微小電気機械システムの実装方法
【課題】測定すべき信号以外の振動外乱に影響を受けるＭＥＭＳの実装工程において、ワイヤボンディング時の信頼性確保と同時に外部からの振動外乱を遮断するＭＥＭＳの実装構成を提供する。
【解決手段】ワイヤボンディングの信頼性を向上するための支持部１１と、振動外乱を遮断するための弾性支持部１３により可動部を備える半導体チップＣＨＰ１を外枠体１０に固定する。そして、ワイヤボンディングを行なった後、最終的に、支持部１１は熱により変形して分離するため、半導体チップＣＨＰ１は外枠体１０の内部で柔らかい弾性支持部１３のみで接続され、宙吊り構造が実現できる。そのため、自発振動や振動外乱の伝達を防ぐことができる。
【解決手段】ワイヤボンディングの信頼性を向上するための支持部１１と、振動外乱を遮断するための弾性支持部１３により可動部を備える半導体チップＣＨＰ１を外枠体１０に固定する。そして、ワイヤボンディングを行なった後、最終的に、支持部１１は熱により変形して分離するため、半導体チップＣＨＰ１は外枠体１０の内部で柔らかい弾性支持部１３のみで接続され、宙吊り構造が実現できる。そのため、自発振動や振動外乱の伝達を防ぐことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、加速度センサ、角速度センサ、振動子、マイクロミラーなどの可動部を有する半導体チップを外枠体内に収容する工程を含む微小電気機械システムの実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）型の加速度センサや角速度センサの場合、センサの測定周波数帯域外の振動もしくはセンサを構成している可動部の共振周波数やその近傍の周波数を持つ振動が可動部に作用すると、その振動がセンサの出力に影響する場合がある。例えば、加速度センサの場合を考えると、重力加速度（１Ｇ）が印加されているのにも拘らず、加速度センサから出力される加速度が１Ｇではないおそれがある。角速度センサの場合でも、角速度が印加されていないのにも拘らず、角速度を検知する信号が出力されるか、実際に印加されている角速度とは違った値を出力するおそれがある。つまり、検出すべき振動以外の振動がセンサの可動部に加わると、検出感度の変動や検出精度の低下を招くおそれがある。
【０００３】
このような問題を解決するためには、センサの可動部自体が測定周波数帯域以外の振動に対して鈍感な特性を持つように工夫するとか、センサの可動部に測定帯域以外の振動を伝達させないような工夫をする必要がある。
【０００４】
一つの例として、ゲーム機、自動車のナビゲーションや自動車の姿勢制御に用いられる加速度センサを考えると、測定すべき信号は０〜５０Ｈｚ帯の振動であり、５０Ｈｚ帯以上の信号（振動外乱）に対しては、センサの可動部を鈍感な特性を持つようにするか、あるいは、可動部に測定すべき信号以外の振動外乱を伝えないようにする必要がある。
【０００５】
ここで、加速度センサの可動部が５０Ｈｚ帯以上の振動外乱に対して鈍感であるためには、加速度センサ構造のダンピングとカットオフ周波数や固有振動数をうまく設計し、非共振で、かつ、カットオフ周波数を５０Ｈｚ帯以下にまで下げる必要がある。しかし、ＭＥＭＳ型加速度センサの場合、小型化が推進されており、この小型化にともなって、ＭＥＭＳ型加速度センサの可動部の固有振動数は数〜数十ｋＨｚまで高くなる傾向がある。このため、非共振で、且つ、低カットオフ周波数を実現するためには、非常に大きいダンピングが必要となる。したがって、現実には、ＭＥＭＳ型加速度センサの構造に関する対策は限定的なものなる。
【０００６】
さらに、角速度センサの場合は、低電圧で駆動させるため、可動部を真空封止し、可動部の固有振動数での共振現象を用いて駆動させることで、角速度検出に必要な駆動振幅を得ている。そのため、加速度センサとは違って非共振設計により可動部自体を振動外乱に鈍感にすることはセンサの原理から矛盾する。したがって、角速度センサの場合には、可動部自体での対策より、可動部の実装形態を工夫することで振動外乱を可動部に伝達させないように工夫する必要がある。
【０００７】
角速度センサの場合、上述したようにその原理上、常に振動している必要がある。そのため、角速度センサの駆動振動が外部に漏れ騒音と振動の原因にもなるおそれがある。
【０００８】
従来の技術として、例えば、特開２００３−２８６４７号公報（特許文献１）がある。この特許文献１の明細書に基づくと、図４４に示すように、パッケージ１００の台座部にスペーサを介して半導体チップ１０１を固定し、その後、半導体チップ１０１の側面とパッケージ１００の側面に形成された隙間に、スポット的に柔軟化した弾性支持部材１０２を形成する。その後、この弾性支持部材１０２を硬化させることにより、弾性支持部材１０２によって半導体チップ１０１の側面を部分的にパッケージ１００に固定する。そして、半導体チップ１０１とパッケージ１００とをワイヤ１０３で接続した後、スペーサを除去して半導体チップ１０１の底面とパッケージ１００の台座面との間に間隔１０４を形成する。最終的に、リッド１０５でパッケージ１００を気密封止することでパッケージ１００の内部での防振対策を施すことができるとしている。
【特許文献１】特開２００３−２８６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に記載された技術では、弾性支持部材１０２を形成した後、スペーサをエッチャント、ガス、熱などにより除去するため、エッチャントやガスの出入り口が必要であり、必然的に弾性支持部材１０２は、エッチャントやガスの出入り口を確保するため、スポット的に形成する必要がある。しかし、弾性支持部材１０２は、例えば、シリコンゲルのように柔らかいゲル状のものである場合が多い。したがって、弾性支持部材１０２はベークなどの熱処理により硬化させるため、目的とするばね特性を出すためには、パッケージ１００の形状を予め工夫することで、弾性支持部材１０２の形状を制御する必要があるなど細心な注意を払う必要がある。
【００１０】
また、スペーサをエッチャントやガスで除去する場合には、そのエッチャントやガスをパッケージ１００の外部から供給する必要があり、スペーサの除去作業は必然的にリッド１０５でパッケージ１００を封止する前の工程で行う必要がある。このため、スペーサの除去作業はゴミなどの異物が少ないきれいな環境下で行なう必要があり、パッケージ１００の取扱いを注意しながら行う必要がある。
【００１１】
さらに、特許文献１に記載された技術では、スペーサの例としてフィルムレジストを挙げているが、このフィルムレジストは、アセトンなど液体状の有機溶剤を使って除去できる。しかし、溶けたフィルムレジストが半導体チップ１０１やワイヤ１０３などのパッケージ１００の内部に形成されている構成要素（構成部材）を汚すため、フィルムレジストを有機溶剤で除去した後、さらに、パッケージ１００の内部に形成されている構成要素を洗浄するために、別途の洗浄工程が必要である。この場合、溶液の流れや溶解したフィルムレジストに半導体チップ１０１、パッケージ１００およびワイヤ１０３などが浸されるため、ワイヤ１０３の変形や汚れに起因した電流リークなどが発生するおそれがある。
【００１２】
その上、スペーサは比較的に広い面積（数〜数十ｍｍ角）を持つ半導体チップ１０１とパッケージ１００の台座部の間に配置され、その厚さは数〜数百μｍのオーダであるため、エッチャントやガスなどによる確実な除去は現実的に困難と考えられる。
【００１３】
また、エッチャント、ガス、熱による除去のいずれの方法にしても、スペーサが確実に除去できているかどうかを確認するために、パッケージ１００もしくは半導体チップ１０１に外部から振動を加えて、その動きを測定することから判断するしかなく、外部から振動を与える加振手段と測定手段が必要となる。
【００１４】
そこで、本発明は上述した技術の問題を解決するためになされたものであって、角速度センサ、加速度センサ、コンバインドセンサ（角速度センサと加速度センサが一体化されているセンサ）、マイクロミラーなどの可動部を備えたＭＥＭＳ(微小電気機械システム)の実装工程において、ワイヤボンディング時の信頼性を確保しながら、外部からパッケージの内部へ外乱振動が伝達することを抑制できる技術を提供することを目的としている。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
代表的な実施の形態による微小電気機械システムの実装方法は、（ａ）空洞部と前記空洞部内に設けられた変位可能な可動体とを含む構造体を形成した第１半導体チップを用意する工程と、（ｂ）前記第１半導体チップに形成されている前記構造体からの出力を電気信号として処理する集積回路を形成し、かつ、前記第１半導体チップよりも平面形状が大きな第２半導体チップを用意する工程とを備える。次に、（ｃ）凹形状をし、かつ、上部が開口している外枠体を用意する工程と、（ｄ）前記外枠体の底部と前記第２半導体チップとを離散的に配置された複数の支持部材を介して接続する工程と、（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２半導体チップ上に前記第１半導体チップを搭載する工程とを備える。続いて、（ｆ）前記（ｅ）工程後、前記第１半導体チップに形成されている第１端子と前記第２半導体チップに形成されている第２端子とを第１ワイヤで接続し、前記第２半導体チップに形成されている第３端子と前記外枠体に形成されている第４端子とを第２ワイヤで接続する工程とを備える。その後、（ｇ）前記（ｆ）工程後、弾性支持部材を形成したキャップを、前記弾性支持部材が前記第１半導体チップと接着するように配置し、かつ、前記キャップにより前記外枠体の内部を密閉する工程とを備え、さらに、（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記複数の支持部材を加熱することにより、前記複数の支持部材を溶融させ、溶融した前記複数の支持部材に働く表面張力を利用して、前記第２半導体チップと前記外枠体の底部とを分離する工程とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１９】
ＭＥＭＳ(微小電気機械システム)の実装工程において、ワイヤボンディング時の信頼性を確保しながら、外部からパッケージの内部へ外乱振動が伝達することを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２１】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２２】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２３】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２４】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２５】
（実施の形態１）
本実施の形態１におけるＭＥＭＳについて図面を参照しながら説明する。本実施の形態１では、ＭＥＭＳの一例として、加速度センサを例に挙げて説明する。図１は、半導体チップＣＨＰ１に形成された加速度センサを構成する構造体を示す平面図である。図１に示すように、半導体チップＣＨＰ１には、固定部１が設けられており、この固定部１には、梁２が接続されている。そして、梁２は、加速度センサの錘となる可動部３と接続されている。つまり、固定部１と可動部３は弾性変形可能な梁２で接続されており、可動部３は、図１のｘ方向に変位できるようになっている。そして、可動部３を挟むように固定電極４が設けられている。このように構成された加速度センサの構造体は、シリコンなどの半導体材料から構成されている。したがって、互いに梁２を介して接続されている固定部１と可動部３とは電気的に接続されており、可動部３に印加される電位は、固定部１に形成されている端子１ａから供給されるように構成されている。一方、固定電極４にも固定電極４に接続されている端子４ａから電位が供給されるようになっている。
【００２６】
図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図２に示すように、半導体チップＣＨＰは、基板層Ｓ上に埋め込み絶縁層５が形成され、この埋め込み絶縁層５上に形成されたシリコン層とを有している。つまり、本実施の形態１では、加速度センサを構成する半導体チップＣＨＰは、基板層Ｓと埋め込み絶縁層５とシリコン層とを備えるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板から構成されている。そして、図２では図示されていない固定部１および梁２と、図２に示されている可動部３および固定電極４はＳＯＩ基板のシリコン層を加工して形成されている。例えば、図２では、固定電極４は埋め込み絶縁層５上に形成されており固定されていることがわかる。この構成は、図２に示されていない固定部１も同様である。一方、可動部３もシリコン層から形成されているが、可動部３の下層に形成されている埋め込み絶縁層５は除去されている。同様に、図２に示されていない梁２の下層に形成されている埋め込み絶縁層５も除去されている。したがって、可動部３は、空洞の中に配置され、かつ、梁２によって支持されていることになる。このことから、可動部３は変位可能なように形成されていることになる。
【００２７】
本実施の形態１におけるＭＥＭＳ（加速度センサ）は上記のように構成されており、以下に、その動作について説明する。まず、図１に示すように、加速度センサが静止した状態に置かれているとする。このとき、可動部３と固定電極４とは一定間隔だけ離れて配置されており、かつ、両方とも半導体材料（導電材料）から構成されていることから、容量素子を形成していることになる。すなわち、可動部３を一方の電極とし、固定電極４をもう一方の電極とする容量素子が形成されている。
【００２８】
この状態で、例えば、図１のｘ方向に加速度が発生すると、この加速度の影響を受けて可動部３がｘ方向に変位する。一方、固定電極４は固定されていることから変位することはない。したがって、可動部３と固定電極４との間の距離が変化する。可動部３と固定電極４との間の距離が変化するということは、可動部３と固定電極４から構成される容量素子の電気容量（静電容量）が変化することになる。この構造が図３に示す検出用容量部６を構成することになる。つまり、検出用容量部６は、可動部３と固定電極４からなる容量素子で形成されていることになる。
【００２９】
この容量素子の容量変化は加速度に対応した量であり、検出用容量部６で検出された容量変化は、容量電圧変換部７で電圧信号に変換される。その後、容量電圧変換部７で変換された電圧信号は、信号処理部８で信号処理され最終的に加速度信号として外部に出力される。このように構成されている加速度センサにより、加速度信号を検出することができる。
【００３０】
例えば、上述した加速度センサでは、ＭＥＭＳ構造体（検出用容量部６を含む）と容量電圧変換部７、信号処理部８をすべて１つの半導体チップに形成することも可能であるが、通常、ＭＥＭＳ構造体を形成する第１半導体チップと、集積回路を形成する第２半導体チップに分けて形成される。したがって、加速度センサとしては、ＭＥＭＳ構造体を形成する第１半導体チップと集積回路を形成する第２半導体チップとを１つのパッケージに実装することが行なわれている。以下では、例えば、加速度センサなどのＭＥＭＳの実装構成の一例について説明する。
【００３１】
図４は、本実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図である。図４において、実際には外枠体１０を覆うキャップが設けられているが、キャップの図示を省略している。図４において、外枠体１０の内部には、外枠体１０よりも小さなサイズの半導体チップＣＨＰ２が配置されており、この矩形形状をした半導体チップＣＨＰ２上に、半導体チップＣＨＰ２よりも小さく、矩形形状をした半導体チップＣＨＰ１が搭載されている。そして、半導体チップＣＨＰ１上には弾性支持部１３が形成されており、この弾性支持部１３によって半導体チップＣＨＰ１と図示しないキャップとが接続されるように構成されている。
【００３２】
半導体チップＣＨＰ１の内部にはＭＥＭＳ構造体が形成されている。例えば、ＭＥＭＳ構造体としては、図１や図２に示す加速度センサの固定部１、梁２、可動部３および固定電極４などがある。この半導体チップＣＨＰ１には、例えば、上述したＭＥＭＳ構造体（検出用容量部６）のほかに、例えば、ＭＩＳＦＥＴなどの半導体素子が形成されており、これらの半導体素子を使用することにより容量電圧変換部７が形成されている。つまり、半導体チップＣＨＰ１には、例えば、ＭＥＭＳ構造体や容量電圧変換部７が形成されているが、ＭＥＭＳ構造体だけを形成している場合もある。このように構成されている半導体チップＣＨＰ１の表面には、ＭＥＭＳ構造体への入出力信号を取り出す複数のパッドＰＤ１が形成されている。
【００３３】
次に、半導体チップＣＨＰ２の内部には、複数のＭＩＳＦＥＴなどの半導体素子からなる集積回路が形成されている。この集積回路によって、半導体チップＣＨＰ２には、図３に示す信号処理部８が形成されている。そして、半導体チップＣＨＰ２においても、内部に形成された集積回路からの入出力信号を取り出す複数のパッドＰＤ２およびパッドＰＤ３が形成されている。
【００３４】
さらに、半導体チップＣＨＰ１や半導体チップＣＨＰ２を内部に配置する外枠体１０にはパッドＰＤ４が形成されている。図４には示していないが、このパッドＰＤ４を介して外枠体１０の外部へ配線が引き出されている。そして、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤ１と半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２とはワイヤＷ１により電気的に接続される。さらに、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４とはワイヤＷ２により電気的に接続されている。
【００３５】
以上の構成により、半導体チップＣＨＰ１に形成されているＭＥＭＳ構造体と容量電圧変換部７の入出力信号が半導体チップＣＨＰ２に形成されている信号処理部８に伝達され、信号処理部８に伝達された入出力信号が外枠体１０に形成されたパッドＰＤ４を介して、外枠体１０の外部に引き出されるようになっている。このようにして、外枠体１０の内部にＭＥＭＳ（例えば、加速度センサ）を構成する半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２を実装し、かつ、ＭＥＭＳからの入出力信号を外枠体１０から外部へ取り出すことができるようになっている。
【００３６】
続いて、図５は、図４のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図５に示すように、外枠体１０の底部に存在する台座部の表面に第２電極Ｅ２が形成されており、この第２電極Ｅ２と電気的に接続する配線Ｌ２が外枠体１０の内部を貫通して外枠体１０の外部に引き出されている。この外枠体１０の底部である台座部から一定距離だけ離れた上空に半導体チップＣＨＰ２が宙吊りされている。この半導体チップＣＨＰ２の裏面（外枠体１０の底部と相対する面）に電極Ｅ１が形成されている。この電極Ｅ１は、半導体チップＣＨＰ２の裏面に形成されている配線Ｌ１で電気的に接続されている。半導体チップＣＨＰ２の裏面に形成されている電極Ｅ１と、外枠体１０の底部に形成されている電極Ｅ２とは、一定距離だけ離間しているが、互いに相対するように配置されている。そして、電極Ｅ１と電極Ｅ２の表面には支持部１１が形成されている。この支持部１１は、例えば、半田材料から形成されている。半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３は、外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４とワイヤＷ２で電気的に接続されており、パッドＰＤ４は、外枠体１０の内部を通過する配線によって外部へ引き出されている。
【００３７】
半導体チップＣＨＰ２上には、接着材１２を介して半導体チップＣＨＰ１が搭載されている。この半導体チップＣＨＰ１の表面（上面）には、パッドＰＤ１が形成されており、このパッドＰＤ１と、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２がワイヤＷ１で電気的に接続されている。そして、半導体チップＣＨＰ１の上面と外枠体１０を封止するキャップ１４とは弾性支持部１３により接続されている。弾性支持部１３を構成する弾性支持部材は、支持部１１を構成する支持部材よりも柔らかい材料から構成されている。例えば、弾性支持部１３は、シリコンゲルから構成されている。このように、本実施の形態１では、外枠体１０の内部に配置される半導体チップＣＨＰ１は、半導体チップＣＨＰ１の上面とキャップとの間に設けられている弾性支持部１３で接続され、この半導体チップＣＨＰ１の下面（裏面）に接着材を介して半導体チップＣＨＰ２が搭載されている。つまり、半導体チップＣＨＰ２とこの半導体チップＣＨＰ２上に配置された半導体チップＣＨＰ１は、半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４とを接続する弾性支持部１３により宙吊りにされている。このことは、本実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成では、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１は、柔らかい弾性支持部１３だけで支持されていることを意味する。したがって、外枠体１０の外部で発生する振動外乱は、外枠体１０と接触している弾性支持部１３を介してだけ、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される。この場合、弾性支持部１３は、例えば、シリコンゲルなどの柔らかい材料から構成されているので、外部からの振動外乱を吸収する効果が得られる。つまり、外枠体１０の外部からの振動外乱は、半導体チップＣＨＰ１に伝達する前に、柔らかい弾性支持部１３により吸収されるのである。この結果、本実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成によれば、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される振動外乱を低減することができ、ＭＥＭＳの検出感度を向上することができるのである。
【００３８】
次に、本実施の形態１のＭＥＭＳの実装構成における主要構成要素について、さらに詳しく説明する。図６は、外枠体１０の底部（台座部）に形成されている電極Ｅ２の断面を拡大して示す図である。図６に示すように、外枠体１０の底部に形成されている電極Ｅ２には、配線Ｌ２が接続されている。この配線Ｌ２は図５に示すように、外枠体１０の底面を通って引き出されている。図７は、電極Ｅ２の平面構成を示す図である。図７に示すように、電極Ｅ２は一直線に配置されているのではなく、左右に蛇行するように形成されている。このように構成されている電極Ｅ２は、例えば、金膜や銅膜から形成されている。
【００３９】
続いて、半導体チップＣＨＰ２の裏面（外枠体１０の底面と相対する面）に形成されている電極Ｅ１の構成について説明する。図８は、半導体チップＣＨＰ２の裏面を示す平面図である。図８に示すように、半導体チップＣＨＰ２の裏面には、複数の電極Ｅ１が形成されている。図８では、矩形形状の電極Ｅ１が同一直線状にない３箇所に形成されている。これら３箇所の電極Ｅ１は互いに、半導体チップＣＨＰ２の裏面に形成されている配線Ｌ１で接続されている。したがって、３箇所の電極Ｅ１は配線Ｌ１によって電気的に接続されていることになる。そして、各電極Ｅ１上には支持部１１が形成されている。この支持部１１は、例えば、半田材料から構成されている。
【００４０】
図９は、図８のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図９に示すように、半導体チップＣＨＰ２の裏面（下面）には、複数の電極Ｅ１が形成されており、これらの電極Ｅ１が配線Ｌ１で接続されていることがわかる。電極Ｅ１や配線Ｌ１は、例えば、銅膜や金膜から形成されている。電極Ｅ１上には支持部１１が形成されていることがわかる。
【００４１】
半導体チップＣＨＰ２の内部には、図示しないが、集積回路を構成する半導体素子（ＭＩＳＦＥＴなど）が形成されている。この半導体素子と接続する配線が半導体チップＣＨＰ２に形成されており、半導体チップＣＨＰ２の表面（上面）に半導体素子と配線を介して接続するパッドＰＤ２（パッドＰＤ３）が形成されている。
【００４２】
次に、半導体チップＣＨＰ２上に搭載されている半導体チップＣＨＰ１の主要構成について説明する。図１０は、半導体チップＣＨＰ１の上面（表面）から見た平面図である。図１０に示すように、半導体チップＣＨＰ１の上面には、複数のビアＶと複数のパッドＰＤ１が形成されており、各ビアＶと各パッドＰＤ１とは、それぞれ、配線Ｌで接続されている。図１１は、図１０のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図１１に示すように、半導体チップＣＨＰ１は、基板層１５と基板層１５上に形成されて埋め込み絶縁層１６と埋め込み絶縁層１６上に形成されたシリコン層１７を有している。この基板層１５と埋め込み絶縁層１６とシリコン層１７によりＳＯＩ基板が構成されている。このＳＯＩ基板を構成するシリコン層１７上にはキャップ層２０が形成されている。ＳＯＩ基板にはＭＥＭＳ構造体が形成されており、例えば、埋め込み絶縁層１６とシリコン層１７を除去して形成された空洞部１８の内部にシリコン層１７を加工して形成された可動部１９が形成されている。このＭＥＭＳ構造体の可動部１９は、例えば、ＭＥＭＳが図１に示す加速度センサとすると、図１の可動部３に該当する。そして、図１１に示す固定部１９ａは、図１に示す加速度センサでいえば固定部１に対応する。この固定部１にはビアＶが接続されており、このビアＶは配線Ｌを介してキャップ層２０上に形成されたパッドＰＤ１に接続されている。以上のように半導体チップＣＨＰ１には、例えば、加速度センサなどのＭＥＭＳを構成するＭＥＭＳ構造体が形成されている。
【００４３】
本実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成は上記のようになっており、以下では、本発明の特徴であるＭＥＭＳの実装方法について図面を参照しながら説明する。
【００４４】
まず、外枠体１０、半導体チップＣＨＰ２および半導体チップＣＨＰ１を用意する。具体的には、図１１に示す空洞部１８とこの空洞部１８内に設けられた変位可能な可動体１９とを含むＭＥＭＳ構造体を形成した半導体チップＣＨＰ１を用意する。そして、図８および図９に示すような半導体チップＣＨＰ１に形成されているＭＥＭＳ構造体からの出力を電気信号として処理する集積回路を形成し、かつ、半導体チップＣＨＰ１よりも平面形状が大きな半導体チップＣＨＰ２を用意する。さらに、図１２に示すような、凹形状をし、かつ、上部が開口している外枠体１０を用意する。
【００４５】
続いて、図１２に示すように、外枠体１０の台座部に半導体チップＣＨＰ２を配置する。具体的には、半導体チップＣＨＰ２を真空チャックにより保持しながら、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、半導体チップＣＨＰ２の裏面には、電極Ｅ１が形成されており、この電極Ｅ１上に支持部１１が形成されている。例えば、半田材料からなる支持部１１を電極Ｅ１上に形成するには、例えば、半田印刷法や半田ボールや半田柱の搭載によって実施することができる。一方、外枠体１０の台座部には、電極Ｅ２が形成されている。半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０の台座部に形成されている電極Ｅ２が相対するように半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。つまり、半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０に形成されている電極Ｅ２が支持部１１を介して接触するように位置合わせを行なって半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部上に配置する。半導体チップＣＨＰ２の裏面には、例えば、同一直線状にない３箇所に電極Ｅ１が形成されており、この電極Ｅ１上に支持部１１が形成されている。したがって、半導体チップＣＨＰ２は、同一直線状にない３箇所によって支持されることになるので、安定した状態で半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部上に配置することができる。
【００４６】
そして、図１３に示すように、外枠体１０の底部を加熱することにより、支持部１１を溶融させて半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０に形成されている電極Ｅ２との接続を確実に行なう。すなわち、外枠体１０の底部を加熱することにより、支持部１１が加熱されるので、支持部１１は溶融して液体化する。この液体化した支持部１１は表面張力により電極Ｅ２と支持部１１との接触が広がるので、支持部１１と電極Ｅ２との接続を確実にすることができる。
【００４７】
以下では、この工程の詳細について説明する。図１４は、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０上に配置した状態を示している。この状態では、電極Ｅ１に形成されている半球状の支持部１１が電極Ｅ２上に接触していることになる。図１５は、電極Ｅ２と支持部１１が接触する領域を示す図である。図１５に示すように、電極Ｅ２上の接点１１ａで電極Ｅ２と支持部１１が接触することになる。つまり、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部上に搭載しただけでは、外枠体１０に形成されている電極Ｅ２と支持部１１との接触は接触面積の少ない点接触となっている。この状態では、電極Ｅ２上に支持部１１が物理的に接触しているだけであり、電極Ｅ２と支持部１１は確実に結合するという状態にまではいたっていない。したがって、この状態では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の接続は不安定なものとなっている。
【００４８】
そこで、本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０との接続を確実なものとするために、外枠体１０の底部に対して熱処理を施す。図１６は、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部上に配置した後、熱処理を施した状態を示している。図１６に示すように、この熱処理によって、外枠体１０の底部に加えられた熱は、電極Ｅ２を介して支持部１１に伝達される。このため、支持部１１は加熱される。この結果、例えば、半田材料からなる支持部１１は溶融して液体化する。この液体化した支持部１１は、表面張力によって電極Ｅ２との接触面積が大きくなるように変形する。つまり、図１６に示すように、支持部１１は半球状の形状から、電極Ｅ１や電極Ｅ２と接触する支持部１１の端部の径が支持部１１に中央部の径よりも大きくなる形状に変化する。この支持部１１の形状の変化により、電極Ｅ２と支持部１１との接触面積が大きくなる。
【００４９】
図１７は、熱処理後の電極Ｅ２と支持部１１が接触する領域を示す図である。図１７に示すように、電極Ｅ２と支持部１１が接触する接触領域１１ｂの面積が大きくなっていることがわかる。つまり、図１５と図１７を比較するとわかるように、電極Ｅ２と支持部１１との接触が点接触から面接触へ変化していることがわかる。したがって、熱処理によって、電極Ｅ２と支持部１１との接続が確実に行なわれ、半導体チップＣＨＰ２が外枠体１０にしっかり固定されることになる。
【００５０】
ここで、熱処理によって電極Ｅ２と支持部１１の接続が確実なものとなるが、実際に熱処理を施して支持部１１が溶融することにより、電極Ｅ２と支持部１１に接触面積が大きくなることを検証できることが望ましい。つまり、どの程度の熱処理を施せば、実際に電極Ｅ２と支持部１１との接触面積が大きくなるのかを検証できることが望ましい。そこで、本実施の形態１では、熱処理を施して支持部１１と電極Ｅ２との接触面積が大きくなることを検証する手段を有している。この検証手段について説明する。まず、例えば、図１２に示すように、外枠体１０には電極Ｅ２が形成されており、この電極Ｅ２には配線Ｌ２が接続され、配線Ｌ２は外枠体１０の外部へ引き出されている。さらに、図８および図９に示すように、半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１は、配線Ｌ１によって互いに接続されている。したがって、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０に配置すると、電極Ｅ１と電極Ｅ２が支持部１１を介して接続されることになる。このとき、例えば、図１３に示すように、左側の配線Ｌ２、左側の電極Ｅ２、左側の支持部１１、左側の電極Ｅ１、配線Ｌ１、右側の電極Ｅ１、右側の支持部１１、右側の電極Ｅ２、右側の配線Ｌ２からなる閉ループ回路が形成される。この閉ループ回路において、支持部１１と電極Ｅ２との接触抵抗を測定することにより、支持部１１と電極Ｅ２との接触状態を確認することができるのである。つまり、図１５に示すように、熱処理を施す前、電極Ｅ２と支持部１１とは点接触しているので、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗は大きくなる。これに対し、図１７に示すように、熱処理を施した後、電極Ｅ２と支持部１１とは面接触することになるので、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗は小さくなる。したがって、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定すれば、電極Ｅ２と支持部１１との接触状態を確認することできるのである。
【００５１】
図１８は、電極Ｅ２と支持部１１との接触状態を検証するためのフローチャートである。例えば、図１８に示すように、まず、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０上に配置した後、外枠体１０の底部を加熱する。その後、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ１０１）。次に、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定した値が、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０上に配置して熱処理を施していない初期状態の抵抗値（結合時の抵抗値）よりも小さくなるかを比較する（Ｓ１０２）。このとき、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっていない場合には、熱処理を継続し、かつ、外枠体１０を加熱するヒータに流す電流値を増加させて加熱温度を上昇させる（Ｓ１０３）。一方、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっている場合には、熱処理を終了する（Ｓ１０４）。以上の検証手段により、電極Ｅ２と支持部１１との間の接続状態を確認することができる。このように本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の台座部に配置する際、半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０に形成されている電極Ｅ２とを支持部１１で接続するように構成することで、電極Ｅ２と支持部１１とを確実に接続することができるとともに、電極Ｅ２と支持部１１との接触状態を確認する検証手段も備えることができるのである。具体的には、電極Ｅ１および電極Ｅ２を支持部１１との濡れ性が良好な材料を使用することで、熱処理による支持部１１の溶融後に、例えば、電極Ｅ２と支持部１１との接触面積を大きくすることができる。これにより、電極Ｅ２と支持部１１の接続が確実なものとなり、半導体チップＣＨＰ２を安定して外枠体１０に固定することができる。さらに、電極Ｅ２を左右に蛇行する形状にすることで、溶融前の半球状の支持部１１との接触領域を点接触とする一方、溶融後の支持部１１との接触領域を充分大きくすることができるので、溶融前後での支持部１１と電極Ｅ２との間接触抵抗の差異を大きくすることができる。この結果、上述した検証手段の信頼性を向上することができる。
【００５２】
続いて、図１９に示すように、半導体チップＣＨＰ２の上面（表面）に接着材１２を形成した後、この接着材１２を介して半導体チップＣＨＰ２上に半導体チップＣＨＰ１を搭載する。具体的には、半導体チップＣＨＰ１を真空チャックで保持しながら、半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２上に配置する。
【００５３】
その後、図２０に示すように、半導体チップＣＨＰ１の上面に形成されているパッドＰＤ１と半導体チップＣＨＰ２の上面に形成されているパッドＰＤ２とをワイヤＷ１で接続する。さらに、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４とをワイヤＷ２で接続する（ワイヤボンディング工程）。このとき、半導体チップＣＨＰ１や半導体チップＣＨＰ２がしっかり固定されていない場合には、ワイヤボンディングを充分に実施することができないが、本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０が支持部１１で確実に固定されているため、ワイヤボンディングの信頼性を向上することができる。つまり、本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とを支持部１１で確実に固定しているが、この目的は、上述したワイヤボンディングを確実に実施するためのものである。なお、半導体チップＣＨＰ１と半導体チップＣＨＰ２とは接着材１２を介して接続されているが、この接着材１２は、ワイヤボンディングに支障がないように充分硬いものを選んでいる。
【００５４】
次に、図２１に示すように、半導体チップＣＨＰ１の上面に、例えば、シリコンゲルからなる弾性支持部１３を形成した後、この弾性支持部１３と接触するようにキャップ１４を外枠体１０の上部に搭載する。そして、ベーク処理を施して弾性支持部１３を硬化させることにより、半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４とを弾性支持部１３で接続する。ここで、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤ１と半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２とを接続するワイヤＷ１や、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４を接続するワイヤＷ２を弾性支持部１３で覆うように構成してもよい。これにより、ワイヤＷ１やワイヤＷ２は弾性支持部１３で固定されるため、外部の振動によるワイヤＷ１やワイヤＷ２の揺れを抑制することができる。このため、ワイヤＷ１間やワイヤＷ２間の容量変化を低減することができるので、安定した測定を実施することができ、ＭＥＭＳの信頼性を向上することができる。
【００５５】
その後、キャップ１４をシーム溶接などにより外枠体１０に接合する。これにより、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２は外枠体１０の内部で封止される。このとき、弾性支持部１３は、例えば、シリコンゲルなどの柔らかい材料から構成されているので、外部からの振動外乱を吸収する効果が得られる。つまり、外枠体１０の外部からの振動外乱は、半導体チップＣＨＰ１に伝達する前に、柔らかい弾性支持部１３により吸収される。
【００５６】
一方、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とを接続する支持部１１は、ワイヤボンディング工程では必要不可欠なものである。しかし、ワイヤボンディング工程後は、かえって問題を引き起こす元となる。すなわち、支持部１１は、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とをしっかり固定するように構成されているが、このことは言い換えれば、外枠体１０の外部からの振動外乱を伝達しやすいという性質をもっているということもできる。半導体チップＣＨＰ２にはＭＥＭＳ構造体を形成した半導体チップＣＨＰ１が配置されているので、外枠体１０の外部からの振動外乱は支持部１１を介して半導体チップＣＨＰ２に伝わり、この半導体チップＣＨＰ２に伝わった振動外乱が半導体チップＣＨＰ１に伝達されてしまうことになる。半導体チップＣＨＰ１に振動外乱が伝達されると、可動体が誤動作してＭＥＭＳの検出精度が低下するおそれがある。したがって、ワイヤボンディング工程を実施した後は、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とをしっかり接続している支持部１１を切り離すことが望ましい。そこで、本実施の形態１では、ワイヤボンディング工程を実施した後、電極Ｅ１と電極Ｅ２とを接続する支持部１１を切り離す工程を実施している。以下では、この工程について説明する。
【００５７】
図２２は、ワイヤボンディング工程を実施した後、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とを接続している様子を示す図である。図２２に示すように、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４がワイヤＷ２で接続されている。このとき、半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と、外枠体１０に形成されている電極Ｅ２は、支持部１１でしっかり接続されている。つまり、支持部１１と電極Ｅ２との接触面積は大きくなっており、電極Ｅ２と支持部１１とは、確実に接続している。
【００５８】
続いて、図２３は、図２２に示す状態の外枠体１０の底部をさらに加熱する様子を示している。図２３に示すように、電極Ｅ１や電極Ｅ２は支持部１１と濡れ性が良好な部材から構成されているので、さらに、支持部１１の加熱が行なわれると、この加熱処理により支持部１１は再び溶融して液体化する。液体化した支持部１１は、表面張力により濡れ性の良好な電極Ｅ１側と電極Ｅ２側に引っ張られる。このように液体化した支持部１１が電極Ｅ１側と電極Ｅ２側の両方から引っ張られる結果、電極Ｅ１と電極Ｅ２の間で分離する。これにより、電極Ｅ１と電極Ｅ２は物理的に分離される。このとき、半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４とを接続している弾性支持部１３による収縮力（半導体チップＣＨＰ１をキャップ１４側の上方に引き上げる力）により、支持部１１の分離を加速することができる。
【００５９】
なお、半導体チップＣＨＰ２の底面と外枠体１０の台座部との間の距離（詳しくいえば、支持部１１が形成された電極Ｅ１と支持部１１が形成された電極Ｅ２との間の距離）ｈが、半導体チップＣＨＰ１と半導体チップＣＨＰ２とを合わせた重さをｍ、半導体チップＣＨＰ１の表面に垂直な方向の弾性支持部１３のばね定数をｋｚ、外部から作用する振動外乱の最大許容加速度（正常動作を維持するために許容される加速度の最大値）をＡｍａｘとした場合、ｈ＞（ｍ／ｋｚ）・Ａｍａｘを満足していることが望ましい。このように半導体チップＣＨＰ２の底面と外枠体１０の台座部との間の距離を設定することにより、最大許容加速度Ａｍａｘが印加されても、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０がぶつかることなく、ＭＥＭＳとしての機能を維持することができる。上述した関係は、半導体チップＣＨＰ２の底面と外枠体１０の台座部との間の距離だけでなく、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の間などの間隔を設定する際にも適用できる。
【００６０】
電極Ｅ１と電極Ｅ２とを接続している支持部１１を分離することは、上述した閉ループ回路で、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の接触抵抗を測定することにより確認することができる。つまり、図２２に示すように、さらなる熱処理を施す前、電極Ｅ２と支持部１１とは面接触しているので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は小さくなる。これに対し、図２３に示すように、さらなる熱処理を施した後、電極Ｅ２と電極Ｅ１とを接続している支持部１１が分離して電極Ｅ１と電極Ｅ２が切り離されることになるので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は無限大となる。したがって、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定すれば、電極Ｅ２と電極Ｅ１との接触状態を確認することできるのである。
【００６１】
図２４は、電極Ｅ２と電極Ｅ１との接触状態を検証するためのフローチャートである。例えば、図２４に示すように、まず、ワイヤボンディング工程を実施し、外枠体１０をキャップ１４で封止した後、外枠体１０の底部を加熱する。その後、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ２０１）。次に、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定した値が、無限大になるかを判定する（Ｓ２０２）。このとき、測定した抵抗値が無限大よりも小さい場合には、熱処理を継続し、かつ、外枠体１０を加熱するヒータに流す電流値を増加させて加熱温度を上昇させる（Ｓ２０３）。一方、測定した抵抗値が無限大となっている場合には、熱処理を終了する（Ｓ２０４）。以上の検証手段により、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接続状態を確認することができる。
【００６２】
以上の工程を経ることにより、図５に示すようなＭＥＭＳの実装構成を得ることができる。本実施の形態１では、外枠体１０の内部に配置される半導体チップＣＨＰ１は、半導体チップＣＨＰ１の上面とキャップとの間に設けられている弾性支持部１３で接続され、この半導体チップＣＨＰ１の下面（裏面）に接着材を介して半導体チップＣＨＰ２が搭載されている。そして、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とを接続していた支持部１１は切り離されている。つまり、半導体チップＣＨＰ２とこの半導体チップＣＨＰ２上に配置された半導体チップＣＨＰ１は、半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４とを接続する弾性支持部１３により宙吊りにされている。
【００６３】
つまり、電極Ｅ１および電極Ｅ２は支持部１１に対して濡れ性の良い材料で構成されている。このため、支持部１１を電極Ｅ１と電極Ｅ２間の抵抗値が無限大になるまで加熱すれば、支持部１１は軟化して電気ヒューズのように切断される。その際、電極Ｅ１および電極Ｅ２に残った支持部１１は表面張力により電極Ｅ１の表面や電極Ｅ２の表面を覆うように延びる。それによって、外枠体１０と半導体チップＣＨＰ２は分離され、半導体チップＣＨＰ２は宙吊り構造となる。
【００６４】
このことは、本実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成では、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１は、柔らかい弾性支持部１３だけで支持されていることを意味する。したがって、外枠体１０の外部で発生する振動外乱は、外枠体１０と接触している弾性支持部１３を介してだけ、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される。この場合、弾性支持部１３は、例えば、シリコンゲルなどの柔らかい材料から構成されているので、外部からの振動外乱を吸収する効果が得られる。つまり、外枠体１０の外部からの振動外乱は、半導体チップＣＨＰ１に伝達する前に、柔らかい弾性支持部１３により吸収されるのである。この結果、本実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成によれば、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される振動外乱を低減することができ、ＭＥＭＳの検出感度を向上することができるのである。
【００６５】
本実施の形態１における技術的思想では、支持部１１を熱により変形させることで、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の間を結合もしくは分離することを特徴としている。つまり、本実施の形態１では、支持部１１を熱により変形させることで、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０との結合・分離を制御しているので、支持部１１を除去するためのエッチャントやガスなどを必要としない。このため、エッチャントやガスなどの出入り口も必要とせず、シリコンゲルなどからなる弾性支持部１３も必ずスポット的に形成する必要もない。したがって、弾性支持部１３の取り付け場所を自由に選択することができる。このことから、例えば、弾性支持部１３のばね定数を設計する際には、弾性支持部１３を半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４の間に全面的に充填させることで、外枠体１０の形状（パッケージ形状）を特別に工夫しなくても弾性支持部１３の横広がりによるばね定数誤差を低減することができる。
【００６６】
さらに、弾性支持部１３を全面的に充填すれば、硬化時の伸縮量も均等になり、半導体チップＣＨＰ１の傾きや偏りを防ぐ効果も得られる。特に、弾性支持部１３を半導体チップＣＨＰ１の上面に配置させる場合には、作業スペースが広いため歩留りと生産性が向上する。
【００６７】
本実施の形態１における技術的思想では、外枠体１０を封止した後に支持部１１を変形させて半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の間を分離することを特徴としている。すなわち、外枠体１０を封止した後に支持部１１の分離処理を行うため、作業中のワイヤ倒れや、外枠体１０の内部への異物（水分や埃）の混入がなく、クリーンルームなどの高度に管理された作業環境を必要としない。このため、高信頼で高歩留まり、かつ、低コストでのＭＥＭＳの生産を実現することができる。
【００６８】
さらに、本実施の形態１における技術的思想では、支持部１１の結合・分離を検出する検出手段を備えている。すなわち、外枠体１０側に形成されている電極Ｅ２と支持部１１と半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１との間の電気抵抗を測定することができる。したがって、この電気抵抗を測定することにより、半導体チップＣＨＰ２が外枠体１０に結合されているのか、あるいは、分離されているのかを判断することができる。このため、半導体チップＣＨＰ２の確実な結合が可能となり、より高信頼のワイヤボンディングを実現することができる。同様に、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の間の分離も確認できるため、分離状態を確認するため、別途外枠体１０に外部から加振させることで確認する必要がない。さらに、外枠体１０を封止した状態でも確認ができるため、作業性が良く作業環境も自由に選べるため、低コストでＭＥＭＳを生産することができる。
【００６９】
本実施の形態１では、割と広い面積を持つ半導体チップＣＨＰ１の上面に弾性支持部１３を形成している。このため、弾性支持部１３を形成する際、高度の位置制御と量の制御を必要としないので、ＭＥＭＳの高信頼性と作業の簡便性が得られ、低コストでＭＥＭＳを生産することができる。
【００７０】
（実施の形態２）
本実施の形態２におけるＭＥＭＳの実装構成について図面を参照しながら説明する。前記実施の形態１では、外枠体１０の底部全体を加熱することにより、支持部１１の接続・分離を行なっていたが、本実施の形態２では、外枠体１０の底部全体ではなく、支持部１１の近傍にマイクロヒータを設けて、支持部１１だけを主に加熱する例について説明する。
【００７１】
図２５は、本実施の形態２におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図であり、前記実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図（図４）と同様であるため、説明を省略する。次に、図２６は、図２５のＡ−Ａ線で切断した断面図である。この図２６は、図５とほぼ同様の構成をしているため、異なる構成について説明する。本実施の形態２の特徴は、外枠体１０の底部において、電極Ｅ２の下部に局所加熱手段であるマイクロヒータＨ１が形成されている点である。マイクロヒータＨ１は、例えば、タングステン膜から形成されており、マイクロヒータＨ１上に配置されている支持部１１を加熱することができるように構成されている。つまり、マイクロヒータＨ１によって、マイクロヒータＨ１上に配置されている電極Ｅ２を介して支持部１１を加熱できるようになっている。
【００７２】
図２７は、マイクロヒータＨ１の構成を示す断面図である。図２７に示すように、外枠体１０の底部には電極Ｅ２が形成されており、この電極Ｅ２は配線Ｌ２と接続されている。そして、この電極Ｅ２の下部に、電極Ｅ２と電気的に分離されているマイクロヒータＨ１が形成されており、このマイクロヒータＨ１は配線Ｌ３と接続されている。配線Ｌ３は外枠体１０の外部まで引き出されており、外枠体１０の外部からマイクロヒータＨ１を制御できるように構成されている。例えば、マイクロヒータＨ１は、タングステンからなる抵抗素子から構成されており、この抵抗素子に電流を流すことで生じるジュール熱を使用することにより、マイクロヒータＨ１として機能する。つまり、マイクロヒータＨ１は電気的な抵抗体として形成されており、電流を流すことで抵抗の温度が上昇する仕組みになっている。電流の供給はマイクロヒータＨ１と接続されている配線Ｌ３を介して外枠体１０の外部から供給できるようになっている。
【００７３】
このように、本実施の形態２では、支持部１１を加熱する手段としてマイクロヒータＨ１を備えているので、支持部１１を加熱するために、外枠体１０の底部全体を加熱する必要はなくなる。したがって、支持部１１以外の部材に熱負荷がかかることを抑制できるため、ＭＥＭＥの信頼性を向上することができるのである。
【００７４】
本実施の形態２におけるＭＥＭＳは上記のように実装構成されており、以下に、ＭＥＭＳの実装方法について説明する。なお、前記実施の形態１と重複するところは省略する。
【００７５】
図２８に示すように、外枠体１０の台座部に半導体チップＣＨＰ２を配置する。具体的には、半導体チップＣＨＰ２を真空チャックにより保持しながら、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、半導体チップＣＨＰ２の裏面には、電極Ｅ１が形成されており、この電極Ｅ１上に支持部１１が形成されている。例えば、半田材料からなる支持部１１を電極Ｅ１上に形成するには、例えば、半田印刷法や半田ボールや半田柱の搭載によって実施することができる。一方、外枠体１０の台座部には、電極Ｅ２が形成されている。半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０の台座部に形成されている電極Ｅ２が相対するように半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、外枠体１０の底部において、電極Ｅ２の下部にはマイクロヒータＨ１が形成されている。
【００７６】
次に、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０を結合する工程について説明する。図２９は、半導体チップＣＨＰ２の電極Ｅ１を外枠体１０の電極Ｅ２上に搭載した直後の状態を示しており、支持部１１の形状は、初期の形状（半球状）のままである。この段階では、まだ半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０は物理的に接触されているだけであり、電極Ｅ１、電極Ｅ２と支持部１１は結合状態となっていない。
【００７７】
この状態で、図３０に示すように、電極Ｅ２の下部に電気的に分離された状態で形成されているマイクロヒータＨ１に電流を流す。これにより、マイクロヒータＨ１から発生したジュール熱が電極Ｅ２を介して支持部１１に伝わる。この結果、支持部１１は加熱して変形する。図３０は、変形した状態の支持部１１を示している。ここでは、真空チャックで半導体チップＣＨＰ２の高さ方向の位置を固定した状態で支持部１１を加熱変形させている。しかし、必ずしもこのような方法である必要はなく、真空チャックをはずした状態で支持部１１を加熱変形してもよい。
【００７８】
電極Ｅ１および電極Ｅ２は支持部１１に対して濡れ性の良い材料として構成されているため、マイクロヒータＨ１により支持部１１を加熱すれば、電極Ｅ１および電極Ｅ２に接触している支持部１１は溶解して液体化する。この結果、液体化した支持部１１は表面張力によって電極Ｅ１および電極Ｅ２を覆うように変形する。このため、支持部１１と電極Ｅ２間あるいは支持部１１と電極Ｅ１との間の接触状態は点接触から面接触となり、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の電気抵抗は小さくなる。この抵抗値の変化をモニタし、マイクロヒータＨ１に流す電流値を制御することにより、電極Ｅ２と支持部１１の結合工程の終点を確認することができる。電極Ｅ２と結合した後の支持部１１は表面張力の働きにより、電極側（電極Ｅ２および電極Ｅ１）の径は太く、支持部の中央部の径は細い形状となる。
【００７９】
例えば、図１８に示すように、まず、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０上に配置した後、マイクロヒータＨ１に電流を流して支持部１１を加熱する。その後、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ１０１）。次に、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定した値が、初期状態の抵抗値（結合時の抵抗値）よりも小さくなるかを比較する（Ｓ１０２）。このとき、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっていない場合には、マイクロヒータＨ１に流す電流量を増加して加熱温度を上昇させて加熱処理を継続する（Ｓ１０３）。一方、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっている場合には、マイクロヒータＨ１に流す電流を停止して加熱処理を終了する（Ｓ１０４）。以上の検証手段により、マイクロヒータＨ１に流す電流値を制御しながら、電極Ｅ２と支持部１１との間の接続状態を確認することができる。
【００８０】
続いて、図３１に示すように、真空チャックを用いて、半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２上に乗せた後、接着剤１２を介して半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２に固定する。ここで、接着剤１２はワイヤボンディングに支障がないように充分硬いものを選んでいる。
【００８１】
その後、半導体チップＣＨＰ１のパッドＰＤ１と半導体チップＣＨＰ２のパッドＰＤ２とをワイヤＷ１で接続する。同様に、半導体チップＣＨＰ２のパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４とをワイヤＷ２で接続する。このとき、半導体チップＣＨＰ１や半導体チップＣＨＰ２がしっかリ固定されていない場合には、ワイヤボンディングを充分に実施することができないが、本実施の形態２では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０が支持部１１で確実に固定されているため、ワイヤボンディングの信頼性を向上することができる。
【００８２】
次に、図３２に示すように、半導体チップＣＨＰ１の上面に、例えば、シリコンゲルからなる弾性支持部１３を形成した後、この弾性支持部１３と接触するようにキャップ１４を外枠体１０の上部に搭載する。そして、ベーク処理を施して弾性支持部１３を硬化させることにより、半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４とを弾性支持部１３で接続する。
【００８３】
続いて、キャップ１４をシーム溶接などにより外枠体１０に接合する。これにより、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２は外枠体１０の内部で封止される。このとき、弾性支持部１３は、例えば、シリコンゲルなどの柔らかい材料から構成されているので、外部からの振動外乱を吸収する効果が得られる。つまり、外枠体１０の外部からの振動外乱は、半導体チップＣＨＰ１に伝達する前に、柔らかい弾性支持部１３により吸収される。
【００８４】
図３３は、ワイヤボンディング工程を実施した後、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とを接続している様子を示す図である。図３３に示すように、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４がワイヤＷ２で接続されている。このとき、半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と、外枠体１０に形成されている電極Ｅ２は、支持部１１でしっかり接続されている。つまり、支持部１１と電極Ｅ２との接触面積は大きくなっており、電極Ｅ２と支持部１１とは、確実に接続している。
【００８５】
続いて、図３４は、図３３に示す状態の外枠体１０の底部をマイクロヒータＨ１によってさらに加熱する様子を示している。図３４に示すように、電極Ｅ１や電極Ｅ２は支持部１１と濡れ性が良好な部材から構成されているので、さらに、支持部１１の加熱が行なわれると、この加熱処理により支持部１１は再び溶融して液体化する。液体化した支持部１１は、表面張力により濡れ性の良好な電極Ｅ１側と電極Ｅ２側に引っ張られる。このように液体化した支持部１１が電極Ｅ１側と電極Ｅ２側の両方から引っ張られる結果、電極Ｅ１と電極Ｅ２の間で分離する。これにより、電極Ｅ１と電極Ｅ２は物理的に分離される。
【００８６】
電極Ｅ１と電極Ｅ２とを接続している支持部１１を分離することは、上述した閉ループ回路で、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の接触抵抗を測定することにより確認することができる。つまり、図３３に示すように、さらなる熱処理を施す前、電極Ｅ２と支持部１１とは面接触しているので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は小さくなる。これに対し、図３４に示すように、さらなる熱処理を施した後、電極Ｅ２と電極Ｅ１とを接続している支持部１１が分離して電極Ｅ１と電極Ｅ２が切り離されることになるので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は無限大となる。したがって、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定すれば、電極Ｅ２と電極Ｅ１との接触状態を確認することできるのである。
【００８７】
例えば、図２４に示すように、まず、ワイヤボンディング工程を実施し、外枠体１０をキャップ１４で封止した後、マイクロヒータＨ１で支持部１１を加熱する。その後、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ２０１）。次に、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定した値が、無限大になるかを判定する（Ｓ２０２）。このとき、測定した抵抗値が無限大よりも小さい場合には、マイクロヒータＨ１による熱処理を継続し、かつ、マイクロヒータＨ１に流す電流値を増加させて加熱温度を上昇させる（Ｓ２０３）。一方、測定した抵抗値が無限大となっている場合には、マイクロヒータＨ１による熱処理を終了する（Ｓ２０４）。以上の検証手段により、マイクロヒータＨ１に流す電流を制御しながら、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接続状態を確認することができる。
【００８８】
以上の工程を経ることにより、図２６に示すようなＭＥＭＳの実装構成を得ることができる。本実施の形態２によれば、支持部１１を外枠体１０に形成されているマイクロヒータＨ１（局所加熱手段）で局所的に加熱変形させることにより、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０間を結合もしくは分離することができる。このため、外枠体１０の他の部材は熱の影響を殆ど受けず、弾性支持部１３の熱変質もしくは変形を防げる効果が得られる。さらには、外枠体１０を含めたＭＥＭＳの構成要素間の熱選択性も考慮しなくてもよい効果が得られる。
【００８９】
さらに、本実施の形態２では、ジュール熱を発生させることで加熱するマイクロヒータＨ１に流す電流値を制御することで発生する熱量もしくは温度を制御することができる。このとき、電極Ｅ１、支持部１１および電極Ｅ２を含む閉ループ回路を用いて電極Ｅ１と電極Ｅ２間の抵抗値を測定し、この測定した抵抗値に基づいて、マイクロヒータＨ１に流す電流量を制御している。すなわち、支持部１１を電極Ｅ２としっかり結合させるときには、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の抵抗値がある一定値以下になるまでマイクロヒータＨ１による加熱処理を行ない、また、電極Ｅ１と電極Ｅ２間を物理的に分離するときには、電極Ｅ１と電極Ｅ２の間の抵抗値が無限大になるまでマイクロヒータＨ１に電流を流す制御を行っている。これにより、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０（詳しくは、電極Ｅ１と電極Ｅ２）間の結合と分離を同じ局所加熱手段であるマイクロヒータＨ１で実施することができる。
【００９０】
（実施の形態３）
本実施の形態３におけるＭＥＭＳの実装構成について図面を参照しながら説明する。前記実施の形態２では、外枠体１０の上部に配置されるキャップ１４と半導体チップＣＨＰ１とを弾性支持部１３で支持することにより宙吊り構造を実現する例について説明したが、本実施の形態３では、外枠体１０の底部（台座部）と半導体チップＣＨＰ２とを弾性支持部１３で支持する実装構成について説明する。
【００９１】
図３５は、本実施の形態３におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図であり、前記実施の形態２におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図（図２５）とほぼ同様である。前記実施の形態２と本実施の形態３の異なる点は、本実施の形態３では、半導体チップＣＨＰ１の上面に弾性支持部１３が存在しない点である。次に、図３６は、図３５のＡ−Ａ線で切断した断面図である。この図３６は、図２６とほぼ同様の構成をしているため、異なる構成について説明する。すなわち、図３６においては、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の底部が弾性支持部１３で接続されている。このように前記実施の形態２（図２６）と本実施の形態３（図３６）では、両方とも弾性支持部１３で半導体チップＣＨＰ１と半導体チップＣＨＰ２の積層構造が外枠体１０に接続されている点は共通する。だだし、前記実施の形態２（図２６）では、半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４が弾性支持部１３で接続されているのに対し、本実施の形態３（図３６）では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の底部が弾性支持部１３で接続されている。本実施の形態３でも、半導体チップＣＨＰ２と半導体チップＣＨＰ１の積層構造は、弾性支持部１３だけを介して外枠体１０と接続されている。このことは、前記実施の形態２と同様に、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１が柔らかい弾性支持部１３だけで支持されていることを意味する。したがって、外枠体１０の外部で発生する振動外乱は、外枠体１０と接触している弾性支持部１３を介してだけ、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される。この場合、弾性支持部１３は、例えば、シリコンゲルなどの柔らかい材料から構成されているので、外部からの振動外乱を吸収する効果が得られる。つまり、外枠体１０の外部からの振動外乱は、半導体チップＣＨＰ１に伝達する前に、柔らかい弾性支持部１３により吸収されるのである。この結果、本実施の形態３におけるＭＥＭＳの実装構成でも、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される振動外乱を低減することができ、ＭＥＭＳの検出感度を向上することができる。
【００９２】
本実施の形態３におけるＭＥＭＳは上記のように実装構成されており、以下に、ＭＥＭＳの実装方法について説明する。なお、前記実施の形態１と重複するところは省略する。
【００９３】
図３７に示すように、外枠体１０の台座部に半導体チップＣＨＰ２を配置する。具体的には、半導体チップＣＨＰ２を真空チャックにより保持しながら、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、半導体チップＣＨＰ２の裏面には、電極Ｅ１が形成されており、この電極Ｅ１上に支持部１１が形成されている。一方、外枠体１０の台座部には、電極Ｅ２が形成されている。半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０の台座部に形成されている電極Ｅ２が相対するように半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、外枠体１０の底部において、電極Ｅ２の下部にはマイクロヒータＨ１が形成されている。
【００９４】
本実施の形態３において、図３７に示すように、半導体チップＣＨＰ２の裏面には、電極Ｅ１および支持部１３が外縁領域近傍に形成されているものの、半導体チップＣＨＰ２の裏面にある中央領域には広いスペースがある。一般的に、数〜数十ｍｍ角である半導体チップＣＨＰ２の裏面中央領域には直径数ｍｍの領域が確保できる。このため、本実施の形態３では、外枠体１０の底部（台座部）に弾性支持部１３を構成するシリコンゲルなどの弾性支持部材を塗布している。
【００９５】
続いて、図３８に示すように、外枠体１０の底部（台座部）に塗布した弾性支持部１３上に半導体チップＣＨＰ２を搭載し、その後、外枠体１０の底部から弾性支持部１３をベークすることにより、外枠体１０と半導体チップＣＨＰ２とを接続する。このとき、半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と、外枠体１０の底部に形成されている電極Ｅ２とは、支持部１１で接触している。
【００９６】
この状態で、電極Ｅ２の下部に電気的に分離された状態で形成されているマイクロヒータＨ１に電流を流す。これにより、マイクロヒータＨ１から発生したジュール熱が電極Ｅ２を介して支持部１１に伝わる。この結果、支持部１１は加熱して変形する。図３８は、変形した状態の支持部１１を示している。ここでは、真空チャックで半導体チップＣＨＰ２の高さ方向の位置を固定した状態で支持部１１を加熱変形させている。しかし、必ずしもこのような方法である必要はなく、真空チャックをはずした状態で支持部１１を加熱変形してもよい。
【００９７】
電極Ｅ１および電極Ｅ２は支持部１１に対して濡れ性の良い材料として構成されているため、マイクロヒータＨ１により支持部１１を加熱すれば、電極Ｅ１および電極Ｅ２に接触している支持部１１は溶解して液体化する。この結果、液体化した支持部１１は表面張力によって電極Ｅ１および電極Ｅ２を覆うように変形する。このため、支持部１１と電極Ｅ２間あるいは支持部１１と電極Ｅ１との間の接触状態は点接触から面接触となり、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の電気抵抗は小さくなる。この抵抗値の変化をモニタし、マイクロヒータＨ１に流す電流値を制御することにより、電極Ｅ２と支持部１１の結合工程の終点を確認することができる。電極Ｅ２と結合した後の支持部１１は表面張力の働きにより、電極側（電極Ｅ２および電極Ｅ１）の径は太く、支持部の中央部の径は細い形状となる。
【００９８】
例えば、図１８に示すように、まず、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０上に配置した後、マイクロヒータＨ１に電流を流して支持部１１を加熱する。その後、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ１０１）。次に、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定した値が、初期状態の抵抗値（結合時の抵抗値）よりも小さくなるかを比較する（Ｓ１０２）。このとき、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっていない場合には、マイクロヒータＨ１に流す電流量を増加して加熱温度を上昇させて加熱処理を継続する（Ｓ１０３）。一方、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっている場合には、マイクロヒータＨ１に流す電流を停止して加熱処理を終了する（Ｓ１０４）。以上の検証手段により、マイクロヒータＨ１に流す電流値を制御しながら、電極Ｅ２と支持部１１との間の接続状態を確認することができる。
【００９９】
続いて、図３９に示すように、真空チャックを用いて、半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２上に乗せた後、接着材１２を介して半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２に固定する。ここで、接着材１２はワイヤボンディングに支障がないように充分硬いものを選んでいる。
【０１００】
その後、半導体チップＣＨＰ１のパッドＰＤ１と半導体チップＣＨＰ２のパッドＰＤ２とをワイヤＷ１で接続する。同様に、半導体チップＣＨＰ２のパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４とをワイヤＷ２で接続する。このとき、半導体チップＣＨＰ１や半導体チップＣＨＰ２が柔らかい弾性支持部１３だけで接続されてしっかリ固定されていない場合には、ワイヤボンディングを充分に実施することができないが、本実施の形態３では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０が支持部１１で確実に固定されているため、ワイヤボンディングの信頼性を向上することができる。
【０１０１】
次に、キャップ１４を外枠体１０の上部に搭載する。そして、キャップ１４をシーム溶接などのより外枠体１０に接合する。これにより、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２は外枠体１０の内部で封止される。
【０１０２】
続いて、外枠体１０の底部をマイクロヒータＨ１によってさらに加熱する。このとき、電極Ｅ１や電極Ｅ２は支持部１１と濡れ性が良好な部材から構成されているので、さらに、支持部１１の加熱が行なわれると、この加熱処理により支持部１１は再び溶融して液体化する。液体化した支持部１１は、表面張力により濡れ性の良好な電極Ｅ１側と電極Ｅ２側に引っ張られる。このように液体化した支持部１１が電極Ｅ１側と電極Ｅ２側の両方から引っ張られる結果、電極Ｅ１と電極Ｅ２の間で分離する。これにより、電極Ｅ１と電極Ｅ２は物理的に分離される。
【０１０３】
電極Ｅ１と電極Ｅ２とを接続している支持部１１を分離することは、上述した閉ループ回路で、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の接触抵抗を測定することにより確認することができる。つまり、さらなる熱処理を施す前、電極Ｅ２と支持部１１とは面接触しているので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は小さくなる。これに対して、さらなる熱処理を施した後、電極Ｅ２と電極Ｅ１とを接続している支持部１１が分離して電極Ｅ１と電極Ｅ２が切り離されることになるので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は無限大となる。したがって、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定すれば、電極Ｅ２と電極Ｅ１との接触状態を確認することできるのである。
【０１０４】
例えば、図２４に示すように、まず、ワイヤボンディング工程を実施し、外枠体１０をキャップ１４で封止した後、マイクロヒータＨ１で支持部１１を加熱する。その後、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ２０１）。次に、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定した値が、無限大になるかを判定する（Ｓ２０２）。このとき、測定した抵抗値が無限大よりも小さい場合には、マイクロヒータＨ１による熱処理を継続し、かつ、マイクロヒータＨ１に流す電流値を増加させて加熱温度を上昇させる（Ｓ２０３）。一方、測定した抵抗値が無限大となっている場合には、マイクロヒータＨ１による熱処理を終了する（Ｓ２０４）。以上の検証手段により、マイクロヒータＨ１に流す電流を制御しながら、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接続状態を確認することができる。
【０１０５】
本実施の形態３では、生産効率を考慮し、外枠体１０を封止した後に支持部１１による固定を開放しているが、これに限らずワイヤボンディング工程後であればいつ解放しても良い。例えば、ワイヤボンディング工程を実施した後、外枠体１０をキャップ１４で封止する前に支持部１１による固定を開放することもできる。この場合、封止していない状態で支持部１１に熱処理を加えることになる。すなわち、この熱処理によって、外枠体１０の内部にある構成要素からのＯＵＴガスの放出が問題となる場合は、封止前に支持部１１による固定を開放することもできる。例えば、ＭＥＭＳが角速度センサなどの場合、基準振動を維持するため、ＭＥＭＳ構造体を形成した半導体チップＣＨＰ１を真空状態に近い状態で封止する必要がある。この場合、本実施の形態３におけるＭＥＭＳの実装方法によれば、外枠体１０をキャップ１４で封止する前に支持部１１による固定を開放することができるので、角速度センサの実装に適しているといえる。つまり、外枠体１０をキャップ１４で封止する前に、支持部１１を加熱するので、このときに発生するＯＵＴガスは外枠体１０の外へ排出される。このことから、支持部１１を加熱することにより発生するＯＵＴガスの影響を考えることなく、外枠体１０を真空封止することができる。以上の工程を経ることにより、図３６に示すようなＭＥＭＳの実装構成を得ることができる。
【０１０６】
（実施の形態４）
本実施の形態４におけるＭＥＭＳの実装構成について図面を参照しながら説明する。前記実施の形態２では、外枠体１０の上部に配置されるキャップ１４と半導体チップＣＨＰ１とを弾性支持部１３で支持することにより宙吊り構造を実現する例について説明したが、本実施の形態４では、外枠体１０の側面と半導体チップＣＨＰ２の側面とを弾性支持部１３で支持する実装構成について説明する。
【０１０７】
図４０は、本実施の形態４におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図であり、前記実施の形態２におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図（図２５）とほぼ同様である。前記実施の形態２と本実施の形態４の異なる点は、本実施の形態４では、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の側面に弾性支持部１３が存在している点である。次に、図４１は、図４０のＡ−Ａ線で切断した断面図である。この図４１は、図２６とほぼ同様の構成をしているため、異なる構成について説明する。すなわち、図４１においては、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の側面が弾性支持部１３で接続されている。
【０１０８】
本実施の形態４でも、半導体チップＣＨＰ２と半導体チップＣＨＰ１の積層構造は、弾性支持部１３だけを介してだけ外枠体１０と接続されている。このことは、前記実施の形態２と同様に、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１が柔らかい弾性支持部１３だけで支持されていることを意味する。したがって、外枠体１０の外部で発生する振動外乱は、外枠体１０と接触している弾性支持部１３を介してだけ、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される。この場合、弾性支持部１３は、例えば、シリコンゲルなどの柔らかい材料から構成されているので、外部からの振動外乱を吸収する効果が得られる。つまり、外枠体１０の外部からの振動外乱は、半導体チップＣＨＰ１に伝達する前に、柔らかい弾性支持部１３により吸収されるのである。この結果、本実施の形態４におけるＭＥＭＳの実装構成でも、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される振動外乱を低減することができ、ＭＥＭＳの検出感度を向上することができる。
【０１０９】
本実施の形態４におけるＭＥＭＳは上記のように実装構成されており、以下に、ＭＥＭＳの実装方法について説明する。なお、前記実施の形態１と重複するところは省略する。
【０１１０】
図４２に示すように、外枠体１０の台座部に半導体チップＣＨＰ２を配置する。具体的には、半導体チップＣＨＰ２を真空チャックにより保持しながら、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、半導体チップＣＨＰ２の裏面には、電極Ｅ１が形成されており、この電極Ｅ１上に支持部１１が形成されている。一方、外枠体１０の台座部には、電極Ｅ２が形成されている。半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０の台座部に形成されている電極Ｅ２が相対するように半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、外枠体１０の底部において、電極Ｅ２の下部にはマイクロヒータＨ１が形成されている。
【０１１１】
この状態で、電極Ｅ２の下部に電気的に分離された状態で形成されているマイクロヒータＨ１に電流を流す。これにより、マイクロヒータＨ１から発生したジュール熱が電極Ｅ２を介して支持部１１に伝わる。この結果、支持部１１は加熱して変形する。図４２は、変形した状態の支持部１１を示している。
【０１１２】
電極Ｅ１および電極Ｅ２は支持部１１に対して濡れ性の良い材料として構成されているため、マイクロヒータＨ１により支持部１１を加熱すれば、電極Ｅ１および電極Ｅ２に接触している支持部１１は溶解して液体化する。この結果、液体化した支持部１１は表面張力によって電極Ｅ１および電極Ｅ２を覆うように変形する。このため、支持部１１と電極Ｅ２間あるいは支持部１１と電極Ｅ１との間の接触状態は点接触から面接触となり、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の電気抵抗は小さくなる。この抵抗値の変化をモニタし、マイクロヒータＨ１に流す電流値を制御することにより、電極Ｅ２と支持部１１の結合工程の終点を確認することができる。電極Ｅ２と結合した後の支持部１１は表面張力の働きにより、電極側（電極Ｅ２および電極Ｅ１）の径は太く、支持部の中央部の径は細い形状となる。
【０１１３】
例えば、図１８に示すように、まず、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０上に配置した後、マイクロヒータＨ１に電流を流して支持部１１を加熱する。その後、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ１０１）。次に、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定した値が、初期状態の抵抗値（結合時の抵抗値）よりも小さくなるかを比較する（Ｓ１０２）。このとき、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっていない場合には、マイクロヒータＨ１に流す電流量を増加して加熱温度を上昇させて加熱処理を継続する（Ｓ１０３）。一方、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっている場合には、マイクロヒータＨ１に流す電流を停止して加熱処理を終了する（Ｓ１０４）。以上の検証手段により、マイクロヒータＨ１に流す電流値を制御しながら、電極Ｅ２と支持部１１との間の接続状態を確認することができる。
【０１１４】
続いて、真空チャックを用いて、半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２上に乗せた後、接着材１２を介して半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２に固定する。ここで、接着材１２はワイヤボンディングに支障がないように充分硬いものを選んでいる。
【０１１５】
そして、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の側面との間の隙間に、例えば、シリコンゲルからなる弾性支持部材を充填し、その後、ベークなどの熱処理によって弾性支持部材を硬化させることにより、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の側面の間を弾性支持部１３で充填する。これにより、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とを弾性支持部１３で接続することができる。
【０１１６】
その後、図４３に示すように、半導体チップＣＨＰ１のパッドＰＤ１と半導体チップＣＨＰ２のパッドＰＤ２とをワイヤＷ１で接続する。同様に、半導体チップＣＨＰ２のパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４とをワイヤＷ２で接続する。このとき、半導体チップＣＨＰ１や半導体チップＣＨＰ２が柔らかい弾性支持部１３だけで接続されてしっかリ固定されていない場合には、ワイヤボンディングを充分に実施することができないが、本実施の形態４では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０が支持部１１で確実に固定されているため、ワイヤボンディングの信頼性を向上することができる。
【０１１７】
次に、キャップ１４を外枠体１０の上部に搭載する。そして、キャップ１４をシーム溶接などのより外枠体１０に接合する。これにより、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２は外枠体１０の内部で封止される。
【０１１８】
続いて、外枠体１０の底部をマイクロヒータＨ１によってさらに加熱する。このとき、電極Ｅ１や電極Ｅ２は支持部１１と濡れ性が良好な部材から構成されているので、さらに、支持部１１の加熱が行なわれると、この加熱処理により支持部１１は再び溶融して液体化する。液体化した支持部１１は、表面張力により濡れ性の良好な電極Ｅ１側と電極Ｅ２側に引っ張られる。このように液体化した支持部１１が電極Ｅ１側と電極Ｅ２側の両方から引っ張られる結果、電極Ｅ１と電極Ｅ２の間で分離する。これにより、電極Ｅ１と電極Ｅ２は物理的に分離される。
【０１１９】
電極Ｅ１と電極Ｅ２とを接続している支持部１１を分離することは、上述した閉ループ回路で、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の接触抵抗を測定することにより確認することができる。つまり、さらなる熱処理を施す前、電極Ｅ２と支持部１１とは面接触しているので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は小さくなる。これに対して、さらなる熱処理を施した後、電極Ｅ２と電極Ｅ１とを接続している支持部１１が分離して電極Ｅ１と電極Ｅ２が切り離されることになるので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は無限大となる。したがって、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定すれば、電極Ｅ２と電極Ｅ１との接触状態を確認することできるのである。
【０１２０】
例えば、図２４に示すように、まず、ワイヤボンディング工程を実施し、外枠体１０をキャップ１４で封止した後、マイクロヒータＨ１で支持部１１を加熱する。その後、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ２０１）。次に、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定した値が、無限大になるかを判定する（Ｓ２０２）。このとき、測定した抵抗値が無限大よりも小さい場合には、マイクロヒータＨ１による熱処理を継続し、かつ、マイクロヒータＨ１に流す電流値を増加させて加熱温度を上昇させる（Ｓ２０３）。一方、測定した抵抗値が無限大となっている場合には、マイクロヒータＨ１による熱処理を終了する（Ｓ２０４）。以上の検証手段により、マイクロヒータＨ１に流す電流を制御しながら、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接続状態を確認することができる。以上の工程を経ることにより、図４１に示すようなＭＥＭＳの実装構成を得ることができる。
【０１２１】
本実施の形態４では、例えば、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の側面が対向する全面に弾性支持部１３を設けている。これにより、半導体チップＣＨＰ２の平面を構成するｘ方向（図示せず）およびｙ方向（図示せず）の特性を均一にすることができる。つまり、弾性支持部１３を介した半導体チップＣＨＰ２（半導体チップＣＨＰ１も含む）と外枠体１０で構成される系の固有振動数をｘ方向とｙ方向で均一にすることができる。このことは、ｘ方向やｙ方向から伝達される振動外乱に対する遮蔽特性を均一にできることを意味し、ＭＥＭＳの信頼性を向上することができるのである。ただし、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の側面が対向する全面に弾性支持部１３を設けず、例えば、部分的に点在するように弾性支持部１３を配置してもよい。
【０１２２】
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。
【０１２３】
前記実施の形態１〜４では、ＭＥＭＳ構造体を形成した半導体チップＣＨＰ１と、集積回路を形成した半導体チップＣＨＰ２を積層する実装構成について説明しているが、例えば、ＭＥＭＳ構造体と集積回路を１つの半導体チップＣＨＰ１に形成する場合にも、本発明の実装構成および実装方法を適用することができる。
【０１２４】
さらに、前記実施の形態１〜４では、ＭＥＭＳの例として加速度センサを挙げているが、これに限らず、本発明は、角速度センサ、振動子、マイクロミラーなどの可動部を備えるＭＥＭＳに幅広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明は、ＭＥＭＳを製造する製造業に幅広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】半導体チップに形成された加速度センサを構成する構造体を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図３】加速度センサを検出する構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図６】外枠体に形成されている電極の構成を示す図である。
【図７】図６に示す電極の平面形状を示す図である。
【図８】集積回路が形成されている半導体チップの裏面の構成を示す図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図１０】ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップの上面の構成を示す図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図１２】実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図１３】図１２に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図１４】半導体チップを外枠体上に配置した初期状態を示す図である。
【図１５】図１４に示す状態において、電極と支持部が接触する領域を示す図である。
【図１６】半導体チップを外枠体の台座部上に配置した後、熱処理を施した状態を示す図である。
【図１７】図１６に示す状態において、電極と支持部が接触する領域を示す図である。
【図１８】電極と支持部との接触状態を検証するためのフローチャートである。
【図１９】図１３に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図２０】図１９に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図２１】図２０に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図２２】ワイヤボンディング工程を実施した後、半導体チップと外枠体とを接続している様子を示す図である。
【図２３】図２２に示す状態の外枠体の底部をさらに加熱する様子を示す図である。
【図２４】半導体チップに形成されている電極と外枠体に形成されている電極との接触状態を検証するためのフローチャートである。
【図２５】実施の形態２におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図である。
【図２６】図２５のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図２７】外枠体に形成された電極とマイクロヒータとを示す図である。
【図２８】実施の形態２におけるＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図２９】半導体チップを外枠体上に配置した初期状態を示す図である。
【図３０】半導体チップを外枠体の台座部上に配置した後、熱処理を施した状態を示す図である。
【図３１】図２８に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図３２】図３１に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図３３】ワイヤボンディング工程を実施した後、半導体チップと外枠体とを接続している様子を示す図である。
【図３４】図３３に示す状態の外枠体の底部をさらに加熱する様子を示す図である。
【図３５】実施の形態３におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図である。
【図３６】図３５のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図３７】実施の形態３におけるＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図３８】図３７に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図３９】図３８に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図４０】実施の形態４におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図である。
【図４１】図４０のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図４２】実施の形態４におけるＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図４３】図４２に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図４４】本発明者が検討したＭＥＭＳの実装構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１ 固定部
１ａ 端子
２ 梁
３ 可動部
４ 固定電極
４ａ 端子
５ 埋め込み絶縁層
６ 検出用容量部
７ 容量電圧変換部
８ 信号処理部
１０ 外枠体
１１ 支持部
１１ａ 接点
１１ｂ 接触領域
１２ 接着材
１３ 弾性支持部
１４ キャップ
１５ 基板層
１６ 埋め込み絶縁層
１７ シリコン層
１８ 空洞部
１９ 可動部
１９ａ 固定部
２０ キャップ層
１００ パッケージ
１０１ 半導体チップ
１０２ 弾性支持部材
１０３ ワイヤ
１０４ 間隔
１０５ リッド
ＣＨＰ 半導体チップ
ＣＨＰ１ 半導体チップ
ＣＨＰ２ 半導体チップ
Ｅ１ 電極
Ｅ２ 電極
Ｈ１ マイクロヒータ
Ｌ 配線
Ｌ１ 配線
Ｌ２ 配線
Ｌ３ 配線
Ｐａ パッケージ
ＰＤ１ パッド
ＰＤ２ パッド
ＰＤ３ パッド
ＰＤ４ パッド
Ｓ 基板層
Ｖ ビア
Ｗ１ ワイヤ
Ｗ２ ワイヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、加速度センサ、角速度センサ、振動子、マイクロミラーなどの可動部を有する半導体チップを外枠体内に収容する工程を含む微小電気機械システムの実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）型の加速度センサや角速度センサの場合、センサの測定周波数帯域外の振動もしくはセンサを構成している可動部の共振周波数やその近傍の周波数を持つ振動が可動部に作用すると、その振動がセンサの出力に影響する場合がある。例えば、加速度センサの場合を考えると、重力加速度（１Ｇ）が印加されているのにも拘らず、加速度センサから出力される加速度が１Ｇではないおそれがある。角速度センサの場合でも、角速度が印加されていないのにも拘らず、角速度を検知する信号が出力されるか、実際に印加されている角速度とは違った値を出力するおそれがある。つまり、検出すべき振動以外の振動がセンサの可動部に加わると、検出感度の変動や検出精度の低下を招くおそれがある。
【０００３】
このような問題を解決するためには、センサの可動部自体が測定周波数帯域以外の振動に対して鈍感な特性を持つように工夫するとか、センサの可動部に測定帯域以外の振動を伝達させないような工夫をする必要がある。
【０００４】
一つの例として、ゲーム機、自動車のナビゲーションや自動車の姿勢制御に用いられる加速度センサを考えると、測定すべき信号は０〜５０Ｈｚ帯の振動であり、５０Ｈｚ帯以上の信号（振動外乱）に対しては、センサの可動部を鈍感な特性を持つようにするか、あるいは、可動部に測定すべき信号以外の振動外乱を伝えないようにする必要がある。
【０００５】
ここで、加速度センサの可動部が５０Ｈｚ帯以上の振動外乱に対して鈍感であるためには、加速度センサ構造のダンピングとカットオフ周波数や固有振動数をうまく設計し、非共振で、かつ、カットオフ周波数を５０Ｈｚ帯以下にまで下げる必要がある。しかし、ＭＥＭＳ型加速度センサの場合、小型化が推進されており、この小型化にともなって、ＭＥＭＳ型加速度センサの可動部の固有振動数は数〜数十ｋＨｚまで高くなる傾向がある。このため、非共振で、且つ、低カットオフ周波数を実現するためには、非常に大きいダンピングが必要となる。したがって、現実には、ＭＥＭＳ型加速度センサの構造に関する対策は限定的なものなる。
【０００６】
さらに、角速度センサの場合は、低電圧で駆動させるため、可動部を真空封止し、可動部の固有振動数での共振現象を用いて駆動させることで、角速度検出に必要な駆動振幅を得ている。そのため、加速度センサとは違って非共振設計により可動部自体を振動外乱に鈍感にすることはセンサの原理から矛盾する。したがって、角速度センサの場合には、可動部自体での対策より、可動部の実装形態を工夫することで振動外乱を可動部に伝達させないように工夫する必要がある。
【０００７】
角速度センサの場合、上述したようにその原理上、常に振動している必要がある。そのため、角速度センサの駆動振動が外部に漏れ騒音と振動の原因にもなるおそれがある。
【０００８】
従来の技術として、例えば、特開２００３−２８６４７号公報（特許文献１）がある。この特許文献１の明細書に基づくと、図４４に示すように、パッケージ１００の台座部にスペーサを介して半導体チップ１０１を固定し、その後、半導体チップ１０１の側面とパッケージ１００の側面に形成された隙間に、スポット的に柔軟化した弾性支持部材１０２を形成する。その後、この弾性支持部材１０２を硬化させることにより、弾性支持部材１０２によって半導体チップ１０１の側面を部分的にパッケージ１００に固定する。そして、半導体チップ１０１とパッケージ１００とをワイヤ１０３で接続した後、スペーサを除去して半導体チップ１０１の底面とパッケージ１００の台座面との間に間隔１０４を形成する。最終的に、リッド１０５でパッケージ１００を気密封止することでパッケージ１００の内部での防振対策を施すことができるとしている。
【特許文献１】特開２００３−２８６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に記載された技術では、弾性支持部材１０２を形成した後、スペーサをエッチャント、ガス、熱などにより除去するため、エッチャントやガスの出入り口が必要であり、必然的に弾性支持部材１０２は、エッチャントやガスの出入り口を確保するため、スポット的に形成する必要がある。しかし、弾性支持部材１０２は、例えば、シリコンゲルのように柔らかいゲル状のものである場合が多い。したがって、弾性支持部材１０２はベークなどの熱処理により硬化させるため、目的とするばね特性を出すためには、パッケージ１００の形状を予め工夫することで、弾性支持部材１０２の形状を制御する必要があるなど細心な注意を払う必要がある。
【００１０】
また、スペーサをエッチャントやガスで除去する場合には、そのエッチャントやガスをパッケージ１００の外部から供給する必要があり、スペーサの除去作業は必然的にリッド１０５でパッケージ１００を封止する前の工程で行う必要がある。このため、スペーサの除去作業はゴミなどの異物が少ないきれいな環境下で行なう必要があり、パッケージ１００の取扱いを注意しながら行う必要がある。
【００１１】
さらに、特許文献１に記載された技術では、スペーサの例としてフィルムレジストを挙げているが、このフィルムレジストは、アセトンなど液体状の有機溶剤を使って除去できる。しかし、溶けたフィルムレジストが半導体チップ１０１やワイヤ１０３などのパッケージ１００の内部に形成されている構成要素（構成部材）を汚すため、フィルムレジストを有機溶剤で除去した後、さらに、パッケージ１００の内部に形成されている構成要素を洗浄するために、別途の洗浄工程が必要である。この場合、溶液の流れや溶解したフィルムレジストに半導体チップ１０１、パッケージ１００およびワイヤ１０３などが浸されるため、ワイヤ１０３の変形や汚れに起因した電流リークなどが発生するおそれがある。
【００１２】
その上、スペーサは比較的に広い面積（数〜数十ｍｍ角）を持つ半導体チップ１０１とパッケージ１００の台座部の間に配置され、その厚さは数〜数百μｍのオーダであるため、エッチャントやガスなどによる確実な除去は現実的に困難と考えられる。
【００１３】
また、エッチャント、ガス、熱による除去のいずれの方法にしても、スペーサが確実に除去できているかどうかを確認するために、パッケージ１００もしくは半導体チップ１０１に外部から振動を加えて、その動きを測定することから判断するしかなく、外部から振動を与える加振手段と測定手段が必要となる。
【００１４】
そこで、本発明は上述した技術の問題を解決するためになされたものであって、角速度センサ、加速度センサ、コンバインドセンサ（角速度センサと加速度センサが一体化されているセンサ）、マイクロミラーなどの可動部を備えたＭＥＭＳ(微小電気機械システム)の実装工程において、ワイヤボンディング時の信頼性を確保しながら、外部からパッケージの内部へ外乱振動が伝達することを抑制できる技術を提供することを目的としている。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
代表的な実施の形態による微小電気機械システムの実装方法は、（ａ）空洞部と前記空洞部内に設けられた変位可能な可動体とを含む構造体を形成した第１半導体チップを用意する工程と、（ｂ）前記第１半導体チップに形成されている前記構造体からの出力を電気信号として処理する集積回路を形成し、かつ、前記第１半導体チップよりも平面形状が大きな第２半導体チップを用意する工程とを備える。次に、（ｃ）凹形状をし、かつ、上部が開口している外枠体を用意する工程と、（ｄ）前記外枠体の底部と前記第２半導体チップとを離散的に配置された複数の支持部材を介して接続する工程と、（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２半導体チップ上に前記第１半導体チップを搭載する工程とを備える。続いて、（ｆ）前記（ｅ）工程後、前記第１半導体チップに形成されている第１端子と前記第２半導体チップに形成されている第２端子とを第１ワイヤで接続し、前記第２半導体チップに形成されている第３端子と前記外枠体に形成されている第４端子とを第２ワイヤで接続する工程とを備える。その後、（ｇ）前記（ｆ）工程後、弾性支持部材を形成したキャップを、前記弾性支持部材が前記第１半導体チップと接着するように配置し、かつ、前記キャップにより前記外枠体の内部を密閉する工程とを備え、さらに、（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記複数の支持部材を加熱することにより、前記複数の支持部材を溶融させ、溶融した前記複数の支持部材に働く表面張力を利用して、前記第２半導体チップと前記外枠体の底部とを分離する工程とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１９】
ＭＥＭＳ(微小電気機械システム)の実装工程において、ワイヤボンディング時の信頼性を確保しながら、外部からパッケージの内部へ外乱振動が伝達することを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２１】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２２】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２３】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２４】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２５】
（実施の形態１）
本実施の形態１におけるＭＥＭＳについて図面を参照しながら説明する。本実施の形態１では、ＭＥＭＳの一例として、加速度センサを例に挙げて説明する。図１は、半導体チップＣＨＰ１に形成された加速度センサを構成する構造体を示す平面図である。図１に示すように、半導体チップＣＨＰ１には、固定部１が設けられており、この固定部１には、梁２が接続されている。そして、梁２は、加速度センサの錘となる可動部３と接続されている。つまり、固定部１と可動部３は弾性変形可能な梁２で接続されており、可動部３は、図１のｘ方向に変位できるようになっている。そして、可動部３を挟むように固定電極４が設けられている。このように構成された加速度センサの構造体は、シリコンなどの半導体材料から構成されている。したがって、互いに梁２を介して接続されている固定部１と可動部３とは電気的に接続されており、可動部３に印加される電位は、固定部１に形成されている端子１ａから供給されるように構成されている。一方、固定電極４にも固定電極４に接続されている端子４ａから電位が供給されるようになっている。
【００２６】
図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図２に示すように、半導体チップＣＨＰは、基板層Ｓ上に埋め込み絶縁層５が形成され、この埋め込み絶縁層５上に形成されたシリコン層とを有している。つまり、本実施の形態１では、加速度センサを構成する半導体チップＣＨＰは、基板層Ｓと埋め込み絶縁層５とシリコン層とを備えるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板から構成されている。そして、図２では図示されていない固定部１および梁２と、図２に示されている可動部３および固定電極４はＳＯＩ基板のシリコン層を加工して形成されている。例えば、図２では、固定電極４は埋め込み絶縁層５上に形成されており固定されていることがわかる。この構成は、図２に示されていない固定部１も同様である。一方、可動部３もシリコン層から形成されているが、可動部３の下層に形成されている埋め込み絶縁層５は除去されている。同様に、図２に示されていない梁２の下層に形成されている埋め込み絶縁層５も除去されている。したがって、可動部３は、空洞の中に配置され、かつ、梁２によって支持されていることになる。このことから、可動部３は変位可能なように形成されていることになる。
【００２７】
本実施の形態１におけるＭＥＭＳ（加速度センサ）は上記のように構成されており、以下に、その動作について説明する。まず、図１に示すように、加速度センサが静止した状態に置かれているとする。このとき、可動部３と固定電極４とは一定間隔だけ離れて配置されており、かつ、両方とも半導体材料（導電材料）から構成されていることから、容量素子を形成していることになる。すなわち、可動部３を一方の電極とし、固定電極４をもう一方の電極とする容量素子が形成されている。
【００２８】
この状態で、例えば、図１のｘ方向に加速度が発生すると、この加速度の影響を受けて可動部３がｘ方向に変位する。一方、固定電極４は固定されていることから変位することはない。したがって、可動部３と固定電極４との間の距離が変化する。可動部３と固定電極４との間の距離が変化するということは、可動部３と固定電極４から構成される容量素子の電気容量（静電容量）が変化することになる。この構造が図３に示す検出用容量部６を構成することになる。つまり、検出用容量部６は、可動部３と固定電極４からなる容量素子で形成されていることになる。
【００２９】
この容量素子の容量変化は加速度に対応した量であり、検出用容量部６で検出された容量変化は、容量電圧変換部７で電圧信号に変換される。その後、容量電圧変換部７で変換された電圧信号は、信号処理部８で信号処理され最終的に加速度信号として外部に出力される。このように構成されている加速度センサにより、加速度信号を検出することができる。
【００３０】
例えば、上述した加速度センサでは、ＭＥＭＳ構造体（検出用容量部６を含む）と容量電圧変換部７、信号処理部８をすべて１つの半導体チップに形成することも可能であるが、通常、ＭＥＭＳ構造体を形成する第１半導体チップと、集積回路を形成する第２半導体チップに分けて形成される。したがって、加速度センサとしては、ＭＥＭＳ構造体を形成する第１半導体チップと集積回路を形成する第２半導体チップとを１つのパッケージに実装することが行なわれている。以下では、例えば、加速度センサなどのＭＥＭＳの実装構成の一例について説明する。
【００３１】
図４は、本実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図である。図４において、実際には外枠体１０を覆うキャップが設けられているが、キャップの図示を省略している。図４において、外枠体１０の内部には、外枠体１０よりも小さなサイズの半導体チップＣＨＰ２が配置されており、この矩形形状をした半導体チップＣＨＰ２上に、半導体チップＣＨＰ２よりも小さく、矩形形状をした半導体チップＣＨＰ１が搭載されている。そして、半導体チップＣＨＰ１上には弾性支持部１３が形成されており、この弾性支持部１３によって半導体チップＣＨＰ１と図示しないキャップとが接続されるように構成されている。
【００３２】
半導体チップＣＨＰ１の内部にはＭＥＭＳ構造体が形成されている。例えば、ＭＥＭＳ構造体としては、図１や図２に示す加速度センサの固定部１、梁２、可動部３および固定電極４などがある。この半導体チップＣＨＰ１には、例えば、上述したＭＥＭＳ構造体（検出用容量部６）のほかに、例えば、ＭＩＳＦＥＴなどの半導体素子が形成されており、これらの半導体素子を使用することにより容量電圧変換部７が形成されている。つまり、半導体チップＣＨＰ１には、例えば、ＭＥＭＳ構造体や容量電圧変換部７が形成されているが、ＭＥＭＳ構造体だけを形成している場合もある。このように構成されている半導体チップＣＨＰ１の表面には、ＭＥＭＳ構造体への入出力信号を取り出す複数のパッドＰＤ１が形成されている。
【００３３】
次に、半導体チップＣＨＰ２の内部には、複数のＭＩＳＦＥＴなどの半導体素子からなる集積回路が形成されている。この集積回路によって、半導体チップＣＨＰ２には、図３に示す信号処理部８が形成されている。そして、半導体チップＣＨＰ２においても、内部に形成された集積回路からの入出力信号を取り出す複数のパッドＰＤ２およびパッドＰＤ３が形成されている。
【００３４】
さらに、半導体チップＣＨＰ１や半導体チップＣＨＰ２を内部に配置する外枠体１０にはパッドＰＤ４が形成されている。図４には示していないが、このパッドＰＤ４を介して外枠体１０の外部へ配線が引き出されている。そして、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤ１と半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２とはワイヤＷ１により電気的に接続される。さらに、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４とはワイヤＷ２により電気的に接続されている。
【００３５】
以上の構成により、半導体チップＣＨＰ１に形成されているＭＥＭＳ構造体と容量電圧変換部７の入出力信号が半導体チップＣＨＰ２に形成されている信号処理部８に伝達され、信号処理部８に伝達された入出力信号が外枠体１０に形成されたパッドＰＤ４を介して、外枠体１０の外部に引き出されるようになっている。このようにして、外枠体１０の内部にＭＥＭＳ（例えば、加速度センサ）を構成する半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２を実装し、かつ、ＭＥＭＳからの入出力信号を外枠体１０から外部へ取り出すことができるようになっている。
【００３６】
続いて、図５は、図４のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図５に示すように、外枠体１０の底部に存在する台座部の表面に第２電極Ｅ２が形成されており、この第２電極Ｅ２と電気的に接続する配線Ｌ２が外枠体１０の内部を貫通して外枠体１０の外部に引き出されている。この外枠体１０の底部である台座部から一定距離だけ離れた上空に半導体チップＣＨＰ２が宙吊りされている。この半導体チップＣＨＰ２の裏面（外枠体１０の底部と相対する面）に電極Ｅ１が形成されている。この電極Ｅ１は、半導体チップＣＨＰ２の裏面に形成されている配線Ｌ１で電気的に接続されている。半導体チップＣＨＰ２の裏面に形成されている電極Ｅ１と、外枠体１０の底部に形成されている電極Ｅ２とは、一定距離だけ離間しているが、互いに相対するように配置されている。そして、電極Ｅ１と電極Ｅ２の表面には支持部１１が形成されている。この支持部１１は、例えば、半田材料から形成されている。半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３は、外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４とワイヤＷ２で電気的に接続されており、パッドＰＤ４は、外枠体１０の内部を通過する配線によって外部へ引き出されている。
【００３７】
半導体チップＣＨＰ２上には、接着材１２を介して半導体チップＣＨＰ１が搭載されている。この半導体チップＣＨＰ１の表面（上面）には、パッドＰＤ１が形成されており、このパッドＰＤ１と、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２がワイヤＷ１で電気的に接続されている。そして、半導体チップＣＨＰ１の上面と外枠体１０を封止するキャップ１４とは弾性支持部１３により接続されている。弾性支持部１３を構成する弾性支持部材は、支持部１１を構成する支持部材よりも柔らかい材料から構成されている。例えば、弾性支持部１３は、シリコンゲルから構成されている。このように、本実施の形態１では、外枠体１０の内部に配置される半導体チップＣＨＰ１は、半導体チップＣＨＰ１の上面とキャップとの間に設けられている弾性支持部１３で接続され、この半導体チップＣＨＰ１の下面（裏面）に接着材を介して半導体チップＣＨＰ２が搭載されている。つまり、半導体チップＣＨＰ２とこの半導体チップＣＨＰ２上に配置された半導体チップＣＨＰ１は、半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４とを接続する弾性支持部１３により宙吊りにされている。このことは、本実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成では、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１は、柔らかい弾性支持部１３だけで支持されていることを意味する。したがって、外枠体１０の外部で発生する振動外乱は、外枠体１０と接触している弾性支持部１３を介してだけ、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される。この場合、弾性支持部１３は、例えば、シリコンゲルなどの柔らかい材料から構成されているので、外部からの振動外乱を吸収する効果が得られる。つまり、外枠体１０の外部からの振動外乱は、半導体チップＣＨＰ１に伝達する前に、柔らかい弾性支持部１３により吸収されるのである。この結果、本実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成によれば、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される振動外乱を低減することができ、ＭＥＭＳの検出感度を向上することができるのである。
【００３８】
次に、本実施の形態１のＭＥＭＳの実装構成における主要構成要素について、さらに詳しく説明する。図６は、外枠体１０の底部（台座部）に形成されている電極Ｅ２の断面を拡大して示す図である。図６に示すように、外枠体１０の底部に形成されている電極Ｅ２には、配線Ｌ２が接続されている。この配線Ｌ２は図５に示すように、外枠体１０の底面を通って引き出されている。図７は、電極Ｅ２の平面構成を示す図である。図７に示すように、電極Ｅ２は一直線に配置されているのではなく、左右に蛇行するように形成されている。このように構成されている電極Ｅ２は、例えば、金膜や銅膜から形成されている。
【００３９】
続いて、半導体チップＣＨＰ２の裏面（外枠体１０の底面と相対する面）に形成されている電極Ｅ１の構成について説明する。図８は、半導体チップＣＨＰ２の裏面を示す平面図である。図８に示すように、半導体チップＣＨＰ２の裏面には、複数の電極Ｅ１が形成されている。図８では、矩形形状の電極Ｅ１が同一直線状にない３箇所に形成されている。これら３箇所の電極Ｅ１は互いに、半導体チップＣＨＰ２の裏面に形成されている配線Ｌ１で接続されている。したがって、３箇所の電極Ｅ１は配線Ｌ１によって電気的に接続されていることになる。そして、各電極Ｅ１上には支持部１１が形成されている。この支持部１１は、例えば、半田材料から構成されている。
【００４０】
図９は、図８のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図９に示すように、半導体チップＣＨＰ２の裏面（下面）には、複数の電極Ｅ１が形成されており、これらの電極Ｅ１が配線Ｌ１で接続されていることがわかる。電極Ｅ１や配線Ｌ１は、例えば、銅膜や金膜から形成されている。電極Ｅ１上には支持部１１が形成されていることがわかる。
【００４１】
半導体チップＣＨＰ２の内部には、図示しないが、集積回路を構成する半導体素子（ＭＩＳＦＥＴなど）が形成されている。この半導体素子と接続する配線が半導体チップＣＨＰ２に形成されており、半導体チップＣＨＰ２の表面（上面）に半導体素子と配線を介して接続するパッドＰＤ２（パッドＰＤ３）が形成されている。
【００４２】
次に、半導体チップＣＨＰ２上に搭載されている半導体チップＣＨＰ１の主要構成について説明する。図１０は、半導体チップＣＨＰ１の上面（表面）から見た平面図である。図１０に示すように、半導体チップＣＨＰ１の上面には、複数のビアＶと複数のパッドＰＤ１が形成されており、各ビアＶと各パッドＰＤ１とは、それぞれ、配線Ｌで接続されている。図１１は、図１０のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図１１に示すように、半導体チップＣＨＰ１は、基板層１５と基板層１５上に形成されて埋め込み絶縁層１６と埋め込み絶縁層１６上に形成されたシリコン層１７を有している。この基板層１５と埋め込み絶縁層１６とシリコン層１７によりＳＯＩ基板が構成されている。このＳＯＩ基板を構成するシリコン層１７上にはキャップ層２０が形成されている。ＳＯＩ基板にはＭＥＭＳ構造体が形成されており、例えば、埋め込み絶縁層１６とシリコン層１７を除去して形成された空洞部１８の内部にシリコン層１７を加工して形成された可動部１９が形成されている。このＭＥＭＳ構造体の可動部１９は、例えば、ＭＥＭＳが図１に示す加速度センサとすると、図１の可動部３に該当する。そして、図１１に示す固定部１９ａは、図１に示す加速度センサでいえば固定部１に対応する。この固定部１にはビアＶが接続されており、このビアＶは配線Ｌを介してキャップ層２０上に形成されたパッドＰＤ１に接続されている。以上のように半導体チップＣＨＰ１には、例えば、加速度センサなどのＭＥＭＳを構成するＭＥＭＳ構造体が形成されている。
【００４３】
本実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成は上記のようになっており、以下では、本発明の特徴であるＭＥＭＳの実装方法について図面を参照しながら説明する。
【００４４】
まず、外枠体１０、半導体チップＣＨＰ２および半導体チップＣＨＰ１を用意する。具体的には、図１１に示す空洞部１８とこの空洞部１８内に設けられた変位可能な可動体１９とを含むＭＥＭＳ構造体を形成した半導体チップＣＨＰ１を用意する。そして、図８および図９に示すような半導体チップＣＨＰ１に形成されているＭＥＭＳ構造体からの出力を電気信号として処理する集積回路を形成し、かつ、半導体チップＣＨＰ１よりも平面形状が大きな半導体チップＣＨＰ２を用意する。さらに、図１２に示すような、凹形状をし、かつ、上部が開口している外枠体１０を用意する。
【００４５】
続いて、図１２に示すように、外枠体１０の台座部に半導体チップＣＨＰ２を配置する。具体的には、半導体チップＣＨＰ２を真空チャックにより保持しながら、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、半導体チップＣＨＰ２の裏面には、電極Ｅ１が形成されており、この電極Ｅ１上に支持部１１が形成されている。例えば、半田材料からなる支持部１１を電極Ｅ１上に形成するには、例えば、半田印刷法や半田ボールや半田柱の搭載によって実施することができる。一方、外枠体１０の台座部には、電極Ｅ２が形成されている。半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０の台座部に形成されている電極Ｅ２が相対するように半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。つまり、半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０に形成されている電極Ｅ２が支持部１１を介して接触するように位置合わせを行なって半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部上に配置する。半導体チップＣＨＰ２の裏面には、例えば、同一直線状にない３箇所に電極Ｅ１が形成されており、この電極Ｅ１上に支持部１１が形成されている。したがって、半導体チップＣＨＰ２は、同一直線状にない３箇所によって支持されることになるので、安定した状態で半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部上に配置することができる。
【００４６】
そして、図１３に示すように、外枠体１０の底部を加熱することにより、支持部１１を溶融させて半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０に形成されている電極Ｅ２との接続を確実に行なう。すなわち、外枠体１０の底部を加熱することにより、支持部１１が加熱されるので、支持部１１は溶融して液体化する。この液体化した支持部１１は表面張力により電極Ｅ２と支持部１１との接触が広がるので、支持部１１と電極Ｅ２との接続を確実にすることができる。
【００４７】
以下では、この工程の詳細について説明する。図１４は、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０上に配置した状態を示している。この状態では、電極Ｅ１に形成されている半球状の支持部１１が電極Ｅ２上に接触していることになる。図１５は、電極Ｅ２と支持部１１が接触する領域を示す図である。図１５に示すように、電極Ｅ２上の接点１１ａで電極Ｅ２と支持部１１が接触することになる。つまり、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部上に搭載しただけでは、外枠体１０に形成されている電極Ｅ２と支持部１１との接触は接触面積の少ない点接触となっている。この状態では、電極Ｅ２上に支持部１１が物理的に接触しているだけであり、電極Ｅ２と支持部１１は確実に結合するという状態にまではいたっていない。したがって、この状態では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の接続は不安定なものとなっている。
【００４８】
そこで、本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０との接続を確実なものとするために、外枠体１０の底部に対して熱処理を施す。図１６は、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部上に配置した後、熱処理を施した状態を示している。図１６に示すように、この熱処理によって、外枠体１０の底部に加えられた熱は、電極Ｅ２を介して支持部１１に伝達される。このため、支持部１１は加熱される。この結果、例えば、半田材料からなる支持部１１は溶融して液体化する。この液体化した支持部１１は、表面張力によって電極Ｅ２との接触面積が大きくなるように変形する。つまり、図１６に示すように、支持部１１は半球状の形状から、電極Ｅ１や電極Ｅ２と接触する支持部１１の端部の径が支持部１１に中央部の径よりも大きくなる形状に変化する。この支持部１１の形状の変化により、電極Ｅ２と支持部１１との接触面積が大きくなる。
【００４９】
図１７は、熱処理後の電極Ｅ２と支持部１１が接触する領域を示す図である。図１７に示すように、電極Ｅ２と支持部１１が接触する接触領域１１ｂの面積が大きくなっていることがわかる。つまり、図１５と図１７を比較するとわかるように、電極Ｅ２と支持部１１との接触が点接触から面接触へ変化していることがわかる。したがって、熱処理によって、電極Ｅ２と支持部１１との接続が確実に行なわれ、半導体チップＣＨＰ２が外枠体１０にしっかり固定されることになる。
【００５０】
ここで、熱処理によって電極Ｅ２と支持部１１の接続が確実なものとなるが、実際に熱処理を施して支持部１１が溶融することにより、電極Ｅ２と支持部１１に接触面積が大きくなることを検証できることが望ましい。つまり、どの程度の熱処理を施せば、実際に電極Ｅ２と支持部１１との接触面積が大きくなるのかを検証できることが望ましい。そこで、本実施の形態１では、熱処理を施して支持部１１と電極Ｅ２との接触面積が大きくなることを検証する手段を有している。この検証手段について説明する。まず、例えば、図１２に示すように、外枠体１０には電極Ｅ２が形成されており、この電極Ｅ２には配線Ｌ２が接続され、配線Ｌ２は外枠体１０の外部へ引き出されている。さらに、図８および図９に示すように、半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１は、配線Ｌ１によって互いに接続されている。したがって、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０に配置すると、電極Ｅ１と電極Ｅ２が支持部１１を介して接続されることになる。このとき、例えば、図１３に示すように、左側の配線Ｌ２、左側の電極Ｅ２、左側の支持部１１、左側の電極Ｅ１、配線Ｌ１、右側の電極Ｅ１、右側の支持部１１、右側の電極Ｅ２、右側の配線Ｌ２からなる閉ループ回路が形成される。この閉ループ回路において、支持部１１と電極Ｅ２との接触抵抗を測定することにより、支持部１１と電極Ｅ２との接触状態を確認することができるのである。つまり、図１５に示すように、熱処理を施す前、電極Ｅ２と支持部１１とは点接触しているので、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗は大きくなる。これに対し、図１７に示すように、熱処理を施した後、電極Ｅ２と支持部１１とは面接触することになるので、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗は小さくなる。したがって、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定すれば、電極Ｅ２と支持部１１との接触状態を確認することできるのである。
【００５１】
図１８は、電極Ｅ２と支持部１１との接触状態を検証するためのフローチャートである。例えば、図１８に示すように、まず、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０上に配置した後、外枠体１０の底部を加熱する。その後、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ１０１）。次に、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定した値が、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０上に配置して熱処理を施していない初期状態の抵抗値（結合時の抵抗値）よりも小さくなるかを比較する（Ｓ１０２）。このとき、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっていない場合には、熱処理を継続し、かつ、外枠体１０を加熱するヒータに流す電流値を増加させて加熱温度を上昇させる（Ｓ１０３）。一方、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっている場合には、熱処理を終了する（Ｓ１０４）。以上の検証手段により、電極Ｅ２と支持部１１との間の接続状態を確認することができる。このように本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の台座部に配置する際、半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０に形成されている電極Ｅ２とを支持部１１で接続するように構成することで、電極Ｅ２と支持部１１とを確実に接続することができるとともに、電極Ｅ２と支持部１１との接触状態を確認する検証手段も備えることができるのである。具体的には、電極Ｅ１および電極Ｅ２を支持部１１との濡れ性が良好な材料を使用することで、熱処理による支持部１１の溶融後に、例えば、電極Ｅ２と支持部１１との接触面積を大きくすることができる。これにより、電極Ｅ２と支持部１１の接続が確実なものとなり、半導体チップＣＨＰ２を安定して外枠体１０に固定することができる。さらに、電極Ｅ２を左右に蛇行する形状にすることで、溶融前の半球状の支持部１１との接触領域を点接触とする一方、溶融後の支持部１１との接触領域を充分大きくすることができるので、溶融前後での支持部１１と電極Ｅ２との間接触抵抗の差異を大きくすることができる。この結果、上述した検証手段の信頼性を向上することができる。
【００５２】
続いて、図１９に示すように、半導体チップＣＨＰ２の上面（表面）に接着材１２を形成した後、この接着材１２を介して半導体チップＣＨＰ２上に半導体チップＣＨＰ１を搭載する。具体的には、半導体チップＣＨＰ１を真空チャックで保持しながら、半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２上に配置する。
【００５３】
その後、図２０に示すように、半導体チップＣＨＰ１の上面に形成されているパッドＰＤ１と半導体チップＣＨＰ２の上面に形成されているパッドＰＤ２とをワイヤＷ１で接続する。さらに、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４とをワイヤＷ２で接続する（ワイヤボンディング工程）。このとき、半導体チップＣＨＰ１や半導体チップＣＨＰ２がしっかり固定されていない場合には、ワイヤボンディングを充分に実施することができないが、本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０が支持部１１で確実に固定されているため、ワイヤボンディングの信頼性を向上することができる。つまり、本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とを支持部１１で確実に固定しているが、この目的は、上述したワイヤボンディングを確実に実施するためのものである。なお、半導体チップＣＨＰ１と半導体チップＣＨＰ２とは接着材１２を介して接続されているが、この接着材１２は、ワイヤボンディングに支障がないように充分硬いものを選んでいる。
【００５４】
次に、図２１に示すように、半導体チップＣＨＰ１の上面に、例えば、シリコンゲルからなる弾性支持部１３を形成した後、この弾性支持部１３と接触するようにキャップ１４を外枠体１０の上部に搭載する。そして、ベーク処理を施して弾性支持部１３を硬化させることにより、半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４とを弾性支持部１３で接続する。ここで、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤ１と半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２とを接続するワイヤＷ１や、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４を接続するワイヤＷ２を弾性支持部１３で覆うように構成してもよい。これにより、ワイヤＷ１やワイヤＷ２は弾性支持部１３で固定されるため、外部の振動によるワイヤＷ１やワイヤＷ２の揺れを抑制することができる。このため、ワイヤＷ１間やワイヤＷ２間の容量変化を低減することができるので、安定した測定を実施することができ、ＭＥＭＳの信頼性を向上することができる。
【００５５】
その後、キャップ１４をシーム溶接などにより外枠体１０に接合する。これにより、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２は外枠体１０の内部で封止される。このとき、弾性支持部１３は、例えば、シリコンゲルなどの柔らかい材料から構成されているので、外部からの振動外乱を吸収する効果が得られる。つまり、外枠体１０の外部からの振動外乱は、半導体チップＣＨＰ１に伝達する前に、柔らかい弾性支持部１３により吸収される。
【００５６】
一方、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とを接続する支持部１１は、ワイヤボンディング工程では必要不可欠なものである。しかし、ワイヤボンディング工程後は、かえって問題を引き起こす元となる。すなわち、支持部１１は、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とをしっかり固定するように構成されているが、このことは言い換えれば、外枠体１０の外部からの振動外乱を伝達しやすいという性質をもっているということもできる。半導体チップＣＨＰ２にはＭＥＭＳ構造体を形成した半導体チップＣＨＰ１が配置されているので、外枠体１０の外部からの振動外乱は支持部１１を介して半導体チップＣＨＰ２に伝わり、この半導体チップＣＨＰ２に伝わった振動外乱が半導体チップＣＨＰ１に伝達されてしまうことになる。半導体チップＣＨＰ１に振動外乱が伝達されると、可動体が誤動作してＭＥＭＳの検出精度が低下するおそれがある。したがって、ワイヤボンディング工程を実施した後は、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とをしっかり接続している支持部１１を切り離すことが望ましい。そこで、本実施の形態１では、ワイヤボンディング工程を実施した後、電極Ｅ１と電極Ｅ２とを接続する支持部１１を切り離す工程を実施している。以下では、この工程について説明する。
【００５７】
図２２は、ワイヤボンディング工程を実施した後、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とを接続している様子を示す図である。図２２に示すように、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４がワイヤＷ２で接続されている。このとき、半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と、外枠体１０に形成されている電極Ｅ２は、支持部１１でしっかり接続されている。つまり、支持部１１と電極Ｅ２との接触面積は大きくなっており、電極Ｅ２と支持部１１とは、確実に接続している。
【００５８】
続いて、図２３は、図２２に示す状態の外枠体１０の底部をさらに加熱する様子を示している。図２３に示すように、電極Ｅ１や電極Ｅ２は支持部１１と濡れ性が良好な部材から構成されているので、さらに、支持部１１の加熱が行なわれると、この加熱処理により支持部１１は再び溶融して液体化する。液体化した支持部１１は、表面張力により濡れ性の良好な電極Ｅ１側と電極Ｅ２側に引っ張られる。このように液体化した支持部１１が電極Ｅ１側と電極Ｅ２側の両方から引っ張られる結果、電極Ｅ１と電極Ｅ２の間で分離する。これにより、電極Ｅ１と電極Ｅ２は物理的に分離される。このとき、半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４とを接続している弾性支持部１３による収縮力（半導体チップＣＨＰ１をキャップ１４側の上方に引き上げる力）により、支持部１１の分離を加速することができる。
【００５９】
なお、半導体チップＣＨＰ２の底面と外枠体１０の台座部との間の距離（詳しくいえば、支持部１１が形成された電極Ｅ１と支持部１１が形成された電極Ｅ２との間の距離）ｈが、半導体チップＣＨＰ１と半導体チップＣＨＰ２とを合わせた重さをｍ、半導体チップＣＨＰ１の表面に垂直な方向の弾性支持部１３のばね定数をｋｚ、外部から作用する振動外乱の最大許容加速度（正常動作を維持するために許容される加速度の最大値）をＡｍａｘとした場合、ｈ＞（ｍ／ｋｚ）・Ａｍａｘを満足していることが望ましい。このように半導体チップＣＨＰ２の底面と外枠体１０の台座部との間の距離を設定することにより、最大許容加速度Ａｍａｘが印加されても、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０がぶつかることなく、ＭＥＭＳとしての機能を維持することができる。上述した関係は、半導体チップＣＨＰ２の底面と外枠体１０の台座部との間の距離だけでなく、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の間などの間隔を設定する際にも適用できる。
【００６０】
電極Ｅ１と電極Ｅ２とを接続している支持部１１を分離することは、上述した閉ループ回路で、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の接触抵抗を測定することにより確認することができる。つまり、図２２に示すように、さらなる熱処理を施す前、電極Ｅ２と支持部１１とは面接触しているので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は小さくなる。これに対し、図２３に示すように、さらなる熱処理を施した後、電極Ｅ２と電極Ｅ１とを接続している支持部１１が分離して電極Ｅ１と電極Ｅ２が切り離されることになるので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は無限大となる。したがって、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定すれば、電極Ｅ２と電極Ｅ１との接触状態を確認することできるのである。
【００６１】
図２４は、電極Ｅ２と電極Ｅ１との接触状態を検証するためのフローチャートである。例えば、図２４に示すように、まず、ワイヤボンディング工程を実施し、外枠体１０をキャップ１４で封止した後、外枠体１０の底部を加熱する。その後、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ２０１）。次に、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定した値が、無限大になるかを判定する（Ｓ２０２）。このとき、測定した抵抗値が無限大よりも小さい場合には、熱処理を継続し、かつ、外枠体１０を加熱するヒータに流す電流値を増加させて加熱温度を上昇させる（Ｓ２０３）。一方、測定した抵抗値が無限大となっている場合には、熱処理を終了する（Ｓ２０４）。以上の検証手段により、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接続状態を確認することができる。
【００６２】
以上の工程を経ることにより、図５に示すようなＭＥＭＳの実装構成を得ることができる。本実施の形態１では、外枠体１０の内部に配置される半導体チップＣＨＰ１は、半導体チップＣＨＰ１の上面とキャップとの間に設けられている弾性支持部１３で接続され、この半導体チップＣＨＰ１の下面（裏面）に接着材を介して半導体チップＣＨＰ２が搭載されている。そして、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とを接続していた支持部１１は切り離されている。つまり、半導体チップＣＨＰ２とこの半導体チップＣＨＰ２上に配置された半導体チップＣＨＰ１は、半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４とを接続する弾性支持部１３により宙吊りにされている。
【００６３】
つまり、電極Ｅ１および電極Ｅ２は支持部１１に対して濡れ性の良い材料で構成されている。このため、支持部１１を電極Ｅ１と電極Ｅ２間の抵抗値が無限大になるまで加熱すれば、支持部１１は軟化して電気ヒューズのように切断される。その際、電極Ｅ１および電極Ｅ２に残った支持部１１は表面張力により電極Ｅ１の表面や電極Ｅ２の表面を覆うように延びる。それによって、外枠体１０と半導体チップＣＨＰ２は分離され、半導体チップＣＨＰ２は宙吊り構造となる。
【００６４】
このことは、本実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成では、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１は、柔らかい弾性支持部１３だけで支持されていることを意味する。したがって、外枠体１０の外部で発生する振動外乱は、外枠体１０と接触している弾性支持部１３を介してだけ、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される。この場合、弾性支持部１３は、例えば、シリコンゲルなどの柔らかい材料から構成されているので、外部からの振動外乱を吸収する効果が得られる。つまり、外枠体１０の外部からの振動外乱は、半導体チップＣＨＰ１に伝達する前に、柔らかい弾性支持部１３により吸収されるのである。この結果、本実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成によれば、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される振動外乱を低減することができ、ＭＥＭＳの検出感度を向上することができるのである。
【００６５】
本実施の形態１における技術的思想では、支持部１１を熱により変形させることで、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の間を結合もしくは分離することを特徴としている。つまり、本実施の形態１では、支持部１１を熱により変形させることで、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０との結合・分離を制御しているので、支持部１１を除去するためのエッチャントやガスなどを必要としない。このため、エッチャントやガスなどの出入り口も必要とせず、シリコンゲルなどからなる弾性支持部１３も必ずスポット的に形成する必要もない。したがって、弾性支持部１３の取り付け場所を自由に選択することができる。このことから、例えば、弾性支持部１３のばね定数を設計する際には、弾性支持部１３を半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４の間に全面的に充填させることで、外枠体１０の形状（パッケージ形状）を特別に工夫しなくても弾性支持部１３の横広がりによるばね定数誤差を低減することができる。
【００６６】
さらに、弾性支持部１３を全面的に充填すれば、硬化時の伸縮量も均等になり、半導体チップＣＨＰ１の傾きや偏りを防ぐ効果も得られる。特に、弾性支持部１３を半導体チップＣＨＰ１の上面に配置させる場合には、作業スペースが広いため歩留りと生産性が向上する。
【００６７】
本実施の形態１における技術的思想では、外枠体１０を封止した後に支持部１１を変形させて半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の間を分離することを特徴としている。すなわち、外枠体１０を封止した後に支持部１１の分離処理を行うため、作業中のワイヤ倒れや、外枠体１０の内部への異物（水分や埃）の混入がなく、クリーンルームなどの高度に管理された作業環境を必要としない。このため、高信頼で高歩留まり、かつ、低コストでのＭＥＭＳの生産を実現することができる。
【００６８】
さらに、本実施の形態１における技術的思想では、支持部１１の結合・分離を検出する検出手段を備えている。すなわち、外枠体１０側に形成されている電極Ｅ２と支持部１１と半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１との間の電気抵抗を測定することができる。したがって、この電気抵抗を測定することにより、半導体チップＣＨＰ２が外枠体１０に結合されているのか、あるいは、分離されているのかを判断することができる。このため、半導体チップＣＨＰ２の確実な結合が可能となり、より高信頼のワイヤボンディングを実現することができる。同様に、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の間の分離も確認できるため、分離状態を確認するため、別途外枠体１０に外部から加振させることで確認する必要がない。さらに、外枠体１０を封止した状態でも確認ができるため、作業性が良く作業環境も自由に選べるため、低コストでＭＥＭＳを生産することができる。
【００６９】
本実施の形態１では、割と広い面積を持つ半導体チップＣＨＰ１の上面に弾性支持部１３を形成している。このため、弾性支持部１３を形成する際、高度の位置制御と量の制御を必要としないので、ＭＥＭＳの高信頼性と作業の簡便性が得られ、低コストでＭＥＭＳを生産することができる。
【００７０】
（実施の形態２）
本実施の形態２におけるＭＥＭＳの実装構成について図面を参照しながら説明する。前記実施の形態１では、外枠体１０の底部全体を加熱することにより、支持部１１の接続・分離を行なっていたが、本実施の形態２では、外枠体１０の底部全体ではなく、支持部１１の近傍にマイクロヒータを設けて、支持部１１だけを主に加熱する例について説明する。
【００７１】
図２５は、本実施の形態２におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図であり、前記実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図（図４）と同様であるため、説明を省略する。次に、図２６は、図２５のＡ−Ａ線で切断した断面図である。この図２６は、図５とほぼ同様の構成をしているため、異なる構成について説明する。本実施の形態２の特徴は、外枠体１０の底部において、電極Ｅ２の下部に局所加熱手段であるマイクロヒータＨ１が形成されている点である。マイクロヒータＨ１は、例えば、タングステン膜から形成されており、マイクロヒータＨ１上に配置されている支持部１１を加熱することができるように構成されている。つまり、マイクロヒータＨ１によって、マイクロヒータＨ１上に配置されている電極Ｅ２を介して支持部１１を加熱できるようになっている。
【００７２】
図２７は、マイクロヒータＨ１の構成を示す断面図である。図２７に示すように、外枠体１０の底部には電極Ｅ２が形成されており、この電極Ｅ２は配線Ｌ２と接続されている。そして、この電極Ｅ２の下部に、電極Ｅ２と電気的に分離されているマイクロヒータＨ１が形成されており、このマイクロヒータＨ１は配線Ｌ３と接続されている。配線Ｌ３は外枠体１０の外部まで引き出されており、外枠体１０の外部からマイクロヒータＨ１を制御できるように構成されている。例えば、マイクロヒータＨ１は、タングステンからなる抵抗素子から構成されており、この抵抗素子に電流を流すことで生じるジュール熱を使用することにより、マイクロヒータＨ１として機能する。つまり、マイクロヒータＨ１は電気的な抵抗体として形成されており、電流を流すことで抵抗の温度が上昇する仕組みになっている。電流の供給はマイクロヒータＨ１と接続されている配線Ｌ３を介して外枠体１０の外部から供給できるようになっている。
【００７３】
このように、本実施の形態２では、支持部１１を加熱する手段としてマイクロヒータＨ１を備えているので、支持部１１を加熱するために、外枠体１０の底部全体を加熱する必要はなくなる。したがって、支持部１１以外の部材に熱負荷がかかることを抑制できるため、ＭＥＭＥの信頼性を向上することができるのである。
【００７４】
本実施の形態２におけるＭＥＭＳは上記のように実装構成されており、以下に、ＭＥＭＳの実装方法について説明する。なお、前記実施の形態１と重複するところは省略する。
【００７５】
図２８に示すように、外枠体１０の台座部に半導体チップＣＨＰ２を配置する。具体的には、半導体チップＣＨＰ２を真空チャックにより保持しながら、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、半導体チップＣＨＰ２の裏面には、電極Ｅ１が形成されており、この電極Ｅ１上に支持部１１が形成されている。例えば、半田材料からなる支持部１１を電極Ｅ１上に形成するには、例えば、半田印刷法や半田ボールや半田柱の搭載によって実施することができる。一方、外枠体１０の台座部には、電極Ｅ２が形成されている。半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０の台座部に形成されている電極Ｅ２が相対するように半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、外枠体１０の底部において、電極Ｅ２の下部にはマイクロヒータＨ１が形成されている。
【００７６】
次に、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０を結合する工程について説明する。図２９は、半導体チップＣＨＰ２の電極Ｅ１を外枠体１０の電極Ｅ２上に搭載した直後の状態を示しており、支持部１１の形状は、初期の形状（半球状）のままである。この段階では、まだ半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０は物理的に接触されているだけであり、電極Ｅ１、電極Ｅ２と支持部１１は結合状態となっていない。
【００７７】
この状態で、図３０に示すように、電極Ｅ２の下部に電気的に分離された状態で形成されているマイクロヒータＨ１に電流を流す。これにより、マイクロヒータＨ１から発生したジュール熱が電極Ｅ２を介して支持部１１に伝わる。この結果、支持部１１は加熱して変形する。図３０は、変形した状態の支持部１１を示している。ここでは、真空チャックで半導体チップＣＨＰ２の高さ方向の位置を固定した状態で支持部１１を加熱変形させている。しかし、必ずしもこのような方法である必要はなく、真空チャックをはずした状態で支持部１１を加熱変形してもよい。
【００７８】
電極Ｅ１および電極Ｅ２は支持部１１に対して濡れ性の良い材料として構成されているため、マイクロヒータＨ１により支持部１１を加熱すれば、電極Ｅ１および電極Ｅ２に接触している支持部１１は溶解して液体化する。この結果、液体化した支持部１１は表面張力によって電極Ｅ１および電極Ｅ２を覆うように変形する。このため、支持部１１と電極Ｅ２間あるいは支持部１１と電極Ｅ１との間の接触状態は点接触から面接触となり、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の電気抵抗は小さくなる。この抵抗値の変化をモニタし、マイクロヒータＨ１に流す電流値を制御することにより、電極Ｅ２と支持部１１の結合工程の終点を確認することができる。電極Ｅ２と結合した後の支持部１１は表面張力の働きにより、電極側（電極Ｅ２および電極Ｅ１）の径は太く、支持部の中央部の径は細い形状となる。
【００７９】
例えば、図１８に示すように、まず、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０上に配置した後、マイクロヒータＨ１に電流を流して支持部１１を加熱する。その後、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ１０１）。次に、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定した値が、初期状態の抵抗値（結合時の抵抗値）よりも小さくなるかを比較する（Ｓ１０２）。このとき、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっていない場合には、マイクロヒータＨ１に流す電流量を増加して加熱温度を上昇させて加熱処理を継続する（Ｓ１０３）。一方、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっている場合には、マイクロヒータＨ１に流す電流を停止して加熱処理を終了する（Ｓ１０４）。以上の検証手段により、マイクロヒータＨ１に流す電流値を制御しながら、電極Ｅ２と支持部１１との間の接続状態を確認することができる。
【００８０】
続いて、図３１に示すように、真空チャックを用いて、半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２上に乗せた後、接着剤１２を介して半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２に固定する。ここで、接着剤１２はワイヤボンディングに支障がないように充分硬いものを選んでいる。
【００８１】
その後、半導体チップＣＨＰ１のパッドＰＤ１と半導体チップＣＨＰ２のパッドＰＤ２とをワイヤＷ１で接続する。同様に、半導体チップＣＨＰ２のパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４とをワイヤＷ２で接続する。このとき、半導体チップＣＨＰ１や半導体チップＣＨＰ２がしっかリ固定されていない場合には、ワイヤボンディングを充分に実施することができないが、本実施の形態２では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０が支持部１１で確実に固定されているため、ワイヤボンディングの信頼性を向上することができる。
【００８２】
次に、図３２に示すように、半導体チップＣＨＰ１の上面に、例えば、シリコンゲルからなる弾性支持部１３を形成した後、この弾性支持部１３と接触するようにキャップ１４を外枠体１０の上部に搭載する。そして、ベーク処理を施して弾性支持部１３を硬化させることにより、半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４とを弾性支持部１３で接続する。
【００８３】
続いて、キャップ１４をシーム溶接などにより外枠体１０に接合する。これにより、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２は外枠体１０の内部で封止される。このとき、弾性支持部１３は、例えば、シリコンゲルなどの柔らかい材料から構成されているので、外部からの振動外乱を吸収する効果が得られる。つまり、外枠体１０の外部からの振動外乱は、半導体チップＣＨＰ１に伝達する前に、柔らかい弾性支持部１３により吸収される。
【００８４】
図３３は、ワイヤボンディング工程を実施した後、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とを接続している様子を示す図である。図３３に示すように、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４がワイヤＷ２で接続されている。このとき、半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と、外枠体１０に形成されている電極Ｅ２は、支持部１１でしっかり接続されている。つまり、支持部１１と電極Ｅ２との接触面積は大きくなっており、電極Ｅ２と支持部１１とは、確実に接続している。
【００８５】
続いて、図３４は、図３３に示す状態の外枠体１０の底部をマイクロヒータＨ１によってさらに加熱する様子を示している。図３４に示すように、電極Ｅ１や電極Ｅ２は支持部１１と濡れ性が良好な部材から構成されているので、さらに、支持部１１の加熱が行なわれると、この加熱処理により支持部１１は再び溶融して液体化する。液体化した支持部１１は、表面張力により濡れ性の良好な電極Ｅ１側と電極Ｅ２側に引っ張られる。このように液体化した支持部１１が電極Ｅ１側と電極Ｅ２側の両方から引っ張られる結果、電極Ｅ１と電極Ｅ２の間で分離する。これにより、電極Ｅ１と電極Ｅ２は物理的に分離される。
【００８６】
電極Ｅ１と電極Ｅ２とを接続している支持部１１を分離することは、上述した閉ループ回路で、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の接触抵抗を測定することにより確認することができる。つまり、図３３に示すように、さらなる熱処理を施す前、電極Ｅ２と支持部１１とは面接触しているので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は小さくなる。これに対し、図３４に示すように、さらなる熱処理を施した後、電極Ｅ２と電極Ｅ１とを接続している支持部１１が分離して電極Ｅ１と電極Ｅ２が切り離されることになるので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は無限大となる。したがって、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定すれば、電極Ｅ２と電極Ｅ１との接触状態を確認することできるのである。
【００８７】
例えば、図２４に示すように、まず、ワイヤボンディング工程を実施し、外枠体１０をキャップ１４で封止した後、マイクロヒータＨ１で支持部１１を加熱する。その後、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ２０１）。次に、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定した値が、無限大になるかを判定する（Ｓ２０２）。このとき、測定した抵抗値が無限大よりも小さい場合には、マイクロヒータＨ１による熱処理を継続し、かつ、マイクロヒータＨ１に流す電流値を増加させて加熱温度を上昇させる（Ｓ２０３）。一方、測定した抵抗値が無限大となっている場合には、マイクロヒータＨ１による熱処理を終了する（Ｓ２０４）。以上の検証手段により、マイクロヒータＨ１に流す電流を制御しながら、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接続状態を確認することができる。
【００８８】
以上の工程を経ることにより、図２６に示すようなＭＥＭＳの実装構成を得ることができる。本実施の形態２によれば、支持部１１を外枠体１０に形成されているマイクロヒータＨ１（局所加熱手段）で局所的に加熱変形させることにより、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０間を結合もしくは分離することができる。このため、外枠体１０の他の部材は熱の影響を殆ど受けず、弾性支持部１３の熱変質もしくは変形を防げる効果が得られる。さらには、外枠体１０を含めたＭＥＭＳの構成要素間の熱選択性も考慮しなくてもよい効果が得られる。
【００８９】
さらに、本実施の形態２では、ジュール熱を発生させることで加熱するマイクロヒータＨ１に流す電流値を制御することで発生する熱量もしくは温度を制御することができる。このとき、電極Ｅ１、支持部１１および電極Ｅ２を含む閉ループ回路を用いて電極Ｅ１と電極Ｅ２間の抵抗値を測定し、この測定した抵抗値に基づいて、マイクロヒータＨ１に流す電流量を制御している。すなわち、支持部１１を電極Ｅ２としっかり結合させるときには、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の抵抗値がある一定値以下になるまでマイクロヒータＨ１による加熱処理を行ない、また、電極Ｅ１と電極Ｅ２間を物理的に分離するときには、電極Ｅ１と電極Ｅ２の間の抵抗値が無限大になるまでマイクロヒータＨ１に電流を流す制御を行っている。これにより、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０（詳しくは、電極Ｅ１と電極Ｅ２）間の結合と分離を同じ局所加熱手段であるマイクロヒータＨ１で実施することができる。
【００９０】
（実施の形態３）
本実施の形態３におけるＭＥＭＳの実装構成について図面を参照しながら説明する。前記実施の形態２では、外枠体１０の上部に配置されるキャップ１４と半導体チップＣＨＰ１とを弾性支持部１３で支持することにより宙吊り構造を実現する例について説明したが、本実施の形態３では、外枠体１０の底部（台座部）と半導体チップＣＨＰ２とを弾性支持部１３で支持する実装構成について説明する。
【００９１】
図３５は、本実施の形態３におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図であり、前記実施の形態２におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図（図２５）とほぼ同様である。前記実施の形態２と本実施の形態３の異なる点は、本実施の形態３では、半導体チップＣＨＰ１の上面に弾性支持部１３が存在しない点である。次に、図３６は、図３５のＡ−Ａ線で切断した断面図である。この図３６は、図２６とほぼ同様の構成をしているため、異なる構成について説明する。すなわち、図３６においては、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の底部が弾性支持部１３で接続されている。このように前記実施の形態２（図２６）と本実施の形態３（図３６）では、両方とも弾性支持部１３で半導体チップＣＨＰ１と半導体チップＣＨＰ２の積層構造が外枠体１０に接続されている点は共通する。だだし、前記実施の形態２（図２６）では、半導体チップＣＨＰ１とキャップ１４が弾性支持部１３で接続されているのに対し、本実施の形態３（図３６）では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０の底部が弾性支持部１３で接続されている。本実施の形態３でも、半導体チップＣＨＰ２と半導体チップＣＨＰ１の積層構造は、弾性支持部１３だけを介して外枠体１０と接続されている。このことは、前記実施の形態２と同様に、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１が柔らかい弾性支持部１３だけで支持されていることを意味する。したがって、外枠体１０の外部で発生する振動外乱は、外枠体１０と接触している弾性支持部１３を介してだけ、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される。この場合、弾性支持部１３は、例えば、シリコンゲルなどの柔らかい材料から構成されているので、外部からの振動外乱を吸収する効果が得られる。つまり、外枠体１０の外部からの振動外乱は、半導体チップＣＨＰ１に伝達する前に、柔らかい弾性支持部１３により吸収されるのである。この結果、本実施の形態３におけるＭＥＭＳの実装構成でも、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される振動外乱を低減することができ、ＭＥＭＳの検出感度を向上することができる。
【００９２】
本実施の形態３におけるＭＥＭＳは上記のように実装構成されており、以下に、ＭＥＭＳの実装方法について説明する。なお、前記実施の形態１と重複するところは省略する。
【００９３】
図３７に示すように、外枠体１０の台座部に半導体チップＣＨＰ２を配置する。具体的には、半導体チップＣＨＰ２を真空チャックにより保持しながら、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、半導体チップＣＨＰ２の裏面には、電極Ｅ１が形成されており、この電極Ｅ１上に支持部１１が形成されている。一方、外枠体１０の台座部には、電極Ｅ２が形成されている。半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０の台座部に形成されている電極Ｅ２が相対するように半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、外枠体１０の底部において、電極Ｅ２の下部にはマイクロヒータＨ１が形成されている。
【００９４】
本実施の形態３において、図３７に示すように、半導体チップＣＨＰ２の裏面には、電極Ｅ１および支持部１３が外縁領域近傍に形成されているものの、半導体チップＣＨＰ２の裏面にある中央領域には広いスペースがある。一般的に、数〜数十ｍｍ角である半導体チップＣＨＰ２の裏面中央領域には直径数ｍｍの領域が確保できる。このため、本実施の形態３では、外枠体１０の底部（台座部）に弾性支持部１３を構成するシリコンゲルなどの弾性支持部材を塗布している。
【００９５】
続いて、図３８に示すように、外枠体１０の底部（台座部）に塗布した弾性支持部１３上に半導体チップＣＨＰ２を搭載し、その後、外枠体１０の底部から弾性支持部１３をベークすることにより、外枠体１０と半導体チップＣＨＰ２とを接続する。このとき、半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と、外枠体１０の底部に形成されている電極Ｅ２とは、支持部１１で接触している。
【００９６】
この状態で、電極Ｅ２の下部に電気的に分離された状態で形成されているマイクロヒータＨ１に電流を流す。これにより、マイクロヒータＨ１から発生したジュール熱が電極Ｅ２を介して支持部１１に伝わる。この結果、支持部１１は加熱して変形する。図３８は、変形した状態の支持部１１を示している。ここでは、真空チャックで半導体チップＣＨＰ２の高さ方向の位置を固定した状態で支持部１１を加熱変形させている。しかし、必ずしもこのような方法である必要はなく、真空チャックをはずした状態で支持部１１を加熱変形してもよい。
【００９７】
電極Ｅ１および電極Ｅ２は支持部１１に対して濡れ性の良い材料として構成されているため、マイクロヒータＨ１により支持部１１を加熱すれば、電極Ｅ１および電極Ｅ２に接触している支持部１１は溶解して液体化する。この結果、液体化した支持部１１は表面張力によって電極Ｅ１および電極Ｅ２を覆うように変形する。このため、支持部１１と電極Ｅ２間あるいは支持部１１と電極Ｅ１との間の接触状態は点接触から面接触となり、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の電気抵抗は小さくなる。この抵抗値の変化をモニタし、マイクロヒータＨ１に流す電流値を制御することにより、電極Ｅ２と支持部１１の結合工程の終点を確認することができる。電極Ｅ２と結合した後の支持部１１は表面張力の働きにより、電極側（電極Ｅ２および電極Ｅ１）の径は太く、支持部の中央部の径は細い形状となる。
【００９８】
例えば、図１８に示すように、まず、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０上に配置した後、マイクロヒータＨ１に電流を流して支持部１１を加熱する。その後、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ１０１）。次に、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定した値が、初期状態の抵抗値（結合時の抵抗値）よりも小さくなるかを比較する（Ｓ１０２）。このとき、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっていない場合には、マイクロヒータＨ１に流す電流量を増加して加熱温度を上昇させて加熱処理を継続する（Ｓ１０３）。一方、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっている場合には、マイクロヒータＨ１に流す電流を停止して加熱処理を終了する（Ｓ１０４）。以上の検証手段により、マイクロヒータＨ１に流す電流値を制御しながら、電極Ｅ２と支持部１１との間の接続状態を確認することができる。
【００９９】
続いて、図３９に示すように、真空チャックを用いて、半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２上に乗せた後、接着材１２を介して半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２に固定する。ここで、接着材１２はワイヤボンディングに支障がないように充分硬いものを選んでいる。
【０１００】
その後、半導体チップＣＨＰ１のパッドＰＤ１と半導体チップＣＨＰ２のパッドＰＤ２とをワイヤＷ１で接続する。同様に、半導体チップＣＨＰ２のパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４とをワイヤＷ２で接続する。このとき、半導体チップＣＨＰ１や半導体チップＣＨＰ２が柔らかい弾性支持部１３だけで接続されてしっかリ固定されていない場合には、ワイヤボンディングを充分に実施することができないが、本実施の形態３では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０が支持部１１で確実に固定されているため、ワイヤボンディングの信頼性を向上することができる。
【０１０１】
次に、キャップ１４を外枠体１０の上部に搭載する。そして、キャップ１４をシーム溶接などのより外枠体１０に接合する。これにより、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２は外枠体１０の内部で封止される。
【０１０２】
続いて、外枠体１０の底部をマイクロヒータＨ１によってさらに加熱する。このとき、電極Ｅ１や電極Ｅ２は支持部１１と濡れ性が良好な部材から構成されているので、さらに、支持部１１の加熱が行なわれると、この加熱処理により支持部１１は再び溶融して液体化する。液体化した支持部１１は、表面張力により濡れ性の良好な電極Ｅ１側と電極Ｅ２側に引っ張られる。このように液体化した支持部１１が電極Ｅ１側と電極Ｅ２側の両方から引っ張られる結果、電極Ｅ１と電極Ｅ２の間で分離する。これにより、電極Ｅ１と電極Ｅ２は物理的に分離される。
【０１０３】
電極Ｅ１と電極Ｅ２とを接続している支持部１１を分離することは、上述した閉ループ回路で、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の接触抵抗を測定することにより確認することができる。つまり、さらなる熱処理を施す前、電極Ｅ２と支持部１１とは面接触しているので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は小さくなる。これに対して、さらなる熱処理を施した後、電極Ｅ２と電極Ｅ１とを接続している支持部１１が分離して電極Ｅ１と電極Ｅ２が切り離されることになるので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は無限大となる。したがって、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定すれば、電極Ｅ２と電極Ｅ１との接触状態を確認することできるのである。
【０１０４】
例えば、図２４に示すように、まず、ワイヤボンディング工程を実施し、外枠体１０をキャップ１４で封止した後、マイクロヒータＨ１で支持部１１を加熱する。その後、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ２０１）。次に、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定した値が、無限大になるかを判定する（Ｓ２０２）。このとき、測定した抵抗値が無限大よりも小さい場合には、マイクロヒータＨ１による熱処理を継続し、かつ、マイクロヒータＨ１に流す電流値を増加させて加熱温度を上昇させる（Ｓ２０３）。一方、測定した抵抗値が無限大となっている場合には、マイクロヒータＨ１による熱処理を終了する（Ｓ２０４）。以上の検証手段により、マイクロヒータＨ１に流す電流を制御しながら、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接続状態を確認することができる。
【０１０５】
本実施の形態３では、生産効率を考慮し、外枠体１０を封止した後に支持部１１による固定を開放しているが、これに限らずワイヤボンディング工程後であればいつ解放しても良い。例えば、ワイヤボンディング工程を実施した後、外枠体１０をキャップ１４で封止する前に支持部１１による固定を開放することもできる。この場合、封止していない状態で支持部１１に熱処理を加えることになる。すなわち、この熱処理によって、外枠体１０の内部にある構成要素からのＯＵＴガスの放出が問題となる場合は、封止前に支持部１１による固定を開放することもできる。例えば、ＭＥＭＳが角速度センサなどの場合、基準振動を維持するため、ＭＥＭＳ構造体を形成した半導体チップＣＨＰ１を真空状態に近い状態で封止する必要がある。この場合、本実施の形態３におけるＭＥＭＳの実装方法によれば、外枠体１０をキャップ１４で封止する前に支持部１１による固定を開放することができるので、角速度センサの実装に適しているといえる。つまり、外枠体１０をキャップ１４で封止する前に、支持部１１を加熱するので、このときに発生するＯＵＴガスは外枠体１０の外へ排出される。このことから、支持部１１を加熱することにより発生するＯＵＴガスの影響を考えることなく、外枠体１０を真空封止することができる。以上の工程を経ることにより、図３６に示すようなＭＥＭＳの実装構成を得ることができる。
【０１０６】
（実施の形態４）
本実施の形態４におけるＭＥＭＳの実装構成について図面を参照しながら説明する。前記実施の形態２では、外枠体１０の上部に配置されるキャップ１４と半導体チップＣＨＰ１とを弾性支持部１３で支持することにより宙吊り構造を実現する例について説明したが、本実施の形態４では、外枠体１０の側面と半導体チップＣＨＰ２の側面とを弾性支持部１３で支持する実装構成について説明する。
【０１０７】
図４０は、本実施の形態４におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図であり、前記実施の形態２におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図（図２５）とほぼ同様である。前記実施の形態２と本実施の形態４の異なる点は、本実施の形態４では、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の側面に弾性支持部１３が存在している点である。次に、図４１は、図４０のＡ−Ａ線で切断した断面図である。この図４１は、図２６とほぼ同様の構成をしているため、異なる構成について説明する。すなわち、図４１においては、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の側面が弾性支持部１３で接続されている。
【０１０８】
本実施の形態４でも、半導体チップＣＨＰ２と半導体チップＣＨＰ１の積層構造は、弾性支持部１３だけを介してだけ外枠体１０と接続されている。このことは、前記実施の形態２と同様に、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１が柔らかい弾性支持部１３だけで支持されていることを意味する。したがって、外枠体１０の外部で発生する振動外乱は、外枠体１０と接触している弾性支持部１３を介してだけ、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される。この場合、弾性支持部１３は、例えば、シリコンゲルなどの柔らかい材料から構成されているので、外部からの振動外乱を吸収する効果が得られる。つまり、外枠体１０の外部からの振動外乱は、半導体チップＣＨＰ１に伝達する前に、柔らかい弾性支持部１３により吸収されるのである。この結果、本実施の形態４におけるＭＥＭＳの実装構成でも、ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップＣＨＰ１に伝達される振動外乱を低減することができ、ＭＥＭＳの検出感度を向上することができる。
【０１０９】
本実施の形態４におけるＭＥＭＳは上記のように実装構成されており、以下に、ＭＥＭＳの実装方法について説明する。なお、前記実施の形態１と重複するところは省略する。
【０１１０】
図４２に示すように、外枠体１０の台座部に半導体チップＣＨＰ２を配置する。具体的には、半導体チップＣＨＰ２を真空チャックにより保持しながら、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、半導体チップＣＨＰ２の裏面には、電極Ｅ１が形成されており、この電極Ｅ１上に支持部１１が形成されている。一方、外枠体１０の台座部には、電極Ｅ２が形成されている。半導体チップＣＨＰ２に形成されている電極Ｅ１と外枠体１０の台座部に形成されている電極Ｅ２が相対するように半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０の台座部に配置する。このとき、外枠体１０の底部において、電極Ｅ２の下部にはマイクロヒータＨ１が形成されている。
【０１１１】
この状態で、電極Ｅ２の下部に電気的に分離された状態で形成されているマイクロヒータＨ１に電流を流す。これにより、マイクロヒータＨ１から発生したジュール熱が電極Ｅ２を介して支持部１１に伝わる。この結果、支持部１１は加熱して変形する。図４２は、変形した状態の支持部１１を示している。
【０１１２】
電極Ｅ１および電極Ｅ２は支持部１１に対して濡れ性の良い材料として構成されているため、マイクロヒータＨ１により支持部１１を加熱すれば、電極Ｅ１および電極Ｅ２に接触している支持部１１は溶解して液体化する。この結果、液体化した支持部１１は表面張力によって電極Ｅ１および電極Ｅ２を覆うように変形する。このため、支持部１１と電極Ｅ２間あるいは支持部１１と電極Ｅ１との間の接触状態は点接触から面接触となり、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の電気抵抗は小さくなる。この抵抗値の変化をモニタし、マイクロヒータＨ１に流す電流値を制御することにより、電極Ｅ２と支持部１１の結合工程の終点を確認することができる。電極Ｅ２と結合した後の支持部１１は表面張力の働きにより、電極側（電極Ｅ２および電極Ｅ１）の径は太く、支持部の中央部の径は細い形状となる。
【０１１３】
例えば、図１８に示すように、まず、半導体チップＣＨＰ２を外枠体１０上に配置した後、マイクロヒータＨ１に電流を流して支持部１１を加熱する。その後、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ１０１）。次に、電極Ｅ２と支持部１１との間の接触抵抗を測定した値が、初期状態の抵抗値（結合時の抵抗値）よりも小さくなるかを比較する（Ｓ１０２）。このとき、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっていない場合には、マイクロヒータＨ１に流す電流量を増加して加熱温度を上昇させて加熱処理を継続する（Ｓ１０３）。一方、測定した抵抗値が初期状態の抵抗値よりも小さくなっている場合には、マイクロヒータＨ１に流す電流を停止して加熱処理を終了する（Ｓ１０４）。以上の検証手段により、マイクロヒータＨ１に流す電流値を制御しながら、電極Ｅ２と支持部１１との間の接続状態を確認することができる。
【０１１４】
続いて、真空チャックを用いて、半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２上に乗せた後、接着材１２を介して半導体チップＣＨＰ１を半導体チップＣＨＰ２に固定する。ここで、接着材１２はワイヤボンディングに支障がないように充分硬いものを選んでいる。
【０１１５】
そして、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の側面との間の隙間に、例えば、シリコンゲルからなる弾性支持部材を充填し、その後、ベークなどの熱処理によって弾性支持部材を硬化させることにより、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の側面の間を弾性支持部１３で充填する。これにより、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０とを弾性支持部１３で接続することができる。
【０１１６】
その後、図４３に示すように、半導体チップＣＨＰ１のパッドＰＤ１と半導体チップＣＨＰ２のパッドＰＤ２とをワイヤＷ１で接続する。同様に、半導体チップＣＨＰ２のパッドＰＤ３と外枠体１０に形成されているパッドＰＤ４とをワイヤＷ２で接続する。このとき、半導体チップＣＨＰ１や半導体チップＣＨＰ２が柔らかい弾性支持部１３だけで接続されてしっかリ固定されていない場合には、ワイヤボンディングを充分に実施することができないが、本実施の形態４では、半導体チップＣＨＰ２と外枠体１０が支持部１１で確実に固定されているため、ワイヤボンディングの信頼性を向上することができる。
【０１１７】
次に、キャップ１４を外枠体１０の上部に搭載する。そして、キャップ１４をシーム溶接などのより外枠体１０に接合する。これにより、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２は外枠体１０の内部で封止される。
【０１１８】
続いて、外枠体１０の底部をマイクロヒータＨ１によってさらに加熱する。このとき、電極Ｅ１や電極Ｅ２は支持部１１と濡れ性が良好な部材から構成されているので、さらに、支持部１１の加熱が行なわれると、この加熱処理により支持部１１は再び溶融して液体化する。液体化した支持部１１は、表面張力により濡れ性の良好な電極Ｅ１側と電極Ｅ２側に引っ張られる。このように液体化した支持部１１が電極Ｅ１側と電極Ｅ２側の両方から引っ張られる結果、電極Ｅ１と電極Ｅ２の間で分離する。これにより、電極Ｅ１と電極Ｅ２は物理的に分離される。
【０１１９】
電極Ｅ１と電極Ｅ２とを接続している支持部１１を分離することは、上述した閉ループ回路で、電極Ｅ１と電極Ｅ２間の接触抵抗を測定することにより確認することができる。つまり、さらなる熱処理を施す前、電極Ｅ２と支持部１１とは面接触しているので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は小さくなる。これに対して、さらなる熱処理を施した後、電極Ｅ２と電極Ｅ１とを接続している支持部１１が分離して電極Ｅ１と電極Ｅ２が切り離されることになるので、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗は無限大となる。したがって、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定すれば、電極Ｅ２と電極Ｅ１との接触状態を確認することできるのである。
【０１２０】
例えば、図２４に示すように、まず、ワイヤボンディング工程を実施し、外枠体１０をキャップ１４で封止した後、マイクロヒータＨ１で支持部１１を加熱する。その後、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定する（Ｓ２０１）。次に、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接触抵抗を測定した値が、無限大になるかを判定する（Ｓ２０２）。このとき、測定した抵抗値が無限大よりも小さい場合には、マイクロヒータＨ１による熱処理を継続し、かつ、マイクロヒータＨ１に流す電流値を増加させて加熱温度を上昇させる（Ｓ２０３）。一方、測定した抵抗値が無限大となっている場合には、マイクロヒータＨ１による熱処理を終了する（Ｓ２０４）。以上の検証手段により、マイクロヒータＨ１に流す電流を制御しながら、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の接続状態を確認することができる。以上の工程を経ることにより、図４１に示すようなＭＥＭＳの実装構成を得ることができる。
【０１２１】
本実施の形態４では、例えば、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の側面が対向する全面に弾性支持部１３を設けている。これにより、半導体チップＣＨＰ２の平面を構成するｘ方向（図示せず）およびｙ方向（図示せず）の特性を均一にすることができる。つまり、弾性支持部１３を介した半導体チップＣＨＰ２（半導体チップＣＨＰ１も含む）と外枠体１０で構成される系の固有振動数をｘ方向とｙ方向で均一にすることができる。このことは、ｘ方向やｙ方向から伝達される振動外乱に対する遮蔽特性を均一にできることを意味し、ＭＥＭＳの信頼性を向上することができるのである。ただし、半導体チップＣＨＰ２の側面と外枠体１０の側面が対向する全面に弾性支持部１３を設けず、例えば、部分的に点在するように弾性支持部１３を配置してもよい。
【０１２２】
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。
【０１２３】
前記実施の形態１〜４では、ＭＥＭＳ構造体を形成した半導体チップＣＨＰ１と、集積回路を形成した半導体チップＣＨＰ２を積層する実装構成について説明しているが、例えば、ＭＥＭＳ構造体と集積回路を１つの半導体チップＣＨＰ１に形成する場合にも、本発明の実装構成および実装方法を適用することができる。
【０１２４】
さらに、前記実施の形態１〜４では、ＭＥＭＳの例として加速度センサを挙げているが、これに限らず、本発明は、角速度センサ、振動子、マイクロミラーなどの可動部を備えるＭＥＭＳに幅広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明は、ＭＥＭＳを製造する製造業に幅広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】半導体チップに形成された加速度センサを構成する構造体を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図３】加速度センサを検出する構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図６】外枠体に形成されている電極の構成を示す図である。
【図７】図６に示す電極の平面形状を示す図である。
【図８】集積回路が形成されている半導体チップの裏面の構成を示す図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図１０】ＭＥＭＳ構造体が形成されている半導体チップの上面の構成を示す図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図１２】実施の形態１におけるＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図１３】図１２に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図１４】半導体チップを外枠体上に配置した初期状態を示す図である。
【図１５】図１４に示す状態において、電極と支持部が接触する領域を示す図である。
【図１６】半導体チップを外枠体の台座部上に配置した後、熱処理を施した状態を示す図である。
【図１７】図１６に示す状態において、電極と支持部が接触する領域を示す図である。
【図１８】電極と支持部との接触状態を検証するためのフローチャートである。
【図１９】図１３に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図２０】図１９に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図２１】図２０に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図２２】ワイヤボンディング工程を実施した後、半導体チップと外枠体とを接続している様子を示す図である。
【図２３】図２２に示す状態の外枠体の底部をさらに加熱する様子を示す図である。
【図２４】半導体チップに形成されている電極と外枠体に形成されている電極との接触状態を検証するためのフローチャートである。
【図２５】実施の形態２におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図である。
【図２６】図２５のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図２７】外枠体に形成された電極とマイクロヒータとを示す図である。
【図２８】実施の形態２におけるＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図２９】半導体チップを外枠体上に配置した初期状態を示す図である。
【図３０】半導体チップを外枠体の台座部上に配置した後、熱処理を施した状態を示す図である。
【図３１】図２８に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図３２】図３１に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図３３】ワイヤボンディング工程を実施した後、半導体チップと外枠体とを接続している様子を示す図である。
【図３４】図３３に示す状態の外枠体の底部をさらに加熱する様子を示す図である。
【図３５】実施の形態３におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図である。
【図３６】図３５のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図３７】実施の形態３におけるＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図３８】図３７に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図３９】図３８に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図４０】実施の形態４におけるＭＥＭＳの実装構成を示す上面図である。
【図４１】図４０のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図４２】実施の形態４におけるＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図４３】図４２に続くＭＥＭＳの実装工程を示す断面図である。
【図４４】本発明者が検討したＭＥＭＳの実装構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１ 固定部
１ａ 端子
２ 梁
３ 可動部
４ 固定電極
４ａ 端子
５ 埋め込み絶縁層
６ 検出用容量部
７ 容量電圧変換部
８ 信号処理部
１０ 外枠体
１１ 支持部
１１ａ 接点
１１ｂ 接触領域
１２ 接着材
１３ 弾性支持部
１４ キャップ
１５ 基板層
１６ 埋め込み絶縁層
１７ シリコン層
１８ 空洞部
１９ 可動部
１９ａ 固定部
２０ キャップ層
１００ パッケージ
１０１ 半導体チップ
１０２ 弾性支持部材
１０３ ワイヤ
１０４ 間隔
１０５ リッド
ＣＨＰ 半導体チップ
ＣＨＰ１ 半導体チップ
ＣＨＰ２ 半導体チップ
Ｅ１ 電極
Ｅ２ 電極
Ｈ１ マイクロヒータ
Ｌ 配線
Ｌ１ 配線
Ｌ２ 配線
Ｌ３ 配線
Ｐａ パッケージ
ＰＤ１ パッド
ＰＤ２ パッド
ＰＤ３ パッド
ＰＤ４ パッド
Ｓ 基板層
Ｖ ビア
Ｗ１ ワイヤ
Ｗ２ ワイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）空洞部と前記空洞部内に設けられた変位可能な可動体とを含む構造体を形成した第１半導体チップを用意する工程と、
（ｂ）前記第１半導体チップに形成されている前記構造体からの出力を電気信号として処理する集積回路を形成し、かつ、前記第１半導体チップよりも平面形状が大きな第２半導体チップを用意する工程と、
（ｃ）凹形状をし、かつ、上部が開口している外枠体を用意する工程と、
（ｄ）前記外枠体の底部と前記第２半導体チップとを離散的に配置された複数の支持部材を介して接続する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２半導体チップ上に前記第１半導体チップを搭載する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、前記第１半導体チップに形成されている第１端子と前記第２半導体チップに形成されている第２端子とを第１ワイヤで接続し、前記第２半導体チップに形成されている第３端子と前記外枠体に形成されている第４端子とを第２ワイヤで接続する工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、弾性支持部材を形成したキャップを、前記弾性支持部材が前記第１半導体チップと接着するように配置し、かつ、前記キャップにより前記外枠体の内部を密閉する工程と、
（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記複数の支持部材を加熱することにより、前記複数の支持部材を溶融させ、溶融した前記複数の支持部材に働く表面張力を利用して、前記第２半導体チップと前記外枠体の底部とを分離する工程とを備えることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項２】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記（ｈ）工程は、前記外枠体の底部を加熱することにより、前記複数の支持部材を加熱することを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項３】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記外枠体の底部にある前記複数の支持部材の直下に、前記外枠体の底部内に埋め込まれた複数のマイクロヒータが形成されており、
前記（ｈ）工程は、前記複数のマイクロヒータにより前記複数の支持部材を加熱することを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項４】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記弾性支持部材は、前記複数の支持部材よりも柔らかいことを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項５】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記複数の支持部材は、導電性材料から構成され、かつ、加熱することにより溶融する材料から形成されていることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項６】
請求項５記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記複数の支持部材は、半田材料から形成されていることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項７】
請求項５記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記複数の支持部材は、それぞれ、前記第２半導体チップの裏面に形成されている第１電極と前記外枠体の底面に形成されている第２電極とを接続するように構成され、かつ、前記第１電極、前記複数の支持部材および前記第２電極は、閉ループ回路を形成しており、
前記（ｈ）工程は、前記第２半導体チップと前記外枠体が結合状態にあるのか、あるいは、分離状態にあるのかを、前記複数の支持部材の電気抵抗を測定することにより検出する工程を含んでいることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項８】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記弾性支持部材の前記第１半導体チップの表面に垂直な方向のバネ定数をｋｚ、前記弾性支持部材により支えられている前記第１半導体チップと前記第２半導体チップを合わせた質量をｍ、前記外枠体の外部から印加される許容加速度の最大値をＡｍａｘとする場合、前記（ｈ）工程により分離された前記第２半導体チップと前記外枠体との間の距離ｈは、ｈ＞（ｍ／ｋｚ）・Ａｍａｘの条件を満足することを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項９】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記（ｇ）工程は、前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤを前記弾性支持部材で覆うようにすることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１０】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記弾性支持部材は、シリコンゲルから形成されていることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１１】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記第１半導体チップに形成されている前記構造体には、前記可動体の変位に応じて静電容量が変化する検出用容量部が含まれており、
前記第１半導体チップには、さらに、前記検出用容量部で検出する静電容量の変化を電圧信号に変換して出力する容量電圧変換部を有していることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記第２半導体チップに形成されている集積回路は、前記容量電圧変換部で変換された電圧信号を処理することを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１３】
（ａ）空洞部と前記空洞部内に設けられた変位可能な可動体とを含む構造体を形成した第１半導体チップを用意する工程と、
（ｂ）前記第１半導体チップに形成されている前記構造体からの出力を電気信号として処理する集積回路を形成し、かつ、前記第１半導体チップよりも平面形状が大きな第２半導体チップを用意する工程と、
（ｃ）凹形状をし、かつ、上部が開口している外枠体を用意する工程と、
（ｄ）前記外枠体の底部と前記第２半導体チップとを、弾性支持部材と離散的に配置された複数の支持部材の両方で接続する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２半導体チップ上に前記第１半導体チップを搭載する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、前記第１半導体チップに形成されている第１端子と前記第２半導体チップに形成されている第２端子とを第１ワイヤで接続し、前記第２半導体チップに形成されている第３端子と前記外枠体に形成されている第４端子とを第２ワイヤで接続する工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、前記複数の支持部材を加熱することにより、前記複数の支持部材を溶融させ、溶融した前記複数の支持部材に働く表面張力を利用して、前記第２半導体チップと前記外枠体を接続している前記複数の支持部材のそれぞれを切り離す一方、前記第２半導体チップと前記外枠体の底部とを前記弾性支持部材だけで支えるようにする工程とを備えることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記外枠体の底部にある前記複数の支持部材の直下に、前記外枠体の底部内に埋め込まれた複数のマイクロヒータが形成されており、
前記（ｇ）工程は、前記複数のマイクロヒータにより前記複数の支持部材を加熱することを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記複数の支持部材は、それぞれ、前記第２半導体チップの裏面に形成されている第１電極と前記外枠体の底面に形成されている第２電極とを接続するように構成され、かつ、前記第１電極、前記複数の支持部材および前記第２電極は、閉ループ回路を形成しており、
前記（ｇ）工程は、前記第２半導体チップと前記外枠体が結合状態にあるのか、あるいは、分離状態にあるのかを、前記複数の支持部材の電気抵抗を測定することにより検出する工程を含んでいることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１６】
（ａ）空洞部と前記空洞部内に設けられた変位可能な可動体とを含む構造体を形成した第１半導体チップを用意する工程と、
（ｂ）前記第１半導体チップに形成されている前記構造体からの出力を電気信号として処理する集積回路を形成し、かつ、前記第１半導体チップよりも平面形状が大きな第２半導体チップを用意する工程と、
（ｃ）凹形状をし、かつ、上部が開口している外枠体を用意する工程と、
（ｄ）前記外枠体の底部と前記第２半導体チップとを離散的に配置された複数の支持部材で接続する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２半導体チップ上に前記第１半導体チップを搭載する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、前記第２半導体チップの側面と前記外枠体の側面にある隙間を埋め込むように弾性支持部材を形成する工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、前記第１半導体チップに形成されている第１端子と前記第２半導体チップに形成されている第２端子とを第１ワイヤで接続し、前記第２半導体チップに形成されている第３端子と前記外枠体に形成されている第４端子とを第２ワイヤで接続する工程と、
（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記複数の支持部材を加熱することにより、前記複数の支持部材を溶融させ、溶融した前記複数の支持部材に働く表面張力を利用して、前記第２半導体チップと前記外枠体の底部とを分離する工程とを備えることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記外枠体の底部にある前記複数の支持部材の直下に、前記外枠体の底部内に埋め込まれた複数のマイクロヒータが形成されており、
前記（ｈ）工程は、前記複数のマイクロヒータにより前記複数の支持部材を加熱することを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記複数の支持部材は、それぞれ、前記第２半導体チップの裏面に形成されている第１電極と前記外枠体の底面に形成されている第２電極とを接続するように構成され、かつ、前記第１電極、前記複数の支持部材および前記第２電極は、閉ループ回路を形成しており、
前記（ｈ）工程は、前記第２半導体チップと前記外枠体が結合状態にあるのか、あるいは、分離状態にあるのかを、前記複数の支持部材の電気抵抗を測定することにより検出する工程を含んでいることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１９】
（ａ）空洞部と前記空洞部内に設けられた変位可能な可動体とを含む構造体を形成した第１半導体チップを用意する工程と、
（ｂ）凹形状をし、かつ、上部が開口している外枠体を用意する工程と、
（ｃ）前記外枠体の底部と前記第１半導体チップとを離散的に配置された複数の支持部材を介して接続する工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第１半導体チップに形成されている第１端子と前記外枠体に形成されている第４端子とを第３ワイヤで接続する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、弾性支持部材を形成したキャップを、前記弾性支持部材が前記第１半導体チップと接着するように配置し、かつ、前記キャップにより前記外枠体の内部を密閉する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、前記複数の支持部材を加熱することにより、前記複数の支持部材を溶融させ、溶融した前記複数の支持部材に働く表面張力を利用して、前記第１半導体チップと前記外枠体の底部とを分離する工程とを備えることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記第１半導体チップに形成されている前記構造体には、前記可動体の変位に応じて静電容量が変化する検出用容量部が含まれており、
前記第１半導体チップには、さらに、前記検出用容量部で検出する静電容量の変化を電圧信号に変換して出力する容量電圧変換部を有していることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記第１半導体チップは、さらに、前記容量電圧変換部で変換された電圧信号を処理する集積回路が形成されていることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１】
（ａ）空洞部と前記空洞部内に設けられた変位可能な可動体とを含む構造体を形成した第１半導体チップを用意する工程と、
（ｂ）前記第１半導体チップに形成されている前記構造体からの出力を電気信号として処理する集積回路を形成し、かつ、前記第１半導体チップよりも平面形状が大きな第２半導体チップを用意する工程と、
（ｃ）凹形状をし、かつ、上部が開口している外枠体を用意する工程と、
（ｄ）前記外枠体の底部と前記第２半導体チップとを離散的に配置された複数の支持部材を介して接続する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２半導体チップ上に前記第１半導体チップを搭載する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、前記第１半導体チップに形成されている第１端子と前記第２半導体チップに形成されている第２端子とを第１ワイヤで接続し、前記第２半導体チップに形成されている第３端子と前記外枠体に形成されている第４端子とを第２ワイヤで接続する工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、弾性支持部材を形成したキャップを、前記弾性支持部材が前記第１半導体チップと接着するように配置し、かつ、前記キャップにより前記外枠体の内部を密閉する工程と、
（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記複数の支持部材を加熱することにより、前記複数の支持部材を溶融させ、溶融した前記複数の支持部材に働く表面張力を利用して、前記第２半導体チップと前記外枠体の底部とを分離する工程とを備えることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項２】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記（ｈ）工程は、前記外枠体の底部を加熱することにより、前記複数の支持部材を加熱することを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項３】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記外枠体の底部にある前記複数の支持部材の直下に、前記外枠体の底部内に埋め込まれた複数のマイクロヒータが形成されており、
前記（ｈ）工程は、前記複数のマイクロヒータにより前記複数の支持部材を加熱することを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項４】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記弾性支持部材は、前記複数の支持部材よりも柔らかいことを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項５】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記複数の支持部材は、導電性材料から構成され、かつ、加熱することにより溶融する材料から形成されていることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項６】
請求項５記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記複数の支持部材は、半田材料から形成されていることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項７】
請求項５記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記複数の支持部材は、それぞれ、前記第２半導体チップの裏面に形成されている第１電極と前記外枠体の底面に形成されている第２電極とを接続するように構成され、かつ、前記第１電極、前記複数の支持部材および前記第２電極は、閉ループ回路を形成しており、
前記（ｈ）工程は、前記第２半導体チップと前記外枠体が結合状態にあるのか、あるいは、分離状態にあるのかを、前記複数の支持部材の電気抵抗を測定することにより検出する工程を含んでいることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項８】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記弾性支持部材の前記第１半導体チップの表面に垂直な方向のバネ定数をｋｚ、前記弾性支持部材により支えられている前記第１半導体チップと前記第２半導体チップを合わせた質量をｍ、前記外枠体の外部から印加される許容加速度の最大値をＡｍａｘとする場合、前記（ｈ）工程により分離された前記第２半導体チップと前記外枠体との間の距離ｈは、ｈ＞（ｍ／ｋｚ）・Ａｍａｘの条件を満足することを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項９】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記（ｇ）工程は、前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤを前記弾性支持部材で覆うようにすることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１０】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記弾性支持部材は、シリコンゲルから形成されていることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１１】
請求項１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記第１半導体チップに形成されている前記構造体には、前記可動体の変位に応じて静電容量が変化する検出用容量部が含まれており、
前記第１半導体チップには、さらに、前記検出用容量部で検出する静電容量の変化を電圧信号に変換して出力する容量電圧変換部を有していることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記第２半導体チップに形成されている集積回路は、前記容量電圧変換部で変換された電圧信号を処理することを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１３】
（ａ）空洞部と前記空洞部内に設けられた変位可能な可動体とを含む構造体を形成した第１半導体チップを用意する工程と、
（ｂ）前記第１半導体チップに形成されている前記構造体からの出力を電気信号として処理する集積回路を形成し、かつ、前記第１半導体チップよりも平面形状が大きな第２半導体チップを用意する工程と、
（ｃ）凹形状をし、かつ、上部が開口している外枠体を用意する工程と、
（ｄ）前記外枠体の底部と前記第２半導体チップとを、弾性支持部材と離散的に配置された複数の支持部材の両方で接続する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２半導体チップ上に前記第１半導体チップを搭載する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、前記第１半導体チップに形成されている第１端子と前記第２半導体チップに形成されている第２端子とを第１ワイヤで接続し、前記第２半導体チップに形成されている第３端子と前記外枠体に形成されている第４端子とを第２ワイヤで接続する工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、前記複数の支持部材を加熱することにより、前記複数の支持部材を溶融させ、溶融した前記複数の支持部材に働く表面張力を利用して、前記第２半導体チップと前記外枠体を接続している前記複数の支持部材のそれぞれを切り離す一方、前記第２半導体チップと前記外枠体の底部とを前記弾性支持部材だけで支えるようにする工程とを備えることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記外枠体の底部にある前記複数の支持部材の直下に、前記外枠体の底部内に埋め込まれた複数のマイクロヒータが形成されており、
前記（ｇ）工程は、前記複数のマイクロヒータにより前記複数の支持部材を加熱することを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記複数の支持部材は、それぞれ、前記第２半導体チップの裏面に形成されている第１電極と前記外枠体の底面に形成されている第２電極とを接続するように構成され、かつ、前記第１電極、前記複数の支持部材および前記第２電極は、閉ループ回路を形成しており、
前記（ｇ）工程は、前記第２半導体チップと前記外枠体が結合状態にあるのか、あるいは、分離状態にあるのかを、前記複数の支持部材の電気抵抗を測定することにより検出する工程を含んでいることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１６】
（ａ）空洞部と前記空洞部内に設けられた変位可能な可動体とを含む構造体を形成した第１半導体チップを用意する工程と、
（ｂ）前記第１半導体チップに形成されている前記構造体からの出力を電気信号として処理する集積回路を形成し、かつ、前記第１半導体チップよりも平面形状が大きな第２半導体チップを用意する工程と、
（ｃ）凹形状をし、かつ、上部が開口している外枠体を用意する工程と、
（ｄ）前記外枠体の底部と前記第２半導体チップとを離散的に配置された複数の支持部材で接続する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第２半導体チップ上に前記第１半導体チップを搭載する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、前記第２半導体チップの側面と前記外枠体の側面にある隙間を埋め込むように弾性支持部材を形成する工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程後、前記第１半導体チップに形成されている第１端子と前記第２半導体チップに形成されている第２端子とを第１ワイヤで接続し、前記第２半導体チップに形成されている第３端子と前記外枠体に形成されている第４端子とを第２ワイヤで接続する工程と、
（ｈ）前記（ｇ）工程後、前記複数の支持部材を加熱することにより、前記複数の支持部材を溶融させ、溶融した前記複数の支持部材に働く表面張力を利用して、前記第２半導体チップと前記外枠体の底部とを分離する工程とを備えることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記外枠体の底部にある前記複数の支持部材の直下に、前記外枠体の底部内に埋め込まれた複数のマイクロヒータが形成されており、
前記（ｈ）工程は、前記複数のマイクロヒータにより前記複数の支持部材を加熱することを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記複数の支持部材は、それぞれ、前記第２半導体チップの裏面に形成されている第１電極と前記外枠体の底面に形成されている第２電極とを接続するように構成され、かつ、前記第１電極、前記複数の支持部材および前記第２電極は、閉ループ回路を形成しており、
前記（ｈ）工程は、前記第２半導体チップと前記外枠体が結合状態にあるのか、あるいは、分離状態にあるのかを、前記複数の支持部材の電気抵抗を測定することにより検出する工程を含んでいることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項１９】
（ａ）空洞部と前記空洞部内に設けられた変位可能な可動体とを含む構造体を形成した第１半導体チップを用意する工程と、
（ｂ）凹形状をし、かつ、上部が開口している外枠体を用意する工程と、
（ｃ）前記外枠体の底部と前記第１半導体チップとを離散的に配置された複数の支持部材を介して接続する工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第１半導体チップに形成されている第１端子と前記外枠体に形成されている第４端子とを第３ワイヤで接続する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、弾性支持部材を形成したキャップを、前記弾性支持部材が前記第１半導体チップと接着するように配置し、かつ、前記キャップにより前記外枠体の内部を密閉する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）工程後、前記複数の支持部材を加熱することにより、前記複数の支持部材を溶融させ、溶融した前記複数の支持部材に働く表面張力を利用して、前記第１半導体チップと前記外枠体の底部とを分離する工程とを備えることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記第１半導体チップに形成されている前記構造体には、前記可動体の変位に応じて静電容量が変化する検出用容量部が含まれており、
前記第１半導体チップには、さらに、前記検出用容量部で検出する静電容量の変化を電圧信号に変換して出力する容量電圧変換部を有していることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の微小電気機械システムの実装方法であって、
前記第１半導体チップは、さらに、前記容量電圧変換部で変換された電圧信号を処理する集積回路が形成されていることを特徴とする微小電気機械システムの実装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【公開番号】特開２０１０−２１２１０（Ｐ２０１０−２１２１０Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７８３６５（Ｐ２００８−１７８３６５）
【出願日】平成２０年７月８日（２００８．７．８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月８日（２００８．７．８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]