JP2006200924A - Method of manufacturing pressure sensor - Google Patents

Method of manufacturing pressure sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2006200924A
JP2006200924A JP2005010341A JP2005010341A JP2006200924A JP 2006200924 A JP2006200924 A JP 2006200924A JP 2005010341 A JP2005010341 A JP 2005010341A JP 2005010341 A JP2005010341 A JP 2005010341A JP 2006200924 A JP2006200924 A JP 2006200924A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
metal film
pressure sensor
forming
pad
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005010341A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4507890B2 (en
Inventor
Manabu Tomisaka
学 富坂
Yoshifumi Watanabe
善文 渡辺
Hiroaki Tanaka
宏明 田中
Yasutoku Ninomiya
泰徳 二宮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2005010341A priority Critical patent/JP4507890B2/en
Publication of JP2006200924A publication Critical patent/JP2006200924A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4507890B2 publication Critical patent/JP4507890B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a pressure sensor capable of preventing a corrosive medium from intruding to the side of a pad from the interface between an Au film and an Al film and the pad from being corroded by heightening an adhesive force of the Au film and the Al film. <P>SOLUTION: The treatment of changing an adhesive force of the Al film 23 to be a substrate of the Au film 24 and a protective film 25 is executed. It is thereby possible to heighten an adhesive force of the Al film 23, the protective film 25, and the Au film 24. It is therefore possible to prevent a corrosive medium from intruding to the side of the pad through the interface between the Au film 24 and the protective film 25 and prevent the pad from being corroded. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体で構成されたセンシング部を構成するセンサ素子およびこのセンサ素子に備えられたパッドと電気的な接続が行われるボンディング部分の腐食を防止できる構造の圧力センサの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a sensor element that constitutes a sensing unit made of a semiconductor, and a method for manufacturing a pressure sensor having a structure that can prevent corrosion of a bonding part that is electrically connected to a pad provided in the sensor element. is there.

従来より、半導体で構成されたをセンサ素子およびこのセンサ素子に備えられたパッドと電気的な接続が行われるボンディング部分をメタルダイヤフラムで覆い、このメタルダイヤフラム内にオイルを充填した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, there has been proposed a structure in which a semiconductor diaphragm is covered with a metal diaphragm at a bonding portion that is electrically connected to a sensor element and a pad provided on the sensor element, and the metal diaphragm is filled with oil. (For example, refer to Patent Document 1).

このような構造の圧力センサでは、圧力センサに備えられた圧力導入孔を通じて圧力媒体となる流体が導入されると、その流体の圧力がメタルダイアフラムおよびオイルを介して、センサ素子に印加されることになる。このため、センサ素子に備えられたダイヤフラムが歪み、ダイヤフラム内に形成されたゲージ抵抗が圧縮応力もしくは引張応力によって変形し、これにより、センサ素子から流体の圧力に応じた検出信号が出力されるようになっている。   In a pressure sensor having such a structure, when a fluid as a pressure medium is introduced through a pressure introduction hole provided in the pressure sensor, the pressure of the fluid is applied to the sensor element via a metal diaphragm and oil. become. For this reason, the diaphragm provided in the sensor element is distorted, and the gauge resistance formed in the diaphragm is deformed by a compressive stress or a tensile stress, so that a detection signal corresponding to the fluid pressure is output from the sensor element. It has become.

このような構成の圧力センサの場合、メタルダイヤフラムが必要とされることから部品点数の増加になっており、また、メタルダイヤフラムによるオイルの密封構造が必要となることから、圧力センサの構造の複雑化を招くという問題がある。   In the case of a pressure sensor having such a configuration, the number of parts is increased because a metal diaphragm is required, and the structure of the pressure sensor is complicated because an oil sealing structure using a metal diaphragm is required. There is a problem of inviting.

これに対し、メタルダイヤフラムを無くす構造とすることも考えられるが、そのような構造とした場合、半導体で構成されたセンサ素子が腐食性の液体に曝されるような状況、例えばディーゼル車の排気清浄フィルタであるＤＰＦの差圧計測やエンジンルーム内の雰囲気中での圧力測定を行うようなものに圧力センサが適用された場合、ボンディング用のパッドの材質がＡｌであるために腐食が発生するという問題が発生する。   On the other hand, a structure that eliminates the metal diaphragm is also conceivable, but in such a structure, the sensor element composed of a semiconductor is exposed to a corrosive liquid, such as an exhaust of a diesel vehicle. When a pressure sensor is applied to a device that measures the differential pressure of the DPF, which is a clean filter, or measures the pressure in the atmosphere in the engine room, corrosion occurs because the bonding pad material is Al. The problem occurs.

このような腐食を防止するには、Ａｌで構成されたボンディング用のパッドの表面にＡｕを塗布するという手法をとれば良いと考えられ、そのＡｕの塗布方法として、パッドにのみ有機溶剤に分散させたＡｕの粒子を吹き付けたのち熱処理によって焼結させる手法を採用することができる。
特開平７−２４３９２６号公報 In order to prevent such corrosion, it is considered that Au should be applied to the surface of the bonding pad made of Al. As the Au application method, only the pad is dispersed in an organic solvent. It is possible to employ a technique in which the Au particles are sprayed and then sintered by heat treatment.
JP 7-243926 A

しかし、有機溶剤に分散させたＡｕの粒子を吹き付けたのち熱処理によって焼結させる手法の場合、ＡｌとＡｕとの密着力が弱く、Ａｕ膜が剥がれる等により、それらの界面から腐食媒体がパッド側に浸入し、侵食されることが新たに確認された。   However, in the case of a technique in which Au particles dispersed in an organic solvent are sprayed and then sintered by heat treatment, the adhesion between Al and Au is weak and the Au film is peeled off, etc. It was newly confirmed that it invaded and eroded.

本発明は上記点に鑑みて、Ａｕ膜とＡｌ膜との密着力を高めることで、これらの界面から腐食媒体がパッド側に浸入することを防止でき、パッドが腐食されることを防止できる圧力センサの製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention can prevent the corrosive medium from entering the pad side from these interfaces by increasing the adhesion between the Au film and the Al film, and can prevent the pad from being corroded. An object is to provide a method for manufacturing a sensor.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧力センサの製造方法において、第１金属膜（２３）におけるパッドとなる領域および保護膜（２５）のうちパッドの周囲に位置する部分の上に金属粒子を分散させた有機溶剤を吹き付けたのち熱処理によって焼結させることで第２金属膜（２４）を形成するようになっており、さらに、この第２金属膜（２４）を形成する工程の前に、第１金属膜（２３）におけるパッドとなる領域および保護膜（２５）のうちパッドの周囲に位置する部分の表面に対して、第２金属膜（２４）との密着力を高める処理を行うことを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in the method for manufacturing a pressure sensor, a portion of the first metal film (23) to be a pad and a portion of the protective film (25) located around the pad. A second metal film (24) is formed by spraying an organic solvent having metal particles dispersed thereon and then sintering by heat treatment, and further forming the second metal film (24). Before the step of forming, the adhesion force with the second metal film (24) to the surface of the first metal film (23) and the surface of the protective film (25) located around the pad. It is characterized by performing a process for increasing.

このように、第２金属膜（２４）の下地となる第１金属膜（２３）や保護膜（２５）の密着力を高める処理を行っている。このため、第２金属膜（２４）と保護膜（２５）との界面を通じて腐食媒体がパッド側に浸入することを防止でき、パッドが腐食されることを防止することが可能となる。   Thus, the process which raises the adhesive force of the 1st metal film (23) used as the foundation | substrate of a 2nd metal film (24) and a protective film (25) is performed. For this reason, it is possible to prevent the corrosive medium from entering the pad side through the interface between the second metal film (24) and the protective film (25), and it is possible to prevent the pad from being corroded.

例えば、請求項２に示されるように、第１金属膜（２３）をＡｌ膜によって形成し、金属粒子としてＡｕ粒子が含まれた有機溶剤を用いて、第２金属膜（２４）をＡｕ膜（２４）が含まれる膜によって形成することができる。   For example, as shown in claim 2, the first metal film (23) is formed of an Al film, and the second metal film (24) is formed of an Au film using an organic solvent containing Au particles as metal particles. It can be formed by a film containing (24).

請求項３に記載の発明では、密着力を変える処理を行う工程として、アルゴン（Ａｅ）又は窒素（Ｎ2）とフロロカーボン（ＣＦ4）を含むガス雰囲気中においてプラズマ処理を行うことを特徴としている。 The invention according to claim 3 is characterized in that the plasma treatment is performed in a gas atmosphere containing argon (Ae) or nitrogen (N 2 ) and fluorocarbon (CF 4 ) as the step of changing the adhesion. .

このように、アルゴン（Ａｅ）又は窒素（Ｎ2）とフロロカーボン（ＣＦ4）を含むガス雰囲気中においてプラズマ処理を行うことで、第１金属膜（２３）におけるパッドとなる領域および保護膜（２５）のうちパッドの周囲に位置する部分の表面に対して、第２金属膜（２４、２７〜２９）との密着力を変えることができる。 As described above, by performing plasma treatment in a gas atmosphere containing argon (Ae) or nitrogen (N 2 ) and fluorocarbon (CF 4 ), a region serving as a pad in the first metal film (23) and a protective film (25 ) Can be changed in adhesion to the second metal film (24, 27-29) with respect to the surface of the portion located around the pad.

請求項４に記載の発明では、密着力を変える処理を行う工程を行ったのち、第２金属膜（２４）を形成する工程の前に、半導体基板（２１）を加熱して水の沸点以上まで加熱する工程を行うことを特徴としている。   In the invention according to claim 4, after performing the process of changing the adhesion force, before the process of forming the second metal film (24), the semiconductor substrate (21) is heated to the boiling point of water or higher. It is characterized by performing the process of heating up to.

このように半導体基板（２１）を加熱しておくことにより、第２金属膜（２４）の下地となる第１金属膜（２３）や保護膜（２５）の密着力をより高めることが可能となる。   By heating the semiconductor substrate (21) in this way, it is possible to further increase the adhesion of the first metal film (23) and the protective film (25) which are the base of the second metal film (24). Become.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態が適用された圧力センサについて説明する。図１に、本実施形態における圧力センサＳ１の断面図を示し、この図に基づいて説明する。なお、この圧力センサＳ１は、例えば、ディーゼル車の排気清浄フィルタであるＤＰＦの差圧計測等に適用される。 (First embodiment)
Hereinafter, a pressure sensor to which an embodiment of the present invention is applied will be described. FIG. 1 shows a cross-sectional view of the pressure sensor S1 in the present embodiment, which will be described based on this drawing. The pressure sensor S1 is applied to, for example, differential pressure measurement of a DPF that is an exhaust purification filter of a diesel vehicle.

図１に示されるように、第１のケースとしてのコネクタケース１０は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂を型成形することにより作られ、本実施形態では略円柱状をなしている。この樹脂ケースとしてのコネクタケース１０の一端部（図１中、下方側の端部）には、凹部１１が形成されている。   As shown in FIG. 1, a connector case 10 as a first case is made by molding a resin such as PPS (polyphenylene sulfide) or PBT (polybutylene terephthalate). In this embodiment, the connector case 10 has a substantially cylindrical shape. I am doing. A concave portion 11 is formed at one end (the lower end in FIG. 1) of the connector case 10 as the resin case.

この凹部１１の底面には、圧力検出用のセンサ素子２０が配設されている。   A sensor element 20 for pressure detection is disposed on the bottom surface of the recess 11.

センサ素子２０は、その表面に受圧面としてのダイアフラムを有し、このダイアフラムの表面に形成されたゲージ抵抗により、ダイアフラムが受けた圧力を電気信号に変換し、この電気信号をセンサ信号として出力する半導体ダイアフラム式のものである。   The sensor element 20 has a diaphragm as a pressure receiving surface on the surface thereof, and converts the pressure received by the diaphragm into an electrical signal by a gauge resistance formed on the surface of the diaphragm, and outputs the electrical signal as a sensor signal. It is a semiconductor diaphragm type.

そして、センサ素子２０は、ガラス等よりなる台座２０ａに陽極接合等により一体化されており、この台座２０ａを凹部１１の底面に接着することで、センサ素子２０はコネクタケース１０に搭載されている。   The sensor element 20 is integrated with a pedestal 20a made of glass or the like by anodic bonding or the like, and the sensor element 20 is mounted on the connector case 10 by bonding the pedestal 20a to the bottom surface of the recess 11. .

また、コネクタケース１０には、センサ素子２０と外部の回路等とを電気的に接続するための複数個の金属製棒状のターミナル１２が貫通している。   In addition, a plurality of metal rod-shaped terminals 12 for electrically connecting the sensor element 20 and an external circuit or the like pass through the connector case 10.

本実施形態では、ターミナル１２は黄銅（真鍮）にメッキ処理（例えばＮｉメッキ）を施した材料よりなり、インサートモールドによりコネクタケース１０と一体に成形されることによってコネクタケース１０内にて保持されている。   In the present embodiment, the terminal 12 is made of a material obtained by plating brass (brass) (for example, Ni plating), and is held in the connector case 10 by being integrally formed with the connector case 10 by insert molding. Yes.

各ターミナル１２の一端側（図１中、下方端側）の端部は、センサ素子２０の搭載領域の周囲において凹部１１の底面から突出して配置されている。一方、各ターミナル１２の他端側（図１中、上方端側）の端部は、コネクタケース１０の他端側の開口部１５内に露出している。   The end of each terminal 12 on one end side (the lower end side in FIG. 1) is disposed so as to protrude from the bottom surface of the recess 11 around the mounting area of the sensor element 20. On the other hand, the end of each terminal 12 on the other end side (the upper end side in FIG. 1) is exposed in the opening 15 on the other end side of the connector case 10.

この凹部１１内に突出する各ターミナル１２の一端部とセンサ素子２０とは、金やアルミニウム等のボンディングワイヤ１３により結線され電気的に接続されている。なお、ここで説明したセンサ素子２０とボンディングワイヤ１３との電気的な接続構造が本発明の特徴となる部分であり、この接続構造の詳細については後で説明を行うことにする。   One end of each terminal 12 protruding into the recess 11 and the sensor element 20 are connected and electrically connected by a bonding wire 13 such as gold or aluminum. The electrical connection structure between the sensor element 20 and the bonding wire 13 described here is a feature of the present invention, and details of this connection structure will be described later.

また、凹部１１内にはシリコン系樹脂等からなるシール剤１４が設けられており、このシール剤１４によって、凹部１１に突出するターミナル１２の根元部とコネクタケース１０との隙間が封止されている。   Further, a sealing agent 14 made of silicon resin or the like is provided in the recess 11, and the seal agent 14 seals a gap between the base portion of the terminal 12 protruding into the recess 11 and the connector case 10. Yes.

そして、ハウジング１０の一面１０ａ側において、センサ素子２０やボンディングワイヤ１３およびターミナル１２の根元部等を覆うようにゲル保護層１５が備えられている。   A gel protective layer 15 is provided on the one surface 10 a side of the housing 10 so as to cover the sensor element 20, the bonding wire 13, the root portion of the terminal 12, and the like.

一方、図１において、コネクタケース１０の他端部（図１中、上方側の端部）側は開口部１６となっており、この開口部１６は、ターミナル１２の他端側を例えばワイヤハーネス等の外部配線部材（図示せず）を介して上記外部回路（車両のＥＣＵ等）に電気的に接続するためのコネクタ部となっている。   On the other hand, in FIG. 1, the other end portion (upper end portion in FIG. 1) side of the connector case 10 is an opening portion 16, and this opening portion 16 connects the other end side of the terminal 12 to, for example, a wire harness. This is a connector portion for electrically connecting to the external circuit (such as an ECU of the vehicle) via an external wiring member (not shown).

つまり、開口部１６内に露出する各ターミナル１２の他端側は、このコネクタ部によって外部と電気的に接続が可能となっている。こうして、センサ素子２０と外部との間の信号の伝達は、ボンディングワイヤ１３およびターミナル１２を介して行われるようになっている。   That is, the other end side of each terminal 12 exposed in the opening 16 can be electrically connected to the outside by this connector portion. Thus, signal transmission between the sensor element 20 and the outside is performed via the bonding wire 13 and the terminal 12.

また、図１に示されるように、コネクタケース１０の一端部には、第２のケースとしてのハウジング３０が組み付けられている。具体的には、ハウジング３０には収容凹部３０ａが形成されており、この収容凹部３０ａ内にコネクタケース１０の一端側が挿入されることで、コネクタケース１０にハウジング３０が組みつけられた構成となっている。   As shown in FIG. 1, a housing 30 as a second case is assembled to one end of the connector case 10. Specifically, the housing 30 is provided with a housing recess 30a, and the housing 30 is assembled to the connector case 10 by inserting one end of the connector case 10 into the housing recess 30a. ing.

これにより、第１のケースとしてのコネクタケース１０と第２のケースとしてのハウジング３０とが一体に組み付けられてなるケーシング１００が構成されており、このケーシング１００内にセンサ素子２０が設けられた形となっている。   Thus, a casing 100 is formed in which the connector case 10 as the first case and the housing 30 as the second case are assembled together, and the sensor element 20 is provided in the casing 100. It has become.

このハウジング３０は、例えばアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属材料よりなるものであり、測定対象物からの測定圧力が導入される圧力導入孔３１と、圧力センサＳ１を測定対象物に固定するためのネジ部３２とを有する。上述したように、測定対象物としては、例えばディーゼル車の排気清浄フィルタであるＤＰＦであり、測定圧力は、そのＤＰＦの差圧などである。   The housing 30 is made of, for example, a metal material mainly composed of aluminum (Al), and fixes the pressure introduction hole 31 into which the measurement pressure from the measurement object is introduced and the pressure sensor S1 to the measurement object. And a screw part 32. As described above, the measurement object is, for example, a DPF that is an exhaust purification filter of a diesel vehicle, and the measurement pressure is a differential pressure of the DPF.

さらに、ハウジング３０における収容凹部３０ａには、コネクタケース１０の先端面１０ａと対向する一面３０ｂが備えられている。この一面３０ｂにコネクタケース１０が接触することで、コネクタケース１０の位置決めが為されるようになっている。   Further, the housing recess 30 a of the housing 30 is provided with a surface 30 b that faces the front end surface 10 a of the connector case 10. The connector case 10 is positioned by the contact of the connector case 10 with the one surface 30b.

また、コネクタケース１０の先端面１０ａには、圧力導入孔３１の外縁を囲むように、環状の溝（Ｏリング溝）１７が形成され、この溝１７内には、Ｏリング１８が配設されており、コネクタケース１０の先端面１０ａとハウジング３０の一面３０ｂとの界面から導入された測定対象物となる流体が洩れないようにされている。   Further, an annular groove (O-ring groove) 17 is formed on the distal end surface 10 a of the connector case 10 so as to surround the outer edge of the pressure introducing hole 31, and an O-ring 18 is disposed in the groove 17. Thus, the fluid as the measurement object introduced from the interface between the front end surface 10a of the connector case 10 and the one surface 30b of the housing 30 is prevented from leaking.

そして、図１に示されるように、ハウジング３０のうち収容凹部３０ａ側の端部がコネクタケース１０の一端部にかしめられることで、かしめ部３６が形成され、それによって、ハウジング３０とコネクタケース１０とが固定され一体化されている。   As shown in FIG. 1, the end portion on the housing recess 30 a side of the housing 30 is caulked to one end portion of the connector case 10 to form a caulking portion 36, thereby forming the housing 30 and the connector case 10. Are fixed and integrated.

こうしてコネクタケース１０とハウジング３０とが組み合わされることで構成された圧力センサＳ１では、圧力導入孔３１を通じて測定対象物となる流体が導入されると、その流体の圧力は、ゲル保護層１５を介して、センサ素子２０、ボンディングワイヤ１３、ターミナル１２に印加されることになる。   In the pressure sensor S <b> 1 configured by combining the connector case 10 and the housing 30 in this manner, when a fluid to be measured is introduced through the pressure introduction hole 31, the pressure of the fluid passes through the gel protective layer 15. Thus, it is applied to the sensor element 20, the bonding wire 13, and the terminal 12.

次に、上記のように構成された圧力センサＳ１におけるセンサ素子２０とボンディングワイヤ１３との電気的な接続構造について説明する。図２は、センサ素子２０とボンディングワイヤ１３との電気的な接続部分の断面構造を示した図である。   Next, an electrical connection structure between the sensor element 20 and the bonding wire 13 in the pressure sensor S1 configured as described above will be described. FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of an electrical connection portion between the sensor element 20 and the bonding wire 13.

図２に示されるように、センサ素子２０が作り込まれた半導体チップ２１の表面にはＳｉＮ等で構成された絶縁膜２２が形成されている。この絶縁膜２２の表面にはＡｌ膜２３が形成されている。このＡｌ膜２３は、本発明における第１金属膜に相当するもので、絶縁膜２２に形成された図示しないコンタクトホールを通じてセンサ素子２０の所望部位と電気的に接続された構造となっている。   As shown in FIG. 2, an insulating film 22 made of SiN or the like is formed on the surface of the semiconductor chip 21 in which the sensor element 20 is formed. An Al film 23 is formed on the surface of the insulating film 22. The Al film 23 corresponds to the first metal film in the present invention, and has a structure in which it is electrically connected to a desired portion of the sensor element 20 through a contact hole (not shown) formed in the insulating film 22.

また、Ａｌ膜２３の表面には、耐腐食性を有するＡｕ膜２４が形成されている。このＡｕ膜２４は、本発明における第２金属膜に相当するもので、絶縁膜２２およびＡｌ膜２３の表面に形成された保護膜２５の露出箇所、つまりＡｌ膜２３のパッドとなる領域の表面および保護膜２５のうちのパッドの周囲に形成されている。   Further, an Au film 24 having corrosion resistance is formed on the surface of the Al film 23. The Au film 24 corresponds to the second metal film in the present invention, and the exposed portion of the protective film 25 formed on the surfaces of the insulating film 22 and the Al film 23, that is, the surface of the region serving as the pad of the Al film 23. The protective film 25 is formed around the pad.

このＡｕ膜２４は、Ａｌ膜２３やＳｉＮ等で構成される保護膜２５に対して後述するように密着力を高めるための処理を行うことにより、高い密着力を持ったものとなっている。   The Au film 24 has a high adhesive force by performing a treatment for increasing the adhesive force as will be described later on the protective film 25 composed of the Al film 23, SiN or the like.

そして、このＡｕ膜２４の表面にボンディングワイヤ１３が接合され、Ａｕ膜２４およびＡｌ膜２３を介して、ボンディングワイヤ１３が半導体チップ２１に形成されたセンサ素子２０と電気的に接合された構造となっている。   A bonding wire 13 is bonded to the surface of the Au film 24, and the bonding wire 13 is electrically bonded to the sensor element 20 formed on the semiconductor chip 21 via the Au film 24 and the Al film 23. It has become.

続いて、本実施形態における圧力センサＳ１の製造方法について説明する。ただし、圧力センサＳ１の基本的な製造方法に関しては従来と同様であるため、ここでは、本発明の特徴部分となるセンサ素子２０とボンディングワイヤ１３との電気的な接続部分における製造方法に関して説明することとする。   Then, the manufacturing method of pressure sensor S1 in this embodiment is demonstrated. However, since the basic manufacturing method of the pressure sensor S1 is the same as the conventional one, here, a manufacturing method in an electrical connection portion between the sensor element 20 and the bonding wire 13 which is a characteristic portion of the present invention will be described. I will do it.

図３は、図２に示したセンサ素子２０とボンディングワイヤ１３との電気的な接続部分の製造工程を示したものである。   FIG. 3 shows a manufacturing process of an electrical connection portion between the sensor element 20 and the bonding wire 13 shown in FIG.

まず、従来から周知となっている手法によって半導体チップ２１に対してゲージ抵抗などのセンサ素子２０を作り込み、その後、電気化学エッチング等の手法によりダイアフラムを形成する。そして、図３（ａ）に示されるように、絶縁膜２２を形成したのち、図３（ｂ）に示されるように、第１金属膜となるＡｌ膜２３をデポジション等によって形成したのち、パターニングして所望位置に残す。   First, a sensor element 20 such as a gauge resistor is formed on the semiconductor chip 21 by a conventionally known method, and then a diaphragm is formed by a method such as electrochemical etching. Then, as shown in FIG. 3A, after forming the insulating film 22, as shown in FIG. 3B, after forming the Al film 23 to be the first metal film by deposition or the like, Pattern it and leave it in the desired position.

続いて、図３（ｃ）に示されるように、Ａｌ膜２３および絶縁膜２２の表面に窒化珪素膜や酸化珪素膜に窒化珪素膜を積層した膜等で構成された保護膜２５を成膜したのち、フォトエッチング等を行うことで、保護膜２５のうちＡｌ膜２３のパッドとなる領域の上部に形成された部分を除去する。これにより、Ａｌ膜２３のパッドとなる領域が露出した状態となる。   Subsequently, as shown in FIG. 3C, a protective film 25 composed of a silicon nitride film or a silicon oxide film laminated on a surface of the Al film 23 and the insulating film 22 is formed. After that, by performing photo-etching or the like, the portion of the protective film 25 formed on the upper portion of the region that becomes the pad of the Al film 23 is removed. As a result, a region to be a pad of the Al film 23 is exposed.

次に、図示しないが並行平板のプラズマ処理装置のチャンバ内において、アルゴン（Ａｒ）又は窒素（Ｎ2）とフロロカーボン（ＣＦ4）からなるガス雰囲気とした状態でプラズマ処理を行う。これにより、図３（ｄ）に示されるように、後で形成されるＡｕ膜２４の下地となるＡｌ膜２３や保護膜２５の密着力が変えられる。 Next, plasma processing is performed in a gas atmosphere composed of argon (Ar) or nitrogen (N 2 ) and fluorocarbon (CF 4 ) in a chamber of a parallel plate plasma processing apparatus (not shown). As a result, as shown in FIG. 3D, the adhesion of the Al film 23 and the protective film 25 that are the bases of the Au film 24 to be formed later can be changed.

具体的には、Ａｌ膜２３や保護膜２５に関して、Ａｕ膜２４との密着力が高められる。このような密着力の変更のメカニズムについては、明らかになってはいないが、Ａｌ膜２３やＳｉＮ等で構成された保護膜２５の表面に自然に形成される酸化膜が蒸気処理によって除去されると共に、その除去された部分にフッ素が残り、Ａｕ膜２４が形成されたときにフッ素が密着力を高めるように作用していると考えられる。特に、残されたフッ素の作用により、Ａｕ膜２４が形成されたときにＡｕがＡｌ中に移動して金属−金属結合となって、密着力が高められると考えられる。   Specifically, the adhesion of the Al film 23 and the protective film 25 to the Au film 24 is enhanced. Although the mechanism for changing the adhesive force is not clarified, the oxide film naturally formed on the surface of the protective film 25 made of Al film 23, SiN or the like is removed by the vapor treatment. At the same time, it is considered that fluorine remains in the removed portion, and that the fluorine acts to enhance the adhesion when the Au film 24 is formed. In particular, it is considered that due to the action of the remaining fluorine, when the Au film 24 is formed, Au moves into Al and becomes a metal-metal bond, thereby improving the adhesion.

なお、ここでのプラズマ処理装置を本工程のみでなく、本工程よりも前の工程から連続して用いるようにし、各工程をプラズマ処理装置内で連続して行うようにすれば、半導体チップ２１の大気暴露を防ぐことができるため、大気中に含まれる粒子等の半導体チップ２１の表面への付着も防止できる。   If the plasma processing apparatus here is used continuously from not only this process but also from the process before this process, and each process is performed continuously in the plasma processing apparatus, the semiconductor chip 21 is used. Therefore, it is possible to prevent the particles contained in the atmosphere from adhering to the surface of the semiconductor chip 21.

続いて、Ａｌ膜２３のうちパッドとなる領域および保護膜２５のうちパッドの周囲に位置する部分の表面に、Ａｕ粒子を分散させた有機溶媒を吹き付けたのち熱処理によって焼結させることでＡｕ膜２４を形成する。このとき、Ａｕ粒子を分散させた有機溶媒を吹き付ける前に、予め半導体チップ２１を通常の気圧下もしくは減圧下で加熱し、水の沸点異常の温度としておくことで、よりＡｕ膜２４とＡｌ膜２３および保護膜２５との密着力を高めることも可能である。   Subsequently, an Au film is formed by spraying an organic solvent in which Au particles are dispersed on the surface of the Al film 23 to be a pad and the surface of the protective film 25 located around the pad, and then sintering by heat treatment. 24 is formed. At this time, before spraying the organic solvent in which Au particles are dispersed, the semiconductor chip 21 is heated in advance under a normal pressure or a reduced pressure so that the temperature of the water has an abnormal boiling point. It is also possible to increase the adhesion between the protective film 23 and the protective film 25.

この後、超音波ボンディングなどによってボンディングワイヤ１３をＡｕ膜２５の表面に接合することで、図２に示した電気的な接続構造が完成する。   Thereafter, the bonding wire 13 is bonded to the surface of the Au film 25 by ultrasonic bonding or the like, thereby completing the electrical connection structure shown in FIG.

以上説明した本実施形態の圧力センサＳ１の製造方法によれば、Ａｕ膜２４の下地となるＡｌ膜２３や保護膜２５の密着力を変える処理を行っている。このため、Ａｌ膜２３や保護膜２５とＡｕ膜２４との密着力を高くすることが可能となる。   According to the manufacturing method of the pressure sensor S1 of the present embodiment described above, the process of changing the adhesion of the Al film 23 and the protective film 25 that are the base of the Au film 24 is performed. For this reason, it is possible to increase the adhesion between the Al film 23 or the protective film 25 and the Au film 24.

このため、Ａｕ膜２４と保護膜２５との界面を通じて腐食媒体がパッド側に浸入することを防止でき、パッドが腐食されることを防止することが可能となる。   For this reason, it is possible to prevent the corrosive medium from entering the pad side through the interface between the Au film 24 and the protective film 25 and to prevent the pad from being corroded.

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、Ａｕ膜２４の下地となるＡｌ膜２３や保護膜２５の密着力を変える処理をプラズマ処理によって行っているが、これらの場所にＵＶ照射を行うことによっても同様の効果を得ることができる。 (Second Embodiment)
In the first embodiment, the processing for changing the adhesion of the Al film 23 and the protective film 25 serving as the base of the Au film 24 is performed by plasma processing, but the same effect can be obtained by performing UV irradiation on these places. Can be obtained.

（他の実施形態）
上記実施形態では、Ａｌ膜２３の表面にＡｕ膜２４を形成する電気的な接続構造を採用する場合について説明した。しかしながら、このような構造は単なる一例を示したものであり、他の構造としても構わない。 (Other embodiments)
In the above embodiment, the case where the electrical connection structure in which the Au film 24 is formed on the surface of the Al film 23 is employed has been described. However, such a structure is merely an example, and other structures may be used.

例えば、Ａｌ膜２３の表面にＡｌ膜、Ｔｉ膜およびＮｉ膜を配置してＡｕ膜２４を配置するような構成とし、第２金属膜が多種類の金属の積層膜で構成されたものとしても構わない。また、単にＴｉ膜のみがＡｌ膜２３とＡｕ膜２４との間に挟み込まれたような構造であっても構わない。   For example, an Al film, a Ti film, and an Ni film may be disposed on the surface of the Al film 23 so that the Au film 24 is disposed, and the second metal film may be composed of a multi-layered metal film. I do not care. Alternatively, a structure in which only the Ti film is sandwiched between the Al film 23 and the Au film 24 may be employed.

本発明の第１実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the pressure sensor in 1st Embodiment of this invention. 図１に示す圧力センサにおけるセンサ素子とボンディングワイヤとの接合部分における電気的な接続構造の断面図である。It is sectional drawing of the electrical connection structure in the junction part of the sensor element and bonding wire in the pressure sensor shown in FIG. 図１に示す圧力センサにおけるセンサ素子とボンディングワイヤとの接合部分における電気的な接続構造の製造工程を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing process of the electrical connection structure in the junction part of the sensor element and bonding wire in the pressure sensor shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

Ｓ１…圧力センサ、１０…コネクタケース、１３…ボンディングワイヤ、２０…センサ素子、２１…半導体チップ（半導体基板）、２２…絶縁膜、２３…Ａｌ膜、２４…Ａｕ膜、２５…保護膜、３０…ハウジング。   S1 ... Pressure sensor, 10 ... Connector case, 13 ... Bonding wire, 20 ... Sensor element, 21 ... Semiconductor chip (semiconductor substrate), 22 ... Insulating film, 23 ... Al film, 24 ... Au film, 25 ... Protective film, 30 …housing.

Claims (4)

センサ素子（２０）が形成された半導体基板（２１）を用意する工程と、
前記半導体基板（２１）の表面に、前記センサ素子（２０）の所望場所に繋がるコンタクトホールが形成されてなる絶縁膜（２２）を形成する工程と、
前記絶縁膜（２２）の上の所定領域に、前記コンタクトホールを通じて前記センサ素子（２０）と電気的に接続される第１金属膜（２３）を形成する工程と、
前記第１金属膜（２３）におけるパッドとなる領域が露出するように、前記第１金属膜（２３）および前記絶縁膜（２２）の上に保護膜（２５）を形成する工程と、
前記第１金属膜（２３）におけるパッドとなる領域および前記保護膜（２５）のうち前記パッドの周囲に位置する部分の上に金属粒子を分散させた有機溶剤を吹き付けたのち熱処理によって焼結させることで第２金属膜（２４）を形成する工程とを有し、
前記半導体基板（２１）に形成された前記センサ素子（２０）により、圧力導入孔（３１）から導入された圧力測定対象の圧力に応じた検出信号を発生させるように構成される圧力センサの製造方法において、
前記第２金属膜（２４）を形成する工程の前に、前記第１金属膜（２３）におけるパッドとなる領域および前記保護膜（２５）のうち前記パッドの周囲に位置する部分の表面に対して、前記第２金属膜（２４）との密着力を高める処理を行う工程を行うことを特徴とする圧力センサの製造方法。 Preparing a semiconductor substrate (21) on which a sensor element (20) is formed;
Forming an insulating film (22) on the surface of the semiconductor substrate (21) in which a contact hole connected to a desired location of the sensor element (20) is formed;
Forming a first metal film (23) electrically connected to the sensor element (20) through the contact hole in a predetermined region on the insulating film (22);
Forming a protective film (25) on the first metal film (23) and the insulating film (22) such that a region to be a pad in the first metal film (23) is exposed;
After spraying an organic solvent in which metal particles are dispersed on the region of the first metal film (23) and the portion of the protective film (25) located around the pad, sintering is performed by heat treatment. And forming a second metal film (24).
Manufacture of a pressure sensor configured to generate a detection signal according to the pressure of the pressure measurement object introduced from the pressure introduction hole (31) by the sensor element (20) formed on the semiconductor substrate (21). In the method
Prior to the step of forming the second metal film (24), the region of the first metal film (23) and the surface of the portion of the protective film (25) located around the pad A process for producing a pressure sensor, comprising performing a process of increasing the adhesion with the second metal film (24). 前記第１金属膜（２３）を形成する工程では、前記第１金属膜（２３）をＡｌ膜によって形成し、
前記第２金属膜（２４）を形成する工程では、前記金属粒子としてＡｕ粒子が含まれた有機溶剤を用い、前記第２金属膜（２４）をＡｕ膜（２４）が含まれる膜によって形成することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサの製造方法。 In the step of forming the first metal film (23), the first metal film (23) is formed of an Al film,
In the step of forming the second metal film (24), an organic solvent containing Au particles is used as the metal particles, and the second metal film (24) is formed of a film containing the Au film (24). The method of manufacturing a pressure sensor according to claim 1. 前記密着力を変える処理を行う工程では、アルゴン（Ａｅ）又は窒素（Ｎ2）とフロロカーボン（ＣＦ4）を含むガス雰囲気中においてプラズマ処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサの製造方法。 The plasma treatment is performed in a gas atmosphere containing argon (Ae) or nitrogen (N 2 ) and fluorocarbon (CF 4 ) in the step of changing the adhesion. A manufacturing method of a pressure sensor. 前記密着力を変える処理を行う工程を行ったのち、前記第２金属膜（２４）を形成する工程の前に、前記半導体基板（２１）を加熱して水の沸点以上まで加熱する工程を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力センサの製造方法。
After performing the process of changing the adhesion force, before the process of forming the second metal film (24), there is a process of heating the semiconductor substrate (21) to the boiling point of water or higher. The method for manufacturing a pressure sensor according to claim 1, wherein the pressure sensor is manufactured as described above.
JP2005010341A 2005-01-18 2005-01-18 Manufacturing method of pressure sensor Expired - Fee Related JP4507890B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005010341A JP4507890B2 (en) 2005-01-18 2005-01-18 Manufacturing method of pressure sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005010341A JP4507890B2 (en) 2005-01-18 2005-01-18 Manufacturing method of pressure sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006200924A true JP2006200924A (en) 2006-08-03
JP4507890B2 JP4507890B2 (en) 2010-07-21

Family

ID=36959077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005010341A Expired - Fee Related JP4507890B2 (en) 2005-01-18 2005-01-18 Manufacturing method of pressure sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4507890B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009036627A (en) * 2007-08-01 2009-02-19 Denso Corp Semiconductor device
US8108157B2 (en) 2008-02-18 2012-01-31 The University Of Akron Electrospun fibrous nanocomposites as permeable, flexible strain sensors
CN110967046A (en) * 2018-09-28 2020-04-07 横河电机株式会社 Sensor unit, transmitter provided with sensor unit, method for manufacturing sensor unit, and method for manufacturing transmitter

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5699843B2 (en) * 2011-07-27 2015-04-15 株式会社デンソー Pressure sensor

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01183165A (en) * 1988-01-18 1989-07-20 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor pressure sensor
JPH1065312A (en) * 1996-08-20 1998-03-06 Taiyo Yuden Co Ltd Formation of conductor pattern
JPH10107058A (en) * 1996-10-02 1998-04-24 Denso Corp Thick film circuit board and formation of its wire bonding electrode
JPH10135217A (en) * 1996-10-29 1998-05-22 Taiyo Yuden Co Ltd Method of forming bumps
JP2000223527A (en) * 1999-01-28 2000-08-11 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP2002016100A (en) * 2000-06-30 2002-01-18 Ibiden Co Ltd Electronic component-mounting substrate and its manufacturing method
JP2002270623A (en) * 2001-03-09 2002-09-20 Sekisui Chem Co Ltd Electronic component manufacturing method
WO2004059722A1 (en) * 2002-12-24 2004-07-15 Denso Corporation Semiconductor sensor and plating method for semiconductor device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01183165A (en) * 1988-01-18 1989-07-20 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor pressure sensor
JPH1065312A (en) * 1996-08-20 1998-03-06 Taiyo Yuden Co Ltd Formation of conductor pattern
JPH10107058A (en) * 1996-10-02 1998-04-24 Denso Corp Thick film circuit board and formation of its wire bonding electrode
JPH10135217A (en) * 1996-10-29 1998-05-22 Taiyo Yuden Co Ltd Method of forming bumps
JP2000223527A (en) * 1999-01-28 2000-08-11 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP2002016100A (en) * 2000-06-30 2002-01-18 Ibiden Co Ltd Electronic component-mounting substrate and its manufacturing method
JP2002270623A (en) * 2001-03-09 2002-09-20 Sekisui Chem Co Ltd Electronic component manufacturing method
WO2004059722A1 (en) * 2002-12-24 2004-07-15 Denso Corporation Semiconductor sensor and plating method for semiconductor device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009036627A (en) * 2007-08-01 2009-02-19 Denso Corp Semiconductor device
US8108157B2 (en) 2008-02-18 2012-01-31 The University Of Akron Electrospun fibrous nanocomposites as permeable, flexible strain sensors
CN110967046A (en) * 2018-09-28 2020-04-07 横河电机株式会社 Sensor unit, transmitter provided with sensor unit, method for manufacturing sensor unit, and method for manufacturing transmitter

Also Published As

Publication number Publication date
JP4507890B2 (en) 2010-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7210357B2 (en) Pressure sensor and manufacturing method of the same
US7493819B2 (en) Micromechanical pressure sensor system
US7284435B2 (en) Pressure sensor
JP2008261796A (en) Temperature-sensor-integrated pressure sensor apparatus
JP2005249595A (en) Pressure sensor
JP2006226756A (en) Pressure sensor
JP2006220456A (en) Pressure sensor and its manufacturing method
JP2005181066A (en) Pressure sensor
JP4507890B2 (en) Manufacturing method of pressure sensor
US7036384B2 (en) Pressure sensor
JP4506478B2 (en) Pressure sensor
JP5050392B2 (en) Pressure sensor
JP2006226989A (en) Manufacturing method for pressure sensor
JP2006194683A (en) Temperature sensor-integrated pressure sensor device
US20110073969A1 (en) Sensor system and method for manufacturing same
JP4927357B2 (en) Pressure sensor and manufacturing method thereof
JP2006343276A (en) Pressure sensor
JP6064837B2 (en) Sensor chip, manufacturing method thereof, and pressure sensor
JP2006200925A (en) Pressure sensor
JP2006208088A (en) Pressure sensor and manufacturing method therefor
JP2005322749A (en) Structure for sealing connection terminal
JP2006194682A (en) Pressure sensor system with integrated temperature sensor
JP6036218B2 (en) Pressure sensor
JP2005326338A (en) Pressure sensor
JP2006208087A (en) Pressure sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070215

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100119

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100311

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100413

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100426

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4507890

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140514

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees