JP2016131198A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャップの耐久性を向上させつつＢ、Ｎ、Ｏの封止空間への外方拡散を抑制する半導体装置を提供する。
【解決手段】第１面２ａに半導体素子が備えられたＩＣチップ２と、Ｓｉを主成分とすると共にＢ、Ｎ、Ｏのうちの少なくとも１つを含み、凹部３１ａが形成されたことで天井部３２と側壁部３３とを有する形状とされ、凹部３１ａが形成された側の一面３ａおよび反対側の他面３ｂを有し、封止空間３４内に半導体素子を封止するキャップ３とを備える半導体装置１において、天井部３２の少なくとも他面３ｂを含む部分を、側壁部３３よりもＢの濃度が高い高濃度領域Ａとする。これにより、キャップ３の耐久性が高くなり、キャップ３のうち封止空間３４に露出した面付近の部分はＢの濃度が低いため、製造時において、脱ガス処理を行う際にキャップ３中に含まれるＢが封止空間３４内に外方拡散する事態が生じ難くなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣチップとキャップとを備える半導体装置、およびＩＣチップとキャップとを備える半導体装置の製造方法に関する。

従来、半導体素子が備えられたＩＣチップと、凹部が形成され、該凹部内に半導体素子を封止するキャップとを備える半導体装置が用いられている。この種の半導体装置としては、例えば、特許文献１に記載の力学量センサが知られている。この力学量センサは、キャップが、Ｓｉ（シリコン）で構成されると共に、一面および該一面と反対側の他面を有する基板の一面に凹部が形成されたことで、凹部の底面を含む天井部と、凹部の底面の周囲から突出する側壁部とを有する形状とされている。そして、この力学量センサでは、このキャップが、キャップの凹部とＩＣチップの一面の間の領域として形成された封止空間内に半導体素子を封止するようにキャップの一面がＩＣチップの一面に接触させられつつ、ＩＣチップの一面上に配置されている。

特開２００７−８０９８５号公報

上記したような半導体装置において、半導体装置全体のサイズを小さくするためには、キャップの厚さが薄くされることが好ましい。しかしながら、キャップの厚さが薄いと、強度が低くなって耐久性が不十分となるため、キャップの厚さが薄い場合であってもキャップの強度を高くすることが望まれている。

本発明は上記点に鑑みて、半導体素子が備えられたＩＣチップと、凹部が形成され、該凹部内に半導体素子を封止するキャップとを備える半導体装置において、キャップの耐久性を向上させた構成を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１、２に記載の発明では、半導体装置において、第１面（２ａ）を有する基板の該第１面に半導体素子が備えられたＩＣチップ（２）と、Ｓｉを主成分とすると共に、第２面（３ａ）および第２面と反対側の第３面（３ｂ）を有する基板の該第２面に凹部（３１ａ）が形成されたことで、該凹部の底面（３１ａａ）を含む天井部（３２）と、該凹部の底面の周囲から突出する側壁部（３３）と、を有する形状とされ、Ｂ、Ｎ、Ｏのうちの１つを第１材料として、ＩＣチップにおける第１材料の濃度よりも高い濃度で該第１材料を含む第１高濃度領域（Ａ２）を有し、凹部とＩＣチップの第１面の間の領域として形成された封止空間（３４）内に半導体素子を封止するように、第２面がＩＣチップの第１面に接触させられつつ、ＩＣチップの第１面上に配置されたキャップ（３）と、を備えることを特徴とする。

このため、キャップが第１材料の濃度が高い第１高濃度領域を有することで、キャップの耐久性が高くなる。

また、請求項３、４に記載の発明では、半導体装置において、第１面（２ａ）を有する基板の該第１面に半導体素子が備えられたＩＣチップ（２）と、Ｓｉを主成分とすると共にＢ、Ｎ、Ｏのうちの少なくとも１つを含み、第２面（３ａ）および第２面と反対側の第３面（３ｂ）を有する基板の該第２面に凹部（３１ａ）が形成されたことで、該凹部の底面（３１ａａ）を含む天井部（３２）と、該凹部の底面の周囲から突出する側壁部（３３）と、を有する形状とされ、Ｂ、Ｎ、Ｏのうちの１つを第１材料として、天井部における少なくとも第３面を含む部分が、側壁部よりも第１材料の濃度が高い第２高濃度領域（Ａ１）とされており、凹部とＩＣチップの第１面の間の領域として形成された封止空間（３４）内に半導体素子を封止するように、第２面がＩＣチップの第１面に接触させられつつ、ＩＣチップの第１面上に配置されたキャップ（３）と、を備えることを特徴とする。

このため、キャップの天井部が第１材料の濃度が高い第２高濃度領域とされていることで、キャップの耐久性が高くなる。また、キャップのうち封止空間に露出した面（側壁部のうち封止空間に露出した面）付近の部分においては第１材料の濃度が（天井部に比べて）低くされているため、製造時において、脱ガス処理を行う際にキャップ中に含まれる第１材料が封止空間内に外方拡散してしまう事態が生じ難くなる。よって、第１材料が封止空間内に外方拡散してしまうことによる半導体素子の機能を害する等の不具合が生じ難くなる。

また、請求項５〜７に記載の発明では、半導体装置の製造方法において、第１面（２ａ）を有する基板の該第１面に半導体素子が備えられたＩＣチップ（２）を用意する第１工程と、Ｓｉを主成分とすると共にＢ、Ｎ、Ｏのうちの少なくとも１つを含み、第２面（３ａ）および第２面と反対側の第３面（３ｂ）を有する基板の該第２面に凹部（３１ａ）が形成されたことで、該凹部の底面（３１ａａ）を含む天井部（３２）と、該凹部の底面の周囲から突出する側壁部（３３）と、を有する形状とされ、Ｂ、Ｎ、Ｏのうちの１つを第１材料として、天井部における少なくとも第３面を含む部分が、側壁部よりも第１材料の濃度が高い第２高濃度領域（Ａ１）とされたキャップ（３）を用意する第２工程と、キャップの凹部とＩＣチップの第１面の間の領域として形成された封止空間（３４）内に半導体素子を封止するように、キャップの第２面をＩＣチップの第１面に接触させつつ、ＩＣチップとキャップを貼り合わせることでワークを形成する第３工程と、ワークを加熱することで封止空間内のガスを外部に放出させる脱ガス処理を行う第４工程と、を含むことを特徴とする。

このため、請求項３、４に記載の発明と同様の効果が得られる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態における半導体装置の断面構成を示す図である。 本発明の第４実施形態における半導体装置の断面構成を示す図である。 他の実施形態で説明する半導体装置の断面構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る半導体装置１について図１を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置１は、ＩＣチップ２と、キャップ３とを備える。なお、本実施形態では、半導体装置１を圧力センサに適用した例について説明する。

図１に示すように、ＩＣチップ２は、支持基板２１、絶縁膜２２、半導体層２３が順に積層され、矩形状とされたＳＯＩ基板２４を用いて構成されている。そして、半導体層２３のうち絶縁膜２２と反対側の面がＩＣチップ２の一面２ａとされ、支持基板２１のうち絶縁膜２２側と反対側の面がＩＣチップ２の他面２ｂとされている。なお、このＩＣチップ２の一面２ａが、特許請求の範囲に記載の第１面に相当する。

本実施形態に係る半導体装置１では、支持基板２１および半導体層２３としてＳｉ基板が用いられ、絶縁膜２２として酸化膜（ＳｉＯ_２）等が用いられている。

また、本実施形態に係る半導体装置１では、支持基板２１（ＩＣチップ２）の他面２ｂには、一端部（図１中における紙面右側の端部）側において絶縁膜２２に達する断面矩形状の凹部２５が形成されている。また、半導体層２３のうち凹部２５の底面を含む部分（凹部２５が形成されたことで薄肉とされた薄肉部）には、圧力によって抵抗値が変化するゲージ抵抗２６が形成されている。さらに、半導体層２３には、凹部２５の底面を含む部分よりも他端部（図１中における紙面左側の端部）に配線層２７が形成されている。この配線層２７は、半導体層２３内を適宜引き回されることにより、図１とは異なる別断面において、各ゲージ抵抗２６の接続点と電気的に接続されている。

このように、ＩＣチップ２は、一面２ａを有する基板（ＳＯＩ基板）２４の一面２ａに半導体素子（薄肉部、ゲージ抵抗２６等）が備えられた構成とされている。

図１に示すように、キャップ３は、一面３ａおよび該一面３ａと反対側の他面３ｂを有するＳｉ基板３１によって構成されている。具体的には、ここでは、Ｓｉ基板３１は、Ｓｉを主成分とすると共にＢ（ボロン）を含む構成とされている。そして、キャップ３は、図示しない接合部材を介してＩＣチップ２（半導体層２３）に接合されている。キャップ３の一面３ａには、凹部３１ａが形成されている。なお、このキャップ３の一面３ａが、特許請求の範囲に記載の第２面に相当し、このキャップ３の他面３ｂが、特許請求の範囲に記載の第３面に相当し、このＢが、特許請求の範囲に記載の第１材料に相当する。

図１に示すように、キャップ３は、一面３ａおよび他面３ｂを有する基板の一面３ａに凹部３１ａが形成されたことで、凹部３１ａの底面３１ａａを含む天井部３２と、凹部３１ａの底面３１ａａから突出する側壁部３３とを有する形状とされている。

図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３の凹部３１ａとＩＣチップ２の一面２ａの間の領域として封止空間３４が形成されている。この封止空間３４は、圧力センサの基準圧力室として構成されている空間であり、ここでは、後述するようにＩＣチップ２とキャップ３とが真空条件下で接合されることにより、真空圧とされている。

図１に示すように、キャップ３は、凹部３１ａとＩＣチップ２の一面２ａの間の領域として形成された封止空間３４内に半導体素子を封止するように、一面３ａがＩＣチップ２の一面２ａに接触させられつつ、ＩＣチップ２の一面２ａ上に配置されている。

ここで、図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３の天井部３２における少なくとも他面３ｂを含む部分が、キャップ３の側壁部３３よりもＢの濃度が高い高濃度領域Ａ１とされている。なお、この高濃度領域Ａ１が、特許請求の範囲に記載の第２高濃度領域に相当する。

このため、Ｓｉ中に含まれるＢの濃度を高くするとＳｉの降伏応力が高くなることから、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３の天井部３２がＢの濃度が高い高濃度領域Ａ１とされていることで、キャップ３の耐久性が高くなる。

ここで、キャップ３に含まれたＢの濃度を高くした場合（特に、キャップ３のうち封止空間に近い部分におけるＢの濃度を高くした場合）、製造時において、ＩＣチップ２とキャップ３とを貼り合せた後に脱ガス処理（加熱することで、封止空間内のガスを外部に放出させること）を行った際に、キャップ３中に含まれていたＢが封止空間内に外方拡散（アウトディフュージョン）してしまう事態が生じ得る。そして、このようにキャップ３中のＢが封止空間内に外方拡散してしまうと、これらＢが半導体素子等に付着し、半導体素子の機能を害する等の不具合を生じさせることがある。

しかしながら、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３のうち封止空間３４に露出した面（側壁部３３のうち封止空間３４に露出した面）付近の部分においてはＢの濃度が（天井部３２に比べて）低くされている。このため、製造時において、脱ガス処理を行う際にキャップ３中に含まれるＢが封止空間３４内に外方拡散してしまう事態が生じ難くなる。よって、本実施形態に係る半導体装置１では、Ｂが封止空間３４内に外方拡散してしまうことによる半導体素子の機能を害する等の不具合が生じ難くなる。

なお、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３の他面３ｂの全域を含む部分において高濃度領域Ａ１が形成されている。

また、本実施形態に係る半導体装置１では、高濃度領域Ａ１がキャップ３の凹部３１ａの底面３１ａａにまで達しないように形成されている。すなわち、高濃度領域Ａ１がキャップ３の凹部３１ａの底面３１ａａから離された位置において形成されている。言い換えると、キャップ３の天井部３２のうち所定の厚さの高濃度領域Ａ１が形成されており、この高濃度領域Ａ１の所定の厚さは、天井部３２の厚さ（凹部３１ａの底面３１ａａからキャップ３の他面３ｂまでの長さ）よりも薄くされている。なお、この高濃度領域Ａ１の所定の厚さは、キャップ３に凹部３１ａを形成する際のエッチングの時間や、高濃度領域Ａ１を形成するためにキャップ３の他面３ｂに向けてＢをイオン注入等する際のイオン注入等のエネルギーを制御することにより調整される。

このように、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３の天井部３２における少なくとも他面３ｂを含む部分のうち、凹部３１ａの底面３１ａａから離された部分のみが、高濃度領域Ａ１とされている。

このため、キャップ３のうち封止空間３４に露出した面（凹部３１ａの底面３１ａａ）付近の部分が、Ｂの濃度が高い高濃度領域Ａ１とされずにＢの濃度が低い領域とされることで、特に、脱ガス処理を行う際にキャップ３中に含まれるＢが封止空間３４内に外方拡散してしまう事態が生じ難くなる。

また、図１に示すように、キャップ３には、キャップ３をＩＣチップ２とキャップ３との積層方向に貫通する複数の貫通電極部３５が形成されている。

具体的には、各貫通電極部３５は、Ｓｉ基板３１を貫通して配線層２７を露出させる貫通孔３５ａの壁面に絶縁膜３５ｂが形成され、絶縁膜３５ｂ上に配線層２７と電気的に接続される貫通電極３５ｃが形成されている。そして、貫通電極３５ｃのうちキャップ３の他面３ｂ上に配置された部分が、ワイヤ等を介して外部回路等と電気的に接続されるパッド部３５ｄとされている。なお、絶縁膜３５ｂとしては、例えば、ＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）等が用いられ、貫通電極３５ｃおよびパッド部３５ｄとしては、例えばＡｌ（アルミニウム）等が用いられる。

以上、本実施形態に係る半導体装置１の構成について説明した。次に本実施形態に係る半導体装置１の製造方法について図１を参照しつつ説明する。

まず、図１に示すように、ＳＯＩ基板２４を用意し、半導体層２３にゲージ抵抗２６や配線層２７を形成する。なお、ＳＯＩ基板２４は、例えば、支持基板２１および半導体層２３の一方に絶縁膜２２を形成し、絶縁膜２２を介して支持基板２１と半導体層２３とを貼り合わせることで用意される。このようにして、半導体素子が備えられたＩＣチップ２を用意する。この工程が、特許請求の範囲に記載の第１工程に相当する。

また、図１に示すように、キャップ３を構成するＳｉ基板３１を用意し、Ｓｉ基板３１に凹部３１ａをドライエッチング等により形成する。

続いて、図１に示すように、キャップ３の他面３ｂに向けてＢをイオン注入（イオンインプラ）もしくは熱拡散させることにより、キャップ３の天井部３２における少なくとも他面３ｂを含む部分を、キャップ３の側壁部３３よりもＢの濃度が高い高濃度領域（図１中の符号Ａを参照）とする。なお、ここでは、キャップ３の他面３ｂの全域を含む部分において高濃度領域Ａ１を形成している。また、高濃度領域Ａ１がキャップ３の凹部３１ａの底面３１ａａにまで達しない程度にＢをイオン注入している。このように、キャップ３を用意する。この工程が、特許請求の範囲に記載の第２工程に相当する。

その後、ＳＯＩ基板２４における半導体層２３に接合部材（ＳｉＯ_２膜など）を介してＳｉ基板３１を貼り合わせる。特に限定されるものではないが、半導体層２３とＳｉ基板３１との貼り合わせは、直接接合にて行うこともできる。このように半導体層２３にＳｉ基板３１を貼り合わせることにより、キャップ３の凹部３１ａとＩＣチップ２の一面２ａとの間に封止空間３４が構成される。このようにして、ＩＣチップ２とキャップ３を貼り合わせることでワークを形成する。この工程が、特許請求の範囲に記載の第３工程に相当する。

続いて、図１に示すように、キャップ３に複数の貫通電極部３５を形成する。具体的には、Ｓｉ基板３１の他面３ｂに図示しないマスクを形成してドライエッチング等を行い、配線層２７に達する複数の貫通孔３５ａを形成する。次に、各貫通孔３５ａの壁面にＴＥＯＳ等の絶縁膜３５ｂを成膜する。

その後、各貫通孔３５ａの底部に形成された絶縁膜３５ｂを除去することにより、各貫通孔３５ａから配線層２７を露出させる。そして、各貫通孔３５ａにスパッタ法や蒸着法等によって金属膜を形成することにより、配線層２７と電気的に接続される貫通電極３５ｃを形成する。また、Ｓｉ基板３１の他面３ｂ上に形成された金属膜を適宜パターニングしてパッド部３５ｄを形成する。このようにして、キャップ３に複数の貫通電極部３５を形成する。

続いて、図１に示すように、Ｓｉ基板３１の他面３ｂに図示しないマスクを形成してドライエッチング等を行い、凹部２５を形成する。また、ワークを加熱することで封止空間３４内のガスを外部に放出させる脱ガス処理を行う。この脱ガス処理の工程が、特許請求の範囲に記載の第４工程に相当する。以上の工程を経て、ＩＣチップ２に薄肉部が構成され、半導体装置１が製造される。

なお、上記では、１つの半導体装置１の製造方法について説明したが、ウェハ状のＳＯＩ基板２４とＳｉ基板３１とを用意し、これらを貼り合わせた後にダイシングカットしてチップ単位に分割するようにしても良い。

上記で説明したように、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３の天井部３２における少なくとも他面３ｂを含む部分が、キャップ３の側壁部３３よりもＢの濃度が高い高濃度領域Ａ１とされている。

このため、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３の天井部３２がＢの濃度が高い高濃度領域Ａ１とされていることで、キャップ３の耐久性が高くなる。また、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３のうち封止空間３４に露出した面（側壁部３３のうち封止空間３４に露出した面）付近の部分においてはＢの濃度が（天井部３２に比べて）低くされている。このため、製造時において、脱ガス処理を行う際にキャップ３中に含まれるＢが封止空間３４内に外方拡散してしまう事態が生じ難くなる。よって、本実施形態に係る半導体装置１では、Ｂ、Ｎが封止空間３４内に外方拡散してしまうことによる半導体素子の機能を害する等の不具合が生じ難くなる。

また、本実施形態に係る半導体装置１では、高濃度領域Ａ１がキャップ３の凹部３１ａの底面３１ａａにまで達しないように形成されている。すなわち、高濃度領域Ａ１がキャップ３の凹部３１ａの底面３１ａａから離された位置において形成されている。このように、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３の天井部３２における少なくとも他面３ｂを含む部分のうち、凹部３１ａの底面３１ａａから離された部分のみが、高濃度領域Ａ１とされている。

このため、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３のうち封止空間３４に露出した面（凹部３１ａの底面３１ａａ）付近の部分が、Ｂの濃度が高い高濃度領域Ａ１とされず、Ｂの濃度が低い領域とされることで、特に、脱ガス処理を行う際にキャップ３中に含まれるＢが封止空間３４内に外方拡散してしまう事態が生じ難くなる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、高濃度領域Ａ１の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態に係る半導体装置１においては、キャップ３の天井部３２を、Ｎ（窒素）の濃度が高い高濃度領域Ａ１としている。

このため、Ｓｉ中に含まれるＮの濃度を高くするとＳｉの降伏応力が高くなることから、本実施形態に係る半導体装置１においても、キャップ３の耐久性が高くなる。

ここで、第１実施形態のようにキャップ３に含まれたＢの濃度を高くした場合と同様、キャップ３に含まれたＮの濃度を高くした場合においても、製造時において、ＩＣチップ２とキャップ３とを貼り合せた後に脱ガス処理（加熱することで、封止空間内のガスを外部に放出させること）を行った際に、キャップ３中に含まれていたＮが封止空間内に外方拡散（アウトディフュージョン）してしまう事態が生じ得る。そして、このようにキャップ３中のＮが封止空間内に外方拡散してしまうと、これらＮが半導体素子等に付着し、半導体素子の機能を害する等の不具合を生じさせることがある。

しかしながら、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３のうち封止空間３４に露出した面（側壁部３３のうち封止空間３４に露出した面）付近の部分においてはＮの濃度が天井部３２に比べて）を低くしている。このため、製造時において、脱ガス処理を行う際にキャップ３中に含まれるＮが封止空間３４内に外方拡散してしまう事態が生じ難くなる。よって、本実施形態に係る半導体装置１では、Ｎが封止空間３４内に外方拡散してしまうことによる半導体素子の機能を害する等の不具合が生じ難くなる。

また、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３の天井部３２における少なくとも他面３ｂを含む部分のうち、凹部３１ａの底面３１ａａから離された部分のみを、高濃度領域Ａ１としている。このため、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３のうち封止空間３４に露出した面（凹部３１ａの底面３１ａａ）付近の部分が、Ｎの濃度が高い高濃度領域Ａ１とされずにＮの濃度が低い領域とされ、特に、脱ガス処理を行う際にキャップ３中に含まれるＮが封止空間３４内に外方拡散してしまう事態が生じ難くなる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、高濃度領域Ａ１の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態に係る半導体装置１においては、キャップ３の天井部３２を、Ｏ（酸素）の濃度が高い高濃度領域Ａ１としている。

このため、Ｓｉ中に含まれるＯの濃度を高くするとＳｉの降伏応力が高くなることから、本実施形態に係る半導体装置１においても、キャップ３の耐久性が高くなる。

ここで、キャップ３に含まれたＯの濃度を高くした場合（特に、キャップ３のうち封止空間に近い部分におけるＯの濃度を高くした場合）、キャップ３の表面（キャップ３のうち封止空間に露出した面等）においてＯに起因する結晶欠陥が生じ易くなる。すなわち、この場合、キャップ３のうち封止空間に露出した面（凹部を形成する面）において、Ｏに起因する結晶欠陥が生じ易くなる。このようにキャップ３のうち封止空間に露出した面に結晶欠陥が生じてしまうと、該露出した面に空気中の異物や不純物が付着し易くなってしまう。そして、製造時において、キャップ３をＩＣチップに接合させる前に該露出した面に空気中の異物や不純物が付着してしまうと、その後に脱ガス処理等のために加熱されたときにそれら異物や不純物が封止空間内に外方拡散して、半導体素子の機能を害する等の不具合を生じさせることがある。

しかしながら、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３のうち封止空間３４に露出した面（側壁部３３のうち封止空間３４に露出した面）付近の部分においてはＯの濃度が（天井部３２に比べて）を低くしている。このため、キャップ３のうち封止空間３４に露出した面（凹部３１ａの底面３１ａａ）においてＯに起因する結晶欠陥が生じ難くなり、結晶欠陥が生じた面に空気中の異物や不純物が付着してしまう事態が生じ難くなる。よって、本実施形態に係る半導体装置１では、製造時において、キャップ３をＩＣチップ２に接合させる前に結晶欠陥が生じた面に空気中の異物や不純物が付着して脱ガス処理等のために加熱されたときにそれら異物や不純物が封止空間内に外方拡散してしまう事態が生じ難くなる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、高濃度領域Ａ１ではなく高濃度領域Ａ２を有する構成に変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

第１実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３を、天井部３２における少なくとも他面３ｂを含む部分がキャップ３の側壁部３３よりもＢの濃度が高い高濃度領域Ａ１を有する構成としていた。しかしながら、図２に示すように、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３を、ＩＣチップ２における第１材料の濃度よりも高い濃度でＢを含む高濃度領域Ａ２を有する構成としている。なお、この高濃度領域Ａ２が、特許請求の範囲に記載の第１高濃度領域に相当する。

なお、ここでは、図２に示すように、ここでは、第１実施形態における高濃度領域Ａ１の場合と同様、天井部３２における少なくとも他面３ｂを含む部分を高濃度領域Ａ２としている。

上記したように、本実施形態に係る半導体装置１では、キャップ３を、ＩＣチップ２における第１材料の濃度よりも高い濃度でＢを含む高濃度領域Ａ２を有する構成としている。

このため、本実施形態に係る半導体装置１においても、Ｓｉ中に含まれるＢの濃度を高くするとＳｉの降伏応力が高くなることから、キャップ３の耐久性が高くなる。

なお、本実施形態に係る半導体装置１において、ＩＣチップ２にＢが全く含まれていない構成としても良い。

（変形例）
本実施形態に係る半導体装置１において、キャップ３を、ＩＣチップ２におけるＮの濃度よりも高い濃度でＮを含む高濃度領域Ａ２を形成しても良い。また、キャップ３を、ＩＣチップ２におけるＯの濃度よりも高い濃度でＯを含む高濃度領域Ａ２を形成しても良い。これらの場合においても、Ｓｉ中に含まれるＮ、Ｏの濃度を高くするとＳｉの降伏応力が高くなることから、キャップ３の耐久性が高くなる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、第１実施形態では、半導体装置１を圧力センサに適用した例としていたが、半導体装置１はこれに限られるものではなく、半導体装置１を例えば流量センサや温度センサに適用しても良い。

また、第１実施形態では、Ｂの濃度を高くした高濃度領域Ａ１をキャップ３に形成し、第２実施形態では、Ｎの濃度を高くした高濃度領域Ａ１をキャップ３に形成し、第３実施形態では、Ｏの濃度を高くした高濃度領域Ａ１をキャップ３に形成していた。しかしながら、高濃度領域Ａ１はこれらに限られるものではなく、キャップ３を、Ｂ、Ｎ、Ｏのうちの２つもしくは３つを含む構成とし、キャップ３の天井部３２における少なくとも他面３ｂを含む部分を、キャップ３の側壁部３３よりもＢ、Ｎ、Ｏのうちの２つもしくは３つの濃度が高い高濃度領域Ａ１としても良い。すなわち、キャップ３を、Ｂ、Ｎ、Ｏのうちの少なくとも１つを含む構成とし、キャップ３の天井部３２における少なくとも他面３ｂを含む部分を、キャップ３の側壁部３３よりもＢ、Ｎ、Ｏのうちの少なくとも１つの濃度が高い高濃度領域Ａ１としても良い。

また、第１実施形態に係る半導体装置１において、キャップ３の側壁部３３においてＢ、Ｎ、Ｏが含まれていない構成としても良い。

また、第１実施形態に係る半導体装置１において、キャップ３の一面３ａや他面３ｂに絶縁膜（酸化膜（ＳｉＯ_２）等）等の膜が形成されていても良い。このような絶縁膜は熱酸化法またはＣＶＤ法等によって形成され得る。

また、第１実施形態では、高濃度領域Ａ１を、キャップ３の凹部３１ａの底面３１ａａにまで達しないように形成していた。しかしながら、第１実施形態において、高濃度領域Ａ１を、キャップ３の凹部３１ａの底面３１ａａにまで達するように形成しても良い。この場合、キャップ３の天井部３２のうち封止空間３４に露出した面付近の部分に起因する封止空間３４へのＢの外方拡散を抑制することはできないが、キャップ３の側壁部３３のうち封止空間３４に露出した面付近の部分に起因する封止空間３４へのＢの外方拡散を抑制することはできる。なお、キャップ３の側壁部３３のうち封止空間３４に露出した面付近の部分から離れた部分においては、わずかに高濃度領域Ａ１が形成されていたとしても、封止空間３４へのＢの外方拡散は生じ難い。

なお、第１実施形態では、封止空間３４内を真空圧としていたが、封止空間３４内の圧力はこれに限られるものではない。

また、第４実施形態では、天井部３２における少なくとも他面３ｂを含む部分を高濃度領域Ａ２としていたが、第４実施形態に係る半導体装置１において、図３に示すように、キャップ２の全体を第１高濃度領域Ａ２としても良い。この場合、キャップ３の耐久性を特に高くすることができる。

また、第４実施形態に係る半導体装置１において、ＩＣチップ２がＢ、Ｎ、Ｏを全く含まない構成とされていても良い。

２ ＩＣチップ
３ キャップ
３１ Ｓｉ基板
３１ａ キャップ（Ｓｉ基板）の凹部
３１ａａ キャップ（Ｓｉ基板）の凹部の底面
３２ キャップの天井部
３３ キャップの側壁部
３４ 封止空間

Claims (7)

1. 第１面（２ａ）を有する基板の該第１面に半導体素子が備えられたＩＣチップ（２）と、
   Ｓｉを主成分とすると共に、第２面（３ａ）および前記第２面と反対側の第３面（３ｂ）を有する基板の該第２面に凹部（３１ａ）が形成されたことで、該凹部の底面（３１ａａ）を含む天井部（３２）と、該凹部の底面の周囲から突出する側壁部（３３）と、を有する形状とされ、Ｂ、Ｎ、Ｏのうちの１つを第１材料として、前記ＩＣチップにおける前記第１材料の濃度よりも高い濃度で該第１材料を含む第１高濃度領域（Ａ２）を有し、前記凹部と前記ＩＣチップの前記第１面の間の領域として形成された封止空間（３４）内に前記半導体素子を封止するように、前記第２面が前記ＩＣチップの前記第１面に接触させられつつ、前記ＩＣチップの前記第１面上に配置されたキャップ（３）と、を備えることを特徴とする半導体装置。
2. 前記キャップの全体が前記第１高濃度領域と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。
3. 第１面（２ａ）を有する基板の該第１面に半導体素子が備えられたＩＣチップ（２）と、
   Ｓｉを主成分とすると共にＢ、Ｎ、Ｏのうちの少なくとも１つを含み、第２面（３ａ）および前記第２面と反対側の第３面（３ｂ）を有する基板の該第２面に凹部（３１ａ）が形成されたことで、該凹部の底面（３１ａａ）を含む天井部（３２）と、該凹部の底面の周囲から突出する側壁部（３３）と、を有する形状とされ、前記Ｂ、Ｎ、Ｏのうちの１つを第１材料として、前記天井部における少なくとも前記第３面を含む部分が、前記側壁部よりも前記第１材料の濃度が高い第２高濃度領域（Ａ１）とされており、前記凹部と前記ＩＣチップの前記第１面の間の領域として形成された封止空間（３４）内に前記半導体素子を封止するように、前記第２面が前記ＩＣチップの前記第１面に接触させられつつ、前記ＩＣチップの前記第１面上に配置されたキャップ（３）と、を備えることを特徴とする半導体装置。
4. 前記キャップの天井部における少なくとも前記第３面を含む部分のうち、前記キャップの凹部の底面から離された部分のみが、前記第２高濃度領域とされていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 第１面（２ａ）を有する基板の該第１面に半導体素子が備えられたＩＣチップ（２）を用意する第１工程と、
   Ｓｉを主成分とすると共にＢ、Ｎ、Ｏのうちの少なくとも１つを含み、第２面（３ａ）および前記第２面と反対側の第３面（３ｂ）を有する基板の該第２面に凹部（３１ａ）が形成されたことで、該凹部の底面（３１ａａ）を含む天井部（３２）と、該凹部の底面の周囲から突出する側壁部（３３）と、を有する形状とされ、前記Ｂ、Ｎ、Ｏのうちの１つを第１材料として、前記天井部における少なくとも前記第３面を含む部分が、前記側壁部よりも前記第１材料の濃度が高い第２高濃度領域（Ａ１）とされたキャップ（３）を用意する第２工程と、
   前記キャップの凹部と前記ＩＣチップの前記第１面の間の領域として形成された封止空間（３４）内に半導体素子を封止するように、前記キャップの前記第２面を前記ＩＣチップの第１面に接触させつつ、前記ＩＣチップと前記キャップを貼り合わせることでワークを形成する第３工程と、
   前記ワークを加熱することで前記封止空間内のガスを外部に放出させる脱ガス処理を行う第４工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 前記第２工程において、前記キャップの天井部における少なくとも前記第３面を含む部分のうち、前記キャップの前記凹部の底面から離された部分のみを、前記第２高濃度領域とした前記ワークを用意することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記第２工程は、ドライエッチングによって前記第２面に前記凹部を形成する凹部形成工程と、イオン注入によって前記天井部における少なくとも前記第３面を含む部分を前記第２高濃度領域とする高濃度形成工程と、を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置の製造方法。

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