JP2012064670A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、半導体装置及びその製造方法に係り、浮動構造体の支持基板への当接を他の当接を生じさせることなく実現させて、浮動構造体と支持基板との電気的接続を確保することにある。
【解決手段】半導体からなる支持基板と、支持基板上に設けられる絶縁層と、絶縁層上に設けられる活性層と、を備える半導体装置において、絶縁層の一部がエッチング除去されることにより活性層の一部に浮動構造体を形成し、その後、導電性部材を少なくとも浮動構造体を含む活性層に押し付けることで、その浮動構造体を支持基板に当接させて、浮動構造体と支持基板とを導通させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に係り、特に、支持基板に活性層の一部としての構造体を導通させて支持基板の電位を制御するうえで好適な半導体装置及びその製造方法に関する。

従来、高速性及び低消費電力化を向上させたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を有する半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。加速度や角速度などの物理量を検出する半導体センサは、物理量変化に伴い可動する可動部と、この可動部を支持する固定部と、を有する。ＳＯＩ基板は、半導体からなる一対の基板（支持基板及び活性層）が絶縁層を介して接合されたものであって、絶縁層の一部をエッチング技術等を用いて除去することにより活性層の一部に可動部としての微小構造体を形成することが可能である。従って、上記した半導体装置によれば、ＳＯＩ基板を用いることによりセンサ可動部の加工を容易に行うことができる。

また、上記した半導体装置においては、支持基板の電位を制御すべく、活性層の一部に浮動構造体を設け、その浮動構造体と支持基板とが電気的に接続される。具体的には、浮動構造体と支持基板とを電気的に接続する手法として、まず、活性層と支持基板との間に挟まれた絶縁層の一部がウェットエッチングにより除去され、そして、その除去後、半導体装置が水洗される。半導体装置が水洗後に乾燥される際、水の表面張力により、絶縁層の一部が除去された浮動構造体が支持基板に引き寄せられて張り付くことで、浮動構造体と支持基板とが電気的に接続される。

特開２００９−０２６８７８号公報

しかしながら、上記した特許文献１記載の半導体装置の如く、活性層の一部である浮動構造体と支持基板とを電気的に接続するのに、ウェットエッチング後の水の表面張力を利用するものとすると、支持基板と当接すべき浮動構造体以外にも、活性層に形成したセンサ可動部などの微小構造体が支持基板に張り付くおそれがある。このため、かかる手法で浮動構造体と支持基板とを電気的に接続させることは、所望構造の半導体装置を形成するうえで適切でない。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、活性層にセンサ可動部などの微小構造体が形成される場合にも、その微小構造体同士やその微小構造体と支持基板とを貼り付けさせることなく、浮動構造体の支持基板への当接を実現させてそれらの電気的接続を確保することが可能な半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的は、半導体からなる支持基板と、前記支持基板上に設けられる絶縁層と、前記絶縁層上に設けられる活性層と、を備える半導体装置であって、前記絶縁層の一部がエッチング除去されることにより前記活性層の一部に形成される浮動構造体と、少なくとも前記浮動構造体を含む前記活性層に押し付けられることで、該浮動構造体を前記支持基板に当接させて、該浮動構造体と該支持基板とを導通させる導電性部材と、を備える半導体装置により達成される。

また、上記の目的は、半導体からなる支持基板と、前記支持基板上に設けられる絶縁層と、前記絶縁層上に設けられる活性層と、前記活性層上に押し付け固定される導電性部材と、を備える半導体装置の製造方法であって、前記絶縁層の一部をエッチング除去することにより前記活性層の一部に浮動構造体を形成する第１の工程と、前記第１の工程における処理実行後、前記導電性部材を少なくとも前記浮動構造体を含む前記活性層に押し付けることで、該浮動構造体を前記支持基板に当接させて、該浮動構造体と該支持基板とを導通させる第２の工程と、を備える半導体装置の製造方法により達成される。

これらの態様の発明において、絶縁層の一部がエッチング除去されることにより活性層の一部に形成された浮動構造体は、導電性部材がその浮動構造体を含む活性層に押し付けられた際に支持基板側へ移動して支持基板に当接されるので、浮動構造体と支持基板とは導通される。かかる構成によれば、浮動構造体と支持基板との電気的導通は確保されると共に、また、活性層にセンサ可動部などの微小構造体が形成される場合にも、その微小構造体同士やその微小構造体と支持基板とが貼り付くのは防止される。

尚、上記した半導体装置において、前記活性層のうち前記導電性部材が押し付けられる前記浮動構造体又は前記浮動構造体に隣接するものの側部は、前記支持基板側に位置する部位ほど内側に抉られたテーパ状に形成されていることとしてもよい。

この態様の発明において、導電性部材は、活性層に押し付けられた際に浮動構造体とその浮動構造体に隣接する活性層との隙間に進入するが、活性層のうち導電性部材が押し付けられる浮動構造体又はその浮動構造体に隣接するものの側部は、支持基板側に位置する部位ほど内側に抉られたテーパ状に形成されているので、導電性部材は、押し付け後、上記の隙間に進入した部位のうち支持基板側に位置する部位ほど広がりを持った形状となる。かかる構造によれば、活性層に押し付けられた導電性部材を引き抜き難くすることができる。

また、上記した半導体装置において、前記浮動構造体は、前記活性層の本体に対して弾性を有する弾性部材に支持されており、前記導電性部材が少なくとも前記浮動構造体を含む前記活性層に押し付けられた際に前記弾性部材が弾性変形することにより、前記支持基板に当接することとしてもよい。

この態様の発明において、浮動構造体は、導電性部材がその浮動構造体を含む活性層に押し付けられた際に弾性部材が弾性変形することで支持基板側へ移動して支持基板に当接されるので、浮動構造体と支持基板とは導通される。

尚、前記弾性部材は、前記支持基板に対して水平方向に折り畳まれた構造又は前記浮動構造体の周囲を取り囲む構造を有していることとしてもよい。

この態様の発明によれば、弾性部材のバネ長を少ない面積で長くとることが可能であるので、効率よく弾性部材を弾性変形させ易くすることができる。また、弾性部材の復元力を小さく抑制することができるので、浮動構造体の支持基板への当接を保持させ易くすることができる。

また、上記した半導体装置において、前記活性層の一部に前記絶縁層の一部をエッチング除去することにより前記浮動構造体と一体的に形成される破断部材を備え、前記浮動構造体は、前記導電性部材が少なくとも前記浮動構造体を含む前記活性層に押し付けられた際に前記破断部材が破断することにより、前記支持基板に当接することとしてもよい。

この態様の発明において、浮動構造体は、導電性部材がその浮動構造体を含む活性層に押し付けられた際に破断部材が破断することで支持基板側へ移動して支持基板に当接されるので、浮動構造体と支持基板とは導通される。かかる構成においては、支持基板に当接した浮動構造体に復元力が作用しないので、より確実に浮動構造体と支持基板との電気的接続を保持することができる。

尚、前記破断部材は、前記活性層上で前記活性層の本体との接続部位と前記浮動構造体との接続部位とを結ぶ直線が前記浮動構造体の重心を通らないように形成されていることとしてもよい。

この態様の発明によれば、導電性部材が浮動構造体を含む活性層に押し付けられた際に破断部材を捻りながら撓ませることができるので、破断部材を破断させ易くすることができる。

また、前記破断部材は、一部に、前記導電性部材が少なくとも前記浮動構造体を含む前記活性層に押し付けられた際に応力が集中し易い応力集中部を有することとしてもよい。

この態様の発明によれば、導電性部材が浮動構造体を含む活性層に押し付けられた際に応力集中部に応力を集中させることができるので、破断部材を破断させ易くすることができる。

更に、上記した半導体装置において、前記破断部材の破断は、前記支持基板、前記活性層、前記絶縁層、及び前記導電性部材で囲まれた閉塞空間内で行われることとしてもよい。

この態様の発明によれば、破断部材の破断が支持基板、活性層、絶縁層、及び導電性部材で囲まれた閉塞空間内で行われるので、破断部材が破断した際に生じる破片が飛散するのを防止することができる。

本発明によれば、浮動構造体の支持基板への当接を他の当接を生じさせることなく実現させて、浮動構造体と支持基板との電気的接続を確保することができる。

本発明の第１実施例である半導体装置の構成図である。 本発明の第１実施例である半導体装置を図１に示すIII−IIIに沿って切断した際の断面図である。 本発明の第１実施例である半導体装置の製造方法を説明するための図である。 本発明の変形例である半導体装置が備える弾性部材の構造を表した図である。 本発明の第２実施例である半導体装置の要部構成図である。 本発明の変形例である半導体装置が備える破断部材の構造を表した図である。 本発明の変形例である半導体装置の構成図である。 本発明の変形例である半導体装置の要部構成図である。 本発明の変形例である半導体装置が備える浮動構造体の構造を表した図である。

以下、図面を参照して、本発明の半導体装置及びその製造方法の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施例である半導体装置１０の構成図を示す。また、図２は、本実施例の半導体装置１０を図１に示すIII−IIIに沿って切断した際の断面図を示す。尚、図１（ａ）及び図２（ａ）は浮動構造体が支持基板に当接する前の状態を、また、図１（ｂ）及び図２（ｂ）は浮動構造体が支持基板に当接した後の状態を、それぞれ示し、図１（ａ）と図２（ａ）とは互いに同じタイミングでの状態を示し、図１（ｂ）と図２（ｂ）とは互いに同じタイミングでの状態を示す。

本実施例の半導体装置１０は、加速度や角速度などの物理量を検出するための微小構造体からなる半導体センサとして用いられる装置である。半導体装置１０は、図１に示す如く、支持基板１２と、絶縁層１４と、活性層１６と、金属バンプ（導電性部材）１８と、を有しており、支持基板１２と活性層１６とが絶縁層１４を介して接合されたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を備えている。

支持基板１２及び活性層１６は共に、半導体材料である単結晶シリコン（Ｓｉ）により構成されている。また、絶縁層１４は、絶縁材料である二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）により構成されている。支持基板１２と活性層１６とは、絶縁層１４を介して接合されており、支持基板１２上には、絶縁層１４と活性層１６とが積層されている。すなわち、支持基板１２上には絶縁層１４が設けられており、絶縁層１４上には活性層１６が設けられている。

活性層１６には、加速度や角速度などの物理量が印加された際に可動する可動部としての微小構造体２０と、その微小構造体２０を支持する固定部２２と、が設けられている。固定部２２は、支持基板１２に対して絶縁層１４を介して固定されている。微小構造体２０と支持基板１２との間の絶縁層１４は、エッチング除去される。微小構造体２０は、活性層１６が異方性ドライエッチングされることにより側壁が形成された後、その微小構造体２０と支持基板１２との間の絶縁層１４がエッチング除去されることにより形成される。微小構造体２０は、支持基板１２に対して所望の方向に移動可能である。

微小構造体２０の移動は、印加される加速度や角速度などの物理量の大きさに応じた量だけ行われる。微小構造体２０の移動は、例えば微小構造体２０に設けられた櫛歯電極などの静電変化としてコントローラに検出される。このコントローラは、微小構造体２０の移動に基づいて加速度や角速度などの物理量を検出する。

活性層１６には、また、支持基板１２と当接する接続用構造体（浮動構造体）２４と、その接続用構造体２４を弾性支持するバネ部材２６と、そのバネ部材２６を支持する固定部２８と、が設けられている。固定部２８は、支持基板１２に対して絶縁層１４を介して固定されている。バネ部材２６は、一端が固定部２８に一体的に形成されており、支持基板１２に対して水平に直線状に延びており、固定部２８に対して弾性を有している。接続用構造体２４は、バネ部材２６の他端（先端）に一体的に形成されている。

接続用構造体２４と支持基板１２との間の絶縁層１４及びバネ部材２６と支持基板１２との間の絶縁層１４並びにそれら周辺の絶縁層１４は、エッチング除去される。接続用構造体２４は、活性層１６が異方性ドライエッチングされることにより側壁が形成された後、その接続用構造体２４と支持基板１２との間の絶縁層１４がエッチング除去されることにより形成される。また、バネ部材２６は、活性層１６が異方性ドライエッチングされることにより側壁が形成された後、そのバネ部材２６と支持基板１２との間の絶縁層１４がエッチング除去されることにより形成される。バネ部材２６は、一端が固定部２８に固定された状態で支持基板１２に向けて弾性変形することが可能であり、接続用構造体２４は、バネ部材２６が弾性変形することにより支持基板１２に当接する。

活性層１６のうち微小構造体２０を支持する固定部２２の上面（絶縁層１４に接する面とは反対側の面）には、平板状の電極パッド３０が配設されている。また、活性層１６のうち接続用構造体２４の上面（絶縁層１４に接する面とは反対側の面）には、平板状の電極パッド３２が配設されている。活性層１６のうち接続用構造体２４に隣接する近傍の活性層１６の上面（絶縁層１４に接する面とは反対側の面）には、平板状の電極パッド３４が配設されている。電極パッド３４は、上記の電極パッド３２と金属バンプ１８を介して接続される。電極パッド３０，３２，３４は、アルミニウム（Ａｌ）などの導電性を有する材料により構成されている。

電極パッド３０には金属バンプ３６が接続されており、また、電極パッド３２，３４には金属バンプ１８，３８が接続されている。金属バンプ１８，３６，３８はそれぞれ、活性層１６に押し当てられて電極パッド３０，３２，３４に接合される。金属バンプ１８が接続用構造体２４上の電極パッド３２に接合される際には、後に詳述する如く、その押圧によりバネ部材２６が弾性変形することで、接続用構造体２４が支持基板１２側へ向けて移動して支持基板１２に当接する。金属バンプ１８は、接続用構造体２４上の電極パッド３２と、その接続用構造体２４に隣接する活性層１６上の電極パッド３４と、を繋ぐ大きさに形成されている。金属バンプ１８，３６，３８は、金（Ａｕ）などのシリコンからなる活性層１６と接合可能な導電性を有する材料により構成されている。

また、金属バンプ３６にはボンディングワイヤ４０の一端が、また、金属バンプ３８にボンディングワイヤ４２の一端が、それぞれ接続されている。ボンディングワイヤ４０，４２の他端はそれぞれ、外部端子に接続されている。例えば、ボンディングワイヤ４２は、接地端子に接続されている。ボンディングワイヤ４０，４２は、金（Ａｕ）などの導電性を有する材料により構成されている。

次に、図３を参照して、本実施例の半導体装置１０の製造方法について説明する。図３は、本実施例の半導体装置１０の製造方法を説明するための図を示す。尚、半導体装置１０の製造は、コントローラの指示により製造装置において行われる。

本実施例においては、半導体装置１０を製造するうえで、まず、絶縁材料よりなる絶縁層１４を介して半導体材料よりなる一対の基板（支持基板１２及び活性層１６）が接合されたＳＯＩ基板を準備する。そして、このＳＯＩ基板の活性層１６上に電極パッド３０，３２，３４を形成したうえで、その電極パッド３０，３２，３４が形成されたＳＯＩ基板の活性層１６側に対して異方性ドライエッチングを施すことにより、微小構造体２０、接続用構造体２４、及びバネ部材２６を形成する（図３（ａ））。

次に、絶縁層１４のうち微小構造体２０、接続用構造体２４、及びバネ部材２６が設けられた部分並びにそれらの周辺部分をエッチング除去することにより、それらの微小構造体２０、接続用構造体２４、及びバネ部材２６を移動可能にする（図３（ｂ））。尚、この絶縁層１４の一部をエッチング除去したとき、微小構造体２０、接続用構造体２４、及びバネ部材２６が支持基板１２に貼り付かないようにするため、フッ化水素（ＨＦ）蒸気でドライエッチングを行い、或いは、ＨＦ溶液でウェットエッチングを行い、洗浄水で洗浄した後、その洗浄水をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などの表面張力の低い液体に置換して乾燥させる。

次に、電極パッド３０，３２，３４上に金属バンプ１８，３６，３８を形成する（図３（ｃ））。尚、活性層１６上の電極パッド３２，３４上に金属バンプ１８を形成するとき、金属バンプ１８を活性層１６に支持基板１２側へ向けて押し付けることで、活性層１６の一部である接続用構造体２４を支持基板１２に当接させて密着させる。すなわち、金属バンプ１８を活性層１６に支持基板１２側へ接続用構造体２４が支持基板１２に当接する位置まで押し付ける。このように金属バンプ１８が活性層１６に押し付けられると、その金属バンプ１８が活性層１６の接続用構造体２４周囲に存在する隙間にくい込むように進入しつつ、バネ部材２６が弾性変形することにより接続用構造体２４が支持基板１２に当接する。

そして、上記の如く金属バンプ１８，３６，３８を形成した後、金属バンプ３６，３８上にボンディングワイヤ４０，４２を形成する（図３（ｄ））。

このように、本実施例においては、接続用構造体２４を支持基板１２に当接させた半導体装置１０を製造することができる。接続用構造体２４が支持基板１２に当接すると、支持基板１２が、接続用構造体２４、電極パッド３２、金属バンプ１８、電極パッド３２、金属バンプ３８、及びボンディングワイヤ４２を介して外部端子（例えば、接地端子）に電気的に接続されるので、支持基板１２に生じさせる電位を外部コントローラで制御し或いは確実に所定値に固定することが可能である。このため、半導体装置１０を用いた加速度や角速度などの物理量の検出を精度良く行うことができる。

また、本実施例においては、接続用構造体２４を支持基板１２に当接させるために、金属バンプ１８を活性層１６上に形成する際に必要な金属バンプ１８を活性層１６に押し付ける押圧力が利用される。すなわち、接続用構造体２４の支持基板１２への当接は、金属バンプ１８が活性層１６上への形成時に活性層１６に押し付けられる際に生じる押圧力によりバネ部材２６が弾性変形して、活性層１６としての接続用構造体２４が支持基板１２側へ移動することにより実現される。

このように金属バンプ１８を活性層１６に押し付けることによりバネ部材２６を弾性変形させて接続用構造体２４を支持基板１２に当接させる構成によれば、接続用構造体２４と支持基板１２との電気的導通を確保することができると共に、また、活性層１６に形成される接続用構造体２４以外の主に可動する微小構造体２０が移動するのを防止することができるので、微小構造体２０同士や微小構造体２０と支持基板１２とが貼り付くのを防止することができる。従って、本実施例の半導体装置１０によれば、活性層１６にセンサ可動部などの微小構造体２０が形成される場合にも、その微小構造体２０同士やその微小構造体２０と支持基板１２とを貼り付けさせることなく、接続用構造体２４と支持基板１２との電気的導通を確保することが可能となっている。

ところで、上記の第１実施例においては、活性層１６に形成される、固定部２８に対して弾性を有するバネ部材２６を、図２に示す如く、支持基板１２に対して水平に直線状に延びた構造を有するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図４（ａ）に示す如く支持基板１２に対して水平方向に折り畳まれた構造を有するものとしてもよいし、また、図４（ｂ）に示す如く接続用構造体２４の周囲を取り囲む構造を有するものとしてもよい。尚、図４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれバネ部材２６及びバネ部材２６周辺の上面図を示す。

かかる変形例の構造によれば、バネ部材２６が板バネである上記の第１実施例の構造に比べて、バネ部材２６のバネ長を少ない面積で長くとることができるので、効率良くバネ部材２６を弾性変形させ易くすることができる。また、バネ部材２６の復元力を小さく抑制することができるので、接続用構造体２４の支持基板１２への当接を保持させ易くすることができる。また逆に、バネ部材２６が所望の復元力を得るうえで支持基板１２上で占める面積を小さいものとすることができるので、半導体装置１０のチップサイズを小さくすることができる。

また、上記の第１実施例においては、接続用構造体２４上の電極パッド３２及びその接続用構造体２４に隣接する近傍の活性層１６上の電極パッド３４に共通の金属バンプ１８を接合し、かつ、その電極パッド３４に別の金属バンプ３８を接合すると共に、その金属バンプ３８にボンディングワイヤ４２を接続するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、電極パッド３４に金属バンプ３８を接合させることなく、金属バンプ１８に直接にボンディングワイヤ４２を接続するものとしてもよい。

また、上記の第１実施例においては、ボンディングワイヤ４０，４２を金属バンプ３６，３８に接続させるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ボンディングワイヤ４０，４２を直接に電極パッド３０，３４に接続させるものとしてもよい。かかる変形例によれば、電極パッド３０，３４上に金属バンプを形成することは不要であるので、金属バンプの省略により製造工程及び製造コストの削減を図ることができると共に、活性層１６の大きさを金属バンプを設けるのに必要な面積とする必要がなく、半導体装置１０のチップサイズを小さくすることができる。

上記の第１実施例では、支持基板１２に当接させる接続用構造体２４を、固定部２８に対して弾性を有するバネ部材２６に弾性支持するものとした。これに対して、本発明の第２実施例においては、活性層に接続用構造体と一体的に形成される破断部材を設け、金属バンプ１８の活性層への押し付け時にその破断部材を破断させることで、接続用構造体を支持基板１２に当接させる。

図５は、本発明の第２実施例である半導体装置１００の要部構成図を示す。尚、図５（ａ）には上面図を、また、図５（ｂ）には図５（ａ）に示すIV−IVに沿って切断した際の断面図を、それぞれ示す。更に、図５において、上記図１及び図２に示す構成部分と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。

本実施例の半導体装置１００は、加速度や角速度などの物理量を検出するための微小構造体からなる半導体センサとして用いられる装置である。半導体装置１００は、図５に示す如く、支持基板１２と、絶縁層１４と、活性層１０２と、金属バンプ１０４と、を有しており、支持基板１２と活性層１０２とが絶縁層１４を介して接合されたＳＯＩ基板を備えている。

活性層１０２は、支持基板１２と同様に半導体材料である単結晶シリコンにより構成されている。支持基板１２と活性層１０２とは、絶縁層１４を介して接合されており、支持基板１２上には、絶縁層１４と活性層１０２とが積層されている。すなわち、支持基板１２上には絶縁層１４が設けられており、絶縁層１４上には活性層１０２が設けられている。

活性層１０２には、微小構造体２０及び固定部２２（図５においては何れも図示せず）と、支持基板１２と当接する接続用構造体（浮動構造体）１０６と、金属バンプ１０４が活性層１０２に押し付けられる際に破断する破断部材１０８と、破断部材１０８の破断前に接続用構造体１０６がその破断部材１０８を介して接続される固定部１１０と、が設けられている。接続用構造体１０６と破断部材１０８と固定部１１０とは、破断部材１０８の破断前は一体的に形成されている。破断部材１０８は、金属バンプ１０４が活性層１０２に押し付けられた際に破断し易い形状（例えば薄板状）に形成されている。

接続用構造体１０６と支持基板１２との間の絶縁層１４及び破断部材１０８と支持基板１２との間の絶縁層１４並びにそれら周辺の絶縁層１４は、エッチング除去される。接続用構造体１０６は、活性層１０２が異方性ドライエッチングされることにより側壁が形成された後、その接続用構造体１０６と支持基板１２との間の絶縁層１４がエッチング除去されることにより形成される。また、破断部材１０８は、活性層１０２が異方性ドライエッチングされることにより側壁が形成された後、その破断部材１０８と支持基板１２との間の絶縁層１４がエッチング除去されることにより形成される。

活性層１０２のうち接続用構造体１０６の上面（絶縁層１４に接する面とは反対側の面）には、平板状の電極パッド１１２が配設されている。活性層１０２のうち固定部１１０の上面（絶縁層１４に接する面とは反対側の面）には、平板状の電極パッド１１４が配設されている。電極パッド１１２，１１４は、互いに金属バンプ１０４を介して接続される。電極パッド１１２，１１４は、アルミニウム（Ａｌ）などの導電性を有する材料により構成されている。

電極パッド１１２，１１４には、金属バンプ１０４が接続されている。金属バンプ１０４は、活性層１０２に押し当てられて電極パッド１１２，１１４に接合される。金属バンプ１０４が接続用構造体１０６上の電極パッド１１２及び固定部１１０上の電極パッド１１４に接合される際には、後に詳述する如く、その押圧により破断部材１０８が破断することで、接続用構造体１０６が支持基板１２側へ向けて移動して支持基板１２に当接する。金属バンプ１０４は、接続用構造体１０６上の電極パッド１１２と、その接続用構造体１０６に隣接する固定部１１０上の電極パッド１１４と、を繋ぐ大きさに形成されている。金属バンプ１０４は、金などのシリコンからなる活性層１０２と接合可能な導電性を有する材料により構成されている。

また、金属バンプ１０４には、ボンディングワイヤ１１６の一端が接続されている。ボンディングワイヤ１１６の他端は、外部端子（例えば、接地端子）に接続されている。ボンディングワイヤ１１６は、金などの導電性を有する材料により構成されている。

次に、本実施例の半導体装置１００の製造方法について説明する。尚、半導体装置１００の製造は、コントローラの指示により製造装置において行われる。

本実施例においては、半導体装置１００を製造するうえで、まず、絶縁材料よりなる絶縁層１４を介して半導体材料よりなる一対の基板（支持基板１２及び活性層１０２）が接合されたＳＯＩ基板を準備する。そして、このＳＯＩ基板の活性層１０２上に電極パッド１１２，１１４を形成したうえで、その電極パッド１１２，１１４が形成されたＳＯＩ基板の活性層１０２側に対して異方性ドライエッチングを施すことにより、微小構造体２０、接続用構造体１０６、及び破断部材１０８を形成する。

次に、絶縁層１４のうち微小構造体２０、接続用構造体１０６、及び破断部材１０８が設けられた部分並びにそれらの周辺部分をエッチング除去することにより、それらの微小構造体２０、接続用構造体１０６、及び破断部材１０８を移動可能にする。尚、この絶縁層１４の一部をエッチング除去したとき、微小構造体２０、接続用構造体１０６、及び破断部材１０８が支持基板１２に貼り付かないようにするため、フッ化水素（ＨＦ）蒸気でドライエッチングを行い、或いは、ＨＦ溶液でウェットエッチングを行い、洗浄水で洗浄した後、その洗浄水をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などの表面張力の低い液体に置換して乾燥させる。

次に、電極パッド３０，１１２，１１４上に金属バンプ３６，１０４を形成する。尚、活性層１０２上の電極パッド１１２，１１４上に金属バンプ１０４を形成するとき、金属バンプ１０４を活性層１０２に支持基板１２側へ向けて押し付けることで、活性層１０２の一部である接続用構造体１０６を支持基板１２に当接させて密着させる。すなわち、金属バンプ１０４を活性層１０２に支持基板１２側へ接続用構造体１０６が支持基板１２に当接する位置まで押し付ける。このように金属バンプ１０４が活性層１０２に押し付けられると、その金属バンプ１０４が活性層１０２の接続用構造体１０６周囲に存在する隙間にくい込むように進入しつつ、破断部材１０８が破断することにより接続用構造体１０６が支持基板１２に当接する。

そして、上記の如く金属バンプ３６，１０４を形成した後、金属バンプ３６，１０４上にボンディングワイヤ４０，１１６を形成する。

このように、本実施例においても、接続用構造体１０６を支持基板１２に当接させた半導体装置１００を製造することができる。接続用構造体１０６が支持基板１２に当接すると、支持基板１２が、接続用構造体１０６、電極パッド１１２、金属バンプ１０４、及びボンディングワイヤ１１６を介して外部端子（例えば、接地端子）に電気的に接続されるので、支持基板１２に生じさせる電位を外部コントローラで制御し或いは確実に所定値に固定することが可能である。このため、半導体装置１００を用いた加速度や角速度などの物理量の検出を精度良く行うことができる。

また、本実施例においては、接続用構造体１０６を支持基板１２に当接させるために、金属バンプ１０４を活性層１０２上に形成する際に必要な金属バンプ１０４を活性層１０２に押し付ける押圧力が利用される。すなわち、接続用構造体１０６の支持基板１２への当接は、金属バンプ１０４が活性層１０２上への形成時に活性層１０２に押し付けられる際に生じる押圧力により破断部材１０６が破断して、活性層１０２としての接続用構造体１０６が支持基板１２側へ移動することにより実現される。

このように金属バンプ１０４を活性層１０２に押し付けることにより破断部材１０６を破断させて接続用構造体１０６を支持基板１２に当接させる構成によれば、接続用構造体１０６と支持基板１２との電気的導通を確保することができると共に、また、活性層１０２に形成される接続用構造体１０６以外の主に可動する微小構造体２０が移動するのを防止することができるので、微小構造体２０同士や微小構造体２０と支持基板１２とが貼り付くのを防止することができる。従って、本実施例の半導体装置１００によれば、活性層１０２にセンサ可動部などの微小構造体２０が形成される場合にも、その微小構造体２０同士やその微小構造体２０と支持基板１２とを貼り付けさせることなく、接続用構造体１０６と支持基板１２との電気的導通を確保することが可能となっている。

更に、本実施例においては、破断部材１０６が破断することで接続用構造体１０６が支持基板１２に当接するので、上記した第１実施例の如くバネ部材２６が弾性変形することで接続用構造体１０６が支持基板１２に当接するものと異なり、接続用構造体１０６の支持基板１２への当接後にその接続用構造体１０６にバネ部材による復元力が作用しない。このため、本実施例によれば、接続用構造体１０６と支持基板１２との電気的接続をより確実に保持することが可能である。

ところで、上記の第２実施例においては、破断部材１０８を、金属バンプ１０４が活性層１０２に押し付けられた際に破断し易い形状（例えば薄板状）に形成するものとしたが、更に、図６（ａ）に示す如く、活性層１０２で破断部材１０８が設けられる位置（接続用構造体１０６及び固定部１１０に対する相対位置）を、金属バンプ１０４が活性層１０２に押し付けられた際に破断し易い位置としてもよい。具体的には、金属バンプ１０４の活性層１０２への押し付けは、接続用構造体１０６の重心位置を中心にして行われるのが一般的であるので、図６（ａ）に示す如き、破断部材１０８が接続用構造体１０６に接続する部位と、破断部材１０８が固定部１１０に接続する部位と、を結ぶ直線が接続用構造体１０６の重心位置を通らないように破断部材１０８を形成する構造によれば、図５に示す如き、破断部材１０８が接続用構造体１０６に接続する部位と、破断部材１０８が固定部１１０に接続する部位と、を結ぶ直線が接続用構造体１０６の重心位置を通るように破断部材１０８を形成する構造と異なり、金属バンプ１０４が活性層１０２に押し付けられた際に破断部材１０８を捻りながら撓ませることができるので、破断部材１０８に作用する応力を増大させることができ、破断部材１０８を破断させ易くすることができる。このため、この変形例によれば、小さい押圧力で破断部材１０８を破断させて、接続用構造体１０６と支持基板１２とを当接させることができる。

また、上記の第２実施例においては、破断部材１０８を、金属バンプ１０４が活性層１０２に押し付けられた際に破断し易い形状（例えば薄板状）に形成するものとしたが、図６（ｂ）に示す如く、破断部材１０８が破断し易いように破断部材１０８の一部（例えば、延在方向中心部）に切欠部を設けることとしてもよい。かかる変形例においては、金属バンプ１０４が活性層１０２に押し付けられた際に破断部材１０８に作用する応力が切欠部に集中して、破断部材１０８を破断させ易くすることができる。このため、この変形例においても、小さい押圧力で破断部材１０８を破断させて、接続用構造体１０６と支持基板１２とを当接させることができる。尚、破断部材１０８に切欠部を設ける位置及びその切欠部の形状は、金属バンプ１０４が活性層１０２に押し付けられた際に切欠部に応力が作用する方向を活性層１０２の結晶方向に合致させるものとするのが好ましい。

また、上記の第２実施例においては、破断部材１０８が破断する際にその破断が閉塞空間内で行われないため、破断部材１０８の破断時に飛散した破片により微小構造体２０の可動が妨げられるおそれがある。そこで、金属バンプ１０４が活性層１０２に押し付けられた際に支持基板１２、活性層１０２（具体的には、接続用構造体１０６及び固定部１１０）、絶縁層１４、及び金属バンプ１０４で囲まれる閉塞空間１２０を形成する。例えば、図７に示す如く、円形の接続用構造体１０６を取り囲む円環状の隙間１２２が空くように活性層１０２の固定部１１０を形成すると共に、その隙間１２２にその固定部１１０と接続用構造体１０６とを繋ぐ破断部材１０８を形成する。そして、隙間１２２全体を覆う大きさを有する円形の金属バンプ１０４を隙間１２２全体を覆うように形成する。金属バンプ１０４が隙間１２２全体を覆うと、支持基板１２、活性層１０２（具体的には、接続用構造体１０６及び固定部１１０）、絶縁層１４、及び金属バンプ１０４で囲まれる閉塞空間１２０が形成される。

このように閉塞空間１２０が形成されれば、金属バンプ１０４が活性層１０２に押し付けられことで破断部材１０８が破断する際にその破断がその閉塞空間１２０内で行われることとなるので、その破断により生じる破片が閉塞空間１２０外へ飛散するのを防止することができ、その破片により微小構造体２０の可動が妨げられるのを防止することができる。

尚、接続用構造体１０６の形状は円形に限らず矩形としてもよいし、また、隙間１２２の形状は円環状に限らず矩形としてもよいが、円形の金属バンプ１０４を活性層１０２に押し付けるときは、接続用構造体１０６の形状を円形としかつ接続用構造体１０６を取り囲む隙間１２２の形状を円環状とするものとすると、金属バンプ１０４を活性層１０２上に形成するときの金属バンプ１０４の位置ズレの許容範囲を大きくすることができ、半導体装置１００の製造の容易化を図ることができる。また、図７（ａ）は上面図を、また、図７（ｂ）は破断部材１０８の破断後の断面図を、それぞれ示す。

ところで、上記の第１及び第２実施例においては、金属バンプ１８，１０４が活性層１６，１０２に押し付けられると、金属バンプ１８，１０４が活性層１６，１０２の接続用構造体２４，１０６周囲に存在する隙間にくい込むように進入するが、その進入後、金属バンプ１８，１０４が引き抜き難くなるように接続用構造体２４，１０６又はその接続用構造体２４，１０６に隣接する活性層１６，１０２を形成することとしてもよい。

例えば、図８に示す如く、接続用構造体２４，１０６又はその接続用構造体２４，１０６に隣接する活性層１６，１０２の側部を、金属バンプ１８，１０４が引き抜き難くなるように支持基板１２側に位置する部位ほど内側に抉られたテーパ状に形成する。すなわち、活性層１６，１０２の接続用構造体２４，１０６周囲に存在する隙間が支持基板１２側に位置する部位ほど広がりを持つようにテーパ状に形成する。

かかる変形例においては、活性層１６，１０２上に金属バンプ１８，１０４が形成される際に金属バンプ１８，１０４が活性層１６，１０２に押し付けられて接続用構造体２４，１０６とその接続用構造体２４，１０６に隣接する活性層１６，１０２との隙間に進入すると、その金属バンプ１８，１０４は、進入した部位のうち支持基板１２側に位置する部位ほど広がりを持った形状となる。このため、活性層１６，１０２に押し付けられた金属バンプ１８，１０４を上方へ引き抜き難くなるので、接続用構造体２４，１０６と支持基板１２との当接を確保することができ、接続用構造体１０６と支持基板１２との電気的接続をより確実に保持することが可能である。

また、上記の第１及び第２実施例においては、活性層１６，１０２上に電極パッド３０，３２，３４，１１２，１１４を形成し、かつ、電極パッド３０，３２，３４，１１２，１１４上に金属バンプ１８，３６，３８，１０４を形成する構造を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、活性層１６，１０２に押し付けられる金属バンプ１８，３６，３８，１０４を直接に活性層１６，１０２に接合させるオーミック接合を行う構造を用いることとしてもよい。例えば、Ｐ型のＳＯＩ基板を用いる場合はアルミニウムなどからなる金属バンプを用い、また、Ｎ型のＳＯＩ基板を用いる場合は金などからなる金属バンプを用いることとすれば、オーミックコンタクトを得ることができる。かかる変形例によれば、活性層１６，１０２上に電極パッドを形成することは不要であるので、電極パッドの省略により製造工程及び製造コストの削減を図ることが可能となる。

また、上記の第１及び第２実施例においては、支持基板１２に当接する接続用構造体２４，１０６と支持基板１２との間の絶縁層１４をエッチング除去するが、その接続用構造体２４，１０６が幅広の平面形状を有する場合には、図９に示す如く、接続用構造体２４，１０６に支持基板１２側の面と金属バンプ１８，１０４が接合する面とを貫通する貫通孔１５０を形成することで、その貫通孔１５０を通じて接続用構造体２４，１０６と支持基板１２との間の絶縁層１４をすべてエッチング除去可能とすることとしてもよい。

かかる変形例によれば、接続用構造体２４，１０６が幅広の平面形状を有していても、絶縁層１４のエッチング除去に要する時間を長くすることなく、接続用構造体２４，１０６の形成を実現することができ、接続構造体２４，１０６の形成に必要な絶縁層１４のエッチング除去の時間を、微小構造体２０の形成に必要な絶縁層１４のエッチング除去の時間に合わせることができる。尚、接続用構造体２４，１０６に設ける貫通孔１５０の数及びその貫通孔１５０が配置される距離間隔は、接続構造体２４，１０６の形成に必要な絶縁層１４のエッチング除去の時間が、微小構造体２０の形成に必要な絶縁層１４のエッチング除去の時間に合うように設定されるものとすればよい。

更に、上記の第１及び第２実施例においては、半導体装置１０，１００の製造時に接続用構造体２４，１０６及び支持基板１２を一度乾燥させた後に当接・密着させるものとしているが、接続用構造体２４，１０６と支持基板１２とが密着する面に自然酸化膜が成長しないようにするため、不活性ガス雰囲気下で接続用構造体２４，１０６及び支持基板１２の乾燥から密着までの工程を実施するのが望ましい。かかる処理によれば、接続用構造体２４，１０６と支持基板１２とが密着する面における自然酸化膜の発生を抑制して、接続用構造体２４，１０６と支持基板１２との電気的接続を確保することができる。

但し、不活性ガス雰囲気下で接続用構造体２４，１０６及び支持基板１２の乾燥から密着までの工程を実施するのが困難である場合にも、接続用構造体２４，１０６と支持基板１２とを密着させるうえで必要な金属バンプ１８，１０４の押圧力により、接続用構造体２４，１０６と支持基板１２とが密着する面に発生した自然酸化膜を破壊し、或いは、接続用構造体２４，１０６と支持基板１２との間に電圧を印加することにより、介在する自然酸化膜を絶縁破壊することとしても、上記と同様の効果を得ることが可能となる。

１０，１００ 半導体装置
１２ 支持基板
１４ 絶縁層
１６，１０２ 活性層
１８，３６，３８，１０４ 金属バンプ
２０ 微小構造体
２４，１０６ 接続用構造体（浮動構造体）
２６ バネ部材（弾性部材）
２８，１１０ 固定部
３０，３２，３４，１１２，１１４ 電極パッド
４０，４２，１１６ ボンディングワイヤ
１０８ 破断部材
１２０ 閉塞空間
１５０ 貫通孔

Claims (9)

1. 半導体からなる支持基板と、前記支持基板上に設けられる絶縁層と、前記絶縁層上に設けられる活性層と、を備える半導体装置であって、
   前記絶縁層の一部がエッチング除去されることにより前記活性層の一部に形成される浮動構造体と、
   少なくとも前記浮動構造体を含む前記活性層に押し付けられることで、該浮動構造体を前記支持基板に当接させて、該浮動構造体と該支持基板とを導通させる導電性部材と、
   を備えることを特徴とする半導体装置。
2. 前記活性層のうち前記導電性部材が押し付けられる前記浮動構造体又は前記浮動構造体に隣接するものの側部は、前記支持基板側に位置する部位ほど内側に抉られたテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 前記浮動構造体は、前記活性層の本体に対して弾性を有する弾性部材に支持されており、前記導電性部材が少なくとも前記浮動構造体を含む前記活性層に押し付けられた際に前記弾性部材が弾性変形することにより、前記支持基板に当接することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
4. 前記弾性部材は、前記支持基板に対して水平方向に折り畳まれた構造又は前記浮動構造体の周囲を取り囲む構造を有していることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
5. 前記活性層の一部に前記絶縁層の一部をエッチング除去することにより前記浮動構造体と一体的に形成される破断部材を備え、
   前記浮動構造体は、前記導電性部材が少なくとも前記浮動構造体を含む前記活性層に押し付けられた際に前記破断部材が破断することにより、前記支持基板に当接することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
6. 前記破断部材は、前記活性層上で前記活性層の本体との接続部位と前記浮動構造体との接続部位とを結ぶ直線が前記浮動構造体の重心を通らないように形成されていることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
7. 前記破断部材は、一部に、前記導電性部材が少なくとも前記浮動構造体を含む前記活性層に押し付けられた際に応力が集中し易い応力集中部を有することを特徴とする請求項５又は６記載の半導体装置。
8. 前記破断部材の破断は、前記支持基板、前記活性層、前記絶縁層、及び前記導電性部材で囲まれた閉塞空間内で行われることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項記載の半導体装置。
9. 半導体からなる支持基板と、前記支持基板上に設けられる絶縁層と、前記絶縁層上に設けられる活性層と、前記活性層上に押し付け固定される導電性部材と、を備える半導体装置の製造方法であって、
   前記絶縁層の一部をエッチング除去することにより前記活性層の一部に浮動構造体を形成する第１の工程と、
   前記第１の工程における処理実行後、前記導電性部材を少なくとも前記浮動構造体を含む前記活性層に押し付けることで、該浮動構造体を前記支持基板に当接させて、該浮動構造体と該支持基板とを導通させる第２の工程と、
   を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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