以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図1〜図4は、本発明の第1実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置1Aは、基板100A、配線層200A、3つの方位センサ素子311A,312A,313A、集積回路素子330Aおよび封止樹脂400Aを備えている。なお、図1および図2においては、理解の便宜上、封止樹脂400Aを省略しており、3つの方位センサ素子311A,312A,313Aおよび集積回路素子330Aを想像線で示している。図3は、図2におけるIII−III線に沿うyz平面における断面図であり、図4は、図2におけるIV−IV線に沿うzx平面における断面図である。
半導体装置1Aは、以下に説明する構成により、3方向の方位を検出可能であり、かつ面実装可能な方位検出モジュールとして構成されている。半導体装置1Aのサイズの一例を挙げると、平面視寸法が2mmX2mm程度、厚さが0.76mm程度である。
基板100Aは、半導体装置1Aの土台となるものであり、基材103Aおよび絶縁層104Aからなる。基板100Aは、主面101A、裏面102A、凹部105Aを有する。基板100Aの厚さは、たとえば700μm程度である。なお、本実施形態においては、主面101Aおよび裏面102Aがz方向において互いに反対側を向いており、z方向が半導体装置1Aの厚さ方向に相当する。また、x方向およびy方向は、いずれもz方向に対して直角である。
基材103Aは、半導体材料の単結晶からなり、本実施形態においては、Si単結晶からなる。また、絶縁層104Aは、本実施形態においては、SiO2からなる。なお、基材103Aの材質は、Siに限定されず、後述する意図を満たす凹部105Aを形成可能なものであればよい。絶縁層104Aは、基材103Aのうち裏面102Aとは反対側から臨む部分を覆っている。絶縁層104Aの厚さは、たとえば0.1〜1.0μm程度である。
図5は、基板100Aを示す斜視図である。本実施形態においては、主面101Aとして、基材103Aの(100)面が採用されている。凹部105Aは、主面101Aから裏面102Aに向かって凹んでいる。本実施形態においては、凹部105Aは、第1凹部110Aおよび第2凹部120Aからなる。第1凹部110Aは、裏面102A側に位置し、第1底面111Aおよび4つの第1傾斜側面112Aを有する。第2凹部120Aは、第1凹部110Aよりも主面101A側に位置し、第2底面121Aおよび4つの第2傾斜側面122Aを有する。これらの第1凹部110Aおよび第2凹部120Aの形状は、主面101Aとして(100)面が採用されていることに依存している。
凹部105Aが形成されていることにより、主面101Aは、平面視矩形環状とされている。より具体的には、主面101Aのうち凹部105Aを挟んでy方向に離れて位置する2つの部位が、凹部105Aを挟んでx方向に離れて位置する2つの部位よりも顕著に大とされている。
第1凹部110Aは、平面視略正方形である。第1凹部110Aの深さは、たとえば440μm程度である。第1底面111Aは、平面視正方形状であり、その一辺の長さがたとえば460μm程度である。4つの第1傾斜側面112Aは、平面視において第1底面111Aを囲み、かつ互いに略合同であり、第1底面111Aと接する部分を上底とする略台形状である。各第1傾斜側面112Aは、第1底面111Aに対して傾いている。本実施形態においては、第1傾斜側面112Aのxy平面に対する角度が55°程度である。なお、第1傾斜側面112Aが互いに略合同な略台形状であり、かつ上記角度が55°である点は、主面101Aとして(100)面を採用したことに依存している。
第2凹部120Aは、平面視矩形状である。第2凹部120Aの深さは、たとえば120μm程度である。第2底面121Aは、平面視矩形環状であり、第1凹部110Aを囲んでいる。また、第2底面121Aは、4つの第1傾斜側面112Aに繋がっている。4つの第2傾斜側面122Aは、平面視において第2底面121Aを囲み、第2底面121Aと接する部分を上底とする略台形状である。各第2傾斜側面122Aは、第2底面121Aに対して傾いている。本実施形態においては、第2傾斜側面122Aのxy平面に対する角度が55°程度である。なお、第2傾斜側面122Aが略台形状であり、かつ上記角度が55°である点は、主面101Aとして(100)面を採用したことに依存している。
なお、本実施形態においては、第1凹部110Aの中心と第2凹部120Aの中心が互いにずれた配置となっている。図2および図5に示すように、第1凹部110Aの中心は、第2凹部120Aの中心に対してy方向にずれている。このため、第2底面121Aは、第1凹部110Aを挟んでx方向に離れて位置する部位の大きさが略同じであるのに対し、第1凹部110Aを挟んでy方向に離れて位置する部位は、一方が他方よりも顕著に大となっている。
配線層200Aは、3つの方位センサ素子311A,312A,313Aおよび集積回路素子330Aを搭載し、これらに入出力する電流経路を構成するためのものである。配線層200Aは、絶縁層104A上に形成されており、本実施形態においては、バリアシード層201Aとめっき層202Aとが積層された構造となっている。
バリアシード層201Aは、所望のめっき層202Aを形成するためのいわゆる下地層であり、絶縁層104A上に形成されている。バリアシード層201Aは、絶縁層104A上に形成されたたとえばバリア層としてのTi層とこのバリア層上に積層されたシード層としてのCu層とからなる。バリアシード層201Aは、たとえばスパッタリングによって形成される。
めっき層202Aは、たとえばCuからなりバリアシード層201Aを利用した電解めっきによって形成される。めっき層202Aの厚さは、たとえば5μm程度である。
本実施形態においては、配線層200Aは、第1底面パッド211A、第1傾斜側面パッド212A、第2底面パッド213A、外部端子221Aおよび連絡経路231A,232A,234A,235A,236Aを有している。
第1底面パッド211Aは、第1凹部110Aの第1底面111Aに形成されており、たとえば矩形状である。本実施形態においては、3つの第1底面パッド211Aがx方向に並んで配置されている。本実施形態においては、第1底面パッド211Aは、方位センサ素子311Aを搭載するために用いられる。
第1傾斜側面パッド212Aは、第1凹部110Aの第1傾斜側面112Aに形成されており、たとえば矩形状である。本実施形態においては、第1底面111Aを挟んでy方向に離れて配置された2つの第1傾斜側面112Aに3つずつの第1傾斜側面パッド212Aが形成されている。各第1傾斜側面112Aの3つの第1傾斜側面パッド212Aは、y方向に並んで配置されている。本実施形態においては、第1傾斜側面パッド212Aは、方位センサ素子312A,313Aを搭載するために用いられる。
第2底面パッド213Aは、第2凹部120Aの第2底面121Aに形成されており、たとえば矩形状である。本実施形態においては、第2底面121Aのうち第1凹部110Aを挟んでx方向に離れて離間する2つの部位、および第1凹部110Aを挟んでy方向に離れて離間する2つの部位のうち寸法が大である部位に複数の第2底面パッド213Aが形成されている。より具体的には、y方向に並んだ5つずつの第2底面パッド213Aが第1凹部110Aを挟んでx方向に離れて配置されている。また、これらの5つずつの第2底面パッド213Aに挟まれて、6つの第2底面パッド213Aがx方向に並んで配置されている。このような配置により、複数の第2底面パッド213Aがコの字を形成するように配置されている。本実施形態においては、第2底面パッド213Aは、集積回路素子330Aを搭載するために用いられる。
外部端子221Aは、主面101Aに形成されており、半導体装置1Aをたとえば図示しない電子機器の回路基板に面実装するために用いられる。本実施形態においては、主面101Aのうち凹部105Aを挟んでy方向に離れて配置された2つの部位に、5つずつの外部端子221Aが形成されている。また、各外部端子221Aは、その一辺が凹部105Aの外縁に接している。外部端子221Aは、上述したバリアシード層201Aおよびめっき層202A上に、さらにたとえばNi,Pd,Auなどの金属を無電解めっきすることによって得られたバンプが形成された構造とされている。これにより、図3および図4に示すように、外部端子221Aは、z方向に膨出した形状となっている。
連絡経路231A,232A,234A,235A,236Aは、第1底面パッド211A、第1傾斜側面パッド212A、第2底面パッド213Aおよび外部端子221Aを互いに導通させる経路を構成するためのものである。
連絡経路231Aは、主面101Aから第2底面121Aに至る経路を構成しており、主に外部端子221Aと第2底面パッド213Aとを導通させている。図2に示すように、本実施形態においては、各連絡経路231Aは、外部端子221Aのうち凹部105Aと接する辺に繋がっている。また、各連絡経路231Aは、第2凹部120Aの第2傾斜側面122Aを経由して第2底面121Aに至っている。各連絡経路231Aのうち第2傾斜側面122Aに形成された部位は、平面視においてy方向に沿って延びており、y方向に対して傾斜していない。
また、図中下方に位置する4つの連絡経路231Aは、第2底面121Aの図中下方部分から図中左右部分へと迂回した後に、第2底面パッド213Aに繋がっている。図中下方両端に位置する連絡経路231Aは、第2底面121Aにおいて、第2底面121Aの外辺に接して延びている。図中下方左右から2つめの連絡経路231Aは、第2底面121Aにおいて第2底面121Aの外辺と内辺とに接しており、これらの間を延びている。
図中上方に位置する5つの連絡経路231Aは、図中上方に位置する外部端子221Aから第2傾斜側面122Aを経由してこれらの外部端子221Aの図中下方に位置する第2底面パッド213Aに繋がっている。図中左右端側に位置する2つずつの連絡経路231Aは、平面視において、y方向に沿って直線状に延びている。図中左右方向中央の連絡経路231Aは、第2底面121Aにおいて第2底面121Aの外辺にその一部が接しており、かつ屈曲している。
連絡経路232Aは、主面101Aから第1傾斜側面112Aに至る経路を構成しており、外部端子221Aと第1傾斜側面パッド212Aとを導通させている。本実施形態においては、1つの連絡経路232Aが形成されており、図中下方において左右方向中央に位置する外部端子221Aから第2傾斜側面122Aおよび第2底面121Aを経由して第1傾斜側面112Aに至っている。この連絡経路232Aは、平面視においてy方向に沿って直線状に延びている。
連絡経路234Aは、第2底面121Aから第1傾斜側面112Aに至る経路を構成しており、第2底面パッド213Aと第1傾斜側面パッド212Aとを導通させている。本実施形態においては、図中上方に位置する2つの第2底面パッド213Aから2つの第1傾斜側面パッド212Aへと2つの連絡経路234Aが延びている。これらの各連絡経路234Aは、第2底面パッド213Aのうち第1凹部110Aの外縁に接する辺に繋がっている。また、各連絡経路234Aは、第1傾斜側面112Aにおいて屈曲しており、第1傾斜側面パッド212Aに対してx方向から繋がっている。また、図中左方に位置する2つの第2底面パッド213Aから2つの第1傾斜側面パッド212Aへと2つの連絡経路234Aが延びている。これらの各連絡経路234Aは、第2底面パッド213Aのうち第1凹部110Aの外縁から離間した辺に繋がっている。また、各連絡経路234Aは、第1傾斜側面112Aにおいて屈曲しており、第1傾斜側面パッド212Aに対してx方向から繋がっている。
連絡経路235Aは、第2底面121Aから第1傾斜側面112Aを経由して第1底面111Aに至る経路を構成しており、第2底面パッド213Aと第1底面パッド211Aとを導通させている。本実施形態においては、図中上方に位置する1つの第2底面パッド213Aから1つの第1底面パッド211Aへと1つの連絡経路235Aが延びている。この連絡経路235Aは、平面視においてy方向に沿って直線状に延びている。また、図中右方に位置する2つの第2底面パッド213Aから2つの第1底面パッド211Aへと2つの連絡経路235Aが延びている。これらの連絡経路235Aは、第1傾斜側面112Aにおいて2箇所が屈曲している。また、これらの連絡経路235Aの1つは、第1底面111Aにおいて屈曲している。
連絡経路236Aは、第1傾斜側面112Aから第1底面111Aに至る経路を構成しており、第1傾斜側面パッド212Aと第1底面パッド211Aとを導通させている。本実施形態においては、図中下方に位置する1つの第1傾斜側面パッド212Aから図中左方に位置する1つの第1底面パッド211Aへと1つの連絡経路236Aが延びている。この連絡経路236Aは、第1傾斜側面112Aおよび第1底面111Aのいずれにおいても屈曲している。
なお、本実施形態においては、図中下方中央に位置する外部端子221Aがいわゆるグランド端子とされている。またこの外部端子221Aに導通する連絡経路232A、第1傾斜側面パッド212A、連絡経路236A、第1底面パッド211A、連絡経路235A、および第2底面パッド213Aがグランド接続されている。
3つの方位センサ素子311A,312A,313Aは、互いに異なる方向に沿う検出基準軸を有しており、たとえば地磁気に対する半導体装置1Aの姿勢を検出するために用いられる。本実施形態においては、方位センサ素子311A,312A,313Aは、図2に示すように、磁心314A,315A,316Aを有している。磁心314A,315A,316Aは、所定の方向に延びる金属製の棒状部材であり、これらの長手方向が方位センサ素子311A,312A,313Aの上記検出基準軸に相当する。方位センサ素子311A,312A,313Aはさらに、磁心314A,315A,316Aを取り囲むように形成されたコイル(図示略)を有している。方位センサ素子311A,312A,313Aの厚さは、たとえば80μm程度である。
本実施形態においては、方位センサ素子311Aが第1底面111Aに支持されており、3つの第1底面パッド211Aを利用してはんだ351Aを介して搭載されている。このような搭載形態により、方位センサ素子311Aの磁心314Aは、x方向に沿っている。
方位センサ素子312Aは、図中上方の第1傾斜側面112Aに支持されており、3つの第1傾斜側面パッド212Aを利用してはんだ351Aを介して搭載されている。このような搭載形態により、方位センサ素子312Aの磁心315Aは、x方向に対して直角であり、yz平面に含まれる方向に沿っている。この方向は、方位センサ素子312Aを支持する第1傾斜側面112Aに対して平行である。
方位センサ素子313Aは、図中下方の第1傾斜側面112Aに支持されており、3つの第1傾斜側面パッド212Aを利用してはんだ351Aを介して搭載されている。このような搭載形態により、方位センサ素子313Aの磁心316Aは、x方向に対して直角であり、yz平面に含まれる方向に沿っている。この方向は、方位センサ素子313Aを支持する第1傾斜側面112Aに対して平行である。
集積回路素子330Aは、3つの方位センサ素子311A,312A,313Aを用いた方位検出処理を制御するためのものである。本実施形態においては、集積回路素子330Aは、いわゆるASIC(Application Specific Integrated Circuit)素子として構成されており、その厚さが80〜100μm程度とされている。
集積回路素子330Aは、第2底面121Aに支持されており、第2底面パッド213Aを利用してはんだ351Aを介して搭載されている。図2に示すように、集積回路素子330Aは、コの字状に配置された複数の第2底面パッド213Aを利用して搭載されることにより、第2底面121Aのうちy方向に延びる2つの部位とx方向に延びる1つの部位とによって支持されている。また、集積回路素子330Aは、平面視において第1凹部110Aの一部を除きその大部分を覆っている。また、集積回路素子330Aは、平面視において、方位センサ素子311A,312Aのすべてと重なっており、また方位センサ素子313Aの一部と重なっている。図3および図4に示すように、集積回路素子330Aは、z方向において第2凹部120Aに内包されている。
方位センサ素子311A,312A,313Aを用いた集積回路素子330Aによる方位検出処理は、たとえば以下のようにして行われる。上述したとおり、方位センサ素子311A,312A,313Aは、各々が上記コイルに取り囲まれた磁心314A,315A,316Aを有している。方位センサ素子311A,312A,313Aが上述した搭載形態とされることにより、方位センサ素子311A,312A,313A、すなわち磁心314A,315A,316Aは、互いに異なる方向に沿っている。これらの磁心314A,315A,316Aが沿う方向は、集積回路素子330Aに既知の情報として記憶されている。
半導体装置1Aは、たとえば特開2006−47267号公報に開示された手法に基いて方位センサ素子311A,312A,313Aを用いることにより、地磁気に対してどのような姿勢であるかを、三次元的に検出することができる(三軸検出)。集積回路素子330Aは、外部端子221Aから外部からの指令によってあるいは自律的に、半導体装置1Aの方位検出結果を信号として出力する。
封止樹脂400Aは、方位センサ素子311A,312A,313Aおよび集積回路素子330Aを覆っており、凹部105Aに充填されている。本実施形態においては、封止樹脂400Aは、第1封止樹脂410Aおよび第2封止樹脂420Aからなる。
第1封止樹脂410Aは、おおむね第1凹部110Aに充填されており、方位センサ素子311A,312A,313Aの全体を覆っている。一方、第1封止樹脂410Aは、第2底面パッド213Aおよび集積回路素子330Aは覆っていない。
第2封止樹脂420Aは、おおむね第2凹部120Aに充填されており、集積回路素子330Aのすべてを覆っている。一方、第2封止樹脂420Aは、外部端子221Aを露出させている。また、第2封止樹脂420Aは、平面視において基板100Aの外縁から内方に若干退避した位置に設けられている。
第1封止樹脂410Aおよび第2封止樹脂420Aの材質としては、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール(PBO)樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。第1封止樹脂410Aおよび第2封止樹脂420Aは、透光性樹脂または非透光性樹脂のいずれであってもよいが、本実施形態においては、非透光性樹脂が好ましい。
次に、半導体装置1Aの製造方法について、図6〜図24を参照しつつ以下に説明する。なお、これらの図においては、図2のIII−III線に沿うyz平面における断面を示している。
まず、図6に示すように基板材料100A’を用意する。基板材料100A’は、半導体材料の単結晶からなり、本実施形態においては、Si単結晶からなる。基板材料100A’の厚さは、たとえば700μm程度である。基板材料100A’は、上述した半導体装置1Aの基板100Aが複数個取りできるサイズである。すなわち、以降の製造工程においては、複数の半導体装置1Aを一括して製造する手法を前提としている。1つの半導体装置1Aを製造する方法であっても構わないが、工業上の効率を考慮すると、複数の半導体装置1Aを一括して製造する手法が現実的である。
基板材料100A’は、z方向において互いに反対側を向く主面101Aおよび裏面102Aを有している。本実施形態においては、主面101Aとして結晶方位が(100)である面、(100)面を採用する。次いで、主面101Aをたとえば酸化させることによりSiO2からなるマスク層191Aを形成する。マスク層191Aの厚さは、たとえば0.7〜1.0μm程度である。
次いで、図7に示すように、マスク層191Aに対してたとえばエッチングによるパターニングを行う。これにより、マスク層191Aにたとえば正方形状の開口を形成する。この開口の形状および大きさは、最終的に得ようとする第1凹部110Aの形状および大きさに応じて設定する。
次いで、図8に示すように、第1凹部110Aを形成する。第1凹部110Aの形成は、たとえばKOHを用いた異方性エッチングによって行う。KOHは、Si単結晶に対して良好な異方性エッチングを実現しうるアルカリエッチング溶液の一例である。この異方性エッチングを行うことにより、第1底面111Aおよび4つの第1傾斜側面112Aを有する第1凹部110Aが形成される。第1傾斜側面112Aがxy平面に対してなす角度は、55°程度となる。
次いで、マスク層191Aに対してさらにパターニングを施すことにより、マスク層192Aを形成する。マスク層192Aは、マスク層191Aよりも開口面積が大となっている。この開口は、たとえば矩形状とする。この開口の形状および大きさは、最終的に得ようとする第2凹部120Aの形状および大きさに応じて設定する。
次いで、図10に示すように、凹部105Aを形成する。凹部105Aを形成するには、たとえば上述したKOHを用いた異方性エッチングを行う。この異方性エッチングにより、第1凹部110Aがより深く大きくなるとともに、新たに第2凹部120Aが形成される。第2凹部120Aは、第1凹部110Aを囲む第2底面121Aと4つの第2傾斜側面122Aとを有する。第2傾斜側面122Aは、第1傾斜側面112Aと同様に、xy平面となす角度が55°程度となる。このように2回の異方性エッチングを経ることにより、第1凹部110Aおよび第2凹部120Aを有する、二段形状とされた凹部105Aが形成される。本実施形態においては、第1凹部110Aの深さが440μm程度であり、第2凹部120Aの深さが120μm程度である。
次いで、図11に示すように、マスク層192Aを除去する。この除去は、たとえばHFを用いたエッチングによって行う。
次いで、図12に示すように、たとえばSiO2からなる絶縁層104Aを形成する。絶縁層104Aの形成は、基板材料100A’のうち裏面102Aとは反対側部分全体を酸化させることにより行う。これにより、厚さがたとえば0.7〜1.0μm程度の絶縁層104Aが得られる。
次いで、図13に示すように、バリアシード層201Aを形成する。バリアシード層201Aの形成は、たとえばスパッタリングによって行う。具体的には、絶縁層104A上にTiからなる層をスパッタリングによって形成する。このTiからなる層は、バリア層として機能する。次いで、上記バリア層上にCuからなる層をスパッタリングによって形成する。このCuからなる層は、シード層として機能する。このようなスパッタリングによってバリアシード層201Aが得られる。
次いで、図14に示すように、マスク層291Aを形成する。マスク層291Aの形成は、たとえば感光性のレジスト樹脂をスプレー塗布することによって行う。
次いで、図15に示すように、マスク層291Aに対してパターニングを施す。このパターニングは、マスク層291Aに対してたとえばフォトリソグラフィの手法を用いた露光および現像を行うことにより、所望の部位を削除することによって行う。このパターニングによって得られたマスク層291Aの形状は、上述した配線層200Aの形状に対応している。なお、凹部105Aがある程度の深さを有することに対応して、上記露光の焦点深さを変化させながら、複数回の上記露光を行なってもよい。
次いで、図16に示すように、めっき層202Aを形成する。めっき層202Aの形成は、たとえばバリアシード層201Aの上記シード層を利用した電解メッキによって行う。この結果、たとえばCuからなるめっき層202Aが得られる。めっき層202Aの厚さは、たとえば5μm程度である。めっき層202Aは、上述した配線層200Aの形状となっている。
次いで、図17に示すように、マスク層291Aを削除する。次いで、図18に示すように、バリアシード層201Aのうちめっき層202Aから露出した部分を除去する。バリアシード層201Aの除去は、たとえばウエットエッチングによって行う。これにより、ともにパターニングが施されたバリアシード層201Aおよびめっき層202Aからなる配線層200Aが得られる。
次いで、図19に示すように、方位センサ素子311A,312A,313Aを搭載する。方位センサ素子311A,312A,313Aには、はんだ351Aとなるはんだボールを形成しておく。また、これらのはんだボールには、フラックスを塗布しておく。このフラックスの粘着性を利用して、方位センサ素子311Aを第1底面111Aに載置し、方位センサ素子312A,313Aを第1傾斜側面112Aに載置する。そして、リフロー炉によって上記はんだボールを溶融させた後に硬化させることにより、方位センサ素子311A,312A,313Aの搭載が完了する。
次いで、図20に示すように、第1封止樹脂410Aを形成する。第1封止樹脂410Aの形成は、たとえば浸透性に優れるとともに、感光することによって硬化する樹脂材料を主に第1凹部110Aに充填し、これを硬化させることによって行う。この際、この樹脂材料によって方位センサ素子311A,312A,313Aの全体を覆っておく。一方、第2底面121Aの第2底面パッド213Aを確実に露出させておく。なお、第1封止樹脂410Aを形成するための材料を例示すると、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール(PBO)樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。第1封止樹脂410Aは、透光性樹脂または非透光性樹脂のいずれであってもよいが、本実施形態においては、非透光性樹脂が好ましい。
次いで、図21に示すように、集積回路素子330Aを搭載する。集積回路素子330Aには、はんだ351Aとなるはんだボールを形成しておく。また、これらのはんだボールには、フラックスを塗布しておく。このフラックスの粘着性を利用して、集積回路素子330Aを第2底面121Aに載置する。そして、リフロー炉によって上記はんだボールを溶融させた後に硬化させることにより、集積回路素子330Aの搭載が完了する。
次いで、図22に示すように、第2封止樹脂420Aを形成する。第2封止樹脂420Aの形成は、たとえば浸透性に優れるとともに、感光することによって硬化する樹脂材料を主に第2凹部120Aに充填し、これを硬化させることによって行う。この際、この樹脂材料によって集積回路素子330Aの全体を覆っておく。一方、主面101A上のめっき層202Aの一部を確実に露出させておく。また、後述する切断領域には、第2封止樹脂420Aが重ならないように形成する。なお、第2封止樹脂420Aを形成するための材料を例示すると、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール(PBO)樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。第2封止樹脂420Aは、透光性樹脂または非透光性樹脂のいずれであってもよいが、本実施形態においては、非透光性樹脂が好ましい。
次いで、図23に示すように、外部端子221Aに、たとえばNi,Pd,Auなどの金属を無電解めっきすることによってz方向に膨出するバンプを形成する。
次いで、図24に示すように、基板材料100A’をたとえばダイサーDcによって切断する。この際、ダイサーDcによって基板材料100A’のみを切断し、たとえば第2封止樹脂420Aは切断しない。この切断を経ることにより、図1〜図4に示した半導体装置1Aが得られる。
次に、半導体装置1Aの作用について説明する。
本実施形態によれば、3つの方位センサ素子311A,312A,313Aが半導体材料からなる基板100Aの凹部105Aの第1凹部110Aに収容されている。このため、3つの方位センサ素子311A,312A,313Aを支持するためのリードを設ける必要がない。リードを金型成形する場合と比較して、半導体材料からなる基板100Aは、形状を作り変えるために発生する費用が少ない。したがって、半導体装置1Aのコストを低減することができる。特に、半導体装置1Aを少量生産する場合に、コスト低減効果が顕著である。
凹部105Aを第1凹部110Aおよび第2凹部120Aによって二段形状に形成することにより、第1凹部110Aを方位センサ素子311A,312A,313Aを収容する専用の空間として用いることができる。
方位センサ素子312A,313Aが第1傾斜側面112Aによって支持されていることにより、方位センサ素子312A,313Aの方位検出軸を規定する磁心315A,316Aを正確に既知の角度に設定することができる。これは、半導体装置1Aによる3軸検出をより正確に行うのに適している。方位センサ素子311Aが、第1底面111Aに支持されていることにより、方位センサ素子311Aの磁心314Aを方位センサ素子312A,313Aの磁心315A,316Aに対して異なる角度で正確に設置することができる。また、磁心314Aと磁心315A,316Aとを比較的大きい角度をなす位置関係とすることができる。これは、半導体装置1Aの検出精度向上に有利である。
基板100Aが、Siに代表される半導体材料の単結晶からなることにより、第1傾斜側面112Aおよび第2傾斜側面122Aを第1底面111Aおよび第2底面121Aに対して既知の所定角度だけ正確に傾いた面として仕上げることができる。特に、基板100AがSiからなり、主面101Aとして(100)面を採用することにより、第1底面111Aおよび第2底面121Aに対する4つの第1傾斜側面112Aおよび4つの第2傾斜側面122Aの角度をいずれも55°程度に設定することができる。これにより、半導体装置1Aをバランスの良い形状構成とすることが可能である。
集積回路素子330Aが、第2底面121Aに支持されるとともに、平面視において第1凹部110Aの一部と重なることにより、z方向において方位センサ素子311A,312A,313Aと集積回路素子330Aとを立体的に配置することができる。これにより、半導体装置1Aの小型化と高機能化とを両立することができる。
集積回路素子330Aが、少なくとも第2底面121Aのうち第1凹部110Aを挟む2つの部位によって支持されていることにより、集積回路素子330Aを安定して支持することができる。さらに、本実施形態においては、集積回路素子330Aが第2底面121Aの3つの部位によって支持されている。これは、集積回路素子330Aを安定して支持するのに好適である。
主面101Aに外部端子221Aが形成されていることにより、外部端子221A側(主面101A側)を実装側として、半導体装置1Aをいわゆる面実装することができる。
第2底面121Aに第2底面パッド213Aを形成することにより、集積回路素子330Aを第2底面121Aに適切に搭載することができる。
第1底面111Aに第1底面パッド211Aを形成することにより、方位センサ素子311Aを第1底面111Aに沿った姿勢で、確実に搭載することができる。第1傾斜側面112Aに第1傾斜側面パッド212Aを形成することにより、方位センサ素子312A,313Aを第1傾斜側面112Aに沿った姿勢で、確実に搭載することができる。
配線層200Aが連絡経路231A,232A,234A,235A,236Aを有することにより、外部端子221A、第2底面パッド213A、第1底面パッド211Aおよび第1傾斜側面パッド212Aのうち所望のものどうしを適切に導通させることができる。連絡経路231A,232Aが第2傾斜側面122Aを経由していることにより、立体的な形状とされた基板100Aに形成された外部端子221Aおよび第2底面パッド213Aを適切に導通させることが可能であり、断線などのおそれが少ない。また、連絡経路234A,235A,236Aが第1傾斜側面112Aを経由することにより、断線などのおそれが少ない。
3つの方位センサ素子311A,312A,313Aが封止樹脂400Aに覆われていることにより、これらの方位センサ素子311A,312A,313Aを適切に保護することができる。封止樹脂400Aを第1封止樹脂410Aおよび第2封止樹脂420Aからなる構成とすることにより、第1凹部110Aおよび第2凹部120Aからなる二段形状とされた凹部105Aを適切に埋め尽くすことができる。
第1封止樹脂410Aが主に第1凹部110Aに充填される構成とすることにより、集積回路素子330Aが搭載される前に、3つの方位センサ素子311A,312A,313Aを適切に覆うことができる。また、第2封止樹脂420Aによって集積回路素子330Aを覆うことにより、集積回路素子330Aと3つの方位センサ素子311A,312A,313Aとの間に意図しない隙間が生じないように封止樹脂400Aを形成することができる。第2封止樹脂420Aが外部端子221Aを露出させていることにより、半導体装置1Aを容易に面実装可能であるとともに、半導体装置1Aが実装されるたとえば回路基板と集積回路素子330Aや3つの方位センサ素子311A,312A,313Aが不当に導通してしまうことを適切に回避することができる。
図25〜図28は、本発明の第2実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置1Bは、基板100B、配線層200B、3つの方位センサ素子311B,312B,313B、加速度センサ素子320B、集積回路素子330Bおよび封止樹脂400Bを備えている。なお、図25および図26においては、理解の便宜上、封止樹脂400Bを省略しており、3つの方位センサ素子311B,312B,313B、加速度センサ素子320B、および集積回路素子330Bを想像線で示している。図27は、図26におけるXXVII−XXVII線に沿うzx平面における断面図であり、図28は、図26におけるXXVIII−XXVIII線に沿うyz平面における断面図である。
半導体装置1Bは、以下に説明する構成により、3方向の方位と3方向の加速度とを検出可能であり、かつ面実装可能な方位加速度検出モジュールとして構成されている。半導体装置1Bのサイズの一例を挙げると、平面視寸法が3.52mmX2.62mm程度、厚さが0.8mm程度である。
基板100Bは、半導体装置1Bの土台となるものであり、基材103Bおよび絶縁層104Bからなる。基板100Bは、主面101B、裏面102B、凹部105Bを有する。基板100Bの厚さは、たとえば750μm程度である。なお、本実施形態においては、主面101Bおよび裏面102Bがz方向において互いに反対側を向いており、z方向が半導体装置1Bの厚さ方向に相当する。また、x方向およびy方向は、いずれもz方向に対して直角である。
基材103Bは、半導体材料の単結晶からなり、本実施形態においては、Si単結晶からなる。また、絶縁層104Bは、本実施形態においては、SiO2からなる。なお、基材103Bの材質は、Siに限定されず、後述する意図を満たす凹部105Bを形成可能なものであればよい。絶縁層104Bは、基材103Bのうち裏面102Bとは反対側から臨む部分を覆っている。絶縁層104Bの厚さは、たとえば0.7〜1.0μm程度である。
図29は、基板100Bを示す斜視図である。本実施形態においては、主面101Bとして、基材103Bの(110)面が採用されている。凹部105Bは、主面101Bから裏面102Bに向かって凹んでいる。本実施形態においては、凹部105Bは、第1凹部110Bおよび第2凹部120Bからなる。第1凹部110Bは、裏面102B側に位置し、第1底面111B、2つの第1傾斜側面112Bおよび2つの第1起立側面113Bを有する。第2凹部120Bは、第1凹部110Bよりも主面101B側に位置し、第2底面121B、5つの第2傾斜側面122Bおよび4つの第2起立側面123Bを有する。これらの第1凹部110Bおよび第2凹部120Bの形状は、主面101Bとして(110)面が採用されていることに依存している。
凹部105Bが形成されていることにより、主面101Bは、平面視略矩形環状とされている。より具体的には、主面101Bのうち凹部105Bを挟んでy方向に離れて位置する2つの部位が、凹部105Bを挟んでx方向に離れて位置する2つの部位よりも顕著に大とされている。また、主面101Bのうち凹部105Bを挟んでy方向に離れて位置する2つの部位は、x方向中央付近がくびれた形状である。
第1凹部110Bは、平面視略矩形状である。第1凹部110Bの深さは、たとえば500μm程度である。第1底面111Bは、平面視矩形状である。2つの第1傾斜側面112Bは、平面視において第1底面111Bをx方向において挟んでおり、略矩形状である。各第1傾斜側面112Bは、第1底面111Bに対して傾いている。本実施形態においては、第1傾斜側面112Bのxy平面に対する角度が45°程度である。なお、第1傾斜側面112Bが略矩形状であり、かつ上記角度が45°である点は、主面101Bとして(110)面を採用したことに依存している。2つの第1起立側面113Bは、平面視において第1底面111Bをy方向において挟んでおり、第1底面111Bに接する部分を上底とする略台形状である。各第1起立側面113Bは、第1底面111Bに対して略直角であり、zx平面に対して略平行である。なお、第1起立側面113Bが略台形状であり、かつ第1底面111Bに対して直角である点は、主面101Bとして(110)面を採用したことに依存している。
第2凹部120Bは、平面視略コの字状である。第2凹部120Bの深さは、たとえば120μm程度である。第2底面121Bは、平面視略コの字状であり、第1凹部110Bを三方から囲んでいる。また、第2底面121Bは、1つの第1傾斜側面112Bと2つの第1起立側面113Bに繋がっている。5つの第2傾斜側面122Bは、いずれもが略矩形状であり、y方向に対して平行であり、かつx方向およびz方向に対して傾いている。図26に示すように、5つの第2傾斜側面122Bは、x方向左方に位置するものと、y方向上側および下側において互いにx方向において対向する2つずつとの構成となっている。各第2傾斜側面122Bは、第2底面121Bに対して傾いている。本実施形態においては、第2傾斜側面122Bのxy平面に対する角度が45°程度である。なお、第2傾斜側面122Bが略矩形状であり、かつ上記角度が45°である点は、主面101Bとして(110)面を採用したことに依存している。4つの第2起立側面123Bは、平面視において第2底面121Bをy方向において挟んでおり、第2底面121Bに接する部分を上底とする略台形状である。各第2起立側面123Bは、第2底面121Bに対して略直角であり、zx平面に対して略平行である。なお、第2起立側面123Bが略台形状であり、かつ第2底面121Bに対して直角である点は、主面101Bとして(110)面を採用したことに依存している。
なお、本実施形態においては、第1凹部110Bの中心と第2凹部120Bの中心が互いにずれた配置となっている。図26および図29に示すように、第1凹部110Bの中心は、第2凹部120Bの中心に対してx方向にずれている。またさらに、本実施形態においては、第1凹部110Bの一部が第2凹部120Bからx方向に飛び出した位置関係となっている。
配線層200Bは、3つの方位センサ素子311B,312B,313B、加速度センサ素子320Bおよび集積回路素子330Bを搭載し、これらに入出力する電流経路を構成するためのものである。配線層200Bは、絶縁層104B上に形成されており、本実施形態においては、バリアシード層201Bとめっき層202Bとが積層された構造となっている。
バリアシード層201Bは、所望のめっき層202Bを形成するためのいわゆる下地層であり、絶縁層104B上に形成されている。バリアシード層201Bは、絶縁層104B上に形成されたたとえばバリア層としてのTi層とこのバリア層上に積層されたシード層としてのCu層とからなる。バリアシード層201Bは、たとえばスパッタリングによって形成される。
めっき層202Bは、たとえばCuからなりバリアシード層201Bを利用した電解めっきによって形成される。めっき層202Bの厚さは、たとえば5μm程度である。
本実施形態においては、配線層200Bは、第1底面パッド211B、第1傾斜側面パッド212B、第2底面パッド213B、外部端子221Bおよび連絡経路231B,234B,235B,236Bを有している。
第1底面パッド211Bは、第1凹部110Bの第1底面111Bに形成されており、たとえば矩形状である。本実施形態においては、複数の第1底面パッド211Bがy方向に沿って二列に配置されている。これらの列は、第1底面111Bにおいてx方向両端寄りに配置されている。本実施形態においては、第1底面パッド211Bは、加速度センサ素子320Bを搭載するために用いられる。
第1傾斜側面パッド212Bは、第1凹部110Bの第1傾斜側面112Bに形成されており、たとえば矩形状である。本実施形態においては、第1底面111Bを挟んでx方向に離れて配置された2つの第1傾斜側面112Bの一方に4つの第1傾斜側面パッド212Bが形成されており、他方に8つの第1傾斜側面パッド212Bが形成されている。また、4つずつの第1傾斜側面パッド212Bは、四角形の四隅に相当する位置に配置されている。本実施形態においては、第1傾斜側面パッド212Bは、方位センサ素子311B,312B,313Bを搭載するために用いられる。
第2底面パッド213Bは、第2凹部120Bの第2底面121Bに形成されており、たとえば矩形状である。本実施形態においては、第2底面121Bのうち第1凹部110Bを挟んでy方向に離れて離間する2つの部位、および第1凹部110Bに対してx方向一方側に位置する部位に複数の第2底面パッド213Bが形成されている。より具体的には、x方向に並んだ複数ずつの第2底面パッド213Bが第1凹部110Bを挟んでy方向に離れて配置されている。また、これらの二列の第2底面パッド213Bに挟まれて、複数の第2底面パッド213Bがy方向に並んで配置されている。このような配置により、複数の第2底面パッド213Bがコの字を形成するように配置されている。本実施形態においては、第2底面パッド213Bは、集積回路素子330Bを搭載するために用いられる。
外部端子221Bは、主面101Bに形成されており、半導体装置1Bをたとえば図示しない電子機器の回路基板に面実装するために用いられる。本実施形態においては、主面101Bのうち凹部105Bを挟んでy方向に離れて配置された2つの部位に、7つずつの外部端子221Bが形成されている。外部端子221Bは、上述したバリアシード層201Bおよびめっき層202B上に、さらにたとえばNi,Pd,Buなどの金属を無電解めっきすることによって得られたバンプが形成された構造とされている。これにより、図27および図28に示すように、外部端子221Bは、z方向に膨出した形状となっている。
連絡経路231B,234B,235B,236Bは、第1底面パッド211B、第1傾斜側面パッド212B、第2底面パッド213Bおよび外部端子221Bを互いに導通させる経路を構成するためのものである。
連絡経路231Bは、主面101Bから第2底面121Bに至る経路を構成しており、主に外部端子221Bと第2底面パッド213Bとを導通させている。図26に示すように、本実施形態においては、各連絡経路231Bは、第2凹部120Bの第2傾斜側面122Bを経由して第2底面121Bに至っている。各連絡経路231Bのうち第2傾斜側面122Bに形成された部位は、平面視においてx方向に沿って延びており、x方向に対して傾斜していない。複数の連絡経路231Bは、5つの第2傾斜側面122Bのうち比較的至近にあるものを経由して第2底面121Bに到達している。
連絡経路234Bは、第2底面121Bから第1傾斜側面112Bに至る経路を構成しており、第2底面パッド213Bと第1傾斜側面パッド212Bとを導通させている。本実施形態においては、図中左方にある第2底面パッド213Bから第1傾斜側面112Bへと直接至る連絡経路234Bが設けられている。一方、第1凹部110Bのy方向両側に位置する第2底面パッド213Bから延びる連絡経路234Bは、第2底面121Bから第2傾斜側面122B、主面101Bを経由して図中右方から第1傾斜側面112Bへと至っている。
連絡経路235Bは、第2底面121Bから第1傾斜側面112Bを経由して第1底面111Bに至る経路を構成しており、第2底面パッド213Bと第1底面パッド211Bとを導通させている。本実施形態においては、連絡経路235Bのうち第1傾斜側面112Bを経由する部位は、平面視においてx方向に沿って直線状に延びている。また、いくつかの連絡経路235Bは、第1底面111Bにおいて屈曲している。
連絡経路236Bは、第1傾斜側面112Bから第1底面111Bに至る経路を構成しており、第1傾斜側面パッド212Bと第1底面パッド211Bとを導通させている。本実施形態においては、図中右方に位置する1つの第1傾斜側面パッド212Bから図中左方に位置する1つの第1底面パッド211Bへと1つの連絡経路236Bが延びている。この連絡経路236Bは、第1傾斜側面112Bおよび第1底面111Bのいずれにおいてもx方向に沿って直線状に延びている。
なお、本実施形態においては、図中左下に位置する外部端子221Bがいわゆるグランド端子とされている。またこの外部端子221Bに導通する第1傾斜側面パッド212B、第1底面パッド211Bおよび第2底面パッド213Bがグランド接続されている。
また、本実施形態においては、図中右方に位置する6つ第1底面パッド211Bのうち5つがいずれの外部端子221Bにも導通していない。これらの第1底面パッド211Bは、電流経路の構成からは意図的に除外されている。
3つの方位センサ素子311B,312B,313Bは、互いに異なる方向に沿う検出基準軸を有しており、たとえば地磁気に対する半導体装置1Bの姿勢を検出するために用いられる。本実施形態においては、方位センサ素子311B,312B,313Bは、図26に示すように、磁心314B,315B,316Bを有している。磁心314B,315B,316Bは、所定の方向に延びる金属製の棒状部材であり、これらの長手方向が方位センサ素子311B,312B,313Bの上記検出基準軸に相当する。方位センサ素子311B,312B,313Bはさらに、磁心314B,315B,316Bを取り囲むように形成されたコイル(図示略)を有している。方位センサ素子311B,312B,313Bの厚さは、たとえば80μm程度である。
本実施形態においては、方位センサ素子311Bが図中右方の第1傾斜側面112Bに支持されており、4つの第1傾斜側面パッド212Bを利用してはんだ351Bを介して搭載されている。このような搭載形態により、方位センサ素子311Bの磁心314Bは、この第1傾斜側面112Bに沿っている。
方位センサ素子312Bは、図中左方の第1傾斜側面112Bに支持されており、4つの第1傾斜側面パッド212Bを利用してはんだ351Bを介して搭載されている。このような搭載形態により、方位センサ素子312Bの磁心315Bは、この第1傾斜側面112Bに沿っており、y方向に対して直角である。
方位センサ素子313Bは、図中左方の第1傾斜側面112Bに支持されており、4つの第1傾斜側面パッド212Bを利用してはんだ351Bを介して搭載されている。このような搭載形態により、方位センサ素子313Bの磁心316Bは、この第1傾斜側面112Bに沿っており、x方向に対して直角である。
加速度センサ素子320Bは、互いに異なる三方向それぞれについての加速度を検出可能に構成されたセンサ素子である。加速度センサ素子320Bは、たとえば略直方体形状であり、そのサイズがたとえば1.75mmX1.35mmX0.5mm程度である。このような加速度センサ素子320Bとしては、公知のいわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いた半導体式のものが適しており、その検出原理によって静電容量型、ピエゾ抵抗型、ガス温度分布型などに分類される。
本実施形態においては、加速度センサ素子320Bは、第1底面111Bによって支持されている。加速度センサ素子320Bは、複数の第1底面パッド211Bを用いてはんだ351Bを介して搭載されている。
集積回路素子330Bは、3つの方位センサ素子311B,312B,313Bおよび加速度センサ素子320Bを用いた方位検出処理および加速度検出処理を制御するためのものである。本実施形態においては、集積回路素子330Bは、いわゆるASIC(Application Specific Integrated Circuit)素子として構成されており、その厚さが80〜100μm程度とされている。
集積回路素子330Bは、第2底面121Bに支持されており、第2底面パッド213Bを利用してはんだ351Bを介して搭載されている。図26に示すように、集積回路素子330Bは、コの字状に配置された複数の第2底面パッド213Bを利用して搭載されることにより、第2底面121Bのうちx方向に延びる2つの部位とy方向に延びる1つの部位とによって支持されている。また、集積回路素子330Bは、平面視において第1凹部110Bの半分以上の部位を覆っている。また、集積回路素子330Bは、平面視において、方位センサ素子312B,313Bのすべてと重なっており、また加速度センサ素子320Bの一部と重なっている。図27および図28に示すように、集積回路素子330Bは、z方向において第2凹部120Bに内包されている。
方位センサ素子311B,312B,313Bを用いた集積回路素子330Bによる方位検出処理は、たとえば以下のようにして行われる。上述したとおり、方位センサ素子311B,312B,313Bは、各々が上記コイルに取り囲まれた磁心314B,315B,316Bを有している。方位センサ素子311B,312B,313Bが上述した搭載形態とされることにより、方位センサ素子311B,312B,313B、すなわち磁心314B,315B,316Bは、互いに異なる方向に沿っている。これらの磁心314B,315B,316Bが沿う方向は、集積回路素子330Bに既知の情報として記憶されている。
半導体装置1Bは、たとえば特開2006−47267号公報に開示された手法に基いて方位センサ素子311B,312B,313Bを用いることにより、地磁気に対してどのような姿勢であるかを、三次元的に検出することができる(三軸検出)。集積回路素子330Bは、外部端子221Bから外部からの指令によってあるいは自律的に、半導体装置1Bの方位検出結果を信号として出力する。
封止樹脂400Bは、方位センサ素子311B,312B,313B、加速度センサ素子320Bおよび集積回路素子330Bを覆っており、凹部105Bに充填されている。本実施形態においては、封止樹脂400Bは、第1封止樹脂410Bおよび第2封止樹脂420Bからなる。
第1封止樹脂410Bは、おおむね第1凹部110Bに充填されており、方位センサ素子311B,312B,313Bおよび加速度センサ素子320Bの略全体を覆っている。一方、第1封止樹脂410Bは、第2底面パッド213Bおよび集積回路素子330Bは覆っていない。
第2封止樹脂420Bは、おおむね第2凹部120Bに充填されており、集積回路素子330Bのすべてを覆っている。一方、第2封止樹脂420Bは、外部端子221Bを露出させている。また、第2封止樹脂420Bは、平面視において基板100Bの外縁から内方に若干退避した位置に設けられている。
第1封止樹脂410Bおよび第2封止樹脂420Bの材質としては、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール(PBO)樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。第1封止樹脂410Bおよび第2封止樹脂420Bは、透光性樹脂または非透光性樹脂のいずれであってもよいが、本実施形態においては、非透光性樹脂が好ましい。
次に、半導体装置1Bの作用について説明する。
本実施形態によれば、3つの方位センサ素子311B,312B,313Bが半導体材料からなる基板100Bの凹部105Bの第1凹部110Bに収容されている。このため、3つの方位センサ素子311B,312B,313Bを支持するためのリードを設ける必要がない。リードを金型成形する場合と比較して、半導体材料からなる基板100Bは、形状を作り変えるために発生する費用が少ない。したがって、半導体装置1Bのコストを低減することができる。特に、半導体装置1Bを少量生産する場合に、コスト低減効果が顕著である。
また、本実施形態においては、加速度センサ素子320Bを備えている。これにより、3軸についての方位検出に加えて3軸についての加速度検出を行うことができる。
凹部105Bを第1凹部110Bおよび第2凹部120Bによって二段形状に形成することにより、第1凹部110Bを方位センサ素子311B,312B,313Bおよび加速度センサ素子320Bを収容する専用の空間として用いることができる。
方位センサ素子311B,312B,313Bが第1傾斜側面112Bによって支持されていることにより、方位センサ素子311B,312B,313Bの方位検出軸を規定する磁心314B,315B,316Bを正確に既知の角度に設定することができる。これは、半導体装置1Bによる3軸検出をより正確に行うのに適している。方位センサ素子311B,312B,313Bが2つの第1傾斜側面112Bに支持されていることにより、磁心314B,315B,316Bを互いに異なる角度で正確に設置することができる。また、磁心314B,315B,316Bを比較的大きい角度をなす位置関係とすることができる。これは、半導体装置1Bの検出精度向上に有利である。
基板100Bが、Siに代表される半導体材料の単結晶からなることにより、第1傾斜側面112Bおよび第2傾斜側面122Bを第1底面111Bおよび第2底面121Bに対して既知の所定角度だけ正確に傾いた面として仕上げることができる。特に、基板100BがSiからなり、主面101Bとして(110)面を採用することにより、第1底面111Bおよび第2底面121Bに対する2つの第1傾斜側面112Bおよび5つの第2傾斜側面122Bの角度をいずれも45°程度に設定することができる。これにより、半導体装置1Bをバランスの良い形状構成とすることが可能である。一方、主面101Bとして(110)面を採用することにより、第1起立側面113Bおよび第2起立側面123Bを形成することができる。第1起立側面113Bおよび第2起立側面123Bは、第1底面111Bおよび第2底面121Bに対して直角である。このため、半導体装置1Bの平面視寸法を縮小するのに適している。
集積回路素子330Bが、第2底面121Bに支持されるとともに、平面視において第1凹部110Bの一部と重なることにより、z方向において方位センサ素子311B,312B,313Bおよび加速度センサ素子320Bと集積回路素子330Bとを立体的に配置することができる。これにより、半導体装置1Bの小型化と高機能化とを両立することができる。
集積回路素子330Bが、少なくとも第2底面121Bのうち第1凹部110Bを挟む2つの部位によって支持されていることにより、集積回路素子330Bを安定して支持することができる。さらに、本実施形態においては、集積回路素子330Bが第2底面121Bの3つの部位によって支持されている。これは、集積回路素子330Bを安定して支持するのに好適である。
主面101Bに外部端子221Bが形成されていることにより、外部端子221B側(主面101B側)を実装側として、半導体装置1Bをいわゆる面実装することができる。
第2底面121Bに第2底面パッド213Bを形成することにより、集積回路素子330Bを第2底面121Bに適切に搭載することができる。
第1底面111Bに第1底面パッド211Bを形成することにより、加速度センサ素子320Bを第1底面111Bに沿った姿勢で、確実に搭載することができる。第1傾斜側面112Bに第1傾斜側面パッド212Bを形成することにより、方位センサ素子311B,312B,313Bを第1傾斜側面112Bに沿った姿勢で、確実に搭載することができる。
配線層200Bが連絡経路231B,234B,235B,236Bを有することにより、外部端子221B、第2底面パッド213B、第1底面パッド211Bおよび第1傾斜側面パッド212Bのうち所望のものどうしを適切に導通させることができる。連絡経路231Bが第2傾斜側面122Bを経由していることにより、立体的な形状とされた基板100Bに形成された外部端子221Bおよび第2底面パッド213Bを適切に導通させることが可能であり、断線などのおそれが少ない。また、連絡経路234B,235B,236Bが第1傾斜側面112Bを経由することにより、断線などのおそれが少ない。また、連絡経路231B,234B,235B,236Bは、第1起立側面113Bおよび第2起立側面123Bのいずれも経由していない。これにより、断線のおそれをさらに少なくすることができる。
3つの方位センサ素子311B,312B,313Bおよび加速度センサ素子320Bが封止樹脂400Bに覆われていることにより、これらの方位センサ素子311B,312B,313Bおよび加速度センサ素子320Bを適切に保護することができる。封止樹脂400Bを第1封止樹脂410Bおよび第2封止樹脂420Bからなる構成とすることにより、第1凹部110Bおよび第2凹部120Bからなる二段形状とされた凹部105Bを適切に埋め尽くすことができる。
第1封止樹脂410Bが主に第1凹部110Bに充填される構成とすることにより、集積回路素子330Bが搭載される前に、3つの方位センサ素子311B,312B,313Bおよび加速度センサ素子320Bを適切に覆うことができる。また、第2封止樹脂420Bによって集積回路素子330Bを覆うことにより、集積回路素子330Bと3つの方位センサ素子311B,312B,313Bおよび加速度センサ素子320Bとの間に意図しない隙間が生じないように封止樹脂400Bを形成することができる。第2封止樹脂420Bが外部端子221Bを露出させていることにより、半導体装置1Bを容易に面実装可能であるとともに、半導体装置1Bが実装されるたとえば回路基板と集積回路素子330Bや3つの方位センサ素子311B,312B,313Bあるいは加速度センサ素子320Bが不当に導通してしまうことを適切に回避することができる。
図30〜図34は、本発明の第3実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置1Cは、基板100C、配線層200C、3つの方位センサ素子311C,312C,313C、集積回路素子330Cおよび封止樹脂400Cを備えている。なお、図30および図31においては、理解の便宜上、封止樹脂400Cを省略しており、3つの方位センサ素子311C,312C,313Cおよび集積回路素子330Cを想像線で示している。図32は、図31におけるXXXII−XXXII線に沿うzx平面における断面図であり、図33は、図31におけるXXXIII−XXXIII線に沿うyz平面における断面図であり、図34は、図31におけるXXXIV−XXXIV線に沿うyz平面における断面図である。
半導体装置1Cは、以下に説明する構成により、3方向の方位を検出可能であり、かつ面実装可能な方位検出モジュールとして構成されている。半導体装置1Cのサイズの一例を挙げると、平面視寸法が2.02mmX2.02mm程度、厚さが0.80mm程度である。
基板100Cは、半導体装置1Cの土台となるものであり、基材103Cおよび絶縁層104Cからなる。基板100Cは、主面101C、裏面102C、凹部105Cを有する。基板100Cの厚さは、たとえば750μm程度である。なお、本実施形態においては、主面101Cおよび裏面102Cがz方向において互いに反対側を向いており、z方向が半導体装置1Cの厚さ方向に相当する。また、x方向およびy方向は、いずれもz方向に対して直角である。
基材103Cは、半導体材料の単結晶からなり、本実施形態においては、Si単結晶からなる。また、絶縁層104Cは、本実施形態においては、SiO2からなる。なお、基材103Cの材質は、Siに限定されず、後述する意図を満たす凹部105Cを形成可能なものであればよい。絶縁層104Cは、基材103Cのうち裏面102Cとは反対側から臨む部分を覆っている。絶縁層104Cの厚さは、たとえば0.7〜1.0μm程度である。
図35は、基板100Cを示す斜視図である。本実施形態においては、主面101Cとして、基材103Cの(110)面が採用されている。凹部105Cは、主面101Cから裏面102Cに向かって凹んでいる。本実施形態においては、凹部105Cは、2つの第1凹部110Cおよび第2凹部120Cからなる。2つの第1凹部110Cは、裏面102C側に位置し、各々が第1底面111C、2つの第1傾斜側面112Cおよび2つの第1起立側面113Cを有する。第2凹部120Cは、第1凹部110Cよりも主面101C側に位置し、第2底面121C、2つの第2傾斜側面122Cおよび2つの第2起立側面123Cを有する。これらの2つの第1凹部110Cおよび第2凹部120Cの形状は、主面101Cとして(110)面が採用されていることに依存している。
凹部105Cが形成されていることにより、主面101Cは、平面視矩形環状とされている。より具体的には、主面101Cのうち凹部105Cを挟んでy方向に離れて位置する2つの部位が、凹部105Cを挟んでx方向に離れて位置する2つの部位よりも顕著に大とされている。
2つの第1凹部110Cは、x方向に並んで配置されている。一方の第1凹部110Cは、平面視略正方形であり、他方の第1凹部110Cは平面視略長方形状である。直方形状の第1凹部110Cの深さは、正方形状の第1凹部110Cよりも深い。第1底面111Cは、平面視矩形状である。各第1凹部110Cの2つの第1傾斜側面112Cは、平面視において第1底面111Cをy方向に挟んで配置されており、かつ互いに略合同であり、略矩形状である。各第1傾斜側面112Cは、第1底面111Cに対して傾いている。本実施形態においては、第1傾斜側面112Cのxy平面に対する角度が45°程度である。なお、第1傾斜側面112Cが互いに略合同な略矩形状であり、かつ上記角度が45°である点は、主面101Cとして(110)面を採用したことに依存している。各第1凹部110Cの2つの第1起立側面113Cは、平面視において第1底面111Cをx方向において挟んでおり、第1底面111Cに接する部分を上底とする略台形状である。各第1起立側面113Cは、第1底面111Cに対して略直角であり、yz平面に対して略平行である。なお、第1起立側面113Cが略台形状であり、かつ第1底面111Cに対して直角である点は、主面101Cとして(110)面を採用したことに依存している。
第2凹部120Cは、平面視矩形状である。第2凹部120Cの深さは、たとえば120μm程度である。第2底面121Cは、平面視矩形状であり、2つの第1凹部110Cを囲んでいる。また、第2底面121Cは、4つの第1傾斜側面112Cおよび4つの第1起立側面113Cに繋がっている。2つの第2傾斜側面122Cは、平面視において第2底面121Cをy方向において挟んでおり、互いに略合同な略矩形状である。各第2傾斜側面122Cは、第2底面121Cに対して傾いている。本実施形態においては、第2傾斜側面122Cのxy平面に対する角度が45°程度である。なお、第2傾斜側面122Cが略矩形状であり、かつ上記角度が45°である点は、主面101Cとして(110)面を採用したことに依存している。2つの第2起立側面123Cは、平面視において第2底面121Cをx方向において挟んでおり、第2底面121Cに接する部分を上底とする略台形状である。各第2起立側面123Cは、第2底面121Cに対して略直角であり、yz平面に対して略平行である。なお、第2起立側面123Cが略台形状であり、かつ第2底面121Cに対して直角である点は、主面101Cとして(110)面を採用したことに依存している。
配線層200Cは、3つの方位センサ素子311C,312C,313Cおよび集積回路素子330Cを搭載し、これらに入出力する電流経路を構成するためのものである。配線層200Cは、絶縁層104C上に形成されており、本実施形態においては、バリアシード層201Cとめっき層202Cとが積層された構造となっている。
バリアシード層201Cは、所望のめっき層202Cを形成するためのいわゆる下地層であり、絶縁層104C上に形成されている。バリアシード層201Cは、絶縁層104C上に形成されたたとえばバリア層としてのTi層とこのバリア層上に積層されたシード層としてのCu層とからなる。バリアシード層201Cは、たとえばスパッタリングによって形成される。
めっき層202Cは、たとえばCuからなりバリアシード層201Cを利用した電解めっきによって形成される。めっき層202Cの厚さは、たとえば5μm程度である。
本実施形態においては、配線層200Cは、第1底面パッド211C、第1傾斜側面パッド212C、第2底面パッド213C、外部端子221Cおよび連絡経路231C,233C,234C,235C,237Cを有している。
第1底面パッド211Cは、図31における図中右方の第1凹部110Cの第1底面111Cに形成されており、たとえば矩形状である。本実施形態においては、3つの第1底面パッド211Cがx方向に並んで配置されている。本実施形態においては、第1底面パッド211Cは、方位センサ素子311Cを搭載するために用いられる。
第1傾斜側面パッド212Cは、図31における図中左方の第1凹部110Cの第1傾斜側面112Cに形成されており、たとえば矩形状である。本実施形態においては、第1底面111Cを挟んでy方向に離れて配置された2つの第1傾斜側面112Cに3つずつの第1傾斜側面パッド212Cが形成されている。各第1傾斜側面112Cの3つの第1傾斜側面パッド212Cは、y方向に並んで配置されている。本実施形態においては、第1傾斜側面パッド212Cは、方位センサ素子312C,313Cを搭載するために用いられる。
第2底面パッド213Cは、第2凹部120Cの第2底面121Cに形成されており、たとえば矩形状である。本実施形態においては、複数の第2底面パッド213Cが2つの第1凹部110Cを囲むように略矩形状に配置されている。本実施形態においては、第2底面パッド213Cは、集積回路素子330Cを搭載するために用いられる。
外部端子221Cは、主面101Cに形成されており、半導体装置1Cをたとえば図示しない電子機器の回路基板に面実装するために用いられる。本実施形態においては、主面101Cのうち凹部105Cを挟んでy方向に離れて配置された2つの部位に、5つずつの外部端子221Cが形成されている。また、各外部端子221Cは、その一辺が凹部105Cの外縁に接している。外部端子221Cは、上述したバリアシード層201Cおよびめっき層202C上に、さらにたとえばNi,Pd,Cuなどの金属を無電解めっきすることによって得られたバンプが形成された構造とされている。これにより、図32〜図34に示すように、外部端子221Cは、z方向に膨出した形状となっている。
連絡経路231C,233C,234C,235C,237Cは、第1底面パッド211C、第1傾斜側面パッド212C、第2底面パッド213Cおよび外部端子221Cを互いに導通させる経路を構成するためのものである。
連絡経路231Cは、主面101Cから第2底面121Cに至る経路を構成しており、主に外部端子221Cと第2底面パッド213Cとを導通させている。図31に示すように、本実施形態においては、いくつかの連絡経路231Cは、外部端子221Cのうち凹部105Cと接する辺に繋がっている。また、各連絡経路231Cは、第2凹部120Cの第2傾斜側面122Cを経由して第2底面121Cに至っている。各連絡経路231Cのうち第2傾斜側面122Cに形成された部位は、平面視においてy方向に沿って延びており、y方向に対して傾斜していない。
連絡経路233Cは、主面101Cから第2傾斜側面122C、第2底面121Cおよび第1傾斜側面112Cを経由して第1底面111Cに至る経路を構成しており、外部端子221Cと第1底面パッド211Cとを導通させている。本実施形態においては、1つの連絡経路233Cが形成されており、図中上方において左寄りに位置する外部端子221Cから延びている。
連絡経路234Cは、第2底面121Cから第1傾斜側面112Cに至る経路を構成しており、第2底面パッド213Cと第1傾斜側面パッド212Cとを導通させている。本実施形態においては、連絡経路234Cは、第2底面パッド213Cから迂回するように第1傾斜側面112Cへと進入し、第1傾斜側面パッド212Cに繋がっている。
連絡経路235Cは、第2底面121Cから第1傾斜側面112Cを経由して第1底面111Cに至る経路を構成しており、第2底面パッド213Cと第1底面パッド211Cとを導通させている。本実施形態においては、連絡経路235Cは、平面視においてy方向に沿って直線状に延びている。
連絡経路237Cは、図31における図中左方の第1凹部110Cにおいて、第1底面111Cを経由して一方の第1傾斜側面112Cから他方の第1傾斜側面112Cへと至る経路を構成しており、第1傾斜側面パッド212Cどうしを導通させている。本実施形態においては、連絡経路237Cは、第1底面111Cを経由する部位が平面視において屈曲形状とされている。
なお、本実施形態においては、図中上方左から2番目に位置する外部端子221Cがいわゆるグランド端子とされている。またこの外部端子221Cに導通する第1傾斜側面パッド212C、第1底面パッド211Cおよび第2底面パッド213Cがグランド接続されている。
3つの方位センサ素子311C,312C,313Cは、互いに異なる方向に沿う検出基準軸を有しており、たとえば地磁気に対する半導体装置1Cの姿勢を検出するために用いられる。本実施形態においては、方位センサ素子311C,312C,313Cは、図31に示すように、磁心314C,315C,316Cを有している。磁心314C,315C,316Cは、所定の方向に延びる金属製の棒状部材であり、これらの長手方向が方位センサ素子311C,312C,313Cの上記検出基準軸に相当する。方位センサ素子311C,312C,313Cはさらに、磁心314C,315C,316Cを取り囲むように形成されたコイル(図示略)を有している。方位センサ素子311C,312C,313Cの厚さは、たとえば80μm程度である。
本実施形態においては、方位センサ素子311Cが図31における図中右側の第1凹部110Cの第1底面111Cに支持されており、3つの第1底面パッド211Cを利用してはんだ351Cを介して搭載されている。このような搭載形態により、方位センサ素子311Cの磁心314Cは、x方向に沿っている。
方位センサ素子312Cは、図31における図中左側の第1凹部110Cの図中上方の第1傾斜側面112Cに支持されており、3つの第1傾斜側面パッド212Cを利用してはんだ351Cを介して搭載されている。このような搭載形態により、方位センサ素子312Cの磁心315Cは、x方向に対して直角であり、yz平面に含まれる方向に沿っている。この方向は、方位センサ素子312Cを支持する第1傾斜側面112Cに対して平行である。
方位センサ素子313Cは、図31における図中左側の第1凹部110Cの図中下方の第1傾斜側面112Cに支持されており、3つの第1傾斜側面パッド212Cを利用してはんだ351Cを介して搭載されている。このような搭載形態により、方位センサ素子313Cの磁心316Cは、x方向に対して直角であり、yz平面に含まれる方向に沿っている。この方向は、方位センサ素子313Cを支持する第1傾斜側面112Cに対して平行である。
集積回路素子330Cは、3つの方位センサ素子311C,312C,313Cを用いた方位検出処理を制御するためのものである。本実施形態においては、集積回路素子330Cは、いわゆるASIC(Application Specific Integrated Circuit)素子として構成されており、その厚さが80〜100μm程度とされている。
集積回路素子330Cは、第2底面121Cに支持されており、第2底面パッド213Cを利用してはんだ351Cを介して搭載されている。図31に示すように、集積回路素子330Cは、2つの第1凹部110Cを囲むように略矩形状に配置された複数の第2底面パッド213Cを利用して搭載されることにより、その四辺付近が支持されている。また、集積回路素子330Cは、平面視において2つの第1凹部110Cのすべてを覆っている。また、集積回路素子330Cは、平面視において、方位センサ素子311C,312C,313Cのすべてと重なっている。図32〜図34に示すように、集積回路素子330Cは、z方向において第2凹部120Cに内包されている。
方位センサ素子311C,312C,313Cを用いた集積回路素子330Cによる方位検出処理は、たとえば以下のようにして行われる。上述したとおり、方位センサ素子311C,312C,313Cは、各々が上記コイルに取り囲まれた磁心314C,315C,316Cを有している。方位センサ素子311C,312C,313Cが上述した搭載形態とされることにより、方位センサ素子311C,312C,313C、すなわち磁心314C,315C,316Cは、互いに異なる方向に沿っている。これらの磁心314C,315C,316Cが沿う方向は、集積回路素子330Cに既知の情報として記憶されている。
半導体装置1Cは、たとえば特開2006−47267号公報に開示された手法に基いて方位センサ素子311C,312C,313Cを用いることにより、地磁気に対してどのような姿勢であるかを、三次元的に検出することができる(三軸検出)。集積回路素子330Cは、外部端子221Cから外部からの指令によってあるいは自律的に、半導体装置1Cの方位検出結果を信号として出力する。
封止樹脂400Cは、方位センサ素子311C,312C,313Cおよび集積回路素子330Cを覆っており、凹部105Cに充填されている。本実施形態においては、封止樹脂400Cは、第1封止樹脂410Cおよび第2封止樹脂420Cからなる。
第1封止樹脂410Cは、おおむね第1凹部110Cに充填されており、方位センサ素子311C,312C,313Cの全体を覆っている。一方、第1封止樹脂410Cは、第2底面パッド213Cおよび集積回路素子330Cは覆っていない。
第2封止樹脂420Cは、おおむね第2凹部120Cに充填されており、集積回路素子330Cのすべてを覆っている。一方、第2封止樹脂420Cは、外部端子221Cを露出させている。また、第2封止樹脂420Cは、平面視において基板100Cの外縁から内方に若干退避した位置に設けられている。
第1封止樹脂410Cおよび第2封止樹脂420Cの材質としては、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール(PBO)樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。第1封止樹脂410Cおよび第2封止樹脂420Cは、透光性樹脂または非透光性樹脂のいずれであってもよいが、本実施形態においては、非透光性樹脂が好ましい。
次に、半導体装置1Cの作用について説明する。
本実施形態によれば、3つの方位センサ素子311C,312C,313Cが半導体材料からなる基板100Cの凹部105Cの2つの第1凹部110Cに収容されている。このため、3つの方位センサ素子311C,312C,313Cを支持するためのリードを設ける必要がない。リードを金型成形する場合と比較して、半導体材料からなる基板100Cは、形状を作り変えるために発生する費用が少ない。したがって、半導体装置1Cのコストを低減することができる。特に、半導体装置1Cを少量生産する場合に、コスト低減効果が顕著である。
凹部105Cを第1凹部110Cおよび第2凹部120Cによって二段形状に形成することにより、第1凹部110Cを方位センサ素子311C,312C,313Cを収容する専用の空間として用いることができる。
方位センサ素子312C,313Cが第1傾斜側面112Cによって支持されていることにより、方位センサ素子312C,313Cの方位検出軸を規定する磁心315C,316Cを正確に既知の角度に設定することができる。これは、半導体装置1Cによる3軸検出をより正確に行うのに適している。方位センサ素子311Cが、第1底面111Cに支持されていることにより、方位センサ素子311Cの磁心314Cを方位センサ素子312C,313Cの磁心315C,316Cに対して異なる角度で正確に設置することができる。また、磁心314Cと磁心315C,316Cとを比較的大きい角度をなす位置関係とすることができる。これは、半導体装置1Cの検出精度向上に有利である。
基板100Cが、Si単結晶に代表される半導体材料の単結晶からなることにより、第1傾斜側面112Cおよび第2傾斜側面122Cを第1底面111Cおよび第2底面121Cに対して既知の所定角度だけ正確に傾いた面として仕上げることができる。特に、基板100CがSiからなり、主面101Cとして(110)面を採用することにより、第1底面111Cおよび第2底面121Cに対する4つの第1傾斜側面112Cおよび2つの第2傾斜側面122Cの角度をいずれも45°程度に設定することができる。これにより、半導体装置1Cをバランスの良い形状構成とすることが可能である。一方、主面101Cとして(110)面を採用することにより、第1起立側面113Cおよび第2起立側面123Cを形成することができる。第1起立側面113Cおよび第2起立側面123Cは、第1底面111Cおよび第2底面121Cに対して直角である。このため、半導体装置1Cの平面視寸法を縮小するのに適している。また、2つの第1凹部110Cに方位センサ素子311C,312C,313Cを分けて収容することにより、各第1凹部110Cを比較的小さくすることが可能であり、半導体装置1Cの小型化を図ることができる。
集積回路素子330Cが、第2底面121Cに支持されるとともに、平面視において2つの第1凹部110Cのすべてと重なることにより、z方向において方位センサ素子311C,312C,313Cと集積回路素子330Cとを立体的に配置することができる。これにより、半導体装置1Cの小型化と高機能化とを両立することができる。
集積回路素子330Cの四辺部分が第2底面121Cによって支持されていることにより、集積回路素子330Cを安定して支持するのに好適である。
主面101Cに外部端子221Cが形成されていることにより、外部端子221C側(主面101C側)を実装側として、半導体装置1Cをいわゆる面実装することができる。
第2底面121Cに第2底面パッド213Cを形成することにより、集積回路素子330Cを第2底面121Cに適切に搭載することができる。
第1底面111Cに第1底面パッド211Cを形成することにより、方位センサ素子311Cを第1底面111Cに沿った姿勢で、確実に搭載することができる。第1傾斜側面112Cに第1傾斜側面パッド212Cを形成することにより、方位センサ素子312C,313Cを第1傾斜側面112Cに沿った姿勢で、確実に搭載することができる。
配線層200Cが連絡経路231C,233C,234C,235C,237Cを有することにより、外部端子221C、第2底面パッド213C、第1底面パッド211Cおよび第1傾斜側面パッド212Cのうち所望のものどうしを適切に導通させることができる。連絡経路231Cが第2傾斜側面122Cを経由していることにより、立体的な形状とされた基板100Cに形成された外部端子221Cおよび第2底面パッド213Cを適切に導通させることが可能であり、断線などのおそれが少ない。また、連絡経路233C,234C,235Cが第1傾斜側面112Cを経由することにより、断線などのおそれが少ない。また、連絡経路231C,233C,234C,235C,237Cは、第1起立側面113Cおよび第2起立側面123Cのいずれも経由していない。これにより、断線のおそれをさらに少なくすることができる。
3つの方位センサ素子311C,312C,313Cが封止樹脂400Cに覆われていることにより、これらの方位センサ素子311C,312C,313Cを適切に保護することができる。封止樹脂400Cを第1封止樹脂410Cおよび第2封止樹脂420Cからなる構成とすることにより、第1凹部110Cおよび第2凹部120Cからなる二段形状とされた凹部105Cを適切に埋め尽くすことができる。
第1封止樹脂410Cが主に第1凹部110Cに充填される構成とすることにより、集積回路素子330Cが搭載される前に、3つの方位センサ素子311C,312C,313Cを適切に覆うことができる。また、第2封止樹脂420Cによって集積回路素子330Cを覆うことにより、集積回路素子330Cと3つの方位センサ素子311C,312C,313Cとの間に意図しない隙間が生じないように封止樹脂400Cを形成することができる。第2封止樹脂420Cが外部端子221Cを露出させていることにより、半導体装置1Cを容易に面実装可能であるとともに、半導体装置1Cが実装されるたとえば回路基板と集積回路素子330Cや3つの方位センサ素子311C,312C,313Cが不当に導通してしまうことを適切に回避することができる。
図36〜図38は、本発明の第4実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置1Dは、基板100D、配線層200D、集積回路素子330D、チップ抵抗器341D、コイル342D、コンデンサ343D、ヒューズ344Dおよび封止樹脂400Dを備えている。図37は、図36におけるXXXVII−XXXVII線に沿うzx平面における断面図であり、図38は、図36におけるXXXVIII−XXXVIII線に沿うyz平面における断面図である。
半導体装置1Dは、以下に説明する構成により、面実装可能なたとえばDC/DCコンバータモジュールとして構成されている。半導体装置1Dのサイズの一例を挙げると、平面視寸法が2.68mmX2.40mm程度、厚さが0.66mm程度である。
基板100Dは、半導体装置1Dの土台となるものであり、基材103Dおよび絶縁層104Dからなる。基板100Dは、主面101D、裏面102D、凹部105Dを有する。基板100Dの厚さは、たとえば600μm程度である。なお、本実施形態においては、主面101Dおよび裏面102Dがz方向において互いに反対側を向いており、z方向が半導体装置1Dの厚さ方向に相当する。また、x方向およびy方向は、いずれもz方向に対して直角である。
基材103Dは、半導体材料の単結晶からなり、本実施形態においては、Si単結晶からなる。また、絶縁層104Dは、本実施形態においては、SiO2からなる。なお、基材103Dの材質は、Siに限定されず、後述する意図を満たす凹部105Dを形成可能なものであればよい。絶縁層104Dは、基材103Dのうち裏面102Dとは反対側から臨む部分を覆っている。絶縁層104Dの厚さは、たとえば0.7〜1.0μm程度である。
本実施形態においては、主面101Dとして、基材103Dの(100)面が採用されている。凹部105Dは、主面101Dから裏面102Dに向かって凹んでいる。本実施形態においては、凹部105Dは、2つの第1凹部110Dおよび第2凹部120Dからなる。2つの第1凹部110Dは、裏面102D側に位置し、各々が第1底面111Dおよび4つの第1傾斜側面112Dを有する。第2凹部120Dは、第1凹部110Dよりも主面101D側に位置し、第2底面121Dおよび4つの第2傾斜側面122Dを有する。これらの第1凹部110Dおよび第2凹部120Dの形状は、主面101Dとして(100)面が採用されていることに依存している。
凹部105Dが形成されていることにより、主面101Dは、平面視矩形環状とされている。
2つの第1凹部110Dは、各々が平面視矩形状であり、y方向において離れて配置されている。各第1凹部110Dの4つの第1傾斜側面112Dは、平面視において第1底面111Dを囲み、かつ第1底面111Dと接する部分を上底とする略台形状である。各第1傾斜側面112Dは、第1底面111Dに対して傾いている。本実施形態においては、第1傾斜側面112Dのxy平面に対する角度が55°程度である。なお、第1傾斜側面112Dが略台形状であり、かつ上記角度が55°である点は、主面101Dとして(100)面を採用したことに依存している。
第2凹部120Dは、平面視矩形状である。第2底面121Dは、平面視略矩形状であり、2つの第1凹部110Dによって二つの隅部が切り取られた形状となっている。また、第2底面121Dおよび第2傾斜側面122Dに、4つの第1傾斜側面112Dに繋がっている。4つの第2傾斜側面122Dは、平面視において第2底面121Dを囲み、第2底面121Dと接する部分を上底とする略台形状である。各第2傾斜側面122Dは、第2底面121Dに対して傾いている。本実施形態においては、第2傾斜側面122Dのxy平面に対する角度が55°程度である。なお、第2傾斜側面122Dが略台形状であり、かつ上記角度が55°である点は、主面101Dとして(100)面を採用したことに依存している。
配線層200Dは、集積回路素子330D、チップ抵抗器341D、コイル342D、コンデンサ343Dおよびヒューズ344Dを搭載し、これらに入出力する電流経路を構成するためのものである。配線層200Dは、絶縁層104D上に形成されており、本実施形態においては、バリアシード層201Dとめっき層202Dとが積層された構造となっている。
バリアシード層201Dは、所望のめっき層202Dを形成するためのいわゆる下地層であり、絶縁層104D上に形成されている。バリアシード層201Dは、絶縁層104D上に形成されたたとえばバリア層としてのTi層とこのバリア層上に積層されたシード層としてのCu層とからなる。バリアシード層201Dは、たとえばスパッタリングによって形成される。
めっき層202Dは、たとえばCuからなりバリアシード層201Dを利用した電解めっきによって形成される。めっき層202Dの厚さは、たとえば5μm程度である。
本実施形態においては、配線層200Dは、第1底面パッド211D、第2底面パッド213D、外部端子221Dおよび連絡経路231D,233D,235D,238Dを有している。
第1底面パッド211Dは、各第1凹部110Dの第1底面111Dに形成されている。本実施形態においては、第1底面パッド211Dは、コイル342Dを搭載するために用いられる。
第2底面パッド213Dは、第2凹部120Dの第2底面121Dに形成されている。本実施形態においては、第2底面パッド213Dは、集積回路素子330D、チップ抵抗器341D、コンデンサ343Dおよびヒューズ344Dを搭載するために用いられる。
外部端子221Dは、主面101Dに形成されており、半導体装置1Dをたとえば図示しない電子機器の回路基板に面実装するために用いられる。外部端子221Dは、上述したバリアシード層201Dおよびめっき層202D上に、さらにたとえばNi,Pd,Duなどの金属を無電解めっきすることによって得られたバンプが形成された構造とされている。これにより、図37および図38に示すように、外部端子221Dは、z方向に膨出した形状となっている。
連絡経路231D,233D,235D,238Dは、第1底面パッド211D、第2底面パッド213Dおよび外部端子221Dを互いに導通させる経路を構成するためのものである。
連絡経路231Dは、主面101Dから第2底面121Dに至る経路を構成しており、主に外部端子221Dと第2底面パッド213Dとを導通させている。連絡経路231Dは、第2凹部120Dの第2傾斜側面122Dを経由して第2底面121Dに至っている。
連絡経路233Dは、主面101Dから第1底面111Dに至る経路を構成しており、外部端子221Dと第1底面パッド211Dとを導通させている。本実施形態においては、連絡経路233Dは、外部端子221Dから第2傾斜側面122Dおよび第1傾斜側面112Dを経由して第1底面111Dに至っている。
連絡経路235Dは、第2底面121Dから第1傾斜側面112Dを経由して第1底面111Dに至る経路を構成しており、第2底面パッド213Dと第1底面パッド211Dとを導通させている。
連絡経路238Dは、第2底面121D内における経路を構成しており、第2底面パッド213Dどうしを導通させている。
チップ抵抗器341D、コイル342D、コンデンサ343D、ヒューズ344Dは、それぞれが面実装可能な面実装端子(図示略)を有する個片状の素子であり、いわゆるディスクリート素子として分類される素子である。これらのチップ抵抗器341D、コイル342D、コンデンサ343D、ヒューズ344Dは、DC/DCコンバータモジュールとしての半導体装置1Dが果たすべき機能を構築するために、各々が電気的に単機能なはたらきを果たす。なお、上述した方位センサ素子や加速度センサ素子であっても、面実装可能な面実装端子(図示略)を有する個片状の素子という点において、ディスクリート素子として分類しうる。
チップ抵抗器341D、コンデンサ343D、ヒューズ344Dは、第2底面121Dに支持されており、第2底面パッド213Dを用いてはんだ351Dを介して搭載されている。
コイル342Dは、チップ抵抗器341D、コンデンサ343D、ヒューズ344Dと比べて一般的に背が高い素子である。本実施形態においては、コイル342Dは、第1底面111Dに支持されており、第1底面パッド211Dを用いてはんだ351Dを介して搭載されている。なお、図37および図38に示すように、コイル342Dは、下側部分が第1凹部110Aに収容されており、上側部分が第2凹部120Dに収容されている。
集積回路素子330Dは、チップ抵抗器341D、コイル342D、コンデンサ343D、ヒューズ344Dを用いたDC/DCコンバータ処理を制御するためのものである。本実施形態においては、集積回路素子330Dは、いわゆるASIC(Application Specific Integrated Circuit)素子として構成されており、その厚さが80〜100μm程度とされている。
集積回路素子330Dは、第2底面121Dに支持されており、第2底面パッド213Dを利用してはんだ351Dを介して搭載されている。図36および図38に示すように、集積回路素子330Dは、z方向において第2凹部120Dに内包されている。
封止樹脂400Dは、チップ抵抗器341D、コイル342D、コンデンサ343D、ヒューズ344Dおよび集積回路素子330Dを覆っており、凹部105Dに充填されている。また、封止樹脂400Dは、外部端子221Dを露出させている。また、封止樹脂400Dは、平面視において基板100Dの外縁から内方に若干退避した位置に設けられている。
封止樹脂400Dの材質としては、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール(PBO)樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。封止樹脂400Dは、透光性樹脂または非透光性樹脂のいずれであってもよいが、本実施形態においては、非透光性樹脂が好ましい。
次に、半導体装置1Dの作用について説明する。
本実施形態によれば、チップ抵抗器341D、コイル342D、コンデンサ343D、ヒューズ344Dおよび集積回路素子330Dが半導体材料からなる基板100Dの凹部105Dの第1凹部110Dおよび第2凹部120Dに収容されている。このため、チップ抵抗器341D、コイル342D、コンデンサ343D、ヒューズ344Dおよび集積回路素子330Dを支持するためのリードを設ける必要がない。リードを金型成形する場合と比較して、半導体材料からなる基板100Dは、形状を作り変えるために発生する費用が少ない。したがって、半導体装置1Dのコストを低減することができる。特に、半導体装置1Dを少量生産する場合に、コスト低減効果が顕著である。
凹部105Dを第1凹部110Dおよび第2凹部120Dによって二段形状に形成することにより、第1凹部110Dを比較的背が高い素子であるコイル342Dを収容する専用の空間として用いることができる。
基板100Dが、Siに代表される半導体材料の単結晶からなることにより、第1傾斜側面112Dおよび第2傾斜側面122Dを第1底面111Dおよび第2底面121Dに対して既知の所定角度だけ正確に傾いた面として仕上げることができる。特に、基板100DがSiからなり、主面101Dとして(100)面を採用することにより、第1底面111Dおよび第2底面121Dに対する8つの第1傾斜側面112Dおよび4つの第2傾斜側面122Dの角度をいずれも55°程度に設定することができる。これにより、半導体装置1Dをバランスの良い形状構成とすることが可能である。
主面101Dに外部端子221Dが形成されていることにより、外部端子221D側(主面101D側)を実装側として、半導体装置1Dをいわゆる面実装することができる。
第2底面121Dに第2底面パッド213Dを形成することにより、チップ抵抗器341D、コンデンサ343D、ヒューズ344Dおよび集積回路素子330Dを第2底面121Dに適切に搭載することができる。
第1底面111Dに第1底面パッド211Dを形成することにより、コイル342Dを確実に搭載することができる。
配線層200Dが連絡経路231D,233D,235D,238Dを有することにより、外部端子221D、第2底面パッド213Dおよび第1底面パッド211Dのうち所望のものどうしを適切に導通させることができる。連絡経路231D,233Dが第2傾斜側面122Dを経由していることにより、立体的な形状とされた基板100Dに形成された外部端子221Dと第1底面パッド211Dおよび第2底面パッド213Dを適切に導通させることが可能であり、断線などのおそれが少ない。また、連絡経路235Dが第1傾斜側面112Dを経由することにより、断線などのおそれが少ない。
チップ抵抗器341D、コイル342D、コンデンサ343D、ヒューズ344Dおよび集積回路素子330Dが封止樹脂400Dに覆われていることにより、これらを適切に保護することができる。
図39および図40は、本発明の第5実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置1Eは、基板100E、配線層200E、チップ抵抗器341E、CCD撮像素子331E、ドライバIC333E、および封止樹脂400Eを備えている。なお、図39においては、理解の便宜上、封止樹脂400Eを省略しており、CCD撮像素子331Eを想像線で示している。図40は、図39におけるXL−XL線に沿うzx平面における断面図である。
半導体装置1Eは、以下に説明する構成により、撮像によって電子画像データを生成可能であり、かつ面実装可能な撮像モジュールとして構成されている。
基板100Eは、半導体装置1Eの土台となるものであり、基材103Eおよび絶縁層104Eからなる。基板100Eは、主面101E、裏面102E、凹部105Eを有する。なお、本実施形態においては、主面101Eおよび裏面102Eがz方向において互いに反対側を向いており、z方向が半導体装置1Eの厚さ方向に相当する。また、x方向およびy方向は、いずれもz方向に対して直角である。
基材103Eは、半導体材料の単結晶からなり、本実施形態においては、Si単結晶からなる。また、絶縁層104Eは、本実施形態においては、SiO2からなる。なお、基材103Eの材質は、Siに限定されず、後述する意図を満たす凹部105Eを形成可能なものであればよい。絶縁層104Eは、基材103Eのうち裏面102Eとは反対側から臨む部分を覆っている。絶縁層104Eの厚さは、たとえば0.7〜1.0μm程度である。また、本実施形態においては、裏面102Eにも絶縁層104Eを形成してもよい。
本実施形態においては、主面101Eとして、基材103Eの(100)面が採用されている。凹部105Eは、主面101Eから裏面102Eに向かって凹んでいる。本実施形態においては、凹部105Eは、第1凹部110Eおよび第2凹部120Eからなる。第1凹部110Eは、裏面102E側に位置し、第1底面111Eおよび4つの第1傾斜側面112Eを有する。第2凹部120Eは、第1凹部110Eよりも主面101E側に位置し、第2底面121Eおよび4つの第2傾斜側面122Eを有する。これらの第1凹部110Eおよび第2凹部120Eの形状は、主面101Eとして(100)面が採用されていることに依存している。
凹部105Eが形成されていることにより、主面101Eは、平面視矩形環状とされている。
第1凹部110Eは、平面視略正方形であり、第1底面111Eは、平面視正方形状である。4つの第1傾斜側面112Eは、平面視において第1底面111Eを囲み、かつ互いに略合同であり、第1底面111Eと接する部分を上底とする略台形状である。各第1傾斜側面112Eは、第1底面111Eに対して傾いている。本実施形態においては、第1傾斜側面112Eのxy平面に対する角度が55°程度である。なお、第1傾斜側面112Eが互いに略合同な略台形状であり、かつ上記角度が55°である点は、主面101Eとして(100)面を採用したことに依存している。
第2凹部120Eは、平面視正方形状であり、第2底面121Eは、平面視矩形環状であり、第1凹部110Eを囲んでいる。また、第2底面121Eは、4つの第1傾斜側面112Eに繋がっている。4つの第2傾斜側面122Eは、平面視において第2底面121Eを囲み、第2底面121Eと接する部分を上底とする略台形状である。各第2傾斜側面122Eは、第2底面121Eに対して傾いている。本実施形態においては、第2傾斜側面122Eのxy平面に対する角度が55°程度である。なお、第2傾斜側面122Eが略台形状であり、かつ上記角度が55°である点は、主面101Eとして(100)面を採用したことに依存している。
なお、本実施形態においては、第1凹部110Eの中心と第2凹部120Eの中心が略一致した配置となっている。
配線層200Eは、CCD撮像素子331E、ドライバIC333Eおよびチップ抵抗器341Eを搭載し、これらに入出力する電流経路を構成するためのものである。配線層200Eは、絶縁層104E上に形成されており、本実施形態においては、バリアシード層201Eとめっき層202Eとが積層された構造となっている。
バリアシード層201Eは、所望のめっき層202Eを形成するためのいわゆる下地層であり、絶縁層104E上に形成されている。バリアシード層201Eは、絶縁層104E上に形成されたたとえばバリア層としてのTi層とこのバリア層上に積層されたシード層としてのCu層とからなる。バリアシード層201Eは、たとえばスパッタリングによって形成される。
めっき層202Eは、たとえばCuからなりバリアシード層201Eを利用した電解めっきによって形成される。めっき層202Eの厚さは、たとえば5μm程度である。
本実施形態においては、配線層200Eは、第1底面パッド211E、第2底面パッド213E、外部端子222Eおよび連絡経路235E,238Eを有している。
第1底面パッド211Eは、第1凹部110Eの第1底面111Eに形成されている。本実施形態においては、第1底面パッド211Eは、チップ抵抗器341EおよびドライバIC333Eを搭載するために用いられる。
第2底面パッド213Eは、第2凹部120Eの第2底面121Eに形成されている。本実施形態においては、第2底面パッド213Eは、CCD撮像素子331Eを搭載するために用いられる。
外部端子222Eは、裏面102Eに形成されており、半導体装置1Eをたとえば図示しない電子機器の回路基板に面実装するために用いられる。外部端子222Eは、上述したバリアシード層201Eおよびめっき層202E上に、さらにたとえばNi,Pd,Euなどの金属を無電解めっきすることによって得られたバンプが形成された構造とされている。これにより、図40に示すように、外部端子222Eは、z方向に膨出した形状となっている。第1底面パッド211Eおよび第2底面パッド213Eと外部端子222Eとを導通させるために、半導体装置1Eは、複数のスルーホール経路240Eを有している。各スルーホール経路240Eは、基板100Eを第2底面121Eから裏面102Eへと貫通しており、たとえばめっき層202Eと同様のCuからなる。スルーホール経路240Eは、めっき層202Eを形成する手法と同様の手法で同時に形成してもよい。外部端子222Eが設けられていることにより、半導体装置1Eは、裏面102E側が実装面とされている。
連絡経路235E,238Eは、第1底面パッド211E、第2底面パッド213Eおよび外部端子222Eを互いに導通させる経路を構成するためのものである。
連絡経路235Eは、第2底面121Eから第1傾斜側面112Eを経由して第1底面111Eに至る経路を構成しており、第2底面パッド213Eと第1底面パッド211Eとを導通させている。
連絡経路238Eは、第1底面111Eに形成されており、第1底面パッド211Eどうしを導通させている。
CCD撮像素子331Eは、撮像面332Eを有しており、撮像面332Eに受けた光に基づいて画像データを出力する機能を有する。撮像面332Eは、マトリクス状に配置された複数の受光画素を有する。
CCD撮像素子331Eは、撮像面332Eが上方を向く姿勢で第2底面121Eに支持されており、第2底面パッド213Eを利用してはんだ351Eを介して搭載されている。また、CCD撮像素子331Eは、平面視において第1凹部110Eのすべてを覆っている。また、CCD撮像素子331Eは、平面視において、チップ抵抗器341EおよびドライバIC333Eのすべてと重なっている。図40に示すように、CCD撮像素子331Eは、z方向において第2凹部120Eから若干上方に突出している。
チップ抵抗器341Eは、CCD撮像素子331EおよびドライバIC333Eへの電位あるいは電流を調整するためのものである。チップ抵抗器341Eは、第1底面111Eに支持されており、3つの第1底面パッド211Eを利用してはんだ351Eを介して搭載されている。
ドライバIC333Eは、CCD撮像素子331Eの撮像処理を制御するためのものである。本実施形態においては、ドライバIC333Eは、第1底面111Eに支持されており、第1底面パッド211Eを利用してはんだ351Eを介して搭載されている。
封止樹脂400Eは、チップ抵抗器341EおよびドライバIC333Eの全体とCCD撮像素子331Eの下方一部とを覆っており、凹部105Eに充填されている。本実施形態においては、封止樹脂400Eは、第1封止樹脂410Eおよび第2封止樹脂420Eからなる。
第1封止樹脂410Eは、おおむね第1凹部110Eに充填されており、チップ抵抗器341EおよびドライバIC333Eの全体を覆っている。一方、第1封止樹脂410Eは、第2底面パッド213EおよびCCD撮像素子331Eは覆っていない。
第2封止樹脂420Eは、おおむね第2凹部120Eに充填されており、CCD撮像素子331Eの下方一部を覆っている。一方、第2封止樹脂420Eは、CCD撮像素子331Eの撮像面332Eを露出させている。また、第2封止樹脂420Eは、平面視において基板100Eの外縁から内方に若干退避した位置に設けられている。
第1封止樹脂410Eおよび第2封止樹脂420Eの材質としては、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール(PBO)樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。第1封止樹脂410Eおよび第2封止樹脂420Eは、透光性樹脂または非透光性樹脂のいずれであってもよいが、本実施形態においては、非透光性樹脂が好ましい。
次に、半導体装置1Eの作用について説明する。
本実施形態によれば、チップ抵抗器341EおよびドライバIC333Eの全体とCCD撮像素子331Eの下方一部が半導体材料からなる基板100Eの凹部105Eに収容されている。このため、3つのチップ抵抗器341EおよびドライバIC333Eの全体とCCD撮像素子331Eの下方一部を支持するためのリードを設ける必要がない。リードを金型成形する場合と比較して、半導体材料からなる基板100Eは、形状を作り変えるために発生する費用が少ない。したがって、半導体装置1Eのコストを低減することができる。特に、半導体装置1Eを少量生産する場合に、コスト低減効果が顕著である。
凹部105Eを第1凹部110Eおよび第2凹部120Eによって二段形状に形成することにより、第1凹部110Eをチップ抵抗器341EおよびドライバIC333Eを収容する専用の空間として用いることができる。
基板100Eが、Si単結晶に代表される半導体材料の単結晶からなることにより、第1傾斜側面112Eおよび第2傾斜側面122Eを第1底面111Eおよび第2底面121Eに対して既知の所定角度だけ正確に傾いた面として仕上げることができる。特に、基板100EがSiからなり、主面101Eとして(100)面を採用することにより、第1底面111Eおよび第2底面121Eに対する4つの第1傾斜側面112Eおよび4つの第2傾斜側面122Eの角度をいずれも55°程度に設定することができる。これにより、半導体装置1Eをバランスの良い形状構成とすることが可能である。
CCD撮像素子331Eが、第2底面121Eに支持されるとともに、平面視において第1凹部110Eと重なることにより、z方向においてチップ抵抗器341EおよびドライバIC333EとCCD撮像素子331Eとを立体的に配置することができる。これにより、半導体装置1Eの小型化と高機能化とを両立することができる。
CCD撮像素子331Eの四辺が、第2底面121Eのうち第1凹部110Eを囲む4つの部位によって支持されていることにより、CCD撮像素子331Eを安定して支持することができる。
裏面102Eに外部端子222Eが形成されていることにより、外部端子222E側(裏面102E側)を実装側として、半導体装置1Eをいわゆる面実装することができる。この面実装により、CCD撮像素子331Eの撮像面332Eを、撮影に適した方向に向ける事ができる。
第2底面121Eに第2底面パッド213Eを形成することにより、CCD撮像素子331Eを第2底面121Eに適切に搭載することができる。
連絡経路235Eが第1傾斜側面112Eを経由していることにより、立体的な形状とされた基板100Eに形成された第2底面パッド213Eおよび第1底面パッド211Eを適切に導通させることが可能であり、断線などのおそれが少ない。
チップ抵抗器341EおよびドライバIC333Eの全体とCCD撮像素子331Eの一部とが封止樹脂400Eに覆われていることにより、これらを適切に保護することができる。封止樹脂400Eを第1封止樹脂410Eおよび第2封止樹脂420Eからなる構成とすることにより、第1凹部110Eおよび第2凹部120Eからなる二段形状とされた凹部105Eを適切に埋め尽くすことができる。
第1封止樹脂410Eが主に第1凹部110Eに充填される構成とすることにより、CCD撮像素子331Eが搭載される前に、チップ抵抗器341EおよびドライバIC333Eを適切に覆うことができる。また、第2封止樹脂420EによってCCD撮像素子331Eの下方部分のみを覆うことにより、CCD撮像素子331Eを適切に保護しつつ、撮像面332Eを外部に露出させ、撮影可能な状態とすることができる。また、CCD撮像素子331Eとチップ抵抗器341EおよびドライバIC333Eとの間に意図しない隙間が生じないように封止樹脂400Eを形成することができる。
本発明に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
(付記1A)
主面、およびこの主面から凹む凹部を有し、かつ半導体材料からなる基板と、
上記基板に形成された配線層と、
上記凹部に収容され、互いに異なる方向に沿う検出基準軸を有する3つの方位センサ素子と、
を備えることを特徴とする、半導体装置。
(付記2A)
上記凹部は、底面およびこの底面に対して傾いた傾斜側面を有しており、
上記3つの方位センサ素子の少なくともいずれか1つは、上記傾斜側面に支持されている、付記1Aに記載の半導体装置。
(付記3A)
上記凹部は、上記3つの方位センサ素子を収容し、第1底面および第1傾斜側面を有する第1凹部と、上記第1傾斜側面に繋がる第2底面およびこの第2底面および上記主面に繋がる第2傾斜側面を有する第2凹部と、を含んでいる、付記2Aに記載の半導体装置。
(付記4A)
上記3つの方位センサ素子の少なくとも1つが、上記第1底面に支持されている、付記3Aに記載の半導体装置。
(付記5A)
上記3つの方位センサ素子の少なくとも1つが、上記第1傾斜側面に支持されている、付記4Aに記載の半導体装置。
(付記6A)
上記基板は、半導体材料の単結晶からなる、付記3Aないし5Aのいずれかに記載の半導体装置。
(付記7A)
上記半導体材料は、Siである、付記6Aに記載の半導体装置。
(付記8A)
上記主面は、(100)面であり、
上記第1凹部は、4つの上記第1傾斜側面を有し、
上記第2凹部は、4つの上記第2傾斜側面を有する、付記7Aに記載の半導体装置。
(付記9A)
上記主面は、(110)面であり、
上記第1凹部は、上記第1底面を挟んで離間した2つの上記第1傾斜側面と、上記第1底面を挟んで離間し、かつ上記第1底面に対して直角である2つの第1起立側面と、を有し、
上記第2凹部は、上記第2底面を挟んで離間した2つの上記第2傾斜側面と、上記第2底面を挟んで離間し、かつ上記第2底面に対して直角である2つの第2起立側面と、を有する、付記7Aに記載の半導体装置。
(付記10A)
互いに異なる3方向の加速度を検出する加速度センサ素子をさらに備える、付記8Aまたは9Aに記載の半導体装置。
(付記11A)
上記加速度センサ素子は、上記第1凹部に収容されている、付記10Aに記載の半導体装置。
(付記12A)
上記加速度センサ素子は、上記第1底面に支持されている、付記11Aに記載の半導体装置。
(付記13A)
上記第2底面に支持され、かつ上記主面の法線方向視において上記第1凹部の少なくとも一部と重なる集積回路素子を備える、付記8Aないし12Aのいずれかに記載の半導体装置。
(付記14A)
上記集積回路素子は、少なくとも上記第2底面のうち上記第1凹部を挟む2つの部位によって支持されている、付記13Aに記載の半導体装置。
加速度センサ
(付記15A)
上記配線層は、上記主面に形成された複数の外部端子を有する、付記13Aまたは14Aに記載の半導体装置。
(付記16A)
上記配線層は、上記第2底面に形成され、上記集積回路素子を搭載するための複数の第2底面パッドを有する、付記15Aに記載の半導体装置。
(付記17A)
上記配線層は、上記第1底面に形成され、上記方位センサ素子を搭載するための複数の第1底面パッドを有する、付記16Aに記載の半導体装置。
(付記18A)
上記配線層は、上記第1傾斜側面に形成され、上記方位センサ素子を搭載するための複数の第1傾斜側面パッドを有する、付記17Aに記載の半導体装置。
(付記19A)
上記配線層は、上記外部端子、上記第2底面パッド、上記第1底面パッドおよび上記第1傾斜側面パッドのいずれかどうしを接続する連絡経路を有する、付記18Aに記載の半導体装置。
(付記20A)
上記連絡経路は、上記第2傾斜側面を経由している、付記19Aに記載の半導体装置。
(付記21A)
上記連絡経路は、上記第1傾斜側面を経由している、付記19Aまたは20Aに記載の半導体装置。
(付記22A)
上記3つの方位センサ素子を覆う封止樹脂を備える、付記15Aないし21Aのいずれかに記載の半導体装置。
(付記23A)
上記封止樹脂は、上記3つの方位センサ素子の少なくともいずれかを覆う第1封止樹脂と、上記集積回路素子の少なくとも一部を覆う第2封止樹脂と、からなる、付記22Aに記載の半導体装置。
(付記24A)
上記第2封止樹脂は、上記集積回路素子の全体を覆っている、付記23Aに記載の半導体装置。
(付記25A)
上記第2封止樹脂は、上記外部端子を露出させている、付記24Aに記載の半導体装置。
(付記1B)
主面、およびこの主面から凹む凹部を有し、かつ半導体材料からなる基板と、
上記基板に形成された配線層と、
上記凹部に収容された1以上の素子と、
上記1以上素子の少なくとも一部を覆う追加の素子と、
を備えることを特徴とする、半導体装置。
(付記2B)
上記凹部は、上記1以上の素子を収容し、第1底面および第1傾斜側面を有する第1凹部と、上記第1傾斜側面に繋がる第2底面およびこの第2底面および上記主面に繋がる第2傾斜側面を有する第2凹部と、を含んでいる、付記1Bに記載の半導体装置。
(付記3B)
上記追加の素子は、上記第2底面に支持され、かつ上記主面の法線方向視において上記第1凹部の少なくとも一部と重なる、付記2Bに記載の半導体装置。
(付記4B)
上記追加の素子は、少なくとも上記第2底面のうち上記第1凹部を挟む2つの部位によって支持されている、付記3Bに記載の半導体装置。
(付記5B)
上記1以上の素子の少なくとも1つが、上記第1底面に支持されている、付記3Bまたは4Bに記載の半導体装置。
(付記6B)
上記1以上の素子の少なくとも1つが、上記第1傾斜側面に支持されている、付記3Bないし5Bのいずれかに記載の半導体装置。
(付記7B)
上記基板は、半導体材料の単結晶からなる、付記3Bないし6Bのいずれかに記載の半導体装置。
(付記8B)
上記半導体材料は、Siである、付記7Bに記載の半導体装置。
(付記9B)
上記主面は、(100)面であり、
上記第1凹部は、4つの上記第1傾斜側面を有し、
上記第2凹部は、4つの上記第2傾斜側面を有する、付記8Bに記載の半導体装置。
(付記10B)
上記主面は、(110)面であり、
上記第1凹部は、上記第1底面を挟んで離間した2つの上記第1傾斜側面と、上記第1底面を挟んで離間し、かつ上記第1底面に対して直角である2つの第1起立側面と、を有し、
上記第2凹部は、上記第2底面を挟んで離間した2つの上記第2傾斜側面と、上記第2底面を挟んで離間し、かつ上記第2底面に対して直角である2つの第2起立側面と、を有する、付記8Bに記載の半導体装置。
(付記11B)
上記1以上の素子は、互いに異なる方向に沿う検出基準軸を有する3つの方位センサ素子を含む、付記9Bまたは10Bに記載の半導体装置。
(付記12B)
上記1以上の素子は、互いに異なる3方向の加速度を検出する加速度センサ素子をさらに備える、付記11Bに記載の半導体装置。
(付記13B)
上記加速度センサ素子は、上記第1凹部に収容されている、付記12Bに記載の半導体装置。
(付記14B)
上記加速度センサ素子は、上記第1底面に支持されている、付記13Bに記載の半導体装置。
(付記15B)
上記配線層は、上記主面に形成された複数の外部端子を有する、付記9Bないし14Bのいずれかに記載の半導体装置。
(付記16B)
上記配線層は、上記第2底面に形成され、上記追加の素子を搭載するための複数の第2底面パッドを有する、付記15Bに記載の半導体装置。
(付記17B)
上記配線層は、上記第1底面に形成され、上記素子を搭載するための複数の第1底面パッドを有する、付記16Bに記載の半導体装置。
(付記18B)
上記配線層は、上記第1傾斜側面に形成され、上記素子を搭載するための複数の第1傾斜側面パッドを有する、付記17Bに記載の半導体装置。
(付記19B)
上記配線層は、上記外部端子、上記第2底面パッド、上記第1底面パッドおよび上記第1傾斜側面パッドBのいずれかどうしを接続する連絡経路を有する、付記18Bに記載の半導体装置。
(付記20B)
上記連絡経路は、上記第2傾斜側面を経由している、付記19Bに記載の半導体装置。
(付記21B)
上記連絡経路は、上記第1傾斜側面を経由している、付記19Bまたは20Bに記載の半導体装置。
(付記22B)
上記1以上の素子および上記追加の素子の少なくとも一部ずつを覆う封止樹脂を備える、付記15Bないし21Bのいずれかに記載の半導体装置。
(付記23B)
上記封止樹脂は、上記1以上の素子の少なくともいずれかを覆う第1封止樹脂と、上記追加の素子の少なくとも一部を覆う第2封止樹脂と、からなる、付記22Bに記載の半導体装置。
(付記24B)
上記第2封止樹脂は、上記追加の素子の全体を覆っている、付記23Bに記載の半導体装置。
(付記25B)
上記第2封止樹脂は、上記外部端子を露出させている、付記24Bに記載の半導体装置。
(付記1C)
主面、およびこの主面から凹む凹部を有し、かつ半導体材料からなる基板と、
上記基板に形成された配線層と、
上記凹部に収容され、かつ各々が面実装可能な面実装端子を有する個片状とされたディスクリート素子として分類される1以上の素子と、
を備えることを特徴とする、半導体装置。
(付記2C)
上記1以上の素子の少なくとも一部を覆う追加の素子を備える、付記1Cに記載の半導体装置。
(付記3C)
上記凹部は、上記1以上の素子を収容し、第1底面および第1傾斜側面を有する第1凹部と、上記第1傾斜側面に繋がる第2底面およびこの第2底面および上記主面に繋がる第2傾斜側面を有する第2凹部と、を含んでいる、付記2Cに記載の半導体装置。
(付記4C)
上記追加の素子は、上記第2底面に支持され、かつ上記主面の法線方向視において上記第1凹部の少なくとも一部と重なる、付記3Cに記載の半導体装置。
(付記5C)
上記追加の素子は、少なくとも上記第2底面のうち上記第1凹部を挟む2つの部位によって支持されている、付記4Cに記載の半導体装置。
(付記6C)
上記1以上の素子の少なくとも1つが、上記第1底面に支持されている、付記3Cないし5Cのいずれかに記載の半導体装置。
(付記7C)
上記1以上の素子の少なくとも1つが、上記第1傾斜側面に支持されている、付記3Cないし6Cのいずれかに記載の半導体装置。
(付記8C)
上記基板は、半導体材料の単結晶からなる、付記3Cないし7Cのいずれかに記載の半導体装置。
(付記9C)
上記半導体材料は、Siである、付記8Cに記載の半導体装置。
(付記10C)
上記主面は、(100)面であり、
上記第1凹部は、4つの上記第1傾斜側面を有し、
上記第2凹部は、4つの上記第2傾斜側面を有する、付記9Cに記載の半導体装置。
(付記11C)
上記主面は、(110)面であり、
上記第1凹部は、上記第1底面を挟んで離間した2つの上記第1傾斜側面と、上記第1底面を挟んで離間し、かつ上記第1底面に対して直角である2つの第1起立側面と、を有し、
上記第2凹部は、上記第2底面を挟んで離間した2つの上記第2傾斜側面と、上記第2底面を挟んで離間し、かつ上記第2底面に対して直角である2つの第2起立側面と、を有する、付記9Cに記載の半導体装置。
(付記12C)
上記1以上の素子は、互いに異なる方向に沿う検出基準軸を有する3つの方位センサ素子を含む、付記3Cないし11Cのいずれかに記載の半導体装置。
(付記13C)
上記1以上の素子は、互いに異なる3方向の加速度を検出する加速度センサ素子をさらに備える、付記12Cに記載の半導体装置。
(付記14C)
上記加速度センサ素子は、上記第1凹部に収容されている、付記13Cに記載の半導体装置。
(付記15C)
上記加速度センサ素子は、上記第1底面に支持されている、付記14Cに記載の半導体装置。
(付記16C)
上記配線層は、上記主面に形成された複数の外部端子を有する、付記3Cないし15Cのいずれかに記載の半導体装置。
(付記17C)
上記配線層は、上記第2底面に形成され、上記追加の素子を搭載するための複数の第2底面パッドを有する、付記16Cに記載の半導体装置。
(付記18C)
上記配線層は、上記第1底面に形成され、上記素子を搭載するための複数の第1底面パッドを有する、付記17Cに記載の半導体装置。
(付記19C)
上記配線層は、上記第1傾斜側面に形成され、上記素子を搭載するための複数の第1傾斜側面パッドを有する、付記18Cに記載の半導体装置。
(付記20C)
上記配線層は、上記外部端子、上記第2底面パッド、上記第1底面パッドおよび上記第1傾斜側面パッドCのいずれかどうしを接続する連絡経路を有する、付記19Cに記載の半導体装置。
(付記21C)
上記連絡経路は、上記第2傾斜側面を経由している、付記20Cに記載の半導体装置。
(付記22C)
上記連絡経路は、上記第1傾斜側面を経由している、付記20Cまたは21Cに記載の半導体装置。
(付記23C)
上記1以上の素子および上記追加の素子の少なくとも一部ずつを覆う封止樹脂を備える、付記16Cないし22Cのいずれかに記載の半導体装置。
(付記24C)
上記封止樹脂は、上記1以上の素子の少なくともいずれかを覆う第1封止樹脂と、上記追加の素子の少なくとも一部を覆う第2封止樹脂と、からなる、付記23Cに記載の半導体装置。
(付記25C)
上記第2封止樹脂は、上記追加の素子の全体を覆っている、付記24Cに記載の半導体装置。
(付記26C)
上記第2封止樹脂は、上記外部端子を露出させている、付記25Cに記載の半導体装置。
(付記1D)
主面、およびこの主面から凹み傾斜側面を具備する凹部を有し、かつ半導体材料の単結晶からなる基板と、
上記基板に形成された配線層と、
上記凹部に収容された1以上の素子と、
を備えることを特徴とする、半導体装置。
(付記2D)
上記半導体材料は、Siである、付記1Dに記載の半導体装置。
(付記3D)
上記凹部は、上記1以上の素子を収容し、第1底面および第1傾斜側面を有する第1凹部と、上記第1傾斜側面に繋がる第2底面およびこの第2底面および上記主面に繋がる第2傾斜側面を有する第2凹部と、を含んでいる、付記2Dに記載の半導体装置。
(付記4D)
上記主面は、(100)面であり、
上記第1凹部は、4つの上記第1傾斜側面を有し、
上記第2凹部は、4つの上記第2傾斜側面を有する、付記3Dに記載の半導体装置。
(付記5D)
上記主面は、(110)面であり、
上記第1凹部は、上記第1底面を挟んで離間した2つの上記第1傾斜側面と、上記第1底面を挟んで離間し、かつ上記第1底面に対して直角である2つの第1起立側面と、を有し、
上記第2凹部は、上記第2底面を挟んで離間した2つの上記第2傾斜側面と、上記第2底面を挟んで離間し、かつ上記第2底面に対して直角である2つの第2起立側面と、を有する、付記3Dに記載の半導体装置。
(付記6D)
上記1以上の素子の少なくとも一部を覆う追加の素子を備える、付記4Dまたは5Dに記載の半導体装置。
(付記7D)
上記追加の素子は、上記第2底面に支持され、かつ上記主面の法線方向視において上記第1凹部の少なくとも一部と重なる、付記6Dに記載の半導体装置。
(付記8D)
上記追加の素子は、少なくとも上記第2底面のうち上記第1凹部を挟む2つの部位によって支持されている、付記7Dに記載の半導体装置。
(付記9D)
上記1以上の素子の少なくとも1つが、上記第1底面に支持されている、付記6Dないし8Dのいずれかに記載の半導体装置。
(付記10D)
上記1以上の素子の少なくとも1つが、上記第1傾斜側面に支持されている、付記6Dないし9Dのいずれかに記載の半導体装置。
(付記11D)
上記1以上の素子は、互いに異なる方向に沿う検出基準軸を有する3つの方位センサ素子を含む、付記6Dないし10Dのいずれかに記載の半導体装置。
(付記12D)
上記1以上の素子は、互いに異なる3方向の加速度を検出する加速度センサ素子をさらに備える、付記11Dに記載の半導体装置。
(付記13D)
上記加速度センサ素子は、上記第1凹部に収容されている、付記12Dに記載の半導体装置。
(付記14D)
上記加速度センサ素子は、上記第1底面に支持されている、付記13Dに記載の半導体装置。
(付記15D)
上記配線層は、上記主面に形成された複数の外部端子を有する、付記6Dないし14Dのいずれかに記載の半導体装置。
(付記16D)
上記配線層は、上記第2底面に形成され、上記追加の素子を搭載するための複数の第2底面パッドを有する、付記15Dに記載の半導体装置。
(付記17D)
上記配線層は、上記第1底面に形成され、上記素子を搭載するための複数の第1底面パッドを有する、付記16Dに記載の半導体装置。
(付記18D)
上記配線層は、上記第1傾斜側面に形成され、上記素子を搭載するための複数の第1傾斜側面パッドを有する、付記17Dに記載の半導体装置。
(付記19D)
上記配線層は、上記外部端子、上記第2底面パッド、上記第1底面パッドおよび上記第1傾斜側面パッドDのいずれかどうしを接続する連絡経路を有する、付記18Dに記載の半導体装置。
(付記20D)
上記連絡経路は、上記第2傾斜側面を経由している、付記19Dに記載の半導体装置。
(付記21D)
上記連絡経路は、上記第1傾斜側面を経由している、付記19Dまたは20Dに記載の半導体装置。
(付記22D)
上記1以上の素子および上記追加の素子の少なくとも一部ずつを覆う封止樹脂を備える、付記15Dないし21Dのいずれかに記載の半導体装置。
(付記23D)
上記封止樹脂は、上記1以上の素子の少なくともいずれかを覆う第1封止樹脂と、上記追加の素子の少なくとも一部を覆う第2封止樹脂と、からなる、付記22Dに記載の半導体装置。
(付記24D)
上記第2封止樹脂は、上記追加の素子の全体を覆っている、付記23Dに記載の半導体装置。
(付記25D)
上記第2封止樹脂は、上記外部端子を露出させている、付記24Dに記載の半導体装置。
(付記1E)
主面、およびこの主面から凹み傾斜側面を具備する凹部を有し、かつ半導体材料からなる基板と、
上記基板に形成された配線層と、
上記凹部の上記傾斜側面に支持された1以上の素子と、
を備えることを特徴とする、半導体装置。
(付記2E)
上記配線層は、上記凹部の上記傾斜側面に形成された部分を有する、付記1Eに記載の半導体装置。
(付記3E)
上記1以上の素子の少なくとも一部を覆う追加の素子を備える、付記1Eまたは2Eに記載の半導体装置。
(付記4E)
上記凹部は、上記1以上の素子を収容し、第1底面および第1傾斜側面を有する第1凹部と、上記第1傾斜側面に繋がる第2底面およびこの第2底面および上記主面に繋がる第2傾斜側面を有する第2凹部と、を含んでいる、付記3Eに記載の半導体装置。
(付記5E)
上記追加の素子は、上記第2底面に支持され、かつ上記主面の法線方向視において上記第1凹部の少なくとも一部と重なる、付記4Eに記載の半導体装置。
(付記6E)
上記追加の素子は、少なくとも上記第2底面のうち上記第1凹部を挟む2つの部位によって支持されている、付記5Eに記載の半導体装置。
(付記7E)
上記1以上の素子の少なくとも1つが、上記第1底面に支持されている、付記4Eないし6Eのいずれかに記載の半導体装置。
(付記8E)
上記1以上の素子の少なくとも1つが、上記第1傾斜側面に支持されている、付記4Eないし7Eのいずれかに記載の半導体装置。
(付記9E)
上記基板は、半導体材料の単結晶からなる、付記4Eないし8Eのいずれかに記載の半導体装置。
(付記10E)
上記半導体材料は、Siである、付記9Eに記載の半導体装置。
(付記11E)
上記主面は、(100)面であり、
上記第1凹部は、4つの上記第1傾斜側面を有し、
上記第2凹部は、4つの上記第2傾斜側面を有する、付記10Eに記載の半導体装置。
(付記12E)
上記主面は、(110)面であり、
上記第1凹部は、上記第1底面を挟んで離間した2つの上記第1傾斜側面と、上記第1底面を挟んで離間し、かつ上記第1底面に対して直角である2つの第1起立側面と、を有し、
上記第2凹部は、上記第2底面を挟んで離間した2つの上記第2傾斜側面と、上記第2底面を挟んで離間し、かつ上記第2底面に対して直角である2つの第2起立側面と、を有する、付記10Eに記載の半導体装置。
(付記13E)
上記1以上の素子は、互いに異なる方向に沿う検出基準軸を有する3つの方位センサ素子を含む、付記4Eないし12Eのいずれかに記載の半導体装置。
(付記14E)
上記1以上の素子は、互いに異なる3方向の加速度を検出する加速度センサ素子をさらに備える、付記13Eに記載の半導体装置。
(付記15E)
上記加速度センサ素子は、上記第1凹部に収容されている、付記14Eに記載の半導体装置。
(付記16E)
上記加速度センサ素子は、上記第1底面に支持されている、付記15Eに記載の半導体装置。
(付記17E)
上記配線層は、上記主面に形成された複数の外部端子を有する、付記4Eないし16Eのいずれかに記載の半導体装置。
(付記18E)
上記配線層は、上記第2底面に形成され、上記追加の素子を搭載するための複数の第2底面パッドを有する、付記17Eに記載の半導体装置。
(付記19E)
上記配線層は、上記第1底面に形成され、上記素子を搭載するための複数の第1底面パッドを有する、付記18Eに記載の半導体装置。
(付記20E)
上記配線層は、上記第1傾斜側面に形成され、上記素子を搭載するための複数の第1傾斜側面パッドを有する、付記19Eに記載の半導体装置。
(付記21E)
上記配線層は、上記外部端子、上記第2底面パッド、上記第1底面パッドおよび上記第1傾斜側面パッドEのいずれかどうしを接続する連絡経路を有する、付記20Eに記載の半導体装置。
(付記22E)
上記連絡経路は、上記第2傾斜側面を経由している、付記21Eに記載の半導体装置。
(付記23E)
上記連絡経路は、上記第1傾斜側面を経由している、付記21Eまたは22Eに記載の半導体装置。
(付記24E)
上記1以上の素子および上記追加の素子の少なくとも一部ずつを覆う封止樹脂を備える、付記17Eないし23Eのいずれかに記載の半導体装置。
(付記25E)
上記封止樹脂は、上記1以上の素子の少なくともいずれかを覆う第1封止樹脂と、上記追加の素子の少なくとも一部を覆う第2封止樹脂と、からなる、付記24Eに記載の半導体装置。
(付記26E)
上記第2封止樹脂は、上記追加の素子の全体を覆っている、付記25Eに記載の半導体装置。
(付記27E)
上記第2封止樹脂は、上記外部端子を露出させている、付記26Eに記載の半導体装置。