专利名称：半导体器件及其制造方法以及在其中所使用的粘接材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及在封装内部容纳了元件的半导体器件及其制造方法以及在其中所使用的粘接材料及其制造方法，特别是涉及在封装内部容纳了检测三维的各自的加速度的加速度传感器的半导体器件及其制造方法以及在其中所使用的粘接材料及其制造方法。
背景技术：
近年来，在自动车或机器人、各种精密机械等产业上的各种各样的领域中广泛地使用了加速度传感器。其中，从小型且轻量、能预期准确且可靠的工作、低成本等的观点来考虑，利用MEMS(微电子机械系统)技术的半导体加速度传感器的需要急剧地增加了。
在半导体加速度传感器中，存在通过利用压电电阻效应、即电阻值与所发生的压力成比例地变化的现象来进行加速度的检测的传感器。这样的半导体加速度传感器一般具有在陶瓷制的封装内部容纳了形成传感器部分的半导体芯片(以下称为传感器芯片)的结构。
利用压电电阻效应的传感器芯片例如具有在中央配置的锤部、具有可挠性的4条梁部和分别固定4条梁部的一端的口字状的固定部，具有用4条梁部从四方支撑锤部的结构。将压阻元件粘贴到各梁部上，通过利用布线图案连接这些元件，构成了惠斯登桥式电路。
如果在具有这样的传感器芯片的半导体加速度传感器中产生速度的变化，则因由锤部的惯性运动产生的应力之故，梁部发生挠曲。同时，在梁部上粘贴的压阻元件也发生挠曲。由于压阻元件的电阻值因该挠曲而变化，故惠斯登桥的电阻平衡发生变化。通过测定该电阻平衡的变化作为电流的变化或电压的变化，可检测加速度。
此外，一般例如将环氧树脂或pyrex(登录商标)玻璃7744或科瓦铁镍钴合金等作为粘接材料，将上述那样的传感器芯片固定在封装内部的空腔中(例如参照以下示出的专利文献1、2)。
专利文献1特开平6-160423号公报专利文献2特开平9-316166号公报但是，上述的环氧树脂或pyrex(登录商标)玻璃7744或科瓦铁镍钴合金等的粘接材料与例如硅酮树脂等比较，其弹性率高。因此，在传感器芯片的至封装的安装中使用上述那样的粘接材料的情况下，存在半导体加速度传感器的耐冲击性下降的危险。
作为解决这样的问题的方法，可考虑将例如硅酮树脂或氟树脂等那样的弹性率比较低的树脂用作粘接材料来代替使用上述那样的弹性率比较高的粘接材料。
但是，弹性率比较低的树脂一般热膨胀系数大。因此，在温度变化时，粘接部分较大地膨胀/缩小，由此，对传感器芯片施加比较大的应力，存在传感器芯片较大地变形的可能性。其结果，在传感器芯片上安装的压阻元件的电特性发生变化，产生存在不能准确地检测加速度的可能性的问题。
发明内容
因此，本发明是鉴于上述的问题而进行的，其目的在于提供当热传递到封装时也能够稳定地工作的半导体器件及其制造方法以及在其中所使用的粘接材料及其制造方法。
为了达到这样的目的，本发明的半导体器件具备在内部具有空腔的封装；具有规定的元件的半导体芯片；以及粘接部，由添加了规定形状的粒子的硅酮树脂构成，将半导体芯片固定在空腔内部。
硅酮树脂例如与环氧树脂比较，具有低的弹性率。通过使用该硅酮树脂将半导体芯片固定在封装中，可提高半导体器件的耐冲击性。此时，通过使用添加了例如由银、铜、铝、镍、无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟构成的薄片状或球状的粒子例如使之成为70～90重量％的硅酮树脂，可减少粘接部的热膨胀系数，同时可增加粘接部的热传导率。通过这样来减少粘接材料、即粘接部的热膨胀系数，可减少粘接部对于温度变化的变形量，其结果，也可减少因粘接部变形产生的半导体芯片的变形。此外，通过同样地如上所述那样增加粘接材料、即粘接部的热传导率，提高了封装与半导体芯片之间的热的传递效率。其结果，可提高半导体芯片的温度对于外部的温度变化的跟随性。即，可实现当热传递到封装时也能够稳定地工作的半导体器件。
此外，本发明的另一半导体器件具备在内部具有空腔的封装；具有规定的元件的半导体芯片；以及粘接部，由添加了规定形状的粒子的氟树脂构成，将半导体芯片固定在空腔内部。
氟树脂与硅酮树脂同样，例如与环氧树脂比较，具有低的弹性率。通过使用该氟树脂将半导体芯片固定在封装中，可提高半导体器件的耐冲击性。此时，通过使用添加了例如由银、铜、铝、镍、无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟构成的薄片状或球状的粒子例如使之成为70～90重量％的氟树脂，可减少粘接部的热膨胀系数，同时可增加粘接部的热传导率。通过这样来减少粘接材料、即粘接部的热膨胀系数，可减少粘接部对于温度变化的变形量，其结果，也可减少因粘接部变形产生的半导体芯片的变形。此外，通过同样地如上所述那样增加粘接材料、即粘接部的热传导率，提高了封装与半导体芯片之间的热的传递效率。其结果，可提高半导体芯片的温度对于外部的温度变化的跟随性。即，可实现当热传递到封装时也能够稳定地工作的半导体器件。
此外，本发明的粘接材料是用于将半导体芯片固定在规定的封装上的粘接材料，由添加了70～90重量％的规定形状的粒子的硅酮树脂构成。
如上所述，硅酮树脂例如与环氧树脂等比较，具有低的弹性率。通过在半导体芯片与封装的固定中使用这样的硅酮树脂，可提高半导体器件的耐冲击性。此时，通过在硅酮树脂中添加了例如由银、铜、铝、镍、无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟构成的薄片状或球状的粒子例如使之成为70～90重量％，可减少固化了的硅酮树脂的热膨胀系数，同时可增加其热传导率。因而，通过使用这样的粘接材料固定半导体芯片与封装，可减少这些粘接部中的热膨胀系数。其结果，可减少粘接部对于温度变化的变形量，也可减少因粘接部变形产生的半导体芯片的变形。此外，通过使用同样的以上那样的粘接材料固定半导体芯片与封装，可增加这些粘接部中的热传导率。其结果，可提高封装与半导体芯片之间的热的传递效率。由此，可提高半导体芯片的温度对于外部的温度变化的跟随性。即，可实现能实现当热传递到封装时也能够稳定地工作的半导体器件的粘接材料。
此外，本发明的另一粘接材料是用于将半导体芯片固定在规定的封装上的粘接材料，由添加了70～90重量％的规定形状的粒子的氟树脂构成。
如上所述，氟树脂与硅酮树脂同样，例如与环氧树脂等比较，具有低的弹性率。通过在半导体芯片与封装的固定中使用这样的氟树脂，可提高半导体器件的耐冲击性。此时，通过在氟树脂中添加了例如由银、铜、铝、镍、无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟构成的薄片状或球状的粒子例如使之成为70～90重量％，可减少固化了的氟树脂的热膨胀系数，同时可增加其热传导率。因而，通过使用这样的粘接材料固定半导体芯片与封装，可减少这些粘接部中的热膨胀系数。其结果，可减少粘接部对于温度变化的变形量，也可减少因粘接部变形产生的半导体芯片的变形。此外，通过使用同样的以上那样的粘接材料固定半导体芯片与封装，可增加这些粘接部中的热传导率。其结果，可提高封装与半导体芯片之间的热的传递效率。由此，可提高半导体芯片的温度对于外部的温度变化的跟随性。即，可实现能实现当热传递到封装时也能够稳定地工作的半导体器件的粘接材料。
按照本发明，可实现当热传递到封装时也能够稳定地工作的半导体器件、其制造方法、粘接材料和其制造方法。
图1是示出在本发明的各实施例中使用的半导体加速度传感器芯片10的概略结构的斜视图。
图2是示出本发明的实施例1的半导体加速度传感器1的结构的剖面图。
图3是示出图2中的I-I剖面结构的图。
图4是示出图2中的II-II剖面结构的图。
图5是图4中的区域A的放大图，是用于说明形成本发明的实施例1的粘接部31的粘接材料的图。
图6是示出本发明的实施例1的半导体加速度传感器1的制造方法的工序图(1)。
图7是示出本发明的实施例1的半导体加速度传感器1的制造方法的工序图(2)。
图8是示出本发明的实施例1的半导体加速度传感器1的制造方法的工序图(3)。
图9(a)是示出本发明的实施例2的半导体加速度传感器2的结构的剖面图，(b)是示出(a)中的IV-IV剖面结构的图。
图10是图9(b)中的区域B的放大图，是用于说明形成本发明的实施例2的粘接部41的粘接材料的图。
具体实施例方式
以下与附图一起详细地说明用于实施本发明的最佳的形态。
实施例1首先，使用附图详细地说明本发明的实施例1。再有，各图不过是以能理解本发明的内容的程度概略地示出形状、大小和位置关系，因而，本发明不只限定于在各图中例示的形状、大小和位置关系。此外，在各图中，为了结构的清晰起见，省略了剖面中的阴影线的一部分。再者，在后述中所例示的数值不过是本发明的合适的例子，因而，本发明不限定于所例示的数值。这一点在后述的各实施例中是同样的。
·半导体加速度传感器芯片10的结构首先，与附图一起详细地说明本实施例的半导体加速度传感器芯片10的结构。再有，在本实施例中，以利用压电电阻效应、即电阻值与所发生的压力成比例地变化的现象的三维加速度传感器为例来说明。
图1是示出在本实施例中利用的三维加速度传感器、即半导体加速度传感器芯片10的概略结构的斜视图。如图1中所示，半导体加速度传感器芯片10具有固定部12、梁部13、锤部14、压阻元件15i和15o以及电极焊盘16。通过对规定的半导体基板进行加工，将固定部12、梁部13和锤部14形成为一体。
例如可应用硅基板等作为制成固定部12、梁部13和锤部14的规定的半导体基板。
固定部12例如是通过将剖面为四角形的棒状构件组合为口字状而构成的环状的构件。换言之，例如是像正方形的边缘的形状的环状的构件，在中央部具有四角形状的开口部。但是，本发明的固定部12不限定于上述的形状，也可以是例如像圆形的边缘的形状的环状的构件。此外，在以下，为了说明的方便起见，将与形成口字状的面、即与形成后述的梁部13中的压阻元件15i和15o的面相同的一侧定为上侧。
固定部12的上面的外周一边的长度可以为例如1.6mm(毫米)左右。另外，相同固定部12的上面的内周一边的长度(即开口部一边的长度)可以为例如1.2mm左右。在如此设定的情况下，形成固定部12的各棒状部件的上面的宽度变为0.2mm左右。另外，固定部12的厚度可以为例如0.3mm左右。
将梁部13设置在上述那样的固定部12的内周中的各角部上，梁部13分别从各角部朝向固定部12的中央延伸。因而，本实施例的半导体加速度传感器芯片10具有4条梁部13。但是，在本发明中，不限定于上述的结构，例如也可设置成从形成固定部12的棒状构件的大致中央部分别朝向固定部12的中央延伸。
将各梁部13形成为在对半导体加速度传感器芯片10施加加速度时利用后述的锤部14的惯性运动而挠曲。即，将梁部13构成为具有可挠性。在本实施例中，通过将该梁部13的上面的宽度例如定为约0.1mm、将厚度例如定为约0.1mm，使梁部13具有可挠性。此外，将梁部13的上面形成为与上述的固定部12的上面为相同的高度位置。因而，将梁部13的下面配置在固定部12的下面的上侧。由此，即使在例如将固定部12的下面固定在后述的封装中的空腔21c的底面21a上的情况下，梁部13的变形也不会因空腔21c的底面21a而受到妨碍。
在上述的4条梁部13的前端设置了锤部14，以将其配置在口字状的固定部12中的开口部的大致中央。换言之，利用4条梁部13将锤部14悬吊成位于固定部12的开口部的大致中央。
为了根据对半导体加速度传感器芯片10所施加的加速度使梁部13挠曲，该锤部14起到锤的功能。在本实施例中，将锤部14的上面作成正方形，将其一边的长度例如定为约0.6mm。此外，将锤部14的厚度例如定为约0.2mm。再者，将锤部14的上面形成为包含在与上述的固定部12和梁部13的上面相同的高度位置上。因而，将锤部14的下面配置在与固定部12的下面的上侧。由此，即使在将固定部12的下面固定在后述的封装中的空腔21c的底面21a上的情况下，锤部14的对于固定部12的位移也不会因空腔21c的底面21a而受到妨碍。
此外，在各梁部13的上面中，在与固定部12连接的根部上粘贴了压阻元件15o。同样，在与锤部14连接的根部上粘贴了压阻元件15i。利用未图示的布线图案将这些压阻元件15i和15o与例如在固定部12上面所形成的电极焊盘16电连接，由此构成了惠斯登桥式电路。因而，通过经电极焊盘16和未图示的布线图案检测压阻元件15i和15o的电阻平衡，可检测在梁部13中产生的挠曲的量，进而从该挠曲的量可确定对半导体加速度传感器芯片10施加的加速度的大小和方向。
再有，在半导体加速度传感器芯片10的背面上根据需要也可接合玻璃基板等。在半导体加速度传感器芯片10与玻璃基板的接合中，例如可应用阳极接合方法等。
·半导体加速度传感器1的结构其次，与附图一起详细地说明通过对上述的半导体加速度传感器芯片10进行封装所形成的本实施例的半导体加速度传感器1。
图2是示出半导体加速度传感器1的结构的剖面图。此外，图3是示出图2中的I-I’剖面图，图4是示出图2中的II-II’剖面图。再有，图2相当于图3和图4中的III-III’剖面图。
如图2至图4中所示，半导体加速度传感器1具有半导体加速度传感器芯片10、下部容器21和上部盖25。再有，下部容器21和上部盖25形成容纳半导体加速度传感器芯片10的封装。此外，在以下，为了说明的方便起见，将上部盖25对于下部容器所处的位置一侧定为上侧。
在该结构中2，使用后述的粘接材料将半导体加速度传感器芯片10固定在下部容器21的空腔21c的底面21a中的大致中央的区域上。在附图和以下的说明中，将由该粘接材料固化而形成的结构作为粘接部31来说明。此外，在后述中详细地说明关于此时使用的粘接材料。
如图2和图4中所示，在半导体加速度传感器芯片10中的固定部12的下面形成粘接部31。即，只在半导体加速度传感器芯片10中的固定部12的下面涂敷形成粘接部31的粘接材料，只在该区域中将半导体加速度传感器芯片10固定在空腔21c的底面21a上。
构成用于容纳半导体加速度传感器芯片10的封装的下部容器21是例如具有层叠结构的陶瓷制的封装，如图2中所示，具有用于容纳半导体加速度传感器芯片10的空腔21c。
如图2和图3中所示，下部容器21的侧壁在空腔21c一侧具有比上面(粘接上部盖25的面)低的台阶面21b。在台阶面21b上露出在下部容器21的内部所形成的布线图案23的一部分。该使用后述的金属线26，将半导体加速度传感器芯片10中的电极焊盘16电连接到该布线图案23的露出部分上。
如图2中所示，将在下部容器21内部形成的布线图案23电连接到在下部容器21下面形成的金属焊盘(以下称为底图案22)上。该底图案22是用于与未图示的电路基板等中的电极焊盘电连接的电极图案。
此外，如图2和图3中所示，使用金属线26将下部容器21的空腔21c内容纳的半导体加速度传感器芯片10中的电极焊盘16与下部容器21的台阶面21b上露出的布线图案23电连接。例如可用金、铜或铝等的金属制导线来形成该金属线26。
如图2中所示，利用上部盖25密封如上所述那样容纳半导体加速度传感器芯片10的下部容器21的开口部。使用环氧树脂等的热硬化型树脂24来固定上部盖25，以便密闭下部容器21的上面。可应用例如42合金或不锈钢等作为该上部盖25的材料。此外，例如用氮气或干燥空气对密闭的封装(21、25)内部进行净化。
在上述结构中，使用添加了薄片状的金属片的弹性率比较低的树脂作为用于将半导体加速度传感器芯片10粘接到空腔21c的底面21a上的粘接材料。在图5中示出图4中的区域A的放大图。此外，使用图5说明本实施例的粘接部31的结构。
如图5中所示，通过对在成为主要成分的树脂31a中添加薄片状的粒子31b而构成的粘接材料进行固化来形成本实施例的粘接部31。
作为主要成分的树脂31a，例如可使用硅酮树脂等那样的以硅氧烷结合(Si-O)为骨架的聚硅氧烷等的树脂。此外，除此以外，也可应用例如氟树脂等。
此外，例如可应用平均粒径例如为5±1μm(微米)、平均厚度为1μm±10％的金属片作为在树脂31a中添加的薄片状的粒子31b。再有，在图5中，举出平面的形状为四角形的金属片为例，但本发明不限定于此，可应用平面的形状为三角形或五角形等的多角形的形状的金属片。此时，本发明不妨碍包含不同的形状的金属片。
作为薄片状的粒子31b的材料，例如可应用银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)等的金属或金属以外的无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟等。
通过使用添加了这样的薄片状的粒子31b使之成为例如70～90重量％(百分比)的树脂31a，可减少粘接部31的热膨胀系数，同时可增加其热传导率。
通过例如使用硅酮树脂作为树脂31a并在其中添加银制的粒子31b使之成为约80重量％，可将由该粘接材料固化而形成的粘接部31的热膨胀系数从无添加的约300ppm[/℃]减少一半而成为约150ppm [/℃]。此外，同样地可将粘接部31的热传导率从无添加的0.16[W/(m·K)]改善为0.18[W/(m·K)]。
其结果，与使用不包含薄片状的粒子31b的硅酮树脂作为粘接部31的情况比较，可将半导体加速度传感器1中的压阻元件15i和15o的电阻值的偏移值对于温度变化而变化的量改善50％。即，可使偏移值对于温度变化变得稳定。此外，同样，与使用不包含薄片状的粒子31b的硅酮树脂作为粘接部31的情况比较，可将半导体加速度传感器1中的压阻元件15i和15o的电阻值的偏移值的过冲从5～20％改善为大致0％。再有，在该条件下，也可使粘接部31确保大于等于11000G(重力加速度)那样的充分的值的耐冲击性。
通过如上所述那样减少粘接材料、即粘接部31的热膨胀系数，可减少粘接部31对于温度变化的变形量，其结果，也可减少因粘接部31变形产生的半导体加速度传感器芯片10的变形。此外，通过同样地如上所述那样增加粘接材料、即粘接部31的热传导率，提高了封装与半导体加速度传感器芯片10之间的热的传递效率。由此，可提高半导体加速度传感器芯片10的温度对于外部的温度变化的跟随性。
·半导体加速度传感器1的制造方法其次，与附图一起详细地说明本实施例的半导体加速度传感器1的制造方法。
在本制造方法中，首先，如图6(a)中所示，作为用于构成下部容器21的材料，准备生片21A、21B、21C。生片21C是在下部容器21中构成台阶面21b之上的空腔21c的侧壁的构件。生片21B是在下部容器21中构成台阶面21b与台阶面21b之下的空腔21c的侧壁的构件。生片21A是构成下部容器21中的底板的构件。再有，各生片21C、21B和21A分别可以是层叠的生片。
使用冲孔机在生片21C上对空腔孔21E进行冲孔加工。同样地使用冲孔机在生片21B上对用于形成空腔孔21D和布线图案23的一部分(上部)的通孔进行冲孔加工。同样地使用冲孔机在生片21A上对用于形成布线图案23的一部分(下部)的通孔进行冲孔加工。再有，在生片21C上所形成的空腔孔21E比在生片21B上所形成的空腔孔21D大一圈。由此，在层叠生片21C与生片21B时，形成台阶面21b。
此外，在层叠生片21B和21A时在重叠的位置上形成生片21B的通孔和生片21A的通孔。在这些通孔的内部，例如利用网板印刷法形成成为布线图案23的的导体图案23B和23A。
其次，如图6(b)中所示，按顺序层叠生片21C、生片21B和生片21A，通过从上下对其加压后进行烧制处理，形成下部容器21，在该下部容器21中形成了空腔21c和布线图案23。再有，在该烧制处理中，可将压力定为常压，将温度定为1500℃，将处理时间定为24小时。
其后，如图6(c)中所示，在下部容器21的下面，例如利用网板印刷法形成与布线图案23电连接的底图案22。再有，也可在接合各生片21C、生片21B和生片21A之前形成底图案22。
如上所述，如果准备形成了布线图案23和底图案22的下部容器21，则其次如图7(a)中所示，在半导体加速度传感器芯片10中的固定部12的下面涂敷例如在硅酮树脂那样的树脂31a中添加本实施例的薄片状的粒子31b而构成的粘接材料31A。其次，将涂敷了粘接材料31A的半导体加速度传感器芯片10放置在下部容器21的空腔21c中的规定的位置上，在从上下对其加压的状态下进行热处理。由此，如图7(b)中所示，固化粘接材料31A，形成粘接部31，利用该粘接部31将半导体加速度传感器芯片10固定在空腔21c的底面21a上。再有，在该热处理中，可将压力定为常压，将温度定为180℃，将处理时间定为1小时。
其次，如图8(a)中所示，通过例如键合金制的金属线26来电连接半导体加速度传感器芯片10中的电极焊盘16与下部容器21中的露出的布线图案23。再有，在金属线26的键合中，可使用例如将压力定为30gf/(/cm2)、将温度定为230℃的合并使用超声波的热压接法。此外，由于在半导体加速度传感器芯片10中的固定部12上形成键合金属线26的一端的电极焊盘16，故在金属线26的键合时，半导体加速度传感器芯片10中的梁部13等不会破损。
其次，如图8(b)中所示，准备例如42合金或不锈钢等的上部盖25，在上部盖25的下面涂敷环氧树脂等的热硬化型树脂24。其次，将上部盖25放置在下部容器21上，通过在从上下对其加压的状态下进行热处理，将上部盖25固定在下部容器21上。再有，在该热处理中，可将压力定为5kgf(/cm2)、将温度定为150℃，将处理时间定为2小时。由此来制造图2至图4中示出那样的半导体加速度传感器1。再有，在用上部盖25密封下部容器21时，例如用氮气或干燥空气对空腔21c进行净化。
·粘接材料31A的制造方法此外，如上所述，例如在由硅酮树脂等那样的以硅氧烷结合(Si-O)为骨架的聚硅氧烷等构成的树脂31a中添加例如平均粒径例如为5±1μm(微米)、平均厚度约为1μm的薄片状的粒子31b使之成为例如约70～90重量％(百分比)，通过对其进行搅拌可制造本实施例的粘接材料31A。
·作用和效果如上所述，作为本实施例的半导体器件的半导体加速度传感器1在内部具有空腔21c，由用下部容器21和上部盖25构成的封装、半导体加速度传感器芯片10和添加了作为薄片状的金属片的粒子31b的硅酮树脂或氟树脂等的树脂31a构成，具备将半导体加速度传感器芯片10固定在空腔21c内部的粘接部31。
硅酮树脂或氟树脂等的树脂31a例如与环氧树脂等比较，具有低的弹性率。通过使用这样的树脂31a将半导体加速度传感器芯片10固定在封装(21、25)上，可提高半导体加速度传感器1的耐冲击性。此时，通过使用添加了例如由银、铜、铝、镍、无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟构成的薄片状或球状的粒子例如使之成为70～90重量％的树脂31a，可减少粘接部31的热膨胀系数，同时可增加其热传导率。通过这样来减少粘接材料、即粘接部31的热膨胀系数，可减少粘接部31对于温度变化的变形量，其结果，也可减少因粘接部31变形产生的半导体加速度传感器芯片10的变形。此外，通过同样地如上所述那样增加粘接材料、即粘接部31的热传导率，提高了封装(21、25)与半导体加速度传感器芯片10之间的热的传递效率。其结果，可提高半导体加速度传感器芯片10的温度对于外部的温度变化的跟随性。即，可实现当热传递到封装(21、25)时也能够稳定地工作的半导体加速度传感器1。
此外，本发明的粘接材料是用于将半导体加速度传感器芯片10固定在由下部容器21和上部盖25构成的封装上的粘接材料，由以70～90重量％添加了薄片状的粒子31b的硅酮树脂或氟树脂等的树脂31a构成。
如上所述，硅酮树脂或氟树脂等的树脂31a例如与环氧树脂等比较，具有低的弹性率。通过在半导体加速度传感器芯片10与封装(21、25)的固定中使用这样的树脂31a，可提高半导体加速度传感器1的耐冲击性。此时，通过在树脂31a中添加了例如由银、铜、铝、镍、无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟构成的薄片状或球状的粒子例如使之成为70～90重量％，可减由少树脂31a固化而形成的粘接部31的热膨胀系数，同时可增加其热传导率。因而，通过使用这样的粘接材料来固定半导体加速度传感器芯片10与封装(21、25)，可减少这些粘接部31中的热膨胀系数。其结果，可减少粘接部31对于温度变化的变形量，也可减少因粘接部31变形产生的半导体加速度传感器芯片10的变形。此外，通过使用相同的以上那样的粘接材料固定半导体加速度传感器芯片10与封装(21、25)，可增加这些粘接部31中的热传导率。其结果，提高了封装(21、25)与半导体加速度传感器芯片10之间的热的传递效率，由此，可提高半导体加速度传感器芯片10的温度对于外部的温度变化的跟随性。即，可实现能实现当热传递到封装(21、25)时也能够稳定地工作的半导体加速度传感器1的粘接材料。
实施例2其次，使用附图详细地说明本发明的实施例2。此外，在以下的说明中，对于与实施例同样的结构，附以同一符号，省略其详细的说明。此外，关于不特别记述的结构，与实施例1是同样的。
·半导体加速度传感器2的结构图9(a)是示出本实施例的半导体加速度传感器2的结构的剖面图。此外，图9(b)是示出图9(a)中的VI-VI’剖面图。再有，图9(a)相当于图9(b)中的V-V’剖面图。
如图9(a)和图9(b)中所示，本实施例的半导体加速度传感器2与实施例1的半导体加速度传感器1比较，具有将粘接部31置换为粘接部41的结构。
粘接部41与粘接部31同样，是用于将半导体加速度传感器芯片10固定在构成封装的下部容器21中的空腔21c的底面21a上的结构，是后述的由粘接材料固化而形成的粘接部。再有，由于其它的结构与实施例1是同样的，图在此省略详细的说明。
在本实施例中，使用添加了球状的金属片的弹性率比较低的树脂作为用于将半导体加速度传感器芯片10粘接到空腔21c的底面21a上的粘接材料。在图10中示出9(b)中的区域B的放大图。此外，使用图10说明本实施例的粘接部41的结构。
如图10中所示，通过固化在成为主要成分的树脂31a中添加球状的金属(以下将其称为粒子41b)而构成的粘接材料，形成本实施例的粘接部41。则主要成分的树脂31a与实施例1是同样的。
此外，可应用平均粒径例如约为5～201μm(微米)的球状的金属作为在树脂31a中添加的粒子41b。再有，在本发明中，不妨碍包含实施例1中例示的薄片状的粒子31b等不同的形状的金属片。
作为粒子41b的材料，与实施例1同样，可应用例如银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)等的金属或金属以外的无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟等。
通过使用添加了这样的粒子41b使之成为例如70～90重量％(百分比)的树脂31a，可减少粘接部41的热膨胀系数，同时可增加其热传导率。
此外，对于在本实施例中添加的粒子41b来说，与实施例1的薄片状的粒子31b相比，难以增加将其添加到树脂31a中所形成的粘接材料的粘度。因此，与实施例1比较，即使以更大的重量浓度添加金属球，也可抑制涂敷该粘接材料时的成形不良，由此可防止粘接材料的对半导体加速度传感器芯片10背面的涂敷作业性下降。即，与实施例1比较，既可抑制涂敷作业性的下降，又可进一步减少粘接部41的热膨胀系数，同时可进一步增加其热传导率。
通过如上述那样减少粘接材料、即粘接部41的热膨胀系数，可减少粘接部41对于温度变化的变形量，其结果，也可减少因粘接部41变形产生的半导体加速度传感器芯片10的变形。此外，通过增加粘接材料、即粘接部41中的热传导率，提高了封装与半导体加速度传感器芯片10之间的热的传递效率，由此，可提高半导体加速度传感器芯片10的温度对于外部的温度变化的跟随性。
·半导体加速度传感器2的制造方法此外，由于本实施例的半导体加速度传感器2和形成粘接部41的粘接材料的制造方法与实施例1是同样的，故在此省略详细的说明。再有，在本实施例的制造方法中，将粘接材料31A和粘接部31以及薄片状的粒子31b分别置换为粘接材料41A和粘接部41以及粒子41b。
·作用和效果如上所述，作为本实施例的半导体器件的半导体加速度传感器2在内部具有空腔21c，由用下部容器21和上部盖25构成的封装、半导体加速度传感器芯片10和添加了作为薄片状的金属片的粒子41b的硅酮树脂或氟树脂等的树脂31a构成，具备将半导体加速度传感器芯片10固定在空腔21c内部的粘接部41。
如上所述，硅酮树脂或氟树脂等的树脂31a例如与环氧树脂等比较，具有低的弹性率。通过使用这样的树脂31a将半导体加速度传感器芯片10固定在封装(21、25)上，与实施例1同样，可提高半导体加速度传感器2的耐冲击性。此时，通过使用添加了例如由银、铜、铝、镍、无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟构成的球状的粒子41b例如使之成为70～90重量％的树脂31a，可减少粘接部41的热膨胀系数，同时可增加其热传导率。通过这样来减少粘接材料、即粘接部41的热膨胀系数，可减少粘接部41对于温度变化的变形量，其结果，也可减少因粘接部41变形产生的半导体加速度传感器芯片10的变形。此外，通过同样地如上所述那样增加粘接材料、即粘接部41的热传导率，提高了封装(21、25)与半导体加速度传感器芯片10之间的热的传递效率。其结果，可提高半导体加速度传感器芯片10的温度对于外部的温度变化的跟随性。即，可实现当热传递到封装(21、25)时也能够稳定地工作的半导体加速度传感器2。
此外，本发明的粘接材料是用于将半导体加速度传感器芯片10固定在由下部容器21和上部盖25构成的封装上的粘接材料，由以70～90重量％添加了薄片状的粒子41b的硅酮树脂或氟树脂等的树脂31a构成。
如上所述，硅酮树脂或氟树脂等的树脂31a例如与环氧树脂等比较，具有低的弹性率。通过在半导体加速度传感器芯片10与封装(21、25)的固定中使用这样的树脂31a，可提高半导体加速度传感器2的耐冲击性。此时，通过在树脂31a中添加了例如由银、铜、铝、镍、无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟构成的球状的粒子41b例如使之成为70～90重量％，可减少由树脂31a固化而形成的粘接部41的热膨胀系数，同时可增加其热传导率。因而，通过使用这样的粘接材料来固定半导体加速度传感器芯片10与封装(21、25)，可减少这些粘接部41中的热膨胀系数。其结果，可减少粘接部41对于温度变化的变形量，也可减少因粘接部41变形产生的半导体加速度传感器芯片10的变形。此外，通过使用相同的以上那样的粘接材料固定半导体加速度传感器芯片10与封装(21、25)，可增加这些粘接部41中的热传导率。其结果，提高了封装(21、25)与半导体加速度传感器芯片10之间的热的传递效率，由此，可提高半导体加速度传感器芯片10的温度对于外部的温度变化的跟随性。即，可实现能实现当热传递到封装(21、25)时也能够稳定地工作的半导体加速度传感器2的粘接材料。
此外，在本实施例中，将在树脂31a中添加的粒子41b作成难以增加添加在树脂31a中所形成的粘接材料的粘度的球状。因此，与实施例1比较，即使以更大的重量浓度添加金属球，也可抑制涂敷该粘接材料时的成形不良，由此可防止对半导体加速度传感器芯片10背面涂敷粘接材料的作业性的下降。即，与实施例1比较，既可抑制涂敷作业性的下降，又可进一步减少粘接部41的热膨胀系数，同时可进一步增加其热传导率。
此外，上述实施例1和实施例2不过是用于实施本发明的例子，本发明不限定于这些实施例，从上述记载可明白，在本发明的范围内，对这些实施例可作各种各样的变形，进而，在本发明的范围内可存在其它的各种各样的实施例。
权利要求
1.一种半导体器件，其特征在于，具备在内部具有空腔的封装；具有规定的元件的半导体芯片；以及粘接部，由添加了规定形状的粒子的硅酮树脂构成，将上述半导体芯片固定在上述空腔内部。
2.一种半导体器件，其特征在于，具备在内部具有空腔的封装；具有规定的元件的半导体芯片；以及粘接部，由添加了规定形状的粒子的氟树脂构成，将上述半导体芯片固定在上述空腔内部。
3.如权利要求1或2中所述的半导体器件，其特征在于在上述粘接部中添加了70～90重量％的上述粒子。
4.如权利要求1至3的任一项中所述的半导体器件，其特征在于上述粒子是薄片状的粒子。
5.如权利要求1至3的任一项中所述的半导体器件，其特征在于上述粒子是平均粒径为5±1μm、平均厚度为1μm±10％的薄片状的粒子。
6.如权利要求1至3的任一项中所述的半导体器件，其特征在于上述粒子是球状的粒子。
7.如权利要求1至3的任一项中所述的半导体器件，其特征在于上述粒子是平均粒径为5～20μm的球状的粒子。
8.如权利要求1至7的任一项中所述的半导体器件，其特征在于上述粒子由银、铜、铝、镍、无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟构成。
9.如权利要求1至8的任一项中所述的半导体器件，其特征在于上述封装的至少一部分是陶瓷制的。
10.如权利要求1至9的任一项中所述的半导体器件，其特征在于上述半导体芯片是加速度传感器。
11.如权利要求1至9的任一项中所述的半导体器件，其特征在于上述半导体芯片是加速度传感器，其包括固定在上述板状构件上的固定部、可相对于该固定部位移的锤部、一端固定在上述锤部上且另一端固定在上述固定部上的可挠性的梁部、以及粘接设置在上述梁部上的压阻元件。
12.一种用于将半导体芯片固定在规定的封装上的粘接材料，其特征在于由添加了70～90重量％的规定形状的粒子的硅酮树脂构成。
13.一种用于将半导体芯片固定在规定的封装上的粘接材料，其特征在于由添加了70～90重量％的规定形状的粒子的氟树脂构成。
14.如权利要求12或13中所述的粘接材料，其特征在于上述粒子是平均粒径为5±1μm、平均厚度为1μm±10％的薄片状的粒子或平均粒径为5～20μm的球状的粒子。
15.如权利要求12至14的任一项中所述的粘接材料，其特征在于上述粒子由银、铜、铝、镍、无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟构成。
16.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，具有下述工序准备形成了规定的元件的半导体芯片的工序；准备在内部具有空腔的封装的工序；以及使用由添加了规定形状的粒子的硅酮树脂构成的粘接材料将上述半导体芯片固定在上述封装内部的上述空腔中的工序。
17.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，具有下述工序准备形成了规定的元件的半导体芯片的工序；准备在内部具有空腔的封装的工序；以及使用由添加了规定形状的粒子的氟树脂构成的粘接材料将上述半导体芯片固定在上述封装内部的上述空腔中的工序。
18.如权利要求16或17中所述的半导体器件的制造方法，其特征在于在上述粘接材料中添加了70～90重量％的上述粒子。
19.如权利要求16至18的任一项中所述的半导体器件的制造方法，其特征在于上述粒子是薄片状的粒子。
20.如权利要求16至18的任一项中所述的半导体器件的制造方法，其特征在于上述粒子是球状的粒子。
21.如权利要求16至20的任一项中所述的半导体器件的制造方法，其特征在于上述粒子由银、铜、铝、镍、无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟构成。
22.如权利要求16至21的任一项中所述的半导体器件的制造方法，其特征在于上述半导体芯片是加速度传感器。
23.一种用于将半导体芯片固定在规定的封装中的粘接材料的制造方法，其特征在于，具有下述工序准备硅酮树脂的工序；准备由规定形状的粒子构成的添加物的工序；在上述硅酮树脂中添加上述添加物以使该添加物的重量浓度为70～90重量％的工序；以及搅拌添加了上述添加物的上述硅酮树脂的工序。
24.一种用于将半导体芯片固定在规定的封装中的粘接材料的制造方法，其特征在于，具有下述工序准备氟树脂的工序；准备由规定形状的粒子构成的添加物的工序；在上述氟树脂中添加上述添加物以使该添加物的重量浓度为70～90重量％的工序；以及搅拌添加了上述添加物的上述氟树脂的工序。
25.如权利要求23或24中所述的粘接材料的制造方法，其特征在于上述添加物是平均粒径为5±1μm、平均厚度为1μm±10％的薄片状的粒子或平均粒径为5～20μm的球状的粒子。
26.如权利要求23至25的任一项中所述的粘接材料的制造方法，其特征在于上述粒子由银、铜、铝、镍、无定形碳、石墨、氧化锡或氧化铟构成。
全文摘要
本发明的课题是提供当热传递到封装时也能够稳定地工作的半导体器件及其制造方法以及在其中所使用的粘接材料及其制造方法。半导体加速度传感器(1)在内部具有空腔(21c)，由用下部容器(21)和上部盖(25)构成的封装、半导体加速度传感器芯片(10)和添加了作为薄片状的金属片的粒子(31b)的硅酮树脂等的弹性率比较低的树脂(31a)构成，具备将半导体加速度传感器芯片(10)固定在空腔(21c)内部的粘接部(31)。
文档编号C09J183/00GK1905168SQ20061007737
公开日2007年1月31日 申请日期2006年4月29日 优先权日2005年7月27日
发明者猪野好彦 申请人:冲电气工业株式会社