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JP2007178221A - Semiconductor device, its manufacturing method, and spacer manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device, its manufacturing method, and spacer manufacturing method Download PDF

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JP2007178221A
JP2007178221A JP2005375836A JP2005375836A JP2007178221A JP 2007178221 A JP2007178221 A JP 2007178221A JP 2005375836 A JP2005375836 A JP 2005375836A JP 2005375836 A JP2005375836 A JP 2005375836A JP 2007178221 A JP2007178221 A JP 2007178221A
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spacer
circuit board
film layer
semiconductor device
diaphragm
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JP2005375836A
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Inventor
Yukitoshi Suzuki
幸俊 鈴木
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Yamaha Corp
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Yamaha Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce changes in the vibration characteristics of a diaphragm provided in a semiconductor chip in a semiconductor device provided with the semiconductor chip such as a sound pressure sensor chip, while improving manufacturing efficiency and reducing manufacturing costs. <P>SOLUTION: The semiconductor device 1 comprises a circuit board 3, the semiconductor chip 9 which is arranged on a surface 3a of the circuit board 3 and is provided with a thin-film diaphragm 9a which vibrates in accordance with a fluctuation in pressure, and a nearly plate-shaped spacer 5 which is fixed between the circuit board 3 and the semiconductor chip 9. The spacer 5 is formed with a through hole 17 for allowing the surface 3a of the circuit board 3 and the diaphragm 9a to face each other. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、音圧センサチップや圧力センサチップ等の半導体チップを備える半導体装置、その製造方法、及び、半導体装置に使用するスペーサの製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device including a semiconductor chip such as a sound pressure sensor chip and a pressure sensor chip, a manufacturing method thereof, and a manufacturing method of a spacer used in the semiconductor device.

従来、シリコンマイクや圧力センサ等の半導体装置では、音圧センサチップや圧力センサチップ等のように、音響等の圧力変動を振動により検出するダイヤフラムを有する半導体チップを回路基板の表面に実装している(例えば、特許文献1参照)。この種の半導体チップを回路基板の表面に配した状態においては、ダイヤフラムと回路基板の表面との間に空洞部が形成されることになる。   Conventionally, in a semiconductor device such as a silicon microphone or a pressure sensor, a semiconductor chip having a diaphragm for detecting pressure fluctuations such as sound by vibration is mounted on the surface of a circuit board, such as a sound pressure sensor chip or a pressure sensor chip. (For example, refer to Patent Document 1). In a state where this kind of semiconductor chip is arranged on the surface of the circuit board, a cavity is formed between the diaphragm and the surface of the circuit board.

ここで、空洞部の容積が小さい場合には、空洞部の空気バネ定数が大きくなってダイヤフラムが振動しにくくなるため、ダイヤフラムの変位量が小さくなって圧力変動を精度良く検出することができなくなる。すなわち、ダイヤフラムを振動させて、空洞部として十分な大きさを確保する必要がある。また、空洞部の容積は、半導体チップの特性に応じて適宜変更する必要がある。
従来の半導体装置では、回路基板の表面から窪んだ凹部を形成することで、空洞部の容積拡大を図っている。
特表2004―537182号公報
Here, when the volume of the hollow portion is small, the air spring constant of the hollow portion is increased and the diaphragm is less likely to vibrate. Therefore, the amount of displacement of the diaphragm is reduced and pressure fluctuations cannot be detected accurately. . That is, it is necessary to vibrate the diaphragm to ensure a sufficient size as the cavity. Further, the volume of the cavity needs to be changed as appropriate according to the characteristics of the semiconductor chip.
In the conventional semiconductor device, the volume of the cavity is increased by forming a recess recessed from the surface of the circuit board.
Special Table 2004-537182

しかしながら、上記従来の半導体装置においては、空洞部の容積を確保するための凹部を回路基板に形成しているため、回路基板の製造が面倒となり、半導体装置の製造効率が低下すると共に、半導体装置の製造コストが増加する虞がある。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、製造効率の向上及び製造コストの削減を図りながら、ダイヤフラムの振動特性の変化を抑制できる半導体装置、その製造方法、及び、半導体装置に使用するスペーサの製造方法を提供することを目的としている。
However, in the above-described conventional semiconductor device, since the concave portion for securing the volume of the cavity is formed in the circuit board, the manufacturing of the circuit board becomes troublesome, the manufacturing efficiency of the semiconductor device is reduced, and the semiconductor device There is a risk that the manufacturing cost of the product increases.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is capable of suppressing a change in vibration characteristics of a diaphragm while improving manufacturing efficiency and reducing manufacturing cost, a manufacturing method thereof, and a semiconductor device. It aims at providing the manufacturing method of the spacer used for.

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項1に係る発明は、回路基板若しくは回路が組み込まれたパッケージと、該回路基板若しくは前記パッケージの表面上に配され、圧力変動に応じて振動する薄膜状のダイヤフラムを備えた半導体チップと、前記回路基板若しくは前記パッケージ及び前記半導体チップの間に固定された略板状のスペーサとを備え、前記スペーサに、前記回路基板若しくは前記パッケージの表面と前記ダイヤフラムとを互いに対向させる貫通孔が形成されていることを特徴とする半導体装置を提案している。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The invention according to claim 1 is a circuit board or a package in which a circuit is incorporated, and a semiconductor chip provided on the surface of the circuit board or the package and provided with a thin film diaphragm that vibrates in response to pressure fluctuations; A substantially plate-like spacer fixed between the circuit board or the package and the semiconductor chip, and a through hole is formed in the spacer so that the surface of the circuit board or the package and the diaphragm face each other. A semiconductor device characterized by the above is proposed.

本発明に係る半導体装置によれば、スペーサを介して半導体チップを回路基板の表面上に設けた状態において、回路基板の表面、半導体チップのダイヤフラム及びスペーサの貫通孔により空洞部が形成されることになる。この空洞部の容積は、スペーサの厚さ寸法や貫通孔の大きさを変えるだけで容易に変更することができる。この結果、この空洞部の容積をより大きく形成することができる。すなわち、この半導体装置においては、従来のように回路基板に別途加工を施して凹部を形成する必要が無くなる。   According to the semiconductor device of the present invention, the cavity is formed by the surface of the circuit board, the diaphragm of the semiconductor chip, and the through hole of the spacer in a state where the semiconductor chip is provided on the surface of the circuit board via the spacer. become. The volume of the cavity can be easily changed simply by changing the thickness dimension of the spacer and the size of the through hole. As a result, the volume of the cavity can be made larger. In other words, in this semiconductor device, it is not necessary to separately process the circuit board to form the recess as in the conventional case.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載の半導体装置において、前記スペーサが、前記回路基板若しくは前記パッケージの表面、前記ダイヤフラム及び前記貫通孔により画定される空洞部と、前記空洞部の外方側に位置する外方空間との間の静圧差に基づく気体の流動を許容し、前記ダイヤフラムに作用する圧力変動に基づく気体の通過を阻止することを特徴とする半導体装置を提案している。   According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the spacer includes a cavity defined by the surface of the circuit board or the package, the diaphragm, and the through hole, and an outside of the cavity. Proposed is a semiconductor device characterized by allowing a gas flow based on a static pressure difference with an outer space located on the outer side and preventing a gas from passing based on a pressure fluctuation acting on the diaphragm. .

また、請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載の半導体装置において、前記スペーサが多孔質体からなることを特徴とする半導体装置を提案している。
また、請求項4に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載の半導体装置において、前記スペーサに、連通孔が形成されていることを特徴とする半導体装置を提案している。
The invention according to claim 3 proposes a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the spacer is made of a porous body.
The invention according to claim 4 proposes the semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein a communication hole is formed in the spacer.

ここで、回路が組み込まれたパッケージとは、同一パッケージ内に既に組み付けられたマイクチップとマイク出力信号処理用のLSIとを組み付けたもので、配線が含まれているものを示している。例えば、プリモールドパッケージのようにリードフレームをモールドしたものや、プリモールドパッケージの中に、インピーダンス変換器、チャージポンプ、アンプ等の機能を持ったLSIをダイボンドしたものが挙げられる。
静圧とは、気体が流動せずに静止した状態における空洞部や外方空間の圧力のことを示している。また、静圧の変化は、単位時間あたりの圧力変化が比較的小さいものであり、例えば、空洞部の加熱・冷却や、スペーサと半導体チップや回路基板とを接着するリフロー時におけるアウトガスの発生等に伴う空洞部の静的な圧力変化や、標高差等に基づく外方空間の静的な気圧変化が、上記静圧変化に含まれる。
また、圧力変動とは、音響等による動的な圧力変化のことを示し、上述した静圧変化よりも単位時間あたりの圧力変化が大きいものが含まれる。すなわち、前述した空洞部の静的な圧力変化や外方空間の静的な気圧変化は、この圧力変動に含まれない。
Here, the package in which the circuit is incorporated refers to an assembly in which a microphone chip and an LSI for microphone output signal processing already assembled in the same package are included, and wiring is included. For example, a lead frame molded like a pre-molded package or an LSI having functions such as an impedance converter, a charge pump, and an amplifier in a pre-molded package can be mentioned.
The static pressure indicates the pressure in the cavity or the outer space when the gas is stationary without flowing. The change in static pressure is a relatively small change in pressure per unit time, such as heating / cooling of a cavity, generation of outgas during reflow for bonding a spacer to a semiconductor chip or circuit board, etc. The static pressure change in the outer space based on the static pressure change in the cavity due to the height difference or the altitude difference is included in the static pressure change.
The pressure fluctuation indicates a dynamic pressure change due to sound or the like, and includes a pressure change per unit time larger than the static pressure change described above. That is, the aforementioned static pressure change in the cavity and static pressure change in the outer space are not included in this pressure fluctuation.

ところで、半導体装置の加熱・冷却等によって発生する圧力変化や、標高差等に基づく外方空間の静的な気圧変化によって発生する空洞部及び外方空間の間での静圧の差が生じた際には、請求項1に係る発明によってスペーサを形成して空洞部の容積を大きくした場合であっても、静圧の差を緩和するには不十分な場合もある。
そこで、請求項2に係る発明によって、前記回路基板若しくは前記パッケージの表面、前記ダイヤフラム及び前記貫通孔により画定される空洞部と、前記空洞部の外方側に位置する外方空間との間の静圧差に基づく気体の流動を許容し、前記ダイヤフラムに作用する圧力変動に基づく気体の通過を阻止することを特徴とするスペーサを設けることにより、上記のような差が生じても、空洞部と外方空間との間の静圧の差に起因してダイヤフラムが変形することで防止できるため、ダイヤフラムの振動特性が変化することを確実に防止できる。
By the way, there was a difference in static pressure between the cavity and the outer space generated by pressure changes caused by heating / cooling of the semiconductor device and static pressure changes in the outer space due to altitude differences, etc. In some cases, even when the spacer is formed by the invention according to claim 1 to increase the volume of the cavity, it may not be sufficient to alleviate the difference in static pressure.
Therefore, according to the second aspect of the present invention, there is provided between the cavity defined by the surface of the circuit board or the package, the diaphragm and the through hole, and the outer space located on the outer side of the cavity. Even if such a difference occurs, by providing a spacer characterized by allowing the flow of gas based on a static pressure difference and preventing the passage of gas based on pressure fluctuation acting on the diaphragm, Since the diaphragm can be prevented from being deformed due to the difference in static pressure with the outer space, it is possible to reliably prevent the vibration characteristics of the diaphragm from changing.

また、請求項3の発明によって、請求項1又は請求項2に記載の半導体装置で、前記静圧差に基づく気体の流動を許容し、前記ダイヤフラムに作用する圧力変動に基づく気体の通過を阻止することで、圧力差を調整することもさることながら、音響等の圧力変動がダイヤフラムに到達し、これに基づいて外方空間と空洞部との間に動的な圧力差が生じた場合には、多孔質体の隙間を介した気体の出入りが適度に阻止されるため、上記圧力変動に対してもダイヤフラムを精度良く振動させることができる。ここで、「適度に阻止する」とは、圧力の時間変動がある場合に、人間が聞こえ始める音の周波数以上の値に対して阻止することを意味する。   According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first or second aspect, the gas flow based on the static pressure difference is allowed and the passage of the gas based on the pressure fluctuation acting on the diaphragm is prevented. Therefore, in addition to adjusting the pressure difference, pressure fluctuations such as sound reach the diaphragm, and based on this, when a dynamic pressure difference occurs between the outer space and the cavity In addition, since the entry and exit of the gas through the gaps in the porous body is appropriately prevented, the diaphragm can be vibrated with high accuracy even with respect to the pressure fluctuation. Here, “appropriately prevent” means to prevent a value equal to or higher than the frequency of a sound that begins to be heard by a human when there is a temporal variation in pressure.

さらに、請求項4の発明によって、請求項1又は請求項2に記載の半導体装置で、前記静圧差に基づく気体の流動を許容し、前記ダイヤフラムに作用する圧力変動に基づく気体の通過を阻止することで圧力差を調整する。例えば、音響等の圧力変動がダイヤフラムに到達し、これに基づいて外方空間と空洞部との間に動的な圧力差が生じた場合には、連通孔を介した気体の出入りが適度に阻止されるため、上記圧力変動に対してもダイヤフラムを精度良く振動させることができる。   Further, according to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first or second aspect, the gas flow based on the static pressure difference is allowed and the passage of the gas based on the pressure fluctuation acting on the diaphragm is prevented. Adjust the pressure difference. For example, when pressure fluctuations such as sound reach the diaphragm, and a dynamic pressure difference is generated between the outer space and the cavity based on this, the gas enters and exits through the communication hole appropriately. Therefore, the diaphragm can be vibrated with high accuracy even with respect to the pressure fluctuation.

また、スペーサは、ダイヤフラムのように薄膜状に形成されたり、その内部に回路基板のように電気的な配線部を含んで構成される必要もない。このため、回路基板に同様の連通孔を形成する場合と比較して、空洞部と外方空間との間で気体の出入りを制限する微細な連通孔をスペーサに容易に形成することができ、また、スペーサ自体を多孔質体から形成することも可能となる。したがって、半導体装置の製造効率の向上を図ると共に、半導体装置の製造コスト削減を図ることができる。   Further, the spacer does not need to be formed in a thin film shape like a diaphragm, or include an electrical wiring portion like a circuit board inside. For this reason, compared with the case where the same communication hole is formed in the circuit board, a fine communication hole that restricts the gas flow between the cavity and the outer space can be easily formed in the spacer. In addition, the spacer itself can be formed from a porous body. Therefore, it is possible to improve the manufacturing efficiency of the semiconductor device and reduce the manufacturing cost of the semiconductor device.

請求項5に係る発明は、請求項4に記載の半導体装置において、前記スペーサが、略板状のベース基板と、該ベース基板の表面に形成された薄膜状の第1のフィルム層と、該第1のフィルム層の表面に形成された薄膜状の第2のフィルム層とを備え、前記連通孔が、前記第1のフィルム層に形成されたスリット状の切欠部と、該切欠部を介して相互に対向する前記ベース基板の表面及び前記第2のフィルム層の裏面とにより画定されることを特徴とする半導体装置を提案している。
この発明に係る半導体装置によれば、第1のフィルム層にスリット状の切欠部を形成し、この第1のフィルム層をベース基板と第2のフィルム層とにより挟み込むだけで、連通孔を容易に形成することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the fourth aspect, the spacer includes a substantially plate-like base substrate, a thin film-like first film layer formed on the surface of the base substrate, A thin film-like second film layer formed on the surface of the first film layer, and the communication hole is formed through a slit-like notch formed in the first film layer, and the notch The semiconductor device is characterized by being defined by the surface of the base substrate and the back surface of the second film layer facing each other.
According to the semiconductor device of the present invention, the communication hole can be easily formed simply by forming a slit-shaped notch in the first film layer and sandwiching the first film layer between the base substrate and the second film layer. Can be formed.

請求項6に係る発明は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記スペーサが、弾性変形可能に形成されていることを特徴とする半導体装置を提案している。
本発明に係る半導体装置によれば、回路基板が振動しても、スペーサの弾性力により振動を吸収することができるため、回路基板の振動に基づいてダイヤフラムが振動することを防止できる。すなわち、ダイヤフラムにおいて回路基板の振動がノイズとして検出されることを防止できる。また、ダイボンド時の接着剤の硬化に伴う応力を緩和できる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the spacer is formed to be elastically deformable. Yes.
According to the semiconductor device of the present invention, even if the circuit board vibrates, the vibration can be absorbed by the elastic force of the spacer, and therefore the diaphragm can be prevented from vibrating based on the vibration of the circuit board. That is, the vibration of the circuit board can be prevented from being detected as noise in the diaphragm. Moreover, the stress accompanying the hardening of the adhesive during die bonding can be relaxed.

請求項7に係る発明は、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記スペーサが、前記半導体チップと近い熱膨張係数を有することを特徴とする半導体装置を提案している。
本発明に係る半導体装置によれば、スペーサ及び半導体チップが加熱若しくは冷却されても、スペーサ及び半導体チップは近い熱膨張係数を有しているため、ダイヤフラムに応力が発生することはない。また、回路基板とスペーサとが相互に大きく異なる熱膨張係数を有している場合には、半導体装置が加熱若しくは冷却されて、前述した熱膨張係数の差に基づいて回路基板とスペーサとの間に応力が発生するが、スペーサにおいてこの応力を緩和することができる。したがって、ダイヤフラムに応力が発生してその振動特性が変化することを抑制できる。
The invention according to claim 7 proposes the semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, wherein the spacer has a thermal expansion coefficient close to that of the semiconductor chip. is doing.
According to the semiconductor device of the present invention, even when the spacer and the semiconductor chip are heated or cooled, the spacer and the semiconductor chip have similar thermal expansion coefficients, and therefore no stress is generated in the diaphragm. In addition, when the circuit board and the spacer have mutually different thermal expansion coefficients, the semiconductor device is heated or cooled, and the circuit board and the spacer are separated from each other based on the difference in the thermal expansion coefficient described above. However, this stress can be relaxed in the spacer. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of stress in the diaphragm and the change of its vibration characteristics.

請求項8に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記スペーサに、前記半導体チップに対向する表面から窪む係合凹部が形成され、前記半導体チップが、前記係合凹部に係合して前記スペーサに取り付けられることを特徴とする半導体装置を提案している。
本発明に係る半導体装置によれば、半導体チップを係合凹部に係合させることにより、半導体装置を製造する際にスペーサに対する半導体チップの位置決めを容易に行うことができる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to seventh aspects, the spacer is formed with an engagement recess recessed from a surface facing the semiconductor chip, and the semiconductor A semiconductor device is proposed in which a chip is engaged with the engaging recess and attached to the spacer.
According to the semiconductor device of the present invention, when the semiconductor chip is engaged with the engaging recess, the semiconductor chip can be easily positioned with respect to the spacer when the semiconductor device is manufactured.

請求項9に係る発明は、回路基板若しくは回路が組み込まれたパッケージと圧力変動に応じて振動する薄膜状のダイヤフラムを備える半導体チップとの間に固定されると共に、前記前記回路基板若しくは前記パッケージの表面と前記ダイヤフラムとを相互に対向させる貫通孔を有するスペーサの製造方法であって、略板状のベース基板の表面にエッチング加工可能な薄膜状の第1のフィルム層を形成する第1の薄膜形成工程と、前記第1のフィルム層にエッチング加工を施して、前記貫通孔から前記ベース基板の表面に沿って該表面の端部まで到達するように、前記第1のフィルム層にその表面から窪むスリット状の切欠部を形成するエッチング工程と、前記切欠部を被覆して前記貫通孔から前記端部まで連通する連通孔を構成するように、前記第1のフィルム層の表面に薄膜状の第2のフィルム層を形成する第2の薄膜形成工程とを備えることを特徴とするスペーサの製造方法を提案している。   The invention according to claim 9 is fixed between a circuit board or a package in which a circuit is incorporated and a semiconductor chip having a thin film diaphragm that vibrates in response to pressure fluctuations. A method of manufacturing a spacer having a through-hole that allows a surface and the diaphragm to face each other, wherein the first thin film forms a thin film-like first film layer on the surface of a substantially plate-like base substrate Forming the first film layer from the surface thereof by etching the first film layer so as to reach the end of the surface along the surface of the base substrate from the through hole. An etching step for forming a recessed slit-shaped cutout, and a communication hole that covers the cutout and communicates from the through hole to the end, Proposes a manufacturing method of the spacer, characterized in that the surface of serial first film layer and a second thin film forming step of forming a thin film second film layer.

また、請求項10に係る発明は、回路基板若しくは回路が組み込まれたパッケージと、該回路基板若しくは前記パッケージの表面上に配され、圧力変動に応じて振動する薄膜状のダイヤフラムを備えた半導体チップと、前記回路基板若しくは前記パッケージ及び前記半導体チップの間に固定された略板状のスペーサとを備え、該スペーサに前記回路基板若しくは前記パッケージの表面と前記ダイヤフラムとを相互に対向させる貫通孔を形成した半導体装置の製造方法であって、前記スペーサが、略板状のベース基板の表面にエッチング加工可能な薄膜状の第1のフィルム層を形成する第1の薄膜形成工程と、前記第1のフィルム層にエッチング加工を施して、前記貫通孔から前記ベース基板の表面に沿って該表面の端部まで到達するように、前記第1のフィルム層にその表面から窪むスリット状の切欠部を形成するエッチング工程と、前記切欠部を被覆して前記貫通孔から前記端部まで連通する連通孔を構成するように、前記第1のフィルム層の表面に薄膜状の第2のフィルム層を形成する第2の薄膜形成工程とにより製造されることを特徴とする半導体装置の製造方法を提案している。
本発明に係るスペーサ及び半導体装置の製造方法によれば、エッチング加工により連通孔を構成する切欠部を形成するため、切欠部の幅寸法を高い精度で調整することができる。すなわち、幅寸法の小さい切欠部を容易に形成することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor chip comprising a circuit board or a package in which a circuit is incorporated, and a thin film diaphragm which is arranged on the surface of the circuit board or the package and vibrates in response to pressure fluctuations. And a substantially plate-like spacer fixed between the circuit board or the package and the semiconductor chip, and a through hole for allowing the surface of the circuit board or the package and the diaphragm to face each other is provided in the spacer. A method of manufacturing a formed semiconductor device, wherein the spacer forms a first thin film layer that can be etched on the surface of a substantially plate-like base substrate, and the first thin film forming step, Etching is performed on the film layer to reach the end of the surface along the surface of the base substrate from the through hole. An etching step for forming a slit-like cutout recessed from the surface of the first film layer, and a communication hole that covers the cutout and communicates from the through hole to the end, A method of manufacturing a semiconductor device is proposed, which is manufactured by a second thin film forming step of forming a thin film-like second film layer on the surface of the first film layer.
According to the manufacturing method of the spacer and the semiconductor device according to the present invention, the notch portion that forms the communication hole is formed by etching, so that the width dimension of the notch portion can be adjusted with high accuracy. That is, a notch with a small width can be easily formed.

請求項1に係る発明によれば、スペーサの厚さ寸法や貫通孔の大きさを適宜変えるだけで、空洞部の容積を簡便に変更することができるため、空洞部の空気バネの強さを調整でき、ダイヤフラムの振動を抑制しないようにすることができる。したがって、高品質な半導体装置を備える製品を製造することができる。   According to the first aspect of the present invention, since the volume of the cavity can be simply changed by appropriately changing the thickness dimension of the spacer and the size of the through hole, the strength of the air spring in the cavity can be increased. It can be adjusted so that the vibration of the diaphragm is not suppressed. Therefore, a product including a high-quality semiconductor device can be manufactured.

また、請求項2から請求項4のいずれか1項に係る発明によれば、連通孔や多孔質体の隙間を介して気体を出入りさせることで、空洞部及び外方空間の静圧を略同等とすることができるため、ダイヤフラムの振動特性が変化することを確実に防止することができる。
また、音響等の圧力変動に基づいて外方空間と空洞部との間に動的な圧力差が生じても、連通孔や多孔質体の隙間を介した気体の出入りは制限されるため、上記圧力変動に対してダイヤフラムを精度良く振動させることができる。
さらに、スペーサに連通孔を形成したり、スペーサ自体を多孔質体から形成することは、回路基板に同様の連通孔を形成するよりも容易であるため、半導体装置の製造効率の向上を図ると共に、半導体装置の製造コスト削減を図ることができる。
In addition, according to the invention according to any one of claims 2 to 4, the static pressure in the cavity and the outer space is substantially reduced by allowing the gas to enter and exit through the communication hole and the gap between the porous bodies. Since it can be made equivalent, it can prevent reliably that the vibration characteristic of a diaphragm changes.
In addition, even if a dynamic pressure difference occurs between the outer space and the cavity based on pressure fluctuations such as acoustics, gas entry and exit through the communication hole and the gap between the porous bodies is limited. The diaphragm can be vibrated accurately with respect to the pressure fluctuation.
Furthermore, it is easier to form a communication hole in the spacer or to form the spacer itself from a porous body than to form a similar communication hole in the circuit board, so that the manufacturing efficiency of the semiconductor device is improved. The manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

また、請求項5に係る発明によれば、スリット状の切欠部を形成した第1のフィルム層を、ベース基板及び第2のフィルム層により挟み込んでスペーサを構成とするだけで連通孔を容易に形成することができる。
また、請求項6に係る発明によれば、回路基板の振動がノイズとして検出されることを防止できるため、音響等の圧力変動のみをさらに精度良く検出することが可能となる。
According to the fifth aspect of the present invention, the communication hole can be easily formed simply by sandwiching the first film layer having the slit-shaped cutout portion between the base substrate and the second film layer to form a spacer. Can be formed.
According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to prevent the vibration of the circuit board from being detected as noise, and therefore it is possible to detect only pressure fluctuations such as sound with higher accuracy.

また、請求項7に係る発明によれば、スペーサ及び半導体チップが相互に近い熱膨張係数を有しているため、回路基板との熱膨張係数の差に基づいて半導体チップのダイヤフラムに応力が発生することを抑え、ダイヤフラムの振動特性が変化することを抑制できる。
また、請求項8に係る発明によれば、スペーサに対する半導体チップの位置決めを容易に行うことができるため、半導体装置の製造効率の向上を図ることができる。
According to the invention of claim 7, since the spacer and the semiconductor chip have a thermal expansion coefficient close to each other, stress is generated in the diaphragm of the semiconductor chip based on the difference in the thermal expansion coefficient from the circuit board. It can suppress that it changes and the vibration characteristic of a diaphragm changes.
According to the eighth aspect of the invention, since the semiconductor chip can be easily positioned with respect to the spacer, the manufacturing efficiency of the semiconductor device can be improved.

また、請求項9及び請求項10に係る発明によれば、エッチング加工により連通孔を構成する切欠部を形成できるため、微細な連通孔を容易に形成することができる。   Moreover, according to the invention which concerns on Claim 9 and Claim 10, since the notch which comprises a communicating hole can be formed by an etching process, a minute communicating hole can be formed easily.

図1から図11は、本発明の一実施形態を示している。図1に示すように、この実施形態に係る半導体装置1は、回路基板3と、回路基板3の表面3aに固定された略板状のスペーサ5及びIC7と、スペーサ5の表面5aに固定された半導体チップ9とを備えている。また、この半導体装置1には、回路基板3の表面3aに配されると共に、スペーサ5、IC7及び半導体チップ9を覆う蓋体部11が設けられている。
回路基板3は、その内部に電気的な配線部(不図示)を設けた所謂多層配線基板からなり、IC7や半導体チップ9と電気的に接続されている。
1 to 11 show an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the semiconductor device 1 according to this embodiment is fixed to a circuit board 3, a substantially plate-like spacer 5 and IC 7 fixed to the surface 3 a of the circuit board 3, and the surface 5 a of the spacer 5. The semiconductor chip 9 is provided. Further, the semiconductor device 1 is provided with a lid portion 11 that is disposed on the surface 3 a of the circuit board 3 and covers the spacer 5, the IC 7, and the semiconductor chip 9.
The circuit board 3 is a so-called multilayer wiring board in which an electrical wiring portion (not shown) is provided, and is electrically connected to the IC 7 and the semiconductor chip 9.

蓋体部11は、回路基板3の表面3aから厚さ方向に離間した位置に配される略板状の上端壁部13と、回路基板3の表面3aの周縁に固定される略環状の側壁部15とを備えている。すなわち、蓋体部11は、これら上端壁部13及び側壁部15により側壁部15の先端部側に開口する略凹状に形成されている。したがって、側壁部15の先端部を回路基板3の表面3aに配した状態においては、回路基板3及び蓋体部11により中空空間(外方空間)S1が画定されることになる。
この中空空間S1は、上端壁部13に形成された開口部14を介して半導体装置1の外側に位置する外方空間に連通している。
The lid portion 11 includes a substantially plate-like upper end wall portion 13 disposed at a position spaced from the surface 3 a of the circuit board 3 in the thickness direction, and a substantially annular side wall fixed to the periphery of the surface 3 a of the circuit board 3. Part 15. That is, the lid portion 11 is formed in a substantially concave shape that opens to the tip end side of the side wall portion 15 by the upper end wall portion 13 and the side wall portion 15. Therefore, in a state where the front end portion of the side wall portion 15 is disposed on the surface 3 a of the circuit board 3, a hollow space (outer space) S <b> 1 is defined by the circuit board 3 and the lid body portion 11.
The hollow space S1 communicates with an outer space located outside the semiconductor device 1 through an opening 14 formed in the upper end wall portion 13.

半導体チップ9は、音響を電気信号に変換する所謂音圧センサチップである。すなわち、この半導体チップ9は、半導体装置1の外側に位置する外方空間からの音響等の圧力変動に応じて振動するダイヤフラム9aを備えている。ダイヤフラム9aは、半導体チップ9の厚さ方向に振動するように構成されている。
IC7は、半導体チップ9を動作させるためのものであり、例えば半導体チップ9からの電気信号を増幅するための増幅回路や、前記電気信号をデジタル信号として処理するためのDSP(デジタルシグナルプロセッサ)、A/D変換器等を含んでいる。このIC7は、銀ペースト等の接着剤12を介して回路基板3の表面3aに固定されている。
The semiconductor chip 9 is a so-called sound pressure sensor chip that converts sound into an electrical signal. That is, the semiconductor chip 9 includes a diaphragm 9 a that vibrates in response to pressure fluctuations such as sound from an outer space located outside the semiconductor device 1. The diaphragm 9 a is configured to vibrate in the thickness direction of the semiconductor chip 9.
The IC 7 is for operating the semiconductor chip 9. For example, an amplifier circuit for amplifying an electric signal from the semiconductor chip 9, a DSP (digital signal processor) for processing the electric signal as a digital signal, An A / D converter and the like are included. The IC 7 is fixed to the surface 3a of the circuit board 3 through an adhesive 12 such as a silver paste.

スペーサ5は、その裏面5bと回路基板3の表面3aとの間に銀ペースト等の接着剤16を介して回路基板3に固定されている。このスペーサ5には、その厚さ方向に貫通する貫通孔17が形成されている。
前述した半導体チップ9は、貫通孔17をダイヤフラム9aによって覆うように、かつ、ダイヤフラム9aが貫通孔17を介して回路基板3の表面3aに対向するように、銀ペースト等の接着剤18を介してスペーサ5の表面5aに固定されている。すなわち、この貫通孔17により、ダイヤフラム9aと回路基板7との間の空洞部S2が形成されることになる。この空洞部S2は、スペーサ5に形成された微細な連通孔19を介して中空空間S1と連通している。
なお、回路基板3、スペーサ5及び半導体チップ9を相互に固定した状態において、回路基板3とスペーサ5との間、並びに、スペーサ5と半導体チップ9との間に隙間は生じない。すなわち、前述した連通孔19のみによって、中空空間S1と空洞部S2とが相互に連通されることになる。
The spacer 5 is fixed to the circuit board 3 via an adhesive 16 such as a silver paste between the back surface 5 b and the front surface 3 a of the circuit board 3. The spacer 5 is formed with a through hole 17 penetrating in the thickness direction.
In the semiconductor chip 9 described above, an adhesive 18 such as silver paste is used so that the through hole 17 is covered with the diaphragm 9a and the diaphragm 9a is opposed to the surface 3a of the circuit board 3 through the through hole 17. Are fixed to the surface 5 a of the spacer 5. That is, the through hole 17 forms a cavity S2 between the diaphragm 9a and the circuit board 7. This hollow portion S2 communicates with the hollow space S1 through a fine communication hole 19 formed in the spacer 5.
In the state where the circuit board 3, the spacer 5, and the semiconductor chip 9 are fixed to each other, no gap is generated between the circuit board 3 and the spacer 5 and between the spacer 5 and the semiconductor chip 9. That is, the hollow space S1 and the cavity S2 are communicated with each other only by the communication hole 19 described above.

連通孔19は、中空空間S1と空洞部S2との間に静圧差が生じた際に、この静圧差に基づいて中空空間S1と空洞部S2との間で気体の流動を許容する程度の大きさに形成されている。ここで、この実施形態における静圧は、気体が流動せずに静止した状態における中空空間S1や空洞部S2の圧力のことを示している。また、静圧の変化としては、例えば、半導体装置1の加熱・冷却や接着剤16,18のリフロー時におけるアウトガスの発生等に伴う空洞部S2の静的な圧力変化や、標高差等に基づく外方空間や中空空間S1の静的な気圧変化が、上記静圧変化に含まれる。   The communication hole 19 is large enough to allow a gas flow between the hollow space S1 and the cavity S2 based on the static pressure difference when a static pressure difference occurs between the hollow space S1 and the cavity S2. Is formed. Here, the static pressure in this embodiment indicates the pressure in the hollow space S1 and the cavity S2 in a state where the gas is stationary without flowing. The change in the static pressure is based on, for example, static pressure change in the cavity S2 due to heating / cooling of the semiconductor device 1 or generation of outgas during reflow of the adhesives 16 and 18, an altitude difference, or the like. The static pressure change in the outer space or the hollow space S1 is included in the static pressure change.

また、連通孔19は、ダイヤフラム9aに作用する音響等の圧力変動によって、中空空間S1の圧力と空洞部S2の圧力の間に圧力差が生じても、中空空間S1と空洞部S2との間で気体の通過を阻止する程度の大きさに形成されている。
ここで、圧力変動とは、音響等による動的な圧力変化のことを示し、上述した静圧変化よりも単位時間あたりの圧力変化が大きいものが含まれる。すなわち、前述した空洞部S2の静的な圧力変化、及び、外方空間や中空空間S1の静的な気圧変化は、この圧力変動に含まれない。
Further, the communication hole 19 is provided between the hollow space S1 and the cavity S2 even if a pressure difference occurs between the pressure of the hollow space S1 and the pressure of the cavity S2 due to pressure fluctuations such as sound acting on the diaphragm 9a. It is formed in a size that prevents the passage of gas.
Here, the pressure fluctuation indicates a dynamic pressure change due to sound or the like, and includes a pressure change per unit time larger than the static pressure change described above. That is, the static pressure change in the cavity S2 and the static pressure change in the outer space or the hollow space S1 described above are not included in the pressure fluctuation.

このスペーサ5は、図2,3に示すように、略板状のベース基板21の表面21aに、薄膜状の第1のフィルム層23及び第2のフィルム層25を順次積層して構成される。
ベース基板21、第1のフィルム層23及び第2のフィルム層25には、それぞれ平面視略円形状の孔27,29,31が形成されており、これら3つの孔27,29,31によりスペーサ5の貫通孔17が構成されている。また、第1のフィルム層23には、ベース基板21の表面21aに沿ってスリット状の切欠部33が2つ形成され、これら2つの切欠部33と、これを介して相互に対向するベース基板21の表面21a及び第2のフィルム層25の裏面25bとによりスペーサ5の連通孔19が2つ構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the spacer 5 is configured by sequentially laminating a thin film-like first film layer 23 and a second film layer 25 on a surface 21 a of a substantially plate-like base substrate 21. .
The base substrate 21, the first film layer 23, and the second film layer 25 are formed with substantially circular holes 27, 29, and 31, respectively, in plan view. The spacers are formed by these three holes 27, 29, and 31. Five through holes 17 are formed. The first film layer 23 has two slit-shaped notches 33 formed along the surface 21a of the base substrate 21, and the two notches 33 and the base substrate facing each other through the two notches 33 are formed. Two communication holes 19 of the spacer 5 are constituted by the front surface 21 a of 21 and the back surface 25 b of the second film layer 25.

次に、以上のように構成された半導体装置1の製造方法について説明する。この半導体装置1を製造する際には、予め上述した構成のスペーサ5を製造しておく。
すなわち、スペーサ5を製造する際には、はじめに、図5,6に示すように、平面視略円形状の孔27を形成した略板状のベース基板21を用意する。次いで、図7〜9に示すように、ベース基板21の孔27を覆うように、ベース基板21の表面21aに薄膜状の第1のフィルム層23を形成する(第1の薄膜形成工程)。この第1のフィルム層23は、エッチング加工が可能な材料から形成されている。
その後、切欠部33及び孔29の形成部分を除く第1のフィルム層23の表面23aにレジスト層(不図示)を形成しておき、エッチング加工により切欠部33及び孔29を形成する(エッチング加工)。なお、切欠部33は、ベース基板21の表面21aに沿ってこの表面21aの端部まで到達するように、第1のフィルム層23の表面23aから窪むように形成される。このエッチング加工終了後には、前述のレジスト層を除去する。また、この第1のフィルム層23が、ドライフィルム等のエッチング加工が可能な材料から形成される場合には、少なくとも、ドライフィルム自体がレジスト材料となるので、薄膜形成工程(ラミネート工程)、露光工程、現像工程を経ることで、切欠部33及び孔29を形成することができる。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1 configured as described above will be described. When the semiconductor device 1 is manufactured, the spacer 5 having the above-described configuration is manufactured in advance.
That is, when manufacturing the spacer 5, first, as shown in FIGS. 5 and 6, a substantially plate-like base substrate 21 having a substantially circular hole 27 in plan view is prepared. Next, as shown in FIGS. 7 to 9, a thin film-like first film layer 23 is formed on the surface 21 a of the base substrate 21 so as to cover the holes 27 of the base substrate 21 (first thin film forming step). The first film layer 23 is made of a material that can be etched.
Thereafter, a resist layer (not shown) is formed on the surface 23a of the first film layer 23 excluding the portions where the notches 33 and the holes 29 are formed, and the notches 33 and the holes 29 are formed by etching (etching process). ). The notch 33 is formed to be recessed from the surface 23 a of the first film layer 23 so as to reach the end of the surface 21 a along the surface 21 a of the base substrate 21. After the etching process is completed, the resist layer is removed. Further, when the first film layer 23 is formed from a material that can be etched such as a dry film, at least the dry film itself becomes a resist material, so that a thin film forming step (laminating step), exposure Through the process and the development process, the notch 33 and the hole 29 can be formed.

そして、図2〜4に示すように、切欠部33及び孔27,29を覆うように、第1のフィルム層23の表面23aに第2のフィルム層25を形成する(第2の薄膜形成工程)。この第2のフィルム層25も、第1のフィルム層23と同様に、エッチング加工が可能な材料から形成されている。
第2の薄膜形成工程の終了後には、孔31の形成部分を除く第2のフィルム層25の表面5aにレジスト層(不図示)を形成しておき、エッチング加工により孔を形成する。最後に、前述したレジスト層を除去して、スペーサ5の製造が終了する。
なお、ここでは1つのスペーサを形成する場合の製造方法について述べたが、これに限ることはなく、例えば、ベース基板21を1つの大きな板状部材から形成し、この板状部材に第1のフィルム層23及び第2のフィルム層25を積層したり、多数の孔27,29,31を形成して、その後に、ダイシングにより個々のスペーサ5に切り分けるとしてもよい。この場合には、1回のエッチング加工により多数の切欠部33や孔27,29,31を一括して形成することができるため、スペーサ5の製造効率向上を図ることが可能となる。
2-4, the second film layer 25 is formed on the surface 23a of the first film layer 23 so as to cover the notch 33 and the holes 27, 29 (second thin film forming step). ). Similarly to the first film layer 23, the second film layer 25 is also formed of a material that can be etched.
After completion of the second thin film forming step, a resist layer (not shown) is formed on the surface 5a of the second film layer 25 excluding the portion where the holes 31 are formed, and holes are formed by etching. Finally, the resist layer described above is removed, and the manufacture of the spacer 5 is completed.
Here, the manufacturing method in the case where one spacer is formed has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the base substrate 21 is formed from one large plate-like member, and the first member is formed on the plate-like member. The film layer 23 and the second film layer 25 may be laminated, or a large number of holes 27, 29, and 31 may be formed, and then the individual spacers 5 may be cut by dicing. In this case, since a large number of notches 33 and holes 27, 29, and 31 can be formed at a time by a single etching process, the manufacturing efficiency of the spacer 5 can be improved.

そして、以上のようにして製造されたスペーサ5を使用して図1に示す半導体装置1を組み上げる。
すなわち、はじめに、図10に示すように、回路基板3の表面3aに周縁に略環状の側壁部15を固定しておき、接着剤12,16を介して回路基板3の表面3aにIC7及びスペーサ5を固定する。この際には、予め接着剤12,16を回路基板3の表面3aに付着させた後に、スペーサ5やIC7を配すればよい。なお、回路基板3の表面3aとスペーサ5の裏面5bとの隙間はこの接着剤16により埋めることができる。次いで、IC7を回路基板3と電気的に接続する。
その後、図11に示すように、接着剤18を介してスペーサ5の表面5aに半導体チップ9を固定する。この際には、予め接着剤18をスペーサ5の表面5aに付着させた後に、半導体チップ9を配すればよい。最後に、図1に示すように、上端壁部13を側壁部15に固定して蓋体部11を構成することで、半導体装置の製造が終了する。なお、この製造工程は、一例を示したにすぎない。例えば、スペーサ5に半導体チップ9を接着させた後に、このスペーサ5を回路基板3の表面3aに固定させるとしてもよい。
Then, the semiconductor device 1 shown in FIG. 1 is assembled using the spacer 5 manufactured as described above.
That is, first, as shown in FIG. 10, a substantially annular side wall 15 is fixed to the periphery of the surface 3a of the circuit board 3, and the IC 7 and the spacer are attached to the surface 3a of the circuit board 3 via adhesives 12 and 16. 5 is fixed. In this case, the spacers 5 and the IC 7 may be disposed after the adhesives 12 and 16 are previously attached to the surface 3 a of the circuit board 3. The gap between the front surface 3 a of the circuit board 3 and the back surface 5 b of the spacer 5 can be filled with the adhesive 16. Next, the IC 7 is electrically connected to the circuit board 3.
Thereafter, as shown in FIG. 11, the semiconductor chip 9 is fixed to the surface 5 a of the spacer 5 through the adhesive 18. In this case, the semiconductor chip 9 may be disposed after the adhesive 18 is previously attached to the surface 5 a of the spacer 5. Finally, as shown in FIG. 1, the upper end wall portion 13 is fixed to the side wall portion 15 to form the lid portion 11, thereby completing the manufacture of the semiconductor device. This manufacturing process is merely an example. For example, after the semiconductor chip 9 is bonded to the spacer 5, the spacer 5 may be fixed to the surface 3 a of the circuit board 3.

上記の半導体装置1によれば、回路基板3の表面3a、半導体チップ9のダイヤフラム9a及びスペーサ5の貫通孔17によって画定された空洞部S2の容積は、スペーサ5の厚さ寸法や貫通孔17の大きさを変えるだけで容易に変更することができる。このため、空洞部S2の空気バネ定数が大きくなることを抑えて、ダイヤフラム9aの振動特性が変化することを抑制できる。また、従来のように回路基板3に別途加工を施して凹部を形成すること無く、空洞部S2を構成することができるため、半導体装置1の製造コストを低く抑えることができる。   According to the semiconductor device 1 described above, the volume of the cavity S2 defined by the surface 3a of the circuit board 3, the diaphragm 9a of the semiconductor chip 9 and the through hole 17 of the spacer 5 is the thickness dimension of the spacer 5 and the through hole 17. It can be easily changed simply by changing the size of. For this reason, it can suppress that the air spring constant of cavity part S2 becomes large, and can suppress that the vibration characteristic of the diaphragm 9a changes. In addition, since the cavity S2 can be formed without forming the recess by separately processing the circuit board 3 as in the prior art, the manufacturing cost of the semiconductor device 1 can be kept low.

また、半導体装置1の加熱・冷却等に基づく空洞部S2の圧力変化や、標高差等に基づく中空空間S1や外方空間の静的な気圧変化によって、空洞部S2及び中空空間S1や外方空間の間で静圧に差が生じた際には、連通孔19を介して空洞部S2と中空空間S1や外方空間との間で気体が出入りするため、空洞部S2の静圧が中空空間S1や外方空間の静圧と略同等となる。したがって、空洞部S2と中空空間S1や外方空間との間の静圧の差に起因してダイヤフラム9aが変形することを防止できるため、ダイヤフラム9aの振動特性が変化することを確実に防止することができる。
さらに、音響等の圧力変動がダイヤフラム9aに到達し、これに基づいて中空空間S1や外方空間と空洞部S2との間に動的な圧力差が生じたときでも、連通孔19を介した気体の出入りは阻止されるため、上記圧力変動に対してダイヤフラム9aを精度良く振動させることができる。
Further, the cavity S2 and the hollow space S1 and the outer side are changed by the pressure change of the cavity S2 based on heating and cooling of the semiconductor device 1 and the static pressure change of the hollow space S1 and the outer space based on the altitude difference. When there is a difference in static pressure between the spaces, gas enters and exits between the hollow portion S2 and the hollow space S1 or the outer space through the communication hole 19, so that the static pressure in the hollow portion S2 is hollow. This is substantially the same as the static pressure in the space S1 and the outer space. Therefore, the diaphragm 9a can be prevented from being deformed due to the difference in static pressure between the hollow portion S2 and the hollow space S1 or the outer space, so that the vibration characteristics of the diaphragm 9a can be reliably prevented from changing. be able to.
Furthermore, even when a pressure fluctuation such as sound reaches the diaphragm 9a and a dynamic pressure difference is generated between the hollow space S1 or the outer space and the cavity S2 based on this, the communication hole 19 is interposed. Since the entry and exit of the gas is prevented, the diaphragm 9a can be vibrated with high accuracy against the pressure fluctuation.

また、スリット状の切欠部33を形成した第1のフィルム層23を、ベース基板21及び第2のフィルム層25により挟み込むだけで、スペーサ51に連通孔19を容易に形成することができる。特に、スペーサ5を製造する際にエッチング加工により切欠部33を形成することで、切欠部33の幅寸法を高い精度で調整できるため、幅寸法の小さい微細な連通孔19を容易に形成することができる。また、これに加えて厚さ寸法の小さい第1のフィルム層23を選択することにより、断面積の小さい微細な連通孔19を形成することができる。
すなわち、回路基板3に同様の連通孔19を形成する場合と比較して、空洞部S2と中空空間S1や外方空間との間で気体の出入りを制限する微細な連通孔19をスペーサ5に容易に形成することができる。
Further, the communication hole 19 can be easily formed in the spacer 51 simply by sandwiching the first film layer 23 in which the slit-shaped notch 33 is formed between the base substrate 21 and the second film layer 25. In particular, since the width dimension of the notch 33 can be adjusted with high accuracy by forming the notch 33 by etching when the spacer 5 is manufactured, the minute communication hole 19 having a small width dimension can be easily formed. Can do. In addition to this, by selecting the first film layer 23 having a small thickness, the fine communication hole 19 having a small cross-sectional area can be formed.
That is, compared with the case where the same communication hole 19 is formed in the circuit board 3, the minute communication hole 19 that restricts the flow of gas between the cavity S <b> 2 and the hollow space S <b> 1 or the outer space is provided in the spacer 5. It can be formed easily.

なお、上述した実施形態において、スペーサ5の貫通孔17を構成するベース基板21の孔27は、第1の薄膜形成工程の前に予め形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、エッチング加工により第1のフィルム層23の孔29と同時に形成しても構わない。ただし、この場合には、ベース基板21もエッチング加工可能な材料から形成しておくことが好ましい。
また、蓋体部11を構成する上端壁部13及び側壁部15は、別個の部材により形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、一体的に形成されるとしても構わない。この構成の場合には、回路基板3の表面3a上にスペーサ5、IC7及び半導体チップ9を配置した後に蓋体部11を回路基板3に固定すればよい。
In the above-described embodiment, the hole 27 of the base substrate 21 constituting the through hole 17 of the spacer 5 is formed in advance before the first thin film forming step. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, it may be formed simultaneously with the holes 29 of the first film layer 23 by etching. In this case, however, the base substrate 21 is also preferably formed from a material that can be etched.
Moreover, although the upper end wall part 13 and the side wall part 15 which comprise the cover body part 11 were formed with a separate member, it does not restrict to this, For example, you may form integrally. In the case of this configuration, the lid 11 may be fixed to the circuit board 3 after the spacer 5, the IC 7 and the semiconductor chip 9 are arranged on the surface 3 a of the circuit board 3.

さらに、スペーサ5と半導体チップ9との接着、或いは、回路基板3とスペーサ5との接着は、接着剤16,18をスペーサ5の表面5aや回路基板3の表面3aに付着させた後に行われるとしたが、これに限ることはない。すなわち、例えば、図12に示すように、接着シート41,43を予めスペーサ5の表面5a及び裏面5bにそれぞれ貼り付けておき、これら接着シート41,43によりスペーサ5と半導体チップ9や回路基板3との接着を行うとしても構わない。又、回路基板3側に、先に接着シートを貼り付けるとしてもよい。   Further, the adhesion between the spacer 5 and the semiconductor chip 9 or the adhesion between the circuit board 3 and the spacer 5 is performed after the adhesives 16 and 18 are attached to the surface 5 a of the spacer 5 or the surface 3 a of the circuit board 3. However, it is not limited to this. That is, for example, as shown in FIG. 12, adhesive sheets 41 and 43 are previously attached to the front surface 5a and the back surface 5b of the spacer 5, respectively, and the spacer 5 and the semiconductor chip 9 or the circuit board 3 are bonded by the adhesive sheets 41 and 43. It does not matter if bonding is performed. Alternatively, an adhesive sheet may be attached to the circuit board 3 side first.

また、スペーサ5には、2つの連通孔19が形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、図13に示すように、1つだけ形成されるとしてもよいし、また、3つ以上形成されるとしても構わない。
さらに、スペーサ5は、ゴム等により弾性変形可能に形成されるとしてもよい。さらに、例えば、スペーサ5を構成するベース基板21、第1のフィルム層23及び第2のフィルム層25のうち、少なくともいずれか1つが、弾性変形可能な材料から形成されるとしても構わない。
この構成の場合には、回路基板3が振動しても、スペーサ5の弾性力により振動を吸収することができるため、回路基板3の振動に起因してダイヤフラム9aが振動することを防止できる。すなわち、ダイヤフラム9aにおいて回路基板3の振動がノイズとして検出されることを防止でき、音響等の圧力変動のみをさらに精度良く検出することが可能となる。
In addition, although the two communication holes 19 are formed in the spacer 5, the present invention is not limited to this, and for example, only one may be formed as shown in FIG. Two or more may be formed.
Furthermore, the spacer 5 may be formed to be elastically deformable by rubber or the like. Furthermore, for example, at least one of the base substrate 21, the first film layer 23, and the second film layer 25 constituting the spacer 5 may be formed of an elastically deformable material.
In the case of this configuration, even if the circuit board 3 vibrates, the vibration can be absorbed by the elastic force of the spacer 5, so that the diaphragm 9 a can be prevented from vibrating due to the vibration of the circuit board 3. That is, it is possible to prevent the vibration of the circuit board 3 from being detected as noise in the diaphragm 9a, and it is possible to detect only pressure fluctuations such as sound more accurately.

さらに、この構成の場合には、接着剤16,18や接着シート41,43によりスペーサ5と回路基板3とを固定する際には、接着剤16,18や接着シート41,43が硬化して収縮するが、この接着剤16,18や接着シート41,43の収縮はスペーサ5の弾性力によって緩和されることになる。したがって、この収縮に基づいて半導体チップ9のダイヤフラム9aに応力が発生することを防止して、ダイヤフラム9aの振動特性が変化することを防ぐことができる。   Further, in this configuration, when the spacer 5 and the circuit board 3 are fixed by the adhesives 16 and 18 and the adhesive sheets 41 and 43, the adhesives 16 and 18 and the adhesive sheets 41 and 43 are cured. The shrinkage of the adhesives 16 and 18 and the adhesive sheets 41 and 43 is alleviated by the elastic force of the spacer 5. Therefore, it is possible to prevent stress from being generated in the diaphragm 9a of the semiconductor chip 9 based on this contraction, and to prevent the vibration characteristics of the diaphragm 9a from changing.

また、スペーサ5は、半導体チップ9と同じ若しくは近い熱膨張係数を有するとしても構わない。この構成においては、スペーサ5及び半導体チップ9が加熱若しくは冷却されても、ダイヤフラム9aに応力が発生しない。また、回路基板3とスペーサ5とが相互に大きく異なる熱膨張係数を有している場合には、半導体装置1が加熱若しくは冷却されて、前述した熱膨張係数の差に基づいて回路基板3とスペーサ5との間に応力が発生するが、スペーサ5においてこの応力を緩和することができる。したがって、ダイヤフラム9aに応力が発生してその振動特性が変化することを抑制できる。   The spacer 5 may have the same or close thermal expansion coefficient as that of the semiconductor chip 9. In this configuration, even if the spacer 5 and the semiconductor chip 9 are heated or cooled, no stress is generated in the diaphragm 9a. Further, when the circuit board 3 and the spacer 5 have mutually different thermal expansion coefficients, the semiconductor device 1 is heated or cooled, and the circuit board 3 and the spacer 5 are separated from the circuit board 3 based on the above-described difference in thermal expansion coefficient. Although stress is generated between the spacer 5 and the spacer 5, this stress can be relaxed. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of stress in the diaphragm 9a and the change in the vibration characteristics thereof.

なお、上述したスペーサ5の材料としては、例えば、銅タングステン(80W−20Cu、70W−30Cu)、銅モリブデン(85Mo−15Cu)、タングステン、モリブデン、アルミナセラミックス(Al2O3)、シリカセラミックス(SiO2)、シリコンカーバイドセラミックス(SiC)、タンタル、石墨等が用いられる。
また、半導体チップ9を構成する基板には、シリコン基板を用いることができる。例えば、銅タングステン(70W−30Cu)及びシリコン基板の熱膨張係数は、それぞれ、10.2ppm/℃及び3.0ppm/℃であり、その熱膨張係数の差は、7.2ppm/℃となる。すなわち、スペーサ5と半導体チップ9との熱膨張係数との差が、7.2ppm/℃以下となるような材料を選択していることが望ましい。
In addition, as a material of the spacer 5 mentioned above, for example, copper tungsten (80W-20Cu, 70W-30Cu), copper molybdenum (85Mo-15Cu), tungsten, molybdenum, alumina ceramics (Al2O3), silica ceramics (SiO2), silicon Carbide ceramics (SiC), tantalum, graphite and the like are used.
Further, a silicon substrate can be used as the substrate constituting the semiconductor chip 9. For example, the thermal expansion coefficients of copper tungsten (70W-30Cu) and silicon substrate are 10.2 ppm / ° C. and 3.0 ppm / ° C., respectively, and the difference between the thermal expansion coefficients is 7.2 ppm / ° C. That is, it is desirable to select a material such that the difference between the thermal expansion coefficients of the spacer 5 and the semiconductor chip 9 is 7.2 ppm / ° C. or less.

さらに、スペーサ5は、ベース基板21、第1のフィルム層23及び第2のフィルム層25を順次積層して構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも貫通孔17及び連通孔19が形成されていればよい、すなわち、1つの部材から形成されていても構わない。
また、スペーサ5は、連通孔19を備えるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも中空空間S1と空洞部S2との間の静圧差に基づく気体の流動を許容し、前記ダイヤフラムに作用する圧力変動に基づく気体の通過を阻止するように形成されていればよい。
Furthermore, the spacer 5 is configured by sequentially laminating the base substrate 21, the first film layer 23, and the second film layer 25, but is not limited to this, and at least the through hole 17 and the communication hole 19. May be formed, that is, it may be formed of one member.
In addition, the spacer 5 is provided with the communication hole 19, but the present invention is not limited to this, and at least allows the gas to flow based on the static pressure difference between the hollow space S <b> 1 and the hollow portion S <b> 2 and acts on the diaphragm. What is necessary is just to be formed so that the passage of the gas based on a pressure fluctuation may be prevented.

すなわち、スペーサ5は、例えば、多孔質体から形成されるとしても構わない。この構成の場合には、多孔質体の隙間を介して上述した条件で中空空間S1と空洞部S2との間で気体の出入りを促すように、多孔質体を形成すればよい。この構成においても、スペーサ5に連通孔19を形成した場合と同様の効果を奏することができる。
なお、上記のようにスペーサが多孔質体からなるとしても、スポンジのように弾性変形可能な材料から形成されるとしてもよいし、また、半導体チップと同じ若しくは近い熱膨張係数を有する材料から形成されるとしてもよい。
That is, the spacer 5 may be formed of, for example, a porous body. In the case of this configuration, the porous body may be formed so as to encourage the gas to enter and exit between the hollow space S1 and the cavity S2 under the above-described conditions through the gap between the porous bodies. Even in this configuration, the same effect as when the communication hole 19 is formed in the spacer 5 can be obtained.
Even if the spacer is made of a porous material as described above, it may be made of an elastically deformable material such as a sponge, or made of a material having a thermal expansion coefficient that is the same as or close to that of a semiconductor chip. It may be done.

(実施例2)
また、スペーサ5は、前述した構造に限らない。例えば、図14に示すように、上記実施形態と同様のベース基板21、第1のフィルム層23及び第2のフィルム層25に加えて、ベース基板21の裏面21b全体に第3のフィルム層51を設けてスペーサ52を構成し、この第3のフィルム層51により貫通孔17の開口部を閉塞するとしてもよい。ここで、第3のフィルム層51は、第1のフィルム層23や第2のフィルム層25と同じドライフィルムから形成されている。
この第3のフィルム層51を構成するドライフィルムは、ベース基板21の裏面21bに開口する孔27や凹部に入り込み、ベース基板21と粘着によって接合する。この構成のスペーサ52では、上記実施形態のスペーサ5のように銀ペースト等の接着剤16を介して回路基板3の表面3aに固定しなくてもよいため、上記接着剤16が貫通孔17に入り込むことによって発生する空洞部S2の容積変化を防ぐことができる。
(Example 2)
The spacer 5 is not limited to the structure described above. For example, as shown in FIG. 14, in addition to the base substrate 21, the first film layer 23, and the second film layer 25 similar to the above embodiment, the third film layer 51 is formed on the entire back surface 21 b of the base substrate 21. The spacer 52 may be provided and the third film layer 51 may close the opening of the through hole 17. Here, the third film layer 51 is formed of the same dry film as the first film layer 23 and the second film layer 25.
The dry film constituting the third film layer 51 enters the hole 27 or the recess that opens in the back surface 21b of the base substrate 21, and is bonded to the base substrate 21 by adhesion. In the spacer 52 having this configuration, the adhesive 16 does not need to be fixed to the surface 3a of the circuit board 3 via the adhesive 16 such as silver paste unlike the spacer 5 of the above embodiment. It is possible to prevent a change in the volume of the cavity S2 generated by entering.

(実施例3)
さらに、連通孔19を構成する切欠部33は、ベース基板21と第2のフィルム層25との間に挟み込まれた第1のフィルム層23に形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、図15に示すように、第3のフィルム層51に形成されるとしても構わない。すなわち、第3のフィルム層51には、ベース基板21の裏面21bに沿うスリット状の切欠部53を形成しておく。そして、第3のフィルム層51の裏面51bが回路基板3の表面3aに対向するようにスペーサ54を回路基板3の表面3aに固定することで、これら切欠部53及び回路基板3の表面3aにより上記実施形態と同様の連通孔55を構成することができる。
ただし、この構成の場合には、上記実施形態のように銀ペースト等のペースト状の接着剤16ではなく、シート状接着剤56によりスペーサ54を回路基板3の表面3aに固定することが好ましい。すなわち、上記固定をペースト状の接着剤16で行う場合には、切欠部53が接着剤16により埋められる虞があるが、シート状接着剤56で行う場合には、上述のように切欠部53が埋められにくくなるためである。
なお、この構成の場合には、ベース基板21の表面21aには上記切欠部を有さない1つのフィルム層のみ、例えば、上記実施形態と同様の第2のフィルム層25のみを形成しておけばよい。
(Example 3)
Further, the notch 33 constituting the communication hole 19 is formed in the first film layer 23 sandwiched between the base substrate 21 and the second film layer 25, but is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 15, it may be formed on the third film layer 51. That is, a slit-like cutout 53 is formed in the third film layer 51 along the back surface 21 b of the base substrate 21. Then, by fixing the spacer 54 to the surface 3 a of the circuit board 3 so that the back surface 51 b of the third film layer 51 faces the surface 3 a of the circuit board 3, the notches 53 and the surface 3 a of the circuit board 3 are used. A communication hole 55 similar to that in the above embodiment can be configured.
However, in the case of this configuration, it is preferable to fix the spacer 54 to the surface 3 a of the circuit board 3 by the sheet-like adhesive 56 instead of the paste-like adhesive 16 such as silver paste as in the above embodiment. That is, when the fixing is performed with the paste adhesive 16, the notch 53 may be filled with the adhesive 16, but when the fixing is performed with the sheet adhesive 56, the notch 53 is as described above. This is because it becomes difficult to be buried.
In the case of this configuration, only one film layer that does not have the above-described notch, for example, only the second film layer 25 similar to the above embodiment, may be formed on the surface 21a of the base substrate 21. That's fine.

(実施例4)
また、ベース部材21は、平面視略円形状の孔27を形成して構成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、図16に示すように、ベース基板21の製造時に平面視略円形状の大径孔57の内方を網目状に形成することで、ベース基板21の厚さ方向に貫通する多数の微少孔58が形成されるように構成しても構わない。
この構成の場合には、ベース基板21の一部を網目状に形成することでベース基板21のテンティング補強がなされるため、上記実施形態のような孔27を形成する場合と比較して、ベース基板21の剛性を向上させることができ、スペーサ59全体の構造を強化することができる。
Example 4
Further, the base member 21 is configured by forming the hole 27 having a substantially circular shape in plan view. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. By forming the inside of the substantially circular large-diameter hole 57 in a mesh shape, a large number of minute holes 58 penetrating in the thickness direction of the base substrate 21 may be formed.
In the case of this configuration, since tenting reinforcement of the base substrate 21 is performed by forming a part of the base substrate 21 in a mesh shape, compared to the case of forming the hole 27 as in the above embodiment, The rigidity of the base substrate 21 can be improved, and the structure of the entire spacer 59 can be strengthened.

(実施例5)
また、ベース基板21には孔27や微少孔58が形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、図17に示すように、ベース基板61に上記孔27や微少孔58を形成しない、すなわち、第1のフィルム層23の孔29の開口部を閉塞するようにベース基板61を形成するとしても構わない。ただし、この構成の場合には、十分な大きさの空洞部S2を確保できるように、2つのフィルム層23,25の厚さ寸法や、各フィルム層23,25に形成される孔29,31の径寸法を大きくすることが好ましい。
この構成においては、上記実施形態のように、ベース基板61に上記実施形態に記載の孔27や微少孔58を形成する必要がないため、スペーサ63を容易に製造することができると共に、スペーサ63全体の構造を強化することができる。また、ベース基板61上にフィルム層23,25を積層した後には表面に凹凸が生じないので、フォトリソグラフやエッチング工程が容易となる。
(Example 5)
Further, although the hole 27 and the minute hole 58 are formed in the base substrate 21, the present invention is not limited to this. For example, the hole 27 and the minute hole 58 are formed in the base substrate 61 as shown in FIG. In other words, the base substrate 61 may be formed so as to close the opening of the hole 29 of the first film layer 23. However, in the case of this configuration, the thickness dimensions of the two film layers 23 and 25 and the holes 29 and 31 formed in the film layers 23 and 25 so that a sufficiently large cavity S2 can be secured. It is preferable to increase the diameter.
In this configuration, unlike the above-described embodiment, it is not necessary to form the hole 27 and the minute hole 58 described in the above-described embodiment in the base substrate 61. Therefore, the spacer 63 can be easily manufactured and the spacer 63 can be manufactured. The overall structure can be strengthened. In addition, since the surface does not have irregularities after the film layers 23 and 25 are laminated on the base substrate 61, the photolithography and the etching process are facilitated.

(実施例6)
また、上記実施形態において、半導体チップ9はスペーサ5の表面5aに配されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、図18に示すように、スペーサ5にその表面5aから窪む係合凹部45を形成しておき、この係合凹部45に半導体チップ9を係合させて取り付けるとしても構わない。なお、この係合凹部45は、第2のフィルム層25に一体的に形成されることに限らない。例えば、図19に示すように、第2のフィルム層25の表面25aに位置決め層71を形成すると共に位置決め層71に第2のフィルム層25よりも大きい位置決め孔73を形成して、これら第2のフィルム層25の表面25a及び位置決め孔73により係合凹部75を構成するとしてもよい。
(Example 6)
In the above embodiment, the semiconductor chip 9 is arranged on the surface 5a of the spacer 5. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 18, the spacer 5 is recessed from the surface 5a. A mating recess 45 may be formed, and the semiconductor chip 9 may be engaged and attached to the engagement recess 45. The engaging recess 45 is not limited to being formed integrally with the second film layer 25. For example, as shown in FIG. 19, a positioning layer 71 is formed on the surface 25a of the second film layer 25, and positioning holes 73 larger than the second film layer 25 are formed in the positioning layer 71, so that the second The engaging recess 75 may be constituted by the surface 25 a of the film layer 25 and the positioning hole 73.

これらの構成の場合には、半導体装置1を製造する際に、スペーサ5に対する半導体チップ9の位置決めを容易に行うことができるため、半導体装置1の製造効率の向上を図ると共にスペーサ5や半導体チップ9の歩留まり向上を図ることができる。
なお、これら係合凹部45,75の構成は、図1〜13に示すスペーサ5に限らず、図14〜17に示す各スペーサ52,54,59,63にも適用することができる。
In the case of these configurations, since the semiconductor chip 9 can be easily positioned with respect to the spacer 5 when the semiconductor device 1 is manufactured, the manufacturing efficiency of the semiconductor device 1 can be improved and the spacer 5 and the semiconductor chip can be improved. The yield of 9 can be improved.
In addition, the structure of these engagement recessed parts 45 and 75 is applicable not only to the spacer 5 shown to FIGS. 1-13 but each spacer 52,54,59,63 shown to FIGS.

さらに、ベース基板21や第1のフィルム層23、第2のフィルム層25に形成される孔27,29,31や大径孔57は、平面視で略円形状に形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともベース基板21や第1のフィルム層23、第2のフィルム層25の厚さ方向に貫通して形成されていればよい。したがって、上記孔27,29,31や大径孔57は、例えば、平面視で略矩形状、多角形状、楕円形状等に形成されるとしてもよい。
また、上述した全てのスペーサ5,52,54,59,63は、回路基板3の表面3aに配されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、回路が組み込まれたパッケージの表面に配されるとしてもよい。すなわち、半導体装置は、回路基板3の代わりに上記パッケージを用いて構成されるとしても構わない。
さらに、半導体チップ9は、ダイヤフラム9aを備えた音圧センサチップからなるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも半導体チップ9を構成するダイヤフラム9aのような可動部分を有していればよい。したがって、半導体チップは、例えば、半導体装置1の外方空間の圧力や圧力変化を計測する圧力センサチップであってもよい。
Furthermore, although the holes 27, 29, 31 and the large diameter hole 57 formed in the base substrate 21, the first film layer 23, and the second film layer 25 are formed in a substantially circular shape in plan view, However, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that it is formed so as to penetrate at least the base substrate 21, the first film layer 23, and the second film layer 25 in the thickness direction. Therefore, the holes 27, 29, 31 and the large-diameter hole 57 may be formed in, for example, a substantially rectangular shape, a polygonal shape, an elliptical shape or the like in plan view.
Further, all the spacers 5, 52, 54, 59, 63 described above are arranged on the surface 3a of the circuit board 3. However, the present invention is not limited to this. For example, on the surface of the package in which the circuit is incorporated. It may be arranged. That is, the semiconductor device may be configured using the package instead of the circuit board 3.
Furthermore, although the semiconductor chip 9 is composed of a sound pressure sensor chip provided with the diaphragm 9 a, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that the semiconductor chip 9 has at least a movable part such as the diaphragm 9 a constituting the semiconductor chip 9. Therefore, the semiconductor chip may be, for example, a pressure sensor chip that measures the pressure or pressure change in the outer space of the semiconductor device 1.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.

この発明の一実施形態に係る半導体装置を示す側断面図である。1 is a side sectional view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 図1の半導体装置において、スペーサを示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a spacer in the semiconductor device of FIG. 1. 図2のA−A矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing of FIG. 図2のB−B矢視断面図である。It is a BB arrow sectional view of Drawing 2. 図2に示すスペーサに使用するベース基板を示す平面図である。It is a top view which shows the base substrate used for the spacer shown in FIG. 図5のC−C矢視断面図である。It is CC sectional view taken on the line of FIG. 図5に示すベース基板の表面に第1のフィルム層を形成した状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which formed the 1st film layer on the surface of the base substrate shown in FIG. 図7のD−D矢視断面図である。It is DD sectional view taken on the line of FIG. 図7のE−E矢視断面図である。It is EE arrow sectional drawing of FIG. 図1の半導体装置の製造方法を示す側断面図である。FIG. 2 is a side cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 1. 図1の半導体装置の製造方法を示す側断面図である。FIG. 2 is a side cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 1. この発明の他の実施形態に係る半導体装置に使用するスペーサを示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the spacer used for the semiconductor device which concerns on other embodiment of this invention. この発明の他の実施形態に係る半導体装置に使用するスペーサを示す平面図である。It is a top view which shows the spacer used for the semiconductor device which concerns on other embodiment of this invention. この発明の他の実施形態に係る半導体装置に使用するスペーサを示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the spacer used for the semiconductor device which concerns on other embodiment of this invention. この発明の他の実施形態に係る半導体装置に使用するスペーサを示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the spacer used for the semiconductor device which concerns on other embodiment of this invention. この発明の他の実施形態に係る半導体装置に使用するスペーサを示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the spacer used for the semiconductor device which concerns on other embodiment of this invention. この発明の他の実施形態に係る半導体装置に使用するスペーサを示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the spacer used for the semiconductor device which concerns on other embodiment of this invention. この発明の他の実施形態に係る半導体装置に使用するスペーサを示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the spacer used for the semiconductor device which concerns on other embodiment of this invention. この発明の他の実施形態に係る半導体装置に使用するスペーサを示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the spacer used for the semiconductor device which concerns on other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・半導体装置、3・・・回路基板、3a・・・表面、5,52,54,59,63・・・スペーサ、5a・・・表面、9・・・半導体チップ、9a・・・ダイヤフラム、17・・・貫通孔、19,55・・・連通孔、21・・・ベース基板、21a・・・表面、23・・・第1のフィルム層、23a・・・表面、25・・・第2のフィルム層、25b・・・裏面、33,53・・・切欠部、45・・・係合凹部、S1・・・中空空間(外方空間)、S2・・・空洞部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor device, 3 ... Circuit board, 3a ... Surface, 5, 52, 54, 59, 63 ... Spacer, 5a ... Surface, 9 ... Semiconductor chip, 9a ... Diaphragm, 17 ... through hole, 19, 55 ... communication hole, 21 ... base substrate, 21a ... surface, 23 ... first film layer, 23a ... surface, 25. .... Second film layer, 25b ... back side, 33, 53 ... notch, 45 ... engagement recess, S1 ... hollow space (outer space), S2 ... cavity

Claims (10)

回路基板若しくは回路が組み込まれたパッケージと、該回路基板若しくは前記パッケージの表面上に配され、圧力変動に応じて振動する薄膜状のダイヤフラムを備えた半導体チップと、前記回路基板若しくは前記パッケージ及び前記半導体チップの間に固定された略板状のスペーサとを備え、
前記スペーサに、前記回路基板若しくは前記パッケージの表面と前記ダイヤフラムとを互いに対向させる貫通孔が形成されていることを特徴とする半導体装置。
A circuit board or a package incorporating a circuit; a semiconductor chip provided on a surface of the circuit board or the package and having a thin film diaphragm that vibrates according to pressure fluctuation; the circuit board or the package; A substantially plate-like spacer fixed between the semiconductor chips,
2. A semiconductor device according to claim 1, wherein a through hole is formed in the spacer so that the surface of the circuit board or the package and the diaphragm face each other.
前記スペーサが、
前記回路基板若しくは前記パッケージの表面、前記ダイヤフラム及び前記貫通孔により画定される空洞部と、前記空洞部の外方側に位置する外方空間との間の静圧差に基づく気体の流動を許容し、
前記ダイヤフラムに作用する動的な圧力変動に基づく気体の通過を阻止することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The spacer is
The flow of gas based on the static pressure difference between the cavity defined by the surface of the circuit board or the package, the diaphragm and the through hole and the outer space located on the outer side of the cavity is allowed. ,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device prevents passage of gas based on dynamic pressure fluctuation acting on the diaphragm.
前記スペーサが、多孔質体からなることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the spacer is made of a porous body. 前記スペーサに、連通孔が形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a communication hole is formed in the spacer. 前記スペーサが、略板状のベース基板と、該ベース基板の表面に形成された薄膜状の第1のフィルム層と、該第1のフィルム層の表面に形成された薄膜状の第2のフィルム層とを備え、
前記連通孔が、前記第1のフィルム層に形成されたスリット状の切欠部と、該切欠部を介して相互に対向する前記ベース基板の表面及び前記第2のフィルム層の裏面とにより画定されることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
The spacer includes a substantially plate-like base substrate, a thin film-like first film layer formed on the surface of the base substrate, and a thin film-like second film formed on the surface of the first film layer. With layers,
The communication hole is defined by a slit-shaped notch formed in the first film layer, and a surface of the base substrate and a back surface of the second film layer facing each other through the notch. The semiconductor device according to claim 4.
前記スペーサが、弾性変形可能に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the spacer is formed to be elastically deformable. 前記スペーサが、前記半導体チップと近い熱膨張係数を有することを特徴とする請求項1から請求項6に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the spacer has a thermal expansion coefficient close to that of the semiconductor chip. 前記スペーサに、前記半導体チップに対向する表面から窪む係合凹部が形成され、
前記半導体チップが、前記係合凹部に係合して前記スペーサに取り付けられることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の半導体装置。
The spacer is formed with an engagement recess that is recessed from the surface facing the semiconductor chip,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor chip is attached to the spacer by engaging with the engaging recess.
回路基板若しくは回路が組み込まれたパッケージと圧力変動に応じて振動する薄膜状のダイヤフラムを備える半導体チップとの間に固定されると共に、前記回路基板若しくは前記パッケージの表面と前記ダイヤフラムとを相互に対向させる貫通孔を有するスペーサの製造方法であって、
略板状のベース基板の表面にエッチング加工可能な薄膜状の第1のフィルム層を形成する第1の薄膜形成工程と、
前記第1のフィルム層にエッチング加工を施して、前記貫通孔から前記ベース基板の表面に沿って該表面の端部まで到達するように、前記第1のフィルム層にその表面から窪むスリット状の切欠部を形成するエッチング工程と、
前記切欠部を被覆して前記貫通孔から前記端部まで連通する連通孔を構成するように、前記第1のフィルム層の表面に薄膜状の第2のフィルム層を形成する第2の薄膜形成工程とを備えることを特徴とするスペーサの製造方法。
It is fixed between a circuit board or a package in which a circuit is incorporated and a semiconductor chip having a thin film diaphragm that vibrates in response to pressure fluctuations, and the circuit board or the surface of the package and the diaphragm face each other. A manufacturing method of a spacer having a through hole to be made,
A first thin film forming step of forming a thin film-like first film layer that can be etched on the surface of a substantially plate-like base substrate;
Etching is performed on the first film layer, and the first film layer is slit-shaped from the surface so as to reach the end of the surface along the surface of the base substrate from the through hole. An etching process for forming a notch of
A second thin film formation that forms a thin film-like second film layer on the surface of the first film layer so as to form a communication hole that covers the cutout portion and communicates from the through hole to the end portion. And a step of manufacturing the spacer.
回路基板若しくは回路が組み込まれたパッケージと、該回路基板若しくは前記パッケージの表面上に配され、圧力変動に応じて振動する薄膜状のダイヤフラムを備えた半導体チップと、前記回路基板若しくは前記パッケージ及び前記半導体チップの間に固定された略板状のスペーサとを備え、該スペーサに前記回路基板若しくは前記パッケージの表面と前記ダイヤフラムとを相互に対向させる貫通孔を形成した半導体装置の製造方法であって、
前記スペーサが、
略板状のベース基板の表面にエッチング加工可能な薄膜状の第1のフィルム層を形成する第1の薄膜形成工程と、
前記第1のフィルム層にエッチング加工を施して、前記貫通孔から前記ベース基板の表面に沿って該表面の端部まで到達するように、前記第1のフィルム層にその表面から窪むスリット状の切欠部を形成するエッチング工程と、
前記切欠部を被覆して前記貫通孔から前記端部まで連通する連通孔を構成するように、前記第1のフィルム層の表面に薄膜状の第2のフィルム層を形成する第2の薄膜形成工程とにより製造されることを特徴とする半導体装置の製造方法。

A circuit board or a package incorporating a circuit; a semiconductor chip provided on a surface of the circuit board or the package and having a thin film diaphragm that vibrates according to pressure fluctuation; the circuit board or the package; A substantially plate-like spacer fixed between semiconductor chips, and a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a through-hole is formed in the spacer so that the surface of the circuit board or the package and the diaphragm face each other. ,
The spacer is
A first thin film forming step of forming a thin film-like first film layer that can be etched on the surface of a substantially plate-like base substrate;
Etching is performed on the first film layer, and the first film layer is slit-shaped from the surface so as to reach the end of the surface along the surface of the base substrate from the through hole. An etching process for forming a notch of
A second thin film formation that forms a thin film-like second film layer on the surface of the first film layer so as to form a communication hole that covers the cutout portion and communicates from the through hole to the end portion. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by being manufactured by a process.

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