专利名称：半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明是关于在封装内容纳有元件的半导体器件，特别地是关于封装内容纳有分别检测三维的加速度的加速度传感器的半导体器件。
背景技术：
近年来，在自行车、机器人、各种精密机器等产业上的各种领域内，加速度传感器被广泛应用。其中，由于小型且重量轻、能够期待进行正确且准确的动作、低成本等原因，对于利用了MEMS(微电子机械系统)技术的半导体加速度传感器的需求剧增。
半导体加速度传感器中，存在通过利用与压电电阻效应、即电阻值与发生的应力成比例地发生变化的现象，进行加速度的测知的类型。这种半导体加速度传感器，一般地具有在陶瓷制的封装内部容纳有构成传感器部分的半导体芯片(下面称为传感器芯片)的结构。
利用压电电阻效应的传感器芯片，例如具有配置在中央的锤部、具有可挠性的4根梁部和分别固定了4根梁部中的一个梁部的端部的口字形的固定部，具有锤部由来自4方的4根梁部支持的结构。各梁部上贴附有压阻元件、且通过布线图案连接，构成惠斯登桥式电路。
在具有这种传感器芯片的半导体加速度传感器中发生速度变化时，通过由于锤部的惯性运动而产生的应力，梁部发生挠曲。同时，贴附在梁部上的压阻元件也挠曲。因为由于这种挠曲使各压阻元件的电阻值变化，所以惠斯登桥的电阻平衡发生变化。通过检测电流的变化或者电压的变化来检测该电阻平衡的变化，可以检测出加速度。
另外，容纳传感器芯片的封装，一般利用树脂等粘接剂固定于规定的电路基板上。因此，例如电路基板由于热膨胀等变形时，就会产生由于该变形而使每个封装中的传感器芯片变形的问题。
作为解决这种问题的方法，例如存在如下所示的专利文献1、2。
在专利文献1中，在包含电容式加速度传感器的传感器部分的封装和电路基板之间设有板状衬垫，通过由衬垫吸收电路基板上产生的变形，来防止封装的变形。另外，在专利文献2中，通过仅把包含电容式加速度传感器的传感器部分的封装下面的一部分粘接在电路基板上，来减少从电路基板向封装传递的变形的量。
特开平6-160423号公报[专利文献2]特开平6-289048号公报[本发明要解决的课题]但是，在上述的过去的技术中，在例如从电路基板或者外部空气向封装传导热的情况下，由于由该热发生的封装的变形或粘接封装和传感器部分的树脂的膨胀，在构成传感器部分的半导体芯片上产生应力、从而会有半导体芯片自身变形的问题。
特别是，半导体加速度传感器中，在把形成传感器部分的半导体芯片粘接到封装上之际，为了加强耐冲击性而使用硅酮树脂等弹性比较低的树脂。但是，这种低弹性的树脂，一般热膨胀系数较大。因此，传导至树脂的热、使半导体芯片中产生的变形的量也变大。
这样在形成传感器部分的半导体芯片产生变形时，由于贴附在该半导体芯片上的压阻元件也变形，压阻元件的电特性发生变化，变得无法进行正确的加速度测定了。
这样，过去的半导体加速度传感器，存在当热传导到封装时、难以进行稳定的工作的问题。
发明内容
因此，本发明是鉴于以上问题而进行的，其目的在于提供即使热或应力传导到封装、也能够进行稳定的工作的半导体器件。
为了达成上述目的，根据本发明的半导体器件，具备内部具有空腔的封装、具有规定的元件的半导体芯片、在上表面的规定区域固定半导体芯片的板状部件、以及粘接板状部件的下表面的所述规定区域的下方以外的区域和空腔的壁面的粘接部。
通过在半导体芯片下方以外的区域粘接搭载该芯片的板状部件和封装，可以避免由于粘接部的热膨胀而发生的板状部件的变形直接地影响半导体芯片。结果，就能够减少在固定于板状部件上表面的规定区域上的半导体芯片中产生的变形，就能够实现温度变化时也能够稳定地进行工作的半导体器件。
另外，同样地通过在半导体芯片下方以外的区域粘接搭载该芯片的板状部件和封装，在由于外力或温度变化而在封装中发生的变形向板状部件传导的情况下，也可以避免板状部件中的变形部分直接地影响半导体芯片。结果，就能够减少在固定于板状部件上表面的规定区域上的半导体芯片中产生的变形，就能够实现外力或温度变化时也能够稳定地进行工作的半导体器件。
根据本发明，能够实现即使热或应力传导到封装、也能够进行稳定的工作的半导体器件。
图1是表示本发明的第1～3实施方式中使用的半导体加速度传感器芯片10的概略结构的立体图。
图2是表示根据本发明的实施方式1的半导体加速度传感器器件1的结构的剖面图。
图3是表示图2中的I-I’剖面结构的图。
图4是表示图2中的II-II’剖面结构的图。
图5是表示图2中的III-III’剖面结构的图。
图6是表示根据本发明的实施方式1的半导体加速度传感器器件1的制造方法的流程图(1)。
图7是表示根据本发明的实施方式1的半导体加速度传感器器件1的制造方法的流程图(2)。
图8是表示根据本发明的实施方式1的半导体加速度传感器器件1的制造方法的流程图(3)。
图9是表示根据本发明的实施方式1的半导体加速度传感器器件1的制造方法的流程图(4)。
图10是根据本发明的实施方式2的半导体加速度传感器器件2的结构的剖面图。
图11是表示图10中的V-V’剖面结构的图。
图12是表示根据本发明的实施方式2的半导体加速度传感器器件2的制造方法的流程图(2)。
图13是表示根据本发明的实施方式2的半导体加速度传感器器件2的制造方法的流程图(3)。
图14是根据本发明的实施方式3的半导体加速度传感器器件3的结构的剖面图。
图15是表示图14中的VII-VII’剖面结构的图。
图16是表示根据本发明的实施方式3的半导体加速度传感器器件3的制造方法的流程图(2)。
图17是表示根据本发明的实施方式3的半导体加速度传感器器件3的制造方法的流程图(3)。
具体实施例方式
下面，与附图一起详细地说明为实施本发明的最优的实施方式。
首先，利用附图对于根据本发明的实施方式1详细地进行说明。另外，由于各附图只不过是以能理解本发明的内容的程度、概略地表示形状、大小以及位置关系，所以本发明并不仅限于以各附图所例示的形状、大小以及位置关系。而且，在各图中，为了结构的明了化，省略了剖面的阴影线的一部分。而且，在后述中例示的数值，只不过是本发明的优选例子，因此本发明并不限于所例示的数值。这在后述的各实施例中也一样。
·半导体加速度传感器芯片10的结构首先，利用附图详细地说明根据本实施方式的半导体加速度传感器芯片10的结构。另外，在本实施方式中，以利用压电电阻效应、即电阻值与发生的应力成比例地变化的现象的3维加速度传感器为例进行说明。
图1是表示本实施方式中利用的作为3维加速度传感器的半导体加速度传感器芯片10的概略结构的立体图。如图1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及15o、和电极焊盘16。固定部12、梁部13和锤部14，通过加工规定的半导体基板而一体地形成。
制作固定部12、梁部13和锤部14的规定的半导体基板，可以使用例如硅基板等。
固定部12，例如是通过将剖面为四角形的棒状部件组合成口字形而形成的环状的部件。换言之，例如为像正方形的框的环状的部件，中央部具有四角形状的开口部。只不过，根据本发明的固定部12，不限定于上述的形状，也可以是例如像圆形的框的环状的部件。另外，下面为了说明上的方便，以与形成口字形的面、即与后述的梁部13中的形成有压阻元件15i以及15o的面相同的一侧为上侧。
固定部12的上表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的上表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的各棒状部件的上表面的宽度变为0.2mm左右。另外，固定部12的厚度可以为例如0.3mm左右。
梁部13，设在上述的固定部12的内周的各角上，分别从各角向固定部12的中央延伸。因此，根据本实施方式的半导体加速度传感器芯片10，具有4根梁部13。不过，本发明中不限于上述的结构，也可以设置为例如从形成固定部12的棒状部件的大致中央部向固定部的中央分别延伸。
各梁部13，在向半导体加速度传感器芯片10施加加速度之际，由于后述的锤部14的惯性运动而挠曲。即，梁部13具有可挠性。在本实施方式中，通过使该梁部13的上表面的宽度为例如0.1mm左右、厚度为例如0.1mm左右，使梁部13具有可挠性。另外，梁部13的上表面处于与上述固定部12的上表面相同高度的位置。因此，梁部13的下表面与固定部12的下表面相比更靠近上表面。由此，例如把固定部12的下表面固定到后述的衬垫32上的情况下，梁部13的变形也不会受到衬垫32的阻碍。
锤部14，以被配置在口字形的固定部12的开口部的大致中央的方式设置在上述的4根梁部13的前端。换言之，锤部14由4根梁部13、悬吊在固定部12的开口部的大致中央。
该锤部14，具有根据施加到半导体加速度传感器芯片10的加速度使梁部13挠曲的作用。在本实施方式中，锤部14的上表面为正方形，其一边的长为例如0.6mm左右。另外，锤部14的厚度为例如0.2mm左右。而且，锤部14的上表面处于与上述固定部12以及梁部13的上表面高度相同的位置。因此，锤部14的下表面，配置在比固定部12的下表面更靠上表面一侧。由此，例如把固定部12的下表面固定到后述的衬垫32上的情况下，锤部14对于固定部12的变形也不会受到衬垫32的阻碍。
另外，各梁部13的上表面上，在与固定部12的连接根部分，贴附有压阻元件15o。同样，在各梁部13的上表面上，在与锤部14的连接根部分贴附有压阻元件15i。这些压阻元件15o及15i，例如通过未图示的布线图案与形成在固定部12的上表面的电极焊盘16电连接，由此构成惠斯登桥式电路。因此，通过介由电极焊盘16以及未图示的布线图案检测压阻元件15o及15i的电阻平衡，能够检测出在梁部13产生的挠曲的量，并且能够从该挠曲的量来确定施加在半导体加速度传感器芯片10的加速度的大小以及方向。
·半导体加速度传感器器件1的结构接着，结合附图详细地说明通过封装上述的半导体加速度传感器芯片10而形成的、根据本实施方式的半导体加速度传感器器件1的结构。
图2是表示半导体加速度传感器器件1的结构的剖面图。另外，图3是表示图2中的I-I’剖面结构的图，图4是表示图2中的II-II’剖面结构的图，图5是表示图2中的III-III’剖面结构的图。而且，图2相当于图3～图5中的IV-IV’剖面图。
如图2至图5所示，半导体加速度传感器器件1，具有半导体加速度传感器芯片10、衬垫32、下部容器21和上部盖25。而且，下部容器21以及上部盖25，形成容纳半导体加速度传感器芯片10的封装。另外，下面，为了说明的方便，把对于下部容器的上部盖25位于的侧作为上侧。
在该结构中，半导体加速度传感器芯片10，以利用膏剂31固定到作为板状部件的衬垫32的上表面的规定的区域(芯片搭载区域32a)的状态，容纳于由下部容器21和上部盖25构成的封装的空腔内部。该衬垫32，是用于使在下部容器21产生的变形不会直接传送到半导体加速度传感器芯片10的变形缓和部件，例如可以以硅制的板状部件等形成。另外，半导体加速度传感器芯片10，也可以以在其背面接合玻璃基板10’等的状态，利用膏剂31固定在衬垫32上表面上。而且，在本发明中半导体加速度传感器芯片10中也可以包含玻璃基板10’。下面，为了说明的简略化，所称的半导体加速度传感器基板10中包含玻璃基板10’。因此，半导体加速度传感器芯片10的背面，实质上指玻璃基板10’的背面。
用于将衬垫32的上表面和半导体加速度传感器芯片10粘接的膏剂31，可以使用导电性或者绝缘性的膏剂。例如，导电性的膏剂有焊锡膏或银(Ag)膏等，例如绝缘性的膏剂中有树脂膏等。另外，膏剂31优选仅涂布在半导体加速度传感器芯片10的下表面部分上。
另外，半导体加速度传感器芯片10，如图2以及图3所示，以其下表面不从衬垫32的上表面伸出的方式、固定在离衬垫32的上表面外缘有具规定距离的内侧的区域(参照图2中芯片搭载区域32a)。因此，衬垫32的上表面以及下表面的尺寸，设计得比半导体加速度传感器芯片10的下表面外周的尺寸大一圈。具体是，如图2所示，衬垫32的上表面以及下表面的尺寸，设计得比芯片搭载区域32a大出形成用于把衬垫32固定于空腔21c的底面21a的粘接部33的区域部分(参照图2中膏带32b)。
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所示，具有用于容纳半导体加速度传感器芯片10的空腔21c。
下部容器21的侧壁，如图2以及图3所示，在空腔21c侧有比上表面(粘接上部盖25的面)低的台阶面21b。在台阶面21b面处，露出形成在下部容器21内部的布线图案23的一部分。该布线图案23的露出部分，利用后述的金属线26，电连接到半导体加速度传感器芯片10的电极焊盘16上。
形成在下部容器21内部的布线图案23，如图2所示，电连接在形成于下部容器21下表面的金属焊盘(下面称为底图案22)上。该底图案22，是用于与未图示的电路基板等的电极焊盘电连接的电极图案。
在下部容器21的空腔21c的底面21a上，如图2至图5所示，搭载有半导体加速度传感器芯片10的衬垫32利用由规定的粘接材料构成的粘接部33被固定。
形成用于把衬垫32固定在空腔21c底面的粘接部33的膏带32b，如图2至图4所示，沿衬垫32的下表面边缘配置成环状。另外，膏带32b的宽度，设定成能够确保切实地使搭载半导体加速度传感器芯片10的衬垫32固定在下部容器21的底面的所需面积的宽度。在本实施方式中，该宽度为0.5mm左右。如此设定的情况下，由于半导体加速度传感器芯片10的下表面一边的长度(相当于固定部12的下表面一边的长度)设定为1.6mm左右，设定衬垫32的上表面/下表面一边的长度为大于等于2.1mm。
不过，优选搭载半导体加速度传感器芯片10的芯片搭载区域32a的外周与膏带32b的内周之间，如图2至图4所示，在水平方向上离开规定的距离。该之间的区域(参照图2中的离间区域32c)，具有使下部容器21的底板上产生的变形和由于粘接部33因温度变化等膨胀/收缩而在衬垫32外缘(膏带32b)产生的变形不能直接传送到半导体加速度传感器芯片10的功能。即，该离间区域32c，作为吸收变形的主要区域而发挥作用。在本实施方式中，离间区域32c的宽度为例如0.2mm。在如此设定的情况下，由半导体加速度传感器芯片10的下表面一边的长度(相当于芯片搭载区域32a)为1.6mm左右，膏带32b的宽度为0.5mm左右，故衬垫32的上表面/下表面一边的长度为2.5mm左右。
在上述的膏带32b上涂布用于形成粘接部33的粘接材料，通过将其固定在下部容器21的空腔21c的底面21a的规定位置上，如图2至图5所示，成为在下部容器21的空腔21c内容纳有半导体加速度传感器芯片10的状态。
另外，用于形成把衬垫32粘接到空腔21c的底面21a的粘接部33的粘接材料，优选使用有比较低的弹性率的树脂。由此，能够缓和向半导体加速度传感器芯片10传送的冲击，可以提高半导体加速度传感器器件1的耐冲击性。另外，用于形成粘接部33的粘接材料，优选使用具有自粘接性的树脂。这种树脂，有例如硅酮树脂等的、由以硅氧烷键(Si-O)为骨架的聚有机硅氧烷等构成的树脂。而且，此外也可以使用例如氟树脂等。
另外，如上所述，在本实施方式中，由于仅在衬垫32下表面的膏带32b涂布用于形成粘接部33的粘接材料、将其固定在下部容器21的底面21a上，所以如图2至图5所示，没有形成粘接部33的部分(即膏带32b之外的部分)的衬垫32和底面21a之间，形成中空区域21d。在此，如上所述，将膏带32b设置在芯片搭载区域32a的下方以外的区域。因此，在衬垫32和底面21a之间的中空区域21d，在半导体加速度传感器芯片10被固定的区域(芯片搭载区域32a)的下方的整体延伸。换言之，在半导体加速度传感器芯片10下方的区域，不存在粘接部33。因此，在半导体加速度传感器芯片10下方的区域，衬垫32和下部容器21没有被固定。
如此，通过在半导体加速度传感器芯片10下部之外的区域粘接衬垫32和下部容器21，可以避免由于粘接部33的热膨胀而发生的衬垫32的变形直接影响到半导体加速度传感器芯片10。结果，就能够减少在固定于芯片搭载区域32a上的半导体加速度传感器芯片10中产生的变形，就能够实现外力或温度变化时也能够稳定地进行工作的半导体加速度传感器器件1。
另外，同样通过在半导体加速度传感器芯片10下部之外的区域粘接衬垫32和下部容器21，即便由于外力或温度变化而使下部容器21的底板上发生的变形传递到衬垫32的情况下，也可以避免衬垫32的变形部分直接影响到半导体加速度传感器芯片10。结果，就能够减少在固定于芯片搭载区域32a上的半导体加速度传感器芯片10中产生的变形，就能够实现外力或温度变化时也能够稳定地进行工作的半导体加速度传感器器件1。
另外，容纳于下部容器21的空腔21c内的半导体加速度传感器芯片10中的电极焊盘16，如图2以及图3所示，通过金属线26与露出下部容器21的台阶面21b的布线图案23电连接。该金属线26可以由例如金、铜或铝等金属制线形成。
如上的容纳半导体加速度传感器芯片10的下部容器21的开口部，如图2所示，由上部盖25而密封。上部盖25，以利用环氧树脂等热硬化性树脂24密封下部容器21的上表面的方式被固定。该上部盖25的材料，可以使用例如42合金或不锈钢等。另外，被密封的封装(21、25)内部，例如用氮气或干燥空气净化。
·制造方法接着，结合附图详细地说明根据本实施方式的半导体加速度传感器器件1的制造方法。
在本制造方法中，首先，如图6(a)所示，作为用于构成下部容器21的部件，准备生片21A、21B以及21C。生片21C，是在下部容器21中构成台阶面21b上方的空腔21c侧壁的部件。生片21B是在下部容器21中构成台阶面21b下方的空腔21c的侧壁的部件。生片21A是构成下部容器21中的底板的部件。另外，各生片21C、21B以及21A各自也可以是层积的生片。
在生片21C上，利用冲孔机，冲孔加工空腔孔21E。在生片21B上，同样利用冲孔机冲压加工空腔孔21D和用于形成布线图案23的一部分(上部)的通孔。在生片21A上，同样利用冲孔机，冲孔加工用于形成布线图案23的一部分(下部)的通孔。另外，形成于生片21C上的空腔孔21E，比形成于生片21B上的空腔孔21D还大一圈。由此，层积生片21C和生片21B之际形成台阶面21b。
另外，生片21B的通孔和生片21A的通孔，形成于层积生片21B以及21A时重叠的位置上。在这些通孔内部，通过例如网板印刷法形成构成布线图案23的导体图案23B以及23A。
接着，如图6(b)所示，顺序层积生片21C、21B以及21A，通过对其从上下加压后进行烧制处理，形成具有空腔21c和布线图案23的下部容器21。另外，在该烧制处理中，可以使压力为常压、温度为1500℃、处理时间为24小时。
此后，如图6(c)所示，在下部容器21的下表面上，利用例如网板印刷法形成与布线图案23电连接的底图案22。另外，底图案22也可以在接合各生片21C、21B以及21A之前形成。
另外，如图7(a)所示，准备上述半导体加速度传感器芯片10和玻璃基板10’，在半导体加速度传感器芯片10的背面，阳极接合玻璃基板10’。由此，准备在背面上接合有玻璃基板10’的半导体加速度传感器芯片10。另外，在该阳极接合中，可以使加热温度为例如300～400℃左右，施加电压为500～1000V(伏特)左右。
如上，准备背面上接合有玻璃基板10’的半导体加速度传感器芯片10、和形成有布线图案23以及底图案22的下部容器21后，接着如图8(a)所示，准备硅制的衬垫32，同时在下部容器21的空腔21c的底面21a的搭载衬垫32的区域的外缘(与膏带32b对应的区域)，涂布由例如硅酮树脂构成的粘接材料33A。接着，把衬垫32载置在下部容器21的空腔21c底面的规定位置(衬垫32的外缘与涂布有粘接材料33A的区域相重合的位置)，对其进行热处理。由此，粘接材料33A固化，形成粘接部33，通过该粘接部33，成为半导体加速度传感器芯片10的台座的衬垫32被固定在空腔21c的底面21a上。另外，在该热处理中，可以使温度为180℃、处理时间为1小时。
接着，如图8(b)所示，在固定在空腔21c底面的衬垫32上表面上，至少在搭载半导体加速度传感器芯片10(也包括玻璃基板10’)的区域，涂布例如银(Ag)制的膏剂31。接着，把背面接合有玻璃基板10’的半导体加速度传感器芯片10载置在衬垫32上表面的芯片搭载区域32a上，通过对其进行热处理，如图8(c)所示，利用膏剂31把半导体加速度传感器芯片10(也包含玻璃基板10’)固定在衬垫32上。另外，在该热处理中，可以使温度为180℃、处理时间为1小时。
接着，如图9(a)所示，通过键合例如金制的金属线26，电连接半导体加速度传感器芯片10的电极焊盘16和下部容器21中露出的布线图案23。另外，金属线26的键合中，可以利用例如压力为50gf(/cm2)、温度为250℃的超声波并用热压接法。另外，键合金属线26的一端的电极焊盘16，由于形成在半导体加速度传感器芯片10的固定部12上，所以在键合金属线26时半导体加速度传感器芯片10中的梁部13等不会破损。
接着，如图9(b)所示，准备例如42合金或不锈钢等的上部盖25，在上部盖25的下表面上，涂布环氧树脂等热硬化性树脂24。接着，把上部盖25载置在下部容器21上，以从上下方向进行加压的方式进行热处理，把上部盖25固定在下部容器21上。另外，在该热处理中，可以使压力为5kg(/cm2)、温度为150℃、处理时间为2小时。由此，制造出如图2至图5所示的半导体加速度传感器器件1。而且，在用上部盖25密封下部容器21之际，用氮气或者干燥气体对空腔21c进行净化。
·作用效果如上所述，根据本实施方式的半导体器件的半导体加速度传感器器件1，具有内部具有空腔21c、由下部容器21和上部盖25构成的封装，半导体加速度传感器芯片10，在上表面的芯片搭载区域32a上固定有半导体加速度传感器芯片10的衬垫32，以及粘接衬垫32的下表面的、芯片搭载区域32a的下方以外的区域(膏带32b、离间区域32c)和空腔21c的底面21a的粘接部33。
在半导体加速度传感器芯片10下方以外的区域，通过粘接搭载该芯片的衬垫32和封装，可以避免由于粘接部33的热膨胀发生的衬垫32的变形直接影响到半导体加速度传感器芯片10。结果，就能够减少在固定于衬垫32上表面的芯片搭载区域32a上的半导体加速度传感器芯片10中产生的变形，就能够实现温度变化时也能够稳定地进行工作的半导体加速度传感器器件1。
另外，同样通过在半导体加速度传感器芯片10下部之外的区域粘接搭载该芯片的衬垫32和封装，即便由于外力或温度变化使封装中发生的变形传递到衬垫32，也可以避免衬垫32的变形部分直接影响到半导体加速度传感器芯片10。结果，就能够减少在固定于衬垫32上表面的芯片搭载区域32a上的半导体加速度传感器芯片10中产生的变形，就能够实现外力或温度变化时也能够稳定地进行工作的半导体加速度传感器器件1。
接着，利用附图对本发明的实施方式2进行详细说明。而且，在下面的说明中，对于与实施方式1相同的结构，附加相同的符号，省略其详细说明。另外，关于没有特别记述的结构，与实施方式1相同。
·半导体加速度传感器器件2的结构图10是根据本发明的实施方式2的半导体加速度传感器器件2的结构的剖面图。另外，图11是表示图10中的V-V’剖面结构的图。而且，图10相当于图11中VI-VI’剖面图。
如图10以及图11所示，根据本实施方式的半导体加速度传感器器件2，与根据实施方式1的半导体加速度传感器器件1相比，具有下部容器21被下部容器21’所置换的结构。
在下部容器21’中，在空腔21c’的底部，具有比利用粘接部33设置衬垫32的第1底面21a’还低的第2底面21e。换言之，下部容器21’，在粘接涂布在衬垫32上的粘接部33的区域的内侧，具有凹状的沉孔部21f。因此，在半导体加速度传感器芯片10下方的衬垫32和下部容器21’之间，形成有比实施方式1中的中空区域21d在上下方向上更宽的中空区域21d’。
另外，在粘接有粘接部33的区域的内侧的端部，具有第1底面21a’和第2底面21e的边界部分。即，沉孔部21f的侧面，设在粘接有粘接部33的区域的内侧的端部。
该沉孔部21f，是用于在向空腔21c’的第1底面21a’粘接衬垫32之际，使向横向流出的粘接材料向接触衬垫32下方的区域之外流走的结构。即，在衬垫32的粘接时扩散的粘接材料，沿着沉孔部21f的侧面而流向第2底面21e。由此，就可以防止粘接衬垫32时设置有半导体加速度传感器芯片10的区域(芯片搭载区域32a)的下方被扩散的粘接材料粘接。换言之，可以防止在芯片搭载区域32a的下方形成粘接衬垫32和下部容器21’的粘接部33。
另外，由于其他的结构以及半导体加速度传感器芯片10的结构与实施方式1相同，所以在此省略详细说明。
·制造方法下面，结合附图详细说明根据本实施方式的半导体加速度传感器器件2的制造方法。
在本制造方法中，由于在半导体加速度传感器芯片10背面上接合玻璃基板10’的工序与实施方式1中利用图7说明的工序相同，所以在此省略详细说明。
另外，本实施方式中，如图12(a)所示，作为构成下部容器21’的部件，准备生片21A、21B、21C以及21F。生片21A、21B以及21C，与实施方式1相同。不过，厚度也可以不同。
另外，在生片21A和生片21B之间，设置生片21F。生片21F上，利用冲孔机冲孔加工空腔孔21G和用于形成布线图案23的一部分(上部)的通孔。另外，形成于生片21F的空腔孔21G，是成为下部容器21’的空腔21c’的沉孔部21f的孔。因此，空腔孔21g，比形成在生片21B上的空腔孔21D小。
另外，生片21B的通孔、生片21F的通孔和生片21A的通孔，形成在层积生片21B、21F和21A之际重叠的位置上。在这些通孔内部，利用例如网板印刷法形成了成为布线图案23的导体图案23B、21F以及23A。
接着，如图12(b)所示，顺序层积生片21C、21B、21F以及21A，通过将其从上下方向加压之后进行烧制处理，形成具有空腔21c和布线图案23的下部容器21’。另外，在该烧制处理中，可以使压力为常压、温度为1500℃、处理时间为24小时。
此后，如图12(c)所示，在下部容器21’的下表面上，利用例如网板印刷法形成与布线图案23电连接的底图案22。另外，底图案22也可以在接合各生片21C、21B、21F以及21A之前形成。
如上，准备背面上阳极接合有玻璃基板10’的半导体加速度传感器芯片10、形成有布线图案23以及底图案22的下部容器21’后，接着如图13(a)所示，准备硅制的衬垫32，同时在下部容器21’的空腔21c’的第1底面21a’的搭载有衬垫32的区域的外缘(与膏带32b对应的区域)，涂布由例如硅酮树脂构成的粘接材料33A。接着，把衬垫32以外缘设在沉孔部21f的周围的第1底面21a’的方式、载置在空腔21c’底部，对其进行热处理。由此，使粘接材料33A固化，形成粘接部33，通过该粘接部33，成为半导体加速度传感器芯片10的台座的衬垫32被固定在空腔21c’的第1底面21a’上。另外，在该热处理中，可以使温度为180℃、处理时间为1小时。
接着，如图13(b)所示，在固定在空腔21c’底面的衬垫32上表面上，至少在搭载半导体加速度传感器芯片10(也包括玻璃基板10’)的区域，涂布例如银(Ag)制的膏剂31。接着，把背面接合有玻璃基板10’的半导体加速度传感器芯片10载置在衬垫32上表面的芯片搭载区域32a上，通过对其进行热处理，如图13(c)所示，利用膏剂31把半导体加速度传感器芯片10(也包含玻璃基板10’)固定在衬垫32上。此时的热处理温度以及处理时间，可以是熔化银(Ag)膏的程度。
其后，与实施方式1相同，键合金属线26，接着，通过用热硬化性树脂24在下部容器21’上粘接上部盖25，制造出如图10以及图11所示的半导体加速度传感器器件2。而且，在用上部盖25密封下部容器21’之际，用氮气或者干燥气体对空腔21c’进行净化。
·作用效果如上所述，根据本实施方式的作为半导体器件的半导体加速度传感器器件2，与实施方式1相同，具有内部具有空腔21c’、由下部容器21’和上部盖25构成封装，半导体加速度传感器芯片10，在上表面的芯片搭载区域32a上固定有半导体加速度传感器芯片10的衬垫32，以及粘接衬垫32的下表面的、芯片搭载区域32a的下方以外的区域(膏带32b、离间区域32c)和空腔21c’的第1底面21a’的粘接部33。
通过在半导体加速度传感器芯片10的下方以外的区域，粘接搭载有该芯片的衬垫32和封装，与实施方式1相同，可以避免由于粘接部33的热膨胀发生的衬垫32的变形直接影响到半导体加速度传感器芯片10。结果，就能够减少在固定于衬垫32上表面的芯片搭载区域32a上的半导体加速度传感器芯片10中产生的变形，就能够实现温度变化时也能够稳定地进行工作的半导体加速度传感器器件2。
另外，同样通过在半导体加速度传感器芯片10下部之外的区域粘接搭载该芯片的衬垫32和封装，与实施方式1相同，即便由于外力或温度变化、封装中发生的变形传递到衬垫32的情况下，也可以避免衬垫32的变形部分直接影响到半导体加速度传感器芯片10。结果，就能够减少在固定于衬垫32上表面的芯片搭载区域32a上的半导体加速度传感器芯片10中产生的变形，就能够实现外力或温度变化时也能够稳定地进行工作的半导体加速度传感器器件2。
另外，根据本实施方式的半导体器件的半导体加速度传感器器件2，构成封装的下部容器21’，在粘接有衬垫32的空腔21c’的壁面上，具有至少在半导体加速度传感器芯片10的下方凹陷的沉孔部21f。
如此，通过设置至少在半导体加速度传感器芯片10的下方凹陷的沉孔部21f，可以防止粘接衬垫32时设置有半导体加速度传感器芯片10的区域(芯片搭载区域32a)的下方被扩散的粘接材料粘接。换言之，可以防止在芯片搭载区域32a下方形成粘接衬垫32和下部容器21’的粘接部33。
接着，利用附图对本发明的实施方式3进行详细说明。而且，在下面的说明中，对于与实施方式1或者实施方式2相同的结构，附加相同的符号，省略其详细说明。另外，关于没有特别记述的结构，与实施方式1或实施方式2相同。
·半导体加速度传感器器件3的结构图14是根据本实施方式的半导体加速度传感器器件3的结构的剖面图。另外，图15是表示图14中的VII-VII’剖面结构的图。而且，图14相当于图15中VIII-VIII’剖面图。
如图14以及图15所示，根据本实施方式的半导体加速度传感器器件3，与根据实施方式1的半导体加速度传感器器件1相比，具有下部容器21被下部容器21”所置换的结构。
下部容器21”，与实施方式2相同，在空腔21c”的底部，具有比利用粘接部33设置了衬垫32的第1底面21a’还低的第2底面21e”。换言之，下部容器21”，在粘接涂布在衬垫32上的粘接部33的区域的内侧，具有凹状的沉孔部21f”。另外，在粘接部33被粘接的区域的内侧的端部具有第1底面21a’和第2底面21e”的边界部分。即，沉孔部21f”的侧面，设定在粘接有粘接部33的区域的内侧的端部。
该沉孔部21f”，是用于在向空腔21c”的第1底面21a’粘接衬垫32之际，使向横方向流出的粘接材料向与衬垫32下表面接触的区域之外流走的结构。即，在衬垫32的粘接时扩散的粘接材料，沿着沉孔部21f”的侧面流向第2底面21e”。由此，就可以防止粘接衬垫32时设置有半导体加速度传感器芯片10的区域(芯片搭载区域32a)下方被扩散的粘接材料粘接。换言之，可以防止在芯片搭载区域32a下方形成粘接衬垫32和下部容器21”的粘接部33。
另外，沉孔部21f”的第2底面21e”的大致中央部分，形成有具有比该第2底面21e”还高的上表面21h的凸部21g。该凸部21g，在把衬垫32设置到第1底面21a’上之际，作为防止由于从上向下施加压力而使衬垫32产生较大弯曲的支持部而发挥作用。该凸部21g的上表面21h，也可以位于例如与利用粘接部33固定了衬垫32的第1底面21a’相同程度的高度位置。因此，在半导体加速度传感器芯片10下的衬垫32和下部容器21”之间，形成除了中央部之外比实施方式1中的中空区域21d在上下方向上宽、中央部与实施方式1中的中空区域21d在上下方向上一样宽的中空的区域21d”。不过，并不限于此，也可以是在不加压状态下为不接触固定在第1底面21a’上的衬垫32的底面的程度的高度、加压时为在衬垫32以及半导体加速度传感器芯片10上不产生裂缝等破损的程度的可以支持衬垫32的高度。
另外，由于其他的结构以及半导体加速度传感器芯片10的结构与实施方式1相同，所以在此省略详细说明。
·制造方法下面，结合附图详细说明根据本实施方式的半导体加速度传感器器件3的制造方法。
在本制造方法中，由于在半导体加速度传感器芯片10背面上接合玻璃基板10’的工序与实施方式1中利用图7说明的工序相同，所以在此省略详细说明。
另外，本实施方式中，如图16(a)所示，作为构成下部容器21’的部件，准备生片21A、21B、21C、21F以及21H。生片21A、21B、21C以及21F，与实施方式2相同。不过，厚度也可以不同。
生片21H是用于形成沉孔部21f”的凸部21g的部件。因此，生片21H配置在形成于生片21F上的空腔孔21G的大致中央的位置。而且，生片21H的厚度，例如和生片21F相同。
接着，如图16(b)所示，顺序层积生片21C、21B、21F、21H以及21A，通过将其从上下方向加压之后进行烧制处理，形成具有空腔21c”和布线图案23的下部容器21”。另外，在该烧制处理中，可以使压力为常压、温度为1500℃、处理时间为24小时。
此后，如图16(c)所示，在下部容器21”的下表面上，利用例如网板印刷法形成与布线图案23电连接的底图案22。另外，底图案22也可以在接合各生片21C、21B、21F以及21A之前形成。
如上，准备背面上阳极接合有玻璃基板10’的半导体加速度传感器芯片10、形成有布线图案23以及底图案22的下部容器21”后，接着如图17(a)所示，准备硅制的衬垫32，同时在下部容器21”的空腔21c”的第1底面21a’的搭载有衬垫32的区域的外缘(与膏带32b对应的区域)，涂布由例如硅酮树脂构成的粘接材料33A。接着，把衬垫32以外缘设在沉孔部21f”的周围的第1底面21a’的方式、载置在空腔21c”底部，对其进行热处理。由此，如图17(b)所示，粘接材料33A固化，形成粘接部33，通过该粘接部33，成为半导体加速度传感器芯片10的台座的衬垫32被固定在空腔21c”的第1底面21a’上。另外，在该热处理中，可以使温度为180℃、处理时间为1小时。
接着，如图17(b)所示，在固定在空腔21c”底面的衬垫32上表面上，至少在搭载半导体加速度传感器芯片10(也包括玻璃基板10’)的区域，涂布例如银(Ag)制的膏剂31。接着，把背面接合有玻璃基板10’的半导体加速度传感器芯片10载置在衬垫32上表面的芯片搭载区域32a上，通过对其进行热处理，如图17(c)所示，利用膏剂31把半导体加速度传感器芯片10(也包含玻璃基板10’)固定在衬垫32上。此时的热处理温度以及处理时间，可以是熔化银(Ag)膏的程度。
其后，与实施方式1相同，键合金属线26，接着，通过以热硬化性树脂24在下部容器21”上粘接上部盖25，制造出如图14以及图15所示的半导体加速度传感器器件3。而且，在以上部盖25密封下部容器21”之际，用氮气或者干燥气体对空腔21c’进行净化。
·作用效果如上所述，根据本实施方式的作为半导体器件的半导体加速度传感器器件3，具有内部具有空腔21c”、由下部容器21”和上部盖25构成封装，半导体加速度传感器芯片10，在上表面的芯片搭载区域32a上固定有半导体加速度传感器芯片10的衬垫32，以及粘接衬垫32的下表面的、芯片搭载区域32a的下方以外的区域(膏带32b、离间区域32c)和空腔21c”的第1底面21a’的粘接部33。
通过在半导体加速度传感器芯片10下方以外的区域，粘接搭载有芯片的衬垫32和封装，与实施方式1相同，可以避免由于粘接部33的热膨胀发生的衬垫32的变形直接影响到半导体加速度传感器芯片10。结果，就能够减少在固定于衬垫32上表面的芯片搭载区域32a上的半导体加速度传感器芯片10中产生的变形，就能够实现温度变化时也能够稳定地进行工作的半导体加速度传感器器件3。
另外，同样通过在半导体加速度传感器芯片10下部之外的区域粘接搭载芯片的衬垫32和封装，与实施方式1相同，即便由于外力或温度变化、封装中发生的变形传递到衬垫32的情况下，也可以避免衬垫32的变形部分直接影响到半导体加速度传感器芯片10。结果，就能够减少在固定于衬垫32上表面的芯片搭载区域32a上的半导体加速度传感器芯片10中产生的变形，就能够实现外力或温度变化时也能够稳定地进行工作的半导体加速度传感器器件3。
另外，根据本实施方式的作为半导体器件的半导体加速度传感器器件3，与实施方式2相同，构成封装的下部容器21”，在粘接了衬垫32的空腔21c”的壁面上，具有至少在半导体加速度传感器芯片10的下方凹陷的沉孔部21f”。
如此，通过设置至少使半导体加速度传感器芯片10下凹陷的沉孔部21f”，可以防止设置有半导体加速度传感器芯片10的区域(芯片搭载区域32a)下方在衬垫32粘接时被扩散的粘接材料粘接。换言之，可以防止芯片搭载区域32a下方形成粘接衬垫32和下部容器21”的粘接部33。
另外，根据本实施方式的半导体器件的半导体加速度传感器器件3，构成封装的下部容器21”在沉孔部21f”的底面上，具备有比该底面突起的上表面的凸部21g。
如此，通过在沉孔部21f”设置凸部，在向第1底面21’设置衬垫32之际，可以从下侧支撑衬垫32，所以可以防止由于从上下施加的压力而导致衬垫32产生较大弯曲。
另外，上述实施方式1至实施方式3只不过是为实施本发明的例子，本发明并不限于此，对这些实施方式进行各种变形都在本发明的范围之内，而且从上述内容可以明白在本发明的范围内、其他各种实施方式也是可能的。
权利要求
1.一种半导体器件，其特征在于，具备内部具有空腔的封装，具有规定的元件的半导体芯片，在上表面的规定区域固定有上述半导体芯片的板状部件，以及，将上述板状部件的下表面的所述规定区域的下方以外的区域、和上述空腔的壁面粘接的粘接部。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，在粘接了所述板状部件的所述封装的所述空腔的壁面，具有至少在上述半导体芯片的下方凹陷的凹部。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述封装，在所述凹部的底面上具有凸部，该凸部具有比该凹部的底面突起的上表面。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的半导体器件，其中，在所述板状部件的下表面，粘接设置所述粘接部的区域和所述规定区域下方的区域相互隔开。
5.根据权利要求1至4的任一项所述的半导体器件，其中，所述粘接部，沿所述板状部件的下表面的外周形成环状。
6.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述凸部的上表面，包含在与粘接设置所述粘接部的所述空腔的侧面相同的平面内。
7.根据权利要求1至6的任一项所述的半导体器件，其中，所述粘接部为固化的树脂。
8.根据权利要求1至6的任一项所述的半导体器件，其中，所述粘接部为硅酮树脂或者氟树脂。
9.根据权利要求1至8的任一项所述的半导体器件，其中，所述板状部件是硅板。
10.根据权利要求1至9的任一项所述的半导体器件，其中，还具有形成于所述半导体芯片上的第1电极焊盘，形成于所述封装上、至少一部分露出在所述空腔内部的布线图案，形成于所述封装的底面上、与所述布线图案电连接的第2电极焊盘，以及，连接所述第1电极焊盘和所述露出的布线图案的金属线。
11.根据权利要求1至10的任一项所述的半导体器件，其中，所述封装的至少一部分是陶瓷制的。
12.根据权利要求1至11的任一项所述的半导体器件，其中，所述半导体芯片是加速度传感器。
13.根据权利要求1至11的任一项所述的半导体器件，其中，所述半导体芯片是加速度传感器，其包括固定于所述板状部件上的固定部、可以相对于该固定部位移的锤部、一端固定于所述锤部且另一端部固定于所述固定部的可挠性的梁部、以及粘接设置于所述梁部的压电元件。
全文摘要
本发明提供即使热或应力传导到封装、也能够进行稳定的工作的半导体器件。本发明的半导体加速度传感器器件(1)，具有内部具有空腔(21c)、由下部容器(21)和上部盖(25)构成的封装，半导体加速度传感器芯片(10)，在上表面的芯片搭载区域(32a)上固定有半导体加速度传感器芯片(10)的衬垫(32)，以及粘接衬垫(32)的下表面的、芯片搭载区域(32a)下方以外的区域和空腔(21c)的底面(21a)的粘接部(33)。
文档编号G01P15/00GK1905167SQ20061007737
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
发明者武政宪吾 申请人:冲电气工业株式会社