JP2011242337A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can suppress a degradation of detection accuracy of a dynamic quantity by a thermal stress and an external stress.SOLUTION: A semiconductor device includes a sensor chip and a substrate which are connected through a bump. The sensor chip includes a semiconductor substrate comprised by sequentially laminating a board, an insulation layer and a semiconductor layer. A sensing part formed on the semiconductor substrate includes: an anchor part which comprises the insulation layer and the semiconductor layer, and is fixed on the board; a floating part in which the insulation layer is removed, and which comprises the semiconductor layer and floats from the board. The anchor part includes a fixed anchor part and a movable anchor part. The floating part includes: a fixed electrode supported by the fixed anchor part; a movable part supported by movable anchor part; a movable electrode provided in the movable part; a connection part to which the bump is connected. The connection part includes a fixed connection part connected to the fixed electrode through the fixed anchor part and a movable connection part connected to the movable part through the movable anchor part.

Description

本発明は、力学量を静電容量変化によって検出するセンシング部を備えるセンサチップと、バンプを介して、センサチップと機械的及び電気的に接続される基体と、を備える半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device including a sensor chip including a sensing unit that detects a mechanical quantity by a change in capacitance, and a base that is mechanically and electrically connected to the sensor chip via a bump. .

従来、例えば特許文献1に示されるように、一方向の検出軸を有する力学量検出部を形成してなるセンサチップと、信号処理回路を有する回路チップと、を備える容量式半導体センサ装置が提案されている。特許文献1に示される容量式半導体センサ装置では、センサチップと回路チップとが、バンプを介して機械的及び電気的に接続されている。   Conventionally, for example, as disclosed in Patent Document 1, a capacitive semiconductor sensor device including a sensor chip formed with a dynamic quantity detection unit having a detection axis in one direction and a circuit chip having a signal processing circuit has been proposed. Has been. In the capacitive semiconductor sensor device disclosed in Patent Document 1, the sensor chip and the circuit chip are mechanically and electrically connected via bumps.

特開2008−101980号公報JP 2008-101980 A

特許文献1に示される容量式半導体センサ装置では、センサチップが、主として支持基板と、該支持基板に積層された酸化膜と、該酸化膜に積層された単結晶シリコン層と、から成るSOI基板によって構成されている。上記した力学量検出部は、このSOI基板をマイクロマシン技術によって加工することで形成される。特許文献1では、この力学量検出部として、固定電極部と可動電極部とによって構成される加速度検出部を採用している。   In the capacitive semiconductor sensor device disclosed in Patent Document 1, the sensor chip mainly includes a support substrate, an oxide film stacked on the support substrate, and a single crystal silicon layer stacked on the oxide film. It is constituted by. The above-described mechanical quantity detection unit is formed by processing this SOI substrate by a micromachine technique. In Patent Document 1, an acceleration detection unit including a fixed electrode unit and a movable electrode unit is employed as the mechanical quantity detection unit.

加速度検出部を構成する固定電極部は、基部と、該基部から延びた固定電極と、から成る。特許文献1の図1(b)に示されるように、基部は、支持基板、酸化膜、及び単結晶シリコン層から成り、固定電極は、単結晶シリコン層から成る。基部の上面に電極パッドが形成され、この電極パッドに、バンプが接続されている。また、固定電極は、基部によって、片持ち状に浮いた状態で支持基板に支持され、支持基板に対して変位不可能とされている。   The fixed electrode portion that constitutes the acceleration detection unit includes a base and a fixed electrode that extends from the base. As shown in FIG. 1B of Patent Document 1, the base portion is composed of a support substrate, an oxide film, and a single crystal silicon layer, and the fixed electrode is composed of a single crystal silicon layer. Electrode pads are formed on the upper surface of the base, and bumps are connected to the electrode pads. Further, the fixed electrode is supported by the support substrate in a cantilevered state by the base, and cannot be displaced with respect to the support substrate.

加速度検出部を構成する可動電極部は、アンカ部と、該アンカ部と連結された錘部と、該錘部に設けられた梁部と、錘部から延びた可動電極と、から成る。特許文献1の図1(c)に示されるように、アンカ部は、支持基板、酸化膜、及び単結晶シリコン層から成り、錘部は、単結晶シリコン層から成る。アンカ部の上面に電極パッドが形成され、この電極パッドに、バンプが接続されている。また、錘部は、アンカ部によって、片持ち状に浮いた状態で支持基板に支持され、梁部によって検出軸方向に変位可能とされている。   The movable electrode part constituting the acceleration detection part is composed of an anchor part, a weight part connected to the anchor part, a beam part provided on the weight part, and a movable electrode extending from the weight part. As shown in FIG. 1C of Patent Document 1, the anchor portion is composed of a support substrate, an oxide film, and a single crystal silicon layer, and the weight portion is composed of a single crystal silicon layer. An electrode pad is formed on the upper surface of the anchor portion, and a bump is connected to the electrode pad. The weight part is supported by the support substrate in a cantilevered state by the anchor part, and can be displaced in the detection axis direction by the beam part.

ところで、上記したように、センサチップと回路チップとは、バンプを介して機械的及び電気的に接続されている。また、アンカ部及び基部それぞれは、支持基板、酸化膜、及び単結晶シリコン層から成り、アンカ部及び基部それぞれの上面に、バンプが接続される電極パッドが形成されている。これによれば、センサチップと回路チップとが、バンプを介して強固に接続されることとなる。そのため、バンプとセンサチップとの線膨張係数差に起因する熱応力や、容量式半導体センサ装置に印加された外部応力が、バンプとセンサチップとの接続部を介して、錘部や固定電極に印加され易くなっている。上記した応力が、錘部や固定電極に印加されると、錘部の変位が変動する、錘部に設けられた可動電極や固定電極に歪が生じる、等の不具合が生じる虞がある。このような不具合が生じると、可動電極と固定電極とによって構成されるコンデンサの静電容量が変動し、加速度の検出精度が低下する虞がある。   By the way, as described above, the sensor chip and the circuit chip are mechanically and electrically connected via the bumps. Each of the anchor portion and the base portion includes a support substrate, an oxide film, and a single crystal silicon layer, and electrode pads to which bumps are connected are formed on the upper surfaces of the anchor portion and the base portion, respectively. According to this, the sensor chip and the circuit chip are firmly connected via the bumps. Therefore, thermal stress caused by the difference in coefficient of linear expansion between the bump and the sensor chip and external stress applied to the capacitive semiconductor sensor device are applied to the weight part and the fixed electrode via the connection part between the bump and the sensor chip. It is easy to be applied. When the above-described stress is applied to the weight part or the fixed electrode, there is a possibility that the displacement of the weight part fluctuates, or that the movable electrode or the fixed electrode provided on the weight part is distorted. If such a problem occurs, the capacitance of the capacitor constituted by the movable electrode and the fixed electrode may fluctuate, and the acceleration detection accuracy may be reduced.

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、熱応力や外部応力によって、力学量の検出精度が低下することが抑制された半導体装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which the detection accuracy of a mechanical quantity is suppressed from being reduced by thermal stress or external stress.

上記した目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、力学量を、固定電極と可動電極とによって構成されるコンデンサの静電容量変化によって検出するセンシング部を備えるセンサチップと、バンプを介して、センサチップと機械的及び電気的に接続される基体と、を備える半導体装置であって、センサチップは、センシング部が形成された半導体基板を有し、該半導体基板は、基板と、絶縁層と、半導体層と、が順次積層されて成り、センシング部は、絶縁層と半導体層から成る、基板に固定されたアンカ部と、絶縁層が除去されて、半導体層から成る、基板に対して浮いた遊動部と、を有し、アンカ部は、固定アンカ部と、可動アンカ部と、を有し、遊動部は、固定アンカ部に支持された固定電極と、可動アンカ部に支持され、固定電極と可動電極とが対向する方向に変位可能とされた可動部と、該可動部に設けられた可動電極と、バンプが接続される接続部と、を有し、接続部は、固定アンカ部を介して、固定電極と機械的及び電気的に接続された固定接続部と、可動アンカ部を介して、可動部と機械的及び電気的に接続された可動接続部と、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, the invention according to claim 1 includes a sensor chip including a sensing unit that detects a mechanical quantity based on a change in capacitance of a capacitor constituted by a fixed electrode and a movable electrode, and a bump. A semiconductor device including a substrate mechanically and electrically connected to the sensor chip, the sensor chip having a semiconductor substrate on which a sensing unit is formed, the semiconductor substrate being connected to the substrate The insulating layer and the semiconductor layer are sequentially stacked, and the sensing unit includes the insulating layer and the semiconductor layer. The anchor portion is fixed to the substrate, and the insulating layer is removed to form the semiconductor layer. A floating part that floats against the fixed anchor part and a movable anchor part, and the floating part includes a fixed electrode supported by the fixed anchor part and a movable anchor part. Supported and solid A movable portion capable of being displaced in a direction in which the electrode and the movable electrode face each other; a movable electrode provided on the movable portion; and a connection portion to which the bump is connected. The connection portion is a fixed anchor portion. A fixed connection portion that is mechanically and electrically connected to the fixed electrode via a movable anchor portion, and a movable connection portion that is mechanically and electrically connected to the movable portion via a movable anchor portion. And

このように本発明によれば、バンプが接続される接続部は、アンカ部を介して、電極や可動部と機械的に接続されている。これによれば、バンプとセンサチップ(半導体層)との線膨張係数差に起因する熱応力や、半導体装置に印加された外部応力が、接続部とアンカ部とを介して、電極や可動部に伝達される。上記した接続部は、半導体層から成り、基板に対して浮いている。したがって、上記した応力によって接続部が撓み易くなっており、この接続部の撓みによって、電極や可動部に伝達される応力が小さくなっている。これにより、上記した応力によって、力学量の検出精度が低下することが抑制される。   Thus, according to the present invention, the connecting portion to which the bump is connected is mechanically connected to the electrode and the movable portion via the anchor portion. According to this, the thermal stress caused by the difference in linear expansion coefficient between the bump and the sensor chip (semiconductor layer) and the external stress applied to the semiconductor device are transferred to the electrode and the movable part via the connection part and the anchor part. Is transmitted to. The connection portion described above is made of a semiconductor layer and floats with respect to the substrate. Therefore, the connecting portion is easily bent by the stress described above, and the stress transmitted to the electrode and the movable portion is reduced by the bending of the connecting portion. Thereby, it is suppressed that the detection accuracy of a mechanical quantity falls by the above-mentioned stress.

なお、上記したように、接続部は、基板に固定されたアンカ部を介して、電極や可動部と機械的に接続されている。したがって、応力によって接続部が撓んだ場合、その接続部の撓みと共に、電極や可動部が撓むことが抑制される。   As described above, the connection portion is mechanically connected to the electrode and the movable portion via the anchor portion fixed to the substrate. Therefore, when a connection part bends by stress, it is suppressed that an electrode and a movable part bend with the bending of the connection part.

請求項2に記載のように、センサチップと基体とが、バンプだけではなく、センサチップと基体との間隔を規定するリブを介して機械的に接続された構成が好適である。   A configuration in which the sensor chip and the base are mechanically connected not only via the bumps but also via ribs that define the distance between the sensor chip and the base is preferable.

センサチップと基体とを接続する工程(以下、接続工程と示す)では、バンプに圧力が印加されるので、その圧力によって、接続部が屈曲する虞がある。これに対して、本発明では、センサチップと基体との間隔が、リブによって規定される。したがって、上記した接続工程で、接続部に作用する圧力が所定値以下となり、接続部が屈曲することが抑制される。   In the step of connecting the sensor chip and the substrate (hereinafter referred to as a connection step), pressure is applied to the bumps, and the connection portion may be bent by the pressure. On the other hand, in the present invention, the interval between the sensor chip and the substrate is defined by the rib. Therefore, in the connection step described above, the pressure acting on the connection portion becomes a predetermined value or less, and bending of the connection portion is suppressed.

また、本発明では、リブによって、センサチップと基体とが機械的に接続されているので、センサチップと基体との機械的な接続強度が補強される。これにより、バンプに亀裂などの損傷が生じることが抑制され、センサチップと基体との機械的及び電気的な接続信頼性が低下することが抑制される。   In the present invention, since the sensor chip and the substrate are mechanically connected by the rib, the mechanical connection strength between the sensor chip and the substrate is reinforced. Thereby, it is suppressed that damage, such as a crack, arises in a bump, and it is suppressed that the mechanical and electrical connection reliability of a sensor chip and a base | substrate is reduced.

請求項2に記載のリブとしては、請求項3に記載のように、弾性材料に、該弾性材料よりも剛性の高い添加物が含まれて成るリブが好ましい。   The rib according to claim 2 is preferably a rib made of an elastic material containing an additive having higher rigidity than that of the elastic material, as described in claim 3.

請求項3に記載のリブは、添加物を含まない弾性材料から成る部材と同様にして、圧力によってその形状が変形する。しかしながら、圧力によってリブが変形すると、弾性材料に含まれる添加物によってリブの剛性が上昇し、その形状が変形し難くなる。したがって、上記した接続工程において、リブに圧力が印加され、リブの剛性が上昇すると、センサチップと基体との間隔が当初予定の設計値よりも狭まることが抑制され、センサチップと基体との間隔が、所定値に保たれることとなる。これにより、上記した接続工程において、接続部に作用する圧力が所定値以下となり、接続部が屈曲することが抑制される。   The shape of the rib according to claim 3 is deformed by pressure in the same manner as a member made of an elastic material containing no additive. However, when the rib is deformed by pressure, the rigidity of the rib is increased by the additive contained in the elastic material, and the shape thereof is difficult to deform. Therefore, when pressure is applied to the ribs in the connecting step described above and the rigidity of the ribs is increased, the distance between the sensor chip and the base is suppressed from becoming narrower than the originally designed value, and the distance between the sensor chip and the base is reduced. Is maintained at a predetermined value. Thereby, in the above-described connecting step, the pressure acting on the connecting portion becomes a predetermined value or less, and bending of the connecting portion is suppressed.

また、リブは、主として弾性材料によって形成されているので、半導体装置に印加された外部応力によって、センサチップや基体に振動が生じたとしても、リブによって、その振動を緩和することができる。この結果、外部応力に起因する振動がセンシング部に印加されることが抑制され、外部応力によって力学量の検出精度が低下することが抑制される。   Further, since the rib is mainly formed of an elastic material, even if vibration is generated in the sensor chip or the base body due to external stress applied to the semiconductor device, the vibration can be reduced by the rib. As a result, it is possible to suppress the vibration caused by the external stress from being applied to the sensing unit, and to suppress the detection accuracy of the mechanical quantity from being reduced by the external stress.

請求項4に記載のように、バンプは複数であり、複数のバンプ、センサチップ、及び基体それぞれが、絶縁部材を介して機械的に接続され、複数のバンプ及び絶縁部材によって、センシング部の周囲が囲まれており、リブは環状であり、環状を成すリブによって、センシング部の周囲を囲む、複数のバンプ及び絶縁部材の周囲が囲まれており、センシング部は真空雰囲気中に設けられ、センシング部が、センサチップと、基体と、複数のバンプと、絶縁部材と、リブとによって、二重に閉塞された構成が良い。   According to a fourth aspect of the present invention, there are a plurality of bumps, and each of the plurality of bumps, the sensor chip, and the substrate is mechanically connected through an insulating member, and the plurality of bumps and the insulating member surround the sensing unit. The rib is annular, the annular rib surrounds the periphery of the sensing unit, and the periphery of the bumps and the insulating member is surrounded. The sensing unit is provided in a vacuum atmosphere, and sensing It is preferable that the portion is double-blocked by the sensor chip, the base, the plurality of bumps, the insulating member, and the rib.

例えば、加速度運動による慣性力が半導体装置に印加されると、その慣性力によって可動部が変動し、その変動に伴って、固定電極と可動電極との対向間隔が変化する。センシング部が空気雰囲気中に配置された構成の場合、上記した可動部の変動によって、固定電極と可動電極との間で空気ダンピングが生じ、これによって、力学量の検出精度が低下する虞がある。そこで、従来、センシング部を真空雰囲気中に配置することで、上記した空気ダンピングが生じることが抑制された構成が採用されている。しかしながら、この場合、センシング部を密閉する部材の気密性、という問題が生じる。これに対して、本発明では、真空雰囲気中に設けられたセンシング部が、センサチップと、基体と、複数のバンプと、絶縁部材と、リブとによって、二重に閉塞されている。これにより、気密性が確保されている。   For example, when an inertial force due to an acceleration motion is applied to the semiconductor device, the movable part varies due to the inertial force, and the facing distance between the fixed electrode and the movable electrode varies with the variation. In the case where the sensing unit is arranged in an air atmosphere, air damping occurs between the fixed electrode and the movable electrode due to the above-described fluctuation of the movable unit, which may reduce the detection accuracy of the mechanical quantity. . Therefore, conventionally, a configuration is adopted in which the above-described air damping is suppressed by arranging the sensing unit in a vacuum atmosphere. However, in this case, there arises a problem of airtightness of a member that seals the sensing unit. On the other hand, in the present invention, the sensing unit provided in the vacuum atmosphere is double-blocked by the sensor chip, the base, the plurality of bumps, the insulating member, and the rib. Thereby, airtightness is ensured.

請求項5及び請求項6に記載のように、センシング部は、力学量として、加速度若しくは角速度を検出する構成を採用することができる。   As described in claims 5 and 6, the sensing unit can employ a configuration for detecting acceleration or angular velocity as a mechanical quantity.

また、請求項7に記載のように、基体として、センサチップの出力信号を処理する処理回路を備える回路チップを採用することができる。   In addition, as described in claim 7, a circuit chip including a processing circuit for processing an output signal of the sensor chip can be adopted as the base.

第1実施形態に係る加速度センサの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the acceleration sensor which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る加速度センサの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the acceleration sensor which concerns on 1st Embodiment. センサチップにおける回路チップとの対向面を示す平面図である。It is a top view which shows the opposing surface with the circuit chip in a sensor chip. 回路チップにおけるセンサチップとの対向面を示す平面図である。It is a top view which shows the opposing surface with the sensor chip in a circuit chip. 回路チップと接続される前のセンサチップを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the sensor chip before connecting with a circuit chip. センサチップと接続される前の回路チップを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the circuit chip before connecting with a sensor chip.

以下、本発明に係る半導体装置を、加速度を検出する加速度センサに適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1及び図2は、第1実施形態に係る加速度センサの概略構成を示す断面図である。図3は、センサチップにおける回路チップとの対向面を示す平面図である。図4は、回路チップにおけるセンサチップとの対向面を示す平面図である。図5は、回路チップと接続される前のセンサチップを示す断面図である。図6は、センサチップと接続される前の回路チップを示す断面図である。図1に示す断面図は、図3及び図4に示すA−A線に沿う断面図に相当し、図2に示す断面図は、図3及び図4に示すB−B線に沿う断面図に相当する。
Hereinafter, an embodiment in which a semiconductor device according to the present invention is applied to an acceleration sensor for detecting acceleration will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 and 2 are cross-sectional views showing a schematic configuration of the acceleration sensor according to the first embodiment. FIG. 3 is a plan view showing a surface of the sensor chip facing the circuit chip. FIG. 4 is a plan view showing a surface of the circuit chip that faces the sensor chip. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the sensor chip before being connected to the circuit chip. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the circuit chip before being connected to the sensor chip. The cross-sectional view shown in FIG. 1 corresponds to the cross-sectional view taken along the line AA shown in FIGS. 3 and 4, and the cross-sectional view shown in FIG. 2 is the cross-sectional view taken along the line BB shown in FIGS. It corresponds to.

なお、以下においては、後述する固定電極20と可動電極22とが対向する方向を、検出軸方向と示し、センサチップと回路チップとが対向する方向を厚さ方向と示し、検出軸方向と厚さ方向とに垂直な方向を交差方向と示す。   In the following, the direction in which the fixed electrode 20 and the movable electrode 22 described later face each other is referred to as a detection axis direction, the direction in which the sensor chip and the circuit chip face each other is referred to as a thickness direction, and the detection axis direction and the thickness. A direction perpendicular to the vertical direction is indicated as a crossing direction.

図1及び図2に示すように、加速度センサ100は、要部として、センサチップ10と、回路チップ50とを有する。加速度センサ100は、回路チップ50にセンサチップ10が積層されたスタック構造を成し、センサチップ10と回路チップ50とが、バンプ70を介して機械的及び電気的に接続されている。本実施形態では、センサチップ10と回路チップ50とが、バンプ70だけではなく、リブ71を介して機械的に接続されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the acceleration sensor 100 includes a sensor chip 10 and a circuit chip 50 as main parts. The acceleration sensor 100 has a stack structure in which the sensor chip 10 is stacked on the circuit chip 50, and the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically and electrically connected to each other through the bumps 70. In the present embodiment, the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically connected not only via the bumps 70 but also via the ribs 71.

なお、後述するように、バンプ70は、センサチップ10の接続部23に接続されているが、この接続構成が、本発明の主な特徴点である。この特徴点とその作用効果は、後で説明する。   As will be described later, the bump 70 is connected to the connection portion 23 of the sensor chip 10, and this connection configuration is a main feature of the present invention. This feature point and its effect will be described later.

センサチップ10は、単結晶シリコンから成る基板11、酸化膜から成る絶縁層12、及び単結晶シリコンから成る半導体層13が順次積層されて成るSOI基板14と、該SOI基板14を周知のマイクロマシン技術を用いて、所定の形状に加工することで形成されたセンシング部15と、を有する。   The sensor chip 10 includes a SOI substrate 14 in which a substrate 11 made of single crystal silicon, an insulating layer 12 made of an oxide film, and a semiconductor layer 13 made of single crystal silicon are sequentially laminated, and the SOI substrate 14 is made known micro-machine technology. And a sensing unit 15 formed by processing into a predetermined shape.

センシング部15は、絶縁層12と半導体層13から成る、基板11に対して固定されたアンカ部16と、絶縁層12が除去されて、半導体層13から成る、基板11に対して浮いた遊動部17と、を有する。   The sensing unit 15 includes an insulating layer 12 and a semiconductor layer 13, an anchor portion 16 fixed to the substrate 11, and the floating layer that floats with respect to the substrate 11 that includes the semiconductor layer 13 after the insulating layer 12 is removed. Part 17.

アンカ部16は、固定アンカ部18と、可動アンカ部19と、を有する。図3に示すように、アンカ部18,19それぞれは、SOI基板14に2つずつ形成されている。詳しく言えば、2つの固定アンカ部18が、後述する可動部21を介して交差方向で互いに対向し、2つの可動アンカ部19が、可動部21を介して検出軸方向で互いに対向するように、アンカ部18,19それぞれが、SOI基板14に形成されている。なお、図3においては、アンカ部16の形成位置を明瞭とするために、絶縁層12におけるアンカ部16の一部を構成する部位を破線で示している。固定アンカ部18はコの字状を成し、可動アンカ部19は矩形状を成している。   The anchor portion 16 has a fixed anchor portion 18 and a movable anchor portion 19. As shown in FIG. 3, two anchor portions 18 and 19 are formed on the SOI substrate 14. Specifically, the two fixed anchor portions 18 face each other in the crossing direction via a movable portion 21 described later, and the two movable anchor portions 19 face each other in the detection axis direction via the movable portion 21. Each of the anchor portions 18 and 19 is formed on the SOI substrate 14. In FIG. 3, in order to clarify the formation position of the anchor portion 16, a portion constituting a part of the anchor portion 16 in the insulating layer 12 is indicated by a broken line. The fixed anchor portion 18 has a U shape, and the movable anchor portion 19 has a rectangular shape.

遊動部17は、固定アンカ部18に支持された固定電極20と、可動アンカ部19に支持され、検出軸方向に変位可能とされた可動部21と、可動部21に設けられた可動電極22と、バンプ70が接続される接続部23と、を有する。上記した可動部21は、検出軸方向に長手方向が沿う矩形状の錘部24と、該錘部24を検出軸方向に変位可能とする環状の梁部25と、を有する。また、上記した接続部23は、固定電極20と回路チップ50とを機械的及び電気的に接続するための固定接続部26と、可動部21(可動電極22)と回路チップ50とを機械的及び電気的に接続するための可動接続部27と、を有する。   The floating portion 17 includes a fixed electrode 20 supported by the fixed anchor portion 18, a movable portion 21 supported by the movable anchor portion 19 and capable of being displaced in the detection axis direction, and a movable electrode 22 provided on the movable portion 21. And a connection portion 23 to which the bump 70 is connected. The movable portion 21 described above includes a rectangular weight portion 24 whose longitudinal direction extends along the detection axis direction, and an annular beam portion 25 that allows the weight portion 24 to be displaced in the detection axis direction. In addition, the connection portion 23 described above mechanically connects the fixed connection portion 26 for mechanically and electrically connecting the fixed electrode 20 and the circuit chip 50, the movable portion 21 (movable electrode 22), and the circuit chip 50. And a movable connection portion 27 for electrical connection.

図3に示すように、固定電極20は、長手方向が交差方向に沿う矩形状を成し、その一端が、固定アンカ部18によって支持され、その他端が、開放されている。同じく、可動電極22も、長手方向が交差方向に沿う矩形状を成し、その一端が、錘部24に連結され、その他端が、開放されている。複数の固定電極20は、固定アンカ部18から櫛歯状に伸び、複数の可動電極22は、錘部24から櫛歯状に伸びており、櫛歯状を成す複数の固定電極20と櫛歯状を成す複数の可動電極22とが互いに噛み合わさる事で、固定電極20と可動電極22とが検出軸方向で互いに対向している。これら2つの電極20,22によって複数のコンデンサが構成され、このコンデンサの静電容量の変動に基づいて、加速度が検出される。   As shown in FIG. 3, the fixed electrode 20 has a rectangular shape whose longitudinal direction is along the intersecting direction, one end of which is supported by the fixed anchor portion 18, and the other end is open. Similarly, the movable electrode 22 also has a rectangular shape whose longitudinal direction extends in the intersecting direction, one end of which is connected to the weight portion 24 and the other end is open. The plurality of fixed electrodes 20 extend from the fixed anchor portion 18 in a comb-teeth shape, and the plurality of movable electrodes 22 extend from the weight portion 24 in a comb-teeth shape. The plurality of movable electrodes 22 having a shape engage with each other, so that the fixed electrode 20 and the movable electrode 22 face each other in the detection axis direction. These two electrodes 20 and 22 constitute a plurality of capacitors, and acceleration is detected based on the fluctuation of the capacitance of the capacitors.

図3に示すように、錘部24の両端は、可動アンカ部19によって支持されている。そして、錘部24の端部それぞれに梁部25が形成され、錘部24における2つの梁部25の間に位置する中央部に可動電極22が形成されている。この構成により、検出軸方向に加速度が印加されると、その慣性力によって梁部25が撓み、その撓みに応じて、錘部24が検出軸方向に変動し、その変動に伴って、固定電極20と可動電極22との電極間隔が変動するようになっている。   As shown in FIG. 3, both ends of the weight portion 24 are supported by the movable anchor portion 19. A beam portion 25 is formed at each end of the weight portion 24, and a movable electrode 22 is formed at a central portion of the weight portion 24 located between the two beam portions 25. With this configuration, when acceleration is applied in the detection axis direction, the beam portion 25 is bent by the inertial force, and the weight portion 24 is changed in the detection axis direction according to the bending, and the fixed electrode is accompanied by the change. The distance between the electrode 20 and the movable electrode 22 varies.

図3に示すように、固定接続部26は、固定アンカ部18を介して、固定電極20と機械的及び電気的に接続され、可動接続部27は、可動アンカ部19を介して、可動部21と機械的及び電気的に接続されている。より詳しく言えば、固定接続部26は、固定アンカ部18における絶縁層12を介して基板11に固定された半導体層13を介して、固定電極20と機械的及び電気的に接続され、可動接続部27は、可動アンカ部19における絶縁層12を介して基板11に固定された半導体層13を介して、可動接続部27と機械的及び電気的に接続されている。そして、図1〜図3に示すように、接続部26,27それぞれの上面(回路チップ50側の面)に、バンプ70と接続するためのパッド28が形成されている。また、センサチップ10における、形状が加工されていない部位(以下、枠部29と示す)にもパッド28が4つ形成されている。   As shown in FIG. 3, the fixed connection part 26 is mechanically and electrically connected to the fixed electrode 20 via the fixed anchor part 18, and the movable connection part 27 is connected to the movable part via the movable anchor part 19. 21 and mechanically and electrically connected. More specifically, the fixed connection portion 26 is mechanically and electrically connected to the fixed electrode 20 via the semiconductor layer 13 fixed to the substrate 11 via the insulating layer 12 in the fixed anchor portion 18 to be movable connected. The part 27 is mechanically and electrically connected to the movable connection part 27 via the semiconductor layer 13 fixed to the substrate 11 via the insulating layer 12 in the movable anchor part 19. As shown in FIGS. 1 to 3, pads 28 for connecting to the bumps 70 are formed on the upper surfaces (surfaces on the circuit chip 50 side) of the connection portions 26 and 27. Also, four pads 28 are formed in a portion of the sensor chip 10 where the shape is not processed (hereinafter, referred to as a frame portion 29).

なお、上記したように、本実施形態では、センサチップ10と回路チップ50とが、リブ71を介して機械的に接続される構成となっているが、図3では、センサチップ10におけるリブ71が接続される領域を、二点差線で示している。このリブ71が接続される領域は、上記した枠部29に形成されており、その形状が、コの字状となっている。このコの字状を成す2つの領域によって、センシング部15の周囲のほとんどが囲まれている。   As described above, in the present embodiment, the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically connected via the rib 71, but in FIG. A region to which is connected is indicated by a two-dot chain line. A region to which the rib 71 is connected is formed in the frame portion 29 described above, and the shape thereof is a U-shape. Most of the periphery of the sensing unit 15 is surrounded by these two U-shaped regions.

回路チップ50は、半導体基板51と、該半導体基板51に、センサチップ10の出力信号を処理する処理回路(図示略)が形成されたものである。図4に示すように、半導体基板51におけるセンサチップ10との対向面51aには、センサチップ10のパッド28の形成位置に対応したパッド52が複数形成されている。また、本実施形態では、対向面51aに、パッド52の他に、コの字状のリブ71が2つ形成されている。このリブ71の上面(センサチップ10側の面)が、センサチップ10におけるリブ71が接続される領域に、機械的に接続される。なお、上記した処理回路は、半導体基板51における、複数のパッド52、若しくは、リブ71によって囲まれた部位に形成されている。   The circuit chip 50 is obtained by forming a semiconductor substrate 51 and a processing circuit (not shown) for processing the output signal of the sensor chip 10 on the semiconductor substrate 51. As shown in FIG. 4, a plurality of pads 52 corresponding to the positions where the pads 28 of the sensor chip 10 are formed are formed on the surface 51 a of the semiconductor substrate 51 facing the sensor chip 10. In the present embodiment, two U-shaped ribs 71 are formed on the facing surface 51 a in addition to the pad 52. The upper surface of the rib 71 (the surface on the sensor chip 10 side) is mechanically connected to a region of the sensor chip 10 where the rib 71 is connected. The processing circuit described above is formed in a portion of the semiconductor substrate 51 surrounded by a plurality of pads 52 or ribs 71.

バンプ70は、センサチップ10と回路チップ50とを機械的及び電気的に接続するためのものである。本実施形態では、8つのバンプ70によって、センサチップ10と回路チップ50とが機械的及び電気的に接続されている。これら8つのバンプ70の内、2つのバンプ70が、固定接続部26のパッド28に接続され、2つのバンプ70が、可動接続部27のパッド28に接続されている。そして、残り4つのバンプ70が、枠部29のパッド28に接続されている。固定接続部26に接続されたバンプ70は、固定電極20と可動電極22とによって構成されるコンデンサの静電容量変化を回路チップ50に出力する機能を果たし、可動接続部27に接続されたバンプ70は、一定電圧を可動部21(可動電極22)に供給するための機能を果たす。そして、枠部29に接続されたバンプ70は、センサチップ10全体の電位を一定とするための一定電圧をセンサチップ10に供給する機能を果たす。なお、図1及び図2に示すように、バンプ70は、絶縁部材72によって被覆・保護され、この絶縁部材72によって、センサチップ10と回路チップ50とが機械的に接続されている。   The bump 70 is for mechanically and electrically connecting the sensor chip 10 and the circuit chip 50. In the present embodiment, the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically and electrically connected by eight bumps 70. Of these eight bumps 70, two bumps 70 are connected to the pad 28 of the fixed connection portion 26, and two bumps 70 are connected to the pad 28 of the movable connection portion 27. The remaining four bumps 70 are connected to the pads 28 of the frame portion 29. The bump 70 connected to the fixed connection portion 26 functions to output the capacitance change of the capacitor formed by the fixed electrode 20 and the movable electrode 22 to the circuit chip 50, and the bump 70 connected to the movable connection portion 27. 70 fulfills the function of supplying a constant voltage to the movable part 21 (movable electrode 22). The bumps 70 connected to the frame portion 29 serve to supply a constant voltage to the sensor chip 10 for keeping the potential of the entire sensor chip 10 constant. As shown in FIGS. 1 and 2, the bump 70 is covered and protected by an insulating member 72, and the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically connected by the insulating member 72.

リブ71は、センサチップ10と回路チップ50との間隔を規定する機能を果たすものである。図4に示すように、コの字状を成すリブ71が、回路チップ50に2つ形成されており、これら2つのリブ71によって、センシング部15や処理回路の周囲が囲まれている。本実施形態に係るリブ71は、弾性材料に、該弾性材料よりも剛性の高い添加物が含まれて成る。このリブ71は、添加物を含まない弾性材料から成る部材と同様にして、圧力によってその形状が変形するが、圧力によって形状が変形すると、弾性材料に含まれる添加物によってリブ71の剛性が上昇し、その形状が変形し難くなる性質を有する。なお、上記した弾性材料としては、例えば、ヤング率が1MPaオーダー以下のシリコーンゴムを採用することができ、添加物としては、例えば、径が数10μm程度の樹脂ビーズを採用することができる。   The rib 71 functions to define the distance between the sensor chip 10 and the circuit chip 50. As shown in FIG. 4, two U-shaped ribs 71 are formed on the circuit chip 50, and the two ribs 71 surround the sensing unit 15 and the processing circuit. The rib 71 according to the present embodiment includes an elastic material containing an additive having higher rigidity than the elastic material. The rib 71 is deformed by pressure in the same manner as a member made of an elastic material containing no additive, but when the shape is deformed by pressure, the rigidity of the rib 71 is increased by the additive contained in the elastic material. However, the shape is difficult to deform. For example, silicone rubber having a Young's modulus of the order of 1 MPa or less can be used as the elastic material, and resin beads having a diameter of about several tens of μm can be used as the additive.

次に、本実施形態に係る加速度センサ100の製造方法を説明する。先ず、パッド28とセンサ側バンプ73が形成されたSOI基板14を用意する。そして、このSOI基板14にセンシング部15を形成する。これにより、図5に示すセンサチップ10を用意する。   Next, a method for manufacturing the acceleration sensor 100 according to this embodiment will be described. First, the SOI substrate 14 on which the pad 28 and the sensor side bump 73 are formed is prepared. Then, the sensing unit 15 is formed on the SOI substrate 14. Thereby, the sensor chip 10 shown in FIG. 5 is prepared.

次に、処理回路とリブ71とが形成された半導体基板51を用意する。そして、この半導体基板51に、パッド52と回路側バンプ74を形成する。これにより、図6に示す回路チップ50を用意する。なお、上記したリブ71は、完成予定時のセンサチップ10と回路チップ50との対向間隔よりも長くなっており、周知の半導体ホトリソグラフィ技術を用いることで、形成される。   Next, a semiconductor substrate 51 on which a processing circuit and ribs 71 are formed is prepared. Then, pads 52 and circuit side bumps 74 are formed on the semiconductor substrate 51. Thereby, the circuit chip 50 shown in FIG. 6 is prepared. The rib 71 described above is longer than the facing distance between the sensor chip 10 and the circuit chip 50 at the time of completion, and is formed by using a known semiconductor photolithography technique.

最後に、上記したセンサチップ10と回路チップ50それぞれを、センサ側バンプ73と回路側バンプ74とが接触するように対向し、所定の熱と圧力とを印加することで、センサ側バンプ73と回路側バンプ74とを接続して、バンプ70を形成する。なお、この工程において、リブ71が圧縮されて、その厚さ方向に沿う長さが短くなり、その剛性が上昇する。また、リブ71におけるセンサチップ10側の面と、センサチップ10とが熱圧着され、センサチップ10と回路チップ50とが、リブ71を介して機械的に接続される。以上の工程を経ることで、本実施形態に係る加速度センサ100が製造される。   Finally, the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are opposed to each other so that the sensor-side bump 73 and the circuit-side bump 74 are in contact with each other, and predetermined heat and pressure are applied, so that the sensor-side bump 73 The bumps 70 are formed by connecting the circuit side bumps 74. In this step, the rib 71 is compressed, the length along the thickness direction is shortened, and the rigidity is increased. In addition, the sensor chip 10 side surface of the rib 71 and the sensor chip 10 are thermocompression bonded, and the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically connected via the rib 71. Through the above steps, the acceleration sensor 100 according to the present embodiment is manufactured.

次に、本実施形態に係る加速度センサ100の作用効果を説明する。上記したように、バンプ70が接続される接続部23は、アンカ部16を介して、電極20,22や可動部21と機械的に接続されている。これによれば、バンプ70とセンサチップ10(半導体層13)との線膨張係数差に起因する熱応力や、加速度センサ100に印加された外部応力が、接続部23とアンカ部16とを介して、電極20,22や可動部21に伝達されることとなる。上記した接続部23は、半導体層13から成り、基板11に対して浮いている。したがって、上記した応力によって接続部23が撓み易くなっており、この接続部23の撓みによって、電極20,22や可動部21に伝達される応力が小さくなっている。これにより、上記した応力によって、力学量の検出精度が低下することが抑制される。   Next, functions and effects of the acceleration sensor 100 according to the present embodiment will be described. As described above, the connection portion 23 to which the bump 70 is connected is mechanically connected to the electrodes 20 and 22 and the movable portion 21 via the anchor portion 16. According to this, thermal stress caused by the difference in linear expansion coefficient between the bump 70 and the sensor chip 10 (semiconductor layer 13) and external stress applied to the acceleration sensor 100 are caused to pass through the connection portion 23 and the anchor portion 16. Thus, the signal is transmitted to the electrodes 20 and 22 and the movable portion 21. The connection portion 23 described above is made of the semiconductor layer 13 and floats with respect to the substrate 11. Therefore, the connecting portion 23 is easily bent by the stress described above, and the stress transmitted to the electrodes 20 and 22 and the movable portion 21 is reduced by the bending of the connecting portion 23. Thereby, it is suppressed that the detection accuracy of a mechanical quantity falls by the above-mentioned stress.

なお、上記したように、接続部23は、基板11に固定されたアンカ部16を介して、電極20,22や可動部21と機械的に接続されている。したがって、応力によって接続部23が撓んだ場合、その接続部23の撓みと共に、電極20,22や可動部21が撓むことが抑制される。   As described above, the connection portion 23 is mechanically connected to the electrodes 20 and 22 and the movable portion 21 via the anchor portion 16 fixed to the substrate 11. Therefore, when the connection part 23 bends by stress, it is suppressed that the electrodes 20, 22 and the movable part 21 bend with the bending of the connection part 23.

本実施形態では、センサチップ10と回路チップ50とが、バンプ70だけではなく、リブ71を介して機械的に接続されている。そして、このリブ71は、弾性材料に、該弾性材料よりも剛性の高い添加物が含まれて成る。したがって、リブ71は、圧力によって形状が変形すると、リブ71に含まれる添加物によってリブ71の剛性が上昇し、その形状が変形し難くなる性質を有している。これによれば、センサチップ10と回路チップ50とをバンプ70を介して接続する工程において、リブ71に圧力が印加され、リブ71の剛性が上昇すると、センサチップ10と回路チップ50との間隔が当初予定の設計値よりも狭まることが抑制され、センサチップ10と回路チップ50との間隔が、所定値に保たれることとなる。これにより、センサチップ10と回路チップ50との接続工程において、接続部23に作用する圧力が所定値以下となり、接続部23が屈曲することが抑制される。   In the present embodiment, the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically connected not only via the bumps 70 but also via the ribs 71. The rib 71 includes an elastic material containing an additive having higher rigidity than the elastic material. Therefore, when the shape of the rib 71 is deformed by pressure, the rigidity of the rib 71 is increased by the additive contained in the rib 71, and the shape of the rib 71 is difficult to be deformed. According to this, when pressure is applied to the rib 71 in the step of connecting the sensor chip 10 and the circuit chip 50 via the bump 70 and the rigidity of the rib 71 increases, the distance between the sensor chip 10 and the circuit chip 50 is increased. Is suppressed from being initially designed, and the distance between the sensor chip 10 and the circuit chip 50 is kept at a predetermined value. Thereby, in the connection process between the sensor chip 10 and the circuit chip 50, the pressure acting on the connection portion 23 becomes a predetermined value or less, and the bending of the connection portion 23 is suppressed.

また、本実施形態では、センサチップ10と回路チップ50とがリブ71を介して機械的に接続されているので、センサチップ10と回路チップ50との機械的な接続強度が補強される。これにより、バンプ70に亀裂などの損傷が生じることが抑制され、センサチップ10と回路チップ50との機械的及び電気的な接続信頼性が低下することが抑制される。   In this embodiment, since the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically connected via the rib 71, the mechanical connection strength between the sensor chip 10 and the circuit chip 50 is reinforced. Thereby, the occurrence of damage such as cracks in the bumps 70 is suppressed, and the mechanical and electrical connection reliability between the sensor chip 10 and the circuit chip 50 is suppressed from decreasing.

更に言えば、リブ71は、主として弾性材料によって形成されているので、加速度センサ100に印加された外部応力によって、センサチップ10や回路チップ50に振動が生じたとしても、リブ71によって、その振動を緩和することができる。この結果、外部応力に起因する振動がセンシング部15に印加されることが抑制され、外部応力によって加速度の検出精度が低下することが抑制される。   Furthermore, since the rib 71 is mainly formed of an elastic material, even if vibration occurs in the sensor chip 10 or the circuit chip 50 due to external stress applied to the acceleration sensor 100, the rib 71 causes the vibration. Can be relaxed. As a result, the vibration caused by the external stress is suppressed from being applied to the sensing unit 15, and the acceleration detection accuracy is suppressed from being reduced by the external stress.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本実施形態では、本発明に係る半導体装置を、加速度を検出する加速度センサに適用した例を示した。しかしながら、本発明に係る半導体装置としては、上記例に限定されず、例えば、角速度センサに適用することができる。   In this embodiment, the example which applied the semiconductor device which concerns on this invention to the acceleration sensor which detects an acceleration was shown. However, the semiconductor device according to the present invention is not limited to the above example, and can be applied to, for example, an angular velocity sensor.

本実施形態では、リブ71が、コの字状である例を示した。しかしながら、リブ71の形状としては、上記例に限定されない。例えば、環状でもよく、矩形状でも良い。   In the present embodiment, an example in which the rib 71 has a U-shape has been shown. However, the shape of the rib 71 is not limited to the above example. For example, it may be annular or rectangular.

本実施形態では、2つのリブ71によって、センサチップ10と回路チップ50とが機械的に接続される例を示した。しかしながら、リブ71の個数としては、上記例に限定されず、1つでも、3つ以上でもよい。   In the present embodiment, an example in which the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically connected by the two ribs 71 is shown. However, the number of ribs 71 is not limited to the above example, and may be one or three or more.

なお、1つのリブ71によってセンサチップ10と回路チップ50とを機械的に接続する場合、リブ71の形状としては、環状が好ましい。この環状を成すリブ71によって、力学量を検出するセンシング部15、センシング部15の出力信号を処理する処理回路、及びセンサチップ10と回路チップ50とを機械的及び電気的に接続するバンプ70の周囲が囲まれた構成とすることができる。この構成により、センシング部15、処理回路、及びバンプ70を、リブ71と、センサチップ10(SOI基板14)と、回路チップ50(半導体基板51)と、によって構成される内部空間に収納して、粉塵などから保護することができる。   In addition, when the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically connected by one rib 71, the rib 71 preferably has an annular shape. By the annular rib 71, the sensing unit 15 that detects the mechanical quantity, the processing circuit that processes the output signal of the sensing unit 15, and the bump 70 that mechanically and electrically connects the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are provided. It can be set as the structure where the circumference was enclosed. With this configuration, the sensing unit 15, the processing circuit, and the bump 70 are accommodated in an internal space constituted by the rib 71, the sensor chip 10 (SOI substrate 14), and the circuit chip 50 (semiconductor substrate 51). Can protect from dust, etc.

上記構成を採用する場合、複数のバンプ70と、該バンプ70を被覆・保護する絶縁部材72とによって、センシング部15及び処理回路それぞれの周囲を囲む構成を採用すると良い。これによれば、センシング部15及び処理回路を、センサチップ10と、回路チップ50と、複数のバンプ70と、絶縁部材72と、環状のリブ71とによって、二重に閉塞することができる。   When the above configuration is employed, it is preferable to employ a configuration in which the periphery of the sensing unit 15 and the processing circuit is surrounded by a plurality of bumps 70 and an insulating member 72 that covers and protects the bumps 70. According to this, the sensing unit 15 and the processing circuit can be doubly closed by the sensor chip 10, the circuit chip 50, the plurality of bumps 70, the insulating member 72, and the annular rib 71.

更に言えば、上記した二重閉塞構成の場合、固定電極20と可動電極22との間で空気ダンピングが生じることを抑制するために、センシング部15を、真空雰囲気中に設けると良い。これによれば、例えばバンプ70と絶縁部材72とによって、センシング部15と処理回路とが一重に閉塞された構成と比べて、センシング部15及び処理回路の気密性が確保される。   Furthermore, in the case of the double closed configuration described above, the sensing unit 15 may be provided in a vacuum atmosphere in order to suppress the occurrence of air damping between the fixed electrode 20 and the movable electrode 22. According to this, the airtightness of the sensing unit 15 and the processing circuit is ensured, for example, as compared with the configuration in which the sensing unit 15 and the processing circuit are single-blocked by the bump 70 and the insulating member 72.

複数のリブ71によって、センサチップ10と回路チップ50とを機械的に接続する場合、複数のリブ71の間に、所定の距離を設けておくと良い。これによれば、熱の印加によって熱膨張したリブ71の一部が、隣接するリブ71間の隙間に入り込むので、熱膨張によって生じる応力が、センサチップ10に印加されることが抑制される。なお、1つのリブ71によって、センサチップ10と回路チップ50とを機械的に接続する構成の場合に、上記した効果を奏するためには、リブ71に、複数の切り欠き部を形成しておけば良い。   When the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically connected by the plurality of ribs 71, a predetermined distance may be provided between the plurality of ribs 71. According to this, a part of the rib 71 that is thermally expanded by the application of heat enters the gap between the adjacent ribs 71, so that the stress caused by the thermal expansion is suppressed from being applied to the sensor chip 10. In the case where the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically connected by one rib 71, a plurality of notches may be formed in the rib 71 in order to achieve the above-described effect. It ’s fine.

本実施形態では、パッド28とセンサ側バンプ73が形成されたSOI基板14を用意し、そのSOI基板14にセンシング部15を形成した例を示した。しかしながら、それとは反対に、センシング部15が形成されたSOI基板14を用意し、そのSOI基板14に、パッド28とセンサ側バンプ73を形成しても良い。これを実現するためには、パッド28とセンサ側バンプ73の形成時に、例えば濡れ性の低いレジストによって、センシング部15の遊動部17を固定しておけば良い。なお、他の方法としては、共晶やめっき法を採用することができる。   In this embodiment, the SOI substrate 14 on which the pad 28 and the sensor side bump 73 are formed is prepared, and the sensing unit 15 is formed on the SOI substrate 14. However, on the contrary, the SOI substrate 14 on which the sensing unit 15 is formed may be prepared, and the pad 28 and the sensor-side bump 73 may be formed on the SOI substrate 14. In order to realize this, the floating portion 17 of the sensing portion 15 may be fixed with a resist having low wettability, for example, when the pad 28 and the sensor side bump 73 are formed. As other methods, eutectic and plating methods can be employed.

本実施形態では、製造工程において、リブ71が形成された回路チップ50を用いる例を示した。しかしながら、リブ71が形成されたセンサチップ10を用いても良い。若しくは、リブ71が形成されたセンサチップ10と、リブ71が形成された回路チップ50とを用いても良い。   In this embodiment, the example which uses the circuit chip 50 in which the rib 71 was formed in the manufacturing process was shown. However, you may use the sensor chip 10 in which the rib 71 was formed. Alternatively, the sensor chip 10 in which the rib 71 is formed and the circuit chip 50 in which the rib 71 is formed may be used.

本実施形態では、リブ71を、半導体ホトリソグラフィ技術を用いることで形成する例を示した。しかしながら、リブ71を、ディスペンサを用いて形成しても良い。   In this embodiment, the example which forms the rib 71 by using a semiconductor photolithography technique was shown. However, the rib 71 may be formed using a dispenser.

10・・・センサチップ
16・・・アンカ部
17・・・遊動部
23・・・接続部
50・・・回路チップ
70・・・バンプ
71・・・リブ
100・・・加速度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sensor chip 16 ... Anchor part 17 ... Moving part 23 ... Connection part 50 ... Circuit chip 70 ... Bump 71 ... Rib 100 ... Acceleration sensor

Claims (7)

力学量を、固定電極と可動電極とによって構成されるコンデンサの静電容量変化によって検出するセンシング部を備えるセンサチップと、
バンプを介して、センサチップと機械的及び電気的に接続される基体と、を備える半導体装置であって、
前記センサチップは、前記センシング部が形成された半導体基板を有し、
該半導体基板は、基板と、絶縁層と、半導体層と、が順次積層されて成り、
前記センシング部は、前記絶縁層と前記半導体層から成る、前記基板に固定されたアンカ部と、前記絶縁層が除去されて、前記半導体層から成る、前記基板に対して浮いた遊動部と、を有し、
前記アンカ部は、固定アンカ部と、可動アンカ部と、を有し、
前記遊動部は、前記固定アンカ部に支持された前記固定電極と、前記可動アンカ部に支持され、前記固定電極と前記可動電極とが対向する方向に変位可能とされた可動部と、該可動部に設けられた前記可動電極と、前記バンプが接続される接続部と、を有し、
前記接続部は、前記固定アンカ部を介して、前記固定電極と機械的及び電気的に接続された固定接続部と、前記可動アンカ部を介して、前記可動部と機械的及び電気的に接続された可動接続部と、を有していることを特徴とする半導体装置。
A sensor chip including a sensing unit that detects a mechanical quantity by a capacitance change of a capacitor constituted by a fixed electrode and a movable electrode;
A semiconductor device comprising a substrate mechanically and electrically connected to a sensor chip via a bump,
The sensor chip has a semiconductor substrate on which the sensing unit is formed,
The semiconductor substrate is formed by sequentially laminating a substrate, an insulating layer, and a semiconductor layer,
The sensing unit is composed of the insulating layer and the semiconductor layer, an anchor portion fixed to the substrate, and the floating portion floating with respect to the substrate, the insulating layer being removed and the semiconductor layer, Have
The anchor portion has a fixed anchor portion and a movable anchor portion,
The floating portion includes the fixed electrode supported by the fixed anchor portion, the movable portion supported by the movable anchor portion, and movable in a direction in which the fixed electrode and the movable electrode face each other, and the movable portion The movable electrode provided in the part, and a connection part to which the bump is connected,
The connection portion is mechanically and electrically connected to the movable portion via the fixed anchor portion and the fixed connection portion mechanically and electrically connected to the fixed electrode via the fixed anchor portion. And a movable connection portion.
前記センサチップと前記基体とが、前記バンプだけではなく、前記センサチップと前記基体との間隔を規定するリブを介して機械的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor according to claim 1, wherein the sensor chip and the base are mechanically connected not only via the bumps but also via ribs that define a distance between the sensor chip and the base. apparatus. 前記リブは、弾性材料に、該弾性材料よりも剛性の高い添加物が含まれて成ることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the rib includes an elastic material containing an additive having higher rigidity than the elastic material. 前記バンプは複数であり、
複数の前記バンプ、前記センサチップ、及び前記基体それぞれが、絶縁部材を介して機械的に接続され、複数の前記バンプ及び前記絶縁部材によって、前記センシング部の周囲が囲まれており、
前記リブは環状であり、
環状を成す前記リブによって、前記センシング部の周囲を囲む、複数の前記バンプ及び前記絶縁部材の周囲が囲まれており、
前記センシング部は真空雰囲気中に設けられ、
前記センシング部が、前記センサチップと、前記基体と、複数の前記バンプと、前記絶縁部材と、前記リブとによって、二重に閉塞されていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の半導体装置。
The bump is plural,
Each of the plurality of bumps, the sensor chip, and the base body is mechanically connected via an insulating member, and the periphery of the sensing unit is surrounded by the plurality of bumps and the insulating member.
The rib is annular;
Surrounding the periphery of the sensing unit, the plurality of bumps and the insulating member are surrounded by the annular rib.
The sensing unit is provided in a vacuum atmosphere,
The said sensing part is obstruct | occluded doubly by the said sensor chip, the said base | substrate, the said several bump, the said insulating member, and the said rib, The Claim 2 or Claim 3 characterized by the above-mentioned. The semiconductor device described.
前記センシング部は、前記力学量として、加速度を検出することを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the sensing unit detects acceleration as the mechanical quantity. 前記センシング部は、前記力学量として、角速度を検出することを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the sensing unit detects an angular velocity as the mechanical quantity. 前記基体は、前記センサチップの出力信号を処理する処理回路を備える回路チップであることを特徴とする請求項1〜6いずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the base is a circuit chip including a processing circuit that processes an output signal of the sensor chip.
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