特許 5769964 ＭＥＭＳデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5769964

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】ＭＥＭＳデバイス

(51)【国際特許分類】

   B81B 3/00 20060101AFI20150806BHJP

   H04R 19/04 20060101ALI20150806BHJP

   H01L 29/84 20060101ALI20150806BHJP

   G01P 15/12 20060101ALI20150806BHJP

【ＦＩ】

   B81B3/00

   H04R19/04

   H01L29/84 Z

   H01L29/84 A

   G01P15/12 D

【請求項の数】9

【全頁数】37

(21)【出願番号】特願2010-519657(P2010-519657)

(86)(22)【出願日】2009年7月10日

(86)【国際出願番号】JP2009003250

(87)【国際公開番号】WO2010004766

(87)【国際公開日】20100114

【審査請求日】2012年7月9日

(31)【優先権主張番号】特願2008-181205(P2008-181205)

(32)【優先日】2008年7月11日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2008-181206(P2008-181206)

(32)【優先日】2008年7月11日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2008-181207(P2008-181207)

(32)【優先日】2008年7月11日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2008-239554(P2008-239554)

(32)【優先日】2008年9月18日

(33)【優先権主張国】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087701

【弁理士】

【氏名又は名称】稲岡 耕作

(74)【代理人】

【識別番号】100101328

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 実夫

(74)【代理人】

【識別番号】100149766

【弁理士】

【氏名又は名称】京村 順二

(72)【発明者】

【氏名】仲谷 吾郎

【審査官】 矢澤 周一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２１２０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０９１８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２６３７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０２９１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０９−５０３５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９２７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２０２６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５３６１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５１３７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１２５４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０２３４６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−０６５１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１７１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２０９５８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ８１Ｂ １／００− ７／０４

Ｂ８１Ｃ １／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方面上にセンサ部が配置されたセンサチップと、
前記センサ部を覆うように前記センサチップの前記一方面に対向し、前記センサチップに接合された貼合チップとを含み、
前記貼合チップには、前記センサ部からの信号を、前記センサチップとの対向面から当該対向面とは反対側の表面に厚さ方向に伝達し、当該表面から出力するための回路が形成されており、
前記センサチップの前記一方面を覆っており、かつ前記センサ部から信号を取り出すためのパッドを露出させる開口が形成された保護膜と、
前記貼合チップの前記表面において前記センサチップの前記パッドと対向する位置に形成されたボンディングワイヤ接続用の電極パッドと、
一端が前記電極パッドに接続され、他端が外部端子に接続されたボンディングワイヤとをさらに含む、ＭＥＭＳデバイス。

【請求項2】

前記センサ部は、前記センサ部に作用する物理量の変化を検出するためのピエゾ抵抗素子を含む、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項3】

前記センサ部は、物理量の変化に応じて動作する可動部を含む、請求項１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項4】

前記貼合チップの前記対向面には、前記可動部の動きを確保するための空間が形成されている、請求項３に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項5】

前記外部端子の一部を選択的に露出させるように前記センサチップおよび前記貼合チップを封止する樹脂パッケージを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項6】

前記センサチップの前記一方面とは反対側の他方面に対向し、前記センサチップに接合された第２の貼合チップを含み、
前記第２の貼合チップは、その周端全周にわたって立設された外周壁と、前記外周壁との間に環状の溝が形成されるように前記外周壁に対して内側に間隔を空けた位置に立設された内周壁とを有しており、
前記外周壁および前記内周壁が前記センサチップの前記他方面に当接されることによって、前記第２の貼合チップは前記センサチップに接合されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項7】

前記外周壁と前記内周壁との間の前記溝に設けられた接合材を含む、請求項６に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項8】

前記溝は、前記第２の貼合チップの前記周端側に配置された外周溝と、前記外周溝よりも内側に形成され、前記外周溝よりも深い内周溝とを含み、
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記外周溝に設けられ、前記接合材が前記外周溝から前記内周溝へ広がることを防止するためのブロック壁をさらに含む、請求項７に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項9】

前記貼合チップが、シリコン基板を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により製造される各種デバイス（ＭＥＭＳデバイス）に関する。

【背景技術】

【0002】

最近、ＭＥＭＳデバイスが携帯電話機などに搭載され始めたことから、ＭＥＭＳデバイスの注目度が急激に高まっている。ＭＥＭＳデバイスの代表的なものとして、たとえば、加速度センサやシリコンマイクがある。
加速度センサは、たとえば、加速度の作用により揺振する錘と、錘の揺振に連動して変形するメンブレンとを備えている。メンブレンには、ピエゾ抵抗素子が設けられている。そして、錘の揺振により、メンブレンが変形し、メンブレンに設けられたピエゾ抵抗素子に応力が作用する。これにより、ピエゾ抵抗素子の抵抗率が変化し、抵抗率の変化量が信号として出力される。

【0003】

一方、シリコンマイクは、たとえば、音圧（音波）の作用により振動するダイヤフラム（振動板）と、ダイヤフラムに対向配置されるバックプレートとを備えている。ダイヤフラムおよびバックプレートは、それらを対向電極とするコンデンサを形成している。そして、ダイヤフラムの振動により、コンデンサの静電容量が変化し、その静電容量の変化によるダイヤフラムおよびバックプレート間の電圧変動が音声信号として出力される。

【0004】

このようなＭＥＭＳデバイスは、他の電子デバイスと同様に、パッケージにより封止された状態で各種機器（携帯電話など）に搭載される。ただし、パッケージ内には、ＭＥＭＳデバイスの可動部（ダイヤフラムなど）の可動状態を維持するためのキャビティ（空間）を設ける必要がある。
図１３は、従来の加速度センサの模式的な断面図である。

【0005】

加速度センサ２０１は、中空のセラミックスパッケージ２０２と、セラミックスパッケージ２０２内に収容されるセンサチップ２０４および回路チップ２０５とを備えている。
セラミックスパッケージ２０２は、６枚のセラミックス基板２０２Ａ〜２０２Ｆを積層した６層構造を有している。下３枚のセラミックス基板２０２Ａ〜２０２Ｃは、平面視で同じサイズの矩形状に形成されている。上３枚のセラミックス基板２０２Ｄ〜２０２Ｆは、平面視において、セラミックス基板２０２Ａ〜２０２Ｃと同じ外形を有し、それぞれ中央部に矩形状の開口が形成されている。セラミックス基板２０２Ｃ上に積層されるセラミックス基板２０２Ｄの開口は、そのセラミックス基板２０２Ｄ上に積層されるセラミックス基板２０２Ｅの開口よりも小さい。また、セラミックス基板２０２Ｅの開口は、そのセラミックス基板２０２Ｅ上に積層されるセラミックス基板２０２Ｆの開口よりも小さい。

【0006】

セラミックス基板２０２Ｄの上面には、複数のパッド２０７が配置されている。各パッド２０７は、センサチップ２０４および回路チップ２０５とそれぞれボンディングワイヤ２０８を介して電気的に接続される。また、セラミックス基板２０２Ｄの上面には、各パッド２０７から延びる配線２０９が形成されている。各配線２０９は、下３枚のセラミックス基板２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃを上下に貫通するビア２１０を介して、最下層のセラミックス基板２０２Ａの下面に配置された電極２１１に接続されている。

【0007】

そして、セラミックスパッケージ２０２は、最上層のセラミックス基板２０２Ｆにシールド板２０３が接合されることにより閉塞されている。これにより、セラミックスパッケージ２０２内にキャビティ（空間）が設けられ、センサチップ２０４および回路チップ２０５が、そのキャビティに封入される。
センサチップ２０４は、シリコンチップを、その裏面側（デバイス形成領域側の表面と反対側）からエッチングすることにより形成されている。このセンサチップ２０４は、シリコンチップのデバイス形成領域側の表面を含む薄層部分からなり、ピエゾ抵抗素子が作り込まれたメンブレン２１２と、メンブレン２１２の下面周縁部に設けられた枠状の支持部２１３と、メンブレン２１２の下面中央部に設けられ、下方ほど狭まる四角錐台形状の錘保持部２１４とを一体的に備えている。

【0008】

センサチップ２０４は、支持部２１３の各角部と回路チップ２０５の表面との間に介在されたチップ間スペーサ２１５により、回路チップ２０５の上方に、その回路チップ２０５の表面に対して所定間隔を隔てて支持されている。
そして、錘保持部２１４には、タングステンからなる錘２０６が設けられている。錘２０６は、錘保持部２１４の下面に接着剤により固定され、センサチップ２０４と回路チップ２０５との間において、回路チップ２０５およびチップ間スペーサ２１５と非接触状態に配置されている。

【0009】

回路チップ２０５は、シリコンチップからなり、加速度の計算および補正のための回路を有している。この回路チップ２０５は、そのデバイス形成領域側の表面を上方に向けた状態で、セラミックス基板２０２Ｃの上面に銀ペーストを介して接合されている。
そして、センサチップ２０４に加速度が作用し、錘２０６が振れると、メンブレン２１２が変形し、メンブレン２１２に設けられたピエゾ抵抗素子に応力が作用する。ピエゾ抵抗素子は、その作用する応力に比例して抵抗率が変化する。そのため、ピエゾ抵抗素子の抵抗率変化量に基づいて、加速度センサに作用した加速度を求めることができる。

【0010】

図１４は、従来のシリコンマイクの模式的な断面図である。
シリコンマイク３０１は、デバイスチップ３０２と、デバイスチップ３０２を支持するためのダイパッド３０３と、デバイスチップ３０２と電気的に接続される複数のリード３０４と、樹脂パッケージ３０５とを備えている。
デバイスチップ３０２は、センサチップ３０６と、センサチップ３０６に対向配置されたガラスチップ３０７と、ガラスチップ３０７上に配置された回路チップ３０８とを備えている。

【0011】

センサチップ３０６は、ＭＥＭＳ技術により製造されるチップであって、シリコン基板３０９と、シリコン基板３０９に支持され、音圧の作用により音声信号を出力するマイク部３１０とを備えている。
シリコン基板３０９は、平面視四角形状に形成されている。シリコン基板３０９の中央部には、上面側（一方面側）ほど窄まる（下面側（他方面側）ほど広がる）断面台形状の貫通孔３１１が形成されている。

【0012】

マイク部３１０は、シリコン基板３０９の上面側に形成されており、音圧の作用により振動するダイヤフラム３１２と、ダイヤフラム３１２に対向配置されたバックプレート３１３とを備えている。
ダイヤフラム３１２は、平面視円形状をなし、たとえば、不純物のドープにより導電性が付与されたポリシリコンからなる。

【0013】

バックプレート３１３は、ダイヤフラム３１２よりも小径な平面視円形状の外形を有し、ダイヤフラム３１２に対して空隙を挟んで対向している。バックプレート３１３は、たとえば、不純物のドープにより導電性が付与されたポリシリコンからなる。
そして、マイク部３１０の最表面は、窒化シリコンからなる表面保護膜３１４により被覆されている。

【0014】

ガラスチップ３０７は、パイレックス（登録商標）などの耐熱性ガラスからなる。
そして、センサチップ３０６とガラスチップ３０７との間には、シリコンからなるスペーサ３１５が介在されている。スペーサ３１５は、マイク部３１０を取り囲む平面視四角環状に形成されている。このような形状のスペーサ３１５を介して、センサチップ３０６とガラスチップ３０７とが接合されることにより、シリコンマイク３０１には、センサチップ３０６、ガラスチップ３０７およびスペーサ３１５により区画される閉空間（キャビティ）３１６が形成される。この閉空間３１６内には、マイク部３１０がガラスチップ３０７およびスペーサ３１５と非接触な状態で配置されている。

【0015】

回路チップ３０８は、シリコン基板３１７を備えている。シリコン基板３１７は、平面視でシリコン基板３０９とほぼ同じ大きさの四角形状に形成されている。シリコン基板３１７には、マイク部３１０からの音声信号を電気信号に変換処理する電子回路（図示せず）が形成されている。
また、シリコン基板３１７の上面には、複数の電極パッド３１８がシリコン基板３１７の外周縁に沿って、平面視四角環状に並べて配置されている。電極パッド３１８は、シリコン基板３１７内の電子回路（図示せず）と電気的に接続されている。

【0016】

ダイパッド３０３は、金属薄板からなり、平面視四角形状に形成されている。ダイパッド３０３の中央部には、音圧をシリコンマイク内に取り込むための音孔３１９が形成されている。音孔３１９は、シリコン基板３０９の下面側における貫通孔３１１の開口径とほぼ同じ径を有している。
複数のリード３０４は、ダイパッド３０３と同じ金属薄板からなり、ダイパッド３０３を挟む両側にそれぞれ複数設けられている。各リード３０４は、ダイパッド３０３の各側において、互いに適当な間隔を空けて整列して配置されている。

【0017】

そして、デバイスチップ３０２は、平面視で貫通孔３１１の下面側外周と音孔３１９の外周とがほぼ合致するように位置合わせされ、回路チップ３０８を上方に向けた姿勢でダイパッド３０３上にダイボンディングされている。回路チップ３０８の各電極パッド３１８は、ボンディングワイヤ３２０によってリード３０４に接続されている。
樹脂パッケージ３０５は、溶融樹脂材料（たとえば、ポリイミド）からなる略直方体の封入部材であり、その内部にデバイスチップ３０２、ダイパッド３０３、リード３０４およびボンディングワイヤ３２０を封入している。樹脂パッケージ３０５における実装基板（図示せず）への実装面（下面）には、ダイパッド３０３の下面およびリード３０４の下面が露出している。これらの下面は、実装基板との電気接続のための外部端子とされる。

【0018】

そして、このシリコンマイク３０１において、デバイスチップ３０２のダイヤフラム３１２およびバックプレート３１３は、それらを対向電極とするコンデンサを形成している。このコンデンサ（ダイヤフラム３１２およびバックプレート３１３間）には、所定の電圧が印加される。
その状態で、音孔３１９から音圧（音波）が入力されると、その音圧が貫通孔３１１を介してマイク部３１０に伝えられる。マイク部３１０では、音圧の作用によりダイヤフラム３１２が振動すると、コンデンサの静電容量が変化し、この静電容量の変化によるダイヤフラム３１２およびバックプレート３１３間の電圧変動が音声信号として出力される。

【0019】

そして、出力された音声信号を回路チップ３０８で処理することにより、ダイヤフラム３１２（シリコンマイク）に作用した音圧（音波）を電気信号として検出し、電極パッド３１８から取り出すことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0020】

【特許文献1】特開２００６−１４５２５８号公報

【特許文献2】特開平１０−２３２２４６号公報

【特許文献3】特開２００５−２７４２１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0021】

従来の加速度センサ２０１では、中空のセラミックスパッケージ２０２をシールド板２０３で閉塞することにより、センサチップ２０４や回路チップ２０５を封入するためのキャビティを設けている。ところが、高価なセラミックスパッケージ２０２を用いているため、コストが高くなるという問題がある。
また、従来のシリコンマイク３０１において、センサチップ３０６およびガラスチップ３０７は、それぞれペースト状の接着剤によりスペーサ３１５に接着され、このスペーサ３１５を介して互いに接合されている。

【0022】

したがって、センサチップ３０６とガラスチップ３０７とを接合するには、たとえば、センサチップ３０６に接着剤を塗布する工程、接着剤の塗布されたにセンサチップ３０６にスペーサ３１５を接着する工程、ガラスチップ３０７に接着剤を塗布する工程、およびセンサチップ３０６に接着されたスペーサ３１５にガラスチップ３０７を接着する工程の少なくとも４工程を行なわなければならない。

【0023】

その一方で、接合方法の簡略化を図る手法として、たとえば、スペーサ３１５を省略し、ペースト状の接着剤のみを介して、センサチップ３０６とガラスチップ３０７とを接合する方法が検討される。
しかし、ペースト状の接着剤では、センサチップ３０６とガラスチップ３０７との間に十分な高さの空間を保持することが困難である。その結果、センサチップ３０６のマイク部３１０にガラスチップ３０７が接触し、ダイヤフラム３１２の動作不良が発生するおそれがある。

【0024】

また、加速度センサおよびシリコンマイクにおいて、実装基板におけるデバイスの実装密度を上げるため、パッケージサイズは、できるだけ小さい方が好ましい。また、複数の部材を相互に接合してキャビティを形成するときに、部材間を接合する接合材がキャビティ内に進入すると、その接合材が可動部に接触するという問題がある。
本発明の目的は、可動部材の可動状態を維持できるキャビティ（空間）を設けることができ、さらには、パッケージコストを低減することのできる、ＭＥＭＳデバイスを提供することにある。

【0025】

また、本発明の別の目的は、可動部材の可動状態を維持できるキャビティ（空間）を設けることができ、さらには、パッケージコストを低減できるとともに、パッケージサイズを小さくすることのできるＭＥＭＳデバイスを提供することにある。
また、本発明の別の目的は、センサチップと貼合チップとの貼合方法の簡略化を図ることのできるＭＥＭＳデバイスを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0026】

本発明の一の局面に係るＭＥＭＳデバイスは、可動部材と、前記可動部材を支持する支持部材と、前記可動部材に対向配置される対向部材と、前記可動部材を取り囲む環状に形成され、前記支持部材および前記対向部材に接続される壁部材とを備える。
この構成によれば、支持部材により支持される可動部材には、対向部材が対向配置されている。そして、支持部材および対向部材は、可動部材を取り囲む環状に形成された壁部材により接続されている。これにより、支持部材と対向部材とがフェイス・ツー・フェイス状態で接合され、支持部材、対向部材および壁部材により区画されるキャビティ（空間）が形成される。そして、可動部材がこのキャビティに配置されるので、可動部材の可動状態を維持することができる。

【0027】

また、可動部材を取り囲む壁部材により、支持部材と対向部材との間を介してのキャビティ内外の連通を遮断することができる。そのため、キャビティ内への封止用樹脂の進入を防止することができる。したがって、可動部材の可動状態を維持したまま、支持部材、対向部材および壁部材を封止用樹脂で封入することができる。その結果、セラミックスパッケージを用いることなく、樹脂パッケージによりパッケージングされたＭＥＭＳデバイスを作製することができるので、ＭＥＭＳデバイスのパッケージコストを低減することができる。

【0028】

また、前記支持部材および前記対向部材は、前記壁部材により接合されていることが好ましい。
また、前記ＭＥＭＳデバイスでは、前記壁部材が、ＳｎおよびＳｎと共晶反応可能な金属を含む材料からなることが好ましい。
この構成によれば、支持部材と対向部材とを接続する壁部材が、たとえば、ＳｎおよびＳｎと共晶反応可能な金属の共晶反応により形成される。Ｓｎの融点は、２３１．９７℃であり、比較的低い。このような融点の低いＳｎの共晶反応により接合材を形成することができるので、簡易な工程で確実に支持部材と対向部材とを接続することができる。

【0029】

なお、Ｓｎと共晶反応可能な金属材料としては、たとえば、Ｓｎよりも高い融点を有するＡｕ（融点：１０６４．４℃）、Ｃｕ（融点：１０８３．４℃）などを用いることができる。
また、前記ＭＥＭＳデバイスは、前記壁部材と前記支持部材および／または前記対向部材との間に介在された応力緩和層をさらに備えることが好ましい。

【0030】

この構成によれば、壁部材に対する支持部材および／または対向部材の側において、壁部材の下地層として応力緩和層が形成されている。そのため、たとえば、支持部材および／または対向部材が温度変化により変形（膨張、収縮など）しても、壁部材に作用する応力を応力緩和層で緩和することができる。その結果、壁部材におけるクラック（亀裂）の発生を抑制することができる。

【0031】

なお、応力緩和層としては、たとえば、耐高温性に優れるポリイミドなどを用いることができる。
また、前記可動部材は、前記支持部材と前記対向部材との間の空間に配置されていてもよい。
この構成によれば、たとえば、ＭＥＭＳデバイスがシリコンマイクであることが想定される。具体的には、マイクチップと回路チップとを備えるシリコンマイクにおいて、マイクチップ内に設けられ、可動体の振動動作により生じる音声信号を出力する可動デバイス部（可動部材）と、可動デバイス部を支持する支持基板（支持部材）と、回路チップ内に設けられるとともに可動デバイス部に対向配置され、可動デバイス部からの音声信号を電気信号に変換処理する回路基板（対向部材）とが備えられ、支持基板と回路基板との間の空間に可動デバイス部が配置されていることが想定される。

【0032】

これにより、シリコンマイクが、マイクチップおよび回路チップの積層によるチップ・オン・チップ構造を有するので、樹脂パッケージにより、マイクチップおよび回路チップが１パッケージング化されたシリコンマイクを作製することができる。
また、前記可動部材は、前記支持部材で囲まれる空間に配置されていてもよい。
この構成によれば、たとえば、ＭＥＭＳデバイスが加速度センサであることが想定される。具体的には、可動体の揺振動作により変化する抵抗率の変化量を信号として出力する可動デバイス部（可動部材）と、可動デバイス部を支持するフレーム（支持部材）と、可動デバイス部と対向配置され、可動デバイス部をカバーするカバー用基板（対向部材）とを備える加速度センサにおいて、フレームで囲まれる空間に可動デバイス部が配置されていることが想定される。

【0033】

また、本発明の他の局面に係るＭＥＭＳデバイスは、可動部材と、前記可動部材を支持する支持部材と、前記可動部材に対向配置される対向部材と、前記可動部材と前記対向部材との対向方向から見た形状が、前記可動部材の少なくとも一部を取り囲む環状に形成され、前記支持部材および前記対向部材に接続される第１の壁部材と、前記支持部材上において、前記対向方向外側に突出する接続端子とを備える。

【0034】

この構成によれば、可動部材と支持部材とが互いに対向配置されている。可動部材は、支持部材により支持されている。そして、支持部材および対向部材は、可動部材と支持部材との対向方向から見た形状が、可動部材の少なくとも一部を取り囲む環状に形成された第１の壁部材により接続されている。これにより、可動部材は、支持部材および第１の壁部材に取り囲まれるキャビティ（空間）に配置される。そのため、可動部材の可動状態を維持することができる。

【0035】

また、支持部材上において、支持部材と対向部材との対向方向外側に接続端子が突出しているため、接続端子とパッケージ基板の表面の電極とを位置合わせして接合することにより、可動部材を有する構造物を、パッケージ基板に対してフリップチップボンディングすることができる。
さらに、可動部材を取り囲む第１の壁部材により、支持部材と対向部材との間を介してのキャビティ内外の連通を遮断することができる。そのため、キャビティ内への封止用樹脂の進入を防止することができる。したがって、可動部材の可動状態を維持したまま、パッケージ基板にフリップチップボンディングされた構造物を封止用樹脂で封入することができる。封止することにより、ＭＥＭＳデバイスを樹脂パッケージとして作製することができる。

【0036】

その結果、セラミックスパッケージを用いることなく、樹脂パッケージによりパッケージングされたＭＥＭＳデバイスを作製することができるので、ＭＥＭＳデバイスのパッケージコストを低減することができる。また、パッケージ基板へのボンディング形態がフリップチップボンディングであるため、パッケージサイズを小さくすることができる。
また、前記ＭＥＭＳデバイスは、前記接続端子を取り囲む環状に形成された第２の壁部材をさらに備えることが好ましい。

【0037】

この構成によれば、接続端子を取り囲む第２の壁部材が形成されているので、樹脂パッケージによりパッケージングされたＭＥＭＳデバイスをパッケージ基板にフリップチップボンディングしたときに、ＭＥＭＳデバイスとパッケージ基板との間への樹脂の進入を防止することができる。
また、前記ＭＥＭＳデバイスでは、前記可動部材の前記対向方向外側の面に抵抗素子が形成され、前記支持部材上に前記抵抗素子と電気的に接続されるパッドが形成されており、前記接続端子が、前記パッド上に配置され、前記パッドを介して前記抵抗素子に電気的に接続されていてもよい。

【0038】

この構成によれば、たとえば、ＭＥＭＳデバイスが加速度センサであることが想定される。具体的には、可動体の揺振動作により変化する抵抗率の変化量を信号として出力する可動デバイス部（可動部材）と、可動デバイス部を支持するフレーム（支持部材）と、可動デバイス部と対向配置され、可動デバイス部をカバーするカバー用基板（対向部材）とを備える加速度センサにおいて、フレームで囲まれる空間に可動デバイス部が配置されていることが想定される。そして、その加速度センサにおいて、パッケージ基板との接続のための接続端子が、ピエゾ抵抗素子（抵抗素子）と電気的に接続されるパッド上に形成され、パッドを介してピエゾ抵抗素子に電気的に接続されていることが想定される。

【0039】

また、本発明の他の局面に係るＭＥＭＳデバイスは、可動部材と、前記可動部材を支持する支持部材と、前記可動部材に対向配置され、ペースト状接合材により前記支持部材と接合される対向部材と、前記可動部材と前記対向部材との対向方向から見た形状が、前記可動部材の少なくとも一部を取り囲む環状に形成され、前記ペースト状接合材による接合部分よりも前記可動部材側において前記支持部材および前記対向部材に接続される第１の壁部材とを備える。

【0040】

この構成によれば、可動部材と対向部材とが互いに対向して配置されている。可動部材は、支持部材により支持されている。そして、支持部材および対向部材は、ペースト状接合材により接合されている。また、支持部材および対向部材は、可動部材と対向部材との対向方向から見た形状が可動部材の少なくとも一部を取り囲む環状に形成され、ペースト状接合材による接合部分よりも可動部材側に配置される第１の壁部材により接続されている。これにより、支持部材と対向部材とがフェイス・ツー・フェイス状態で接合され、支持部材および対向部材により区画されるキャビティ（空間）が形成される。そして、可動部材がこのキャビティに配置されるので、可動部材の可動状態を維持することができる。

【0041】

また、第１の壁部材がペースト状接合材よりも可動部材側に配置されるため、支持部材と対向部材との接合時に、可動部材側へ広がるペースト状接合材を第１の壁部材により塞き止めることができる。そのため、ペースト状接合材の可動部材側への広がりを防止でき、可動部材とペースト状接合材との接触を防止することができる。その結果、支持部材および対向部材の接合後においても、可動部材の可動状態を確実に維持することができる。

【0042】

さらに、可動部材を取り囲む第１の壁部材により、支持部材と対向部材との間を介してのキャビティ内外の連通を遮断することができる。そのため、キャビティ内への封止用樹脂の進入を防止することができる。したがって、可動部材の可動状態を維持したまま、支持部材、対向部材および壁部材を封止用樹脂で封入することができる。その結果、セラミックスパッケージを用いることなく、樹脂パッケージによりパッケージングされたＭＥＭＳデバイスを作製することができるので、ＭＥＭＳデバイスのパッケージコストを低減することができる。

【0043】

また、前記ＭＥＭＳデバイスは、前記第１の壁部材よりも前記可動部材側に間隔を空けた環状に形成され、前記支持部材および前記対向部材に接続される第２の壁部材を備えることが好ましい。
この構成によれば、環状の第２の壁部材が、第１の壁部材よりも可動部材側に間隔を空けて配置され、支持部材および対向部材に接続されている。この第２の壁部材によっても、可動部材側へ広がるペースト状接合材を塞き止めることができる。そのため、支持部材と対向部材とを接合するとき、ペースト状接合材が第１の壁部材に乗り上がり、第１の壁部材と第２の壁部材との間に進入しても、ペースト状接合材の可動部材側への広がりを確実に防止することができる。

【0044】

また、本発明の他の局面に係るＭＥＭＳデバイスは、物理量を検出するためのセンサ部を備え、当該センサ部が一方面上に配置されたセンサチップと、前記センサチップの前記一方面に対向配置され、前記センサ部の周囲を取り囲む接合材により前記センサチップに貼合された貼合チップとを含み、前記接合材には、前記一方面に対する前記センサ部の高さよりも大きい粒径の粒体が混入されている。

【0045】

この構成によれば、センサチップと貼合チップとを接合するための接合材に、センサチップの一方面に対するセンサ部の高さよりも大きい粒径の粒体が混入されている。これにより、貼合チップが、センサチップに対して所定の間隔を空けた状態で粒体（支持球）により支持されて、センサチップと貼合チップとの間に空間が形成される。そのため、センサ部と貼合チップとの接触を防止することができる。

【0046】

そして、貼合チップを支持するための粒体が、接合材に混入されているものである。したがって、センサチップと貼合チップとの貼合に際しては、一方のチップに接合材を塗布し、塗布後、一方のチップ上の接合材に対して他方のチップを接着すればよい。そのため、センサチップと貼合チップとの貼合方法の簡略化を図ることができる。
また、前記ＭＥＭＳデバイスでは、前記センサチップおよび前記貼合チップが、シリコン基板を含むことが好ましい。

【0047】

この構成によれば、センサチップおよび貼合チップが、ガラス基板などに比べて安価なシリコン基板を含むので、ＭＥＭＳデバイスの製造コストを低減することができる。
また、前記粒体は、導電性を有する材料からなっていることが好ましい。
この場合、前記センサ部が、物理量の変化に応じて動作する可動部を備え、前記センサチップに、前記可動部の動作により物理量の変化を検出し、検出内容を信号として出力する検出回路が形成されており、前記貼合チップに、前記センサチップから出力される信号を処理するための処理回路が形成されていれば、粒体を介して、検出回路と処理回路とを電気的に接続することができる。

【図面の簡単な説明】

【0048】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るシリコンマイクの要部の模式的な断面図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係るシリコンマイクの模式的な断面図である。

【図3】本発明の第２の実施形態に係る加速度センサの要部の模式的な（ａ）平面図および（ｂ）断面図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る加速度センサの模式的な断面図である。

【図5】本発明の第３の実施形態に係る加速度センサの要部の模式的な（ａ）平面図および（ｂ）断面図である。

【図6】本発明の第３の実施形態に係る加速度センサの模式的な断面図である。

【図7】本発明の第４の実施形態に係るシリコンマイクの要部の模式的な断面図である。

【図8】本発明の第４の実施形態に係るシリコンマイクの模式的な断面図である。

【図9】本発明の第５の実施形態に係る加速度センサの要部の模式的な（ａ）平面図および（ｂ）断面図である。

【図10】本発明の第５の実施形態に係る加速度センサの模式的な断面図である。

【図11】本発明の第６の実施形態を示すシリコンマイクの模式的な断面図である。

【図12】図１１に示すシリコンマイクの要部拡大図であって、デバイスチップおよびその付近を示す斜視図である。

【図13】従来の加速度センサの模式的な断面図である。

【図14】従来のシリコンマイクの模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0049】

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るシリコンマイクの要部の模式的な断面図である。
シリコンマイクは、デバイスチップ１を備えている。
デバイスチップ１は、マイクチップ２と、マイクチップ２に対向配置された回路チップ３とを備え、これらチップが重ね合わせて接合された、チップ・オン・チップ構造を有している。

【0050】

マイクチップ２は、ＭＥＭＳ技術により製造されるチップであって、シリコンからなる支持基板４と、支持基板４に支持され、可動体の振動動作により生じる音声信号を出力する可動デバイス部５とを備えている。
支持基板４は、平面視四角形状に形成されている。支持基板４の中央部には、表面側ほど窄まる（裏面側ほど広がる）断面台形状の貫通孔６が形成されている。

【0051】

可動デバイス部５は、支持基板４の表面側に形成されている。
可動デバイス部５において、支持基板４上には、第１絶縁膜７が積層されている。第１絶縁膜７は、たとえば、酸化シリコンからなる。
第１絶縁膜７上には、第２絶縁膜８が積層されている。第２絶縁膜８は、たとえば、ＰＳＧ（Phospho-Silicate-Glass：リンシリケートガラス）からなる。

【0052】

第１絶縁膜７および第２絶縁膜８は、貫通孔６および支持基板４の表面（可動デバイス部５が形成されるデバイス面）における貫通孔６の周囲の部分（以下、この部分を「貫通孔周辺部」という。）上から除去されている。これにより、貫通孔周辺部は、第１絶縁膜７および第２絶縁膜８から露出している。
また、支持基板４の上方には、可動デバイス部５の可動体としてダイヤフラム９が設けられている。ダイヤフラム９は、たとえば、不純物のドープにより導電性が付与されたポリシリコンからなる。ダイヤフラム９は、メイン部１０および周辺部１１を一体的に有している。

【0053】

メイン部１０は、平面視円形状をなし、貫通孔６および貫通孔周辺部に対向して、貫通孔周辺部から浮いた状態に配置されている。メイン部１０の下面（貫通孔周辺部との対向面）には、メイン部１０と貫通孔周縁部との密着を防止するための複数の突起状の下ストッパ１２が形成されている。
周辺部１１は、メイン部１０の周縁から支持基板４の表面（デバイス面）に沿う方向（側方）に延びている。周辺部１１は、その先端部が第１絶縁膜７と第２絶縁膜８との間に進入し、第１絶縁膜７および第２絶縁膜８に片持ち支持されている。そして、周辺部１１によりメイン部１０が支持されることにより、ダイヤフラム９は、支持状態で、支持基板４の表面と対向する方向に振動可能とされている。

【0054】

ダイヤフラム９の上方には、バックプレート１３が設けられている。バックプレート１３は、ダイヤフラム９のメイン部１０よりも小径な平面視円形状の外形を有し、メイン部１０に対して空隙を挟んで対向している。バックプレート１３は、たとえば、不純物のドープにより導電性が付与されたポリシリコンからなる。
可動デバイス部５の最表面は、第３絶縁膜１４により被覆されている。第３絶縁膜１４は、第１絶縁膜７およびバックプレート１３の上面を被覆するとともに、ダイヤフラム９の側方をメイン部１０の周縁と間隔を有して取り囲むように形成され、可動デバイス部５の外形を形成している。これにより、支持基板４の表面側（デバイス面側）には、平面視円形状の第３絶縁膜１４により区画される空間１５が形成されている。この空間１５内には、ダイヤフラム９のメイン部１０が支持基板４および第３絶縁膜１４と非接触な状態で配置されている。

【0055】

バックプレート１３および第３絶縁膜１４には、これらを連続して貫通する多数の微小な孔１６が形成されている。一部の孔１６には、第３絶縁膜１４が入り込んでおり、第３絶縁膜１４の孔１６に入り込んだ各部分には、バックプレート１３の下面（ダイヤフラム９との対向面）よりも下方に突出する突起状の上ストッパ１７が形成されている。上ストッパ１７が形成されていることにより、ダイヤフラム９の振動時に、ダイヤフラム９がバックプレート１３と接触することが阻止される。

【0056】

また、第３絶縁膜１４には、バックプレート１３の周囲に、複数の連通孔１８が円形状に整列して形成されている。
回路チップ３は、可動デバイス部５からの音声信号を電気信号に変換処理する回路基板１９を備えている。
回路基板１９は、シリコンからなり、平面視で支持基板４とほぼ同じ大きさの四角形状に形成されている。回路基板１９の上面（可動デバイス部５との対向面とは反対側の面）には、機能素子（図示せず）が作り込まれている。機能素子は、可動デバイス部５からの音声信号を電気信号に変換処理する電子回路の一部をなしている。

【0057】

また、回路基板１９の上面には、複数の電極パッド２０が回路基板１９の外周縁に沿って、平面視矩形環状に並べて配置されている。互いに隣り合う電極パッド２０の間には、それぞれ適当な間隔が空けられている。また、電極パッド２０は、機能素子（図示せず）と電気的に接続されている。
回路基板１９の下面（可動デバイス部５との対向面）には、ポリイミドからなる応力緩和層２１が下面全域に形成されている。

【0058】

そして、デバイスチップ１において、マイクチップ２と回路チップ３との間には、接合材２２が介在されている。
接合材２２は、可動デバイス部５の外周よりも大きい四角環状の壁をなして可動デバイス部５を取り囲み、マイクチップ２側のマイク側接合部２３と、回路チップ３側の回路側接合部２４とを備えている。

【0059】

マイク側接合部２３は、支持基板４の表面（デバイス面）の周縁に沿った四角環壁状に形成されている。マイク側接合部２３は、たとえば、Ｓｎと共晶反応可能な材料であって、Ｓｎよりも高い融点を有するＡｕ（融点：１０６４．４℃）、Ｃｕ（融点：１０８３．４℃）などの金属からなる。また、マイク側接合部２３は、支持基板４の厚さ方向における厚さが、たとえば、Ａｕの場合に１〜１０μｍであり、Ｃｕの場合に１〜１０μｍである。

【0060】

回路側接合部２４は、回路基板１９の下面（可動デバイス部５との対向面）に形成された応力緩和層２１上において、回路基板１９の周縁に沿った四角環壁状に形成されている。回路側接合部２４は、たとえば、マイク側接合部２３と同様の金属からなる。また、回路側接合部２４は、支持基板４の厚さ方向における厚さが、たとえば、Ａｕの場合に１〜１０μｍであり、Ｃｕの場合に１〜１０μｍである。

【0061】

また、マイク側接合部２３および回路側接合部２４の総厚さは、たとえば、５〜１０μｍである。
そして、マイク側接合部２３および回路側接合部２４の少なくとも一方の頂面にＳｎ材料（たとえば、厚さ１〜３μｍ）を塗布し、これら接合部を突き合わせた状態で、たとえば、２８０〜３００℃の熱を加える。これにより、Ｓｎ材料とマイク側接合部２３および回路側接合部２４の材料とが共晶反応して、ＳｎおよびＳｎと共晶反応可能な金属を含む材料からなる接合材２２が形成される。

【0062】

これにより、デバイスチップ１には、支持基板４、回路基板１９および接合材２２により区画される閉空間２５が形成される。この閉空間２５内には、可動デバイス部５が回路基板１９および接合材２２と非接触な状態で配置されている。
図２は、本発明の第１の実施形態に係るシリコンマイクの模式的な断面図である。図２において、図１に示す各部に対応する部分には、図１と同一の参照符号を付している（一部省略）。

【0063】

このシリコンマイクは、図１に示すデバイスチップ１と、デバイスチップ１を支持するためのダイパッド２６と、デバイスチップ１と電気的に接続される複数のリード２７と、樹脂パッケージ２８とを備えている。
ダイパッド２６は、金属薄板からなり、平面視四角形状に形成されている。ダイパッド２６の中央部には、音圧をシリコンマイク内に取り込むための音孔３０が形成されている。音孔３０は、支持基板４の裏面側における貫通孔６の開口径とほぼ同じ径を有している。

【0064】

複数のリード２７は、ダイパッド２６と同じ金属薄板からなり、ダイパッド２６を挟む両側にそれぞれ複数設けられている。各リード２７は、ダイパッド２６の各側において、互いに適当な間隔を空けて整列して配置されている。
そして、デバイスチップ１は、平面視で貫通孔６の裏面側外周と音孔３０の外周とがほぼ合致するように位置合わせされ、回路チップ３を上方に向けた姿勢でダイパッド２６上にダイボンディングされている。回路チップ３の各電極パッド２０は、ボンディングワイヤ２９によってリード２７に接続されている。

【0065】

樹脂パッケージ２８は、溶融樹脂材料（たとえば、ポリイミド）からなる略直方体の封入部材であり、その内部にデバイスチップ１、ダイパッド２６、リード２７およびボンディングワイヤ２９を封入して。樹脂パッケージ２８における実装基板（図示せず）への実装面（下面）には、ダイパッド２６の下面およびリード２７の下面が露出している。これらの下面は、実装基板との電気接続のための外部端子とされる。

【0066】

このような樹脂パッケージ２８は、デバイスチップ１をダイパッド２６にダイボンディングし、ボンディングワイヤ２９によるデバイスチップ１とリード２７との接続後、ダイパッド２６上に溶融樹脂材料を流し込み、その溶融樹脂材料を硬化させることにより形成される。
そして、このシリコンマイクにおいて、デバイスチップ１のダイヤフラム９およびバックプレート１３は、それらを対向電極とするコンデンサを形成している。このコンデンサ（ダイヤフラム９およびバックプレート１３間）には、所定の電圧が印加される。

【0067】

その状態で、音孔３０から音圧（音波）が入力されると、その音圧が貫通孔６を介して可動デバイス部５に伝えられる。可動デバイス部５では、音圧の作用によりダイヤフラム９が振動すると、コンデンサの静電容量が変化し、この静電容量の変化によるダイヤフラム９およびバックプレート１３間の電圧変動が音声信号として出力される。
そして、出力された音声信号を回路チップ３で処理することにより、ダイヤフラム９（シリコンマイク）に作用した音圧（音波）を電気信号として検出し、電極パッド２０から取り出すことができる。

【0068】

このシリコンマイクによれば、四角形状の支持基板４により支持される可動デバイス部５には、回路基板１９が対向配置されている。支持基板４の上方は、四角環状の壁をなして可動デバイス部５を取り囲む接合材２２により支持基板４と回路基板１９とが接合されることにより、閉塞されている。これにより、マイクチップ２および回路チップ３がチップ・オン・チップ（フェイス・ツー・フェイス）で接続されている。デバイスチップ１には、支持基板４、回路基板１９および接合材２２により区画される閉空間２５（キャビティ）が形成される。そして、可動デバイス部５がこの閉空間２５に配置されるので、可動デバイス部５の可動体（ダイヤフラム９）の可動状態を維持することができる。

【0069】

また、接合材２２により、支持基板４と回路基板１９との間を介しての閉空間２５内外の連通を遮断することができる。そのため、閉空間２５内への封止用樹脂の進入を防止することができる。したがって、可動デバイス部５の可動体（ダイヤフラム９）の可動状態を維持したまま、デバイスチップ１を封止用樹脂で封入することができる。さらに、デバイスチップ１が、マイクチップ２および回路チップ３の積層によるチップ・オン・チップ構造を有するので、シリコンマイクにおけるマイク部分（マイクチップ２）および回路部分（回路チップ３）を１チップで封入することができる。

【0070】

そのため、セラミックスパッケージを用いることなく樹脂パッケージ２８により、マイクチップ２および回路チップ３が１パッケージング化されたシリコンマイクを作製することができる。その結果、シリコンマイクのパッケージコストを低減することができる。
また、接合材２２の形成に際しては、まず、Ｓｎと共晶反応可能な金属材料（Ａｕ、Ｃｕなど）からなるマイク側接合部２３および回路側接合部２４が、支持基板４および回路基板１９にそれぞれ立設される。次いで、マイク側接合部２３および回路側接合部２４の少なくとも一方の頂面にＳｎ材料が塗布される。そして、これら接合部を突き合わせた状態で上記接合部が熱処理されることにより、Ｓｎ材料とマイク側接合部２３および回路側接合部２４とが共晶反応して接合材２２が形成される。

【0071】

このように、接合材２２が、比較的融点の低いＳｎ（融点：２３１．９７℃）の共晶反応により形成することができるので、簡易な工程で確実に支持基板４と回路基板１９とを接合することができる。
また、回路基板１９の下面（可動デバイス部５との対向面）には、ポリイミドからなる応力緩和層２１が接合材２２（回路側接合部２４）の下地層として形成されている。そのため、たとえば、回路基板１９が温度変化により変形（膨張、収縮など）しても、接合材２２に作用する応力を応力緩和層２１で緩和することができる。その結果、接合材２２におけるクラック（亀裂）の発生を抑制することができる。

【0072】

図３（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る加速度センサの要部の模式的な平面図である。図３（ｂ）は、デバイスチップを図３（ａ）に示す切断線ｂ−ｂで切断したときの模式的な断面図である。
加速度センサは、デバイスチップ３１を備えている。
デバイスチップ３１は、センサチップ３２と、センサチップ３２の厚さ方向一方側に対向配置された回路チップ３３と、センサチップ３２の厚さ方向他方側に対向配置されたカバーチップ３４とを備え、これらチップが重ね合わせて接合された、チップ・オン・チップ構造を有している。

【0073】

センサチップ３２は、ＭＥＭＳ技術により製造されるチップであって、窒化シリコンからなるフレーム３５と、フレーム３５に支持され、可動体の揺振動作により変化する抵抗率の変化量を信号として出力する可動デバイス部３６とを備えている。
フレーム３５は、平面視四角環状（枠状）をなしており、１〜１０μｍの厚さを有している。

【0074】

可動デバイス部３６は、ビーム３７と、錘３８と、抵抗導体３９と、配線４０とを備えている。
可動デバイス部３６のビーム３７および錘３８は、有機材料（たとえば、ポリイミド）からなり、一体的に形成されている。
ビーム３７は、フレーム３５に支持される平面視四角環状の支持部４１と、この支持部４１に支持される平面視十字状のビーム本体部４２とを一体的に備えている。

【0075】

ビーム本体部４２は、各先端が支持部４１の各辺の中央に接続されている。これにより、ビーム３７は、支持部４１とビーム本体部４２とによって区画される４つの矩形状の開口部を有している。
また、ビーム３７は、１〜１０μｍの厚さを有し、このような厚さに形成されることにより、ビーム本体部４２の捩れ変形および撓み変形が可能にされている。

【0076】

錘３８は、ビーム３７が有する各開口部に配置されている。錘３８は、その上面（一方面）がビーム３７の上面（一方面）と面一をなし、１〜１０μｍの厚さ（高さ）を有する略四角柱状に形成されている。錘３８の側面は、開口部の周縁に対して隙間を空けて平行をなしている。そして、錘３８は、その側面により形成される４つの角部のうちの１つがビーム３７のビーム本体部４２の中央部に接続されている。これにより、錘３８は、カバー用基板５４（後述）およびフレーム３５と非接触な状態で、ビーム３７（ビーム本体部４２）に支持されている。

【0077】

ビーム３７上には、Ｔｉ（チタン）層／ＴｉＮ（窒化チタン）層／Ａｌ（アルミニウム）−Ｃｕ（銅）合金層の積層体４３が積層されている。この積層体４３は、各端部が支持部４１上に配置され、ビーム本体部４２に沿って延び、全体として平面視十字状に形成されている。最下層のＴｉ層およびその上層のＴｉＮ層は、連続的に形成されている。一方、最上層のＡｌ−Ｃｕ合金層は、たとえば、１２箇所で途切れることにより断続的に形成されている。これにより、Ｔｉ層およびＴｉＮ層がＡｌ−Ｃｕ合金層の途切れた部分（除去されている部分）で部分的に露出し、この露出した部分が抵抗導体３９をなし、Ａｌ−Ｃｕ合金層が抵抗導体３９に接続された配線４０をなしている。

【0078】

そして、センサチップ３２の最表面は、たとえば、ポリイミドからなる保護膜４４により覆われている。この保護膜４４には、平面視十字状に沿って形成される配線４０の各端部を接続用のパッドとして露出させるパッド開口４５が形成されている。また、保護膜４４には、ビーム３７と各錘３８との間の隙間に連通する溝４６が形成されている。
回路チップ３３は、可動デバイス部３６からの信号を電気信号に変換処理する回路基板４７を備えている。

【0079】

回路基板４７は、シリコンからなり、平面視でセンサチップ３２のフレーム３５とほぼ同じ大きさの四角形状に形成されている。回路基板４７には、その下面（可動デバイス部３６との対向面）の中央部が窪むことにより、凹部４８が形成されている。
凹部４８の外形は、平面視で可動デバイス部３６の可動体（ビーム本体部４２および錘３８）は、フレーム３５により囲まれる領域に配置されている。
とほぼ同じ形をしている。そして、この凹部４８と可動デバイス部３６とが平面視でほぼ合致するように対向させた状態で、センサチップ３２と回路チップ３３とが接続されることにより、センサチップ３２の上側（フレーム３５の上側）は閉塞されている。

【0080】

また、回路基板４７の上面（可動デバイス部３６との対向面とは反対側の面）には、機能素子（図示せず）が作り込まれている。機能素子は、可動デバイス部３６からの信号を電気信号に変換処理する電子回路の一部をなしている。
また、回路基板４７の上面には、電極パッド４９が設けられている。電極パッド４９は、センサチップ３２のパッド（配線４０）と対向するように配置され、回路基板４７内の電子回路を介して、パッド（配線４０）と電気的に接続されている。

【0081】

カバーチップ３４は、センサチップ３２の可動デバイス部３６をカバーするためのカバー用基板５４を備えている。
カバー用基板５４は、不純物導入やエッチングなどの加工処理が施されていない未処理シリコンからなり、平面視でセンサチップ３２のフレーム３５とほぼ同じ大きさの四角形状に形成されている。

【0082】

デバイスチップ３１において、センサチップ３２とカバーチップ３４との間には、接合材５１が介在されている。
接合材５１は、平面視で可動デバイス部３６の可動体である、ビーム本体部４２および錘３８を取り囲む四角環状の壁をなし、センサチップ３２側のセンサ側接合部５２と、カバーチップ３４側のカバー側接合部５３とを備えている。

【0083】

センサ側接合部５２は、フレーム３５の下面（カバー用基板５４との対向面）の内周縁に沿った四角環壁状に形成されている。センサ側接合部５２は、たとえば、Ｓｎと共晶反応可能な材料であって、Ｓｎよりも高い融点を有するＡｕ（融点：１０６４．４℃）、Ｃｕ（融点：１０８３．４℃）などの金属からなる。また、センサ側接合部５２は、フレーム３５の厚さ方向における厚さが、たとえば、Ａｕの場合に１〜１０μｍであり、Ｃｕの場合に１〜１０μｍである。

【0084】

カバー側接合部５３は、カバー用基板５４の上面（可動デバイス部３６との対向面）の周縁に沿った四角環壁状に形成されている。カバー側接合部５３は、たとえば、センサ側接合部５２と同様の金属からなる。また、カバー側接合部５３は、フレーム３５の厚さ方向における厚さが、たとえば、Ａｕの場合に１〜１０μｍであり、Ｃｕの場合に１〜１０μｍである。

【0085】

また、センサ側接合部５２およびカバー側接合部５３の総厚さは、たとえば、５〜１０μｍである。
そして、センサ側接合部５２およびカバー側接合部５３の少なくとも一方の頂面にＳｎ材料（たとえば、厚さ１〜３μｍ）を塗布し、これらを突き合わせた状態で、たとえば、２８０〜３００℃の熱を加える。これにより、Ｓｎ材料とセンサ側接合部５２およびカバー側接合部５３の材料とが共晶反応して、ＳｎおよびＳｎと共晶反応可能な金属を含む材料からなる接合材５１が形成される。

【0086】

これにより、センサチップ３２の下側（フレーム３５の下側）は閉塞されている。そして、デバイスチップ３１には、上述した回路チップ３３、フレーム３５、カバー用基板５４および接合材５１により区画される閉空間５５が形成される。この閉空間５５内には、可動デバイス部３６がフレーム３５、回路基板４７、カバー用基板５４および接合材５１と非接触な状態で配置されている。

【0087】

図４は、本発明の第２の実施形態に係る加速度センサの模式的な断面図である。図４において、図３に示す各部に対応する部分には、図３と同一の参照符号を付している（一部省略）。
この加速度センサは、図３に示すデバイスチップ３１と、デバイスチップ３１を支持するためのダイパッド５６と、デバイスチップ３１と電気的に接続される複数のリード５７と、樹脂パッケージ５８とを備えている。

【0088】

ダイパッド５６は、金属薄板からなり、平面視四角形状に形成されている。
複数のリード５７は、ダイパッド５６と同じ金属薄板からなり、ダイパッド５６を挟む両側にそれぞれ複数設けられている。各リード５７は、ダイパッド５６の各側において、互いに適当な間隔を空けて整列して配置されている。
そして、デバイスチップ３１は、回路チップ３３を上方に向けた姿勢でダイパッド５６上にダイボンディングされている。回路チップ３３の各電極パッド４９は、ボンディングワイヤ５９によってリード５７に接続されている。

【0089】

樹脂パッケージ５８は、溶融樹脂材料（たとえば、ポリイミド）からなる略直方体の封入部材であり、その内部にデバイスチップ３１、ダイパッド５６、リード５７およびボンディングワイヤ５９を封入している。樹脂パッケージ５８における実装基板（図示せず）への実装面（下面）には、ダイパッド５６の下面およびリード５７の下面が露出している。これらの下面は、実装基板との電気接続のための外部端子とされる。

【0090】

このような樹脂パッケージ５８は、デバイスチップ３１をダイパッド５６にダイボンディングし、ボンディングワイヤ５９によるデバイスチップ３１とリード５７との接続後、ダイパッド５６上に溶融樹脂材料を流し込み、その溶融樹脂材料を硬化させることにより形成される。
そして、この加速度センサに加速度が作用し、錘３８が振れると、ビーム３７のビーム本体部４２に歪み（捩れおよび／または撓み）が生じる。このビーム本体部４２の歪みにより、ビーム本体部４２上の抵抗導体３９に伸び縮みが生じ、抵抗導体３９の抵抗値が変化する。抵抗値の変化量は、パッド（配線４０）を介して信号として出力される。

【0091】

そして、出力された信号を回路チップ３３で処理することにより、錘３８（加速度センサ）に作用した加速度の方向（３軸方向）および大きさを電気信号として検出し、電極パッド４９から取り出すことができる。
この加速度センサによれば、四角環状のフレーム３５により、その環状内の領域において支持される可動デバイス部３６（ビーム本体部４２および錘３８）には、回路基板４７およびカバー用基板５４がその一方側および他方側それぞれに対向配置されている。

【0092】

フレーム３５の上側は、回路基板４７の凹部４８と可動デバイス部３６とを対向させた状態でセンサチップ３２と回路チップ３３とが接続されることにより、閉塞されている。
一方、フレーム３５の下側は、四角環状の壁をなして平面視で可動デバイス部３６を包含する接合材５１によりフレーム３５とカバー用基板５４とが接合されることにより、閉塞されている。これにより、デバイスチップ３１は、カバーチップ３４、センサチップ３２および回路チップ３３がチップ・オン・チップ（フェイス・ツー・フェイス）で接続されている。デバイスチップ３１には、回路チップ３３、フレーム３５、カバー用基板５４および接合材５１により区画される閉空間５５（キャビティ）が形成される。そして、可動デバイス部３６（ビーム本体部４２および錘３８）がこの閉空間５５に配置されるので、可動デバイス部３６の可動体（錘３８およびビーム本体部４２）の可動状態を維持することができる。

【0093】

また、接合材５１により、フレーム３５とカバー用基板５４との間を介しての閉空間５５内外の連通を遮断することができる。そのため、閉空間５５内への封止用樹脂の進入を防止することができる。したがって、可動デバイス部３６の可動体（錘３８およびビーム本体部４２）の可動状態を維持したまま、デバイスチップ３１を封止用樹脂で封入することができる。さらに、デバイスチップ３１が、カバーチップ３４、センサチップ３２および回路チップ３３の積層によるチップ・オン・チップ構造を有するので、加速度センサにおけるセンサ部分（センサチップ３２）および回路部分（回路チップ３３）を１チップで封入することができる。

【0094】

そのため、セラミックスパッケージを用いることなく樹脂パッケージ５８により、カバーチップ３４、センサチップ３２および回路チップ３３が１パッケージング化された加速度センサを作製することができる。その結果、加速度センサのパッケージコストを低減することができる。
さらに、フレーム３５の下側を閉塞するカバー用基板５４が、不純物導入やエッチングなどの加工処理が施されていない安価な未処理シリコンからなるため、加速度センサのパッケージコストを一層低減することができる。

【0095】

また、接合材５１の形成に際しては、まず、Ｓｎと共晶反応可能な金属材料（Ａｕ、Ｃｕなど）からなるセンサ側接合部５２およびカバー側接合部５３が、フレーム３５およびカバー用基板５４にそれぞれ立設される。次いで、センサ側接合部５２およびカバー側接合部５３の少なくとも一方の頂面にＳｎ材料が塗布される。そして、これら接合部を突き合わせた状態で上記接合部が熱処理されることにより、Ｓｎ材料とセンサ側接合部５２およびカバー側接合部５３とが共晶反応して接合材５１が形成される。

【0096】

このように、接合材５１が、比較的融点の低いＳｎ（融点：２３１．９７℃）の共晶反応により形成することができるので、簡易な工程で確実にフレーム３５とカバー用基板５４とを接合することができる。
図５（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る加速度センサの要部の模式的な平面図である。図５（ｂ）は、デバイスチップを図５（ａ）に示す切断線ｂ−ｂで切断したときの模式的な断面図である。

【0097】

加速度センサは、デバイスチップ６１を備えている。
デバイスチップ６１は、センサチップ６２と、センサチップ６２と対向配置されたカバーチップ６４とを備えている。
センサチップ６２は、ＭＥＭＳ技術により製造されるチップであって、窒化シリコンからなるフレーム６５と、フレーム６５に支持され、可動体の揺振動作により変化する抵抗率の変化量を信号として出力する可動デバイス部６６とを備えている。

【0098】

フレーム６５は、センサチップ６２とカバーチップ６４との対向方向から見た平面視において、四角環状（枠状）をなしており、１〜１０μｍの厚さを有している。
可動デバイス部６６は、ビーム６７と、錘６８と、抵抗導体６９と、配線７０とを備えている。
可動デバイス部６６のビーム６７および錘６８は、有機材料（たとえば、ポリイミド）からなり、一体的に形成されている。

【0099】

ビーム６７は、フレーム６５に支持される平面視四角環状の支持部７１と、この支持部７１に支持される平面視十字状のビーム本体部７２とを一体的に備えている。
ビーム本体部７２は、各先端が支持部７１の各辺の中央に接続されている。これにより、ビーム６７は、支持部７１とビーム本体部７２とによって区画される４つの矩形状の開口部を有している。

【0100】

また、ビーム６７は、１〜１０μｍの厚さを有し、このような厚さに形成されることにより、ビーム本体部７２の捩れ変形および撓み変形が可能にされている。
錘６８は、ビーム６７が有する各開口部に配置されている。錘６８は、その上面（一方面）がビーム６７の上面７７（一方面）と面一をなし、１〜１０μｍの厚さ（高さ）を有する略四角柱状に形成されている。錘６８の側面は、開口部の周縁に対して隙間を空けて平行をなしている。そして、錘６８は、その側面により形成される４つの角部のうちの１つがビーム６７のビーム本体部７２の中央部に接続されている。これにより、錘６８は、カバー用基板８３（後述）およびフレーム６５と非接触な状態で、ビーム６７（ビーム本体部７２）に支持されている。

【0101】

ビーム６７の上面７７には、Ｔｉ（チタン）層／ＴｉＮ（窒化チタン）層／Ａｌ（アルミニウム）−Ｃｕ（銅）合金層の積層体７３が積層されている。この積層体７３は、各端部が支持部７１上に配置され、ビーム本体部７２に沿って延び、全体として平面視十字状に形成されている。最下層のＴｉ層およびその上層のＴｉＮ層は、連続的に形成されている。一方、最上層のＡｌ−Ｃｕ合金層は、たとえば、１２箇所で途切れることにより断続的に形成されている。これにより、Ｔｉ層およびＴｉＮ層がＡｌ−Ｃｕ合金層の途切れた部分（除去されている部分）で部分的に露出し、この露出した部分が抵抗導体６９（ピエゾ抵抗素子）をなし、Ａｌ−Ｃｕ合金層が抵抗導体６９に接続された配線７０をなしている。

【0102】

そして、センサチップ６２の最表面は、たとえば、ポリイミドからなる保護膜７４により覆われている。この保護膜７４には、平面視十字状に沿って形成される配線７０の各端部を、フレーム６５上において接続用のパッド７８として露出させるパッド開口７５が形成されている。
パッド７８には、たとえば、半田からなる略球状のバンプ８５が設けられている。バンプ８５は、パッド７８の表面全域を覆うように接着され、パッド７８と電気的に接続されている。

【0103】

また、保護膜７４には、ビーム６７と各錘６８との間の隙間に連通する溝７６が形成されている。
カバーチップ６４は、センサチップ６２の可動デバイス部６６をカバーするためのカバー用基板８３を備えている。
カバー用基板８３は、不純物導入やエッチングなどの加工処理が施されていない未処理シリコンからなり、平面視でセンサチップ６２のフレーム６５とほぼ同じ大きさの四角形状に形成されている。

【0104】

デバイスチップ６１において、センサチップ６２とカバーチップ６４との間には、接合材８０が介在されている。
接合材８０は、平面視で可動デバイス部６６の可動体である、ビーム本体部７２および錘６８を取り囲む四角環状の壁をなし、センサチップ６２側のセンサ側接合部８１と、カバーチップ６４側のカバー側接合部８２とを備えている。

【0105】

センサ側接合部８１は、フレーム６５の下面（カバー用基板８３との対向面）の内周縁に沿った四角環壁状に形成されている。センサ側接合部８１は、たとえば、Ｓｎと共晶反応可能な材料であって、Ｓｎよりも高い融点を有するＡｕ（融点：１０６４．４℃）、Ｃｕ（融点：１０８３．４℃）などの金属からなる。また、センサ側接合部８１は、フレーム６５の厚さ方向における厚さが、たとえば、Ａｕの場合に１〜１０μｍであり、Ｃｕの場合に１〜１０μｍである。

【0106】

カバー側接合部８２は、カバー用基板８３の上面（可動デバイス部６６との対向面）の周縁に沿った四角環壁状に形成されている。カバー側接合部８２は、たとえば、センサ側接合部８１と同様の金属からなる。また、カバー側接合部８２は、フレーム６５の厚さ方向における厚さが、たとえば、Ａｕの場合に１〜１０μｍであり、Ｃｕの場合に１〜１０μｍである。

【0107】

また、センサ側接合部８１およびカバー側接合部８２の総厚さは、たとえば、５〜１０μｍである。
そして、センサ側接合部８１およびカバー側接合部８２の少なくとも一方の頂面にＳｎ材料（たとえば、厚さ０．１〜２μｍ）を塗布し、これらを突き合わせた状態で、たとえば、２８０〜３００℃の熱を加える。これにより、Ｓｎ材料とセンサ側接合部８１およびカバー側接合部８２の材料とが共晶反応して、ＳｎおよびＳｎと共晶反応可能な金属を含む材料からなる接合材８０が形成される。

【0108】

これにより、センサチップ６２の下側（フレーム６５の下側）は閉塞される。そして、デバイスチップ６１には、フレーム６５、カバー用基板８３および接合材８０により区画される空間８４が形成される。この空間８４内には、可動デバイス部６６がフレーム６５、カバー用基板８３および接合材８０と非接触な状態で配置されている。
図６は、本発明の第３の実施形態に係る加速度センサの模式的な断面図である。図６において、図５に示す各部に対応する部分には、図５と同一の参照符号を付している（一部省略）。

【0109】

この加速度センサは、パッケージ基板上にデバイスチップがフリップチップボンディングされた加速度センサであって、シリコンからなるパッケージ基板８６と、パッケージ基板８６にフリップチップボンディングされた図５に示すデバイスチップ６１と、樹脂パッケージ８７とを備えている。
パッケージ基板８６は、平面視四角形状に形成されている。パッケージ基板８６の上面（デバイスチップ６１がボンディングされる面）には、センサ用パッド８８が設けられている。

【0110】

センサ用パッド８８は、パッケージ基板８６の各辺に沿う略中央部に１つずつ、センサチップ６２のバンプ８５と同数（４つ）設けられており、デバイスチップ６１がボンディングされた状態において、各センサ用パッド８８に対してバンプ８５が１つずつ当接するように配置される。
また、パッケージ基板８６の下面には、各センサ用パッド８８と対向する位置に、たとえば、半田からなる外部端子８９が設けられている。外部端子８９は、略球状に形成されている。

【0111】

また、パッケージ基板８６には、センサ用パッド８８と外部端子８９とを接続する接続ビア９４が、パッケージ基板８６を厚さ方向に貫通して形成されている。
そして、デバイスチップ６１は、センサチップ６２を下方に向けた姿勢（デバイスチップ６１を裏返した姿勢）で、センサ用パッド８８に対してバンプ８５を突き合わせた状態でパッケージ基板８６上にフリップチップボンディングされている。これにより、センサチップ６２のバンプ８５とパッケージ基板８６の外部端子８９とが、接続ビア９４を介して電気的に接続される。

【0112】

加速度センサにおいて、デバイスチップ６１とパッケージ基板８６との間には、バンプ８５と同じ材料（たとえば、半田）からなる接合材９０が介在されている。
接合材９０は、バンプ８５を取り囲む四角環壁状に形成され、センサチップ６２（保護膜７４）およびパッケージ基板８６に当接している。これにより、フレーム６５のパッケージ基板８６側が閉塞されている。そして、加速度センサには、カバー用基板８３、接合材８０、フレーム６５、接合材９０およびパッケージ基板８６により区画される閉空間９３が形成される。

【0113】

樹脂パッケージ８７は、溶融樹脂材料（たとえば、ポリイミド）からなる略直方体の封入部材であり、その内部にデバイスチップ６１を封入している。
このような樹脂パッケージ８７は、デバイスチップ６１をパッケージ基板８６にフリップチップボンディングした後、パッケージ基板８６上に溶融樹脂材料を流し込み、その溶融樹脂材料を硬化させることにより形成される。

【0114】

なお、図６では示されていないが、パッケージ基板８６上には、可動デバイス部６６からの信号を電気信号に変換処理するための回路チップがデバイスチップ６１に隣接してボンディングされ、樹脂パッケージ８７により封止されている。
そして、この加速度センサに加速度が作用し、錘６８が振れると、ビーム６７のビーム本体部７２に歪み（捩れおよび／または撓み）が生じる。このビーム本体部７２の歪みにより、ビーム本体部７２上の抵抗導体６９に伸び縮みが生じ、抵抗導体６９の抵抗値が変化する。抵抗値の変化量は、パッド７８を介して信号として出力される。

【0115】

そして、出力された信号を回路チップ（図示せず）で処理することにより、錘６８（加速度センサ）に作用した加速度の方向（３軸方向）および大きさを電気信号として検出することができる。検出された電気信号は、バンプ８５および接続ビア９４を介して、外部端子８９から取り出すことができる。
この加速度センサによれば、四角環状のフレーム６５により、その環状内の領域において支持される可動デバイス部６６には、カバー用基板８３が対向配置されている。

【0116】

フレーム６５のカバー用基板８３との対向側は、四角環状の壁をなし、平面視で可動デバイス部６６の可動体（ビーム本体部７２および錘６８）を取り囲む接合材８０によりフレーム６５とカバー用基板８３とが接合されることにより、閉塞されている。これにより、デバイスチップ６１は、カバーチップ６４およびセンサチップ６２がチップ・オン・チップ（フェイス・ツー・フェイス）で接続されている。デバイスチップ６１には、フレーム６５、カバー用基板８３および接合材８０により区画される空間８４（キャビティ）が形成される。そして、可動デバイス部６６がこの空間８４に配置されるので、可動デバイス部６６の可動体（錘６８およびビーム本体部７２）の可動状態を維持することができる。

【0117】

また、バンプ８５が、パッド７８上に設けられ、カバー用基板８３とフレーム６５との対向方向外側に突出しているため、バンプ８５とセンサ用パッド８８とを位置合わせして接合することにより、デバイスチップ６１をパッケージ基板８６に対してフリップチップボンディングすることができる。
そして、センサチップ６２とパッケージ基板８６との間にバンプ８５を取り囲む接合材９０が形成されることにより、フレーム６５のパッケージ基板８６との対向側が閉塞される。

【0118】

これにより、加速度センサには、カバー用基板８３、接合材８０、フレーム６５、接合材９０およびパッケージ基板８６により区画され、その内外の連通が遮断された閉空間９３が形成される。閉空間９３内への封止用樹脂の進入を防止することができるので、可動デバイス部６６の可動体（錘６８およびビーム本体部７２）の可動状態を維持したまま、パッケージ基板８６にフリップチップボンディングされたデバイスチップ６１を封止用樹脂で封入することができる。

【0119】

そのため、セラミックスパッケージを用いることなく樹脂パッケージ８７により、加速度センサを作製することができる。その結果、加速度センサのパッケージコストを低減することができる。また、パッケージ基板８６へのボンディング形態がフリップチップボンディングであるため、パッケージサイズを小さくすることができる。
さらに、フレーム６５の下側を閉塞するカバー用基板８３が、不純物導入やエッチングなどの加工処理が施されていない安価な未処理シリコンからなるため、加速度センサのパッケージコストを一層低減することができる。

【0120】

また、接合材８０の形成に際しては、まず、Ｓｎと共晶反応可能な金属材料（Ａｕ、Ｃｕなど）からなるセンサ側接合部８１およびカバー側接合部８２が、フレーム６５およびカバー用基板８３にそれぞれ立設される。次いで、センサ側接合部８１およびカバー側接合部８２の少なくとも一方の頂面にＳｎ材料が塗布される。そして、これら接合部を突き合わせた状態で上記接合部が熱処理されることにより、Ｓｎ材料とセンサ側接合部８１およびカバー側接合部８２の材料とが共晶反応して接合材８０が形成される。

【0121】

このように、接合材８０が、比較的融点の低いＳｎ（融点：２３１．９７℃）の共晶反応により形成することができるので、簡易な工程で確実にフレーム６５とカバー用基板８３とを接合することができる。
また、バンプ８５と接合材９０とが同じ材料からなるので、これらを同じ工程で形成することができ、加速度センサの製造工程を簡易にすることができる。

【0122】

さらに、パッケージ基板８６が可動デバイス部６６と対向しているので、パッケージ基板８６を、錘６８の揺れ止めとして利用することができる。
図７は、本発明の第４の実施形態に係るシリコンマイクの要部の模式的な断面図である。
シリコンマイクは、デバイスチップ１０１を備えている。

【0123】

デバイスチップ１０１は、マイクチップ１０２と、マイクチップ１０２に対向配置されたカバー用基板１０３とを備えている。
マイクチップ１０２は、ＭＥＭＳ技術により製造されるチップであって、シリコンからなる支持基板１０４と、支持基板１０４に支持され、可動体の振動動作により生じる音声信号を出力する可動デバイス部１０５とを備えている。

【0124】

支持基板１０４は、平面視四角形状に形成されている。支持基板１０４の中央部には、表面側ほど窄まる（裏面側ほど広がる）断面台形状の貫通孔１０６が形成されている。
可動デバイス部１０５は、支持基板１０４の表面側に形成されている。
可動デバイス部１０５において、支持基板１０４上には、第１絶縁膜１０７が積層されている。第１絶縁膜１０７は、たとえば、酸化シリコンからなる。

【0125】

第１絶縁膜１０７上には、第２絶縁膜１０８が積層されている。第２絶縁膜１０８は、たとえば、ＰＳＧ（Phospho-Silicate-Glass：リンシリケートガラス）からなる。
第１絶縁膜１０７および第２絶縁膜１０８は、貫通孔１０６および支持基板１０４の表面（可動デバイス部１０５が形成されるデバイス面）における貫通孔１０６の周囲の部分（以下、この部分を「貫通孔周辺部」という。）上から除去されている。これにより、貫通孔周辺部は、第１絶縁膜１０７および第２絶縁膜１０８から露出している。

【0126】

また、支持基板１０４の上方には、可動デバイス部１０５の可動体としてダイヤフラム１０９が設けられている。ダイヤフラム１０９は、たとえば、不純物のドープにより導電性が付与されたポリシリコンからなる。ダイヤフラム１０９は、メイン部１１０および周辺部１１１を一体的に有している。
メイン部１１０は、平面視円形状をなし、貫通孔１０６および貫通孔周辺部に対向して、貫通孔周辺部から浮いた状態に配置されている。メイン部１１０の下面（貫通孔周辺部との対向面）には、メイン部１１０と貫通孔周縁部との密着を防止するための複数の突起状の下ストッパ１１２が形成されている。

【0127】

周辺部１１１は、メイン部１１０の周縁から支持基板１０４の表面（デバイス面）に沿う方向（側方）に延びている。周辺部１１１は、その先端部が第１絶縁膜１０７と第２絶縁膜１０８との間に進入し、第１絶縁膜１０７および第２絶縁膜１０８に片持ち支持されている。そして、周辺部１１１によりメイン部１１０が支持されることにより、ダイヤフラム１０９は、支持状態で、支持基板１０４の表面と対向する方向に振動可能とされている。

【0128】

ダイヤフラム１０９の上方には、バックプレート１１３が設けられている。バックプレート１１３は、ダイヤフラム１０９のメイン部１１０よりも小径な平面視円形状の外形を有し、メイン部１１０に対して空隙を挟んで対向している。バックプレート１１３は、たとえば、不純物のドープにより導電性が付与されたポリシリコンからなる。
可動デバイス部１０５の最表面は、第３絶縁膜１１４により被覆されている。第３絶縁膜１１４は、第１絶縁膜１０７およびバックプレート１１３の上面を被覆するとともに、ダイヤフラム１０９の側方をメイン部１１０の周縁と間隔を有して取り囲むように形成され、可動デバイス部１０５の外形を形成している。これにより、支持基板１０４の表面側（デバイス面側）には、平面視円形状の第３絶縁膜１１４により区画される空間１１５が形成されている。この空間１１５内には、ダイヤフラム１０９のメイン部１１０が支持基板１０４および第３絶縁膜１１４と非接触な状態で配置されている。

【0129】

バックプレート１１３および第３絶縁膜１１４には、これらを連続して貫通する多数の微小な孔１１６が形成されている。一部の孔１１６には、第３絶縁膜１１４が入り込んでおり、第３絶縁膜１１４の孔１１６に入り込んだ各部分には、バックプレート１１３の下面（ダイヤフラム１０９との対向面）よりも下方に突出する突起状の上ストッパ１１７が形成されている。上ストッパ１１７が形成されていることにより、ダイヤフラム１０９の振動時に、ダイヤフラム１０９がバックプレート１１３と接触することが阻止される。

【0130】

また、第３絶縁膜１１４には、バックプレート１１３の周囲に、複数の連通孔１１８が円形状に整列して形成されている。
カバー用基板１０３は、不純物導入が導入されていないノンドープシリコンからなり、平面板１１９と、外周壁１２０と、内周壁１２１とを一体的に備えている。
平面板１１９は、可動デバイス部１０５と対向し、支持基板１０４とほぼ同じ大きさの平面視四角形状に形成されている。

【0131】

外周壁１２０は、平面板１１９の周端全周にわたって可動デバイス部１０５との対向方向に立設されている。外周壁１２０は、断面視において、平面板１１９からの高さが相対的に高い高段部１２２と、高段部１２２よりも内側に形成され、平面板１１９からの高さが相対的に低い低段部１２３とを一体的に備えている。
内周壁１２１は、外周壁１２０と間隔を空けた位置において、可動デバイス部１０５との対向方向に立設されている。内周壁１２１は、可動デバイス部１０５の外周よりも大きい四角環状の壁をなし、高段部１２２と同じ高さを有している。

【0132】

このような外周壁１２０および内周壁１２１の形状により、外周壁１２０と内周壁１２１との間には、平面視四角環状の溝１２４が形成されている。
溝１２４は、断面視において２段階の深さを有している。具体的には、低段部１２３上に形成され、可動デバイス部１０５との対向方向における高段部１２２の下面からの深さが相対的に浅い外周溝１２６と、外周溝１２６よりも内側に形成され、高段部１２２の下面からの深さが相対的に深い内周溝１２７とを有している。このような、溝１２４は、たとえば、ディープＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）や、ウェットエッチング、ドライエッチングなどの方法を用いて、段階的にエッチング深さを変えることにより形成される。

【0133】

また、カバー用基板１０３には、内周壁１２１に取り囲まれる平面視四角形状の凹部１２９が形成されている。
デバイスチップ１０１において、マイクチップ１０２とカバー用基板１０３との間には、ポリイミドからなるブロック壁１５０が介在されている。
ブロック壁１５０は、支持基板１０４とカバー用基板１０３との対向方向から見た平面視において、外周壁１２０の高段部１２２よりもやや小さい四角環状に形成され、支持基板１０４の上面および低段部１２３の下面に当接している。また、支持基板１０４の上面に沿う方向におけるブロック壁１５０の厚さは、当該方向における低段部１２３の厚さよりも薄い。

【0134】

ブロック壁１５０よりも外側（可動デバイス部１０５の反対側）には、ペースト状接合材１６７が設けられている。
そして、マイクチップ１０２とカバー用基板１０３とは、ペースト状接合材１６７により接合されている。
ペースト状接合材１６７によりマイクチップ１０２とカバー用基板１０３とを接合するには、たとえば、フォトリソグラフィにより、支持基板１０４の上面に、平面視で可動デバイス部１０５を取り囲む四角環状のブロック壁１５０を形成し、支持基板１０４の上面におけるブロック壁１５０の外側にペースト状接合材１６７を滴下する。そして、支持基板１０４上の可動デバイス部１０５がカバー用基板１０３の凹部１２９内に収容されるように位置合わせをし、ペースト状接合材１６７を支持基板１０４および低段部１２３で挟みこむ。これにより、ペースト状接合材１６７が支持基板１０４および低段部１２３に密着し、マイクチップ１０２とカバー用基板１０３とが接合される。

【0135】

デバイスチップ１０１には、支持基板１０４、平面板１１９および内周壁１２１により区画される閉空間１２５が形成される。この閉空間１２５内には、可動デバイス部１０５が支持基板１０４、平面板１１９および内周壁１２１と非接触な状態で配置されている。
図８は、本発明の第４の実施形態に係るシリコンマイクの模式的な断面図である。図８において、図７に示す各部に対応する部分には、図７と同一の参照符号を付している（一部省略）。

【0136】

このシリコンマイクは、図７に示すデバイスチップ１０１と、デバイスチップ１０１を支持するためのダイパッド１６９と、デバイスチップ１０１と電気的に接続される複数のリード１６８と、樹脂パッケージ１２８とを備えている。
ダイパッド１６９は、金属薄板からなり、平面視四角形状に形成されている。ダイパッド１６９の中央部には、音圧をシリコンマイク内に取り込むための音孔１３０が形成されている。音孔１３０は、支持基板１０４の裏面側における貫通孔１０６の開口径とほぼ同じ径を有している。

【0137】

複数のリード１６８は、ダイパッド１６９と同じ金属薄板からなり、ダイパッド１６９を挟む両側にそれぞれ複数設けられている。各リード１６８は、ダイパッド１６９の各側において、互いに適当な間隔を空けて整列して配置されている。
そして、デバイスチップ１０１は、平面視で貫通孔１０６の裏面側外周と音孔１３０の外周とがほぼ合致するように位置合わせされ、カバー用基板１０３を上方に向けた姿勢でダイパッド１６９上にダイボンディングされている。

【0138】

樹脂パッケージ１２８は、溶融樹脂材料（たとえば、ポリイミド）からなる略直方体の封入部材であり、その内部にデバイスチップ１０１、ダイパッド１６９およびリード１６８が封入されている。樹脂パッケージ１２８における実装基板（図示せず）への実装面（下面）には、ダイパッド１６９の下面およびリード１６８の下面が露出している。これらの下面は、実装基板との電気接続のための外部端子とされる。

【0139】

このような樹脂パッケージ１２８は、デバイスチップ１０１をダイパッド１６９にダイボンディングした後、ダイパッド１６９上に溶融樹脂材料を流し込み、その溶融樹脂材料を硬化させることにより形成される。
なお、図８では示されていないが、シリコンマイクでは、マイクチップ１０２の可動デバイス部１０５からの音声信号を電気信号に変換処理するための回路チップ（図示せず）がデバイスチップ１０１とともに、樹脂パッケージ１２８により封止されている。マイクチップ１０２は、回路チップ（図示せず）と電気的に接続されている。そして、回路チップ（図示せず）は、ボンディングワイヤ（図示せず）を介してリード１６８と電気的に接続されている。

【0140】

そして、このシリコンマイクにおいて、デバイスチップ１０１のダイヤフラム１０９およびバックプレート１１３は、それらを対向電極とするコンデンサを形成している。このコンデンサ（ダイヤフラム１０９およびバックプレート１１３間）には、所定の電圧が印加される。
その状態で、音孔１３０から音圧（音波）が入力されると、その音圧が貫通孔１０６を介して可動デバイス部１０５に伝えられる。可動デバイス部１０５では、音圧の作用によりダイヤフラム１０９が振動すると、コンデンサの静電容量が変化し、この静電容量の変化によるダイヤフラム１０９およびバックプレート１１３間の電圧変動が音声信号として出力される。

【0141】

そして、出力された音声信号を回路チップ（図示せず）で処理することにより、ダイヤフラム１０９（シリコンマイク）に作用した音圧（音波）を電気信号として検出することができる。
このシリコンマイクによれば、四角形状の支持基板１０４により支持される可動デバイス部１０５には、カバー用基板１０３が対向配置されている。支持基板１０４の上方は、四角環状の壁をなして可動デバイス部１０５を取り囲む内周壁１２１および平面板１１９により、閉塞されている。これにより、デバイスチップ１０１には、支持基板１０４、カバー用基板１０３（平面板１１９および内周壁１２１）により区画される閉空間１２５（キャビティ）が形成される。そして、可動デバイス部１０５がこの閉空間１２５に配置されるので、可動デバイス部１０５の可動体（ダイヤフラム１０９）の可動状態を維持することができる。

【0142】

また、カバー用基板１０３により、閉空間１２５内外の連通を遮断することができる。そのため、閉空間１２５内への封止用樹脂の進入を防止することができる。したがって、可動デバイス部１０５の可動体（ダイヤフラム１０９）の可動状態を維持したまま、デバイスチップ１０１を封止用樹脂で封入することができる。
そのため、セラミックスパッケージを用いることなく樹脂パッケージ１２８により、シリコンマイクを作製することができる。その結果、シリコンマイクのパッケージコストを低減することができる。

【0143】

また、ペースト状接合材１６７よりも可動デバイス部１０５側において、低段部１２３および支持基板１０４に当接するブロック壁１５０が形成されている。そのため、支持基板１０４とカバー用基板１０３との接合時に、可動デバイス部１０５側へ広がるペースト状接合材１６７をブロック壁１５０により塞き止めることができる。そのため、ペースト状接合材１６７の可動デバイス部１０５側への広がりを防止でき、可動デバイス部１０５とペースト状接合材１６７との接触を防止することができる。その結果、支持基板１０４およびカバー用基板１０３の接合後においても、可動デバイス部１０５の可動状態を確実に維持することができる。

【0144】

しかも、ブロック壁１５０よりも可動デバイス部１０５側には、さらに、支持基板１０４に当接する内周壁１２１が設けられ、内周壁１２１とブロック壁１５０との間に内周溝１２７が形成されている。そのため、支持基板１０４とカバー用基板１０３との接合時に、ペースト状接合材がブロック壁１５０に乗り上がって可動デバイス部１０５側に進入しても、そのペースト状接合材を内周溝１２７へ逃がすとともに、内周壁１２１により塞き止めることができる。その結果、ペースト状接合材の可動デバイス部１０５への広がりを確実に防止することができる。

【0145】

さらに、支持基板１０４の上面に沿う方向におけるブロック壁１５０の厚さが、当該方向における低段部１２３の厚さよりも薄いため、支持基板１０４に対するカバー用基板１０３の位置合わせが多少ずれていても、ブロック壁１５０を確実に低段部１２３に当接させることができる。
図９（ａ）は、本発明の第５の実施形態に係る加速度センサの要部の平面図である。図９（ｂ）は、デバイスチップを図９（ａ）に示す切断線ｂ−ｂで切断したときの模式的な断面図である。

【0146】

加速度センサは、デバイスチップ１３１を備えている。
デバイスチップ１３１は、センサチップ１３２と、センサチップ１３２の厚さ方向一方側に対向配置された回路チップ１３３と、センサチップ１３２の厚さ方向他方側に対向配置されたカバー用基板１３４とを備え、これらチップが重ね合わせて接合された、チップ・オン・チップ構造を有している。

【0147】

センサチップ１３２は、ＭＥＭＳ技術により製造されるチップであって、窒化シリコンからなるフレーム１３５と、フレーム１３５に支持され、可動体の揺振動作により変化する抵抗率の変化量を信号として出力する可動デバイス部１３６とを備えている。
フレーム１３５は、平面視四角環状（枠状）をなしており、１〜１０μｍの厚さを有している。

【0148】

可動デバイス部１３６は、ビーム１３７と、錘１３８と、抵抗導体１３９と、配線１４０とを備えている。
可動デバイス部１３６のビーム１３７および錘１３８は、有機材料（たとえば、ポリイミド）からなり、一体的に形成されている。
ビーム１３７は、フレーム１３５に支持される平面視四角環状の支持部１４１と、この支持部１４１に支持される平面視十字状のビーム本体部１４２とを一体的に備えている。

【0149】

ビーム本体部１４２は、各先端が支持部１４１の各辺の中央に接続されている。これにより、ビーム１３７は、支持部１４１とビーム本体部１４２とによって区画される４つの矩形状の開口部を有している。
また、ビーム１３７は、１〜１０μｍの厚さを有し、このような厚さに形成されることにより、ビーム本体部１４２の捩れ変形および撓み変形が可能にされている。

【0150】

錘１３８は、ビーム１３７が有する各開口部に配置されている。錘１３８は、その上面（一方面）がビーム１３７の上面（一方面）と面一をなし、１〜１０μｍの厚さ（高さ）を有する略四角柱状に形成されている。錘１３８の側面は、開口部の周縁に対して隙間を空けて平行をなしている。そして、錘１３８は、その側面により形成される４つの角部のうちの１つがビーム１３７のビーム本体部１４２の中央部に接続されている。これにより、錘１３８は、カバー用基板１３４およびフレーム１３５と非接触な状態で、ビーム１３７（ビーム本体部１４２）に支持されている。

【0151】

ビーム１３７上には、Ｔｉ（チタン）層／ＴｉＮ（窒化チタン）層／Ａｌ（アルミニウム）−Ｃｕ（銅）合金層の積層体１４３が積層されている。この積層体１４３は、各端部が支持部１４１上に配置され、ビーム本体部１４２に沿って延び、全体として平面視十字状に形成されている。最下層のＴｉ層およびその上層のＴｉＮ層は、連続的に形成されている。一方、最上層のＡｌ−Ｃｕ合金層は、たとえば、１２箇所で途切れることにより断続的に形成されている。これにより、Ｔｉ層およびＴｉＮ層がＡｌ−Ｃｕ合金層の途切れた部分（除去されている部分）で部分的に露出し、この露出した部分が抵抗導体１３９をなし、Ａｌ−Ｃｕ合金層が抵抗導体１３９に接続された配線１４０をなしている。

【0152】

そして、センサチップ１３２の最表面は、たとえば、ポリイミドからなる保護膜１４４により覆われている。この保護膜１４４には、平面視十字状に沿って形成される配線１４０の各端部を接続用のパッドとして露出させるパッド開口１４５が形成されている。また、保護膜１４４には、ビーム１３７と各錘１３８との間の隙間に連通する溝１４６が形成されている。

【0153】

回路チップ１３３は、可動デバイス部１３６からの信号を電気信号に変換処理する回路基板１４７を備えている。
回路基板１４７は、シリコンからなり、平面視でセンサチップ１３２のフレーム１３５とほぼ同じ大きさの四角形状に形成されている。回路基板１４７には、その下面（可動デバイス部１３６との対向面）の中央部が窪むことにより、凹部１４８が形成されている。

【0154】

凹部１４８の外形は、平面視で可動デバイス部１３６の可動体（錘１３８およびビーム本体部１４２）とほぼ同じ形をしている。そして、この凹部１４８と可動デバイス部１３６の可動体とが平面視でほぼ合致するように対向させた状態で、センサチップ１３２と回路チップ１３３とが接続されることにより、センサチップ１３２の上側（フレーム１３５の上側）は閉塞されている。

【0155】

また、回路基板１４７の上面（可動デバイス部１３６との対向面とは反対側の面）には、機能素子（図示せず）が作り込まれている。機能素子は、可動デバイス部１３６からの信号を電気信号に変換処理する電子回路の一部をなしている。
また、回路基板１４７の上面には、電極パッド１４９が設けられている。電極パッド１４９は、センサチップ１３２のパッド（配線１４０）と対向するように配置され、回路基板１４７内の電子回路を介して、パッド（配線１４０）と電気的に接続されている。

【0156】

カバー用基板１３４は、不純物導入が導入されていないノンドープシリコンからなり、平面板１５１と、外周壁１５２と、内周壁１５３とを一体的に備えている。
平面板１５１は、可動デバイス部１３６と対向し、フレーム１３５とほぼ同じ大きさの平面視四角形状に形成されている。
外周壁１５２は、平面板１５１の周端全周にわたって可動デバイス部１３６との対向方向に立設されている。外周壁１５２は、断面視において、平面板１５１からの高さが相対的に高い高段部１５４と、高段部１５４よりも内側に形成され、平面板１５１からの高さが相対的に低い低段部１５５とを一体的に備えている。

【0157】

内周壁１５３は、低段部１５５と間隔を空けた位置において、可動デバイス部１３６との対向方向に立設されている。内周壁１５３は、可動デバイス部１３６の外周よりも大きい四角環状の壁をなし、高段部１５４と同じ高さを有している。
このような外周壁１５２および内周壁１５３の形状により、外周壁１５２と内周壁１５３との間には、平面視四角環状の溝１６０が形成されている。

【0158】

溝１６０は、断面視において２段階の深さを有している。具体的には、低段部１５５上に形成され、可動デバイス部１３６との対向方向における高段部１５４の下面からの深さが相対的に浅い外周溝１６１と、外周溝１６１よりも内側に形成され、高段部１５４の下面からの深さが相対的に深い内周溝１６２とを有している。このような、溝１６０は、たとえば、ディープＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）や、ウェットエッチング、ドライエッチングなどの方法を用いて、段階的にエッチング深さを変えることにより形成される。

【0159】

また、カバー用基板１３４には、内周壁１５３に取り囲まれる平面視四角形状の凹部１６３が形成されている。
デバイスチップ１３１において、センサチップ１３２とカバー用基板１３４との間には、ポリイミドからなるブロック壁１６４が介在されている。
ブロック壁１６４は、フレーム１３５とカバー用基板１３４との対向方向から見た平面視において、外周壁１５２の高段部１５４よりもやや小さい四角環状に形成され、可動デバイス部１３６の可動体である、ビーム本体部１４２および錘１３８を取り囲んでいる。また、ブロック壁１６４は、フレーム１３５の上面（カバー用基板１３４との対向面）および外周壁１５２の低段部１５５の下面に当接している。また、フレーム１３５の上面に沿う方向におけるブロック壁１６４の厚さは、当該方向における外周壁１５２の低段部１５５の厚さよりも薄い。

【0160】

ブロック壁１６４よりも外側（可動デバイス部１３６の反対側）には、ペースト状接合材１６５が設けられている。
そして、センサチップ１３２とカバー用基板１３４とは、ペースト状接合材１６５により接合されている。
ペースト状接合材１６５によりセンサチップ１３２とカバー用基板１３４とを接合するには、たとえば、フォトリソグラフィにより、フレーム１３５上に、平面視で可動デバイス部１３６の可動体（ビーム本体部１４２および錘１３８）を取り囲む四角環状のブロック壁１６４を形成し、フレーム１３５上におけるブロック壁１６４の外側にペースト状接合材１６５を滴下する。そして、センサチップ１３２の可動デバイス部１３６がカバー用基板１３４の凹部１６３内に収容されるように位置合わせをし、ペースト状接合材１６５をフレーム１３５および低段部１５５で挟みこむ。これにより、ペースト状接合材１６５がフレーム１３５および低段部１５５に密着し、センサチップ１３２とカバー用基板１３４とが接合される。

【0161】

これにより、センサチップ１３２の下側（フレーム１３５の下側）は閉塞されている。そして、デバイスチップ１３１には、上述した回路チップ１３３、フレーム１３５およびカバー用基板１３４（平面板１５１および内周壁１５３）により区画される閉空間１６６が形成される。この閉空間１６６内には、可動デバイス部１３６がフレーム１３５、回路基板１４７およびカバー用基板１３４と非接触な状態で配置されている。

【0162】

図１０は、本発明の第５の実施形態に係る加速度センサの模式的な断面図である。図１０において、図９に示す各部に対応する部分には、図９と同一の参照符号を付している（一部省略）。
この加速度センサは、図９に示すデバイスチップ１３１と、デバイスチップ１３１を支持するためのダイパッド１５６と、デバイスチップ１３１と電気的に接続される複数のリード１５７と、樹脂パッケージ１５８とを備えている。

【0163】

ダイパッド１５６は、金属薄板からなり、平面視四角形状に形成されている。
複数のリード１５７は、ダイパッド１５６と同じ金属薄板からなり、ダイパッド１５６を挟む両側にそれぞれ複数設けられている。各リード１５７は、ダイパッド１５６の各側において、互いに適当な間隔を空けて整列して配置されている。
そして、デバイスチップ１３１は、回路チップ１３３を上方に向けた姿勢でダイパッド１５６上にダイボンディングされている。回路チップ１３３の各電極パッド１４９は、ボンディングワイヤ１５９によってリード１５７に接続されている。

【0164】

樹脂パッケージ１５８は、溶融樹脂材料（たとえば、ポリイミド）からなる略直方体の封入部材であり、その内部にデバイスチップ１３１、ダイパッド１５６、リード１５７およびボンディングワイヤ１５９を封入している。樹脂パッケージ１５８における実装基板（図示せず）への実装面（下面）には、ダイパッド１５６の下面およびリード１５７の下面が露出している。これらの下面は、実装基板との電気接続のための外部端子とされる。

【0165】

このような樹脂パッケージ１５８は、デバイスチップ１３１をダイパッド１５６にダイボンディングし、ボンディングワイヤ１５９によるデバイスチップ１３１とリード１５７との接続後、ダイパッド１５６上に溶融樹脂材料を流し込み、その溶融樹脂材料を硬化させることにより形成される。
そして、この加速度センサに加速度が作用し、錘１３８が振れると、ビーム１３７のビーム本体部１４２に歪み（捩れおよび／または撓み）が生じる。このビーム本体部１４２の歪みにより、ビーム本体部１４２上の抵抗導体１３９に伸び縮みが生じ、抵抗導体１３９の抵抗値が変化する。抵抗値の変化量は、パッド（配線１４０）を介して信号として出力される。

【0166】

そして、出力された信号を回路チップ１３３で処理することにより、錘１３８（加速度センサ）に作用した加速度の方向（３軸方向）および大きさを電気信号として検出し、電極パッド１４９から取り出すことができる。
この加速度センサによれば、四角環状のフレーム１３５により、その環状内の領域において支持される可動デバイス部１３６の可動体（ビーム本体部１４２および錘１３８）には、回路基板１４７およびカバー用基板１３４がその一方側および他方側それぞれに対向配置されている。

【0167】

フレーム１３５の上側（回路基板１４７との対向側）は、回路基板１４７の凹部１４８と可動デバイス部１３６とを対向させた状態でセンサチップ１３２と回路チップ１３３とが接続されることにより、閉塞されている。
一方、フレーム１３５の下側（カバー用基板１３４との対向側）は、フレーム１３５とカバー用基板１３４とが接合されることにより、閉塞されている。これにより、デバイスチップ１３１は、センサチップ１３２および回路チップ１３３がチップ・オン・チップ（フェイス・ツー・フェイス）で接続されている。そして、デバイスチップ１３１には、回路チップ１３３、フレーム１３５およびカバー用基板１３４（平面板１５１および内周壁１５３）により区画される閉空間１６６（キャビティ）が形成される。そして、可動デバイス部１３６の可動体（ビーム本体部１４２および錘１３８）がこの閉空間１６６に配置されるので、可動デバイス部１３６の可動体（錘１３８およびビーム本体部１４２）の可動状態を維持することができる。

【0168】

また、カバー用基板１３４により、閉空間１６６内外の連通を遮断することができる。そのため、閉空間１６６内への封止用樹脂の進入を防止することができる。したがって、可動デバイス部１３６の可動体（錘１３８およびビーム本体部１４２）の可動状態を維持したまま、デバイスチップ１３１を封止用樹脂で封入することができる。さらに、デバイスチップ１３１が、センサチップ１３２および回路チップ１３３の積層によるチップ・オン・チップ構造を有するので、加速度センサにおけるセンサ部分（センサチップ１３２）および回路部分（回路チップ１３３）を１チップで封入することができる。

【0169】

そのため、セラミックスパッケージを用いることなく樹脂パッケージ１５８により、センサチップ１３２および回路チップ１３３が１パッケージング化された加速度センサを作製することができる。その結果、加速度センサのパッケージコストを低減することができる。
さらに、フレーム１３５の下側を閉塞するカバー用基板１３４が、不純物導入されていないノンドープシリコンからなるため、加速度センサのパッケージコストを一層低減することができる。

【0170】

また、ペースト状接合材１６５よりも可動デバイス部１３６側において、低段部１５５およびフレーム１３５に当接するブロック壁１６４が形成されている。そのため、フレーム１３５とカバー用基板１３４との接合時に、可動デバイス部１３６側へ広がるペースト状接合材１６５をブロック壁１６４により塞き止めることができる。そのため、ペースト状接合材１６５の可動デバイス部１３６側への広がりを防止でき、可動デバイス部１３６とペースト状接合材１６５との接触を防止することができる。その結果、フレーム１３５およびカバー用基板１３４の接合後においても、可動デバイス部１３６の可動状態を確実に維持することができる。

【0171】

しかも、ブロック壁１６４よりも可動デバイス部１３６側には、さらに、フレーム１３５に当接する内周壁１５３が設けられ、内周壁１５３とブロック壁１６４との間に内周溝１６２が形成されている。そのため、フレーム１３５とカバー用基板１３４との接合時に、ペースト状接合材がブロック壁１６４に乗り上がって可動デバイス部１３６側に進入しても、そのペースト状接合材を内周溝１６２へ逃がすとともに、内周壁１５３により塞き止めることができる。その結果、ペースト状接合材の可動デバイス部１３６への広がりを確実に防止することができる。

【0172】

さらに、フレーム１３５の上面に沿う方向におけるブロック壁１６４の厚さが、当該方向における外周壁１５２の低段部１５５の厚さよりも薄いため、フレーム１３５に対するカバー用基板１３４の位置合わせが多少ずれていても、ブロック壁１６４を確実に低段部１５５に当接させることができる。
図１１は、本発明の第６の実施形態を示すシリコンマイクの模式的な断面図である。図１２は、図１１に示すシリコンマイクの要部拡大図であって、デバイスチップおよびその付近を示す斜視図である。

【0173】

シリコンマイク１７１は、デバイスチップ１７２と、デバイスチップ１７２を支持するためのダイパッド１７３と、デバイスチップ１７２と電気的に接続される複数のリード１７４と、樹脂パッケージ１７５とを備えている。
デバイスチップ１７２は、センサチップ１７６と、センサチップ１７６に対向配置されたシリコンチップ１７７とを備え、これらチップが重ね合わせて接合された、チップ・オン・チップ構造を有している。

【0174】

センサチップ１７６は、ＭＥＭＳ技術により製造されるチップであって、シリコン基板１７８と、シリコン基板１７８に支持され、音圧（物理量）検出するセンサ部としてのマイク部１７９とを備えている。
シリコン基板１７８は、平面視四角形状に形成されている。シリコン基板１７８の中央部には、上面側ほど窄まる（下面側ほど広がる）断面台形状の貫通孔１８０が形成されている。

【0175】

マイク部１７９は、シリコン基板１７８の上面側に形成されており、音圧の作用により振動する可動部としてのダイヤフラム１８１と、ダイヤフラム１８１に対向配置されたバックプレート１８２とを備えている。
ダイヤフラム１８１は、平面視円形状の部分を有し、たとえば、不純物のドープにより導電性が付与されたポリシリコンからなる。また、ダイヤフラム１８１は、シリコン基板１７８の上面へ向かう方向に振動可能に支持されている。そして、シリコン基板１７８には、このダイヤフラム１８１の振動動作により物理量の変化を検出し、検出内容を信号として出力するための検出回路１８４が形成されている。

【0176】

バックプレート１８２は、ダイヤフラム１８１の円形部分よりも小径な平面視円形状の外形を有し、ダイヤフラム１８１に対して空隙を挟んで対向している。バックプレート１８２は、たとえば、不純物のドープにより導電性が付与されたポリシリコンからなる。
そして、マイク部１７９の最表面は、窒化シリコンからなる表面保護膜１８３により被覆されている。

【0177】

シリコンチップ１７７は、センサチップ１７６のマイク部１７９を密閉（デバイス封止）するためのチップであって、シリコン基板１８５を備えている。シリコン基板１８５は、平面視でシリコン基板１７８とほぼ同じ大きさの四角形状に形成されている。シリコン基板１８５には、センサチップ１７６から出力される音声信号を電気信号に変換処理する処理回路１８６が形成されている。

【0178】

また、シリコン基板１８５の上面には、複数の電極パッド１８７がシリコン基板１８５の外周縁に沿って、平面視四角環状に並べて配置されている。電極パッド１８７は、シリコン基板１８５内の処理回路１８６と電気的に接続されている。
そして、センサチップ１７６とシリコンチップ１７７とは、接合材１８８により接合されている。接合材１８８は、センサチップ１７６とシリコンチップ１７７との間において、マイク部１７９を取り囲む平面視四角環状に介在されている。また、接合材１８８は、粒体１８９が混入されたペースト状の接着剤であって、たとえば、粒体１８９として導電性粒子が混入されるＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste：異方性導電ペースト）などを適用することができる。

【0179】

粒体１８９は、導電性を有する材料を含む樹脂からなり、たとえば、ニッケル層、金めっき層および絶縁層がこの順に積層された樹脂からなる。また、粒体１８９は、平面視四角環状の周方向に一様に混入されている。接合材１８８に混入される粒体１８９の粒径Ｄ（粒体１８９の直径）は、シリコン基板１７８の上面（一方面）に対するマイク部１７９の高さＨ（具体的には、シリコン基板１７８の上面に対する表面保護膜１８３の最高位置）よりも大きく、高さＨの大きさに応じて適宜設計される。この実施形態では、たとえば、マイク部１７９の高さＨが４μｍ程度であり、粒径Ｄが１０μｍ程度である。

【0180】

粒体１８９が混入された接合材１８８を介して、センサチップ１７６とシリコンチップ１７７とが接合されることにより、シリコンマイク１７１には、センサチップ１７６、シリコンチップ１７７および接合材１８８により区画される閉空間１９２が形成される。この閉空間１９２内には、マイク部１７９がシリコンチップ１７７および接合材１８８と非接触な状態で配置されている。

【0181】

ダイパッド１７３は、金属薄板からなり、平面視四角形状に形成されている。ダイパッド１７３の中央部には、音圧をシリコンマイク内に取り込むための音孔１９０が形成されている。音孔１９０は、シリコン基板１７８の下面側における貫通孔１８０の開口径とほぼ同じ径を有している。
複数のリード１７４は、ダイパッド１７３と同じ金属薄板からなり、ダイパッド１７３を挟む両側にそれぞれ複数設けられている。各リード１７４は、ダイパッド１７３の各側において、互いに適当な間隔を空けて整列して配置されている。

【0182】

そして、デバイスチップ１７２は、平面視で貫通孔１８０の下面側外周と音孔１９０の外周とがほぼ合致するように位置合わせされ、シリコンチップ１７７を上方に向けた姿勢でダイパッド１７３上にダイボンディングされている。シリコンチップ１７７の各電極パッド１８７は、ボンディングワイヤ１９１によってリード１７４に接続されている。
樹脂パッケージ１７５は、溶融樹脂材料（たとえば、ポリイミド）からなる略直方体の封入部材であり、その内部にデバイスチップ１７２、ダイパッド１７３、リード１７４およびボンディングワイヤ１９１を封入している。樹脂パッケージ１７５における実装基板（図示せず）への実装面（下面）には、ダイパッド１７３の下面およびリード１７４の下面が露出している。これらの下面は、実装基板との電気接続のための外部端子とされる。

【0183】

そして、このシリコンマイク１７１において、デバイスチップ１７２のダイヤフラム１８１およびバックプレート１８２は、それらを対向電極とするコンデンサを形成している。このコンデンサ（ダイヤフラム１８１およびバックプレート１８２間）には、所定の電圧が印加される。
その状態で、音孔１９０から音圧（音波）が入力されると、その音圧が貫通孔１８０を介してマイク部１７９に伝えられる。マイク部１７９では、音圧の作用によりダイヤフラム１８１が振動すると、コンデンサの静電容量が変化し、この静電容量の変化によるダイヤフラム１８１およびバックプレート１８２間の電圧変動が検出回路１８４で検出され、音声信号として出力される。

【0184】

そして、出力された音声信号をシリコン基板１８５内の処理回路１８６で処理することにより、ダイヤフラム１８１（シリコンマイク）に作用した音圧（音波）を電気信号として検出し、電極パッド１８７から取り出すことができる。
以上のように、シリコンマイク１７１では、センサチップ１７６とシリコンチップ１７７とを接合するための接合材１８８に、シリコン基板１７８の上面（一方面）に対するマイク部１７９の高さＨ（たとえば、４μｍ程度）よりも大きい粒径Ｄ（たとえば、１０μｍ）の粒体１８９が、接合材１８８の周方向に一様に混入されている。これにより、シリコンチップ１７７が、センサチップ１７６に対して所定の間隔を空けた状態で、粒体１８９（支持球）により支持されて、センサチップ１７６とシリコンチップ１７７との間に閉空間１９２が形成される。そのため、センサチップ１７６のマイク部１７９とシリコンチップ１７７のシリコン基板１８５との接触を防止することができる。

【0185】

そして、シリコンチップ１７７を支持するための粒体１８９が、接合材１８８に混入されているものである。したがって、センサチップ１７６とシリコンチップ１７７との接合に際しては、たとえば、センサチップ１７６に接合材１８８を塗布し、塗布後、センサチップ１７６上の接合材１８８に対してシリコンチップ１７７を接着すればよい。そのため、センサチップ１７６とシリコンチップ１７７との接合方法の簡略化を図ることができる。

【0186】

また、センサチップ１７６とシリコンチップ１７７との接合時、センサチップ１７６およびシリコンチップ１７７により接合材１８８を挟圧することによって、センサチップ１７６とシリコンチップ１７７とを圧着してもよい。粒体１８９が導電性を有する材料を含む樹脂からなるので、圧着により粒体１８９を押しつぶして、センサチップ１７６とシリコンチップ１７７との対向方向における粒体１８９の一方側および他方側との間を導通させることができる。したがって、処理回路１８６および検出回路１８４に電気的に接続される各電極（図示せず）を、粒体１８９と接するようにしておけば、粒体１８９の押しつぶしにより、処理回路１８６と検出回路１８４とを電気的に接続することができる（図１１の破線矢印参照）。

【0187】

また、センサチップ１７６およびシリコンチップ１７７の基体をなす基板が、ガラス基板などに比べて安価なシリコン基板１７８およびシリコン基板１８５であるため、ＭＥＭＳデバイス１の製造コストを低減することができる。
以上、本発明の複数の実施形態を説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。

【0188】

たとえば、図３に示すデバイスチップ３１において、センサチップ３２と回路チップ３３とは、接合材５１と同様の接合材により接続されていてもよい。
また、応力緩和層２１は、回路基板１９と回路側接合部２４との間のみに形成されていてもよい。また、図１に示すデバイスチップ１において、ポリイミドからなる応力緩和層が、支持基板４の表面（可動デバイス部５が形成されるデバイス面）に形成されていてもよい。また、図３（ｂ）に示すデバイスチップ３１において、ポリイミドからなる応力緩和層が、フレーム３５の下面（カバー用基板５４との対向面）および／またはカバー用基板５４の上面（可動デバイス部３６との対向面）に形成されていてもよい。

【0189】

また、第４および第５の実施形態において、ブロック壁１５０およびブロック壁１６４は、酸化シリコンや窒化シリコンであってもよい。
また、第６の実施形態において、粒体１８９は、絶縁性の樹脂粒子であってもよい。
本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の精神および範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。

【0190】

本出願は、２００８年７月１１日に日本国特許庁に提出された、特願２００８−１８１２０５号、特願２００８−１８１２０６号および特願２００８−１８１２０７号、ならびに２００８年９月１８日に日本国特許庁に提出された、特願２００８−２３９５５４号に対応しており、これらの出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。

【産業上の利用可能性】

【0191】

本発明のＭＥＭＳセンサは、ＭＥＭＳ技術により製造される各種デバイス（シリコンマイク、加速度センサ、圧力センサ、ジャイロセンサなど）に好適に用いられる。

【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】