JP4552783B2 - 半導体センサ - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板の一面側にセンシング部およびセンシング部の信号取り出し用のボンディングワイヤを形成してなる半導体センサに関し、特に、半導体基板の一面上にてセンシング部をカバーして保護するようにしたものに関する。

従来より、この種の半導体センサとしては、半導体基板と、半導体基板の一面側に設けられたセンシング部と、半導体基板の一面にてセンシング部の周囲に設けられたパッドとを備えるものが提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。

そして、このような半導体センサにおいては、通常、上記パッドに対してボンディングワイヤを電気的に接続することにより、当該パッドおよびボンディングワイヤを介して、センシング部からの信号を取り出すようにしている。

ここで、従来の半導体センサにおいては、半導体基板の一面上に、センシング部を保護するための半導体材料からなるカバー部材が設けられている。このカバー部材は、犠牲層エッチングや複数の成膜工程を経て形成されたり、低融点ガラスなどの接着材を介して半導体基板に取り付けることで形成される。

このカバー部材は、センシング部とは離間した状態でセンシング部を被覆する構成となっており、それによって、センシング部とカバー部材との接触を避けつつ、センシング部への異物の付着が防止されるため、センシング部の適切な保護がなされセンサ特性を維持することができている。

また、従来では、パッドとボンディングワイヤとの電気的接続を行うために、このような半導体材料からなるカバー部材は、半導体基板の一面上にてセンシング部周囲のパッドを避けてセンシング部上をカバーした形としている。
特表２００３−５３１１０７号公報 特表２００２−５０４０２６号公報

しかしながら、半導体材料からなるカバー部材を形成するためには、上述したように、犠牲層エッチングや複数の成膜工程を行う必要があり、その形成に手間がかかるなどの問題がある。

また、従来では、カバー部材は、半導体基板の一面上にてセンシング部周囲のパッドを避けてセンシング部上をカバーした形としているため、半導体基板の一面における当該カバー部材の接合領域は、センシング部とパッドとの間の領域となる。

そして、このような接合領域が必要であることから、当該カバー部材を設けようとすると、その分、センシング部とパッドとの間の領域を広くとらなければならず、半導体基板のサイズが大きくなってしまう。

さらに、半導体基板の一面上へ、低融点ガラスなどの接着材を介してカバー部材を取り付ける場合、その接合領域における当該接着材の広がりを考慮しなければならず、その分接合領域を広くする必要もでてくる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、半導体基板の一面側にセンシング部およびセンシング部の信号取り出し用のボンディングワイヤを形成してなる半導体センサにおいて、半導体材料からなるカバーを用いることなく、半導体基板のサイズの増大を極力抑制しつつセンシング部を被覆できるように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に記載の発明は、半導体基板（１０）の一面側にセンシング部（２０、３１、４１）およびセンシング部（２０、３１、４１）の信号取り出し用のボンディングワイヤ（２００）を形成してなる半導体センサにおいて、センシング部（２０、３１、４１）を被覆保護する樹脂フィルム（１００）を、半導体基板（１０）の一面上におけるセンシング部（２０、３１、４１）の周囲部に貼り付け、この樹脂フィルム（１００）の貼り付け部は、半導体基板（１０）の一面のうちパッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）が設けられた領域を含むものであり、更に貼り付け部に設けられ、パッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）とボンディングワイヤ（２００）とを電気的に接続する接続手段を有することを、第１の特徴とする。

それによれば、従来のカバー部材の接合領域に相当する樹脂フィルム（１００）の貼り付け部にパッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）を配置し、このパッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）とボンディングワイヤ（２００）とを電気的に接続しているため、従来のように、当該接合領域の分、半導体基板（１０）のサイズが大きくなることは、極力抑制することができる。

よって、本発明によれば、半導体基板（１０）の一面側にセンシング部（２０、３１、４１）およびセンシング部（２０、３１、４１）からの信号取り出し用のボンディングワイヤ（２００）を形成してなる半導体センサにおいて、半導体材料からなるカバー部材を用いることなく、半導体基板（１０）のサイズの増大を極力抑制しつつセンシング部（２０、３１、４１）を被覆することができる。

また、請求項１に記載の発明では、上記第１の特徴を有する半導体センサにおいて、前記接続手段は、樹脂フィルム（１００）内における少なくともパッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）とボンディングワイヤ（２００）とが電気的に接続される部分に設けられた、導電性部材（１０２、１０４）を含むものであり、この導電性部材（１０４）を介して、パッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）とボンディングワイヤ（２００）とを電気的に導通していることを、第２の特徴とする。それによれば、ワイヤボンディングのエネルギーを活かして、導電性部材（１０４）を介した電気的な接続構成を実現できる。さらに、本発明では、導電性部材を、樹脂フィルム（１００）中に埋め込まれた金属板（１０４）とすることで、導電性部材と相手部材との接触面積を広く確保しやすいため、コンタクト抵抗を小さくすることができる。

また、上記請求項１のように、上記第２の特徴部分を有する構成の場合、さらに、請求項２に記載の発明のように、前記接続手段を、パッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）とボンディングワイヤ（２００）とが電気的に接続されている部分では、樹脂フィルム（１００）に対するボンディングワイヤ（２００）の押しつけによって、ボンディングワイヤ（２００）と導電性部材（１０４）、および、パッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）と導電性部材（１０４）とが接触するように、樹脂フィルム（１００）に形成された開口部を含むものとすれば、ワイヤボンディングのエネルギーを活かして、導電性部材（１０２、１０４）を介した電気的な接続構成を実現できる。

また、樹脂フィルム（１００）は、センシング部（２０、３１、４１）を被覆する部位では、センシング部（２０、３１、４１）から離れる方向に凸となったドーム形状をなしているものにすれば、センシング部（２０、３１、４１）と離間した状態を適切に実現できる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄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一例である。

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、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

本発明の実施形態は、半導体センサとして、容量式力学量センサである差動容量式の半導体加速度センサについて本発明を適用したものである。この半導体加速度センサは、たとえば、エアバッグ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の作動制御を行うための自動車用加速度センサやジャイロセンサなどの各種のセンサに適用することができる。

図１は本実施形態に係る半導体加速度センサＳ１の概略平面図、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿った半導体加速度センサＳ１の概略断面図、図３は図１中のＢ−Ｂ線に沿った半導体加速度センサＳ１の概略断面図である。なお、図１では、樹脂フィルム１００は省略してある。

図１〜図３に示されるように、半導体加速度センサＳ１は半導体基板１０を備えており、この半導体基板１０に対して周知のマイクロマシン加工を施すことによって形成されるものである。

本例では、半導体基板１０は、図２および図３に示されるように、第１の半導体層としての第１シリコン基板１１と第２の半導体層としての第２シリコン基板１２との間に、絶縁層としての酸化膜１３を有する矩形状のＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）基板１０である。

第２シリコン基板１２には、その厚さ方向に貫通する溝１４を形成することにより、この溝１４によって区画されたパターン、すなわち、可動部２０および固定部３０、４０よりなる櫛歯形状を有する梁構造体２０〜４０が形成されている。

また、酸化膜１３のうち上記梁構造体２０〜４０の形成領域に対応した部位、すなわち、図１中の破線の矩形１５に示される部位は、除去されており、開口部１５を形成している（図２、図３参照）。

この半導体加速度センサＳ１において、可動部２０は、細長四角形状の錘部２１と、その両端に連結されたバネ部２２とを備えており、この可動部２０はバネ部２２にてアンカー部２３ａおよび２３ｂに一体に連結され、支持されている。

アンカー部２３ａおよび２３ｂは、図３に示されるように、酸化膜１３における開口部１５の開口縁部に固定されており、第１シリコン基板１１上に支持されている。これによって、錘部２１およびバネ部２２は、開口部１５に臨んだ状態となっている。

ここでは、バネ部２２は、図１に示されるように、平行な２本の梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有するものである。このようなバネ部２２を介して可動部２０は、第１シリコン基板１１上において、加速度の印加に応じて上記矢印Ｘ方向へ変位可能となっている。

また、図１に示されるように、可動部２０は、櫛歯状の可動電極２４を備えている。ここでは、可動電極２４は、錘部２１の左側および右側にそれぞれ４個ずつ突出して形成されており、開口部１５に臨んだ状態となっている。この可動電極２４は、バネ部２２および錘部２１と一体的に形成された可動部２０として、上記矢印Ｘ方向へ変位可能となっている。

また、図１において、錘部２１の左側に位置する固定部３０は、左側固定電極３１および左側固定電極用配線部３２とから構成されている。一方、図１において、錘部２１の右側に位置する固定部４０は、右側固定電極４１および右側固定電極用配線部４２とから構成されている。

図１〜図３に示されるように、各固定電極用配線部３２、４２は、矩形状の開口部１５の開口縁部における対向辺部のうち、アンカー部２３ａ、２３ｂが支持されていないもう１組の対向辺部にて、酸化膜１３に固定され、この酸化膜１３を介して第１シリコン基板１１上に支持されている。

本例では、図１に示されるように、それぞれの固定電極３１、４１は、可動電極２４における櫛歯の隙間にかみ合うように櫛歯状に複数本配列されたものとなっている。そして、各固定電極３１、４１は、それぞれ、各固定電極用配線部３２、４２に片持ち状に支持され、開口部１５に臨んだ状態となっている。

そして、個々の可動電極２４に対して、それぞれ固定電極３１、４１が対向して配置されており、各対向間隔において、可動電極２４の側面と固定電極３１、４１の側面との間に容量を検出するための検出間隔が形成されている。

また、左側固定電極用配線部３２および右側固定電極用配線部４２上の所定位置には、それぞれ、左側固定電極用パッド３０ａおよび右側固定電極用パッド４０ａが形成されている。

また、一方のアンカー部２３ｂと一体に連結された状態で、可動電極用配線部２５が形成されており、この配線部２５上の所定位置には、可動電極用パッド２５ａが形成されている。上記の各電極用パッド２５ａ、３０ａ、４０ａは、たとえばアルミニウムをスパッタや蒸着することなどにより形成されている。

ここで、本実施形態では、可動部２０、および、可動部２０における可動電極２４と検出間隔を有して対向する固定電極３１、４１が、加速度の検出信号を発生するセンシング部２０、３１、４１として構成されている。

このように、本半導体加速度センサＳ１は、半導体基板１０の一面側すなわち第２シリコン基板１２に設けられたセンシング部２０、３１、４１と、半導体基板１０の一面すなわち第２シリコン基板１２の表面にてセンシング部２０、３１、４１の周囲に設けられたパッド２５ａ、３０ａ、４０ａとを備えている。

そして、この半導体加速度センサＳ１においては、図１、図３に示されるように、各パッド２５ａ、３０ａ、４０ａには、センシング部２０ａ、３１、４１からの信号を取り出すためのボンディングワイヤ２００が電気的に接続されている。

このボンディングワイヤ２００は、金やアルミニウムなどからなり、通常のワイヤボンディング法によって形成できるものであり、具体的には、熱圧着や超音波接合（金属接合）などによる接続形態をとるものである。

このボンディングワイヤ２００によって、各パッド２５ａ、３０ａ、４０ａは図示しない回路チップと電気的に接続される。この回路チップは、半導体加速度センサＳ１からの出力信号を処理するための検出回路（図示せず）を有するものである。

ここで、本実施形態では、図２、図３に示されるように、半導体基板１０の一面上には樹脂よりなる樹脂フィルム１００が設けられている。この樹脂フィルム１００は、センシング部２０、３１、４１とは離間した状態でセンシング部２０、３１、４１を被覆しつつセンシング部２０、３１、４１の周囲部にて半導体基板１０の一面すなわち第２シリコン基板１２の表面に貼り付けられている。

具体的には、第２シリコン基板１２の表面すなわち開口部１５の縁部にて、樹脂フィルム１００が、半導体基板１０に貼り付け固定されている。そのため、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａは、半導体基板１０の一面のうち樹脂フィルム１００の貼り付け部が貼り付けられている貼り付け領域に設けられた形となっている。

このように、本例では、樹脂フィルム１００の貼り付け部は、半導体基板１０の一面のうちパッド２５ａ、３０ａ、４０ａが設けられた領域を含むため、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａは樹脂フィルム１００に被覆されている。

しかし、図３に示されるように、樹脂フィルム１００の貼り付け部には、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａとボンディングワイヤ２００とが電気的に接続された接続手段が設けられている。このパッド−ボンディングワイヤ間の電気的な接続部分は、図３では、符号１１０にて示されており、以下、パッド−ワイヤ電気接続部１１０ということにする。

この樹脂フィルム１００およびパッド−ワイヤ電気接続部１１０の構成について、図４も参照して、より詳細に説明する。図４は、図３中の丸で囲まれたＣ部の拡大図である。なお、図４は、可動電極用パッド２５ａとボンディングワイヤ２００との接続部の拡大図であるが、固定電極用パッド３０ａ、４０ａとボンディングワイヤ２００との接続部構成も、図４と同様である。なお、図４は、導電性部材として導電性接着剤１０２を用いた第１の参考例であるが、本実施形態の導電性部材は後述の図５に示す金属板１０４であり、本実施形態のパッド−ワイヤ電気接続部１１０は、この図４における導電性接着剤１０２を金属板１０４に置き換えたものに相当する。

図４に示されるように、本実施形態の樹脂フィルム１００は、樹脂フィルム１００のうちパッド２５ａ、３０ａ、４０ａに対応した部位、すなわちパッド２５ａ、３０ａ、４０ａとボンディングワイヤ２００とが電気的に接続される部分にて、その内部に導電性部材１０２が含有されたものである。

図４に示される例では、樹脂フィルム１００の素材として、公知の異方性導電性フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）を採用している。

これは、具体的には、ポリイミドなどの熱硬化性の接着剤に用いられる樹脂１０１の中に、金メッキされた樹脂ビーズなどからなる導電性部材としての導電性粒子１０２が均一に分散されてなるものである。ここで、樹脂１０１の厚さは、たとえば５０μｍ程度、導電性粒子１０２の径は２μｍ程度である。

このような樹脂フィルム１００は、型成形などにより容易に成形可能である。また、この樹脂フィルム１００は、半導体基板１０の一面の開口部１５の縁部に対して、加熱しながら加圧することにより、樹脂の粘着性によって貼り付いている。

ここで、本実施形態独自の構成として、樹脂フィルム１００においてセンシング部２０、３１、４１を被覆する被覆部は、センシング部２０、３１、４１上では、センシング部２０、３１、４１から離れる方向に凸となったドーム形状をなすドーム部１０３を形成している（図２および図３参照）。

このような樹脂フィルム１００のドーム部１０３は、加圧力によって可塑変形させるプレス形成や、吸引力によって可塑変形させる吸引成形などの型成形にて、上記ドーム形状を形成することにより作ることができる。

具体的には、このドーム部１０３は、樹脂フィルム１００における半導体基板１０の一面への貼り付け部の内周部、すなわち、第２シリコン基板１２における開口部１５（図１〜図３参照）上に形成されており、ドーム部１５の平面形状は、この開口部１５とほぼ同じ矩形状となっている。

このようなドーム部１０３を備えることにより、樹脂フィルム１００は、図２、図３に示されるように、センシング部２０、３１、４１を被覆しても、これとは離間した状態を維持することができる。

また、本実施形態独自の構成として、パッド−ワイヤ電気接続部１１０が設けられているが、ここでは、このパッド−ワイヤ電気接続部１１０は、樹脂フィルム１００上にて、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａの部分に対して、ワイヤボンディングを行うことにより形成される。

つまり、樹脂フィルム１００で被覆されたパッド２５ａ、３０ａ、４０ａに対して、ワイヤボンディングを行う、すなわちボンディングワイヤ２００の熱圧着や超音波接続を行うと、樹脂フィルム１００に対してボンディングワイヤ２００が押しつけられることによって、その部分の樹脂１０１が押しのけられる。

ここで、樹脂フィルム１００として異方性導電性フィルムを用いているため、パッド−ワイヤ電気接続部１１０では、樹脂フィルム１００内に導電性部材である導電性粒子１０２が存在する。

すると、パッド−ワイヤ電気接続部１１０においては、図４に示されるように、樹脂フィルム１００が変形し、樹脂フィルム１００には導電性粒子１０２の部分にて開口する開口部が形成される。すると、ボンディングワイヤ２００と導電性粒子１０２、および、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａと導電性粒子１０２とが接触する。

それによって、ボンディングワイヤ２００とパッド２５ａ、３０ａ、４０ａとが、導電性粒子１０２を介して互いに金属接合などにより接続され、電気的に導通した構成となっている。

このように、接続手段は、樹脂フィルム１００内における少なくともパッド２５ａ、３０ａ、４０ａとボンディングワイヤ２００とが電気的に接続される部分に設けられた、導電性部材１０２を含み、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａとボンディングワイヤ２００は、導電性部材１０２を介して電気的に導通している。

次に、本実施形態の半導体加速度センサＳ１の検出動作について説明する。本実施形態では、センシング部２０、３１、４１における容量変化、すなわち、加速度の印加に伴う可動電極２４と固定電極３１、４１との間の静電容量変化に基づいて加速度を検出するようになっている。

上述したように、半導体加速度センサＳ１においては、個々の可動電極２４の側面（つまり検出面）に対してそれぞれ固定電極３１、４１の側面（つまり検出面）が対向して設けられており、これら両電極の側面の各対向間隔において、容量を検出するための検出間隔が形成されている。

ここで、左側固定電極３１と可動電極２４との間隔に、検出容量として第１の容量ＣＳ１が形成されており、一方、右側固定電極４１と可動電極２４との間隔に、検出容量として第２の容量ＣＳ２が形成されているとする。そして、半導体加速度センサＳ１において、上記図１中の矢印Ｘ方向へ加速度が印加されると、可動部２０全体が一体的に矢印Ｘ方向へ変位し、上記各容量ＣＳ１、ＣＳ２が変化する。

よって、このような左右の可動電極２４と固定電極３１、４１との間隔変化に伴い発生する差動容量（ＣＳ１−ＣＳ２）の変化に基づいて、矢印Ｘ方向の加速度を検出することができる。

そして、この容量の差（ＣＳ１−ＣＳ２）に基づく信号が半導体加速度センサＳ１からボンディングワイヤ２００を介して出力信号として出力され、この信号は上記回路チップにて処理され、最終的に出力される。

このような半導体加速度センサＳ１は、たとえば、ウェハ状態の半導体基板１０すなわち半導体ウェハを用いて周知の半導体プロセスにより、複数のチップ単位で形成された後、チップ毎に分断することで製造されるものである。

まず、ウェハ状態の半導体基板１０における第２シリコン基板１２に、フォトリソグラフ技術を用いて、上記梁構造体２０〜４０に対応した形状のマスク、すなわち、上記溝１４に対向した開口部を有するマスクを形成する。

その後、ＣＦ₄やＳＦ₆等のガスを用いてドライエッチング等にてトレンチエッチングを行い、第２シリコン基板１２の表面から酸化膜１３まで到達する溝１４を形成することによって、梁構造体２０〜４０のパターンを一括して形成する。続いて、フッ酸等を用いた犠牲層エッチング等により酸化膜１３の除去を行い、開口部１５を形成する。

また、フォトリソグラフ技術およびスパッタ成膜などにより、上記パッド２５ａ、３０ａ、４０ａを形成する。このようにして、可動部２０がリリースされ、半導体ウェハにおいては、複数のチップ単位毎に半導体加速度センサＳ１が形成される。ただし、この段階では、センサＳ１には、樹脂フィルム１００およびボンディングワイヤ２００は、取り付けられていない。

ここまでの工程が、センシング部・パッド形成工程であり、それにより、半導体基板１０の一面側にセンシング部２０、３１、４１が設けられるとともに、半導体基板１０の一面にてセンシング部２０、３１、４１の周囲にパッド２５ａ、３０ａ、４０ａが設けられる。

次に、複数のチップ単位毎にドーム部１０３が形成された樹脂フィルム１００を用意し、この樹脂フィルム１００を、加圧しながらフィルム１００の軟化温度近傍に加熱することにより、樹脂の粘着性を利用して半導体基板１０の一面に貼り付ける。

この樹脂フィルム貼り付け工程では、センシング部２０、３１、４１を被覆するように、半導体基板１０の一面におけるセンシング部２０、３１、４１の周囲部にてパッド２５ａ、３０ａ、４０ａを含んだ領域に、樹脂フィルム１００を貼り付ける。すなわち、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａ上も含めて、上記図１に示される半導体基板１０における開口部１５周囲の矩形枠状の周辺部に、樹脂フィルム１００を貼り付ける。

続いて、樹脂フィルム１００が貼り付けられた半導体ウェハを、樹脂フィルム１００とともにダイシングカットなどにより、チップ単位に分断する。この分断工程においては、センシング部２０、３１、４１は樹脂フィルム１００にて保護されている。それにより、樹脂フィルム１００が貼り付けられた半導体チップ、すなわち、樹脂フィルム１００付きの半導体基板１０ができあがる。

そして、この樹脂フィルム１００付きの半導体基板１０と上記回路チップとを用意し、樹脂フィルム１００のうちパッド２５ａ、３０ａ、４０ａ上に位置する部位と上記回路チップとの間で、上記したようなワイヤボンディングによる樹脂フィルム１００の変形が起こるようにワイヤボンディングを行う。

つまり、このワイヤボンディング工程では、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａの上から樹脂フィルム１００に対してボンディングワイヤ２００を押しつけることによって、ボンディングワイヤ２００と導電性粒子１０２、および、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａと導電性粒子１０２とが接触するように、樹脂フィルム１００を変形させ、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａとボンディングワイヤ２００とを導電性粒子１０２を介して電気的に導通させる。

それによって、上記したパッド−ワイヤ電気接続部１１０が形成される。このようにして、図１〜図４に示される本実施形態の半導体加速度センサＳ１ができあがる。

ところで、本実施形態の半導体加速度センサＳ１は、半導体基板１０と、半導体基板１０の一面側に設けられたセンシング部２０、３１、４１と、半導体基板１０の一面にてセンシング部２０、３１、４１の周囲に設けられたパッド２５ａ、３０ａ、４０ａと、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａに電気的に接続されセンシング部２０、３１、４１からの信号を取り出すためのボンディングワイヤ２００とを備えるものである。

そして、本実施形態では、このような半導体加速度センサＳ１において、樹脂フィルム１００がセンシング部２０、３１、４１とは離間した状態でセンシング部２０、３１、４１を被覆しているため、樹脂フィルム１００とセンシング部２０、３１、４１との接触を回避し、可動部２０の加速度印加による変位が阻害されない。

また、樹脂フィルム１００によってセンシング部２０、３１、４１への異物の付着が防止される。そのため、本実施形態では、センシング部２０、３１、４１の保護が適切になされ、センサ特性を適切に維持することができる。

また、この樹脂フィルム１００は、上述したように、型成形などにより容易に形成できるとともに、加圧などによって半導体基板１０の一面に貼り付けるだけで取付が可能であり、従来の半導体材料からなるカバー部材に比べて、半導体基板１０への取付が簡単である。

また、半導体基板１０の一面において樹脂フィルム１００の貼り付け部に、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａを設けており、上述したパッド−ワイヤ電気接続部１１０の形成によってパッド２５ａ、３０ａ、４０ａとボンディングワイヤ２００とを電気的に導通させているため、ボンディングワイヤ２００を介してセンシング部２０、３１、４１の信号を適切に取り出すことができる。

従来では、センシング部とパッドとの間に位置するカバー部材の接合領域の分、半導体基板のサイズが大きくなっていた。たとえば、この接合領域の幅は０．５ｍｍ程度必要であり、その分、半導体基板が一回り大きくなり、センサ体格の増大を招いていた。

それに対して、本実施形態では、この接合領域に相当する樹脂フィルム１００の貼り付け部にパッド２５ａ、３０ａ、４０ａを配置しているため、そのような接合領域を別途設けることは不要となり、従来に比べて半導体基板１０のサイズを小さくできる。

よって、本実施形態によれば、半導体基板１０の一面側にセンシング部２０、３１、４１およびセンシング部２０、３１、４１からの信号取り出し用のボンディングワイヤ２００を形成してなる半導体加速度センサＳ１において、半導体材料からなるカバー部材を用いることなく、半導体基板１０のサイズの増大を極力抑制しつつセンシング部２０、３１、４１を被覆することができる。

また、上記図４の例では、パッド−ワイヤ電気接続部１１０では、樹脂フィルム１００の内部には導電性部材としての導電性粒子１０２が含有されている。そして、樹脂フィルム１００のうちパッド２５ａ、３０ａ、４０ａの直上に位置する部位に対するボンディングワイヤ２００の押しつけによって、導電性粒子１０２を介してボンディングワイヤ２００とパッド２５ａ、３０ａ、４０ａとが電気的に接触するように、樹脂フィルム１００が変形している。

このように、パッド−ワイヤ電気接続部１１０は、ワイヤボンディングのエネルギーを活かして形成されたものである。そして、このパッド−ワイヤ電気接続部１１０においては、ボンディングワイヤ２００とパッド２５ａ、３０ａ、４０ａとは導電性粒子１０２を介して電気的に導通している。

ここで、このような樹脂フィルム１１０の内部に含有された導電性部材としては、上記導電性粒子１０２に限定されるものではない。

図５は、本実施形態の樹脂フィルム１００を示す概略断面図である。この例では、導電性部材を、樹脂フィルム１００中に埋め込まれた金属板１０４に代えたものとして構成している。

この金属板１０４は、たとえば、銅やアルミニウム、鉄などの板状金属からなるものである。このような樹脂フィルム１００も、たとえば金属板１０４を樹脂１０１とともにインサート成形するなどにより、作製することができる。

そして、本例では、この金属板１０４を含有する樹脂フィルム１００を用いて、上記製造方法と同様、センシング部・パッド形成工程、樹脂フィルム貼り付け工程、分断工程、ワイヤボンディング工程を行うことで、センサの製造を行える。

つまり、本例のパッド−ワイヤ電気接続部１１０も、樹脂フィルム１００で被覆されたパッド２５ａ、３０ａ、４０ａに対してワイヤボンディングを行うことにより形成される。つまり、図５に示されるように、本例では、ボンディングワイヤ２００の押しつけによって樹脂１０１が変形し、樹脂フィルム１００には金属板１０４の部分にて開口する開口部が形成される。すると、金属板１０４を介してボンディングワイヤ２００とパッド２５ａ、３０ａ、４０ａとが接触し、電気的に導通した構成となっている。

このように、樹脂フィルム１００において導電性部材が金属板１０４である場合、上記導電性粒子１０２に比べて、ボンディングワイヤ２００−導電性部材−パッド２５ａ、３０ａ、４０ａ間の接触面積を確保しやすいため、これら各間のコンタクト抵抗を小さくすることができる。

次に各種の参考例を挙げておく。図６は、第２の参考例としての樹脂フィルム１００を示す概略断面図であり、図７は、この図６に示される樹脂フィルム１００を用いた半導体加速度センサの概略平面図である。

この第２の参考例では、樹脂フィルム１００の両面に、金属箔１２０が取り付けられている。なお、図７では、この金属箔１２０を透過して半導体基板１０の平面構成が示されており、また、金属箔１２０の平面形状をわかりやすくするために、金属箔１２０の周辺部から外周端部の領域に斜線ハッチングを付けてある。

ここで、この金属箔１２０は薄い金箔などからなり、このような金属箔１２０付きの樹脂フィルム１００は型成形により作製できる。たとえば、対向して配置した金属箔１２０の間に、溶融状態とし且つ導電性粒子１０２を含有した樹脂１０１を流し込むことにより、本例の樹脂フィルム１００は形成される。

この金属箔１２０付きの樹脂フィルム１００において、ドーム部１０３は、金属箔１２０が付いた状態で、上記したものと同様に、プレス成形や吸引成形などを行うことにより形成することができる。

また、この金属箔１２０付きの樹脂フィルム１００は、上記したものと同様に、加熱・加圧により半導体基板１０の一面に貼り付けることができるが、この場合、金属箔１２０と半導体基板１０の一面とは化学吸着などにより接着される。

そして、本例の樹脂フィルム１００においても、樹脂フィルム１００で被覆されたパッド２５ａ、３０ａ、４０ａに対してワイヤボンディングを行うことにより、パッド−ワイヤ電気接続部１１０が形成される。

つまり、図６に示されるように、本例のパッド−ワイヤ電気接続部１１０では、ボンディングワイヤ２００の押しつけによって樹脂１０１が薄くなる方向に変形しており、それによって、金属箔１２０および導電性粒子１０２を介してボンディングワイヤ２００とパッド２５ａ、３０ａ、４０ａとが接触し、互いの部材が金属接合するなどによって電気的に導通した構成となっている。

ここで、図７に示されるように、本例では、樹脂フィルム１００の両面において、金属箔１２０は、３つの領域に分離されている。これは、本実施形態におけるそれぞれのセンシング部２０、３１、４１、すなわち、可動部２０、左側固定電極３１、右側固定電極４１の３つに対応して、分離したものである。

このように、金属箔１２０は、それぞれのセンシング部２０、３１、４１毎に電気的に分離した状態で設けられており、各センシング部２０、３１、４１を、これと同電位となる配線部やパッドも含めて被覆し電気的なシールドを行っている。こうして、この第２の変形例では、金属箔１２０によって、センシング部２０、３１、４１が電気的にシールドされている。

電磁波などの外来ノイズにより、センシング部２０、３１、４１の誤作動が生じる恐れがある。ここで、外来ノイズとは、たとえば自動車用の加速度センサにおいては、自動車のイグニッションノイズなどである。そして、本実施形態では、可動・固定両電極の容量変化が検出信号であるが、その外来ノイズが検出信号に重畳するなどの悪影響が、発生する恐れがある。

そこで、本例のように、樹脂フィルム１００に金属箔１２０を取り付けることで、この金属箔１２０によってセンシング部２０、３１、４１を被覆してやれば、電気的なシールド効果が得られ、センシング部２０、３１、４１を外来ノイズから遮蔽することができる。そして、精度のよい検出が可能になる。

また、樹脂フィルム１１０の内部に設けられる導電性部材としては、上記導電性粒子１０２や金属板１０４のように、あらかじめ樹脂フィルム１００中に含有されたものでなくてもよい。

図８は、第３の参考例としての樹脂フィルム１００を示す概略断面図である。この樹脂フィルム１００は、その内部が細孔１０１ａを有するポーラス状となっている。

この接続手段は、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａとボンディングワイヤ２００とが電気的に接続されている部分において、樹脂フィルム１００に設けられた細孔１０１ａと、ボンディングワイヤ２００の一部が細孔１０１ａに充填された導電性部材とから構成されている。

ここで、図８において、（ａ）に示されるものは、樹脂フィルム１００全体がポーラス状になっているものであり、（ｂ）に示されるものは、樹脂フィルム１００のうちパッド２５ａ、３０ａ、４０ａに対応した部位のみがポーラス状になっているものである。このようなポーラス状のものは、樹脂１０１を発泡樹脂などにより構成したり、エッチングや針状の治具により細孔１０１ａを形成するなどにより作製できる。

そして、本例の樹脂フィルム１００においては、パッド−ワイヤ電気接続部１１０は、樹脂フィルム１００で被覆されたパッド２５ａ、３０ａ、４０ａ上にて、細孔１０１ａを含む領域に対してワイヤボンディングを行うことにより形成される。

ただし、本例の場合、樹脂フィルム１００としては、あらかじめ導電性部材が内部に含有されていないものを用いている。しかし、本例では、ワイヤボンディングのプレボンディングとしてボンディングワイヤ２００の一部に流動性を持たせて細孔１０１ａに流し込み、流し込まれたボンディングワイヤ２００の一部を導電性部材１０５としてパッド２５ａ、３０ａ、４０ａと接触させる。

つまり、ワイヤボンディングのエネルギーにより、ボンディングワイヤ２００の一部が細孔１０１ａに溶解して入り込み、これが結果的に、樹脂フィルム１００中に含有された導電性部材１０５となる。

そして、本例のパッド−ワイヤ電気接続部１１０は、図８に示されるように、ボンディングワイヤ２００の押しつけにより、樹脂フィルム１００が薄くなるように変形するとともに、細孔１０１ａに入り込んだ導電性部材１０５を介して、ボンディングワイヤ２００とパッド２５ａ、３０ａ、４０ａとが電気的に導通したものとなっている。

上記実施形態および各参考例では、パッド−ワイヤ電気接続部１１０は、樹脂フィルム１１０の内部に含有された導電性部材を備えるものとして構成され、ボンディングワイヤ２００の押しつけにより、異方性導電性接続を実現するものとしたが、パッド−ワイヤ電気接続部１１０は、これに限定されない。

たとえば、図９（ａ）に参考例として示されるように、樹脂フィルム１００で被覆されたパッド２５ａ、３０ａ、４０ａに対して、ワイヤ２００が樹脂フィルム１００を突き破り、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａに到達するようにワイヤボンディングを行うことにより、パッド−ワイヤ電気接続部１１０を形成してもよい。

また、図９（ｂ）に参考例として示されるように、樹脂フィルム１００のうちパッド２５ａ、３０ａ、４０ａに対応する部位に、プレス加工や型成形などにより開口部１０６を形成してもよい。

この場合、パッド−ワイヤ電気接続部１１０は、このような開口部１０６を有するものとなり、この開口部１０６から臨くパッド２５ａ、３０ａ、４０ａに対してワイヤボンディングを行えば、開口部１０６を介したパッド−ボンディングワイヤ間の導通を実現できる。

また、上記第1の参考例において、導電性粒子１０２を用いた樹脂フィルム１００としては、導電性粒子１０２がフィルム全体に分散されていたが、樹脂フィルム１００としては、導電性粒子１０２がフィルム全体ではなく、パッド２５ａ、３０ａ、４０ａに対応した部位のみに分散されたものを用いてもよい。

また、上記実施形態において、金属箔１２０を用いた樹脂フィルム１００は、金属箔１２０がフィルムの両面に取り付けられていたが、このような樹脂フィルム１００としては、金属箔１２０がフィルムのどちらかの一方の面のみに取り付けられたものであってもよい。

（他の実施形態）
また、上記図６に示される金属箔１２０を用いた樹脂フィルム１００では、導電性部材として導電性粒子１０２が用いられていたが、この導電性粒子１０２に代えて、上記図５に示したような金属板１０４を用いてもよい。

また、上記実施形態では、半導体加速度センサの製造方法において、樹脂フィルム１００の貼り付けを、上記ウェハ状態の半導体基板１０すなわち半導体ウェハに対して行ったが、あらかじめチップサイズの樹脂フィルム１００を用意しておき、半導体ウェハを分断した後のチップである半導体基板１０に対して、樹脂フィルム１００の貼り付けを行ってもよい。

また、樹脂フィルム１００としては、上記したポリイミド以外にも、半導体基板１０の一面に貼り付け可能なものであればよい。

また、上記実施形態では、半導体基板１０の一面側に力学量の印加によって変位可能な可動電極２４、これに対向して配置された固定電極３１、４１を設けるとともに、半導体基板１０の一面のうち両電極２４、３１、４２の周囲部にパッド２５ａ、３０ａ、４０ａを設け、そのパッドに信号取り出し用のボンディングワイヤ２００を電気的に接続してなる半導体力学量センサとしての加速度センサＳ１を提供した。

そして、このような半導体力学量センサとしては、上記した加速度センサＳ１以外にも、力学量の印加に応じて変位する可動部を有するセンシング部を備えるものであればよく、たとえば角速度センサであってもよい。

それ以外にも、本発明においては、半導体基板と、半導体基板の一面側に設けられたセンシング部と、半導体基板の一面にてセンシング部の周囲に設けられたパッドと、パッドに電気的に接続されセンシング部からの信号を取り出すためのボンディングワイヤとを備える半導体センサであればよい。たとえば、携帯電話などに用いられ電波の所定周波数を検出するＳＡＥフィルタ素子も、このような半導体センサとして挙げられる。

本発明の実施形態に係る半導体加速度センサの概略平面図である。 図１中のＡ−Ａ線に沿った半導体加速度センサの概略断面図である。 図１中のＢ−Ｂ線に沿った半導体加速度センサの概略断面図である。 図３中のＣ部拡大図である。 上記実施形態の樹脂フィルムを示す概略断面図である。 上記実施形態における第２の参考例としての樹脂フィルムを示す概略断面図である。 図７に示される樹脂フィルムを用いた半導体加速度センサの概略平面図である。 上記実施形態における第３の参考例としての樹脂フィルムを示す概略断面図である。 樹脂フィルムの他の参考例を示す概略断面図である。

符号の説明

１０…半導体基板、２０…センシング部としての可動部、２５…可動電極用パッド、
３０ａ…左側固定電極用パッド、３１…センシング部としての左側固定電極、
４０ａ…右側固定電極用パッド、４１…センシング部としての右側固定電極、
１００…樹脂フィルム、１０２…導電性部材としての導電性粒子、
１０４…導電性部材としての金属板、１２０…金属箔、２００…ボンディングワイヤ。

Claims (3)

1. 半導体基板（１０）と、
   前記半導体基板（１０）の一面側に設けられたセンシング部（２０、３１、４１）と、
   前記半導体基板（１０）の前記一面にて前記センシング部（２０、３１、４１）の周囲に設けられたパッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）と、
   前記パッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）に電気的に接続され前記センシング部（２０、３１、４１）からの信号を取り出すためのボンディングワイヤ（２００）と、
   前記半導体基板（１０）の一面上に配置され、前記センシング部（２０、３１、４１）とは離間した状態で前記センシング部（２０、３１、４１）を被覆する被覆部、および前記センシング部（２０、３１、４１）の周囲部にて前記半導体基板（１０）の前記一面に貼り付けられた貼り付け部を有する樹脂よりなる樹脂フィルム（１００）とを有し、
   前記樹脂フィルム（１００）の前記貼り付け部は、前記半導体基板（１０）の前記一面のうち前記パッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）が設けられた領域を含み、更に前記貼り付け部に設けられ、前記パッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）と前記ボンディングワイヤ（２００）とを電気的に接続する接続手段を有し、
   前記接続手段は、前記樹脂フィルム（１００）内における少なくとも前記パッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）と前記ボンディングワイヤ（２００）とが電気的に接続される部分に設けられた、導電性部材（１０４）を含み、
   前記パッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）と前記ボンディングワイヤ（２００）は、前記導電性部材（１０４）を介して電気的に導通しており、
   前記導電性部材は、前記樹脂フィルム（１００）中に埋め込まれた金属板（１０４）であることを特徴とする半導体センサ。
2. 前記接続手段は、前記樹脂フィルム（１００）に対して前記ボンディングワイヤ（２００）が押しつけられることによって、前記ボンディングワイヤ（２００）と前記導電性部材（１０４）、および、前記パッド（２５ａ、３０ａ、４０ａ）と前記導電性部材（１０４）とが接触するように、前記樹脂フィルム（１００）に形成された開口部を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体センサ。
3. 前記樹脂フィルム（１００）は、前記センシング部（２０、３１、４１）を被覆する部位では、前記センシング部（２０、３１、４１）から離れる方向に凸となったドーム形状をなしていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体センサ。

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