JP2015005759A - 半導体装置の製造方法、半導体装置、センサーモジュール、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性が高い半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置１の製造方法は、第１の面１０ａと、第１の面１０ａに位置する電極１２とを有する半導体素子１０を準備する工程と、電極１２を含む第１の面１０ａに、第１の樹脂層２０を形成する工程と、電極１２と電気的に接続し、第１の樹脂層２０の半導体素子１０と対向する第２の面２２とは反対側の第３の面２３に第１の金属層３１を形成する工程と、第１の金属層３１の第１の樹脂層２０と対向する第４の面３３と第４の面３３の反対側の第５の面３４を接続する第６の面３５と、第５の面３４と、を覆う第２の樹脂層４１を形成する工程と、第２の樹脂層４１に第１の金属層３１の第５の面３４を露出する開口部４２を設ける工程と、第２の樹脂層４１が、第１の金属層３１の第６の面３５とを覆った状態で、開口部４２内に無電解メッキで第２の金属層５１を形成する工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、この製造法で製造された半導体装置、この半導体装置を用いたセンサーモジュール、このセンサーモジュールを有する電子機器に関する。

従来、半導体素子の上面に電極パッドを形成し、この電極パッドの一部を露出するように樹脂層を形成し、この樹脂層の上面に電極パッドと接続する金属層を電解メッキを用いて形成する半導体装置の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００５−３８９３２号公報

上述した特許文献１によれば、樹脂層の上面に電極パッドと接続する金属層を、スパッタ法を用いて１層若しくは２層のバリアメタル層を形成し、さらにその上面に電解メッキを用いて主導体層である金属層を形成している。よって、主導体層を直接樹脂層の上面に形成する場合に比べ、バリアメタル層を形成する分だけ工数増となる。また、樹脂層の上面に電解メッキで主導体層である金属層を形成する場合、樹脂層と金属層との間にメッキ液が浸透し、金属層が樹脂層から剥離しやすくなるという課題を有している。

また、半導体装置にセンサー素子をマウントする場合、半導体装置とセンサー素子を電気的及び機械的に接合する手段として、半田ボール、半田ペーストやＡｇペースト等の接合材を用いる。これらの接合材は加熱硬化されるが、この際、加熱により接合材の流動性が高まり接合材が流れ出して半導体基板まで達することが考えられるが、半導体基板がＧＮＤ（グランド）電位の場合、ショートして正常動作をしなくなるという課題もある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る半導体装置の製造方法は、第１の面と、前記第１の面に位置する電極とを有する半導体素子を準備する工程と、前記電極を含む前記第１の面に、第１の樹脂層を形成する工程と、前記電極と電気的に接続し、前記第１の樹脂層の前記半導体素子と対向する第２の面とは反対側の第３の面に第１の金属層を形成する工程と、前記第１の金属層の前記第１の樹脂層と対向する第４の面と前記第４の面の反対側の第５の面を接続する第６の面と、前記第５の面と、を覆う第２の樹脂層を形成する工程と、前記第２の樹脂層に前記第５の面を露出する開口部を設ける工程と、前記第２の樹脂層が、前記第６の面を覆った状態で、前記開口部内に無電解メッキで第２の金属層を形成する工程と、を有することを特徴とする。

本適用例によれば、第１の金属層は、第２の樹脂層で第５の面（上面）、第６の面（側面）が覆われている。つまり、第１の金属層は、第２の樹脂層の開口部以外の露出面が第２の樹脂層で覆われている。従って、第２の樹脂層が形成された状態で無電解メッキを用いて第２の金属層を形成しても、メッキ液が第１の金属層と第１の樹脂層との間に浸透することがなく、第１の金属層と第１の樹脂層との密着性が維持できるという効果がある。

また、特許文献１では、主導体層と樹脂層との間に２層のバリアメタルを形成しているが、本実施形態では、第１の金属層が、第２の樹脂層で開口部を除いて第５の面（上面）、第６の面（側面）を覆った後、第２の金属層を形成する方法を採用しているため、従来例より工程を省略することができる。

［適用例２］上記適用例に係る半導体装置の製造方法は、前記開口部が前記第５の面から拡がるテーパーを有し、前記半導体素子の外側方向のテーパー角度が、前記半導体素子の内側方向のテーパー角度よりも大きくなるよう形成することが好ましい。

半導体装置と外部素子（例えば、センサー素子）とを電気的及び機械的に接合する手段として、半田ボール、半田ペーストやＡｇペースト等の接合材が用いられる。これらの接合材は加熱硬化される。この際、加熱により流動性が高まり接合材が流れ出して半導体基板まで達することが考えられるが、半導体素子の外側方向（エッジ方向）のテーパー角度を、半導体素子の内側方向のテーパー角度よりも大きくすることで、接合材が半導体素子のエッジ方向に流れにくくなり、その結果、半導体素子とのショートを防止することができる。

［適用例３］上記適用例に係る半導体装置の製造方法は、前記テーパーは、前記半導体素子の端部から前記開口部までの前記第２の樹脂層の量を、前記開口部から前記半導体素子の内側の前記第２の樹脂層の量よりも少なくした状態で、加熱硬化させることにより形成することが望ましい。

第２の樹脂層に用いる材料は、一般に熱収縮性を有している。同じ熱収縮率を有する材料は、樹脂量の多い（体積が大きい）部分は収縮量が大きく、樹脂量が少ない場合（体積が小さい）は収縮量が小さい。半導体素子の端部から開口部までの樹脂量は、開口部から内側の樹脂量よりも少ないことから収縮量が小さい。従って、同一工程で加熱しても、半導体素子の外側方向のテーパー角度が、半導体素子の内側方向のテーパー角度よりも大きくなることから、特にテーパー角度を変えるための工程は必要ない。

［適用例４］本適用例に係る半導体装置は、第１の面と、前記第１の面に位置する電極を有する半導体素子と、前記第１の面に位置する第１の樹脂層と、前記電極と電気的に接続され、前記第１の樹脂層の前記半導体素子と対向する第２の面とは反対側の第３の面に位置する第１の金属層と、前記第１の金属層の前記第１の樹脂層と対向する第４の面と前記第４の面の反対側の第５の面とを接続する第６の面と、前記第５の面と、を覆い、且つ、前記第５の面の一部を露出する開口部を有する第２の樹脂層と、前記開口部の内部に無電解メッキで形成される第２の金属層と、を有することを特徴とする。

本適用例によれば、第１の金属層は、第２の樹脂層で第５の面（上面）、第６の面（側面）を覆っている。つまり、第１の金属層は、開口部以外の露出面の全体が第２の樹脂層で覆われている。従って、第２の樹脂層が形成された状態で無電解メッキを用いて第２の金属層を形成しても、メッキ液が第１の金属層と第１の樹脂層との間に浸透することがなく、第１の金属層と第１の樹脂層の密着性が維持でき、信頼性の高い半導体装置を実現できる。

［適用例５］上記適用例に係る半導体装置は、前記開口部が前記第５の面から拡がるテーパーを有し、前記半導体素子の外側方向のテーパー角度が、前記半導体素子の内側方向のテーパー角度よりも大きいことが好ましい。

半導体装置と外部素子（例えば、センサー素子）とを電気的及び機械的に接合する手段として、半田ボール、半田ペーストやＡｇペースト等の接合材が用いられる。これらの接合材は加熱硬化される。この際、加熱により流動性が高まり接合材が流れ出して半導体基板まで達することが考えられるが、半導体素子の外側方向（エッジ方向）のテーパー角度を、半導体素子の内側方向のテーパー角度よりも大きくすることで、接合材が半導体素子のエッジ方向に流れにくくなり、その結果、半導体素子とのショートを防止することができる。

［適用例６］本適用例に係るセンサーモジュールは、第１の面と、前記第１の面に位置する電極を有する半導体素子と、前記第１の面に位置する第１の樹脂層と、前記電極と電気的に接続され、前記第１の樹脂層の前記半導体素子と対向する第２の面とは反対側の第３の面に位置する第１の金属層と、前記第１の金属層の前記第１の樹脂層と対向する第４の面と前記第４の面の反対側の第５の面とを接続する第６の面と、前記第５の面と、を覆い、且つ、前記第５の面の一部を露出する開口部を有する第２の樹脂層と、前記開口部の内部に無電解メッキで形成される第２の金属層と、を有する半導体装置と、前記開口部の内部において、前記第２の金属層と接続される突起電極と、前記突起電極の前記第２の金属層と対向する面とは反対側に位置し、前記突起電極と当接する位置に配設される接続電極を有するセンサー素子と、前記第２の金属層と前記接続電極とが導電性ペーストで電気的に接続されていることを特徴とする。

ここで、センサー素子としては、例えば、加速度センサーや角速度センサー（ジャイロセンサー）等の振動子が代表される。そこで、上述した適用例に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置は、無電解メッキの際、メッキ液が第１の金属層と第１の樹脂層との間に浸透することがなく、第１の金属層と第１の樹脂層の密着性が保持できることから、信頼性が高いセンサーモジュールを実現できる。

また、半導体装置とセンサー素子との接合は、突起電極（例えば、スタッドバンプ等）で相互の高さ方向の位置を規制しつつ、導電性ペーストを用いて加熱硬化し、電気的接続と機械的接合を行う。この際、半導体素子の外側方向（エッジ方向）のテーパー角度を、半導体素子の内側方向のテーパー角度よりも大きくすることで、導電性ペーストが半導体素子のエッジ方向に流れにくくなり、その結果、半導体素子とのショートを防止することができる。よって、工程歩留まりを高めると共に、信頼性が高いセンサーモジュールを実現できる。

［適用例７］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載のセンサーモジュールを有することを特徴とする。

電子機器として用いるセンサー素子としては、例えば、上述した加速度センサーや角速度センサーの他に、水晶振動子、弾性表面波素子（ＳＡＷ）、ＭＥＭＳ構造体、等があり、これらは、その機能によって、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピューター、デジタルカメラ、等に採用可能である。

実施例１に係る半導体装置の製造方法の主たる工程を示す断面図。 実施例２に係る半導体装置の製造方法の主たる工程を示す断面図。 実施例３に係る半導体装置の製造方法の主たる工程を示す断面図。 実施例４に係る半導体装置の製造方法の主たる工程を示す断面図。 センサーモジュールの１例を示す断面図。 振動ジャイロ素子の概略構成を示す平面図。 半導体装置と振動ジャイロ素子との接合構造を示す部分断面図。 振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図（駆動振動状態）。 振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図（検出振動状態）。

以下、本発明の実施の形態及び実施例を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
まず、半導体装置１の製造方法について以下に複数の実施例をあげ例示し、これら実施例に基づき製造される半導体装置について説明する。
（実施例１）

図１は、実施例１に係る半導体装置の製造方法の主たる工程を示す断面図である。まず、図示しない回路素子を有する半導体基板１１上に電極１２と、電極１２の周縁部を含んで半導体基板１１の上面に絶縁層１５が形成されたウエハー状態の半導体素子１０を準備する（図１（ａ）、参照）。なお、本実施例では、電極１２は電極パッドであって複数個存在するが、図１（ａ）では、３個の電極１２ａ〜１２ｃを例示している。絶縁層１５は、電極１２ａ〜１２ｃそれぞれの領域に開口部１６ａ〜１６ｃを有している。ここで、電極１２を含む絶縁層１５の上面を第１の面１０ａとする。

次に、第１の面１０ａの上面に第１の樹脂層２０を形成する（図１ｂ、参照）。第１の樹脂層２０は、感光性を有するポリイミド系樹脂またはＰＢＯ系樹脂（ポリベンズオキサゾール）等をスピンコート法を用いて塗布した後、フォトリソ法を用いてパターニングし、電極１２ａ〜１２ｃそれぞれを露出する開口部２１ａ〜２１ｃを開口させる。なお、本実施例では、第１の樹脂層２０は応力緩和層である。ここで、第１の樹脂層２０の半導体素子１０と対向する面（第１の面１０ａと接合する面）を第２の面２２、反対側の面（第１の樹脂層２０の上面）を第３の面２３とする。第３の面２３には、電極１２ａ〜１２ｃの上面も含む。

次に、第３の面２３に第１の金属層３１を形成する（図１（ｃ）、参照）。第１の金属層３１は、Ｃｕを主材とした金属層であって、スパッタ法等を用いて第３の面２３に形成する。第１の金属層３１は、第１の金属層３１ａ〜３１ｃにパターニングされ、それぞれが電極１２ａ〜１２ｃに電気的に接続される。第１の金属層３１ａ〜３１ｃは、開口部３２ａ，３２ｂによって分離されている。なお、本実施例では、第１の金属層３１は再配置配線である。

ここで、第１の樹脂層２０と対向する第１の金属層３１の面（第３の面２３と接合する面）を第４の面３３、第４の面３３の反対側の面（第１の金属層３１の上面）を第５の面３４、第４の面３３と第５の面３４とを接続する面（第１の金属層３１の側面）を第６の面３５とする。

次に、第５の面３４と第６の面３５とを覆う第２の樹脂層４１を形成する（図１（ｄ）、参照）。第２の樹脂層４１は、感光性と熱収縮性とを有する樹脂、例えばポリイミド系樹脂を採用し、スピンコート等の手段を用いて第１の金属層３１が露出しないように第５の面３４と第６の面３５の全体を覆う。

次に、フォトリソ法を用いてパターニングして第２の樹脂層４１を第２の樹脂層４１ａ，４１ｂに分離し、第１の金属層３１の第５の面３４を露出させる開口部４２ａ〜４２ｃを設ける。なお、電極１２ａと電極１２ｃは、電極パッドに相当する電極であって半導体素子１０の周縁部に配置され、電極１２ｂは半導体素子１０の電極１２ａ，１２ｃよりも内側に配置されている。電極パッドとして用いない電極１２ｂに接続する第１の金属層３１ｂは開口部４２ｃによって露出される。その後、加熱硬化させる。
これら開口部４２ａ〜４２ｃは、第５の面３４から上方（第５の面３４から半導体基板１１に向かう方向とは反対側の方向）に拡がるテーパーを有している。

開口部４２ａ，４２ｂのテーパー角度は、半導体素子１０の外側方向（それぞれの開口部から、半導体素子１０の電極１２ａ〜１２ｃが設けられた面の外周のうち、ぞれぞれの開口部に最も近い外周へ向かう方向）のテーパー角度θ１が、半導体素子１０の内側方向のテーパー角度θ２よりも大きくなるよう形成する。これらテーパー角度θ１，θ２は、半導体素子１０の端部（外周エッジ部）から開口部４２ａ（開口部４２ｂも同様）までの第２の樹脂層４１の量を、開口部４２ａから半導体素子１０の内側の第２の樹脂層４１の量よりも少なくした状態で、加熱硬化させることにより形成される。

これは、第２の樹脂層４１は熱収縮性を有していることから、樹脂量の多い（体積が大きい）部分は収縮量が大きく、樹脂量が少ない場合（体積が小さい）は収縮量が小さい。半導体素子１０の端部から開口部４２ａまでの樹脂量は、開口部４２ａから内側の樹脂量よりも少ないことから収縮量が小さい。従って、同じ条件で加熱硬化させる場合、半導体素子１０の外側方向のテーパー角度θ１が、内側方向のテーパー角度θ２よりも大きくなることから、特にテーパー角度を変えるための工程は必要ない。

次に、第２の樹脂層４１が第１の金属層３１の表面を覆った状態で、開口部４２ａ〜４２ｃ内に無電解メッキで第２の金属層５１を形成する（図１（ｅ）、参照）。第２の金属層５１は、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ若しくはＮｉ／Ａｕなどからなる。なお、第２の金属層５１が不要な部分はマスキングする。そして、開口部４２ａ内の第１の金属層３１ａの表面に第２の金属層５１ａ、開口部４２ｂ内の第１の金属層３１ｃの表面に第２の金属層５１ｃ、開口部４２ｃ内の第１の金属層３１ｂの表面に第２の金属層５１ｂが形成される。このようにして半導体装置１が形成される。
なお、第２の金属層５１ａ，５１ｃは、図示する領域外のテーパー面に形成してもよい。

第１の金属層３１ｂは、第６の面３５（側面）を含めて第２の金属層５１ｂで覆われる。第２の金属層５１ｂの形成領域は、半導体素子１０の内側方向の大部分の面積を有している。第２の金属層５１ｂは、半導体装置１と後述するセンサー素子をマウントする場合、センサー素子が光透過性を有し、マウント後、レーザートリミングを行う際のレーザー保護層となる。
（実施例１による半導体装置）

以上説明した実施例１の製造方法により製造された半導体装置１は、図１（ｅ）に示すように、第１の面１０ａに位置する電極１２を有する半導体素子１０と、第１の面１０ａに位置する第１の樹脂層２０と、電極１２と電気的に接続され、第１の樹脂層２０の半導体素子１０と対向する第２の面２２とは反対側の第３の面２３に位置する第１の金属層３１とを有する。

さらに、第１の金属層３１の第１の樹脂層２０と対向する第４の面３３と、第４の面３３の反対側の第５の面３４とを接続する第６の面３５と、第５の面３４とを覆い、且つ、第５の面３４の一部を露出する開口部４２ａ〜４２ｃを有する
第２の樹脂層４１と、開口部４２ａ〜４２ｃの内部に無電解メッキで形成される第２の金属層５１と、を有して構成されている。

そして、開口部４２ａ，４２ｂはテーパーを有し、半導体素子１０の外側方向のテーパー角度θ１が、半導体素子１０の内側方向のテーパー角度θ２よりも大きくなるよう形成されている。

なお、前述した半導体装置１にセンサー素子をマウントしてセンサーモジュールを構成する場合、半導体装置１には、センサー素子を接続する接続素子が設けられる。このことについて図１（ｆ）を参照して説明する。前述した図１（ａ）〜図１（ｅ）で示した工程を経て形成された半導体装置１の開口部４２ａ，４２ｂ内のそれぞれの第２の金属層５１ａ，５１ｃには、突起電極としてのＡｕスタッドバンプ８０が形成されている。なお、図１（ｆ）は、開口部４２ｂを例示している。

Ａｕスタッドバンプ８０は、第２の樹脂層４１ｂの最上面から突出され、先端部がセンサー素子１００と接続可能な状態に形成されている。第２の金属層５１は、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕからなり、Ａｕとの接合性がよいことから、Ａｕスタッドバンプ８０と第２の金属層５１との間は、優れた接続強度及び電気的接続性を有している。
なお、Ａｕスタッドバンプ８０を含んだ構成を半導体装置１としてもよい。
第２の金属層５１を形成（図１（ｅ）の状態）した後、半導体装置１一つ一つに個片化する。または、Ａｕスタッドバンプ８０を形成した後に個片化してもよい。

従って、本実施例による半導体装置１の製造方法、及び半導体装置によれば、第１の金属層３１は、開口部４２ａ〜４２ｃ以外の面全体が第２の樹脂層４１で覆われている。従って、第２の樹脂層４１が形成された状態で無電解メッキを用いて第２の金属層５１を形成しても、メッキ液が第１の金属層３１ａ，３１ｃと第１の樹脂層２０との間に浸透することがなく、Ａｕスタッドバンプ８０を形成する第１の金属層３１ａ，３１ｃと第１の樹脂層２０の密着性が保持できるという効果がある。

また、特許文献１では、主導体層と樹脂層との間に２層のバリアメタルを形成しているが、本実施形態では、第１の金属層３１が、第２の樹脂層４１で開口部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを除いて第５の面３４（上面）、及び第６の面３５（側面）を覆い、無電解メッキで第２の金属層５１を形成する方法を採用しているため、従来例より工程を省略することができる。

また、第２の樹脂層４１に形成される開口部４２ａ，４２ｂがテーパーを有し、半導体素子１０の外側方向のテーパー角度θ１が、内側方向のテーパー角度θ２よりも大きくなるよう形成している。このようにすることによって、半導体装置１とセンサー素子１００とを接合する場合に流動性を有する接合材を用いる場合に、接合材が半導体素子１０のエッジ方向に流れにくくなり、その結果、半導体素子１０のベース部分である半導体基板１１とのショートを防止することができる。

さらに、本実施例では、第１金属層３１ｂ及び第２の金属層５１ｂは、センサー素子１００を接合したときのレーザー保護層であり、センサー素子１００をレーザートリミングをする際に、半導体素子１０にダメージを与えることを防止できる。
（実施例２）

続いて、実施例２について図面を参照して説明する。実施例２は、前述した実施例１（図１、参照）に対して第２の樹脂層及び第２の金属層の形成領域が異なることに特徴を有する。よって、実施例１との相違箇所を中心に、同じ符号を附して説明する。
図２は、実施例２に係る半導体装置１の製造方法の主たる工程を示す断面図である。ここで、半導体素子１０に第１の樹脂層２０と第１の金属層３１とを形成する工程（図２（ａ）〜図２（ｃ）、参照）は、実施例１（図１（ａ）〜図１（ｃ）、参照）と同じである。

第１の金属層３１を形成後、第１の金属層３１の第５の面３４と第６の面３５とを覆う第２の樹脂層４１を形成する（図２（ｄ）、参照）。第２の樹脂層４１は、感光性と熱収縮性とを有する樹脂、例えばポリイミド系樹脂を採用し、印刷等の成膜手段を用いて第１の金属層３１が露出しないように面全体を覆し、加熱硬化させる。

次に、フォトリソ法を用いて第２の樹脂層４１に、第１の金属層３１の第５の面３４を露出する開口部４２ａ，４２ｂを形成する。なお、電極１２ａと電極１２ｃの位置は実施例１と同じとする。これら開口部４２ａ，４２ｂは、テーパーを有している。

開口部４２ａ，４２ｂのテーパー角度は、半導体素子１０の外側方向（外周エッジ２方向）のテーパー角度θ１が、半導体素子１０の内側方向のテーパー角度θ２よりも大きくなるよう形成する。これらテーパー角度θ１，θ２は、半導体素子１０の端部（外周エッジ部）から開口部４２ａ（開口部４２ｂも同様）までの第２の樹脂層の量を、開口部４２ａから半導体素子１０の内側の第２の樹脂層の量よりも少なくした状態で、加熱硬化させることにより形成される。

次に、第２の樹脂層４１が、第１の金属層３１の表面を覆った状態で、開口部４２ａ，４２ｂ内に無電解メッキで第２の金属層５１を形成する（図２（ｅ）、参照）。第２の金属層５１は、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕからなる。そして、開口部４２ａ内の第１の金属層３１ａの表面に第２の金属層５１ａ、開口部４２ｂ内の第１の金属層３１ｃの表面に第２の金属層５１ｃが形成される。このようにして、半導体装置１が形成される。
なお、第２の金属層５１ａ，５１ｃは、図示する領域外のテーパー面に形成してもよい。

このようにして形成された半導体装置１には、実施例１（図１（ｆ）、参照）と同様にＡｕスタッドバンプ８０が形成される。

実施例２では、第２の樹脂層４１及び第２の金属層５１の形成領域の一部が実施例１と異なるが、実施例１と同様な効果が得られる。
（実施例３）

続いて、実施例３について図面を参照して説明する。実施例３は、前述した実施例２（図２、参照）に対して第２の樹脂層の上面にさらに第３の金属層を形成すること、第２の金属層の形成領域が異なることに特徴を有する。よって、実施例２との相違箇所を中心に、同じ符号を附して説明する。
図３は、実施例３に係る半導体装置の製造方法の主たる工程を示す断面図である。ここで、半導体素子１０の第１の面１０ａに第１の樹脂層２０と第１の金属層３１と第２の樹脂層４１を形成する工程（図３（ａ）〜図３（ｄ）、参照）は、実施例１（図１（ａ）〜図１（ｄ）、参照）と同じである。

第２の樹脂層４１には、開口部４２ａ，４２ｂ（図２（ｄ）と共通）と、開口部４２ｃを形成する。開口部４２ｃは、第１の金属層３１ｂを露出させる。ここで、第２の樹脂層４１の第１の金属層３１と対向する面を第７の面４３、第７の面４３の反対側の面を第８の面４４と表す。また、第２の樹脂層４１の開口部４２ａ，４２ｂより内側の領域を第２の樹脂層４１ａと表す。

次に、第２の樹脂層４１ａの第８の面４４にレーザー保護層としての第３の金属層６０を形成する（図３（ｅ）、参照）。第３の金属層６０は第１の金属層３１と同様な工程を用いて、第８の面４４の上面に形成され、第２の樹脂層４１の開口部４２ｃを貫通して第１の金属層３１ｂに電気的に接続される。なお、第３の金属層６０は、第１の金属層３１を第１の再配置配線としたとき、第２の再配置配線である。ここで、第３の金属層６０の第２の樹脂層４１の第８の面４４と対向する面を第９の面６１、第９の面６１の反対側の面を第１０の面６２、第９の面６１と第１０の面６２とを接続する面（側面）を第１１の面６３と表す。開口部４２ａ，４２ｂは、実施例１及び実施例２と同様なテーパーを有する。

次に、第２の金属層５１を形成する（図３（ｆ）、参照）。第２の金属層５１の形成方法は、前述した実施例１及び実施例２と同様に無電解メッキを用いて行うが、第３の金属層６０の第９の面６１、第１０の面６２、第１１の面６３を覆うと共に、第２の樹脂層４１に開口される開口部４２ａ，４２ｂ内それぞれの第１の金属層３１ａ，３１ｃの第５の面３４に、第２の金属層５１ａ，５１ｂが形成される。

このようにして形成された半導体装置１には、実施例１（図１（ｆ）、参照）と同様にＡｕスタッドバンプ８０が形成される。

以上説明した実施例３では、第２の樹脂層４１の上面に、さらに第３の金属層６０を形成し、第２の金属層５１を、第３の金属層６０の表面全体を覆うように形成することが、実施例１及び実施例２と異なるが、同様な効果を得ることができる。

また、レーザー保護層として第３の金属層６０を設けることによって、レーザートリミングを行う際の、半導体素子１０の保護能力をさらに高めることができる。
（実施例４）

続いて、実施例４について図面を参照して説明する。実施例４は、前述した実施例３（図３、参照）に対して第３の金属層を覆う第３の樹脂層を形成することに特徴を有する。よって、実施例３との相違箇所を中心に、同じ符号を附して説明する。
図４は、実施例４に係る半導体装置の製造方法の主たる工程を示す断面図である。ここで、半導体素子１０の第１の面１０ａに第１の樹脂層２０と第１の金属層３１と第２の樹脂層４１と第３の金属層６０を形成する工程は、実施例３（図３（ａ）〜図３（ｅ）、参照）と同じであるため図示、及び説明を省略する。

第２の樹脂層４１の第８の面４４には、レーザー保護層としての第３の金属層６０が形成されている（図３（ｅ）、参照）。この状態で、第３の金属層６０の第９の面６１、第１０の面６２、第１１の面６３を覆う第３の樹脂層７０を第１の樹脂層２０（図１（ｂ）、参照）と同様な方法で形成する（図４（ｂ）、参照）。

次に、第２の樹脂層４１の開口部４２ａ，４２ｂ内に第２の金属層５１を実施例２（図２（ｅ）、参照）と同様な方法で形成する（図４（ｃ）、参照）。第２の金属層５１は、開口部４２ａ内の第２の金属層５１ａと、開口部４２ｂ内の第２の金属層５１ｃとを有する。

このようにして形成された半導体装置１には、実施例１（図１（ｆ）、参照）と同様にＡｕスタッドバンプ８０が形成される。

以上説明した実施例４では、第３の金属層６０を覆う第３の樹脂層７０を形成していることが、実施例３と異なるが、同様な効果を得ることができる。
また、第３の金属層６０は電極１２ｂと共に、パターニングにより複数に分割して配置されている。従って、第３の金属層６０を第３の樹脂層７０で覆うことによって、複数の第３の金属層６０間のショート、第３の金属層６０と第２の金属層５１とのショートを防止できるという効果がある。
（センサーモジュール）

次に、センサーモジュールの１例について説明する。
図５は、センサーモジュールの１例を示す断面図である。図５において、センサーモジュール１１０は、前述した各実施例に記載した半導体装置１にセンサー素子１００を突起電極としてのＡｕスタッドバンプ８０を用いて接合された状態でパッケージに格納されている。パッケージは、透光性を有する材料からなるパッケージ本体１１１と、側壁部１１３と、金属蓋１１４によって構成され、これらによって形成される空間１１５に、半導体装置１とセンサー素子１００とが格納されている。

図示は省略するが、パッケージ本体１１１の内底面には内部電極が設けられており、半導体装置１の電極１２とワイヤボンディングで接続され、パッケージ本体１１１の外底面に設けられる外部電極１１７に接続電極により接続されている。

半導体装置１は、センサー素子１００が接合された状態でパッケージ本体１１１に固定されている。なお、センサー素子としては、例えば、加速度感知素子、圧力に反応する圧力感知素子、重さに反応する重量感知素子等が適合可能であるが、以降の説明では、センサー素子として振動ジャイロ素子１００を例示して説明する。よって、センサーモジュールはジャイロセンサーモジュールである。
次に、半導体装置１と振動ジャイロ素子１００の接合構造について説明する。まず、振動ジャイロ素子１００の１例を説明する。

図６は、振動ジャイロ素子の概略構成を示す平面図である。図６において、振動ジャイロ素子１００は、圧電材料である水晶を基材（主要部分を構成する材料）として形成されている。水晶は、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸及び光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。
そして、振動ジャイロ素子１００は、水晶結晶軸において直交するＸ軸及びＹ軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、平面と直交するＺ軸方向に所定の厚みを有している。なお、所定の厚みは、発振周波数（共振周波数）、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。

また、振動ジャイロ素子１００を成す平板は、水晶からの切り出し角度の誤差を、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々につき多少の範囲で許容できる。例えば、Ｘ軸を中心に０度から２度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。Ｙ軸及びＺ軸についても同様である。
振動ジャイロ素子１００は、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチング（ウエットエッチングまたはドライエッチング）により形成されている。なお、振動ジャイロ素子１００は、１枚の水晶ウエハーから複数個取りすることが可能である。

図６に示すように、振動ジャイロ素子１００は、ダブルＴ型と呼ばれる構成となっている。
振動ジャイロ素子１００は、中心部分に位置する基部１０８と、基部１０８からＹ軸に沿って延伸された振動部としての１対の検出用振動腕１０１ａ，１０１ｂと、検出用振動腕１０１ａ，１０１ｂと直交するように、基部１０８からＸ軸に沿って延伸された１対の連結腕１０２ａ，１０２ｂと、検出用振動腕１０１ａ，１０１ｂと平行になるように、連結腕１０２ａ，１０２ｂそれぞれの先端側からＹ軸に沿って延伸された振動部としての各１対の駆動用振動腕１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂとを備えている。

また、振動ジャイロ素子１００は、検出用振動腕１０１ａ，１０１ｂに、図示しない検出電極が形成され、駆動用振動腕１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂに、図示しない駆動電極が形成されている。
振動ジャイロ素子１００は、検出用振動腕１０１ａ，１０１ｂで、角速度を検出する検出振動系を構成し、連結腕１０２ａ，１０２ｂと駆動用振動腕１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂとで、振動ジャイロ素子１００を駆動する駆動振動系を構成している。

また、検出用振動腕１０１ａ，１０１ｂのそれぞれの先端部には、重り部１０５ａ，１０５ｂが形成され、駆動用振動腕１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂのそれぞれの先端部には、重り部１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂが形成されている。
これにより、振動ジャイロ素子１００は、小型化および角速度の検出感度の向上が図られている。

略四角形の基部１０８の各４隅からは、それぞれ連結梁１２３ａ，１２３ｂ，１２４ａ，１２４ｂが延伸され、連結梁１２３ａ，１２４ａの先端部は固定端１２１で連結されている。また、連結梁１２３ｂ，１２４ｂの先端部は固定端１２２で連結されている。固定端１２１，１２２の図示裏面側には、前述した検出電極または駆動電極が接続される接続電極１０９が、それぞれ３個ずつ適宜配分配置されている。接続電極１０９は、半導体装置１に接合する電極であって、半導体装置１に接合したときに振動ジャイロ素子１００をバランスよく保持する。連結梁１２３ａ，１２３ｂ，１２４ａ，１２４ｂは、平面視して波型を有し、梁長を長くすることによって、振動漏れ等を抑制している。

次に、半導体装置１と振動ジャイロ素子１００との接合構造について図面を参照して説明する。
図７は、半導体装置と振動ジャイロ素子との接合構造を示す部分断面図である。本実施例では、図６に示すように、振動ジャイロ素子１００の固定端１２１，１２２にはそれぞれ３個ずつの接続電極１０９が設けられ、半導体装置１には接続電極１０９に対応する位置にＡｕスタッドバンプ８０が設けられており、これらの接続電極１０９とＡｕスタッドバンプ８０とを接合する。図７では、そのうちの１箇所を例示して説明する。

半導体装置１の開口部４２ｂの内部には導電性ペーストとしてのＡｇペースト１３０がディスペンサー等で適量だけ供給されている。その状態で、半導体装置１のＡｕスタッドバンプ８０に接続電極１０９が位置するように振動ジャイロ素子１００を当接させて加熱炉内でＡｇペースト１３０を加熱硬化させることにより、半導体装置１と振動ジャイロ素子１００とが、電気的及び機械的に接合される。

このようにして、接続電極１０９は、Ａｇペースト１３０（Ａｕスタッドバンプ８０も含んで）第２の金属層５１ｃ、第１の金属層３１ｃを介して半導体素子１０の電極１２ｃに電気的に接続される。

Ａｇペースト１３０は、加熱硬化時に一時的に流動性が高まり、開口部４２ｂの内部から第２の樹脂層４１ｂの表面に流れ出すことがある。この際、開口部４２ｂの外側方向のテーパー角度θ１が内側方向のテーパー角度θ２よりも大きい（図１（ｄ）、参照）ことから、外側方向へのＡｇペーストの流れ出しを抑制することできる。このことは、流れ出したＡｇペースト１３０が、半導体装置１の外周側面に沿って半導体基板１１（電気的にＧＮＤ）まで達することを防ぐために有効である。

次に、振動ジャイロ素子１００の動作について説明する。
図８及び図９は、振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図である。図８は駆動振動状態を示し、図９（ａ），（ｂ）は、角速度が加わった状態における検出振動状態を示している。なお、図８及び図９において、振動状態を簡易に表現するために、各振動腕は線で表している。

図８において、振動ジャイロ素子１００の駆動振動状態を説明する。
まず、半導体装置１から駆動信号が印加されることにより、振動ジャイロ素子１００は角速度が加わらない状態において、駆動用振動腕１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂが矢印Ｅで示す方向に屈曲振動を行う。この屈曲振動は、実線で示す振動姿態と二点鎖線で示す振動姿態とを所定の周波数で繰り返している。

この駆動振動を行っている状態で、振動ジャイロ素子１００にＺ軸回りの角速度ωが加わると、振動ジャイロ素子１００は、図９に示すような振動を行う。
まず、図９（ａ）に示すように、駆動振動系を構成する駆動用振動腕１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ及び連結腕１０２ａ，１０２ｂには、矢印Ｂ方向のコリオリ力が働く。また同時に、検出用振動腕１０１ａ，１０１ｂは、矢印Ｂ方向のコリオリ力に呼応して、矢印Ｃ方向に変形する。

その後、図９（ｂ）に示すように、駆動用振動腕１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ及び連結腕１０２ａ，１０２ｂには、矢印Ｂ’方向に戻る力が働く。また同時に、検出用振動腕１０１ａ，１０１ｂは、矢印Ｂ’方向の力に呼応して、矢印Ｃ’方向に変形する。
このように、振動ジャイロ素子１００は、この一連の動作を交互に繰り返して新たな振動が励起される。
なお、矢印Ｂ，Ｂ’方向の振動は、重心Ｇに対して周方向の振動である。そして、振動ジャイロ素子１００は、検出用振動腕１０１ａ，１０１ｂに形成された検出電極が、振動により発生した水晶の歪を検出することで角速度を求めることができる。

上述したセンサーモジュール１１０は、実施例１〜実施例４に記載の製造方法で製造された半導体装置１を用いていることから、信頼性が高いセンサーモジュールを実現できる。

また、半導体装置１と振動ジャイロ素子１００との接合は、Ａｕスタッドバンプ８０で相互の高さ方向の位置を規制しつつ、Ａｇペースト１３０を用いて加熱硬化し、電気的接続と機械的接合を行う。この際、半導体素子１０の外側方向（エッジ方向）のテーパー角度θ１を、内側方向のテーパー角度θ２よりも大きくすることで、Ａｇペースト１３０が半導体基板１１のエッジ方向に流れにくくなり、その結果、半導体基板１１とのショートを防止することができる。よって、工程歩留まりを高めると共に、信頼性が高いセンサーモジュールを実現できる。

さらに、振動ジャイロ素子１００は、センサーモジュール１１０の状態でパッケージ本体１１１側からレーザー光を照射して共振周波数のトリミングを行うが、レーザー光の照射領域には、レーザー保護層が形成されていることから、レーザー光照射に起因する半導体素子１０へのダメージを防止できる。

なお、本実施例のセンサーモジュール１１０は、振動ジャイロ素子１００を１個備える構成を例示したが、図示した振動ジャイロ素子１００（第１の振動ジャイロ素子）に直交する第２の振動ジャイロ素子を備える２軸センサーモジュール、第１の振動ジャイロ素子及び第２の振動ジャイロ素子と直交する第３の振動ジャイロ素子を備える３軸センサーモジュールとすることが可能である。
（電子機器）

次に、上述したセンサーモジュール１１０を用いた電子機器について説明する。なお、図面は省略する。
電子機器として用いるセンサー素子としては、例えば、上述した振動ジャイロ素子、加速度センサー素子、重量感知素子、水晶振動子、弾性表面波素子（ＳＡＷ）、ＭＥＭＳ構造体、等があり、これらは、その機能によって、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピューター、デジタルカメラ、等に採用可能である。そして、小型で信頼性の高いセンサーモジュールを用いることで、電子機器の小型化、高信頼性を実現できる。

１…半導体装置、１０…半導体素子、１０ａ…第１の面、１２…電極、２０…第１の樹脂層、２２…第２の面、２３…第３の面、３１…第１の金属層、３３…第４の面、３４…第５の面、３５…第６の面、４１…第２の樹脂層、４２…開口部、５１…第２の金属層。

Claims (7)

1. 第１の面と、前記第１の面に位置する電極とを有する半導体素子を準備する工程と、
   前記電極を含む前記第１の面に、第１の樹脂層を形成する工程と、
   前記電極と電気的に接続し、前記第１の樹脂層の前記半導体素子と対向する第２の面とは反対側の第３の面に第１の金属層を形成する工程と、
   前記第１の金属層の前記第１の樹脂層と対向する第４の面と前記第４の面の反対側の第５の面を接続する第６の面と、前記第５の面と、を覆う第２の樹脂層を形成する工程と、
   前記第２の樹脂層に前記第５の面を露出する開口部を設ける工程と、
   前記第２の樹脂層が、前記第６の面を覆った状態で、前記開口部内に無電解メッキで第２の金属層を形成する工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記開口部が前記第５の面から拡がるテーパーを有し、
   前記半導体素子の外側方向のテーパー角度が、前記半導体素子の内側方向のテーパー角度よりも大きくなるよう形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記テーパーは、前記半導体素子の端部から前記開口部までの前記第２の樹脂層の量を、前記開口部から前記半導体素子の内側の前記第２の樹脂層の量よりも少なくした状態で、加熱硬化させることにより形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 第１の面と、前記第１の面に位置する電極を有する半導体素子と、
   前記第１の面に位置する第１の樹脂層と、
   前記電極と電気的に接続され、前記第１の樹脂層の前記半導体素子と対向する第２の面とは反対側の第３の面に位置する第１の金属層と、
   前記第１の金属層の前記第１の樹脂層と対向する第４の面と前記第４の面の反対側の第５の面とを接続する第６の面と、前記第５の面と、を覆い、且つ、前記第５の面の一部を露出する開口部を有する第２の樹脂層と、
   前記開口部の内部に無電解メッキで形成される第２の金属層と、
   を有することを特徴とする半導体装置。
5. 請求項４に記載の半導体装置において、
   前記開口部が前記第５の面から拡がるテーパーを有し、
   前記半導体素子の外側方向のテーパー角度が、前記半導体素子の内側方向のテーパー角度よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
6. 第１の面と、前記第１の面に位置する電極を有する半導体素子と、前記第１の面に位置する第１の樹脂層と、前記電極と電気的に接続され、前記第１の樹脂層の前記半導体素子と対向する第２の面とは反対側の第３の面に位置する第１の金属層と、前記第１の金属層の前記第１の樹脂層と対向する第４の面と、前記第４の面の反対側の第５の面とを接続する第６の面と、前記第５の面とを覆い、且つ、前記第５の面の一部を露出する開口部を有する第２の樹脂層と、前記開口部の内部に無電解メッキで形成される第２の金属層と、を有する半導体装置と、
   前記開口部の内部において、前記第２の金属層と接続される突起電極と、
   前記突起電極の前記第２の金属層と対向する面とは反対側に位置し、前記突起電極と当接する位置に配設される接続電極を有するセンサー素子と、
   前記第２の金属層と前記接続電極とが導電性ペーストで電気的に接続されていることを特徴とするセンサーモジュール。
7. 請求項６に記載のセンサーモジュールを有することを特徴とする電子機器。

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