WO2014041648A1 - 半導体装置 - Google Patents

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WO2014041648A1
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temperature sensor
semiconductor device
heater
gas
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昭 田辺
中柴　康隆
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Renesas Electronics Corp
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    • G01P15/006—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of fluid seismic masses
    • G01P15/008—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of fluid seismic masses by using thermal pick-up
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    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/0897—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by thermal pick-up

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device equipped with a gas type acceleration sensor.
  • acceleration sensors have been widely used in portable information devices such as smartphones, tablet PCs, and portable game machines.
  • a capacitance type for example, see Patent Document 1
  • a piezoresistive type for example, see Patent Document 2
  • a gas type for example, see Patent Document 3, Patent Document 4, and Patent Document 5. It has been known.
  • the electrostatic capacitance type and the piezoresistive type are acceleration sensors using MEMS (Micro-Electro Mechanical Systems) elements. More specifically, a “mechanically movable part” is formed in a semiconductor chip by using a MEMS element. The movement of the movable part due to the acceleration of the semiconductor chip is detected through a capacitance change or a piezoelectric element. However, it is not preferable from the viewpoint of manufacturing cost that a mechanically movable part must be formed, resulting in a decrease in yield.
  • MEMS Micro-Electro Mechanical Systems
  • a heater and a temperature sensor are provided in a space in the semiconductor chip, and further, gas is sealed in the space. Due to the acceleration of the semiconductor chip, the gas in the space moves and the temperature distribution of the gas changes. By detecting the change in the temperature distribution with a temperature sensor, the acceleration of the semiconductor chip is detected. In the case of this gas type acceleration sensor, the “mechanical movable part” is unnecessary, which is preferable from the viewpoint of yield and manufacturing cost.
  • Patent Document 6 discloses a method of mounting an entire acceleration sensor package perpendicular to a printed circuit board.
  • Patent Document 7 discloses a system in which a magnetic sensor is arranged on a tapered substrate.
  • a gas-type acceleration sensor that can detect accelerations in a plurality of directions and is configured in a more advantageous form from the viewpoint of configuration and manufacturing is desired.
  • a semiconductor device in one embodiment, includes a gas-type acceleration sensor including a heater, a first temperature sensor, and a second temperature sensor as components.
  • the semiconductor device further includes a first chip in which the heater is formed on the first surface among the components, and a second chip in which the first temperature sensor and the second temperature sensor are formed on the second surface among the components.
  • a connecting member for electrically connecting the first chip and the second chip.
  • the first chip and the second chip are stacked via a connection member so that the first surface and the second surface face each other. In the stacking direction of the first chip and the second chip, the position of the heater is different from the positions of the first temperature sensor and the second temperature sensor.
  • the first temperature sensor and the second temperature sensor are arranged to face each other with the heater interposed therebetween.
  • One of the first chip and the second chip is a base chip, and the other of the first chip and the second chip is a cap chip stacked on the base chip.
  • the components of the gas acceleration sensor formed on the cap chip are in direct contact with the connection member.
  • a method for manufacturing a semiconductor device includes a gas-type acceleration sensor including a heater, a first temperature sensor, and a second temperature sensor as components.
  • the manufacturing method includes: (A) a step of forming a heater among the components on the first surface of the first chip; and (B) a first temperature sensor among the components on the second surface of the second chip. Forming a second temperature sensor; and (C) flip-connecting the first chip and the second chip via a connecting member so that the first surface and the second surface face each other. In the stacking direction of the first chip and the second chip, the position of the heater is different from the positions of the first temperature sensor and the second temperature sensor.
  • the first temperature sensor and the second temperature sensor are arranged to face each other with the heater interposed therebetween.
  • One of the first chip and the second chip is a base chip, and the other of the first chip and the second chip is a cap chip stacked on the base chip.
  • the components of the gas acceleration sensor formed on the cap chip are in direct contact with the connection member.
  • a gas type acceleration sensor configured in a more advantageous form from the viewpoint of configuration and manufacturing is realized.
  • FIG. 1 is a plan view conceptually showing the structure of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 2A conceptually shows a cross-sectional structure taken along line A-A ′ in FIG.
  • FIG. 2B conceptually shows a cross-sectional structure taken along line B-B ′ in FIG.
  • FIG. 2C is a conceptual diagram showing an example of a planar arrangement of the semiconductor device according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram for explaining the operation of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 4B is a diagram for explaining the operation of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining the operation of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the operation of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a sectional view showing an example of the structure of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing an example of a package configuration of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing an example of a package configuration of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 9C is a cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 9D is a cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 9E is a cross-sectional view showing an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 9F is a cross-sectional view showing an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 9G is a cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 9H is a cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 9I is a cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 9J is a cross-sectional view showing an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 9K is a cross-sectional view illustrating an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 9L is a cross-sectional view showing an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view illustrating another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view illustrating another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 10C is a cross-sectional view showing another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view illustrating another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view illustrating another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 10D is a cross-sectional view illustrating another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view conceptually showing the structure of the semiconductor device according to the second embodiment.
  • FIG. 12A conceptually shows a cross-sectional structure taken along line A-A ′ in FIG.
  • FIG. 12B conceptually shows a cross-sectional structure taken along line B-B ′ in FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view conceptually showing the structure of the semiconductor device according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor device according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view conceptually showing the structure of the semiconductor device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 18 is a plan view conceptually showing the structure of the semiconductor device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 19 is a plan view conceptually showing the structure of the semiconductor device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 20 is a plan view conceptually showing the structure of the semiconductor device according to the sixth embodiment.
  • FIG. 21 is a plan view conceptually showing the structure of the semiconductor device according to the sixth embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view conceptually showing the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 2A conceptually shows a cross-sectional structure taken along line AA ′ in FIG.
  • FIG. 2B conceptually shows a cross-sectional structure taken along line BB ′ in FIG.
  • the semiconductor device includes at least two semiconductor chips, and the semiconductor chips are stacked.
  • the lower semiconductor chip is hereinafter referred to as “base chip 100”, and the upper chip is hereinafter referred to as “cap chip 200”.
  • the cap chip 200 is stacked on the base chip 100. More specifically, the base chip 100 and the cap chip 200 are stacked so that the surface 101 of the base chip 100 and the surface 201 of the cap chip 200 face each other. That is, the base chip 100 and the cap chip 200 are flip-connected.
  • connection member 300 is used for electrical connection between the base chip 100 and the cap chip 200.
  • the connection member 300 is a bump (bump electrode).
  • the connection member 300 not only electrically connects the base chip 100 and the cap chip 200 but also serves as a spacer that mechanically supports the cap chip 200. That is, the base chip 100 and the cap chip 200 are stacked via the connection member 300. In order to stably support the cap chip 200, it is sufficient that three or more connection members 300 are provided. In addition, some of the connection members 300 may be “dummy connection members” that do not actually contribute to electrical connection.
  • the stacking direction of the base chip 100 and the cap chip 200 is referred to as the Z direction.
  • In-plane directions orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction.
  • the X direction and the Y direction are orthogonal to each other.
  • the semiconductor device includes a gas acceleration sensor 10.
  • the gas acceleration sensor 10 detects the acceleration of the semiconductor device by detecting a change in the temperature distribution of the gas in the space 40. More specifically, the gas acceleration sensor 10 includes a heater 20, a first temperature sensor 30-1, and a second temperature sensor 30-2 as components.
  • the heater 20 generates heat when energized.
  • the heater 20 is formed of a metal wiring such as Al or Cu.
  • the metal wiring as the heater 20 is formed so as to extend in the Y direction.
  • the heater 20 is formed on the cap chip 200 side. More specifically, the heater 20 is formed on the surface 201 of the cap chip 200 and is exposed to the space 40.
  • the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are provided for measuring the temperature of the gas in the space 40.
  • the space 40 is filled with an inert gas such as nitrogen, argon, or helium, or air.
  • these temperature sensors 30 are also formed of metal wiring such as Al or Cu.
  • the metal wiring as the temperature sensor 30 is formed so as to extend in the Y direction.
  • the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are formed on the base chip 100 side. More specifically, the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are formed on the surface 101 of the base chip 100 and are exposed to the space 40.
  • the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are arranged on both sides of the heater 20 as a heat source.
  • the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are arranged to face each other with the heater 20 in between.
  • the distance between the first temperature sensor 30-1 and the heater 20 is equal to the distance between the second temperature sensor 30-2 and the heater 20. That is, the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are arranged at symmetrical positions with the heater 20 as the center.
  • the position of the heater 20 is different from the positions of the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2. This is because the heater 20 is formed on the surface 201 of the cap chip 200, while the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are formed on the surface 101 of the base chip 100. It is.
  • the heater 20 is in direct contact with the connection member 300 at two different points. More specifically, the pair of connection members 300 are provided apart from each other in the Y direction, and both ends of the heater 20 (metal wiring) are in direct contact with each of the pair of connection members 300.
  • the pair of connection members 300 are in contact with the wiring 50 formed on the surface 101 of the base chip 100.
  • the wiring 50 is electrically connected to elements formed in the base chip 100.
  • the wiring 50 is not always necessary, and the connection member 300 may be in contact with an electrode pad formed on the surface 101 of the base chip 100.
  • a current can be directly supplied from the base chip 100 through the connecting member 300 to the heater 20 formed on the cap chip 200 side.
  • the fact that the heater 20 on the cap chip 200 side is in direct contact with the connection member 300 means that the heater 20 also serves as an electrode pad. In this case, there is no need to separately form an electrode pad on the surface 201 of the cap chip 200 or route the wiring inside the cap chip 200. Therefore, the manufacturing is easy and the manufacturing cost is reduced.
  • FIG. 2C conceptually shows an example of a planar arrangement of the semiconductor device according to the present embodiment.
  • a side fill 250 for example, polyimide
  • the first temperature sensor 30-1, the second temperature sensor 30-2, and the wiring 50 are formed so as to protrude outside the side fill 250.
  • the connection member 300 (bump) includes a bump that contacts the heater 20 and allows a current to flow, and a dummy bump that does not contribute to electrical connection. In order to stably support the cap chip 200, it is sufficient that three or more connection members 300 (bumps) are provided.
  • FIG. 3 shows a temperature distribution in a state where the semiconductor device is not accelerated (for example, a stationary state).
  • the vertical axis represents temperature
  • the horizontal axis represents the position in the X direction. In this state, a symmetrical temperature distribution centering on the position of the heater 20 is formed.
  • FIG. 4A conceptually shows a state in which “acceleration in the ⁇ X direction” is applied to the semiconductor device.
  • FIG. 4B shows the temperature distribution in the state shown in FIG. 4A.
  • the gas in the space 40 cannot follow the movement of the semiconductor device. Therefore, in the space 40, a gas flow (relative movement) occurs in a direction (+ X direction) opposite to the acceleration direction A ( ⁇ X direction). Since hot gas flows in the + X direction in the space 40, the temperature distribution is also biased in the + X direction.
  • the temperature increases at the position of the second temperature sensor 30-2, while the temperature decreases at the position of the first temperature sensor 30-1.
  • the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 such a temperature change pattern can be detected. In other words, it is possible to detect “acceleration in the ⁇ X direction” from detection of such a temperature change pattern.
  • the detected temperature change pattern is opposite to that shown in FIG. 4B. Accordingly, it is possible to distinguish between “acceleration in the ⁇ X direction” and “acceleration in the + X direction”.
  • FIG. 5A conceptually shows a state in which “acceleration in the ⁇ Z direction” is applied to the semiconductor device.
  • FIG. 5B shows the temperature distribution in the state shown in FIG. 5A.
  • the gas in the space 40 cannot follow the movement of the semiconductor device. Therefore, in the space 40, a gas flow (relative movement) occurs in a direction (+ Z direction) opposite to the acceleration direction A ( ⁇ Z direction). Since hot gas flows in the + Z direction in the space 40, the temperature distribution is also biased in the + Z direction. As a result, the temperature decreases at the positions of both the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2.
  • the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 such a temperature change pattern can be detected.
  • “acceleration in the ⁇ Z direction” can be detected from detection of such a temperature change pattern.
  • the gas-type acceleration sensor 10 of the present embodiment it is possible to detect accelerations in two directions of the X direction and the Z direction with a simple configuration.
  • the acceleration in the X direction can be detected because the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are disposed on both sides of the heater 20 in the X direction.
  • the acceleration in the Z direction can be detected because the position of the heater 20 is different from the positions of the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 in the Z direction.
  • the heater 20 on the cap chip 200 side is in direct contact with the connection member 300.
  • the heater 20 also serves as an electrode pad.
  • FIG. 6 shows an example of the structure of the semiconductor device according to this embodiment.
  • a transistor 120 is formed on a silicon substrate 110.
  • An insulating film 130 is formed so as to cover the silicon substrate 110 and the transistor 120, and a multilayer wiring 140 connected to the transistor 120 is formed in the insulating film 130.
  • an insulating film 150 is formed on the insulating film 130, and a via 160 connected to the multilayer wiring 140 is formed in the insulating film 150.
  • an uppermost layer wiring 170 connected to the via 160 is formed on the insulating film 150.
  • the uppermost layer wiring 170 includes a temperature sensor 30, a wiring 50, an electrode pad, and the like.
  • the uppermost layer wiring 170 is made of, for example, Al.
  • an insulating film 220 is formed on the silicon substrate 210.
  • metal wiring eg, Al
  • the number of insulating layers on the base chip 100 described above is larger than the total number of insulating layers on the cap chip 200.
  • bumps are formed as connection members 300.
  • the bump 300 not only electrically connects the base chip 100 and the cap chip 200 but also serves as a spacer that mechanically supports the cap chip 200.
  • the heater 20 formed on the cap chip 200 side is in direct contact with the bump 300. That is, the heater 20 also serves as an electrode pad. A current can be directly supplied to the heater 20 via the bumps 300.
  • a side fill 250 (eg, polyimide) is formed so as to surround the cap chip 200.
  • a space 40 surrounded by the base chip 100, the cap chip 200 and the side fill 250 is formed. Gas is sealed in the space 40.
  • the gas acceleration sensor 10 detects the acceleration of the semiconductor device by detecting a change in the temperature distribution of the gas in the space 40.
  • the transistor 120 is formed in the base chip 100, but no transistor is formed in the cap chip 200. This is because the heater 20 is in direct contact with the bump 300 and ON / OFF of the heater 20 can be controlled from the base chip 100 side. In the cap chip 200, it is not necessary to form a transistor for controlling ON / OFF of the heater 20 or a multilayer wiring. Therefore, the manufacturing cost is reduced.
  • the quality of the silicon substrate 210 of the cap chip 200 may be lower than the quality of the silicon substrate 110 of the base chip 100 on which the transistor 120 is formed. This also contributes to a reduction in manufacturing cost.
  • defect density One index of silicon substrate (semiconductor substrate) quality is “defect density”.
  • the defect density of the silicon substrate 210 of the cap chip 200 may be higher than the defect density of the silicon substrate 110 of the base chip 100.
  • a light scattering method is generally used as a method for measuring defects on the surface of the substrate (wafer). According to the light scattering method, the surface of a substrate (wafer) is irradiated with a convergent laser beam having a wavelength of 400 to 700 nm. And the scattered light in a defective part is detected with a light receiving element. The defect density can be obtained based on the detection frequency, detection state, etc. of the scattered light.
  • the heater 20 which is a heat source is formed on the upper cap chip 200.
  • the heater 20 which is a heat source is formed on the upper cap chip 200.
  • heat radiation from the uppermost silicon substrate 210 can be expected.
  • the position of the heater 20 is far from the transistor 120 formed in the base chip 100, the influence of the heat of the heater 20 on the operation of the transistor 120 can be suppressed.
  • Electrode pads (a part of the uppermost layer wiring 170) on the surface of the base chip 100 are connected to the leads 500 through bonding wires 400. Further, the semiconductor device is sealed with the mold resin 600.
  • FIGS. 9A to 9L are cross-sectional views showing an example of a manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment.
  • a laminated structure of the silicon substrate 110, the insulating film 130, and the insulating film 150 of the base chip 100 is formed.
  • the transistor 120 (not shown) is formed on the silicon substrate 110.
  • a multilayer wiring 140 (not shown) is formed in the insulating film 130.
  • a via 160 (not shown) is formed in the insulating film 150.
  • the uppermost layer wiring 170 is formed on the surface of the insulating film 150.
  • the uppermost layer wiring 170 includes a temperature sensor 30, a wiring 50, an electrode pad, and the like.
  • the uppermost layer wiring 170 is made of, for example, Al.
  • a resist film 310 is formed so as to cover the insulating film 150 and the uppermost layer wiring 170. Furthermore, an opening is formed at a position where the bump 300 is formed later.
  • a Cu plating layer 180 is formed on the uppermost wiring 170 in the opening.
  • solder 320 is formed so as to fill the opening.
  • the solder 320 is, for example, an Sn alloy.
  • the resist film 310 is removed.
  • solder reflow is performed.
  • solder reflow is performed.
  • the spherical solder 330 is formed.
  • the cap chip 200 is also formed in the same manner as the base chip 100 described above. As shown in FIG. 9H, an insulating film 220 is formed on the silicon substrate 210. A metal wiring (eg, Al) that functions as the heater 20 is formed on the surface of the insulating film 220. Further, the spherical solder 330 is formed on the insulating film 220 by the same method as in the case of the base chip 100. Note that no transistor is formed on the silicon substrate 210.
  • Al metal wiring
  • the base chip 100 and the cap chip 200 are overlaid so that the surfaces face each other.
  • the superposition is performed so that the spherical solder 330 on the base chip 100 side and the spherical solder 330 on the cap chip 200 side are in contact with each other. That is, the base chip 100 and the cap chip 200 are formed so that the distribution positions of the spherical solders 330 coincide with each other, and are laminated so that the spherical solders 330 are in contact with each other.
  • solder reflow is performed.
  • the spherical solders 330 are mixed together, and the bumps 300 are formed. In this way, the base chip 100 and the cap chip 200 are flip-connected via the bumps 300.
  • the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are arranged to face each other with the heater 20 interposed therebetween.
  • the position of the heater 20 is different from the positions of the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2.
  • the heater 20 formed on the cap chip 200 is in direct contact with the bump 300.
  • the semiconductor device is sealed with the mold resin 600.
  • the bump 300 prevents the mold resin 600 from entering.
  • a gas is sealed in the space 40 by sealing in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, helium, or an air atmosphere.
  • an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, helium, or an air atmosphere.
  • the method for forming the side fill 250 is not limited to the above method. A modification will be described with reference to FIGS. 10A to 10D.
  • polyimide 350 is applied as shown in FIG. 10A.
  • This polyimide 350 is photosensitive. At this time, the entry of the polyimide 350 is prevented by the bump 300.
  • gas is sealed in the space 40 by applying in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, helium, or an air atmosphere. Thereby, the space 40 of the gas type acceleration sensor 10 is formed.
  • the polyimide 350 is partially removed by light exposure. Specifically, the polyimide 350 in the electrode pad portion on the surface of the base chip 100 is removed. At this time, the polyimide 350 on the silicon substrate 210 of the cap chip 200 is also removed. The polyimide 350 remaining in this way becomes the side fill 250 shown in FIG.
  • the laminated structure of the base chip 100 and the cap chip 200 is mounted on the lead frame. Then, as shown in FIG. 10C, the electrode pad (a part of the uppermost layer wiring 170) on the surface of the base chip 100 is connected to the lead 500 through the bonding wire 400.
  • the semiconductor device is sealed with the mold resin 600.
  • the heater 20 is formed on the upper cap chip 200, and the temperature sensor 30 is formed on the lower base chip 100. This relationship may be reversed. That is, the heater 20 may be formed on the lower base chip 100 and the temperature sensor 30 may be formed on the upper cap chip 200. This case will be described in the second embodiment. In addition, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate
  • FIG. 11 is a plan view conceptually showing the structure of the semiconductor device according to the second embodiment.
  • FIG. 12A conceptually shows a cross-sectional structure taken along line A-A ′ in FIG.
  • FIG. 12B conceptually shows a cross-sectional structure taken along line B-B ′ in FIG.
  • the heater 20 is formed on the surface 101 of the base chip 100 and exposed to the space 40.
  • the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are formed on the surface 201 of the cap chip 200 and exposed to the space 40.
  • the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are arranged to face each other with the heater 20 interposed therebetween.
  • the position of the heater 20 is different from the positions of the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2.
  • the first temperature sensor 30-1 formed on the upper cap chip 200 is in direct contact with the connection member 300. More specifically, the pair of connection members 300 are provided apart from each other in the Y direction, and both ends of the first temperature sensor 30-1 (metal wiring) are in direct contact with each of the pair of connection members 300. . The same applies to the second temperature sensor 30-2.
  • a signal can be sent directly from the base chip 100 via the connecting member 300 to the temperature sensor 30 formed on the cap chip 200 side.
  • the fact that the temperature sensor 30 on the cap chip 200 side is in direct contact with the connection member 300 means that the temperature sensor 30 also serves as an electrode pad. In this case, there is no need to separately form an electrode pad on the surface 201 of the cap chip 200 or route the wiring inside the cap chip 200. Therefore, the manufacturing is easy and the manufacturing cost is reduced.
  • the manufacturing cost is reduced.
  • a silicon substrate 210 of the cap chip 200 that is not so high quality and expensive may be used. That is, the quality of the silicon substrate 210 of the cap chip 200 may be lower than the quality of the silicon substrate 110 of the base chip 100 on which the transistor 120 is formed. This also contributes to a reduction in manufacturing cost.
  • Acceleration detection is the same as in the first embodiment. Also with the configuration according to the present embodiment, it is possible to detect acceleration in two directions, the X direction and the Z direction.
  • FIG. 13 conceptually shows the configuration of a semiconductor device according to a third embodiment.
  • the gas acceleration sensor 10 further includes a third temperature sensor 30-3 and a fourth temperature sensor 30-4 as components.
  • the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate
  • the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are formed on the base chip 100 side, whereas the third temperature sensor 30-3 and the fourth temperature sensor 30-4 are on the cap chip 200 side. Is formed. More specifically, the third temperature sensor 30-3 and the fourth temperature sensor 30-4 are formed on the surface 201 of the cap chip 200 and are exposed to the space 40.
  • the third temperature sensor 30-3 and the fourth temperature sensor 30-4 are arranged to face each other with the heater 20 interposed therebetween.
  • the distance between the third temperature sensor 30-3 and the heater 20 is equal to the distance between the fourth temperature sensor 30-4 and the heater 20. That is, the third temperature sensor 30-3 and the fourth temperature sensor 30-4 are arranged at symmetrical positions with the heater 20 as the center.
  • the position in the X direction is the same in the first temperature sensor 30-1 and the third temperature sensor 30-3, and the same in the second temperature sensor 30-2 and the fourth temperature sensor 30-4. There may be. That is, the first temperature sensor 30-1 and the third temperature sensor 30-3 may face each other, and the second temperature sensor 30-2 and the fourth temperature sensor 30-4 may face each other.
  • each of the third temperature sensor 30-3 and the fourth temperature sensor 30-4 is formed so as to be in direct contact with the connection member 300.
  • FIG. 14 conceptually shows a state in which “acceleration in the ⁇ Z direction” is applied to the semiconductor device.
  • the gas in the space 40 cannot follow the movement of the semiconductor device. Therefore, in the space 40, a gas flow (relative movement) occurs in a direction (+ Z direction) opposite to the acceleration direction A ( ⁇ Z direction).
  • the temperature decreases at the positions of both the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2.
  • the temperature rises at the positions of both the third temperature sensor 30-3 and the fourth temperature sensor 30-4. “Acceleration in the ⁇ Z direction” can be detected from detection of such a temperature change pattern.
  • the measured temperature is measured between the first temperature sensor 30-1 (second temperature sensor 30-2) and the third temperature sensor 30-3 (fourth temperature sensor 30-4) facing each other.
  • the temperature change pattern can be detected more clearly.
  • the sensitivity and accuracy of the gas type acceleration sensor 10 are improved by a method based on the difference instead of the absolute value. For example, even if the offset value fluctuates due to changes in the surrounding environment, accurate acceleration detection is possible with this method based on the difference.
  • a combination of the second embodiment and the third embodiment is also possible.
  • FIG. 15 conceptually shows the configuration of a semiconductor device according to a fourth embodiment.
  • the gas acceleration sensor 10 includes two heaters 20 (first heater 20A and second heater 20B) as components.
  • first heater 20A and second heater 20B the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate
  • omitted suitably.
  • the first heater 20A is formed on the cap chip 200 side, and is the same as the heater 20 in the first embodiment.
  • the second heater 20B is formed on the base chip 100 side. More specifically, the second heater 20 ⁇ / b> B is formed on the surface 101 of the base chip 100 and is exposed to the space 40. In the X direction, the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are arranged to face each other with the second heater 20B interposed therebetween. The first heater 20A and the second heater 20B may be provided so as to face each other.
  • FIG. 16 conceptually shows a state in which “acceleration in the ⁇ Z direction” is applied to the semiconductor device.
  • the gas in the space 40 cannot follow the movement of the semiconductor device. Therefore, in the space 40, a gas flow (relative movement) occurs in a direction (+ Z direction) opposite to the acceleration direction A ( ⁇ Z direction).
  • the first heater 20A and the second heater 20B are alternately energized (ON). That is, when the first heater 20A is ON, the second heater 20B is OFF, and when the first heater 20A is OFF, the second heater 20B is ON.
  • the first heater 20A is ON, the first heater 20A is located away from the temperature sensor 30, so that the temperature change detected by the temperature sensor 30 when the acceleration in the Z direction is applied is large.
  • the second heater 20B is ON, since the second heater 20B is directly beside the temperature sensor 30, the temperature change detected by the temperature sensor 30 when the acceleration in the Z direction is applied is small.
  • the temperature change pattern can be detected more clearly by taking the difference between the measured temperatures in both cases.
  • the sensitivity and accuracy of the gas type acceleration sensor 10 are improved by a method based on the difference instead of the absolute value. For example, even if the offset value fluctuates due to changes in the surrounding environment, accurate acceleration detection is possible with this method based on the difference.
  • a plurality of gas acceleration sensors 10 are provided in a semiconductor device.
  • a first gas-type acceleration sensor 10-1 and a second gas-type acceleration sensor 10-2 are provided.
  • the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate
  • two cap chips 200 are mounted on a single base chip 100.
  • the periphery of the first cap chip 200-1 is surrounded by the side fill 250-1
  • the periphery of the second cap chip 200-2 is surrounded by the side fill 250-2.
  • the first cap chip 200-1 and the second cap chip 200-2 correspond to the first gas type acceleration sensor 10-1 and the second gas type acceleration sensor 10-2, respectively.
  • the heater 20 of the first gas type acceleration sensor 10-1 is formed on the first cap chip 200-1.
  • the heater 20 of the second gas type acceleration sensor 10-2 is formed in the second cap chip 200-2.
  • the temperature sensor 30 of the first gas type acceleration sensor 10-1 and the temperature sensor 30 of the second gas type acceleration sensor 10-2 are formed in a single base chip 100.
  • the operations of the first gas type acceleration sensor 10-1 and the second gas type acceleration sensor 10-2 are the same as those in the first embodiment.
  • each of the first gas type acceleration sensor 10-1 and the second gas type acceleration sensor 10-2 is arranged so as to be able to detect acceleration in the X direction and the Z direction. Has been.
  • correction processing can be performed.
  • the direction in which acceleration can be detected may be different between the first gas type acceleration sensor 10-1 and the second gas type acceleration sensor 10-2.
  • the in-plane direction in which acceleration can be detected is different (crossed) between the first gas acceleration sensor 10-1 and the second gas acceleration sensor 10-2.
  • the first gas acceleration sensor 10-1 is arranged so as to be able to detect accelerations in two directions, the X direction and the Z direction.
  • the second gas type acceleration sensor 10-2 is arranged so as to be able to detect acceleration in two directions of the Y direction and the Z direction. As a result, acceleration in all directions can be detected.
  • a plurality of gas-type acceleration sensors 10 are provided in a semiconductor device, as in the fifth embodiment. However, unlike the fifth embodiment, a plurality of gas-type acceleration sensors 10 are formed using a single base chip 100 and a single cap chip 200. In addition, the description which overlaps with 5th Embodiment is abbreviate
  • a single cap chip 200 is mounted on a single base chip 100.
  • the periphery of the cap chip 200 is surrounded by a side fill 250.
  • the heater 20 of the first gas type acceleration sensor 10-1 and the heater 20 of the second gas type acceleration sensor 10-2 are formed in a single cap chip 200.
  • the temperature sensor 30 of the first gas type acceleration sensor 10-1 and the temperature sensor 30 of the second gas type acceleration sensor 10-2 are formed in a single base chip 100.
  • the first gas type acceleration sensor 10-1 and the second gas type acceleration sensor are interposed between the first gas type acceleration sensor 10-1 and the second gas type acceleration sensor 10-2.
  • a “partition” for isolating the sensor 10-2 is formed.
  • An insulating film may be formed as the partition.
  • the partition may be formed by using the bump 300.
  • a “bump row 300A” is formed by a plurality of bumps 300 arranged in a row without a gap.
  • the bump row 300A may be used as a partition. Since the bump example 300A is conductive, care must be taken so that the bump row 300A does not contact the temperature sensor 30 on the base chip 100 side. Further, the bump rows 300A may be arranged so as to have a slight gap as long as they do not affect the adjacent gas type acceleration sensor.
  • each of the first gas type acceleration sensor 10-1 and the second gas type acceleration sensor 10-2 is arranged so as to be able to detect acceleration in two directions of the X direction and the Z direction. Has been.
  • correction processing can be performed.
  • the direction in which acceleration can be detected may be different between the first gas type acceleration sensor 10-1 and the second gas type acceleration sensor 10-2.
  • the in-plane direction in which acceleration can be detected is different (crossed) between the first gas type acceleration sensor 10-1 and the second gas type acceleration sensor 10-2.
  • the first gas acceleration sensor 10-1 is arranged so as to be able to detect accelerations in two directions, the X direction and the Z direction.
  • the second gas type acceleration sensor 10-2 is arranged so as to be able to detect acceleration in two directions of the Y direction and the Z direction. As a result, acceleration in all directions can be detected.

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Abstract

半導体装置は、ヒータ、第１温度センサ及び第２温度センサを構成要素として含むガス式加速度センサを備える。半導体装置は、更に、ヒータが表面に形成された第１チップと、温度センサが表面に形成された第２チップと、それらチップ間を電気的に接続する接続部材と、を備える。第１チップと第２チップは、表面同士が対向するように、接続部材を介して積層されている。その積層方向において、ヒータ位置は、温度センサの位置と異なっている。積層方向に直交する面内方向において、第１温度センサと第２温度センサは、ヒータを挟んで対向するように配置されている。第１チップと第２チップのうち上方のキャップチップに形成されたガス式加速度センサの構成要素は、接続部材と直接接触している。

Description

半導体装置
　本発明は、半導体装置に関し、特に、ガス式加速度センサを搭載した半導体装置に関する。
　近年、スマートフォン、タブレットＰＣ、携帯ゲーム機などの携帯情報機器において、加速度センサが広く利用されている。代表的な加速度センサとして、静電容量式（例えば、特許文献１参照）、ピエゾ抵抗式（例えば、特許文献２参照）、ガス式（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）が知られている。
　静電容量式とピエゾ抵抗式は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子を用いた加速度センサである。より詳細には、ＭＥＭＳ素子を利用することにより“機械的な可動部分”が半導体チップ中に形成される。そして、半導体チップの加速による当該可動部分の移動が、容量変化やピエゾ素子を通して検出される。但し、機械的な可動部分を形成しなければならないことは、歩留まりの低下を招き、製造コストの観点から好ましくない。
　ガス式の加速度センサの場合、半導体チップ内の空間にヒータ及び温度センサが設けられ、更に、その空間にガスが封入される。半導体チップの加速により、空間内のガスが移動し、ガスの温度分布が変化する。その温度分布の変化を温度センサで検出することにより、半導体チップの加速が検知される。このガス式加速度センサの場合、“機械的な可動部”は不要であり、歩留まり及び製造コストの観点から好ましい。
　尚、一般的なセンサに関連する技術として、次のものも知られている。特許文献６には、加速度センサのパッケージ全体をプリント基板に対して垂直に実装する方式が開示されている。特許文献７には、テーパー形状の基板上に磁気センサを配置する方式が示されている。
特開２０００－０４６８５９号公報 特開平９－２３６６１６号公報 ＵＳ特許第６１８２５０９号 特開２００５－３５１８９２号公報 特開２００８－３９５１９号公報 特開平１１－２１１７５０号公報 特開２００９－１２２０４１号公報
　従来の加速度センサと異なり、複数方向の加速度を検知することができ、構成上及び製造上の観点からより有利な形で構成されるガス式加速度センサが望まれる。
　その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるだろう。
　一実施の形態において、半導体装置が提供される。半導体装置は、ヒータ、第１温度センサ及び第２温度センサを構成要素として含むガス式加速度センサを備える。半導体装置は、更に、上記構成要素のうちヒータが第１表面に形成された第１チップと、上記構成要素のうち第１温度センサと第２温度センサが第２表面に形成された第２チップと、第１チップと第２チップとを電気的に接続する接続部材と、を備える。第１チップと第２チップは、第１表面と第２表面が対向するように、接続部材を介して積層されている。第１チップと第２チップの積層方向において、ヒータの位置は、第１温度センサ及び第２温度センサの位置と異なっている。積層方向に直交する第１面内方向において、第１温度センサと第２温度センサは、ヒータを挟んで対向するように配置されている。第１チップと第２チップのうち一方が、ベースチップであり、第１チップと第２チップのうち他方が、ベースチップ上に積層されたキャップチップである。キャップチップに形成されたガス式加速度センサの構成要素は、接続部材と直接接触している。
　他の実施の形態において、半導体装置の製造方法が提供される。半導体装置は、ヒータ、第１温度センサ及び第２温度センサを構成要素として含むガス式加速度センサを備える。製造方法は、（Ａ）第１チップの第１表面上に、構成要素のうちヒータを形成する工程と、（Ｂ）第２チップの第２表面上に、構成要素のうち第１温度センサと第２温度センサを形成する工程と、（Ｃ）第１チップと第２チップを、第１表面と第２表面が対向するように、接続部材を介してフリップ接続する工程と、を含む。第１チップと第２チップの積層方向において、ヒータの位置は、第１温度センサ及び第２温度センサの位置と異なっている。積層方向に直交する第１面内方向において、第１温度センサと第２温度センサは、ヒータを挟んで対向するように配置される。第１チップと第２チップのうち一方が、ベースチップであり、第１チップと第２チップのうち他方が、ベースチップ上に積層されたキャップチップである。キャップチップに形成されたガス式加速度センサの構成要素は、接続部材と直接接触する。
　構成上及び製造上の観点からより有利な形で構成されるガス式加速度センサが実現される。
図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の構成を概念的に示す平面図である。 図２Ａは、図１中の線Ａ－Ａ’に沿った断面構造を概念的に示している。 図２Ｂは、図１中の線Ｂ－Ｂ’に沿った断面構造を概念的に示している。 図２Ｃは、第１の実施の形態に係る半導体装置の平面配置の一例を示す概念図である。 図３は、第１の実施の形態に係る半導体装置の作用を説明するための図である。 図４Ａは、第１の実施の形態に係る半導体装置の作用を説明するための図である。 図４Ｂは、第１の実施の形態に係る半導体装置の作用を説明するための図である。 図５Ａは、第１の実施の形態に係る半導体装置の作用を説明するための図である。 図５Ｂは、第１の実施の形態に係る半導体装置の作用を説明するための図である。 図６は、第１の実施の形態に係る半導体装置の構造の一例を示す断面図である。 図７は、第１の実施の形態に係る半導体装置のパッケージ構成の一例を示す概念図である。 図８は、第１の実施の形態に係る半導体装置のパッケージ構成の一例を示す概念図である。 図９Ａは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図９Ｂは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図９Ｃは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図９Ｄは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図９Ｅは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図９Ｆは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図９Ｇは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図９Ｈは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図９Ｉは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図９Ｊは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図９Ｋは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図９Ｌは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 図１０Ａは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す断面図である。 図１０Ｂは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す断面図である。 図１０Ｃは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す断面図である。 図１０Ｄは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す断面図である。 図１１は、第２の実施の形態に係る半導体装置の構成を概念的に示す平面図である。 図１２Ａは、図１１中の線Ａ－Ａ’に沿った断面構造を概念的に示している。 図１２Ｂは、図１１中の線Ｂ－Ｂ’に沿った断面構造を概念的に示している。 図１３は、第３の実施の形態に係る半導体装置の構成を概念的に示す断面図である。 図１４は、第３の実施の形態に係る半導体装置の作用を説明するための図である。 図１５は、第４の実施の形態に係る半導体装置の構成を概念的に示す断面図である。 図１６は、第４の実施の形態に係る半導体装置の作用を説明するための図である。 図１７は、第４の実施の形態に係る半導体装置の作用を説明するための図である。 図１８は、第５の実施の形態に係る半導体装置の構成を概念的に示す平面図である。 図１９は、第５の実施の形態に係る半導体装置の構成を概念的に示す平面図である。 図２０は、第６の実施の形態に係る半導体装置の構成を概念的に示す平面図である。 図２１は、第６の実施の形態に係る半導体装置の構成を概念的に示す平面図である。
　１．第１の実施の形態
　１－１．基本構成
　図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の構成を概念的に示す平面図である。図２Ａは、図１中の線Ａ－Ａ’に沿った断面構造を概念的に示している。図２Ｂは、図１中の線Ｂ－Ｂ’に沿った断面構造を概念的に示している。
　本実施の形態に係る半導体装置は、少なくとも２つの半導体チップを備えており、それら半導体チップが積層されている。下側の半導体チップは、以下「ベースチップ１００」と参照され、上側のチップは、以下「キャップチップ２００」と参照される。キャップチップ２００は、ベースチップ１００の上に積層されている。より詳細には、ベースチップ１００とキャップチップ２００は、ベースチップ１００の表面１０１とキャップチップ２００の表面２０１が対向するように積層されている。つまり、ベースチップ１００とキャップチップ２００は、フリップ接続されている。
　ベースチップ１００とキャップチップ２００との間の電気的接続に用いられるのが「接続部材３００」である。典型的には、接続部材３００は、バンプ（バンプ電極）である。この接続部材３００は、ベースチップ１００とキャップチップ２００との間を電気的に接続するだけでなく、キャップチップ２００を機械的に支えるスペーサとしての役割をも果たす。つまり、ベースチップ１００とキャップチップ２００は、接続部材３００を介して積層されている。キャップチップ２００を安定的に支えるためには、３個以上の接続部材３００が設けられていればよい。また、一部の接続部材３００は、実際には電気的接続に寄与しない“ダミーの接続部材”であってもよい。
　以下の説明において、ベースチップ１００とキャップチップ２００の積層方向は、Ｚ方向と参照される。Ｚ方向と直交する面内方向は、Ｘ方向とＹ方向である。Ｘ方向とＹ方向は、互いに直交している。
　本実施の形態に係る半導体装置は、ガス式加速度センサ１０を備えている。ガス式加速度センサ１０は、空間４０内のガスの温度分布の変化を検出することにより、半導体装置の加速度を検知する。より詳細には、ガス式加速度センサ１０は、ヒータ２０、第１温度センサ３０－１及び第２温度センサ３０－２を構成要素として備えている。
　ヒータ２０は、通電により熱を発生する。典型的には、ヒータ２０は、ＡｌやＣｕ等の金属配線で形成される。例えば、図１に示されるように、ヒータ２０としての金属配線は、Ｙ方向に延在するように形成されている。また、本実施の形態では、図２Ａに示されるように、ヒータ２０は、キャップチップ２００側に形成されている。より詳細には、ヒータ２０は、キャップチップ２００の表面２０１上に形成されており、空間４０に露出している。
　第１温度センサ３０－１及び第２温度センサ３０－２は、空間４０内のガスの温度を計測するために設けられている。空間４０には、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス、若しくは空気が封入されている。また、典型的には、これら温度センサ３０も、ＡｌやＣｕ等の金属配線で形成される。例えば、図１に示されるように、温度センサ３０としての金属配線は、Ｙ方向に延在するように形成されている。また、本実施の形態では、図２Ａに示されるように、第１温度センサ３０－１と第２温度センサ３０－２は、ベースチップ１００側に形成されている。より詳細には、第１温度センサ３０－１と第２温度センサ３０－２は、ベースチップ１００の表面１０１上に形成されており、空間４０に露出している。
　また、図１及び図２Ａに示されるように、第１温度センサ３０－１と第２温度センサ３０－２は、熱源であるヒータ２０の両側に配置されている。言い換えれば、Ｘ方向において、第１温度センサ３０－１と第２温度センサ３０－２は、ヒータ２０を挟んで対向するように配置されている。典型的には、第１温度センサ３０－１とヒータ２０との間隔は、第２温度センサ３０－２とヒータ２０との間隔と等しい。つまり、第１温度センサ３０－１と第２温度センサ３０－２は、ヒータ２０を中心として対称な位置に配置されている。
　更に、Ｚ方向において、ヒータ２０の位置は、第１温度センサ３０－１及び第２温度センサ３０－２の位置と異なっている。これは、ヒータ２０がキャップチップ２００の表面２０１上に形成されている一方で、第１温度センサ３０－１及び第２温度センサ３０－２がベースチップ１００の表面１０１上に形成されているからである。
　尚、熱を発生させるために、ヒータ２０に通電する必要がある。本実施の形態によれば、図２Ｂに示されるように、ヒータ２０は、異なる２点において、接続部材３００と直接接触している。より詳細には、一対の接続部材３００がＹ方向において離間して設けられており、ヒータ２０（金属配線）の両端がその一対の接続部材３００のそれぞれと直接接触している。一対の接続部材３００は、ベースチップ１００の表面１０１上に形成された配線５０と接触している。そして、その配線５０が、ベースチップ１００内部に形成された素子と電気的に接続されている。尚、配線５０は必ずしも必要ではなく、接続部材３００は、ベースチップ１００の表面１０１上に形成された電極パッドと接触していてもよい。
　このように、キャップチップ２００側に形成されたヒータ２０に対しては、ベースチップ１００から接続部材３００を介して直接電流を供給することができる。キャップチップ２００側のヒータ２０が接続部材３００と直接接触していることは、そのヒータ２０が電極パッドの役割も兼ねていることを意味する。この場合、キャップチップ２００の表面２０１に電極パッドを別途形成したり、キャップチップ２００内部に配線を引き回したりする必要がない。従って、製造が容易であり、又、製造コストも削減される。
　図２Ｃは、本実施の形態に係る半導体装置の平面配置の一例を概念的に示している。図２Ｃにおいて、キャップチップ２００の周りを囲むように、サイドフィル２５０（例：ポリイミド）が形成されている。上述の第１温度センサ３０－１、第２温度センサ３０－２及び配線５０は、そのサイドフィル２５０の外側に突出するように形成されている。また、接続部材３００（バンプ）は、ヒータ２０と接触し電流を流すバンプと、電気的接続に寄与しないダミーのバンプとを含んでいる。尚、キャップチップ２００を安定的に支えるためには、３個以上の接続部材３００（バンプ）が設けられていればよい。
　１－２．作用、効果
　図３は、半導体装置に加速がかかっていない状態（例：静止状態）での温度分布を示している。縦軸が温度を表し、横軸がＸ方向における位置を表している。この状態では、ヒータ２０の位置を中心とした対称的な温度分布が形成される。
　図４Ａは、半導体装置に「－Ｘ方向の加速」がかかった状態を概念的に示している。図４Ｂは、図４Ａで示された状態での温度分布を示している。この場合、空間４０内のガスは、半導体装置の動きに追従できない。そのため、空間４０内においては、加速方向Ａ（－Ｘ方向）とは逆方向（＋Ｘ方向）にガスの流れ（相対的な動き）が発生する。空間４０内で＋Ｘ方向に熱いガスが流れるため、温度分布も＋Ｘ方向に偏る。結果として、第２温度センサ３０－２の位置では温度が上昇し、その一方で、第１温度センサ３０－１の位置では温度が低下する。第１温度センサ３０－１及び第２温度センサ３０－２を用いることにより、このような温度変化のパターンを検出することができる。逆に言えば、このような温度変化のパターンの検出から、「－Ｘ方向の加速」を検知することができる。
　半導体装置に「＋Ｘ方向の加速」がかかった場合、検出される温度変化のパターンは、図４Ｂで示されたものと逆になる。従って、「－Ｘ方向の加速」と「＋Ｘ方向の加速」とを区別することができる。
　図５Ａは、半導体装置に「－Ｚ方向の加速」がかかった状態を概念的に示している。図５Ｂは、図５Ａで示された状態での温度分布を示している。この場合、空間４０内のガスは、半導体装置の動きに追従できない。そのため、空間４０内においては、加速方向Ａ（－Ｚ方向）とは逆方向（＋Ｚ方向）にガスの流れ（相対的な動き）が発生する。空間４０内で＋Ｚ方向に熱いガスが流れるため、温度分布も＋Ｚ方向に偏る。結果として、第１温度センサ３０－１と第２温度センサ３０－２の両方の位置で温度が低下する。第１温度センサ３０－１及び第２温度センサ３０－２を用いることにより、このような温度変化のパターンを検出することができる。逆に言えば、このような温度変化のパターンの検出から、「－Ｚ方向の加速」を検知することができる。
　半導体装置に「＋Ｚ方向の加速」がかかった場合、検出される温度変化のパターンは、図５Ｂで示されたものと逆になる。従って、「－Ｚ方向の加速」と「＋Ｚ方向の加速」とを区別することができる。
　このように、本実施の形態のガス式加速度センサ１０によれば、簡易な構成で、Ｘ方向とＺ方向の２方向の加速度を検知することができる。Ｘ方向の加速度を検知できるのは、Ｘ方向において、第１温度センサ３０－１と第２温度センサ３０－２がヒータ２０の両側に配置されているからである。Ｚ方向の加速度を検知できるのは、Ｚ方向において、ヒータ２０の位置が、第１温度センサ３０－１及び第２温度センサ３０－２の位置と異なっているからである。
　更に、本実施の形態によれば、キャップチップ２００側のヒータ２０が、接続部材３００と直接接触している。このことは、ヒータ２０が電極パッドの役割も兼ねていることを意味する。この場合、キャップチップ２００の表面２０１に電極パッドを別途形成したり、キャップチップ２００内部に配線を引き回したりする必要がない。従って、製造が容易であり、又、製造コストも削減される。
　１－３．構造例
　図６は、本実施の形態に係る半導体装置の構造の一例を示している。
　ベースチップ１００において、シリコン基板１１０上にトランジスタ１２０が形成されている。シリコン基板１１０及びトランジスタ１２０を覆うように絶縁膜１３０が形成されており、その絶縁膜１３０の中には、トランジスタ１２０につながる多層配線１４０が形成されている。更に、絶縁膜１３０上に絶縁膜１５０が形成されており、その絶縁膜１５０中には、多層配線１４０につながるビア１６０が形成されている。更に、絶縁膜１５０上には、ビア１６０につながる最上層配線１７０が形成されている。その最上層配線１７０は、温度センサ３０、配線５０、電極パッド等を含んでいる。最上層配線１７０は、例えば、Ａｌで形成されている。
　キャップチップ２００において、シリコン基板２１０上に絶縁膜２２０が形成されている。その絶縁膜２２０上には、ヒータ２０として機能する金属配線（例：Ａｌ）が形成されている。尚、上述のベースチップ１００上の絶縁層の層数は、キャップチップ２００上の絶縁層の総数よりも多い。
　ベースチップ１００とキャップチップ２００との間には、接続部材３００としてバンプ（バンプ電極）が形成されている。バンプ３００は、ベースチップ１００とキャップチップ２００との間を電気的に接続するだけでなく、キャップチップ２００を機械的に支えるスペーサとしての役割をも果たす。また、上述の通り、本実施の形態では、キャップチップ２００側に形成されたヒータ２０が、バンプ３００と直接接触している。つまり、ヒータ２０が電極パッドの役割も兼ねている。ヒータ２０には、バンプ３００を介して直接電流を供給することができる。
　更に、キャップチップ２００の周りを囲むように、サイドフィル２５０（例：ポリイミド）が形成されている。これにより、ベースチップ１００、キャップチップ２００及びサイドフィル２５０で囲まれた空間４０が形成される。この空間４０にはガスが密封されている。ガス式加速度センサ１０は、この空間４０内のガスの温度分布の変化を検出することにより、半導体装置の加速度を検知する。
　尚、図６で示された例では、ベースチップ１００中にはトランジスタ１２０が形成されているが、キャップチップ２００中にはトランジスタは形成されていない。それは、ヒータ２０がバンプ３００と直接接触しており、ヒータ２０のＯＮ／ＯＦＦはベースチップ１００側から制御可能だからである。キャップチップ２００内には、ヒータ２０をＯＮ／ＯＦＦ制御するためのトランジスタや多層配線を形成する必要がない。従って、製造コストが削減される。
　また、キャップチップ２００内にトランジスタが形成されない場合、キャップチップ２００のシリコン基板２１０としてそれほど高品質、高価なものを用いなくてもよい。つまり、キャップチップ２００のシリコン基板２１０の品質は、トランジスタ１２０が形成されるベースチップ１００のシリコン基板１１０の品質より低くてもよい。このことも、製造コストの削減に寄与する。
　シリコン基板（半導体基板）の品質の１つの指標は、「欠陥密度」である。欠陥密度が低いほど、品質は高いと言える。図６で示された例では、キャップチップ２００のシリコン基板２１０の欠陥密度は、ベースチップ１００のシリコン基板１１０の欠陥密度より高くてもよい。尚、基板（ウエハ）表面の欠陥の測定方法としては、光散乱法が一般的である。光散乱法によれば、波長４００～７００ｎｍの収束レーザ光が、基板（ウエハ）表面に照射される。そして、欠陥部分での散乱光が受光素子で検出される。散乱光の検出頻度や検出状態等に基づいて、欠陥密度を求めることができる。
　尚、熱源であるヒータ２０が上側のキャップチップ２００に形成されていることは、次の点で好ましい。まず、最上部のシリコン基板２１０から上方への放熱が期待できる。また、ヒータ２０の位置がベースチップ１００中に形成されたトランジスタ１２０から遠くなるため、ヒータ２０の熱がトランジスタ１２０の動作に与える影響を抑えることができる。
　図７及び図８は、本実施の形態に係る半導体装置のパッケージ構成の一例として、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｐａｃｋａｇｅ）を概念的に示している。ベースチップ１００の表面上の電極パッド（最上層配線１７０の一部）は、ボンディングワイヤ４００を介してリード５００に接続されている。更に、モールド樹脂６００によって半導体装置が封止されている。
　１－４．製造方法
　図９Ａ～図９Ｌは、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
　まず、図９Ａに示されるように、ベースチップ１００のシリコン基板１１０、絶縁膜１３０及び絶縁膜１５０の積層構造が形成される。上述の通り、シリコン基板１１０上にはトランジスタ１２０（図示されない）が形成されている。絶縁膜１３０中には多層配線１４０（図示されない）が形成されている。絶縁膜１５０中にはビア１６０（図示されない）が形成されている。
　次に、図９Ｂに示されるように、絶縁膜１５０の表面上に最上層配線１７０が形成される。その最上層配線１７０は、温度センサ３０、配線５０、電極パッド等を含んでいる。最上層配線１７０は、例えば、Ａｌで形成される。
　次に、図９Ｃに示されるように、絶縁膜１５０及び最上層配線１７０を覆うようにレジスト膜３１０が形成される。更に、後にバンプ３００が形成される位置に、開口部が形成される。
　次に、図９Ｄに示されるように、上記の開口部中の最上層配線１７０上に、Ｃｕめっき層１８０が形成される。
　次に、図９Ｅに示されるように、上記の開口部を埋めるようにはんだ３２０が形成される。はんだ３２０は、例えば、Ｓｎ合金である。
　次に、図９Ｆに示されるように、レジスト膜３１０が除去される。
　続いて、はんだリフローが行われる。その結果、図９Ｇに示されるように、球状はんだ３３０が形成される。
　キャップチップ２００も、上記のベースチップ１００の場合と同様に形成される。図９Ｈに示されるように、シリコン基板２１０上に絶縁膜２２０が形成される。そして、その絶縁膜２２０の表面上に、ヒータ２０として機能する金属配線（例：Ａｌ）が形成される。更に、ベースチップ１００の場合と同様の方法により、絶縁膜２２０上に球状はんだ３３０が形成される。尚、シリコン基板２１０上にはトランジスタは形成されていない。
　次に、図９Ｉに示されるように、表面同士が対向するようにベースチップ１００とキャップチップ２００の重ね合わせが行われる。このとき、ベースチップ１００側の球状はんだ３３０とキャップチップ２００側の球状はんだ３３０とが接触するように重ね合わせが行われる。つまり、ベースチップ１００とキャップチップ２００は、球状はんだ３３０の分布位置が一致するように形成されており、球状はんだ３３０同士が接触するように積層される。
　続いて、はんだリフローが行われる。その結果、図９Ｊに示されるように、球状はんだ３３０同士が混ざり合い、バンプ３００が形成される。このようにして、ベースチップ１００とキャップチップ２００は、バンプ３００を介してフリップ接続される。
　尚、図９Ｊに示されるように、Ｘ方向において、第１温度センサ３０－１と第２温度センサ３０－２は、ヒータ２０を挟んで対向するように配置されている。また、Ｚ方向において、ヒータ２０の位置は、第１温度センサ３０－１及び第２温度センサ３０－２の位置と異なっている。更に、図示されないが、キャップチップ２００に形成されたヒータ２０は、バンプ３００と直接接触している。
　その後、ベースチップ１００とキャップチップ２００の積層構造はリードフレーム上にマウントされる。そして、図９Ｋに示されるように、ベースチップ１００の表面上の電極パッド（最上層配線１７０の一部）が、ボンディングワイヤ４００を介してリード５００に接続される。
　更に、図９Ｌに示されるように、モールド樹脂６００によって半導体装置が封止される。このとき、バンプ３００によってモールド樹脂６００の侵入が阻止される。また、モールド樹脂６００の封止の際、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気下若しくは空気雰囲気下で封止することで、空間４０にガスを封入する。それにより、ガス式加速度センサ１０の空間４０が形成される。つまり、モールド樹脂６００が、図６で示されたサイドフィル２５０となる。
　サイドフィル２５０の形成方法は、上記の手法に限られない。図１０Ａ～図１０Ｄを参照して、変形例を説明する。
　上記の図９Ｊで示された構造が得られた後、図１０Ａに示されるように、ポリイミド３５０が塗布される。このポリイミド３５０は感光性である。このとき、バンプ３００によってポリイミド３５０の侵入が阻止される。また、ポリイミド塗布の際、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気下若しくは空気雰囲気下で塗布することで、空間４０にガスを封入する。それにより、ガス式加速度センサ１０の空間４０が形成される。
　続いて、図１０Ｂに示されるように、光露光によりポリイミド３５０が部分的に除去される。具体的には、ベースチップ１００の表面上の電極パッドの部分のポリイミド３５０が除去される。また、この時、キャップチップ２００のシリコン基板２１０上のポリイミド３５０も除去される。このようにして残ったポリイミド３５０が、図６で示されたサイドフィル２５０となる。
　その後、ベースチップ１００とキャップチップ２００の積層構造はリードフレーム上にマウントされる。そして、図１０Ｃに示されるように、ベースチップ１００の表面上の電極パッド（最上層配線１７０の一部）が、ボンディングワイヤ４００を介してリード５００に接続される。
　更に、図１０Ｄに示されるように、モールド樹脂６００によって半導体装置が封止される。
　２．第２の実施の形態
　上記の第１の実施の形態では、ヒータ２０が上側のキャップチップ２００に形成され、温度センサ３０が下側のベースチップ１００に形成されていた。この関係は逆であってもよい。すなわち、ヒータ２０が下側のベースチップ１００に形成され、温度センサ３０が上側のキャップチップ２００に形成されてもよい。第２の実施の形態では、この場合を説明する。尚、第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。
　図１１は、第２の実施の形態に係る半導体装置の構成を概念的に示す平面図である。図１２Ａは、図１１中の線Ａ－Ａ’に沿った断面構造を概念的に示している。図１２Ｂは、図１１中の線Ｂ－Ｂ’に沿った断面構造を概念的に示している。
　図１２Ａに示されるように、ヒータ２０は、ベースチップ１００の表面１０１上に形成されており、空間４０に露出している。一方、第１温度センサ３０－１と第２温度センサ３０－２は、キャップチップ２００の表面２０１上に形成されており、空間４０に露出している。Ｘ方向において、第１温度センサ３０－１と第２温度センサ３０－２は、ヒータ２０を挟んで対向するように配置されている。また、Ｚ方向において、ヒータ２０の位置は、第１温度センサ３０－１及び第２温度センサ３０－２の位置と異なっている。
　また、図１２Ｂに示されるように、上側のキャップチップ２００に形成された第１温度センサ３０－１は、接続部材３００と直接接触している。より詳細には、一対の接続部材３００がＹ方向において離間して設けられており、第１温度センサ３０－１（金属配線）の両端がその一対の接続部材３００のそれぞれと直接接触している。第２温度センサ３０－２も同様である。
　このように、キャップチップ２００側に形成された温度センサ３０に対しては、ベースチップ１００から接続部材３００を介して直接信号を送ることができる。キャップチップ２００側の温度センサ３０が接続部材３００と直接接触していることは、その温度センサ３０が電極パッドの役割も兼ねていることを意味する。この場合、キャップチップ２００の表面２０１に電極パッドを別途形成したり、キャップチップ２００内部に配線を引き回したりする必要がない。従って、製造が容易であり、又、製造コストも削減される。
　また、キャップチップ２００内には、温度センサ３０を制御するためのトランジスタや多層配線を形成する必要がない。従って、製造コストが削減される。また、キャップチップ２００内にトランジスタが形成されない場合、キャップチップ２００のシリコン基板２１０としてそれほど高品質、高価なものを用いなくてもよい。つまり、キャップチップ２００のシリコン基板２１０の品質は、トランジスタ１２０が形成されるベースチップ１００のシリコン基板１１０の品質より低くてもよい。このことも、製造コストの削減に寄与する。
　加速度の検知に関しても、第１の実施の形態と同様である。本実施の形態に係る構成によっても、Ｘ方向とＺ方向の２方向の加速度を検知することができる。
　３．第３の実施の形態
　図１３は、第３の実施の形態に係る半導体装置の構成を概念的に示している。第１の実施の形態（図２Ａ参照）と比較して、ガス式加速度センサ１０は、更に、第３温度センサ３０－３及び第４温度センサ３０－４を構成要素として備えている。尚、第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。
　第１温度センサ３０－１と第２温度センサ３０－２がベースチップ１００側に形成されているのに対し、第３温度センサ３０－３と第４温度センサ３０－４はキャップチップ２００側に形成されている。より詳細には、第３温度センサ３０－３と第４温度センサ３０－４は、キャップチップ２００の表面２０１上に形成されており、空間４０に露出している。
　Ｘ方向において、第３温度センサ３０－３と第４温度センサ３０－４は、ヒータ２０を挟んで対向するように配置されている。典型的には、第３温度センサ３０－３とヒータ２０との間隔は、第４温度センサ３０－４とヒータ２０との間隔と等しい。つまり、第３温度センサ３０－３と第４温度センサ３０－４は、ヒータ２０を中心として対称な位置に配置されている。また、Ｘ方向の位置が、第１温度センサ３０－１と第３温度センサ３０－３とで同じであり、また、第２温度センサ３０－２と第４温度センサ３０－４とで同じであってもよい。つまり、第１温度センサ３０－１と第３温度センサ３０－３が対向しており、また、第２温度センサ３０－２と第４温度センサ３０－４が対向していてもよい。
　また、ヒータ２０の場合と同様に、第３温度センサ３０－３及び第４温度センサ３０－４のそれぞれも接続部材３００に直接接触するように形成されていることが好ましい。
　図１４は、半導体装置に「－Ｚ方向の加速」がかかった状態を概念的に示している。この場合、空間４０内のガスは、半導体装置の動きに追従できない。そのため、空間４０内においては、加速方向Ａ（－Ｚ方向）とは逆方向（＋Ｚ方向）にガスの流れ（相対的な動き）が発生する。結果として、第１温度センサ３０－１と第２温度センサ３０－２の両方の位置で温度が低下する。一方、第３温度センサ３０－３と第４温度センサ３０－４の両方の位置では温度が上昇する。このような温度変化のパターンの検出から、「－Ｚ方向の加速」を検知することができる。
　特に、本実施の形態では、対向する第１温度センサ３０－１（第２温度センサ３０－２）と第３温度センサ３０－３（第４温度センサ３０－４）との間で測定温度の差分を取ることによって、温度変化のパターンをよりクリアに検出することが可能となる。このような絶対値ではなく差分に基づく方式によって、ガス式加速度センサ１０の感度及び精度が向上する。例えば、周辺環境の変化によりオフセット値が変動した場合であっても、差分に基づく本方式であれば、正確な加速度検知が可能となる。
　尚、第２の実施の形態と第３の実施の形態の組み合わせも可能である。
　４．第４の実施の形態
　図１５は、第４の実施の形態に係る半導体装置の構成を概念的に示している。第１の実施の形態（図２Ａ参照）と比較して、ガス式加速度センサ１０は、２つのヒータ２０（第１ヒータ２０Ａと第２ヒータ２０Ｂ）を構成要素として備えている。尚、第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。
　第１ヒータ２０Ａは、キャップチップ２００側に形成されており、第１の実施の形態におけるヒータ２０と同じである。
　一方、第２ヒータ２０Ｂは、ベースチップ１００側に形成されている。より詳細には、第２ヒータ２０Ｂは、ベースチップ１００の表面１０１上に形成されており、空間４０に露出している。Ｘ方向において、第１温度センサ３０－１と第２温度センサ３０－２は、第２ヒータ２０Ｂを挟んで対向するように配置されている。また、第１ヒータ２０Ａと第２ヒータ２０Ｂは対向するように設けられていてもよい。
　図１６は、半導体装置に「－Ｚ方向の加速」がかかった状態を概念的に示している。この場合、空間４０内のガスは、半導体装置の動きに追従できない。そのため、空間４０内においては、加速方向Ａ（－Ｚ方向）とは逆方向（＋Ｚ方向）にガスの流れ（相対的な動き）が発生する。
　ここで、本実施の形態では、図１７に示されるように、第１ヒータ２０Ａと第２ヒータ２０Ｂは、交互に通電（ＯＮ）される。つまり、第１ヒータ２０ＡがＯＮのとき、第２ヒータ２０ＢはＯＦＦであり、第１ヒータ２０ＡがＯＦＦのとき、第２ヒータ２０ＢはＯＮである。第１ヒータ２０ＡがＯＮしている場合、第１ヒータ２０Ａは温度センサ３０から離れた位置にあるため、Ｚ方向の加速が印加された際に温度センサ３０で検出される温度変化は大きい。一方、第２ヒータ２０ＢがＯＮしている場合、第２ヒータ２０Ｂは温度センサ３０の真横にあるため、Ｚ方向の加速が印加された際に温度センサ３０で検出される温度変化は小さい。
　従って、両者の場合の測定温度の差分を取ることによって、温度変化のパターンをよりクリアに検出することが可能となる。このような絶対値ではなく差分に基づく方式によって、ガス式加速度センサ１０の感度及び精度が向上する。例えば、周辺環境の変化によりオフセット値が変動した場合であっても、差分に基づく本方式であれば、正確な加速度検知が可能となる。
　尚、矛盾しない限りにおいて、本実施の形態を既出の実施の形態と組み合わせることも可能である。
　５．第５の実施の形態
　第５の実施の形態では、半導体装置に、複数のガス式加速度センサ１０が設けられる。ここでは、例として、２個のガス式加速度センサ１０（第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２）が設けられている場合を考える。尚、第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。
　図１８に示されるように、単一のベースチップ１００上に２つのキャップチップ２００（第１キャップチップ２００－１と第２キャップチップ２００－２）がマウントされている。第１キャップチップ２００－１の周囲はサイドフィル２５０－１で囲まれており、第２キャップチップ２００－２の周囲はサイドフィル２５０－２で囲まれている。これら第１キャップチップ２００－１と第２キャップチップ２００－２が、それぞれ、第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２に対応する。
　より詳細には、第１ガス式加速度センサ１０－１のヒータ２０が、第１キャップチップ２００－１に形成されている。一方、第２ガス式加速度センサ１０－２のヒータ２０が、第２キャップチップ２００－２に形成されている。第１ガス式加速度センサ１０－１の温度センサ３０及び第２ガス式加速度センサ１０－２の温度センサ３０は、単一のベースチップ１００に形成されている。第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２のそれぞれの動作は、第１の実施の形態の場合と同じである。
　図１８で示される例では、第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２の各々が、Ｘ方向とＺ方向の２方向の加速度を検知することができるように配置されている。第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２のそれぞれによる検知結果を用いることによって、例えば補正処理を行うことが可能となる。
　他の例として、加速度を検知可能な方向が、第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２とで異なっていてもよい。図１９に示される例では、加速度を検知可能な面内方向が、第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２とで異なっている（交差している）。より詳細には、第１ガス式加速度センサ１０－１は、Ｘ方向とＺ方向の２方向の加速度を検知することができるように配置されている。それに対し、第２ガス式加速度センサ１０－２は、Ｙ方向とＺ方向の２方向の加速度を検知することができるように配置されている。これにより、全方向の加速度を検知することが可能となる。
　尚、矛盾しない限りにおいて、本実施の形態を既出の実施の形態と組み合わせることも可能である。
　６．第６の実施の形態
　第６の実施の形態では、上記の第５の実施の形態と同様に、半導体装置に、複数のガス式加速度センサ１０が設けられる。但し、第５の実施の形態とは異なり、単一のベースチップ１００と単一のキャップチップ２００を用いて複数のガス式加速度センサ１０が形成される。尚、第５の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。
　図２０に示されるように、単一のベースチップ１００上に単一のキャップチップ２００がマウントされている。キャップチップ２００の周囲はサイドフィル２５０で囲まれている。第１ガス式加速度センサ１０－１のヒータ２０と第２ガス式加速度センサ１０－２のヒータ２０は、単一のキャップチップ２００に形成されている。第１ガス式加速度センサ１０－１の温度センサ３０及び第２ガス式加速度センサ１０－２の温度センサ３０は、単一のベースチップ１００に形成されている。
　ここで、第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２のそれぞれを独立して動作させるためには、それぞれの空間４０を確保する必要がある。そのために、本実施の形態によれば、第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２との間に、第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２を隔離するための「パーティション」が形成される。
　パーティションとして、絶縁膜が形成されてもよい。あるいは、バンプ３００を利用することによりパーティションが形成されてもよい。具体的には、図２０に示されるように、隙間なく一列に配置された複数のバンプ３００によって「バンプ列３００Ａ」が形成される。このバンプ列３００Ａがパーティションとして用いられてもよい。尚、バンプ例３００Ａは導電性であるため、バンプ列３００Ａとベースチップ１００側の温度センサ３０とが接触しないように注意する必要がある。また、バンプ列３００Ａは隣接するガス式加速度センサに影響しないのであれば、多少の隙間があるように並んでいてもよい。
　図２０で示される例では、第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２の各々が、Ｘ方向とＺ方向の２方向の加速度を検知することができるように配置されている。第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２のそれぞれによる検知結果を用いることによって、例えば補正処理を行うことが可能となる。
　他の例として、加速度を検知可能な方向が、第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２とで異なっていてもよい。図２１に示される例では、加速度を検知可能な面内方向が、第１ガス式加速度センサ１０－１と第２ガス式加速度センサ１０－２とで異なっている（交差している）。より詳細には、第１ガス式加速度センサ１０－１は、Ｘ方向とＺ方向の２方向の加速度を検知することができるように配置されている。それに対し、第２ガス式加速度センサ１０－２は、Ｙ方向とＺ方向の２方向の加速度を検知することができるように配置されている。これにより、全方向の加速度を検知することが可能となる。
　尚、矛盾しない限りにおいて、本実施の形態を既出の実施の形態と組み合わせることも可能である。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

Claims (18)

  1. 　ヒータ、第１温度センサ及び第２温度センサを構成要素として含むガス式加速度センサと、
    　前記構成要素のうち前記ヒータが第１表面に形成された第１チップと、
    　前記構成要素のうち前記第１温度センサと前記第２温度センサが第２表面に形成された第２チップと、
    　前記第１チップと前記第２チップとを電気的に接続する接続部材と
    　を備え、
    　　前記第１チップと前記第２チップは、前記第１表面と前記第２表面が対向するように、前記接続部材を介して積層されており、
    　　前記第１チップと前記第２チップの積層方向において、前記ヒータの位置は、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの位置と異なっており、
    　　前記積層方向に直交する第１面内方向において、前記第１温度センサと前記第２温度センサは、前記ヒータを挟んで対向するように配置されており、
    　　前記第１チップと前記第２チップのうち一方が、ベースチップであり、
    　　前記第１チップと前記第２チップのうち他方が、前記ベースチップ上に積層されたキャップチップであり、
    　　前記キャップチップに形成された前記ガス式加速度センサの前記構成要素は、前記接続部材と直接接触している
    　半導体装置。
  2. 　請求項１に記載の半導体装置であって、
    　前記第１チップが前記キャップチップであり、
    　前記第２チップが前記ベースチップである
    　半導体装置。
  3. 　請求項１に記載の半導体装置であって、
    　前記キャップチップの半導体基板の欠陥密度は、前記ベースチップの半導体基板の欠陥密度よりも高い
    　半導体装置。
  4. 　請求項３に記載の半導体装置であって、
    　前記ベースチップはトランジスタを有し、
    　前記キャップチップはトランジスタを有さない
    　半導体装置。
  5. 　請求項１に記載の半導体装置であって、
    　前記接続部材はバンプである
    　半導体装置。
  6. 　請求項１に記載の半導体装置であって、
    　前記積層方向と直交し且つ前記第１面内方向と交差する方向は、第２面内方向であり、
    　前記ガス式加速度センサの前記構成要素は、前記第２面内方向に延在するように形成された金属配線である
    　半導体装置。
  7. 　請求項６に記載の半導体装置であって、
    　前記接続部材は、前記第２面内方向において離間して設けられた一対の接続部材を含み、
    　前記キャップチップに形成された前記ガス式加速度センサの前記構成要素の各々は、前記一対の接続部材と直接接触している
    　半導体装置。
  8. 　請求項１に記載の半導体装置であって、
    　前記ガス式加速度センサは、更に、第３温度センサと第４温度センサを前記構成要素として含み、
    　前記第３温度センサ及び前記第４温度センサは、前記第１チップの前記第１表面に形成されており、
    　前記第１面内方向において、前記第３温度センサと前記第４温度センサは、前記ヒータを挟んで対向するように配置されている
    　半導体装置。
  9. 　請求項１に記載の半導体装置であって、
    　前記ガス式加速度センサは、更に、他のヒータを前記構成要素として含み、
    　前記他のヒータは、前記第２チップの前記第２表面に形成されており、
    　前記第１面内方向において、前記第１温度センサと前記第２温度センサは、前記他のヒータを挟んで対向するように配置されている
    　半導体装置。
  10. 　請求項９に記載の半導体装置であって、
    　前記ヒータと前記他のヒータは交互に通電される
    　半導体装置。
  11. 　請求項１に記載の半導体装置であって、
    　前記ガス式加速度センサの数は複数であり、
    　前記複数のガス式加速度センサの各々が、前記構成要素を含んでいる
    　半導体装置。
  12. 　請求項１１に記載の半導体装置であって、
    　前記複数のガス式加速度センサは、第１ガス式加速度センサと第２ガス式加速度センサとを含み、
    　前記第１ガス式加速度センサに関する前記第１面内方向は、前記第２ガス式加速度センサに関する前記第１面内方方向と交差している
    　半導体装置。
  13. 　請求項１１に記載の半導体装置であって、
    　前記キャップチップの数は複数であり、
    　前記複数のキャップチップのそれぞれが前記複数のガス式加速度センサに対応している
    　半導体装置。
  14. 　請求項１１に記載の半導体装置であって、
    　前記複数のガス式加速度センサ間には、前記複数のガス式加速度センサのそれぞれを隔離するパーティションが形成されている
    　半導体装置。
  15. 　請求項１４に記載の半導体装置であって、
    　前記パーティションは、複数のバンプで形成されている
    　半導体装置。
  16. 　請求項１に記載の半導体装置であって、
    　前記ベースチップ上と前記キャップチップ上には絶縁層が形成されており、前記ベースチップ上の絶縁層の層数は前記キャップチップ上の絶縁層の層数より多い
    　半導体装置。
  17. 　加速度センサを構成する温度センサが配置された第１チップと、
    　前記加速度センサを構成するヒータが配置された第２チップと、
    　前記第１チップと前記第２チップとの間に配置され、前記温度センサと前記ヒータが配置される空間を区画する接続部材とを有し、
    　前記ヒータの両端は前記接続部材と直接接触して前記第１チップと電気的に接続される
    　半導体装置。
  18. 　半導体装置の製造方法であって、
    　前記半導体装置は、ヒータ、第１温度センサ及び第２温度センサを構成要素として含むガス式加速度センサを備え、
    　前記製造方法は、
    　　第１チップの第１表面上に、前記構成要素のうち前記ヒータを形成する工程と、
    　　第２チップの第２表面上に、前記構成要素のうち前記第１温度センサと前記第２温度センサを形成する工程と、
    　　前記第１チップと前記第２チップを、前記第１表面と前記第２表面が対向するように、接続部材を介してフリップ接続する工程と
    　を含み、
    　前記第１チップと前記第２チップの積層方向において、前記ヒータの位置は、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの位置と異なっており、
    　　前記積層方向に直交する第１面内方向において、前記第１温度センサと前記第２温度センサは、前記ヒータを挟んで対向するように配置され、
    　　前記第１チップと前記第２チップのうち一方が、ベースチップであり、
    　　前記第１チップと前記第２チップのうち他方が、前記ベースチップ上に積層されたキャップチップであり、
    　　前記キャップチップに形成された前記ガス式加速度センサの前記構成要素は、前記接続部材と直接接触する
    　半導体装置の製造方法。
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