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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023118052
(43)【公開日】2023-08-24
(54)【発明の名称】半導体装置およびセンサモジュール
(51)【国際特許分類】
G01L 9/00 20060101AFI20230817BHJP
G01L 17/00 20060101ALI20230817BHJP
G01P 15/08 20060101ALI20230817BHJP
【ＦＩ】
G01L9/00 303P
G01L17/00 301A
G01P15/08 102A
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022166929
(22)【出願日】2022-10-18
(31)【優先権主張番号】P 2022020497
(32)【優先日】2022-02-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2022020498
(32)【優先日】2022-02-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【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】110002310
【氏名又は名称】弁理士法人あい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】マーティン ウィルフリード ヘラー
(72)【発明者】
【氏名】藤田 有真
【テーマコード（参考）】
2F055
【Ｆターム（参考）】
2F055AA12
2F055CC02
2F055DD05
2F055EE14
2F055FF43
2F055GG25
(57)【要約】
【課題】圧力センサおよび加速度センサを共通の封止樹脂でパッケージングした半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、内部に空洞を有するセンサ構造体と、前記センサ構造体の端面から前記空洞に向かって延び、前記センサ構造体の外部から気体を前記空洞に導く気体導管と、前記センサ構造体の内部に形成され、前記気体導管を介して前記空洞に導かれた気体の圧力の作用によって振動可能なメンブレンを有する圧力センサと、前記センサ構造体の内部に形成され、前記センサ構造体に作用した加速度を検出する加速度センサと、前記センサ構造体を被覆する封止樹脂とを含み、前記気体導管は、前記空洞側の内側端部および前記センサ構造体の前記端面側の外側端部を含み、前記気体導管の前記外側端部は、前記封止樹脂の端面で開口している。
【選択図】図３
【解決手段】半導体装置は、内部に空洞を有するセンサ構造体と、前記センサ構造体の端面から前記空洞に向かって延び、前記センサ構造体の外部から気体を前記空洞に導く気体導管と、前記センサ構造体の内部に形成され、前記気体導管を介して前記空洞に導かれた気体の圧力の作用によって振動可能なメンブレンを有する圧力センサと、前記センサ構造体の内部に形成され、前記センサ構造体に作用した加速度を検出する加速度センサと、前記センサ構造体を被覆する封止樹脂とを含み、前記気体導管は、前記空洞側の内側端部および前記センサ構造体の前記端面側の外側端部を含み、前記気体導管の前記外側端部は、前記封止樹脂の端面で開口している。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に空洞を有するセンサ構造体と、
前記センサ構造体の端面から前記空洞に向かって延び、前記センサ構造体の外部から気体を前記空洞に導く気体導管と、
前記センサ構造体の内部に形成され、前記気体導管を介して前記空洞に導かれた気体の圧力の作用によって振動可能なメンブレンを有する圧力センサと、
前記センサ構造体の内部に形成され、前記センサ構造体に作用した加速度を検出する加速度センサと、
前記センサ構造体を被覆する封止樹脂とを含み、
前記気体導管は、前記空洞側の内側端部および前記センサ構造体の前記端面側の外側端部を含み、
前記気体導管の前記外側端部は、前記封止樹脂の端面で開口している、半導体装置。
前記センサ構造体の端面から前記空洞に向かって延び、前記センサ構造体の外部から気体を前記空洞に導く気体導管と、
前記センサ構造体の内部に形成され、前記気体導管を介して前記空洞に導かれた気体の圧力の作用によって振動可能なメンブレンを有する圧力センサと、
前記センサ構造体の内部に形成され、前記センサ構造体に作用した加速度を検出する加速度センサと、
前記センサ構造体を被覆する封止樹脂とを含み、
前記気体導管は、前記空洞側の内側端部および前記センサ構造体の前記端面側の外側端部を含み、
前記気体導管の前記外側端部は、前記封止樹脂の端面で開口している、半導体装置。
【請求項2】
前記センサ構造体の前記端面および前記気体導管の前記外側端部は、前記封止樹脂の前記端面と面一に形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記センサ構造体の前記端面の外郭線が全周にわたって前記封止樹脂の前記端面に露出しており、
前記センサ構造体の前記端面は、前記封止樹脂の前記端面に取り囲まれている、請求項２に記載の半導体装置。
前記センサ構造体の前記端面は、前記封止樹脂の前記端面に取り囲まれている、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記センサ構造体は、半導体基板を含み、
前記気体導管は、前記半導体基板に形成され、前記空洞と前記半導体基板の端面とを接続するトレンチと、前記トレンチの内面に形成された導管用絶縁膜とを含み、
前記導管用絶縁膜は、前記トレンチの前記空洞側の内側端部から前記トレンチの前記半導体基板の前記端面側の外側端部まで前記トレンチの長さ方向に沿って延び、前記トレンチの深さ方向上端で閉塞する管状に形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体装置。
前記気体導管は、前記半導体基板に形成され、前記空洞と前記半導体基板の端面とを接続するトレンチと、前記トレンチの内面に形成された導管用絶縁膜とを含み、
前記導管用絶縁膜は、前記トレンチの前記空洞側の内側端部から前記トレンチの前記半導体基板の前記端面側の外側端部まで前記トレンチの長さ方向に沿って延び、前記トレンチの深さ方向上端で閉塞する管状に形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記半導体基板は、シリコン基板を含み、
前記導管用絶縁膜は、酸化シリコン膜を含む、請求項４に記載の半導体装置。
前記導管用絶縁膜は、酸化シリコン膜を含む、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記半導体基板は、第１半導体基板と、前記第１半導体基板上に積層された前記第２半導体基板との積層構造を有し、
前記メンブレンは、前記第１半導体基板に形成されており、
前記第２半導体基板は、前記空洞の底部を形成し、かつ前記メンブレンを覆う保護層を含み、
前記保護層には、前記気体導管を介して前記空洞に導かれた気体を前記メンブレンへ流通可能にする貫通孔が形成されている、請求項４に記載の半導体装置。
前記メンブレンは、前記第１半導体基板に形成されており、
前記第２半導体基板は、前記空洞の底部を形成し、かつ前記メンブレンを覆う保護層を含み、
前記保護層には、前記気体導管を介して前記空洞に導かれた気体を前記メンブレンへ流通可能にする貫通孔が形成されている、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項7】
規則的に配列された複数の前記貫通孔が、前記保護層に形成されている、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記複数の貫通孔は、複数の貫通スリットを含む、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記センサ構造体と前記封止樹脂との間に介在し、前記センサ構造体を被覆する液状硬化性封止材を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記センサ構造体は、前記液状硬化性封止材により被覆された第１被覆部と、前記第１被覆部から突出し、前記液状硬化性封止材に非接触で、かつ前記封止樹脂に直接的に被覆された第２被覆部とを含み、
前記気体導管は、前記第１被覆部から前記第２被覆部を介して前記封止樹脂の前記端面まで延びている、請求項９に記載の半導体装置。
前記気体導管は、前記第１被覆部から前記第２被覆部を介して前記封止樹脂の前記端面まで延びている、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項11】
前記液状硬化性封止材は、シリコーン樹脂を含む、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項12】
前記加速度センサは、固定電極と、前記固定電極に対向する可動電極とを含む静電容量型加速度センサを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項13】
前記センサ構造体が積層された上面を有し、前記圧力センサおよび前記加速度センサに電気的に接続された制御回路を含む回路基板をさらに含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項14】
前記回路基板および前記センサ構造体を支持する支持基板をさらに含み、
前記封止樹脂は、前記支持基板の上面領域において前記回路基板および前記センサ構造体を被覆している、請求項１３に記載の半導体装置。
前記封止樹脂は、前記支持基板の上面領域において前記回路基板および前記センサ構造体を被覆している、請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項15】
タイヤの内圧情報を検出するタイヤ空気圧センサとして使用される、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項16】
タイヤの内圧情報を検出するセンサモジュールであって、
請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体装置と、
前記半導体装置で検出したタイヤの内圧情報を受信機に送信する送信機とを含む、センサモジュール。
請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体装置と、
前記半導体装置で検出したタイヤの内圧情報を受信機に送信する送信機とを含む、センサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、圧力センサを含む半導体装置およびセンサモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、ＭＥＭＳセンサを開示している。前記ＭＥＭＳセンサは、第１面およびその反対側の第２面を有し、第１面にキャビティを有するシリコン基板と、第１面およびその反対側の第２面を有し、第２面がシリコン基板の第１面に直接接合されたシリコンダイヤフラムと、シリコンダイヤフラムの第１面に形成されたピエゾ抵抗とを含み、シリコン基板の第１面の面方位と、シリコンダイヤフラムの第１面の面方位とが互いに異なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－２５９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示の一実施形態は、圧力センサおよび加速度センサを共通の封止樹脂でパッケージングした半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一実施形態に係る半導体装置は、内部に空洞を有するセンサ構造体と、前記センサ構造体の端面から前記空洞に向かって延び、前記センサ構造体の外部から気体を前記空洞に導く気体導管と、前記センサ構造体の内部に形成され、前記気体導管を介して前記空洞に導かれた気体の圧力の作用によって振動可能なメンブレンを有する圧力センサと、前記センサ構造体の内部に形成され、前記センサ構造体に作用した加速度を検出する加速度センサと、前記センサ構造体を被覆する封止樹脂とを含み、前記気体導管は、前記空洞側の内側端部および前記センサ構造体の前記端面側の外側端部を含み、前記気体導管の前記外側端部は、前記封止樹脂の端面で開口している。
【発明の効果】
【0006】
本開示の一実施形態に係る半導体装置によれば、圧力センサおよび加速度センサが共通の封止樹脂で被覆されているので、半導体装置の周囲の圧力および半導体装置に作用する加速度の両方を１つのチップで検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
次に、本開示の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0009】
［第１実施形態に係る半導体装置１の全体構成］
図１は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置１の模式的な斜視図である。図２は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置１の模式的な側面図である。図３は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置１の模式的な平面図である。図１および図３では、半導体装置１の内部構造の明瞭化のため、封止樹脂８の内部を透視して示している。
図１は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置１の模式的な斜視図である。図２は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置１の模式的な側面図である。図３は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置１の模式的な平面図である。図１および図３では、半導体装置１の内部構造の明瞭化のため、封止樹脂８の内部を透視して示している。
【0010】
以下では、互いに直交する３方向を第１方向Ｘ、第２方向Ｙおよび第３方向Ｚと定義する。第３方向Ｚは、半導体装置１の厚さ方向であってもよい。第１方向Ｘおよび第２方向Ｙは、それぞれ、半導体装置１の第１端面２Ａおよび第３端面２Ｃ、ならびに第２端面２Ｂおよび第４端面２Ｄに沿う方向であってもよい。第１端面２Ａおよび第３端面２Ｃは、互いに平行な面である。第２端面２Ｂおよび第４端面２Ｄは、第１端面２Ａおよび第３端面２Ｃに直交し、かつ互いに平行な面である。
【0011】
半導体装置１は、複数の物理量を検出可能な複合センサである。この実施形態では、半導体装置１は、少なくとも気体圧力および加速度を検出するセンサである。半導体装置１は、複数のセンサが内蔵された半導体チップを封止樹脂８で被覆することによって形成された１つのオーバーモールドパッケージにより構成されている。半導体装置１は、たとえば直方体のチップ状に形成されている。半導体装置１のセンサ構造３がＭＥＭＳ技術により形成されるので、半導体装置１は、ＭＥＭＳセンサと称してもよい。
【0012】
半導体装置１は、支持基板４と、回路基板５と、センサ構造体６と、液状硬化性封止材７と、封止樹脂８とを含む。封止樹脂８は、支持基板４の上面領域において回路基板５、センサ構造体６および液状硬化性封止材７を一括して被覆している。センサ構造体６の一部を除いて、回路基板５、センサ構造体６および液状硬化性封止材７の周囲全体が封止樹脂８で被覆されている。外観からは、半導体装置１は、支持基板４と、支持基板４上に積層された封止樹脂８との積層構造を有している。支持基板４と封止樹脂８との積層構造の端面が、半導体装置１の第１～第４端面２Ａ～２Ｄの周方向全体にわたって露出している。半導体装置１の第１～第４端面２Ａ～２Ｄは、それぞれ、支持基板４および封止樹脂８の第１～第４端面２Ａ～２Ｄと定義してもよい。
【0013】
支持基板４は、たとえば、公知のプリント回路板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）、セラミック基板等の絶縁性基板であってもよい。支持基板４は、上面９および裏面１０を有する四角形板状に形成されている。支持基板４の上面９は、各種素子チップが搭載される素子チップ面であり、支持基板４の裏面１０は、実装基板に接合される実装面であってもよい。
【0014】
支持基板４の上面９には、複数の電極パッド１１が形成されている。電極パッド１１は、封止樹脂８の内部に配置された内部パッドである。支持基板４の裏面１０には、複数の電極パッド１１に対応する複数の端子パッド１２（外部パッド）が形成されている。複数の端子パッド１２は、たとえば支持基板４の厚さ方向において複数の電極パッド１１に一対一で対向している。支持基板４を貫通する貫通電極（図示せず）を介して、端子パッド１２および電極パッド１１は互いに電気的に接続されている。複数の電極パッド１１および複数の端子パッド１２は、たとえば、支持基板４の第２方向Ｙの一方側端部に選択的に配置されている。
【0015】
回路基板５は、支持基板４の上面９に配置されている。回路基板５は、たとえば四角形板状のシリコン基板（シリコンチップ）により形成されている。回路基板５の内部には、センサ構造体６から出力された電気信号を増幅するチャージアンプ、当該電気信号の特定の周波数成分を取り出すフィルタ回路（ローパスフィルタ：ＬＰＦ等）、フィルタリング後の電気信号を論理演算する論理回路等が形成されている。これらの回路は、たとえば、ＣＭＯＳデバイスにより構成されている。
【0016】
回路基板５の上面１３には、複数の電極パッド１４（回路パッド）が形成されている。複数の電極パッド１４は、たとえば回路基板５の外周縁に沿って間隔を空けて配列されている。第１配線部材１５は、回路基板５の電極パッド１４と支持基板４の電極パッド１１とを電気的に接続している。第１配線部材１５は、たとえば、金、銅、アルミニウム等のボンディングワイヤであってもよい。第１配線部材１５は、第１ワイヤと称してもよい。
【0017】
センサ構造体６は、半導体装置１において複数のセンサ構造３が形成された複合チップである。この実施形態では、センサ構造体６は、複数のセンサとして圧力センサ１６および加速度センサ１７を含む。センサ構造体６は、たとえば四角形板状のシリコン基板（シリコンチップ）により形成されている。センサ構造体６は、回路基板５の上面１３に配置されている。
【0018】
センサ構造体６は、この実施形態では、回路基板５によって下側から部分的に支持された被支持部１８と、被支持部１８から回路基板５の枠外に回路基板５から浮いた状態で延びる延出部１９とを一体的に含む。センサ構造体６の延出部１９は、延出部１９と支持基板４との間に封止樹脂８の一部を挟み、かつ支持基板４の上面９に平行に延び、封止樹脂８の端面２Ａ～２Ｄから露出している（図２参照）。センサ構造体６の延出部１９は、封止樹脂８の第１～第４端面２Ａ～２Ｄのうちの１つの端面（この実施形態では、第３端面２Ｃ）から選択的に露出している。
【0019】
センサ構造体６の上面２０には、複数の電極パッド２１（センサパッド）が形成されている。複数の電極パッド２１は、たとえばセンサ構造体６の外周縁に沿って間隔を空けて配列されている。第２配線部材２２は、センサ構造体６の電極パッド２１と回路基板５の電極パッド１４とを電気的に接続している。第２配線部材２２は、たとえば、金、銅、アルミニウム等のボンディングワイヤであってもよい。第２配線部材２２は、第２ワイヤと称してもよい。
【0020】
センサ構造体６は、第１半導体基板２３、第２半導体基板２４および蓋基板２５を備えている。第１半導体基板２３、第２半導体基板２４および蓋基板２５は、シリコン基板により形成されていてもよい。第１半導体基板２３および第２半導体基板２４には、それぞれセンサ構造３が形成されている。第１半導体基板２３および第２半導体基板２４は、それぞれ、第１センサチップおよび第２センサチップと称してもよい。蓋基板２５は、第２半導体基板２４の上面（後述する第１主面３３）を被覆し、第２半導体基板２４に形成されたセンサ構造３を外力から保護する。
【0021】
第１半導体基板２３上に第２半導体基板２４が積層されており、第２半導体基板２４上に蓋基板２５が積層されている。第１半導体基板２３は、第２半導体基板２４および蓋基板２５に対して横方向（回路基板５の上面１３に沿う方向）に引き出された引き出し部２６を有している。引き出し部２６上に、複数の電極パッド２１が集約されている。引き出し部２６は、センサ構造体６におけるパッド領域と称してもよい。
【0022】
図２を参照して、センサ構造体６の端面２７Ｃは、封止樹脂８の第３端面２Ｃから露出している。センサ構造体６の端面２７Ａ～２７Ｄは、第１半導体基板２３、第２半導体基板２４および蓋基板２５の各端面の積層構造により形成されており、第３端面２７Ｃが封止樹脂８の第３端面２Ｃと面一である。より具体的には、センサ構造体６は、第２方向Ｙにおいて対向する互いに平行な第１端面２７Ａおよび第３端面２７Ｃと、第１方向Ｘにおいて対向する互いに平行な第２端面２７Ｂおよび第４端面２７Ｄとを有している。この実施形態では、センサ構造体６の第３端面２７Ｃが封止樹脂８の第３端面２Ｃから露出し、残りの第１端面２７Ａ、第２端面２７Ｂおよび第４端面２７Ｄは、封止樹脂８に被覆されている。
【0023】
センサ構造体６の第３端面２７Ｃの外郭線２８は、全周にわたって封止樹脂８の第３端面２Ｃに露出している。センサ構造体６の第３端面２７Ｃは、封止樹脂８の第３端面２Ｃに取り囲まれている。センサ構造体６の第３端面２７Ｃでは、センサ構造体６の内部に気体を導く複数の気体導管２９が開口している。図３を参照して、複数の気体導管２９は、センサ構造体６の第３端面２７Ｃ（封止樹脂８の第３端面２Ｃ）からセンサ構造体６の内部に向かって延び、センサ構造体６の内部に終端を有している。複数の気体導管２９は、図３に示すように、互いに平行に延びる直線状であってもよい。複数の気体導管２９は、図示しないが、それぞれが曲線状に形成されていてもよい。
【0024】
液状硬化性封止材７は、たとえば、液状の樹脂材料が硬化することにより形成された封止材である。液状硬化性封止材７は、たとえば、シリコーン樹脂等、封止用樹脂として広く使用される樹脂により形成されていてもよい。液状硬化性封止材７は定型を有しておらず、回路基板５およびセンサ構造体６の外面形状に沿った起伏面（曲面）を有する形状に形成されている。この実施形態では、液状硬化性封止材７は、回路基板５およびセンサ構造体６を選択的に被覆している。具体的には、回路基板５と、センサ構造体６の被支持部１８とを被覆していてもよい。センサ構造体６の延出部１９は、液状硬化性封止材７に被覆されず、液状硬化性封止材７と非接触であってもよい。
【0025】
封止樹脂８は、支持基板４と協働して半導体装置１の外形をなし、略直方体状に形成されている。封止樹脂８は、たとえばエポキシ樹脂等の公知のモールド樹脂からなり、液状硬化性封止材７に被覆された回路基板５およびセンサ構造体６をさらに被覆している。センサ構造体６の延出部１９は、封止樹脂８に直接的に被覆されている。
【0026】
［センサ構造体６（センサチップ）の内部構造］
図４は、図１の第１半導体基板２３のセンサ構造３を示す模式的な平面図である。図５は、図１の第２半導体基板２４のセンサ構造３を示す模式的な平面図である。図６は、圧力センサ１６の断面構造を模式的に示す図である。図７は、第２半導体基板２４の第２キャビティ４７と、第２キャビティ４７から延びる気体導管２９の立体的形状を示す図である。図８は、加速度センサ１７の断面構造を模式的に示す図である。図６および図８は、圧力センサ１６および加速度センサ１７の断面構造の説明に必要な構成を抽出して示しており、図４および図５の特定位置での断面を示すものではないことを付記しておく。また、図４～図８において、図１～図３に示した構成要素と共通の構成要素の位置関係やサイズの比率が異なっている場合があることを付記しておく。
図４は、図１の第１半導体基板２３のセンサ構造３を示す模式的な平面図である。図５は、図１の第２半導体基板２４のセンサ構造３を示す模式的な平面図である。図６は、圧力センサ１６の断面構造を模式的に示す図である。図７は、第２半導体基板２４の第２キャビティ４７と、第２キャビティ４７から延びる気体導管２９の立体的形状を示す図である。図８は、加速度センサ１７の断面構造を模式的に示す図である。図６および図８は、圧力センサ１６および加速度センサ１７の断面構造の説明に必要な構成を抽出して示しており、図４および図５の特定位置での断面を示すものではないことを付記しておく。また、図４～図８において、図１～図３に示した構成要素と共通の構成要素の位置関係やサイズの比率が異なっている場合があることを付記しておく。
【0027】
図４～図８を参照して、センサ構造体６は、第１半導体基板２３および第２半導体基板２４を含む基板積層構造３０を有している。第１半導体基板２３は、第１主面３１（表面）と、その反対側の第２主面３２（裏面）とを有している。第２半導体基板２４は、第１主面３３（表面）と、その反対側の第２主面３４（裏面）とを有している。第１半導体基板２３の第１主面３１と第２半導体基板２４の第２主面３４とを対向させた姿勢で、第２半導体基板２４は第１半導体基板２３に接合されている。第１半導体基板２３と第２半導体基板２４との間は、接合部３５によって互いに固定されている。接合部３５は、図４～図８では示されていないが、第２半導体基板２４と蓋基板２５との間も接合する。
【0028】
接合部３５は、単に接合部材（Connection member）と称してもよいし、導電性相互連結部材（Conductive interconnection）、電気的相互連結部材（Electrical interconnection）等と称してもよい。接合部３５は、たとえば、共晶接合、固液相互拡散（ＳＬＩＤ：Solid Liquid InterDiffusion）接合、熱圧着（ＴＣ：ThermoCompression）接合、反応性ナノ構造材料による接合等によって接合されていてもよい。共晶接合の場合、接合部３５は、Ａｌ－Ｇｅ、Ａｕ－Ｇｅ、Ａｕ―Ｓｉ等であってもよい。固液相互拡散接合の場合、接合部３５は、Ｃｕ－Ｓｎ等であってもよい。熱圧着接合の場合、接合部３５は、Ｃｕ－Ｃｕ、Ａｕ－Ａｕ、Ａｌ－Ａｌ、Ｔｉ－Ａｌ、Ｔｉ－Ｔｉ等であってもよい。反応性ナノ構造材料による接合の場合、接合部３５は、Ｎｉ－Ａｌ等であってもよい。これらの接合方法は、組み合わせて使用されてもよい。
【0029】
図４および図５を参照して、接合部３５は、基板積層構造３０において、複数のセンサ領域３６，３７を区画している。複数のセンサ領域３６，３７は、この実施形態では、第１センサ領域３６および第２センサ領域３７を含む。第１センサ領域３６は、圧力センサ１６の形成領域であり、第２センサ領域３７は、加速度センサ１７の形成領域であってもよい。第１センサ領域３６および第２センサ領域３７は、それぞれ接合部３５によって閉じられた閉領域として形成されている。第１センサ領域３６および第２センサ領域３７は、互いに並んで配置されている。
【0030】
図４～図７を参照して、圧力センサ１６の構造について説明する。圧力センサ１６は、第１センサ領域３６に形成されている。圧力センサ１６は、基板積層構造３０の第１半導体基板２３および第２半導体基板２４を部分的に除去する加工によって形成されている。
【0031】
圧力センサ１６は、メンブレン３８と、ピエゾ抵抗Ｒ１～Ｒ４と、保護層３９と、気体導管２９とを含む。
【0032】
図６を参照して、メンブレン３８は、第１半導体基板２３の第１主面３１に形成されている。メンブレン３８は、たとえば、第１半導体基板２３の選択的なエッチングによって形成することができる。エッチングによって第１半導体基板２３に第１キャビティ４０が形成されている。図４を参照して、第１キャビティ４０は、第１半導体基板２３のエッチングされていない部分からなる第１フレーム部４１によって取り囲まれた部分である。
【0033】
図６を参照して、メンブレン３８は、第１フレーム部４１の内縁部に一体的に接続されて第１キャビティ４０の上端を閉塞し、第１キャビティ４０の上面を形成している。メンブレン３８は、第１フレーム部４１によって、第１半導体基板２３の厚さ方向（第３方向Ｚ）に振動可能に支持されている。図４を参照して、メンブレン３８は、平面視略四角形状に形成されている。メンブレン３８は、第１半導体基板２３（この実施形態ではシリコン基板）の一部を利用して形成されているので、シリコンメンブレン、シリコンダイヤフラムと称してもよい。メンブレン３８の厚さは、気体の圧力の作用によって振動可能な厚さであれば特に制限されず、たとえば、３μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。
【0034】
ピエゾ抵抗Ｒ１～Ｒ４は、たとえば、メンブレン３８にボロン（Ｂ）等の不純物を導入することによりメンブレン３８の第１主面３１に形成された拡散抵抗であり、「ゲージ」と称してもよい。ピエゾ抵抗Ｒ１～Ｒ４は、平面視略四角形のメンブレン３８の周方向に沿って略等間隔に配置されている。より具体的には、平面視において、第１ピエゾ抵抗Ｒ１はメンブレン３８の第１辺４２Ａを横切って形成され、第２ピエゾ抵抗Ｒ２はメンブレン３８の第２辺４２Ｂを横切って形成され、第３ピエゾ抵抗Ｒ３はメンブレン３８の第３辺４２Ｃを横切って形成され、第４ピエゾ抵抗Ｒ４はメンブレン３８の第４辺４２Ｄを横切って形成されている。第１辺４２Ａおよび第３辺４２Ｃは、第２方向Ｙにおいて対向する互いに平行な辺であってもよい。第２辺４２Ｂおよび第４辺４２Ｄは、第１方向Ｘにおいて対向する互いに平行な辺であってもよい。各ピエゾ抵抗Ｒ１～Ｒ４から配線（第１～第４配線４３Ａ～４３Ｄ）が延び、電極パッド２１に電気的に接続されている。
【0035】
電極パッド２１は、たとえば、圧力センサ１６用の第１パッド４４Ａ、第２パッド４４Ｂ、第３パッド４４Ｃ、第４パッド４４Ｄおよび第５パッド４４Ｅを含んでいてもよい。第１～第４パッド４４Ａ～４４Ｄは、それぞれの接続対象に応じて、接地端子（ＧＮＤ）、負側電圧出力端子（Ｖｏｕｔ－）、電圧印加用端子（Ｖｄｄ）および正側電圧出力端子（Ｖｏｕｔ＋）と称してもよい。また、第５パッド４４Ｅは、第５配線４３Ｅを介して第１半導体基板２３に接続された基板端子で、電圧印可用端子（Ｖｄｄ）以上の電位にする。
【0036】
第１半導体基板２３の第１主面３１には、第１絶縁膜４５が形成されていてもよい。第１絶縁膜４５は、たとえば酸化シリコン膜であってもよい。第１絶縁膜４５は、ピエゾ抵抗Ｒ１～Ｒ４を被覆していてもよい。
【0037】
保護層３９は、第２半導体基板２４の第２主面３４に形成されている。保護層３９は、基板積層構造３０の厚さ方向（第３方向Ｚ）においてメンブレン３８に間隔を空けて対向している。保護層３９とメンブレン３８との間には、一定の高さの空間４６が形成されている。空間４６を隔てて、保護層３９とメンブレン３８とが対向している。空間４６は、気体が流入する空間であり、気体流入空間４６と称してもよい。
【0038】
保護層３９は、たとえば、第２半導体基板２４の選択的なエッチングによって形成することができる。エッチングによって第２半導体基板２４に第２キャビティ４７が形成されている。図５を参照して、第２キャビティ４７は、第２半導体基板２４のエッチングされていない部分からなる第２フレーム部４８によって取り囲まれた部分である。
【0039】
図６を参照して、保護層３９は、第２フレーム部４８の内縁部に一体的に接続されて第２キャビティ４７の下端を閉塞し、第２キャビティ４７の底面を形成している。図５を参照して、保護層３９は、平面視略四角形状に形成されている。保護層３９の厚さは、メンブレン３８の厚さよりも大きく、たとえば、１０μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。
【0040】
図５～図７を参照して、保護層３９には、保護層３９を厚さ方向に貫通する貫通孔４９，５０が形成されている。この実施形態では、複数の貫通孔４９，５０が、保護層３９に形成されている。複数の貫通孔４９，５０は、互いにサイズが異なる第１貫通孔４９および第２貫通孔５０を含んでいてもよい。たとえば、図５に示すように複数の貫通孔４９，５０が直線状に延びる貫通スリットである場合、第１貫通孔４９および第２貫通孔５０は、互いに異なる長さを有していてもよい。図５では、第１貫通孔４９が第２貫通孔５０よりも長いスリットであり、第２貫通孔５０が第１貫通孔４９よりも短いスリットである。図示は省略するが、複数の貫通孔４９，５０が円形である場合、第１貫通孔４９および第２貫通孔５０は、互いに異なる径を有していてもよい。
【0041】
複数の貫通孔４９，５０は、保護層３９の表面に規則的に配列されている。たとえば、複数の貫通孔４９，５０が行列状に配列されていてもよいし、千鳥状に配列されていてもよい。図５および図７では、複数の第１貫通孔４９および複数の第２貫通孔５０が千鳥状に配列されたパターンが示されている。たとえば、第２方向Ｙにおいて互いに間隔を空けて形成された複数の第１貫通孔４９のグループと、第２方向Ｙにおいて互いに間隔を空けて形成された複数の第２貫通孔５０のグループとが、第１方向Ｘに沿って交互に配列されている。これにより、斜め方向に第１貫通孔４９および第２貫通孔５０がそれぞれ連続しない千鳥状の配列パターンが構成されている。
【0042】
気体導管２９は、図５を参照して、第２キャビティ４７からセンサ構造体６の端面２７Ａ～２７Ｄまで延びている。この実施形態では、第２キャビティ４７の４つの側面５１Ａ～５１Ｄのうちセンサ構造体６の第３端面２７Ｃに平行な第３側面５１Ｃから、第２フレーム部４８を通ってセンサ構造体６の第３端面２７Ｃまで延びている。第２キャビティ４７の残りの側面である第１側面５１Ａはセンサ構造体６の第１端面２７Ａに平行であり、第２側面５１Ｂはセンサ構造体６の第２端面２７Ｂに平行であり、第４側面５１Ｄはセンサ構造体６の第４端面２７Ｄに平行であってもよい。
【0043】
図５および図７を参照して、気体導管２９は、第２キャビティ４７側の内側端部５２およびセンサ構造体６の第３端面２７Ｃ側の外側端部５３を含む。気体導管２９の外側端部５３は、センサ構造体６の第３端面２７Ｃで開口している。したがって、気体導管２９の外側端部５３は、封止樹脂８の第３端面２Ｃでも開口している（図２および図３参照）。図６および図７を参照して、気体導管２９は、第２半導体基板２４の第１主面３３に形成されたトレンチ５４と、トレンチ５４の内面に形成された導管用絶縁膜５５とによって形成されている。
【0044】
トレンチ５４は、気体導管２９の外郭線を形成する凹部である。トレンチ５４は、第２キャビティ４７の第３側面５１Ｃからセンサ構造体６の第３端面２７Ｃまでの第２フレーム部４８の一部の直線領域を選択的に掘り下げることによって形成されている。トレンチ５４は、開口端から深さ方向に向かって外側に湾曲する側面５６を有し、かつ幅が徐々に広がる底部幅広形状を有している。トレンチ５４は、たとえば、トレンチ５４の開口端の位置において比較的狭い幅Ｗ１を有し、トレンチ５４の底部５７の近傍の位置において、幅Ｗ１に比べて広い幅Ｗ２を有していてもよい。たとえば、幅Ｗ１は、１μｍ以上２μｍ未満であり、幅Ｗ２は、２μｍ以上３μｍ以下であってもよい。また、トレンチ５４の深さＤは、１０μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。
【0045】
導管用絶縁膜５５は、トレンチ５４の第２キャビティ４７側の内側端部５２からトレンチ５４の第２半導体基板２４の第３端面２７Ｃ側の外側端部５３までトレンチ５４の長さ方向に沿って延びている。導管用絶縁膜５５は、トレンチ５４の深さ方向上端（トレンチ５４の開口端）で閉塞する管状に形成されている。導管用絶縁膜５５は、たとえば１μｍ程度の厚さを有していてもよい。
【0046】
より具体的には、導管用絶縁膜５５は断面視において、トレンチ５４の底部５７から一対の側面５６に沿って両方向に分岐して形成されており、トレンチ５４の開口端において一体化された閉塞部５８を有している。これにより、トレンチ５４内部には、導管用絶縁膜５５によって密封された気体流通用の空隙（気体流路５９）が形成されている。気体流路５９は、導管用絶縁膜５５によって区画され、周面が絶縁材料で構成された細長い流路である。この実施形態では、導管用絶縁膜５５は酸化シリコン膜により形成されており、気体流路５９は酸化シリコン膜により区画されている。
【0047】
導管用絶縁膜５５は、トレンチ５４の内面のみに独立して形成された絶縁膜であってもよいが、図６に示すように、第２半導体基板２４の第１主面３３を被覆する第２絶縁膜６０の一部がトレンチ５４の内部に入り込んで形成された膜であってもよい。
【0048】
圧力センサ１６では、気体導管２９の外側端部５３から気体流路５９を介して、気体が第２キャビティ４７に流入する。第２キャビティ４７に流入した気体は、貫通孔４９，５０を通って空間４６に流入してメンブレン３８に作用する。この気体の圧力によってメンブレン３８が振動して変形する。このときのメンブレン３８の物理的な歪により生じるピエゾ抵抗Ｒ１～Ｒ４の抵抗変化量が検出され、気体圧力の大きさに対応した電気信号として取り出される。
【0049】
図４および図８を参照して、加速度センサ１７の構造について説明する。加速度センサ１７は、第２センサ領域３７に形成されている。加速度センサ１７は、基板積層構造３０の第１半導体基板２３を部分的に除去する加工によって形成されている。加速度センサ１７は、第２半導体基板２４によって覆われて密閉されている。
【0050】
加速度センサ１７は、Ｘ軸センサ６１およびＹ軸センサ６２を含む。Ｘ軸センサ６１は、センサ構造体６に作用する第１方向Ｘの加速度を検出する。Ｙ軸センサ６２は、センサ構造体６に作用する第２方向Ｙの加速度を検出する。Ｘ軸センサ６１およびＹ軸センサ６２は、第１方向Ｘに間隔を空けて互いに隣り合っている。Ｙ軸センサ６２は、Ｘ軸センサ６１を平面視で９０°回転させたものとほぼ同じ構成を有している。以下では、Ｘ軸センサ６１の内部構造を具体的に説明する。Ｙ軸センサ６２の内部構造については、図４においてＸ軸センサ６１と同じ参照符号を付すことによって説明を省略する。
【0051】
Ｘ軸センサ６１は、第１半導体基板２３の第１主面３１側に形成された第３キャビティ６３の底面から浮いた状態で形成されている。第３キャビティ６３は、第１半導体基板２３の選択的なエッチングによって形成することができる。図４を参照して、第３キャビティ６３は、第１半導体基板２３のエッチングされていない部分からなる第１フレーム部４１によって取り囲まれた部分である。つまり、第１半導体基板２３には、第１フレーム部４１によって取り囲まれた２つの第３キャビティ６３と、第１キャビティ４０とが第１方向Ｘに並んで配置されている。
【0052】
Ｘ軸センサ６１は、それぞれ第１半導体基板２３の一部からなる、櫛歯状の固定電極６４と、固定電極６４に組み合わされた櫛歯状の可動電極６５とを含む。固定電極６４は、第１接続部６６を介して第１フレーム部４１に支持されている。可動電極６５は、第１方向Ｘにおいて伸縮自在な弾性構造（第２接続部６７）を介して第１フレーム部４１に支持されている。Ｘ軸センサ６１が加速度を受けると、可動電極６５に繋がる第２接続部６７が伸縮する。このときの第２接続部６７の移動距離が、固定電極６４と可動電極６５との間の静電容量の変化として検出され、加速度に対応した電気信号として取り出される。
【0053】
第１フレーム部４１には、固定電極６４用の第１隔離構造６８と、可動電極６５用の第２隔離構造６９とが形成されている。
【0054】
第１隔離構造６８は、第１隔離結合部７０によって取り囲まれた、第１半導体基板２３の一部である。第１隔離結合部７０は、第１半導体基板２３の第１主面３１から第３キャビティ６３まで延び、第３キャビティ６３内に露出した端部を有している。第１隔離結合部７０は、絶縁膜からなる。この実施形態では、第１隔離結合部７０は、酸化シリコン膜からなる。第１隔離結合部７０は、第１隔離構造６８を、第１半導体基板２３の他の部分から電気的に隔離する。第１隔離構造６８上には、固定電極６４用の第１コンタクト部７１が形成されている。第１コンタクト部７１は、第１隔離構造６８および図示しない配線を介して固定電極６４に電気的に接続されている。
【0055】
第２隔離構造６９は、第２隔離結合部７２によって取り囲まれた、第１半導体基板２３の一部である。第２隔離結合部７２は、第１半導体基板２３の第１主面３１から第３キャビティ６３まで延び、第３キャビティ６３内に露出した端部を有している。第２隔離結合部７２は、絶縁膜からなる。この実施形態では、第２隔離結合部７２は、酸化シリコン膜からなる。第２隔離結合部７２は、第２隔離構造６９を、第１半導体基板２３の他の部分から電気的に隔離する。第２隔離構造６９上には、可動電極６５用の第２コンタクト部７３が形成されている。第２コンタクト部７３は、第２隔離構造６９および図示しない配線を介して可動電極６５に電気的に接続されている。
【0056】
第１コンタクト部７１および第２コンタクト部７３から配線（第１～第４配線７４Ａ～７４Ｄ）が延び、電極パッド２１に電気的に接続されている。電極パッド２１は、たとえば、加速度センサ１７用の第１パッド７５Ａ、第２パッド７５Ｂ、第３パッド７５Ｃ、第４パッド７５Ｄおよび第５パッド７５Ｅを含んでいてもよい。第１パッド７５Ａおよび第２パッド７５ＢはＸ軸センサ６１用のパッドであり、第３パッド７５Ｃおよび第４パッド７５ＤはＹ軸センサ６２用のパッドである。第５パッド７５Ｅは、第５配線７４Ｅを介して第１半導体基板２３に接続された基板端子である。
【0057】
［第１実施形態に係る気体導管２９の露出構造の形成方法］
図９Ａ～図９Ｃは、図６の気体導管２９の形成に関連する工程を示す図である。図１０Ａ～図１０Ｃは、複数の半導体装置１の個片化に関連する工程を示す図である。
図９Ａ～図９Ｃは、図６の気体導管２９の形成に関連する工程を示す図である。図１０Ａ～図１０Ｃは、複数の半導体装置１の個片化に関連する工程を示す図である。
【0058】
前述のように、半導体装置１は、気体導管２９が導管用絶縁膜５５によって形成され、かつ当該導管用絶縁膜５５が封止樹脂８から露出する構造を有している。この気体導管２９の露出構造の形成方法を、図９Ａ～図９Ｃおよび図１０Ａ～図１０Ｃを参照して説明する。
【0059】
図９Ａを参照して、気体導管２９を形成するには、まず、トレンチ５４が第２半導体基板２４に形成される。トレンチ５４は、たとえば、異方性のディープＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によって形成されてもよい。次に、図９Ｂおよび図９Ｃを参照して、トレンチ５４が形成された第２半導体基板２４が熱酸化処理され、トレンチ５４の内面が酸素雰囲気に晒される。これにより、トレンチ５４の内面に導管用絶縁膜５５が形成される。熱酸化処理は、図９Ｂに示すようにトレンチ５４の内面からトレンチ５４の空間部分に絶縁膜が成長する過程を経て、図９Ｃに示すようにトレンチ５４の開口端でトレンチ５４内部が絶縁膜で密閉されるまで継続する。これにより、トレンチ５４に導管用絶縁膜５５が形成され、かつ導管用絶縁膜５５の内部に気体流路５９が形成される。なお、導管用絶縁膜５５は、たとえば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等によって形成されてもよい。
【0060】
この気体導管２９を封止樹脂８から露出させるには、たとえば、基板積層構造３０を形成する半導体ウエハ（図示せず）に多数のセンサ構造体６が形成され、その後、当該半導体ウエハをダイシングする。これにより、封止樹脂８を除く半導体装置１の半製品チップ７６（素子チップ）が個片化されて作製される。その後、半製品チップ７６が、樹脂モールド工程へ搬送される。樹脂モールド工程では、図１０Ａに示すように、基板（図示せず）上に複数の半製品チップ７６が並べてセットされる。
【0061】
次に、図１０Ｂを参照して、各半製品チップ７６のセンサ構造体６および回路基板５を液状硬化性封止材７で被覆する。液状硬化性封止材７は、たとえば１つ１つの半製品チップ７６に液状封止材を吐出して形成するディスペンス法、封止材が予め印刷された印刷シートの転写によって形成する印刷封止法等の方法で形成することができる。
【0062】
次に、図１０Ｃを参照して、複数の半製品チップ７６が封止樹脂８で一括して封止される。複数の半製品チップ７６は、たとえばトランスファ方式、コンプレッション方式等の公知の封止技術によって封止することができる。その後、隣り合う半製品チップ７６の間に設定されたダイシングライン７７に沿ってダイシングブレード７８を走査することによって、封止樹脂８が切断されて各半導体装置１が個片化される。ダイシングブレード７８は、互いに平行に延びる複数の気体導管２９を横切るように走査され、これにより、切断後の封止樹脂８の第３端面２Ｃに気体導管２９が露出する。
【0063】
以上のように、この実施形態に係る半導体装置１によれば、圧力センサ１６および加速度センサ１７が共通の封止樹脂８で被覆されているので、半導体装置１の周囲の圧力および半導体装置１に作用する加速度の両方を１つのチップで検出することができる。
【0064】
また、圧力センサ１６のメンブレン３８の保護構造が、たとえばガラスカバー等のようなケースではなく、封止樹脂８により形成されている。これにより、振動や衝撃等による半導体装置１の破損を抑制できるので、半導体装置１の設置場所やハンドリング方法の自由度を向上させることができる。たとえば、図１５に示すタイヤ空気圧センサとして半導体装置１が使用される場合、タイヤ７９の内部空間８０は振動や高温に晒される過酷な環境である。しかしながら、この半導体装置１は、封止樹脂８で被覆された耐久性に優れるセンサであるので、そのような過酷な環境でも安心して使用することができる。
【0065】
また、圧力センサ１６への気体の導入口として封止樹脂８の内外に跨る気体導管２９を利用しているので、気体に混じってゴミや塵等が圧力センサ１６の機械的構造部（たとえば、第２キャビティ４７や空間４６内）に侵入することを抑制することができる。その結果、圧力センサ１６の検出精度を向上させることができる。
【0066】
［第２実施形態に係る半導体装置１０１の全体構成］
図１１は、本開示の第２実施形態に係る半導体装置１０１の模式的な斜視図である。図１２は、図１１の第１半導体基板２３のセンサ構造３を示す模式的な平面図である。図１３は、図１１の第２半導体基板２４のセンサ構造３を示す模式的な平面図である。以下では、第１実施形態に係る半導体装置１に対して述べた構造に対応する構造については同一の参照符号を付して説明を省略する。
図１１は、本開示の第２実施形態に係る半導体装置１０１の模式的な斜視図である。図１２は、図１１の第１半導体基板２３のセンサ構造３を示す模式的な平面図である。図１３は、図１１の第２半導体基板２４のセンサ構造３を示す模式的な平面図である。以下では、第１実施形態に係る半導体装置１に対して述べた構造に対応する構造については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【0067】
半導体装置１０１は、パッケージ形式としてＷＬ－ＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）が適用された半導体装置である。半導体装置１０１は、たとえば直方体のチップ状に形成されている。半導体装置１０１は、ＷＬ－ＣＳＰであるため、半導体チップ、半導体ダイと称してもよい。
【0068】
第１実施形態と同様に、互いに直交する３方向を第１方向Ｘ、第２方向Ｙおよび第３方向Ｚと定義する。第３方向Ｚは、半導体装置１０１の厚さ方向であってもよい。第１方向Ｘおよび第２方向Ｙは、それぞれ、半導体装置１０１の第１端面１０２Ａおよび第３端面１０２Ｃ、ならびに第２端面１０２Ｂおよび第４端面１０２Ｄに沿う方向であってもよい。第１端面１０２Ａおよび第３端面１０２Ｃは、互いに平行な面である。第２端面１０２Ｂおよび第４端面１０２Ｄは、第１端面１０２Ａおよび第３端面１０２Ｃに直交し、かつ互いに平行な面である。
【0069】
半導体装置１０１は、第１～第４端面１０２Ａ～２Ｄに囲まれた第１主面１０４と、第１主面１０４の反対側の第２主面１０５とを有している。半導体装置１０１の第１主面１０４は、実装基板に接合される実装面であってもよい。半導体装置１０１の第１～第４端面１０２Ａ～２Ｄは、それぞれ、第１～第４外側端面１０２Ａ～２Ｄと称してもよい。
【0070】
半導体装置１０１の第１主面１０４には、複数の外部端子１０６が設けられている。各外部端子１０６は、たとえば、はんだ等の金属材料により球状もしくは半球状に形成されている。複数の外部端子１０６は、第１主面１０４に規則的（たとえば行列状）に配列されている。図１１では６つの外部端子１０６が示されているが、６つ未満もしくは６つ以上の外部端子１０６が設けられていてもよい。半導体装置１０１は、複数の外部端子１０６を実装基板のアイランド（図示せず）に接合することによって、実装基板にフリップチップボンディングされる。
【0071】
半導体装置１０１では、基板積層構造３０により半導体装置１０１の外形が形成されている。基板積層構造３０の第３方向Ｚに対向する一対の主面が、第１主面１０４および第２主面１０５を形成している。センサ構造３は、半導体装置１０１の第１主面１０４と第２主面１０５との間の内部に形成されている。また、半導体装置１０１の第１端面１０２Ａおよび第３端面１０２Ｃでは、センサ構造３の圧力センサ１６に気体を導く複数の気体導管２９が開口している（図１１では第３端面１０２Ｃ側のみを示している）。
【0072】
半導体装置１０１は、第１半導体基板２３、第２半導体基板２４および蓋基板２５を備えている。第１半導体基板２３上に第２半導体基板２４が積層されており、第２半導体基板２４上に蓋基板２５が積層されている。外観からは、半導体装置１０１は、第１半導体基板２３と、第１半導体基板２３上に積層された第２半導体基板２４と、第２半導体基板２４上に積層された蓋基板２５との基板積層構造３０を有している。基板積層構造３０の端面が、半導体装置１０１の第１～第４端面１０２Ａ～１０２Ｄの周方向全体にわたって露出している。半導体装置１０１の第１～第４端面１０２Ａ～１０２Ｄは、それぞれ、第１半導体基板２３、第２半導体基板２４および蓋基板２５の第１～第４端面１０２Ａ～１０２Ｄと定義してもよい。
【0073】
半導体装置１０１において接合部３５は、複数のセンサ領域３６，３７を外部から密閉するので、外側シールリングと称してもよい。接合部３５のうち、たとえば、第１センサ領域３６を区画する四角環状の部分を第１シールリング１０７と称し、第２センサ領域３７を区画する四角環状の部分を第２シールリング１０８と称してもよい。
【0074】
第２センサ領域３７には、複数の貫通電極１０９が形成されている。複数の貫通電極１０９は、図１１～図１３を参照して、第２半導体基板２４を貫通している。複数の貫通電極１０９は、さらに蓋基板２５を貫通し、蓋基板２５上の複数の外部端子１０６に電気的に接続されている。たとえば、蓋基板２５の第１主面１０４には、表面絶縁膜１１０が形成されている。各貫通電極１０９は、各貫通電極１０９から表面絶縁膜１１０上に引き出されたし表面配線１１１を介して、外部端子１０６に電気的に接続されていてもよい。図１１では、明瞭化のため、いくつかの表面配線１１１のみが示しており、残りの表面配線１１１の図示が省略されている。
【0075】
複数の貫通電極１０９は、圧力センサ１６および加速度センサ１７の両方と複数の外部端子１０６との電気的な接続を提供する。複数の貫通電極１０９は、圧力センサ１６用の第１貫通電極１１４と、加速度センサ１７用の第２貫通電極１１５とを含んでいてもよい。第１貫通電極１１４および第２貫通電極１１５は、この実施形態では第１センサ領域３６に形成されず、第２センサ領域３７に選択的に形成されている。第２センサ領域３７への第１貫通電極１１４および第２貫通電極１１５の集約は、圧力センサ１６の気体圧力検出精度の向上に寄与する。たとえば、第１センサ領域３６には多数の気体導管２９が形成される。第１貫通電極１１４および第２貫通電極１１５を第２センサ領域３７に集約することによって、第１センサ領域３６に気体導管２９用のスペースを広く確保できる。これにより、気体導管２９の本数を増やすことができ、圧力センサ１６に気体を効率よく導入することができる。
【0076】
図１２を参照して、各ピエゾ抵抗Ｒ１～Ｒ４から延びる配線（第１～第４配線４３Ａ～４３Ｄ）は、それぞれ複数の貫通電極１０９（第１貫通電極１１４）に接続されている。図１２では、図面のスペースの制約から、第１～第４配線４３Ａ～４３Ｄと複数の貫通電極１０９（第１貫通電極１１４）との接続形態は示されていない。第５配線４３Ｅは、第１半導体基板２３に接続された基板接続用の配線であり、貫通電極１０９（第１貫通電極１１４）に接続されている。
【0077】
図１３を参照して、気体導管２９は、第２キャビティ４７から半導体装置１（第２半導体基板２４）の端面１０２Ａ～１０２Ｄまで延びている。この実施形態では、第２キャビティ４７の４つの側面５１Ａ～５１Ｄのうち半導体装置１の第１端面１０２Ａおよび第３端面１０２Ｃに平行な第１側面５１Ａおよび第３側面５１Ｃから、複数の気体導管２９が互いに反対向きに延びている。複数の気体導管２９は、第２フレーム部４８を通って半導体装置１の第１端面１０２Ａおよび第３端面１０２Ｃまで延びている。第２キャビティ４７の残りの側面である第２側面５１Ｂは半導体装置１の第２端面１０２Ｂに平行であり、第４側面５１Ｄは半導体装置１の第４端面１０２Ｄに平行であってもよい。
【0078】
図１３を参照して、気体導管２９は、第２キャビティ４７側の内側端部５２および半導体装置１の第１端面１０２Ａおよび第３端面１０２Ｃ側の外側端部５３を含む。気体導管２９の外側端部５３は、半導体装置１の第１端面１０２Ａおよび第３端面１０２Ｃで開口している（図１１参照）。
【0079】
気体導管２９においてトレンチ５４は、第２キャビティ４７の第１側面５１Ａおよび第３側面５１Ｃから半導体装置１０１の第１端面１０２Ａおよび第３端面１０２Ｃまでの第２フレーム部４８の一部の直線領域を選択的に掘り下げることによって形成されている。導管用絶縁膜５５は、トレンチ５４の第２キャビティ４７側の内側端部５２からトレンチ５４の第２半導体基板２４の第１端面１０２Ａおよび第３端面１０２Ｃ側の外側端部５３までトレンチ５４の長さ方向に沿って延びている。
【0080】
半導体装置１０１では、第１コンタクト部７１および第２コンタクト部７３（図８参照）から延びる第１～第４配線７４Ａ～７４Ｄは、それぞれ複数の貫通電極１０９（第２貫通電極１１５）に接続されている。第５配線７４Ｅは、第１半導体基板２３に接続された基板接続用の配線であり、貫通電極１０９（第２貫通電極１１５）に接続されている。
【0081】
図１３を参照して、半導体装置１は、さらに、基板積層構造３０に制御回路１１３を備えている。この実施形態では、第２半導体基板２４の第２センサ領域３７が、制御回路１１３が形成された回路領域８５であってもよい。回路領域８５の内部には、圧力センサ１６および加速度センサ１７から出力された電気信号を増幅するチャージアンプ、当該電気信号の特定の周波数成分を取り出すフィルタ回路（ローパスフィルタ：ＬＰＦ等）、フィルタリング後の電気信号を論理演算する論理回路等が形成されている。これらの回路は、たとえば、ＣＭＯＳデバイスにより構成されている。
【0082】
【0083】
半導体装置１０１０１の気体導管２９の形成工程では、前述の図７Ａ～図７Ｃの工程に従ってトレンチ５４および導管用絶縁膜５５が形成される。これにより、導管用絶縁膜５５の内部に気体流路５９を有する気体導管２９が形成される。
【0084】
この気体導管２９を半導体装置１０１から露出させるには、図１４Ａを参照して、たとえば、基板積層構造３０を形成する半導体ウエハ（図示せず）に設定された素子領域１１２に多数の半導体装置１０１が形成される。素子領域１１２は、たとえば格子状のダイシングライン１７７によって区画されている。ダイシングライン１７７は、基板積層構造３０により形成されている。
【0085】
図１４Ａでは、気体導管２９は、ダイシングライン１７７を横切って、複数の半導体装置１０１に跨っている。より具体的には、１つの半導体装置１０１の第２キャビティ４７の第１側面５１Ａと、当該半導体装置１０１に隣接する半導体装置１０１の第２キャビティ４７の第３側面５１Ｃとが、ダイシングライン１７７を横切る気体導管２９によって連通している。つまり、前記１つの半導体装置１０１の内部の気体導管２９と、前記隣接する半導体装置１０１の内部の気体導管２９とが一体的に接続されている。
【0086】
次に、図１４Ｂを参照して、ダイシングライン１７７に沿ってダイシングブレード１７８を走査することによって、各半導体装置１０１が個片化される。ダイシングブレード１７８は、ダイシングライン１７７の内部の気体導管２９を横切るように走査され、これにより、切断後の各半導体装置１０１の第１端面１０２Ａおよび第３端面１０２Ｃに気体導管２９が露出する。
【0087】
以上のように、この実施形態に係る半導体装置１０１によれば、圧力センサ１６および加速度センサ１７が共通のＷＬ－ＣＳＰタイプの半導体装置１０１に搭載されているので、半導体装置１０１の周囲の圧力および半導体装置１０１に作用する加速度の両方を１つのチップで検出することができる。
【0088】
また、圧力センサ１６のメンブレン３８の保護構造が、たとえばガラスカバー等のようなケースではなく、基板積層構造３０により形成されている。これにより、振動や衝撃等による半導体装置１０１の破損を抑制できるので、半導体装置１０１の設置場所やハンドリング方法の自由度を向上させることができる。たとえば、図１５に示すタイヤ空気圧センサとして半導体装置１０１が使用される場合、タイヤ７９の内部空間８０は振動や高温に晒される過酷な環境である。しかしながら、この半導体装置１０１は、基板積層構造３０からなる耐久性に優れるセンサであるので、そのような過酷な環境でも安心して使用することができる。
【0089】
また、圧力センサ１６への気体の導入口として半導体装置１０１の内外に跨る気体導管２９を利用しているので、気体に混じってゴミや塵等が圧力センサ１６の機械的構造部（たとえば、第２キャビティ４７や空間４６内）に侵入することを抑制することができる。その結果、圧力センサ１６の検出精度を向上させることができる。
【0090】
［半導体装置１，１０１の用途］
図１５は、半導体装置１，１０１をタイヤ空気圧センサとして使用する場合の設置状態を示す図である。図１５では、自動車のタイヤ７９の一部を除去して、タイヤ７９の内部を示している。
図１５は、半導体装置１，１０１をタイヤ空気圧センサとして使用する場合の設置状態を示す図である。図１５では、自動車のタイヤ７９の一部を除去して、タイヤ７９の内部を示している。
【0091】
前述の半導体装置１，１０１は気体圧力および加速度の検出が要求される様々な用途に使用できるが、たとえば、自動車のタイヤ空気圧センサとして使用することができる。特に、半導体装置１，１０１は圧力センサ１６を備えているので、タイヤ７９の内部空間８０（タイヤ７９とホイール８４との間の空間）の圧力を直接検出する直接式空気圧検出システムに組み込むことができる。
【0092】
半導体装置１，１０１は、電池８２および送信機８３等を含むセンサモジュール８１に組み込まれていてもよい。センサモジュール８１は、図１５に示すように、タイヤ７９の内部空間８０のホイール８４の表面に取り付けられてもよい。センサモジュール８１は、タイヤ７９の空気圧を半導体装置１の圧力センサ１６で直接測定し、その情報を送信機８３から無線で車体側の受信機（図示せず）に送信することによって、ドライバーに異常を知らせることができる。さらに、センサモジュール８１は、圧力センサ１６に加えて加速度センサ１７も内蔵している。そのため、たとえば空気圧の低下によって走行中にタイヤ７９が受ける振動や衝撃で生じる加速度が大きく変化する場合、その変化を検知し、空気圧の低下をドライバーに警告することもできる。
【0093】
本開示の実施形態について説明したが、本開示は他の形態で実施することもできる。
【0094】
たとえば、図１５の送信機８３は、半導体装置１に内蔵されていてもよい。その場合、送信機８３は、たとえば、図５および図１３の第２センサ領域３７の第２半導体基板２４の予備センサ領域８５（加速度センサ１７上の領域）に形成されていてもよい。これにより、センサモジュール８１における送信機８３用のスペースを省略できるので、センサモジュール８１を小型化することができる。また、半導体装置１またはセンサモジュール８１は、タイヤ内部の温度を検出する温度センサをさらに内蔵していてもよい。
【0095】
また、圧力センサ１６および加速度センサ１７の構造は、図４～図８および図１１～図１３に示した構造に限らず適宜変更することができる。たとえば、ブルドン管式圧力センサの構造、ピエゾ抵抗式加速度センサの構造、熱検知式加速度センサの構造が採用されてもよい。
【0096】
以上、本開示の実施形態は、すべての点において例示であり限定的に解釈されるべきではなく、すべての点において変更が含まれることが意図される。
【0097】
この明細書および図面の記載から以下に付記する特徴が抽出され得る。
【0098】
［付記１－１］
内部に空洞（４７）を有するセンサ構造体（６）と、
前記センサ構造体（６）の端面（２７Ｃ）から前記空洞（４７）に向かって延び、前記センサ構造体（６）の外部から気体を前記空洞（４７）に導く気体導管（２９）と、
前記センサ構造体（６）の内部に形成され、前記気体導管（２９）を介して前記空洞（４７）に導かれた気体の圧力の作用によって振動可能なメンブレン（３８）を有する圧力センサ（１６）と、
前記センサ構造体（６）の内部に形成され、前記センサ構造体（６）に作用した加速度を検出する加速度センサ（１７）と、
前記センサ構造体（６）を被覆する封止樹脂（８）とを含み、
前記気体導管（２９）は、前記空洞（４７）側の内側端部（５２）および前記センサ構造体（６）の前記端面（２７Ｃ）側の外側端部（５３）を含み、
前記気体導管（２９）の前記外側端部（５３）は、前記封止樹脂（８）の端面（２Ｃ）で開口している、半導体装置（１）。
内部に空洞（４７）を有するセンサ構造体（６）と、
前記センサ構造体（６）の端面（２７Ｃ）から前記空洞（４７）に向かって延び、前記センサ構造体（６）の外部から気体を前記空洞（４７）に導く気体導管（２９）と、
前記センサ構造体（６）の内部に形成され、前記気体導管（２９）を介して前記空洞（４７）に導かれた気体の圧力の作用によって振動可能なメンブレン（３８）を有する圧力センサ（１６）と、
前記センサ構造体（６）の内部に形成され、前記センサ構造体（６）に作用した加速度を検出する加速度センサ（１７）と、
前記センサ構造体（６）を被覆する封止樹脂（８）とを含み、
前記気体導管（２９）は、前記空洞（４７）側の内側端部（５２）および前記センサ構造体（６）の前記端面（２７Ｃ）側の外側端部（５３）を含み、
前記気体導管（２９）の前記外側端部（５３）は、前記封止樹脂（８）の端面（２Ｃ）で開口している、半導体装置（１）。
【0099】
［付記１－２］
前記センサ構造体（６）の前記端面（２７Ｃ）および前記気体導管（２９）の前記外側端部（５３）は、前記封止樹脂（８）の前記端面（２Ｃ）と面一に形成されている、付記１－１に記載の半導体装置（１）。
前記センサ構造体（６）の前記端面（２７Ｃ）および前記気体導管（２９）の前記外側端部（５３）は、前記封止樹脂（８）の前記端面（２Ｃ）と面一に形成されている、付記１－１に記載の半導体装置（１）。
【0100】
［付記１－３］
前記センサ構造体（６）の前記端面（２７Ｃ）の外郭線（２８）が全周にわたって前記封止樹脂（８）の前記端面（２Ｃ）に露出しており、
前記センサ構造体（６）の前記端面（２７Ｃ）は、前記封止樹脂（８）の前記端面（２Ｃ）に取り囲まれている、付記１－２に記載の半導体装置（１）。
前記センサ構造体（６）の前記端面（２７Ｃ）の外郭線（２８）が全周にわたって前記封止樹脂（８）の前記端面（２Ｃ）に露出しており、
前記センサ構造体（６）の前記端面（２７Ｃ）は、前記封止樹脂（８）の前記端面（２Ｃ）に取り囲まれている、付記１－２に記載の半導体装置（１）。
【0101】
［付記１－４］
前記センサ構造体（６）は、半導体基板（２３，２４）を含み、
前記気体導管（２９）は、前記半導体基板（２３，２４）に形成され、前記空洞（４７）と前記半導体基板（２３，２４）の端面（２７Ｃ）とを接続するトレンチ（５４）と、前記トレンチ（５４）の内面に形成された導管用絶縁膜（５５）とを含み、
前記導管用絶縁膜（５５）は、前記トレンチ（５４）の前記空洞（４７）側の内側端部（５２）から前記トレンチ（５４）の前記半導体基板（２３，２４）の前記端面（２７Ｃ）側の外側端部（５３）まで前記トレンチ（５４）の長さ方向に沿って延び、前記トレンチ（５４）の深さ方向上端で閉塞する管状に形成されている、付記１－１～付記１－３のいずれか一項に記載の半導体装置（１）。
前記センサ構造体（６）は、半導体基板（２３，２４）を含み、
前記気体導管（２９）は、前記半導体基板（２３，２４）に形成され、前記空洞（４７）と前記半導体基板（２３，２４）の端面（２７Ｃ）とを接続するトレンチ（５４）と、前記トレンチ（５４）の内面に形成された導管用絶縁膜（５５）とを含み、
前記導管用絶縁膜（５５）は、前記トレンチ（５４）の前記空洞（４７）側の内側端部（５２）から前記トレンチ（５４）の前記半導体基板（２３，２４）の前記端面（２７Ｃ）側の外側端部（５３）まで前記トレンチ（５４）の長さ方向に沿って延び、前記トレンチ（５４）の深さ方向上端で閉塞する管状に形成されている、付記１－１～付記１－３のいずれか一項に記載の半導体装置（１）。
【0102】
［付記１－５］
前記半導体基板（２３，２４）は、シリコン基板を含み、
前記導管用絶縁膜（５５）は、酸化シリコン膜を含む、付記１－４に記載の半導体装置（１）。
前記半導体基板（２３，２４）は、シリコン基板を含み、
前記導管用絶縁膜（５５）は、酸化シリコン膜を含む、付記１－４に記載の半導体装置（１）。
【0103】
［付記１－６］
前記半導体基板（２３，２４）は、第１半導体基板（２３）と、前記第１半導体基板（２３）上に積層された前記第２半導体基板（２４）との積層構造（３０）を有し、
前記メンブレン（３８）は、前記第１半導体基板（２３）に形成されており、
前記第２半導体基板（２４）は、前記空洞（４７）の底部を形成し、かつ前記メンブレン（３８）を覆う保護層（３９）を含み、
前記保護層（３９）には、前記気体導管（２９）を介して前記空洞（４７）に導かれた気体を前記メンブレン（３８）へ流通可能にする貫通孔（４９，５０）が形成されている、付記１－４または付記１－５に記載の半導体装置（１）。
前記半導体基板（２３，２４）は、第１半導体基板（２３）と、前記第１半導体基板（２３）上に積層された前記第２半導体基板（２４）との積層構造（３０）を有し、
前記メンブレン（３８）は、前記第１半導体基板（２３）に形成されており、
前記第２半導体基板（２４）は、前記空洞（４７）の底部を形成し、かつ前記メンブレン（３８）を覆う保護層（３９）を含み、
前記保護層（３９）には、前記気体導管（２９）を介して前記空洞（４７）に導かれた気体を前記メンブレン（３８）へ流通可能にする貫通孔（４９，５０）が形成されている、付記１－４または付記１－５に記載の半導体装置（１）。
【0104】
［付記１－７］
規則的に配列された複数の前記貫通孔（４９，５０）が、前記保護層（３９）に形成されている、付記１－６に記載の半導体装置（１）。
規則的に配列された複数の前記貫通孔（４９，５０）が、前記保護層（３９）に形成されている、付記１－６に記載の半導体装置（１）。
【0105】
［付記１－８］
前記複数の貫通孔（４９，５０）は、複数の貫通スリットを含む、付記１－７に記載の半導体装置（１）。
前記複数の貫通孔（４９，５０）は、複数の貫通スリットを含む、付記１－７に記載の半導体装置（１）。
【0106】
［付記１－９］
前記センサ構造体（６）と前記封止樹脂（８）との間に介在し、前記センサ構造体（６）を被覆する液状硬化性封止材（７）を含む、付記１－１～付記１－８のいずれか一項に記載の半導体装置（１）。
前記センサ構造体（６）と前記封止樹脂（８）との間に介在し、前記センサ構造体（６）を被覆する液状硬化性封止材（７）を含む、付記１－１～付記１－８のいずれか一項に記載の半導体装置（１）。
【0107】
［付記１－１０］
前記センサ構造体（６）は、前記液状硬化性封止材（７）により被覆された第１被覆部（１８）と、前記第１被覆部（１８）から突出し、前記液状硬化性封止材（７）に非接触で、かつ前記封止樹脂（８）に直接的に被覆された第２被覆部（１９）とを含み、
前記気体導管（２９）は、前記第１被覆部（１８）から前記第２被覆部（１９）を介して前記封止樹脂（８）の前記端面（２Ｃ）まで延びている、付記１－９に記載の半導体装置（１）。
前記センサ構造体（６）は、前記液状硬化性封止材（７）により被覆された第１被覆部（１８）と、前記第１被覆部（１８）から突出し、前記液状硬化性封止材（７）に非接触で、かつ前記封止樹脂（８）に直接的に被覆された第２被覆部（１９）とを含み、
前記気体導管（２９）は、前記第１被覆部（１８）から前記第２被覆部（１９）を介して前記封止樹脂（８）の前記端面（２Ｃ）まで延びている、付記１－９に記載の半導体装置（１）。
【0108】
［付記１－１１］
前記液状硬化性封止材（７）は、シリコーン樹脂を含む、付記１－９または付記１－１０に記載の半導体装置（１）。
前記液状硬化性封止材（７）は、シリコーン樹脂を含む、付記１－９または付記１－１０に記載の半導体装置（１）。
【0109】
［付記１－１２］
前記加速度センサ（１７）は、固定電極（６４）と、前記固定電極（６４）に対向する可動電極（６５）とを含む静電容量型加速度センサ（１７）を含む、付記１－１～付記１－１１のいずれか一項に記載の半導体装置（１）。
前記加速度センサ（１７）は、固定電極（６４）と、前記固定電極（６４）に対向する可動電極（６５）とを含む静電容量型加速度センサ（１７）を含む、付記１－１～付記１－１１のいずれか一項に記載の半導体装置（１）。
【0110】
［付記１－１３］
前記センサ構造体（６）が積層された上面（１３）を有し、前記圧力センサ（１６）および前記加速度センサ（１７）に電気的に接続された制御回路を含む回路基板（５）をさらに含む、付記１－１～付記１－１２のいずれか一項に記載の半導体装置（１）。
前記センサ構造体（６）が積層された上面（１３）を有し、前記圧力センサ（１６）および前記加速度センサ（１７）に電気的に接続された制御回路を含む回路基板（５）をさらに含む、付記１－１～付記１－１２のいずれか一項に記載の半導体装置（１）。
【0111】
［付記１－１４］
前記回路基板（５）および前記センサ構造体（６）を支持する支持基板（４）をさらに含み、
前記封止樹脂（８）は、前記支持基板（４）の上面領域において前記回路基板（５）および前記センサ構造体（６）を被覆している、付記１－１３に記載の半導体装置（１）。
前記回路基板（５）および前記センサ構造体（６）を支持する支持基板（４）をさらに含み、
前記封止樹脂（８）は、前記支持基板（４）の上面領域において前記回路基板（５）および前記センサ構造体（６）を被覆している、付記１－１３に記載の半導体装置（１）。
【0112】
［付記１－１５］
タイヤの内圧情報を検出するタイヤ空気圧センサとして使用される、付記１－１～付記１－１４のいずれか一項に記載の半導体装置（１）。
タイヤの内圧情報を検出するタイヤ空気圧センサとして使用される、付記１－１～付記１－１４のいずれか一項に記載の半導体装置（１）。
【0113】
［付記１－１６］
タイヤの内圧情報を検出するセンサモジュール（８１）であって、
付記１－１～付記１－１４のいずれか一項に記載の半導体装置（１）と、
前記半導体装置（１）で検出したタイヤの内圧情報を受信機に送信する送信機（８３）とを含む、センサモジュール（８１）。
タイヤの内圧情報を検出するセンサモジュール（８１）であって、
付記１－１～付記１－１４のいずれか一項に記載の半導体装置（１）と、
前記半導体装置（１）で検出したタイヤの内圧情報を受信機に送信する送信機（８３）とを含む、センサモジュール（８１）。
【0114】
［付記２－１］
ＷＬ－ＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）形式の半導体装置（１０１）であって、
内部に空洞（４７）を有し、前記半導体装置（１０１）の外形を形成する半導体基板（２３，２４，２５）と、
前記半導体基板（２３，２４，２５）の端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）から前記空洞（４７）に向かって延び、前記半導体基板（２３，２４，２５）の外部から気体を前記空洞（４７）に導く気体導管（２９）と、
前記半導体基板（２３，２４，２５）の内部に形成され、前記気体導管（２９）を介して前記空洞（４７）に導かれた気体の圧力の作用によって振動可能なメンブレン（３８）を有する圧力センサ（１６）と、
前記半導体基板（２３，２４，２５）の内部に形成され、前記半導体基板（２３，２４，２５）に作用した加速度を検出する加速度センサ（１７）とを含み、
前記気体導管（２９）は、前記空洞（４７）側の内側端部（５２）および前記半導体基板（２３，２４，２５）の前記端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）側の外側端部（５３）を含み、
前記気体導管（２９）の前記外側端部（５３）は、前記半導体基板（２３，２４，２５）の前記端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）で開口している、半導体装置（１０１）。
ＷＬ－ＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）形式の半導体装置（１０１）であって、
内部に空洞（４７）を有し、前記半導体装置（１０１）の外形を形成する半導体基板（２３，２４，２５）と、
前記半導体基板（２３，２４，２５）の端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）から前記空洞（４７）に向かって延び、前記半導体基板（２３，２４，２５）の外部から気体を前記空洞（４７）に導く気体導管（２９）と、
前記半導体基板（２３，２４，２５）の内部に形成され、前記気体導管（２９）を介して前記空洞（４７）に導かれた気体の圧力の作用によって振動可能なメンブレン（３８）を有する圧力センサ（１６）と、
前記半導体基板（２３，２４，２５）の内部に形成され、前記半導体基板（２３，２４，２５）に作用した加速度を検出する加速度センサ（１７）とを含み、
前記気体導管（２９）は、前記空洞（４７）側の内側端部（５２）および前記半導体基板（２３，２４，２５）の前記端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）側の外側端部（５３）を含み、
前記気体導管（２９）の前記外側端部（５３）は、前記半導体基板（２３，２４，２５）の前記端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）で開口している、半導体装置（１０１）。
【0115】
この構成によれば、圧力センサ（１６）および加速度センサ（１７）をＷＬ－ＣＳＰ形式でパッケージングした半導体装置（１０１）を提供することができる。圧力センサ（１６）および加速度センサ（１７）がＷＬ－ＣＳＰ形式でパッケージングされているので、半導体装置（１０１）の周囲の圧力および半導体装置（１０１）に作用する加速度の両方を１つのチップで検出することができる。
【0116】
［付記２－２］
前記半導体基板（２３，２４，２５）の前記端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）および前記気体導管（２９）の前記外側端部（５３）は、面一に形成されている、付記２－１に記載の半導体装置（１０１）。
前記半導体基板（２３，２４，２５）の前記端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）および前記気体導管（２９）の前記外側端部（５３）は、面一に形成されている、付記２－１に記載の半導体装置（１０１）。
【0117】
［付記２－３］
前記気体導管（２９）は、前記半導体基板（２３，２４，２５）に形成され、前記空洞（４７）と前記半導体基板（２３，２４，２５）の端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）とを接続するトレンチ（５４）と、前記トレンチ（５４）の内面に形成された導管用絶縁膜（５５）とを含み、
前記導管用絶縁膜（５５）は、前記トレンチ（５４）の前記空洞（４７）側の内側端部（５２）から前記トレンチ（５４）の前記半導体基板（２３，２４，２５）の前記端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）側の外側端部（５３）まで前記トレンチ（５４）の長さ方向に沿って延び、前記トレンチ（５４）の深さ方向上端で閉塞する管状に形成されている、付記２－１または付記２－２に記載の半導体装置（１０１）。
前記気体導管（２９）は、前記半導体基板（２３，２４，２５）に形成され、前記空洞（４７）と前記半導体基板（２３，２４，２５）の端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）とを接続するトレンチ（５４）と、前記トレンチ（５４）の内面に形成された導管用絶縁膜（５５）とを含み、
前記導管用絶縁膜（５５）は、前記トレンチ（５４）の前記空洞（４７）側の内側端部（５２）から前記トレンチ（５４）の前記半導体基板（２３，２４，２５）の前記端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）側の外側端部（５３）まで前記トレンチ（５４）の長さ方向に沿って延び、前記トレンチ（５４）の深さ方向上端で閉塞する管状に形成されている、付記２－１または付記２－２に記載の半導体装置（１０１）。
【0118】
［付記２－４］
前記半導体基板（２３，２４，２５）は、シリコン基板を含み、
前記導管用絶縁膜（５５）は、酸化シリコン膜を含む、付記２－３に記載の半導体装置（１０１）。
前記半導体基板（２３，２４，２５）は、シリコン基板を含み、
前記導管用絶縁膜（５５）は、酸化シリコン膜を含む、付記２－３に記載の半導体装置（１０１）。
【0119】
［付記２－５］
前記半導体基板（２３，２４，２５）は、第１半導体基板（２３）と、前記第１半導体基板（２３）上に積層された前記第２半導体基板（２４）との積層構造（３０）を有し、
前記メンブレン（３８）は、前記第１半導体基板（２３）に形成されており、
前記第２半導体基板（２４）は、前記空洞（４７）の底部を形成し、かつ前記メンブレン（３８）を覆う保護層（３９）を含み、
前記保護層（３９）には、前記気体導管（２９）を介して前記空洞（４７）に導かれた気体を前記メンブレン（３８）へ流通可能にする貫通孔（４９，５０）が形成されている、付記２－３または付記２－４に記載の半導体装置（１０１）。
前記半導体基板（２３，２４，２５）は、第１半導体基板（２３）と、前記第１半導体基板（２３）上に積層された前記第２半導体基板（２４）との積層構造（３０）を有し、
前記メンブレン（３８）は、前記第１半導体基板（２３）に形成されており、
前記第２半導体基板（２４）は、前記空洞（４７）の底部を形成し、かつ前記メンブレン（３８）を覆う保護層（３９）を含み、
前記保護層（３９）には、前記気体導管（２９）を介して前記空洞（４７）に導かれた気体を前記メンブレン（３８）へ流通可能にする貫通孔（４９，５０）が形成されている、付記２－３または付記２－４に記載の半導体装置（１０１）。
【0120】
［付記２－６］
規則的に配列された複数の前記貫通孔（４９，５０）が、前記保護層（３９）に形成されている、付記２－５に記載の半導体装置（１０１）。
規則的に配列された複数の前記貫通孔（４９，５０）が、前記保護層（３９）に形成されている、付記２－５に記載の半導体装置（１０１）。
【0121】
［付記２－７］
前記複数の貫通孔（４９，５０）は、複数の貫通スリットを含む、付記２－６に記載の半導体装置（１０１）。
前記複数の貫通孔（４９，５０）は、複数の貫通スリットを含む、付記２－６に記載の半導体装置（１０１）。
【0122】
［付記２－８］
前記積層構造（３０）は、前記第２半導体基板（２４）上に積層された第３半導体基板（２５）をさらに含み、
前記圧力センサ（１６）および前記加速度センサ（１７）に電気的に接続され、前記第２半導体基板（２４）および前記第３半導体基板（２５）を貫通する貫通電極（１０９）と、
前記第３半導体基板（２５）上に形成され、前記貫通電極（１０９）に電気的に接続された外部端子（１０６）とを含む、付記２－５～付記２－７のいずれか一項に記載の半導体装置（１０１）。
前記積層構造（３０）は、前記第２半導体基板（２４）上に積層された第３半導体基板（２５）をさらに含み、
前記圧力センサ（１６）および前記加速度センサ（１７）に電気的に接続され、前記第２半導体基板（２４）および前記第３半導体基板（２５）を貫通する貫通電極（１０９）と、
前記第３半導体基板（２５）上に形成され、前記貫通電極（１０９）に電気的に接続された外部端子（１０６）とを含む、付記２－５～付記２－７のいずれか一項に記載の半導体装置（１０１）。
【0123】
［付記２－９］
前記第１半導体基板（２３）と前記第２半導体基板（２４）との間を接合し、前記圧力センサ（１６）用の第１センサ領域（３６）および前記加速度センサ（１７）用の第２センサ領域（３７）を前記第１半導体基板（２３）上に区画する接合部（３５）を含み、
前記貫通電極（１０９）は、前記圧力センサ（１６）に電気的に接続された第１貫通電極（１１４）と、前記加速度センサ（１７）に電気的に接続された第２貫通電極（１１５）とを含み、
前記第１貫通電極（１１４）および前記第２貫通電極（１１５）は、前記第２センサ領域（３７）に集約して形成されている、付記２－８に記載の半導体装置（１０１）。
前記第１半導体基板（２３）と前記第２半導体基板（２４）との間を接合し、前記圧力センサ（１６）用の第１センサ領域（３６）および前記加速度センサ（１７）用の第２センサ領域（３７）を前記第１半導体基板（２３）上に区画する接合部（３５）を含み、
前記貫通電極（１０９）は、前記圧力センサ（１６）に電気的に接続された第１貫通電極（１１４）と、前記加速度センサ（１７）に電気的に接続された第２貫通電極（１１５）とを含み、
前記第１貫通電極（１１４）および前記第２貫通電極（１１５）は、前記第２センサ領域（３７）に集約して形成されている、付記２－８に記載の半導体装置（１０１）。
【0124】
［付記２－１０］
前記外部端子（１０６）は、前記半導体装置（１０１）をフリップチップボンディングにより実装するための端子を含む、付記２－８または付記２－９に記載の半導体装置（１０１）。
前記外部端子（１０６）は、前記半導体装置（１０１）をフリップチップボンディングにより実装するための端子を含む、付記２－８または付記２－９に記載の半導体装置（１０１）。
【0125】
［付記２－１１］
前記加速度センサ（１７）は、固定電極（６４）と、前記固定電極（６４）に対向する可動電極（６５）とを含む静電容量型加速度センサ（１７）を含む、付記２－１～付記２－１０のいずれか一項に記載の半導体装置（１０１）。
前記加速度センサ（１７）は、固定電極（６４）と、前記固定電極（６４）に対向する可動電極（６５）とを含む静電容量型加速度センサ（１７）を含む、付記２－１～付記２－１０のいずれか一項に記載の半導体装置（１０１）。
【0126】
［付記２－１２］
前記半導体基板（２３，２４，２５）は、前記圧力センサ（１６）および前記加速度センサ（１７）に電気的に接続された制御回路（１１３）をさらに含む、付記２－１～付記２－１１のいずれか一項に記載の半導体装置（１０１）。
前記半導体基板（２３，２４，２５）は、前記圧力センサ（１６）および前記加速度センサ（１７）に電気的に接続された制御回路（１１３）をさらに含む、付記２－１～付記２－１１のいずれか一項に記載の半導体装置（１０１）。
【0127】
［付記２－１３］
前記半導体装置（１０１）は、第１端面（１０２Ａ）、第２端面（１０２Ｂ）、第３端面（１０２Ｃ）および第４端面（１０２Ｄ）を有する平面視四角形状に形成されており、
前記気体導管（２９）の前記外側端部（５３）は、前記第１端面（１０２Ａ）、前記第２端面（１０２Ｂ）、前記第３端面（１０２Ｃ）および前記第４端面（１０２Ｄ）の少なくとも２つの端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）で開口している、付記２－１～付記２－１２のいずれか一項に記載の半導体装置（１０１）。
前記半導体装置（１０１）は、第１端面（１０２Ａ）、第２端面（１０２Ｂ）、第３端面（１０２Ｃ）および第４端面（１０２Ｄ）を有する平面視四角形状に形成されており、
前記気体導管（２９）の前記外側端部（５３）は、前記第１端面（１０２Ａ）、前記第２端面（１０２Ｂ）、前記第３端面（１０２Ｃ）および前記第４端面（１０２Ｄ）の少なくとも２つの端面（１０２Ａ，１０２Ｃ）で開口している、付記２－１～付記２－１２のいずれか一項に記載の半導体装置（１０１）。
【0128】
［付記２－１４］
タイヤの内圧情報を検出するタイヤ空気圧センサとして使用される、付記２－１～付記２－１３のいずれか一項に記載の半導体装置（１０１）。
タイヤの内圧情報を検出するタイヤ空気圧センサとして使用される、付記２－１～付記２－１３のいずれか一項に記載の半導体装置（１０１）。
【0129】
［付記２－１５］
タイヤの内圧情報を検出するセンサモジュール（８１）であって、
付記２－１～付記２－１３のいずれか一項に記載の半導体装置（１０１）と、
前記半導体装置（１０１）で検出したタイヤの内圧情報を受信機に送信する送信機（８３）とを含む、センサモジュール（８１）。
タイヤの内圧情報を検出するセンサモジュール（８１）であって、
付記２－１～付記２－１３のいずれか一項に記載の半導体装置（１０１）と、
前記半導体装置（１０１）で検出したタイヤの内圧情報を受信機に送信する送信機（８３）とを含む、センサモジュール（８１）。
【符号の説明】
【0130】
１ ：半導体装置
２Ａ ：第１端面
２Ｂ ：第２端面
２Ｃ ：第３端面
２Ｄ ：第４端面
３ ：センサ構造
４ ：支持基板
５ ：回路基板
６ ：センサ構造体
７ ：液状硬化性封止材
８ ：封止樹脂
９ ：上面
１０ ：裏面
１１ ：電極パッド
１２ ：端子パッド
１３ ：上面
１４ ：電極パッド
１５ ：第１配線部材
１６ ：圧力センサ
１７ ：加速度センサ
１８ ：被支持部
１９ ：延出部
２０ ：上面
２１ ：電極パッド
２２ ：第２配線部材
２３ ：第１半導体基板
２４ ：第２半導体基板
２５ ：蓋基板
２６ ：引き出し部
２７Ａ ：第１端面
２７Ｂ ：第２端面
２７Ｃ ：第３端面
２７Ｄ ：第４端面
２８ ：外郭線
２９ ：気体導管
３０ ：基板積層構造
３１ ：第１主面
３２ ：第２主面
３３ ：第１主面
３４ ：第２主面
３５ ：接合部
３６ ：第１センサ領域
３７ ：第２センサ領域
３８ ：メンブレン
３９ ：保護層
４０ ：第１キャビティ
４１ ：第１フレーム部
４２Ａ ：第１辺
４２Ｂ ：第２辺
４２Ｃ ：第３辺
４２Ｄ ：第４辺
４３Ａ ：第１配線
４３Ｂ ：第２配線
４３Ｃ ：第３配線
４３Ｄ ：第４配線
４３Ｅ ：第５配線
４４Ａ ：第１パッド
４４Ｂ ：第２パッド
４４Ｃ ：第３パッド
４４Ｄ ：第４パッド
４４Ｅ ：第５パッド
４５ ：第１絶縁膜
４６ ：空間
４７ ：第２キャビティ
４８ ：第２フレーム部
４９ ：第１貫通孔
５０ ：第２貫通孔
５１Ａ ：第１側面
５１Ｂ ：第２側面
５１Ｃ ：第３側面
５１Ｄ ：第４側面
５２ ：内側端部
５３ ：外側端部
５４ ：トレンチ
５５ ：導管用絶縁膜
５６ ：側面
５７ ：底部
５８ ：閉塞部
５９ ：気体流路
６０ ：第２絶縁膜
６１ ：Ｘ軸センサ
６２ ：Ｙ軸センサ
６３ ：第３キャビティ
６４ ：固定電極
６５ ：可動電極
６６ ：第１接続部
６７ ：第２接続部
６８ ：第１隔離構造
６９ ：第２隔離構造
７０ ：第１隔離結合部
７１ ：第１コンタクト部
７２ ：第２隔離結合部
７３ ：第２コンタクト部
７４Ａ ：第１配線
７４Ｂ ：第２配線
７４Ｃ ：第３配線
７４Ｄ ：第４配線
７４Ｅ ：第５配線
７５Ａ ：第１パッド
７５Ｂ ：第２パッド
７５Ｃ ：第３パッド
７５Ｄ ：第４パッド
７５Ｅ ：第５パッド
７６ ：半製品チップ
７７ ：ダイシングライン
７８ ：ダイシングブレード
７９ ：タイヤ
８０ ：内部空間
８１ ：センサモジュール
８２ ：電池
８３ ：送信機
８４ ：ホイール
８５ ：予備センサ領域
１０１ ：半導体装置
１０３ ：センサ構造
１０４ ：第１主面
１０５ ：第２主面
１０６ ：外部端子
１０７ ：第１シールリング
１０８ ：第２シールリング
１０９ ：貫通電極
１１０ ：表面絶縁膜
１１１ ：表面配線
１１２ ：素子領域
１１３ ：制御回路
１１４ ：第１貫通電極
１１５ ：第２貫通電極
１７７ ：ダイシングライン
１７８ ：ダイシングブレードＲ１ ：第１ピエゾ抵抗
Ｒ２ ：第２ピエゾ抵抗
Ｒ３ ：第３ピエゾ抵抗
Ｒ４ ：第４ピエゾ抵抗
Ｘ ：第１方向
Ｙ ：第２方向
Ｚ ：第３方向
２Ａ ：第１端面
２Ｂ ：第２端面
２Ｃ ：第３端面
２Ｄ ：第４端面
３ ：センサ構造
４ ：支持基板
５ ：回路基板
６ ：センサ構造体
７ ：液状硬化性封止材
８ ：封止樹脂
９ ：上面
１０ ：裏面
１１ ：電極パッド
１２ ：端子パッド
１３ ：上面
１４ ：電極パッド
１５ ：第１配線部材
１６ ：圧力センサ
１７ ：加速度センサ
１８ ：被支持部
１９ ：延出部
２０ ：上面
２１ ：電極パッド
２２ ：第２配線部材
２３ ：第１半導体基板
２４ ：第２半導体基板
２５ ：蓋基板
２６ ：引き出し部
２７Ａ ：第１端面
２７Ｂ ：第２端面
２７Ｃ ：第３端面
２７Ｄ ：第４端面
２８ ：外郭線
２９ ：気体導管
３０ ：基板積層構造
３１ ：第１主面
３２ ：第２主面
３３ ：第１主面
３４ ：第２主面
３５ ：接合部
３６ ：第１センサ領域
３７ ：第２センサ領域
３８ ：メンブレン
３９ ：保護層
４０ ：第１キャビティ
４１ ：第１フレーム部
４２Ａ ：第１辺
４２Ｂ ：第２辺
４２Ｃ ：第３辺
４２Ｄ ：第４辺
４３Ａ ：第１配線
４３Ｂ ：第２配線
４３Ｃ ：第３配線
４３Ｄ ：第４配線
４３Ｅ ：第５配線
４４Ａ ：第１パッド
４４Ｂ ：第２パッド
４４Ｃ ：第３パッド
４４Ｄ ：第４パッド
４４Ｅ ：第５パッド
４５ ：第１絶縁膜
４６ ：空間
４７ ：第２キャビティ
４８ ：第２フレーム部
４９ ：第１貫通孔
５０ ：第２貫通孔
５１Ａ ：第１側面
５１Ｂ ：第２側面
５１Ｃ ：第３側面
５１Ｄ ：第４側面
５２ ：内側端部
５３ ：外側端部
５４ ：トレンチ
５５ ：導管用絶縁膜
５６ ：側面
５７ ：底部
５８ ：閉塞部
５９ ：気体流路
６０ ：第２絶縁膜
６１ ：Ｘ軸センサ
６２ ：Ｙ軸センサ
６３ ：第３キャビティ
６４ ：固定電極
６５ ：可動電極
６６ ：第１接続部
６７ ：第２接続部
６８ ：第１隔離構造
６９ ：第２隔離構造
７０ ：第１隔離結合部
７１ ：第１コンタクト部
７２ ：第２隔離結合部
７３ ：第２コンタクト部
７４Ａ ：第１配線
７４Ｂ ：第２配線
７４Ｃ ：第３配線
７４Ｄ ：第４配線
７４Ｅ ：第５配線
７５Ａ ：第１パッド
７５Ｂ ：第２パッド
７５Ｃ ：第３パッド
７５Ｄ ：第４パッド
７５Ｅ ：第５パッド
７６ ：半製品チップ
７７ ：ダイシングライン
７８ ：ダイシングブレード
７９ ：タイヤ
８０ ：内部空間
８１ ：センサモジュール
８２ ：電池
８３ ：送信機
８４ ：ホイール
８５ ：予備センサ領域
１０１ ：半導体装置
１０３ ：センサ構造
１０４ ：第１主面
１０５ ：第２主面
１０６ ：外部端子
１０７ ：第１シールリング
１０８ ：第２シールリング
１０９ ：貫通電極
１１０ ：表面絶縁膜
１１１ ：表面配線
１１２ ：素子領域
１１３ ：制御回路
１１４ ：第１貫通電極
１１５ ：第２貫通電極
１７７ ：ダイシングライン
１７８ ：ダイシングブレードＲ１ ：第１ピエゾ抵抗
Ｒ２ ：第２ピエゾ抵抗
Ｒ３ ：第３ピエゾ抵抗
Ｒ４ ：第４ピエゾ抵抗
Ｘ ：第１方向
Ｙ ：第２方向
Ｚ ：第３方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15】