体装置12の信頼性を向上させることができる。   Further, since the cap member 3 is fitted and hermetically sealed on the semiconductor wafer 8 by caulking, a joint structure with excellent mechanical strength can be realized. Thereby, the reliability of the semiconductor device 12 can be improved.

また、通常の半導体プロセスを用いて微小可動センサ2dの気密封止を行うとともに、適用される組み立て工程が限定されることもないため、半導体装置12の組み立て工程の簡略化を図ることができる。   In addition, the micro movable sensor 2d is hermetically sealed using a normal semiconductor process, and the assembly process to be applied is not limited. Therefore, the assembly process of the semiconductor device 12 can be simplified.

また、本実施の形態1の半導体装置の製造においては、一般的な半導体プロセスの金バンプ形成工程でウェハ加工によるボス形成を行い、別途形成したキャップ部材3と組み合わせて最終パッケージ(半導体装置12)を製造できるため、特別な製造技術を必要とすることなく組み立てることができる。すなわち、本実施の形態1の半導体装置の製造では、半導体プロセスを採用するとともに、金属によるかしめを行うことで、MEMSセンサである微小可動センサ2dの気密封止を実現することができる。   In the manufacture of the semiconductor device according to the first embodiment, a boss is formed by wafer processing in a gold bump forming step of a general semiconductor process, and is combined with a cap member 3 that is separately formed to form a final package (semiconductor device 12). Can be assembled without the need for special manufacturing techniques. That is, in the manufacture of the semiconductor device according to the first embodiment, airtight sealing of the minute movable sensor 2d, which is a MEMS sensor, can be realized by employing a semiconductor process and caulking with a metal.

(実施の形態2)
図9は本発明の実施の形態2の半導体装置の組み立てにおける気密封止後の構造の一例をキャップ部材を透過して示す平面図、図10は図9に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図、図11は図10に示すB部の構造の一例を拡大して示す拡大部分断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a plan view showing an example of a structure after hermetic sealing in assembling the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention through the cap member, and FIG. 10 is cut along the line AA shown in FIG. FIG. 11 is an enlarged partial cross-sectional view showing an example of the structure of part B shown in FIG.

本実施の形態2の半導体装置は、実施の形態1の半導体装置12と略同様の構造であるが、図9〜図11に示すように、半導体チップ2(半導体ウェハ8)とキャップ部材3の接合面11を跨がって、弾性部材であるエラストマ10が半導体チップ2(半導体ウェハ8)とキャップ部材3に嵌合しており、これにより、MEMSセンサである微小可動センサ2dが真空状態で気密封止されているものである。   The semiconductor device according to the second embodiment has substantially the same structure as the semiconductor device 12 according to the first embodiment. However, as shown in FIGS. 9 to 11, the semiconductor chip 2 (semiconductor wafer 8) and the cap member 3 are formed. The elastomer 10 that is an elastic member is fitted to the semiconductor chip 2 (semiconductor wafer 8) and the cap member 3 across the bonding surface 11, thereby the micro movable sensor 2d that is a MEMS sensor is in a vacuum state. It is hermetically sealed.

エラストマ10は、例えば、リング状に形成されており、2列に配置されたボス4aの間に設けられている。その際、微小可動センサ2dを囲んだ状態で、半導体チップ2(半導体ウェハ8)とキャップ部材3の接合面11を跨がって半導体チップ2(半導体ウェハ8)とキャップ部材3に嵌合されている。   The elastomer 10 is formed in a ring shape, for example, and is provided between the bosses 4a arranged in two rows. At that time, the semiconductor chip 2 (semiconductor wafer 8) and the cap member 3 are fitted over the joining surface 11 of the semiconductor chip 2 (semiconductor wafer 8) and the cap member 3 in a state of surrounding the minute movable sensor 2d. ing.

これにより、キャビティ部3aの内部の気密性をさらに高めることができる。   Thereby, the airtightness inside the cavity part 3a can further be improved.

なお、前記弾性部材は、エラストマ10に限らず、液状やペースト状の弾性部材であってもよい。   The elastic member is not limited to the elastomer 10 and may be a liquid or paste elastic member.

本実施の形態2の半導体装置のその他の構造及び製造方法、並びにこれらによって得られる作用効果については実施の形態1と同様であるため、その重複説明は省略する。   Since the other structure and manufacturing method of the semiconductor device of the second embodiment and the operational effects obtained by these are the same as those of the first embodiment, a duplicate description thereof will be omitted.

(実施の形態3)
図12は本発明の実施の形態3の半導体装置の組み立てにおける気密封止後の構造の一例をキャップ部材を透過して示す平面図、図13は図12に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図、図14は図13に示すB部の構造の一例を拡大して示す拡大部分断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 12 is a plan view showing an example of a structure after hermetic sealing in assembling the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention through the cap member, and FIG. 13 is cut along the line AA shown in FIG. FIG. 14 is an enlarged partial cross-sectional view showing an example of the structure of the portion B shown in FIG.

図12に示す本実施の形態3の半導体装置は、実施の形態1の半導体装置12と略同様の構造であるが、図13及び図14に示すように、キャップ部材3の凹部3bの底部に合金化金属13を蒸着させておくものである。   The semiconductor device according to the third embodiment shown in FIG. 12 has substantially the same structure as the semiconductor device 12 according to the first embodiment. However, as shown in FIGS. 13 and 14, the bottom of the recess 3b of the cap member 3 is formed. The alloyed metal 13 is deposited.

これにより、圧着接合の際には、合金化金属13とボス4aが合金化反応することで、ボス4aと凹部3bの結合力が高まり、キャビティ部3aの内部の気密性をさらに高めることができる。   Thereby, at the time of pressure bonding, the alloying metal 13 and the boss 4a undergo an alloying reaction, whereby the bonding force between the boss 4a and the recess 3b is increased, and the airtightness inside the cavity 3a can be further increased. .

なお、MEMSセンサである微小可動センサ2dは、実施の形態1の半導体装置12と同様に、真空状態で気密封止されている。   Note that the minute movable sensor 2d, which is a MEMS sensor, is hermetically sealed in a vacuum state, like the semiconductor device 12 of the first embodiment.

本実施の形態3の半導体装置のその他の構造及び製造方法、並びにこれらによって得られる作用効果については実施の形態1と同様であるため、その重複説明は省略する。   Since the other structure and manufacturing method of the semiconductor device of the third embodiment and the operational effects obtained by these are the same as those of the first embodiment, the duplicate description thereof is omitted.

(実施の形態4)
図15は本発明の実施の形態4の半導体装置の組み立てにおける気密封止後の構造の一例をキャップ部材を透過して示す平面図、図16は図15に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。
(Embodiment 4)
15 is a plan view showing an example of a structure after hermetic sealing in assembling the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention through a cap member, and FIG. 16 is cut along the line AA shown in FIG. It is sectional drawing which shows the structure which carried out.

図15に示す本実施の形態4の半導体装置は、実施の形態1の半導体装置12と略同様の構造であるが、図16に示すように半導体装置の組み立ての際に、ボス4aをキャップ部材3側に形成し、かつ凹部8cを半導体ウェハ8側に形成しておくものであり、これによって、圧着接合の際には、キャップ部材3側のボス4aを半導体ウェハ8側の凹部8cにはめ込んでキャップ部材3を半導体ウェハ8に接合するものである。   The semiconductor device according to the fourth embodiment shown in FIG. 15 has substantially the same structure as the semiconductor device 12 according to the first embodiment. However, as shown in FIG. 16, the boss 4a is attached to the cap member when the semiconductor device is assembled. 3, and a recess 8 c is formed on the semiconductor wafer 8 side, whereby the boss 4 a on the cap member 3 side is fitted into the recess 8 c on the semiconductor wafer 8 side during pressure bonding. Thus, the cap member 3 is joined to the semiconductor wafer 8.

この場合においても、実施の形態1と同様の作用効果を得ることができる。   Even in this case, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

なお、MEMSセンサである微小可動センサ2dは、実施の形態1の半導体装置12と同様に、真空状態で気密封止されている。   Note that the minute movable sensor 2d, which is a MEMS sensor, is hermetically sealed in a vacuum state, like the semiconductor device 12 of the first embodiment.

本実施の形態4の半導体装置のその他の構造及び製造方法については実施の形態1と同様であるため、その重複説明は省略する。   Since the other structure and manufacturing method of the semiconductor device of the fourth embodiment are the same as those of the first embodiment, the duplicate description thereof is omitted.

以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to the embodiments of the invention, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.

例えば、前記実施の形態1では、その半導体装置の製造において、ウェハ状態でキャップ部材3との接合(気密封止)を行い、その後、ダイシングによって個片化を行う場合を説明したが、前記半導体装置の製造としては、キャップ部材3によって気密封止を行う前に、まず、半導体ウェハ8をダイシングして個片化を行い、さらに各チップごとにキャップ部材3との接合(気密封止)を行い、その後、気密封止以降の組み立てを行うようにしてもよい。   For example, in the first embodiment, in the manufacturing of the semiconductor device, the case where the cap member 3 is joined (airtightly sealed) in a wafer state and then separated into pieces by dicing is described. In manufacturing the device, before the hermetically sealing with the cap member 3, first, the semiconductor wafer 8 is diced into individual pieces, and further bonded (hermetic sealing) to the cap member 3 for each chip. After that, assembly after hermetic sealing may be performed.

本発明は、MEMS素子を有する電子装置に好適である。   The present invention is suitable for an electronic device having a MEMS element.

本発明の実施の形態1の半導体装置の構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the structure of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention. 図1に示す半導体装置の組み立てにおける気密封止後の構造の一例をキャップ部材を透過して示す平面図である。It is a top view which permeate | transmits and shows an example of the structure after airtight sealing in the assembly of the semiconductor device shown in FIG. 図2に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure cut | disconnected along the AA line shown in FIG. 図1に示す半導体装置の組み立てにおけるセンサ形成〜キャップ部材接合までの構造の一例を示すプロセスフロー図である。FIG. 2 is a process flow diagram illustrating an example of a structure from sensor formation to cap member bonding in the assembly of the semiconductor device illustrated in FIG. 1. 図1に示す半導体装置の組み立てにおけるキャップ部材形成までの構造の一例を示すプロセスフロー図である。FIG. 2 is a process flow diagram illustrating an example of a structure up to cap member formation in the assembly of the semiconductor device illustrated in FIG. 1. 図1に示す半導体装置の組み立てにおけるダイシング及びダイボンディング工程での構造の一例を示すプロセスフロー図である。FIG. 2 is a process flow diagram showing an example of a structure in a dicing and die bonding process in assembling the semiconductor device shown in FIG. 1. 図1に示す半導体装置の組み立てにおけるワイヤボンディング及び封止工程での構造の一例を示すプロセスフロー図である。It is a process flow figure showing an example of the structure in the wire bonding and sealing process in the assembly of the semiconductor device shown in FIG. 図1に示す半導体装置の組み立てにおけるバンプ形成後の構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the structure after bump formation in the assembly of the semiconductor device shown in FIG. 本発明の実施の形態2の半導体装置の組み立てにおける気密封止後の構造の一例をキャップ部材を透過して示す平面図である。It is a top view which permeate | transmits and shows an example of the structure after airtight sealing in the assembly of the semiconductor device of Embodiment 2 of this invention. 図9に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure cut | disconnected along the AA line shown in FIG. 図10に示すB部の構造の一例を拡大して示す拡大部分断面図である。It is an expanded partial sectional view which expands and shows an example of the structure of the B section shown in FIG. 本発明の実施の形態3の半導体装置の組み立てにおける気密封止後の構造の一例をキャップ部材を透過して示す平面図である。It is a top view which permeate | transmits and shows an example of the structure after airtight sealing in the assembly of the semiconductor device of Embodiment 3 of this invention. 図12に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure cut | disconnected along the AA line shown in FIG. 図13に示すB部の構造の一例を拡大して示す拡大部分断面図である。It is an expanded partial sectional view which expands and shows an example of the structure of the B section shown in FIG. 本発明の実施の形態4の半導体装置の組み立てにおける気密封止後の構造の一例をキャップ部材を透過して示す平面図である。It is a top view which permeate | transmits and shows an example of the structure after airtight sealing in the assembly of the semiconductor device of Embodiment 4 of this invention. 図15に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure cut | disconnected along the AA shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 パッケージ基板
1a スルーホール配線
2 半導体チップ
2a 主面
2b パッド(電極)
2c 内部配線
2d 微小可動センサ(微小可動素子)
3 キャップ部材
3a キャビティ部
3b 凹部
4a ボス(突起部)
4b 接着層
5 ワイヤ
6 キャップ
7 バンプ電極(外部端子)
8 半導体ウェハ
8a 主面
8b チップ領域
8c 凹部
9 キャップ用ウェハ(薄板部材)
10 エラストマ(弾性部材)
11 接合面
12 半導体装置
13 合金化金属
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Package substrate 1a Through-hole wiring 2 Semiconductor chip 2a Main surface 2b Pad (electrode)
2c Internal wiring 2d Micro movable sensor (micro movable element)
3 Cap member 3a Cavity 3b Recess 4a Boss (projection)
4b Adhesive layer 5 Wire 6 Cap 7 Bump electrode (external terminal)
8 Semiconductor wafer 8a Main surface 8b Chip area 8c Recess 9 Wafer for cap (thin plate member)
10 Elastomer (elastic member)
11 Bonding surface 12 Semiconductor device 13 Alloyed metal

Claims (5)

微小可動素子が形成された半導体チップと、
前記半導体チップ上に搭載され、かつキャビティ部を備え、前記キャビティ部によって前記微小可動素子を覆って前記微小可動素子を気密封止するキャップ部材と、
前記半導体チップの電極に電気的に接続する複数の外部端子とを有し、
前記半導体チップと前記キャップ部材のうち、いずれか一方に形成された軟金属製の突起部と、いずれか他方に形成された凹部とがかしめにより嵌合されて前記半導体チップと前記キャップ部材とが接合され、前記微小可動素子が真空状態または不活性ガス雰囲気で前記気密封止されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor chip on which a minute movable element is formed;
A cap member mounted on the semiconductor chip and provided with a cavity portion, covering the minute movable element by the cavity portion and hermetically sealing the minute movable element;
A plurality of external terminals electrically connected to the electrodes of the semiconductor chip;
Of the semiconductor chip and the cap member, a soft metal projection formed on one of the semiconductor chip and a recess formed on the other is fitted by caulking so that the semiconductor chip and the cap member are A semiconductor device, wherein the micro movable elements are bonded and hermetically sealed in a vacuum state or in an inert gas atmosphere.
梁構造の微小可動センサが形成された半導体チップと、
前記半導体チップ上に搭載され、かつキャビティ部を備え、前記キャビティ部によって前記微小可動センサを覆って前記微小可動センサを気密封止するキャップ部材と、
前記半導体チップの電極に電気的に接続する複数の外部端子とを有し、
前記半導体チップと前記キャップ部材のうち、いずれか一方に形成された軟金属製の突起部と、いずれか他方に形成されたくさび状の凹部とがかしめにより嵌合されて前記半導体チップと前記キャップ部材とが接合され、前記微小可動センサが真空状態または不活性ガス雰囲気で前記気密封止されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor chip on which a micro movable sensor having a beam structure is formed;
A cap member mounted on the semiconductor chip and provided with a cavity portion, covering the minute movable sensor with the cavity portion and hermetically sealing the minute movable sensor;
A plurality of external terminals electrically connected to the electrodes of the semiconductor chip;
Of the semiconductor chip and the cap member, a soft metal protrusion formed on one of the semiconductor chip and a wedge-shaped recess formed on the other is fitted by caulking to form the semiconductor chip and the cap. A semiconductor device, wherein a member is joined, and the minute movable sensor is hermetically sealed in a vacuum state or an inert gas atmosphere.
梁構造の微小可動センサが形成された半導体チップと、
前記半導体チップ上に搭載され、かつキャビティ部を備え、前記キャビティ部によって前記微小可動センサを覆って前記微小可動センサを気密封止するキャップ部材と、
前記半導体チップの電極に電気的に接続する複数の外部端子とを有し、
前記半導体チップと前記キャップ部材のうち、いずれか一方に形成された軟金属製の突起部と、いずれか他方に形成された凹部とがかしめにより嵌合されて前記半導体チップと前記キャップ部材とが接合され、さらに、前記半導体チップと前記キャップ部材の接合面を跨がって弾性部材が前記半導体チップと前記キャップ部材に嵌合し、前記微小可動センサが真空状態または不活性ガス雰囲気で前記気密封止されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor chip on which a micro movable sensor having a beam structure is formed;
A cap member mounted on the semiconductor chip and provided with a cavity portion, covering the minute movable sensor with the cavity portion and hermetically sealing the minute movable sensor;
A plurality of external terminals electrically connected to the electrodes of the semiconductor chip;
Of the semiconductor chip and the cap member, a soft metal protrusion formed on one of the semiconductor chip and a recess formed on the other is fitted by caulking so that the semiconductor chip and the cap member are Further, an elastic member is fitted to the semiconductor chip and the cap member across the bonding surface of the semiconductor chip and the cap member, and the micro movable sensor is in a vacuum state or in an inert gas atmosphere. A semiconductor device which is hermetically sealed.
(a)微小可動素子が形成された半導体チップを準備する工程と、
(b)キャビティ部が形成されたキャップ部材を準備する工程と、
(c)前記半導体チップと前記キャップ部材のうち、いずれか一方に形成された軟金属製の突起部と、いずれか他方に形成された凹部とをかしめにより嵌合して前記半導体チップと前記キャップ部材とを接合し、前記キャビティ部で前記微小可動素子を覆って前記微小可動素子を真空状態または不活性ガス雰囲気で気密封止する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(A) preparing a semiconductor chip on which a micro movable element is formed;
(B) preparing a cap member in which the cavity portion is formed;
(C) A soft metal protrusion formed on one of the semiconductor chip and the cap member and a recess formed on the other are fitted together by caulking to form the semiconductor chip and the cap. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: joining a member, covering the minute movable element with the cavity portion, and hermetically sealing the minute movable element in a vacuum state or an inert gas atmosphere.
(a)主面に複数のチップ領域を有する半導体ウェハの前記複数のチップ領域に梁構造の微小可動センサを形成する工程と、
(b)前記半導体ウェハの主面上において、軟金属製で、かつ前記主面から突出する突起部を各微小可動センサの周囲に形成する工程と、
(c)シリコンから成る薄板部材に複数のキャビティ部とそのキャビティ部を囲む凹部とを形成してキャップ部材を形成する工程と、
(d)前記半導体ウェハの突起部と、前記キャップ部材の凹部とをかしめにより嵌合して前記半導体ウェハと前記キャップ部材とを接合し、前記キャビティ部で前記微小可動センサを覆って前記微小可動センサを真空状態または不活性ガス雰囲気で気密封止する工程と、
(e)前記半導体ウェハを各チップ領域に沿って切断してそれぞれに前記微小可動センサが気密封止された複数の半導体チップを取得する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(A) forming a micro movable sensor having a beam structure on the plurality of chip regions of a semiconductor wafer having a plurality of chip regions on a main surface;
(B) On the main surface of the semiconductor wafer, a step of forming a protrusion made of a soft metal and projecting from the main surface around each micro movable sensor;
(C) forming a cap member by forming a plurality of cavities and recesses surrounding the cavities in a thin plate member made of silicon;
(D) The protruding portion of the semiconductor wafer and the concave portion of the cap member are fitted together by caulking to join the semiconductor wafer and the cap member, and the minute movable sensor is covered by the cavity portion to cover the minute movable sensor. Hermetically sealing the sensor in a vacuum or inert gas atmosphere;
(E) cutting the semiconductor wafer along each chip region, and obtaining a plurality of semiconductor chips each having the micro movable sensor hermetically sealed therein.
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