JP5328493B2 - Pressure sensor module, pressure sensor package, and manufacturing method thereof - Google Patents

Pressure sensor module, pressure sensor package, and manufacturing method thereof Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensor module whose size is reduced to a chip size, in the pressure sensor module including an integrated circuit for controlling a pressure sensor. <P>SOLUTION: The pressure sensor module 20A(20) includes: the pressure sensor 10A(10) including at least a base body 2 which is made by stacking a first substrate 3 on a second substrate 4, a space part 5 disposed inside the second substrate in the stacking surface in the base body at the center area, a diaphragm part 6 located above the space part and comprising a thinned area of the first substrate, a pressure-sensitive element 7 disposed at the diaphragm part, and a conductive part 8 disposed in the periphery area of the first substrate excluding the diaphragm part and electrically connected to the pressure-sensitive element; and an integrated circuit for controlling the pressure sensor, disposed on one surface of the base body comprising the outer surface of the second substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、圧力センサモジュール及び圧力センサパッケージ、並びにこれらの製造方法に関する。詳しくは、半導体基板に形成した半導体圧力センサと、該半導体圧力センサの制御用の集積回路のチップサイズでの実装を目的とした圧力センサモジュール及び圧力センサパッケージ、並びにこれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a pressure sensor module, a pressure sensor package, and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a semiconductor pressure sensor formed on a semiconductor substrate, a pressure sensor module and a pressure sensor package for mounting in a chip size of an integrated circuit for controlling the semiconductor pressure sensor, and a manufacturing method thereof.

半導体圧力センサ（以下、「圧力センサ」と呼称）は、ピエゾ抵抗効果などを利用して、シリコンなどの半導体基板上に生ずる圧力変化を電圧信号に変換する機能を有するセンサである。   A semiconductor pressure sensor (hereinafter referred to as “pressure sensor”) is a sensor having a function of converting a pressure change generated on a semiconductor substrate such as silicon into a voltage signal by utilizing a piezoresistance effect or the like.

その一例としては、例えば図１１に示すようなものが挙げられる。この圧力センサ１００は、シリコン等からなる半導体基板１０２と、その中央域に形成された空間部１０３と、該空間部１０３により薄板化された領域からなるダイアフラム部１０４（感圧部）と、該ダイアフラム部１０４に複数配された、感圧素子としての歪ゲージ１０５と、前記ダイアフラム部１０４を除いた外縁域に配され、前記歪ゲージ１０５ごとに電気的に接続された電極（パッド部）１０６等を備えている。   As an example, for example, the one shown in FIG. The pressure sensor 100 includes a semiconductor substrate 102 made of silicon or the like, a space portion 103 formed in the central region thereof, a diaphragm portion 104 (pressure-sensitive portion) formed of a region thinned by the space portion 103, A plurality of strain gauges 105 as pressure-sensitive elements disposed in the diaphragm section 104 and electrodes (pad sections) 106 disposed in the outer edge area excluding the diaphragm section 104 and electrically connected to each strain gauge 105. Etc.

このような圧力センサ１００は、主に樹脂からなるパッケージに配することにより、圧力センサの電子部品として用いられる(以下、「圧力センサパッケージ」と呼称)。
図１２は、樹脂による圧力センサパッケージ１１０の構造例である。この例では、樹脂板等からなり、圧力導入孔１１１ａを有する筐体１１１を備え、該筐体１１１内部に形成される空間の中に、前記圧力センサ１００が絶縁材料からなる支持基板１１２上に配され、金線などを用いたワイヤーボンド１１３により、圧力センサ１００の電極部１０６と筐体１１１に設けられた金属リード１１４とが電気的に接続される。図１２（ａ）は絶対圧型圧力センサの構成例であり、図１２（ｂ）は相対圧型圧力センサの構成例である。 Such a pressure sensor 100 is used as an electronic component of a pressure sensor by being disposed in a package mainly made of resin (hereinafter referred to as “pressure sensor package”).
FIG. 12 is a structural example of the pressure sensor package 110 made of resin. In this example, a housing 111 made of a resin plate or the like and having a pressure introducing hole 111a is provided, and the pressure sensor 100 is placed on a support substrate 112 made of an insulating material in a space formed inside the housing 111. The electrode part 106 of the pressure sensor 100 and the metal lead 114 provided in the housing 111 are electrically connected by a wire bond 113 using a gold wire or the like. FIG. 12A shows a configuration example of an absolute pressure type pressure sensor, and FIG. 12B shows a configuration example of a relative pressure type pressure sensor.

ただし、このような圧力センサパッケージの筐体を小型化するには、リードフレームのサイズや筐体内部の空間を縮小する必要がある。樹脂やリードフレームの加工精度などにより圧力センサパッケージのサイズ縮小が困難であるため、圧力センサを高密度に実装するためには、感圧素子を形成した半導体基板を樹脂や金属などで構成された筐体で覆う形態の、従来の圧力センサパッケージの構成をとることは困難であるという問題がある。   However, in order to reduce the size of the housing of such a pressure sensor package, it is necessary to reduce the size of the lead frame and the space inside the housing. Since it is difficult to reduce the size of the pressure sensor package due to the processing accuracy of the resin and lead frame, the semiconductor substrate on which the pressure-sensitive elements are formed is made of resin or metal in order to mount the pressure sensor at high density. There is a problem that it is difficult to adopt a configuration of a conventional pressure sensor package in a form of covering with a housing.

電子部品の実装用基板に対する、圧力センサの高密度実装を目的とした、従来よりも小型の圧力センサを実現する方法として、半導体基板上に電極となるバンプを形成する技術（以下、「バンプ形成技術」と呼称）が知られている（例えば、特許文献１参照）。   Technology for forming bumps that serve as electrodes on a semiconductor substrate (hereinafter referred to as “bump formation”) Technology (referred to as “technology”) is known (see, for example, Patent Document 1).

図１３にバンプ形成技術を用いて作製された圧力センサパッケージを示す。バンプ形成技術により作製した圧力センサパッケージは、圧力センサの半導体基板と同程度の大きさで電子部品の実装用基板に実装することが可能である。また、図１４に示すように、半導体基板面上のダイアフラム部１０４の外周領域に、感圧素子１０５形成面から対向面に対して半導体基板１０２に貫通孔１２１を形成し、貫通孔１２１内面にスパッタ法などにより金属膜１２２を堆積させ、該対向面に形成したバンプ１２０と、感圧素子とを電気的に接続する（以下、「貫通配線形成技術」と呼称）。このように、バンプ形成技術と貫通配線形成技術を用いることにより、小型の圧力センサパッケージを作製することが可能である。   FIG. 13 shows a pressure sensor package manufactured using a bump forming technique. The pressure sensor package manufactured by the bump formation technology can be mounted on a mounting substrate for electronic components in the same size as the semiconductor substrate of the pressure sensor. Further, as shown in FIG. 14, a through hole 121 is formed in the semiconductor substrate 102 from the pressure sensing element 105 forming surface to the opposing surface in the outer peripheral region of the diaphragm portion 104 on the semiconductor substrate surface, and the through hole 121 is formed on the inner surface of the through hole 121. A metal film 122 is deposited by sputtering or the like, and the bump 120 formed on the facing surface is electrically connected to the pressure-sensitive element (hereinafter referred to as “penetration wiring forming technique”). As described above, a small pressure sensor package can be manufactured by using the bump forming technique and the through wiring forming technique.

このような圧力センサにおいて高精度の圧力分解能を実現するためには、出力の電気信号の温度依存性を小さくすることが効果的であり、加えて、所望の出力値になるような電気信号の増幅や補正が必要になる。
そこで、前記の特徴をもつ感圧素子を形成した半導体基板（以下、「圧力センサ本体」と呼称）に加えて、該感圧素子からの電気信号を補償するために、半導体の集積回路が接続されることがある。 In order to achieve high-precision pressure resolution in such a pressure sensor, it is effective to reduce the temperature dependence of the electrical signal of the output, and in addition, the electrical signal of a desired output value is obtained. Amplification and correction are required.
Therefore, in addition to a semiconductor substrate (hereinafter referred to as “pressure sensor body”) on which a pressure-sensitive element having the above characteristics is formed, a semiconductor integrated circuit is connected to compensate for an electric signal from the pressure-sensitive element. May be.

圧力センサ本体の感圧素子の形成面と同一面で、感圧素子の外周部に、当該集積回路を形成した圧力センサモジュール（以下、「集積化圧力センサ」と呼称）が知られている。集積化圧力センサにより、感圧素子からの電気信号の補償が可能であるが、感圧素子と同一面に該集積回路が形成されるため、圧力センサ本体の面積より、集積化圧力センサの面積が、少なからず増加するという問題がある。   A pressure sensor module (hereinafter referred to as “integrated pressure sensor”) in which the integrated circuit is formed on the outer surface of the pressure sensitive element on the same surface as the pressure sensitive element forming surface of the pressure sensor body is known. The integrated pressure sensor can compensate the electric signal from the pressure sensitive element. However, since the integrated circuit is formed on the same surface as the pressure sensitive element, the area of the integrated pressure sensor is larger than the area of the pressure sensor body. However, there is a problem that it increases not a little.

圧力センサ本体と圧力センサ制御用の集積回路（以下、「ＡＳＩＣ」と呼称）を、他の電子部品と電気的に接続するために、圧力センサ本体とＡＳＩＣを、それぞれ樹脂などで構成されたパッケージ内に設置した状態で樹脂基板等に実装する場合、圧力センサ本体とＡＳＩＣのパッケージに相当する実装面積と、パッケージ間を電気的に接続する配線部の面積が必要になる。特に小型の携帯端末などに圧力センサパッケージを実装する場合には、実装面積が大きいという問題がある。   In order to electrically connect the pressure sensor main body and the integrated circuit for controlling the pressure sensor (hereinafter referred to as “ASIC”) to other electronic components, the pressure sensor main body and the ASIC are each made of a resin or the like. When mounting on a resin substrate or the like in a state of being installed inside, a mounting area corresponding to the pressure sensor main body and the ASIC package and an area of a wiring portion for electrically connecting the packages are required. In particular, when the pressure sensor package is mounted on a small portable terminal or the like, there is a problem that the mounting area is large.

また、圧力センサ本体とＡＳＩＣを積層した場合は、圧力センサ単体のパッケージと同等のパッケージ面積を実現できるが、パッケージの高さが増加するという問題がある。実装後の圧力センサパッケージの高さは、該パッケージの高さに依存するため、薄型化の実装が困難であるという問題がある。   Further, when the pressure sensor main body and the ASIC are stacked, a package area equivalent to the package of the pressure sensor alone can be realized, but there is a problem that the height of the package increases. Since the height of the pressure sensor package after mounting depends on the height of the package, there is a problem that it is difficult to reduce the thickness of the package.

一方、圧力センサ本体に対する小型かつ薄型の実装を目的として、バンプを用いたチップサイズのパッケージ（以下、「ＣＳＰ」と呼称）による実装技術が検討されている。この方法により、樹脂等で構成されたパッケージに圧力センサを設置する従来のパッケージより、実装面積が小さく薄型の実装が可能になる。ただし、温度特性が補償された高精度の圧力センサを実現するためには、ＡＳＩＣと組み合わせた圧力センサモジュールが必要になる。   On the other hand, a mounting technique using a chip size package (hereinafter referred to as “CSP”) using bumps has been studied for the purpose of small and thin mounting on the pressure sensor body. By this method, the mounting area is smaller and thinner than the conventional package in which the pressure sensor is installed in a package made of resin or the like. However, in order to realize a highly accurate pressure sensor with compensated temperature characteristics, a pressure sensor module combined with an ASIC is required.

感圧素子を形成した半導体基板とＡＳＩＣを、他の電子部品との接続を目的とした基板上に実装する場合、ＡＳＩＣも圧力センサ本体と同様にＣＳＰで実装することにより、圧力センサ単体のＣＳＰによる実装と比べて、実装面積が増加するという問題がある。また、バンプを形成したセンサチップ面上に、バンプを形成したＡＳＩＣを実装する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この方法により小型の実装は可能であるが、バンプやＡＳＩＣチップの厚さを精密に制御しなければならないという問題がある。   When mounting a semiconductor substrate on which a pressure-sensitive element is formed and an ASIC on a substrate intended for connection to other electronic components, the ASIC is also mounted on the CSP in the same manner as the pressure sensor body, so that the CSP of the pressure sensor alone is mounted. There is a problem that the mounting area is increased as compared with mounting by. In addition, a method of mounting an ASIC with bumps formed on a sensor chip surface with bumps is known (see, for example, Non-Patent Document 1). Although this method allows a small mounting, there is a problem that the thickness of the bump and the ASIC chip must be precisely controlled.

特開２００２−８２００９号公報JP 2002-82009 A

プレスリリース（2007年10月31日）、ＶＴＩテクノロジ（株）ホームページPress release (October 31, 2007), VTI Technology Corporation homepage

本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、圧力センサ制御用の集積回路を備えた圧力センサモジュールにおいて、チップサイズに小型化することが可能な圧力センサモジュールを提供することを第一の目的とする。
本発明は、圧力センサ制御用の集積回路を備えた圧力センサパッケージにおいて、チップサイズに小型化することが可能な圧力センサパッケージを提供することを第二の目的とする。
本発明は、圧力センサ制御用の集積回路を備え、チップサイズに小型化することが可能な圧力センサモジュールを、簡便な方法で得ることが可能な圧力センサモジュールの製造方法を提供することを第三の目的とする。
本発明は、圧力センサ制御用の集積回路を備え、チップサイズに小型化することが可能な圧力センサパッケージを、簡便な方法で得ることが可能な圧力センサパッケージの製造方法を提供することを第四の目的とする。 The present invention has been devised in view of such a conventional situation, and provides a pressure sensor module that can be miniaturized to a chip size in a pressure sensor module including an integrated circuit for pressure sensor control. The primary purpose is to do.
A second object of the present invention is to provide a pressure sensor package that can be miniaturized to a chip size in a pressure sensor package having an integrated circuit for controlling the pressure sensor.
The present invention provides a manufacturing method of a pressure sensor module that can be obtained in a simple manner, a pressure sensor module that includes an integrated circuit for controlling the pressure sensor and can be reduced to a chip size. Three purposes.
The present invention provides a method for manufacturing a pressure sensor package, which includes a pressure sensor control integrated circuit and can be reduced to a chip size by a simple method. Four purposes.

本発明の請求項１に記載の圧力センサモジュールは、第一基板と第二基板とを重ねてなる基体、該基体内の重なり面において、その中央域の第二基板の内部に配された空間部、
前記空間部上に位置し、前記第一基板の薄板化された領域からなるダイアフラム部、
前記ダイアフラム部に配された感圧素子、及び、前記第一基板の前記ダイアフラム部を除いた外周域に配され、前記感圧素子と電気的に接続された導電部、を少なくとも有する圧力センサと、前記第二基板の外面からなる前記基体の一面に配された、前記圧力センサの制御用集積回路と、前記基体の外周域において、一端が該基体の前記導電部と電気的に接続し、他端が前記第二基板の外面からなる前記基体の一面に露呈するように、前記基体を構成する前記第一基板及び前記第二基板を合わせて貫通してなる貫通配線部と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の圧力センサモジュールは、請求項１において、前記感圧素子が、前記第一基板の外面からなる前記基体の他面に配置されていることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の圧力センサモジュールは、請求項１において、前記感圧素子が、前記第一基板の内面からなる前記空間部に接する面に配置されていることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の圧力センサモジュールは、請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記第二基板の中央域に配された凹部により、前記空間部が構成されていることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の圧力センサパッケージは、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の圧力センサモジュールと、前記貫通配線部の他端と電気的に接続されたバンプと、を少なくとも備えたことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a pressure sensor module according to the first aspect of the present invention, wherein the first substrate and the second substrate are superposed on each other, and the space disposed inside the second substrate in the central region on the overlapping surface in the base. Part,
A diaphragm portion that is located on the space portion and includes a thinned region of the first substrate,
A pressure sensor having at least a pressure-sensitive element disposed in the diaphragm portion and a conductive portion disposed in an outer peripheral area of the first substrate excluding the diaphragm portion and electrically connected to the pressure-sensitive element; An integrated circuit for controlling the pressure sensor disposed on one surface of the base body formed from the outer surface of the second substrate , and one end of the integrated circuit in the outer peripheral area of the base body is electrically connected to the conductive portion of the base body, And at least a penetrating wiring portion penetrating through the first substrate and the second substrate constituting the base so that the other end is exposed to one surface of the base composed of the outer surface of the second substrate. It is characterized by that.
A pressure sensor module according to a second aspect of the present invention is the pressure sensor module according to the first aspect, characterized in that the pressure sensitive element is disposed on the other surface of the base body formed of the outer surface of the first substrate.
A pressure sensor module according to a third aspect of the present invention is the pressure sensor module according to the first aspect, wherein the pressure sensitive element is disposed on a surface in contact with the space portion formed by an inner surface of the first substrate.
The pressure sensor module according to a fourth aspect of the present invention is the pressure sensor module according to any one of the first to third aspects, wherein the space portion is configured by a concave portion disposed in a central region of the second substrate. It is characterized by that.
A pressure sensor package according to a fifth aspect of the present invention is the pressure sensor module according to any one of the first to fourth aspects, and a bump electrically connected to the other end of the through wiring portion. , At least.

本発明の請求項６に記載の圧力センサモジュールの製造方法は、第一基板と第二基板とを重ねてなる基体、該基体内の重なり面において、その中央域の第二基板の内部に前記第一基板と略平行に配された空間部、前記空間部上に位置し、前記第一基板の薄板化された領域からなるダイアフラム部、前記ダイアフラム部に配された感圧素子、及び、前記第一基板の前記ダイアフラム部を除いた外周域に配され、前記感圧素子と電気的に接続された導電部、を少なくとも有する圧力センサと、前記第二基板の外面からなる前記基体の一面に配された前記圧力センサの制御用集積回路と、前記基体の外周域において、一端が該基体の前記導電部と電気的に接続し、他端が前記第二基板の外面からなる前記基体の一面に露呈するように、前記基体を構成する前記第一基板及び前記第二基板を合わせて貫通してなる貫通配線部と、を少なくとも備えた圧力センサモジュールの製造方法であって、前記感圧素子が、前記第一基板の外面からなる前記基体の他面に配置されてなる第一基板を用いることを特徴とする。
本発明の請求項７に記載の圧力センサモジュールの製造方法は、第一基板と第二基板とを重ねてなる基体、該基体内の重なり面において、その中央域の第二基板の内部に前記第一基板と略平行に配された空間部、前記空間部上に位置し、前記第一基板の薄板化された領域からなるダイアフラム部、前記ダイアフラム部に配された感圧素子、及び、前記第一基板の前記ダイアフラム部を除いた外周域に配され、前記感圧素子と電気的に接続された導電部、を少なくとも有する圧力センサと、前記基体の外周域において、一端が該基体の前記導電部と電気的に接続し、他端が前記第二基板の外面からなる前記基体の一面に露呈するように、前記基体を構成する前記第一基板及び前記第二基板を合わせて貫通してなる貫通配線部と、前記第二基板の外面からなる前記基体の一面に配された前記圧力センサの制御用集積回路と、を少なくとも備えた圧力センサモジュールの製造方法であって、
前記感圧素子が、前記第一基板の内面からなる前記空間部に接する面に配置されてなる第一基板を用いることを特徴とする。
本発明の請求項８に記載の圧力センサモジュールの製造方法は、請求項６又は７において、外面に前記制御用集積回路が形成された前記第二基板に、内面側から凹部を形成する工程Ａと、前記感圧素子が形成された前記第一基板を、内面側を前記凹部と対向させて前記第二基板に張り合わせる工程Ｂと、前記圧力センサと、前記制御用集積回路とを電気的に接続する工程Ｃと、を順に有することを特徴とする。
本発明の請求項９に記載の圧力センサパッケージの製造方法は、請求項８において、前記工程Ｂにおいて張り合わせた前記第一基板及び前記第二基板を合わせて貫通する前記貫通配線部を形成することによって、前記圧力センサと、前記制御用集積回路とを電気的に接続することを特徴とする
本発明の請求項１０に記載の圧力センサパッケージの製造方法は、請求項６乃至請求項９のいずれか一項に記載の圧力センサモジュールの製造工程と、前記制御用集積回路と個別に電気的に接続されるバンプを形成する工程Ｄを、さらに有することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a pressure sensor module, comprising: a base body in which a first substrate and a second substrate are stacked; A space portion disposed substantially parallel to the first substrate, a diaphragm portion located on the space portion and formed of a thinned region of the first substrate, a pressure-sensitive element disposed in the diaphragm portion, and A pressure sensor disposed at an outer peripheral area excluding the diaphragm portion of the first substrate and having at least a conductive portion electrically connected to the pressure sensitive element, and on one surface of the base body formed of an outer surface of the second substrate One surface of the substrate, one end of which is electrically connected to the conductive portion of the substrate and the other end of the outer surface of the second substrate, in the outer peripheral region of the substrate, and the integrated circuit for controlling the pressure sensor arranged The substrate so that it is exposed to A the first substrate and a manufacturing method of the pressure sensor module and the second substrate through the combined comprising penetrating wiring portion, the provided at least to the pressure sensitive element is composed of an outer surface of said first substrate A first substrate arranged on the other surface of the base is used.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a pressure sensor module manufacturing method comprising: a base body in which a first substrate and a second substrate are stacked; A space portion disposed substantially parallel to the first substrate, a diaphragm portion located on the space portion and formed of a thinned region of the first substrate, a pressure-sensitive element disposed in the diaphragm portion, and A pressure sensor disposed at an outer peripheral region excluding the diaphragm portion of the first substrate and having at least a conductive portion electrically connected to the pressure-sensitive element; and at an outer peripheral region of the base, one end of the base The first substrate and the second substrate constituting the base are penetrated together so as to be electrically connected to the conductive portion and the other end exposed on one surface of the base composed of the outer surface of the second substrate. a through wiring portion made of the second substrate A control integrated circuit of the pressure sensor disposed on a surface of the substrate made of the surface, and at least comprising a pressure sensor module manufacturing method of a
The pressure-sensitive element uses a first substrate that is disposed on a surface that is in contact with the space formed by an inner surface of the first substrate.
A method for manufacturing a pressure sensor module according to an eighth aspect of the present invention is the method A according to the sixth or seventh aspect, wherein the concave portion is formed from the inner surface side on the second substrate on which the control integrated circuit is formed on the outer surface. Electrically bonding the first substrate on which the pressure-sensitive element is formed to the second substrate with the inner surface facing the concave portion, the pressure sensor, and the control integrated circuit. And a step C of connecting to the substrate in order.
The method of manufacturing a pressure sensor package according to claim 9 of the present invention is the method of manufacturing the pressure sensor package according to claim 8, wherein the through wiring portion penetrating the first substrate and the second substrate bonded together in the step B is formed. The method of manufacturing a pressure sensor package according to claim 10 , wherein the pressure sensor is electrically connected to the control integrated circuit by any one of claims 6 to 9 . a manufacturing process of the pressure sensor module according to an item or, a step D of forming a bump to be connected the control integrated circuit and individually electrically, characterized in that it further comprises.

本発明では、基体を構成する第一基板に感圧素子が配されて圧力センサを構成し、該基体を構成する第二基板の外面に前記圧力センサの制御用集積回路が配されているので、圧力センサと集積回路を基板の同一面に形成した従来の集積化圧力センサと比較して、小面積の圧力センサのチップサイズで構成することができる。これにより本発明では、従来よりも、小型で補償機能を備えた圧力センサモジュールを提供することができる。
また、本発明では、基体を構成する第一基板に感圧素子が配されて圧力センサを構成し、該基体を構成する第二基板の外面に前記圧力センサの制御用集積回路が配されることで、小面積の圧力センサのチップサイズで構成された圧力センサモジュールを備えている。これにより本発明では、従来よりも、小型で補償機能を備えた圧力センサパッケージを提供することができる。
また本発明では、基体を構成する第一基板に感圧素子が配されて構成された圧力センサと、該基体を構成する第二基板の外面に前記圧力センサの制御用集積回路とを備えた圧力センサモジュールの製造方法において、前記感圧素子が、前記第一基板のダイアフラム部に配置されてなる第一基板を用いている。これにより本発明では、圧力センサ制御用の集積回路を備え、チップサイズに小型化された圧力センサモジュールを、簡便な方法で得ることが可能な圧力センサモジュールの製造方法を提供することができる。
また本発明では、基体を構成する第一基板に感圧素子が配されて構成された圧力センサと、該基体を構成する第二基板の外面に前記圧力センサの制御用集積回路とを備えた圧力センサパッケージの製造方法において、前記感圧素子が、前記第一基板のダイアフラム部に配置されてなる第一基板を用いている。さらに、バンプ形成技術を組み合わせてパッケージ化している。これにより本発明では、圧力センサ制御用の集積回路を備え、チップサイズに小型化された圧力センサパッケージを、簡便な方法で得ることが可能な圧力センサパッケージの製造方法を提供することができる。 In the present invention, the pressure sensor is arranged on the first substrate constituting the base to constitute a pressure sensor, and the integrated circuit for controlling the pressure sensor is arranged on the outer surface of the second substrate constituting the base. Compared with the conventional integrated pressure sensor in which the pressure sensor and the integrated circuit are formed on the same surface of the substrate, the pressure sensor can be configured with a chip area of a small area pressure sensor. Accordingly, the present invention can provide a pressure sensor module that is smaller and has a compensation function than the conventional one.
In the present invention, the pressure sensor is arranged on the first substrate constituting the base to constitute a pressure sensor, and the integrated circuit for controlling the pressure sensor is arranged on the outer surface of the second substrate constituting the base. Thus, a pressure sensor module configured with a chip size of a small area pressure sensor is provided. Accordingly, the present invention can provide a pressure sensor package that is smaller and has a compensation function than the conventional one.
According to the present invention, the pressure sensor includes a pressure sensor arranged on a first substrate constituting the base, and an integrated circuit for controlling the pressure sensor on the outer surface of the second substrate constituting the base. In the method for manufacturing a pressure sensor module, the pressure-sensitive element uses a first substrate that is arranged on a diaphragm portion of the first substrate. Thus, the present invention can provide a method of manufacturing a pressure sensor module that can provide a pressure sensor module that includes an integrated circuit for controlling the pressure sensor and is miniaturized to a chip size by a simple method.
According to the present invention, the pressure sensor includes a pressure sensor arranged on a first substrate constituting the base, and an integrated circuit for controlling the pressure sensor on the outer surface of the second substrate constituting the base. In the method for manufacturing a pressure sensor package, the pressure-sensitive element uses a first substrate arranged on a diaphragm portion of the first substrate. Furthermore, it is packaged by combining bump formation techniques. Thus, the present invention can provide a method for manufacturing a pressure sensor package that can provide a pressure sensor package that includes an integrated circuit for controlling the pressure sensor and is miniaturized to a chip size by a simple method.

本発明の圧力センサパッケージの一例（第一実施形態）を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example (1st embodiment) of the pressure sensor package of this invention. 圧力センサパッケージの製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of a pressure sensor package in order of a process. 圧力センサパッケージの製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of a pressure sensor package in order of a process. 本発明の圧力センサパッケージの一例（第一実施形態）を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example (1st embodiment) of the pressure sensor package of this invention. 本発明の圧力センサパッケージの一例（第一実施形態）を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example (1st embodiment) of the pressure sensor package of this invention. 本発明の圧力センサパッケージの一例（第一実施形態）を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example (1st embodiment) of the pressure sensor package of this invention. 本発明の圧力センサパッケージの一例（第二実施形態）を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example (2nd embodiment) of the pressure sensor package of this invention. 圧力センサパッケージの製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of a pressure sensor package in order of a process. 圧力センサパッケージの製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of a pressure sensor package in order of a process. 本発明の圧力センサパッケージの一例（第二実施形態）を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example (2nd embodiment) of the pressure sensor package of this invention. 従来の圧力センサの一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional pressure sensor typically. 従来の圧力センサパッケージの一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional pressure sensor package typically. 従来の圧力センサパッケージの一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional pressure sensor package typically. 従来の圧力センサパッケージの一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional pressure sensor package typically.

以下、本発明に係る圧力センサモジュール及び圧力センサパッケージの実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of a pressure sensor module and a pressure sensor package according to the present invention will be described with reference to the drawings.

＜第一実施形態＞
図１は、本発明の圧力センサパッケージの一構成例を模式的に示す断面図である。
この圧力センサパッケージ１Ａ（１）は圧力センサモジュール２０Ａ（２０）を備え、該圧力センサモジュール２０Ａ（２０）は、第一基板３と第二基板４とを重ねてなる基体２、該基体２内の重なり面において、その中央域の内部に前記第二基板４に配された空間部５、前記空間部５上に位置し、前記第一基板３の薄板化された領域からなるダイアフラム部６（「感圧部」とも呼ぶ）、前記ダイアフラム部６に配された感圧素子７である４つのｐ型抵抗体（ピエゾ抵抗素子）Ｒ１〜Ｒ４（図ではＲ１，Ｒ２の２つのみ記載）、及び、前記第一基板３の外面３ｂからなる前記基体２の他面２ｂにおいて、前記ダイアフラム部６を除いた外周域に配され、前記感圧素子７と電気的に接続された導電部８、を少なくとも有する圧力センサ１０Ａ（１０）と、前記第二基板４の外面４ｂからなる前記基体２の一面２ａに配された、前記圧力センサ１０Ａ（１０）の制御用集積回路と、を少なくとも備えてなる。 <First embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one configuration example of the pressure sensor package of the present invention.
The pressure sensor package 1A (1) includes a pressure sensor module 20A (20). The pressure sensor module 20A (20) includes a base 2 formed by stacking a first substrate 3 and a second substrate 4, and the base 2 Of the first substrate 3, the space portion 5 disposed on the second substrate 4, located on the space portion 5, and formed of a thinned region of the first substrate 3. Four pressure resistors (piezoresistive elements) R 1 to R 4 (in the figure, R 1 and R 2 ) that are pressure sensitive elements 7 arranged in the diaphragm part 6. Only, and on the other surface 2b of the base body 2 composed of the outer surface 3b of the first substrate 3, it is arranged in the outer peripheral area excluding the diaphragm portion 6 and is electrically connected to the pressure sensitive element 7. Pressure sensor 10 having at least conductive portion 8 A (10) and at least an integrated circuit for controlling the pressure sensor 10A (10) disposed on one surface 2a of the base body 2 made of the outer surface 4b of the second substrate 4.

そして、この圧力センサパッケージ１Ａ（１）は、前記圧力センサモジュール２０Ａ（２０）と、前記基体２の外周域において、一端が該基体２に配された導電部８と電気的に接続し、他端が前記第二基板４の外面４ｂからなる前記基体２の一面２ａに露呈するように、前記基体２を貫通してなる貫通配線部１１と、前記貫通配線部１１の他端と電気的に接続されたバンプ２１と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
この圧力センサモジュール２０Ａ（２０）を構成する圧力センサ１０Ａ（１０）において、前記第二基板４の中央域に配された凹部４ａにより、前記空間部５が構成されている。 The pressure sensor package 1A (1) is electrically connected to the pressure sensor module 20A (20) and one end of the outer periphery of the base body 2 with the conductive portion 8 disposed on the base body 2. The through wiring portion 11 penetrating the base 2 and the other end of the through wiring portion 11 are electrically connected so that the end is exposed to one surface 2a of the base 2 made of the outer surface 4b of the second substrate 4. And at least a connected bump 21.
In the pressure sensor 10 </ b> A (10) constituting the pressure sensor module 20 </ b> A (20), the space portion 5 is configured by the concave portion 4 a disposed in the central region of the second substrate 4.

本発明は、第一基板３の感圧素子７を形成した面とは反対の面に、圧力センサ１０の制御用の集積回路（ＡＳＩＣ）を形成した第二基板４を張り合わせることにより、圧力センサ１０と同等のチップサイズの圧力センサモジュール２０を形成し、さらに、貫通配線形成技術とバンプ２１形成技術により、圧力センサ１０と同等のチップサイズの圧力センサパッケージ１を形成するものである。   In the present invention, the second substrate 4 on which an integrated circuit (ASIC) for controlling the pressure sensor 10 is bonded to the surface opposite to the surface on which the pressure-sensitive element 7 is formed on the first substrate 3, thereby A pressure sensor module 20 having a chip size equivalent to that of the sensor 10 is formed, and further, a pressure sensor package 1 having a chip size equivalent to that of the pressure sensor 10 is formed by a through wiring forming technique and a bump 21 forming technique.

すなわち、本発明では、基体２の他面２ｂに感圧素子７が配されて圧力センサ１０を構成し、該基体２の一面２ａに前記圧力センサ１０の制御用集積回路が配されているので、圧力センサと集積回路を基板の同一面に形成した従来の集積化圧力センサと比較して、小面積の圧力センサ１０のチップサイズで構成することができる。これにより本発明では、従来よりも、小型で補償機能を備えた圧力センサモジュール２０を提供することができる。   That is, in the present invention, the pressure sensor 7 is arranged on the other surface 2b of the base 2 to constitute the pressure sensor 10, and the control integrated circuit for the pressure sensor 10 is arranged on the one surface 2a of the base 2. Compared with the conventional integrated pressure sensor in which the pressure sensor and the integrated circuit are formed on the same surface of the substrate, the pressure sensor 10 can be configured with a chip size of a small area. Thereby, in this invention, the pressure sensor module 20 provided with the compensation function smaller than before can be provided.

また、本発明では、基体２の他面２ｂに感圧素子７が配されて圧力センサ１０を構成し、該基体２の一面２ａに前記圧力センサ１０の制御用集積回路が配されることで、小面積の圧力センサ１０のチップサイズで構成された圧力センサモジュール２０を備えている。これにより本発明では、従来よりも、小型で補償機能を備えた圧力センサパッケージ１を提供することができる。   In the present invention, the pressure sensor 7 is arranged on the other surface 2 b of the base 2 to constitute the pressure sensor 10, and the control integrated circuit for the pressure sensor 10 is arranged on the one surface 2 a of the base 2. The pressure sensor module 20 is configured with a chip size of the pressure sensor 10 having a small area. Thus, the present invention can provide a pressure sensor package 1 that is smaller and has a compensation function than the conventional one.

図１に示すように、この圧力センサ１０Ａ（１０）は、平板状の第一基板３及び第二基板４を基体２とし、この第二基板４の内面４ｃにおいて、その中央域の内部に第一基板３と略平行して広がる空間部５（基準圧力室）を備える。本実施形態では、圧力センサ１０Ａ（１０）において、前記第二基板４の中央域に配された凹部４ａにより、前記空間部５が構成されている。そして、該空間部５の一方側（第一基板３側）に位置する薄板化された領域をダイアフラム部６（感圧部とも言う。）とする。この感圧部をなす前記第一基板３の外面３ｂには感圧素子７である抵抗体Ｒ１〜Ｒ４が配されている（図ではＲ１，Ｒ２のみ表示）。 As shown in FIG. 1, the pressure sensor 10A (10) has a flat plate-like first substrate 3 and second substrate 4 as a base 2, and an inner surface 4c of the second substrate 4 has a first inner portion in the center area. A space portion 5 (reference pressure chamber) that extends substantially in parallel with one substrate 3 is provided. In the present embodiment, in the pressure sensor 10 </ b> A (10), the space portion 5 is configured by the concave portion 4 a disposed in the central region of the second substrate 4. A thinned region located on one side (the first substrate 3 side) of the space 5 is referred to as a diaphragm portion 6 (also referred to as a pressure sensitive portion). This is the outer surface 3b of the first substrate 3 forming a pressure-sensitive portion resistor R 1 to R 4 is a pressure-sensitive element 7 is disposed (only R 1, R 2 in the figure).

感圧素子７として機能するｐ型抵抗体（ピエゾ抵抗素子）Ｒ１〜Ｒ４は、ダイアフラム部６の圧力変動を検出する検出回路（ストレンゲージ）を構成するものであり、リード配線を介して、いわゆるホイットストーンブリッジ回路を構成するよう互いが接続されている。それぞれの抵抗体Ｒ１〜Ｒ４は圧力センサ外周部のパッド部までを導電部８によって電気配線接続されている。 The p-type resistors (piezoresistive elements) R 1 to R 4 that function as the pressure-sensitive element 7 constitute a detection circuit (strain gauge) that detects pressure fluctuations in the diaphragm section 6, and are connected via lead wires. Are connected to form a so-called Whitstone bridge circuit. Each of the resistors R 1 to R 4 is electrically connected to the pad portion on the outer periphery of the pressure sensor by the conductive portion 8.

また、前記第一基板３の外面３ｂにおいて、前記ダイアフラム部６を除いた外縁域には、前記抵抗体Ｒ１〜Ｒ４ごとに電気的に接続された導電部８が配されている。したがって、圧力センサ１０は、絶対圧センサとして機能する構造を備えている。
これにより、基体２を外から見た場合に、その外縁域と中央域とがほぼ同じ厚さをもつ構成とすることができる。 In the outer surface 3 b of the first substrate 3, a conductive portion 8 electrically connected to each of the resistors R 1 to R 4 is disposed in an outer edge area excluding the diaphragm portion 6. Therefore, the pressure sensor 10 has a structure that functions as an absolute pressure sensor.
Thereby, when the base | substrate 2 is seen from the outside, it can be set as the structure in which the outer edge area | region and the center area | region have substantially the same thickness.

このような抵抗体Ｒ１〜Ｒ４は、ダイアフラム部６の周縁部に配置すると良い。周縁部においては圧縮と引張の両応力が抵抗体Ｒ１〜Ｒ４に加わり易いので、感度の良い圧力センサ１０が得られる。また、各抵抗体Ｒ１〜Ｒ４は、ダイアフラム部６の表面に配されており、例えばシリコン基板中にボロンなどの拡散源を注入することによって形成することができる。 Such resistors R 1 to R 4 are preferably arranged at the peripheral edge of the diaphragm portion 6. Since both compressive and tensile stresses are likely to be applied to the resistors R 1 to R 4 at the peripheral edge, the pressure sensor 10 with good sensitivity can be obtained. The resistors R 1 to R 4 are arranged on the surface of the diaphragm portion 6 and can be formed, for example, by injecting a diffusion source such as boron into a silicon substrate.

また、前記第一基板３の外面３ｂに配されている導電部８は、金属薄膜などを第一基板３の外面３ｂ面上に形成して、さらにフォトリソグラフィによってパターニングすることによって形成することができる。そして、この導電部８の一端部は、ｐ型抵抗体Ｒ１〜Ｒ４と電気的に接続され、他端部は、基体２を貫通して配された貫通配線部１１と電気的に接続されている。また、この導電部８は、Ｐ型抵抗体Ｒ１〜Ｒ４よりも高濃度の拡散源を注入することによって得られる配線を介し、Ｐ型抵抗体Ｒ１〜Ｒ４と電気的に接続してもよい。 Further, the conductive portion 8 disposed on the outer surface 3b of the first substrate 3 can be formed by forming a metal thin film or the like on the outer surface 3b surface of the first substrate 3, and further patterning by photolithography. it can. One end portion of the conductive portion 8 is electrically connected to the p-type resistors R 1 to R 4, and the other end portion is electrically connected to the through wiring portion 11 disposed through the base 2. Has been. Further, the conductive portion 8, via the line obtained by injecting a high concentration diffusion source than P-type resistor R 1 to R 4, electrically connected to the P-type resistor R 1 to R 4 May be.

導電部８を除く第一基板３の外面３ｂ面上には、絶縁材料によって絶縁部（図示略）を形成することが望ましい。絶縁部を設けることにより、感圧素子７が該絶縁部によって被覆した構造が得られる。
絶縁部は、感圧素子７の外気との接触を遮断するため、感圧素子７の耐食性を向上させるとともに、感圧素子７が空間部５（圧力基準室）を介さずに、直接、外部から受ける機械的な影響による圧力センサ１０の特性変動を抑制する効果も奏する。 It is desirable to form an insulating part (not shown) with an insulating material on the outer surface 3b surface of the first substrate 3 excluding the conductive part 8. By providing the insulating part, a structure in which the pressure sensitive element 7 is covered with the insulating part is obtained.
The insulating part blocks the contact of the pressure sensitive element 7 with the outside air, so that the corrosion resistance of the pressure sensitive element 7 is improved and the pressure sensitive element 7 is directly connected to the outside without going through the space part 5 (pressure reference chamber). There is also an effect of suppressing the characteristic fluctuation of the pressure sensor 10 due to the mechanical influence received from the pressure sensor 10.

貫通配線部１１は、空間部５を避けるとともに基体２を貫通して設けられた貫通孔１２と、該貫通孔１２に充填された導電性物質１３とからなる。この導電性物質１３としては、例えばＣｕ等が挙げられる。
貫通配線部１１の一端部は、基体２の他面２ｂにおいて導電部８と電気的に接続し、他端部は、基体２の一面２ａにおいて、前記圧力センサ１０の制御用集積回路の電極部１４と電気的に接続されている。これにより、圧力センサ１０と前記圧力センサ１０の制御用集積回路とが、電気的に接続される。 The through wiring portion 11 includes a through hole 12 provided so as to avoid the space portion 5 and penetrate the base body 2, and a conductive substance 13 filled in the through hole 12. Examples of the conductive material 13 include Cu.
One end of the through wiring portion 11 is electrically connected to the conductive portion 8 on the other surface 2 b of the base 2, and the other end is an electrode portion of the control integrated circuit of the pressure sensor 10 on the one surface 2 a of the base 2. 14 is electrically connected. Thereby, the pressure sensor 10 and the control integrated circuit of the pressure sensor 10 are electrically connected.

はんだバンプ２１は、例えばパッド部２２上に、はんだボールを搭載して形成することができる。なお、はんだバンプ２１は、必ずしもパッド部上に直接搭載されるもののみを示すものではなく、一度再配線層を形成しておき、該再配線層を介してパッド部とは別の場所で当該再配線層と電気的に接続するようにはんだボールを搭載することもできる。これにより、実装基板やパッケージとの接続位置について高い自由度を有することができる。   The solder bump 21 can be formed by mounting a solder ball on the pad portion 22, for example. Note that the solder bumps 21 do not necessarily indicate only those directly mounted on the pad portion, but a rewiring layer is formed once, and the solder bump 21 is located at a place different from the pad portion via the rewiring layer. Solder balls can also be mounted so as to be electrically connected to the rewiring layer. Thereby, it can have a high freedom degree about a connection position with a mounting substrate or a package.

次に、上述したような圧力センサモジュール２０、及び圧力センサパッケージ１の製造方法について説明する。
本発明の圧力センサモジュールの製造方法は、第一基板３と第二基板４とを重ねてなる基体２、該基体２内の重なり面において、その中央域の内部に前記第一基板３と略平行に配された空間部５、前記空間部５上に位置し、前記第一基板３の薄板化された領域からなるダイアフラム部６、前記ダイアフラム部６に配された感圧素子７、及び、前記基体２の他面２ｂにおいて、前記ダイアフラム部６を除いた外周域に配され、前記感圧素子７と電気的に接続された導電部８、を少なくとも有する圧力センサ１０と、前記第二基板４の外面４ｂからなる前記基体の一面２ａに配された前記圧力センサ１０の制御用集積回路と、を少なくとも備えた圧力センサモジュール２０の製造方法であって、前記感圧素子７が、前記第一基板３の外面３ｂからなる前記基体の他面２ｂに配置されてなる第一基板３を用いることを特徴とする。 Next, a manufacturing method of the pressure sensor module 20 and the pressure sensor package 1 as described above will be described.
The manufacturing method of the pressure sensor module according to the present invention includes a base 2 in which the first substrate 3 and the second substrate 4 are overlapped, and the overlapping surface in the base 2 is substantially the same as the first substrate 3 inside the central region. A space portion 5 arranged in parallel; a diaphragm portion 6 located on the space portion 5 and made of a thinned region of the first substrate 3; a pressure-sensitive element 7 arranged in the diaphragm portion 6; and A pressure sensor 10 having at least a conductive portion 8 disposed on an outer peripheral area excluding the diaphragm portion 6 and electrically connected to the pressure sensitive element 7 on the other surface 2b of the base body 2; and the second substrate. A pressure sensor module 20 having at least a control integrated circuit for controlling the pressure sensor 10 disposed on one surface 2a of the base body, the pressure sensitive element 7 comprising: From the outer surface 3b of one substrate 3 Wherein the use of the first substrate 3 composed disposed on the other surface 2b of the base body, characterized in that.

本発明では、基体２の他面２ｂに感圧素子７が配されて構成された圧力センサ１０と、該基体２の一面２ａに前記圧力センサ１０の制御用集積回路とを備えた圧力センサモジュール２０の製造方法において、前記基体２の一面２ａをなす外面４ｂに、制御用集積回路が形成されてなる第二基板４を用いている。これにより本発明では、圧力センサ制御用の集積回路を備え、チップサイズに小型化された圧力センサモジュール２０を、簡便な方法で得ることができる。   In the present invention, a pressure sensor module comprising a pressure sensor 10 having a pressure sensitive element 7 disposed on the other surface 2b of the base 2 and an integrated circuit for controlling the pressure sensor 10 on one surface 2a of the base 2. In the manufacturing method 20, the second substrate 4 in which the control integrated circuit is formed on the outer surface 4 b forming the one surface 2 a of the base 2 is used. Thus, in the present invention, the pressure sensor module 20 having an integrated circuit for controlling the pressure sensor and reduced in size to a chip size can be obtained by a simple method.

さらに、本発明の圧力センサパッケージの製造方法は、前記圧力センサモジュール２０の製造工程と、前記制御用集積回路と個別に電気的に接続されるバンプ２１を形成する工程Ｄを、さらに有することを特徴とする。
本発明では、バンプ形成技術を組み合わせてパッケージ化している。これにより本発明では、圧力センサ制御用の集積回路を備え、チップサイズに小型化された圧力センサパッケージを、簡便な方法で得ることができる。
以下、工程順に図を用いて詳しく説明する。 Furthermore, the manufacturing method of the pressure sensor package of the present invention further includes a manufacturing process of the pressure sensor module 20 and a process D of forming bumps 21 that are individually electrically connected to the control integrated circuit. Features.
In the present invention, the bump forming technology is combined and packaged. Accordingly, in the present invention, a pressure sensor package that includes an integrated circuit for controlling the pressure sensor and is miniaturized to a chip size can be obtained by a simple method.
Hereafter, it demonstrates in detail using a figure in order of a process.

図２は、圧力センサパッケージの製造方法を工程順に示す断面図である。
（１）まず、図２（ａ）に示すように、外面４ｂに前記圧力センサ１０の制御用集積回路の電極部１４が形成された前記第二基板４を用意し、第二基板４の内面４ｃにおいて、中央域に凹部４ａを形成する（工程Ａ）。
この第二基板４は、例えばシリコンなどの半導体からなり、基体２の一面２ａをなす外面４ｂにおいて、前記圧力センサ１０の制御用集積回路が予め形成され、さらに、後で形成する貫通配線部１１の他端部と電気的に接続する電極部１４、及び、該制御用集積回路と個別に電気的に接続するために後で設けるバンプ２１のパッド部２２が予め設けられている。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the pressure sensor package in the order of steps.
(1) First, as shown in FIG. 2 (a), the second substrate 4 having the electrode portion 14 of the control integrated circuit of the pressure sensor 10 formed on the outer surface 4 b is prepared, and the inner surface of the second substrate 4 is prepared. In 4c, a recess 4a is formed in the central region (step A).
The second substrate 4 is made of, for example, a semiconductor such as silicon, and an integrated circuit for controlling the pressure sensor 10 is formed in advance on the outer surface 4b forming the one surface 2a of the base 2, and the through wiring portion 11 to be formed later is formed. An electrode portion 14 electrically connected to the other end portion of the electrode and a pad portion 22 of a bump 21 to be provided later for electrical connection with the control integrated circuit are provided in advance.

本実施形態では、まず、前記圧力センサ１０の制御用集積回路、電極部１４、及びパッド部２２を形成した第二基板４の、該制御用集積回路の形成面（外面４ｂ）の反対側の面（内面４ｃ）から、該第二基板４を侵食することにより凹部４ａを形成する。当該凹部４ａの形成方法は、水酸化カリウム水溶液（以下、ＫＯＨ水溶液と示す。）などを用いたウエットエッチング法でもよいし、フッ素系のガスとプラズマを用いたドライエッチングでもよい。ドライエッチングの場合、例えばＤＲＩＥ（Deep-Reactive Ion Etching）法によりエッチングすることで形成することができる。   In the present embodiment, first, the control substrate of the pressure sensor 10, the electrode portion 14, and the second substrate 4 on which the pad portion 22 is formed, on the opposite side of the control integrated circuit formation surface (outer surface 4 b). The recess 4a is formed by eroding the second substrate 4 from the surface (inner surface 4c). The method of forming the recess 4a may be a wet etching method using a potassium hydroxide aqueous solution (hereinafter referred to as a KOH aqueous solution) or the like, or dry etching using a fluorine-based gas and plasma. In the case of dry etching, it can be formed by etching, for example, by DRIE (Deep-Reactive Ion Etching) method.

ＤＲＩＥ法とは、エッチングガスに六フッ化硫黄（ＳＦ６）を用い、高密度プラズマによるエッチングと、側壁へのパッシベーション成膜を交互に行なうことにより（Boschプロセス）、第二基板４を採掘エッチングするものである。
なお、これらの凹部４ａを形成する方法はこれに限定されるものではなく、酸やアルカリ等の溶液を用いたウェットエッチング、サンドブラスト、レーザ等の物理的加工も可能である。 The DRIE method uses sulfur hexafluoride (SF 6 ) as an etching gas, and alternately etches with high-density plasma and forms a passivation film on the sidewall (Bosch process), thereby mining and etching the second substrate 4. To do.
The method for forming these recesses 4a is not limited to this, and physical processing such as wet etching using a solution of acid or alkali, sand blasting, laser or the like is also possible.

（２）そして、図２（ｂ）に示すように、外面３ｂに前記感圧素子７が形成された前記第一基板３を、内面３ｃ側を前記凹部４ａと対向させて前記第二基板４に張り合わせる（工程Ｂ）。この張り合わせ法としては、第二基板４の凹部４ａを形成した内面４ｃ側に、例えばシリコンからなる第一基板３を、例えば高温で熱処理することにより接合する方法等が挙げられる。
この第一基板３は、例えばシリコンなどの半導体からなり、基体２の他面２ｂをなす外面３ｂにおいて中央域には、ダイアフラム部６の周縁部に感圧素子７が予め形成されている。このとき、感圧素子７がホイットストーンブリッジを構成するように形成される。 (2) Then, as shown in FIG. 2 (b), the first substrate 3 having the pressure sensitive element 7 formed on the outer surface 3b is opposed to the concave portion 4a on the inner surface 3c side, and the second substrate 4 is disposed. (Step B). Examples of the bonding method include a method in which the first substrate 3 made of, for example, silicon is bonded to the inner surface 4c side of the second substrate 4 in which the concave portion 4a is formed by, for example, heat treatment at a high temperature.
The first substrate 3 is made of, for example, a semiconductor such as silicon, and a pressure sensitive element 7 is formed in advance on the peripheral portion of the diaphragm portion 6 in the central region on the outer surface 3b forming the other surface 2b of the base 2. At this time, the pressure-sensitive element 7 is formed to constitute a Whitstone bridge.

本実施形態では、基板張り合わせ技術を用いた場合について説明する。感圧素子７を形成した第一基板３の内面３ｃに、制御用集積回路を形成した第二基板４を張り合わせる。
当該第一基板３及び第二基板４にシリコン単結晶を用いる場合、第一基板３と第二基板４の表面を熱酸化法などにより酸化した後、第一基板３と第二基板４の酸化膜を形成した面同士を接触させて熱処理することにより、基板を接合する方法が知られている。また、第一基板３と第二基板４の自然酸化膜を除去し疎水性にするために水素終端化処理を施し、水素終端化処理を施した第一基板３と第二基板４の表面を接触させて、分子間力による結合後に酸素を含む雰囲気で熱処理し、水素を基板表面から脱離させると同時にシリコン間の結合を形成することにより、半導体基板を接合する方法が知られる。 In this embodiment, a case where a substrate bonding technique is used will be described. The second substrate 4 on which the control integrated circuit is formed is bonded to the inner surface 3c of the first substrate 3 on which the pressure sensitive element 7 is formed.
When silicon single crystals are used for the first substrate 3 and the second substrate 4, the surfaces of the first substrate 3 and the second substrate 4 are oxidized by a thermal oxidation method or the like, and then the first substrate 3 and the second substrate 4 are oxidized. There is known a method of bonding substrates by bringing the surfaces on which the films are formed into contact with each other and performing heat treatment. Moreover, in order to remove the natural oxide film of the 1st board | substrate 3 and the 2nd board | substrate 4, and to make it hydrophobic, the hydrogen termination process is performed, and the surface of the 1st board | substrate 3 and the 2nd board | substrate 4 which performed the hydrogen termination process is applied. There is known a method for bonding semiconductor substrates by bringing them into contact and then heat-treating them in an atmosphere containing oxygen after bonding by intermolecular force to desorb hydrogen from the substrate surface and simultaneously form bonds between silicon.

さらに、第二基板４を陽極化成することにより多孔質シリコン層を基板上に成長させ、さらに熱処理を施し、当該多孔質シリコン層上にシリコンのエピタキシャル成長層を形成した後表面を酸化させ、表面が酸化した第一基板３と分子間力により張り合わせ、熱処理による脱水縮合反応により、シリコン同士の結合を形成する方法などが知られている。
本実施形態では、前記のどの手法の基板張り合わせ技術を利用しても、密閉空間を作製することは可能である。
このように、凹部４ａを形成した第二基板４と、感圧素子７を形成した第一基板３を当該基板張り合わせ技術を利用して張り合わせることにより、感圧素子７と制御用集積回路が基体２の外周面に形成された圧力センサモジュール２０が得られる。さらに、第一基板３の厚みをダイアフラム部６となる領域の厚みに合わせて予め調整して、第二基板４と張り合わせることにより、薄いダイアフラム部６を有する圧力センサモジュール２０を容易に形成することができる。 Furthermore, the second substrate 4 is anodized to grow a porous silicon layer on the substrate, and further subjected to a heat treatment to form an epitaxial growth layer of silicon on the porous silicon layer. A method is known in which silicon is bonded to the oxidized first substrate 3 by intermolecular force and a dehydration condensation reaction is performed by heat treatment.
In this embodiment, it is possible to produce a sealed space using any of the above-described substrate bonding techniques.
In this way, the pressure sensitive element 7 and the integrated circuit for control are obtained by bonding the second substrate 4 in which the concave portion 4a is formed and the first substrate 3 in which the pressure sensitive element 7 is formed using the substrate bonding technique. The pressure sensor module 20 formed on the outer peripheral surface of the base 2 is obtained. Further, the pressure sensor module 20 having the thin diaphragm portion 6 is easily formed by adjusting the thickness of the first substrate 3 in advance according to the thickness of the region to be the diaphragm portion 6 and pasting it to the second substrate 4. be able to.

続いて、このような圧力センサモジュール２０に対して、貫通配線形成技術及びバンプ形成技術を用いて、チップサイズの圧力センサパッケージ１を作製する方法を示す。
（３）まず、図２（ｃ）に示すように、前記基体２の一面２ａにおける前記制御用集積回路の電極部１４の近傍に、圧力センサ１０と該圧力センサ１０の制御用集積回路を電気的に接続するための貫通孔１２を形成する。
詳しくは、図２（ｃ）に示すように、第一基板３のダイアフラム部６の外周部で、感圧素子７に通電するための、後で形成される導電部８の近傍であり、かつ、第二基板４における制御用集積回路の電流導入部である電極部１４の近傍に、貫通孔１２を形成する。該貫通孔１２は、圧力センサ本体と制御用集積回路を電気的に接続するためのものである。
貫通孔１２は、例えばＤＲＩＥ法（Boschプロセス）によりエッチングすることで形成することができる。なお、貫通孔１２を形成する方法はこれに限定されるものではなく、レーザ等の物理的加工も可能である。 Next, a method of manufacturing the chip-sized pressure sensor package 1 using such a through wiring formation technique and a bump formation technique will be described for such a pressure sensor module 20.
(3) First, as shown in FIG. 2 (c), the pressure sensor 10 and the control integrated circuit of the pressure sensor 10 are electrically connected in the vicinity of the electrode portion 14 of the control integrated circuit on the one surface 2a of the base body 2. Through-holes 12 are formed for connection.
Specifically, as shown in FIG. 2 (c), the outer periphery of the diaphragm portion 6 of the first substrate 3 is in the vicinity of the conductive portion 8 formed later for energizing the pressure sensitive element 7, and The through hole 12 is formed in the vicinity of the electrode portion 14 that is the current introduction portion of the control integrated circuit in the second substrate 4. The through hole 12 is for electrically connecting the pressure sensor body and the control integrated circuit.
The through hole 12 can be formed by etching, for example, by the DRIE method (Bosch process). In addition, the method of forming the through-hole 12 is not limited to this, and physical processing, such as a laser, is also possible.

（４）次に、貫通孔１２の内壁及び第一基板３の外面３ｂからなる基体２の他面２ｂに絶縁部（図示略）を形成する。絶縁部を形成することにより、後に示す、貫通配線部１１を形成する際に基体２の表面を保護することができる。
絶縁部としては、例えばＳｉＯ２をプラズマＣＶＤにより１μｍ成膜することで形成できる。この絶縁部としてはＳｉＯ２に限定されるものではなく、ＳｉＮや樹脂等の他の絶縁材料であっても良い。また、製法もその他スパッタ、スピンコート等が利用できる。 (4) Next, an insulating portion (not shown) is formed on the other surface 2 b of the base 2 composed of the inner wall of the through hole 12 and the outer surface 3 b of the first substrate 3. By forming the insulating portion, the surface of the base 2 can be protected when the through wiring portion 11 to be described later is formed.
The insulating part can be formed, for example, by depositing SiO 2 with a thickness of 1 μm by plasma CVD. This insulating part is not limited to SiO 2 but may be other insulating material such as SiN or resin. In addition, sputtering, spin coating, etc. can be used for the manufacturing method.

（５）次に、図３（ａ）に示すように、電極部１４と電気的に接続するように、貫通孔１２内に導電性物質１３を充填することにより、貫通配線部１１を形成する。
この導電性物質１３としては、例えばＣｕとし、めっきにより貫通孔１２内に充填することができる。なお、導電性物質１３はこれに限定されず、他の金属材料や半田等の合金とすることもできる。また、充填方法もＣＶＤやスパッタを利用することができる。さらに、貫通孔１２に充填する導電性物質１３は、基体２の両面における電気的な接続を形成することが目的なので、当該貫通孔１２内に空間がなくなるように完全に充填する必要はない。 (5) Next, as shown in FIG. 3A, the through wiring portion 11 is formed by filling the through hole 12 with a conductive substance 13 so as to be electrically connected to the electrode portion 14. .
As the conductive substance 13, for example, Cu can be filled in the through hole 12 by plating. Note that the conductive substance 13 is not limited to this, and may be other metal materials or alloys such as solder. Also, the filling method can use CVD or sputtering. Furthermore, since the conductive substance 13 filling the through hole 12 is intended to form an electrical connection on both sides of the base body 2, it is not necessary to completely fill the through hole 12 so that there is no space.

（６）次に、図３（ｂ）に示すように、前記圧力センサ１０と、前記制御用集積回路とを電気的に接続する（工程Ｃ）。
第一基板３の外面３ｂからなる基体２の他面２ｂにおいて、貫通配線部１１と感圧素子７とを電気的に接続するように、導電部８を形成する。この導電部８は、金属薄膜などを第一基板３の外面３ｂ面上に形成して、さらにフォトリソグラフィによってパターニングすることによって形成することができる。そして、この導電部８の一端部は、感圧素子７であるｐ型抵抗体Ｒ１〜Ｒ４と電気的に接続され、他端部は、基体２を貫通して配された貫通配線部１１と電気的に接続されている。また、この導電部８は、Ｐ型抵抗体Ｒ１〜Ｒ４よりも高濃度の拡散源を注入することによって得られる配線を介し、Ｐ型抵抗体Ｒ１〜Ｒ４と電気的に接続してもよい。
貫通配線部１１の一端部は、前記基体２の一面２ａにおいて、電極部１４と電気的に接続し、他端部は、前記基体２の他面２ｂにおいて、導電部８と電気的に接続されている。これにより圧力センサ１０と圧力センサ１０の制御用集積回路とが、電気的に接続される。 (6) Next, as shown in FIG. 3B, the pressure sensor 10 and the control integrated circuit are electrically connected (step C).
On the other surface 2b of the base 2 made of the outer surface 3b of the first substrate 3, the conductive portion 8 is formed so as to electrically connect the through wiring portion 11 and the pressure sensitive element 7. The conductive portion 8 can be formed by forming a metal thin film or the like on the outer surface 3b surface of the first substrate 3 and further patterning by photolithography. One end portion of the conductive portion 8 is electrically connected to the p-type resistors R 1 to R 4 that are the pressure sensitive elements 7, and the other end portion is a through wiring portion that is disposed through the base 2. 11 is electrically connected. Further, the conductive portion 8, via the line obtained by injecting a high concentration diffusion source than P-type resistor R 1 to R 4, electrically connected to the P-type resistor R 1 to R 4 May be.
One end portion of the through wiring portion 11 is electrically connected to the electrode portion 14 on the one surface 2 a of the base body 2, and the other end portion is electrically connected to the conductive portion 8 on the other surface 2 b of the base body 2. ing. Thereby, the pressure sensor 10 and the control integrated circuit of the pressure sensor 10 are electrically connected.

（７）次に、図３（ｃ）に示すように、前記制御用集積回路と個別に電気的に接続されるバンプ２１を形成する（工程Ｄ）。
制御用集積回路と個別に電気的に接続するように、それぞれバンプ２１を形成する。
バンプ２１は、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系からなる半田ボールを、パッド部２２に搭載して形成することができる。なお、半田ボールは、電極パッド等の導電部（パッド部２２）上に直接搭載することもできるし、一度再配線層を形成しておき、導電部とは別の場所で当該再配線層と電気的に接続するように搭載することもできる。
また、本発明では、バンプ２１はこれに限定されるものではなく、他の組成の半田や、他の金属からなる半田、またＣｕやＡｕなどからなるバンプを用いることができ、作製法も、半田ペーストを用いた印刷法やメッキ法、ワイヤによるスタッドバンプ等が適用可能である。 (7) Next, as shown in FIG. 3C, bumps 21 that are individually electrically connected to the control integrated circuit are formed (step D).
Bumps 21 are formed so as to be individually electrically connected to the control integrated circuit.
The bump 21 can be formed by mounting a solder ball made of, for example, Sn—Ag—Cu based on the pad portion 22. The solder balls can be directly mounted on the conductive portion (pad portion 22) such as an electrode pad, or a rewiring layer is formed once and the rewiring layer is separated from the conductive portion. It can also be mounted so as to be electrically connected.
In the present invention, the bumps 21 are not limited to this, and solders of other compositions, solders made of other metals, bumps made of Cu, Au, etc. can be used. A printing method or a plating method using a solder paste, a stud bump using a wire, or the like is applicable.

なお、バンプ２１は、貫通配線部１１上に、直接形成することもできるし、第二基板上のバンプ形成面上に、バンプ２１形成以前に、貫通配線部１１と電気的に接合するように導電部（再配線）を形成し、貫通配線部１１と異なる位置に該再配線と電気的に接続するようにはんだボールを形成することもできる。
これにより、図１に示す圧力センサパッケージ１Ａ（１）が作製される。 The bumps 21 can be formed directly on the through wiring portion 11 or can be electrically joined to the through wiring portion 11 on the bump forming surface on the second substrate before the bump 21 is formed. A conductive part (rewiring) may be formed, and a solder ball may be formed at a position different from the through wiring part 11 so as to be electrically connected to the rewiring.
Thereby, the pressure sensor package 1A (1) shown in FIG. 1 is manufactured.

以上の工程により、圧力センサモジュールに対して、圧力センサ１０の導電部８と制御用集積回路の電極部１４を、貫通配線部１１を用いて接続した圧力センサパッケージ１Ａ（１）が作製される。
基体２の内部を貫通する貫通配線部１１を利用してバンプ２１を形成することによって、ダイアフラム部６の対向面側に電気配線を引き出すことにより、バンプ２１のみで、圧力センサ１０と電子部品の実装用基板に電気的に接合することができるため、高密度の実装が可能になる。 Through the above steps, the pressure sensor package 1A (1) in which the conductive portion 8 of the pressure sensor 10 and the electrode portion 14 of the control integrated circuit are connected to the pressure sensor module using the through wiring portion 11 is manufactured. .
By forming the bump 21 using the through wiring portion 11 penetrating through the inside of the base body 2, the electric wiring is drawn out to the opposite surface side of the diaphragm portion 6, so that the pressure sensor 10 and the electronic component can be formed only by the bump 21. Since it can be electrically bonded to the mounting substrate, high-density mounting is possible.

また、図４に示すように、バンプ２１が感圧素子７の形成面（他面２ｂ）に形成されていてもよい。この場合、実装用基板に対して第一基板３の外面が対向するため、薄いダイアフラム部６を有する第一基板３を該実装用基板によって外乱から保護することができ、当該圧力センサ１０のセンサ特性を安定させることができる。なお、図４の圧力センサパッケージ１Ｂは、図１の圧力センサパッケージ１Ａの構成に加えて、さらに貫通配線を設けて、一面２ａの導電部１４と他面２ｂのバンプ２１とを電気的に接続している。   Further, as shown in FIG. 4, the bumps 21 may be formed on the formation surface (the other surface 2 b) of the pressure sensitive element 7. In this case, since the outer surface of the first substrate 3 faces the mounting substrate, the first substrate 3 having the thin diaphragm portion 6 can be protected from disturbance by the mounting substrate, and the sensor of the pressure sensor 10 The characteristics can be stabilized. In addition to the configuration of the pressure sensor package 1A in FIG. 1, the pressure sensor package 1B in FIG. 4 is further provided with a through wiring to electrically connect the conductive portion 14 on the one surface 2a and the bump 21 on the other surface 2b. doing.

また、図１、図４に示す構造では、空間部５（圧力基準室）が密閉されているため、絶対圧型の圧力センサモジュールを作製できるが、空間部５が圧力センサモジュール外部に連通する貫通孔を、制御用集積回路を形成した第二基板４、あるいは、ダイアフラム部６以外で感圧素子７を形成した第一基板３上に形成することにより、ゲージ圧型の圧力センサモジュールを作製することができる。   In the structure shown in FIGS. 1 and 4, since the space portion 5 (pressure reference chamber) is hermetically sealed, an absolute pressure type pressure sensor module can be manufactured, but the space portion 5 communicates with the outside of the pressure sensor module. A gauge pressure type pressure sensor module is manufactured by forming holes on the second substrate 4 on which the integrated circuit for control is formed or on the first substrate 3 on which the pressure sensitive element 7 is formed other than the diaphragm portion 6. Can do.

ところで、前述の図１及び図４に示す構成では、感圧素子を保護するための基板が、感圧素子上などに設置されていないため、導電部をワイヤボンドで電気的に接続し、樹脂などで構成された空間内に圧力センサを密閉する従来の圧力センサパッケージと比較して、外乱による圧力センサの機械的強度などの維持が困難になり、センサ特性が変動するという問題が生ずる。そこで、続いて、感圧素子７上に、圧力センサの保護基板を形成してもよい。前記保護基板を形成することによって、圧力センサの機械的強度および外乱からの保護性をより高めることができ、圧力センサ特性をより安定させることができる。
前記保護基板３４を有する圧力センサパッケージ１Ｅ及び１Ｆを図５，図６に示す。 By the way, in the configuration shown in FIGS. 1 and 4 described above, since the substrate for protecting the pressure sensitive element is not installed on the pressure sensitive element or the like, the conductive portions are electrically connected by wire bonding, and the resin As compared with a conventional pressure sensor package that seals the pressure sensor in a space constituted by the above, it becomes difficult to maintain the mechanical strength of the pressure sensor due to a disturbance and the sensor characteristics fluctuate. Therefore, subsequently, a protective substrate for the pressure sensor may be formed on the pressure sensitive element 7. By forming the protective substrate, the mechanical strength of the pressure sensor and the protection from disturbance can be further increased, and the pressure sensor characteristics can be further stabilized.
Pressure sensor packages 1E and 1F having the protective substrate 34 are shown in FIGS.

まず、感圧素子７が形成された第一基板３面上でダイアフラム部６の外部の領域に、圧力センサを形成した半導体基板と保護基板３４の接着剤３２を設置する。当該接着剤３２としては、アクリル系やエポキシ系やポリイミド系などで、熱硬化性でも室温硬化性でもよい。ただし、接着時に導電部８に含まれる金属材料が融解し、凝集などにより電気的に断線すると、感圧素子７の電気抵抗変化による電圧変化を観測するための電流を、感圧素子７に印加することができないので、当該金属材料の融点よりも低温で硬化できる接着剤３２を用いることが望ましい。   First, the adhesive 32 between the semiconductor substrate on which the pressure sensor is formed and the protective substrate 34 is placed on the surface of the first substrate 3 on which the pressure-sensitive element 7 is formed, outside the diaphragm portion 6. The adhesive 32 may be acrylic, epoxy, polyimide, etc., and may be thermosetting or room temperature curable. However, when the metal material contained in the conductive portion 8 is melted at the time of bonding and is electrically disconnected due to aggregation or the like, a current for observing a voltage change due to a change in electric resistance of the pressure sensitive element 7 is applied to the pressure sensitive element 7. Therefore, it is desirable to use an adhesive 32 that can be cured at a temperature lower than the melting point of the metal material.

続いて、接着剤３２が設置された感圧素子７を形成した第一基板３上に保護基板３４を設置し、前記第一基板３と前記保護基板３４を接着する。本実施例では、圧力基準室が密閉されている絶対圧型圧力センサの構造であるため、感圧素子７の形成面上に、外部の気体圧力を印加する必要がある。したがって、保護基板３４と感圧素子７を形成した第一基板３の間に空隙があり、接着剤３２により密閉されないことが必要である。接着する際、接着剤３２の種類により前記第一基板３と前記保護基板３４を加熱してもよい。第一基板３と保護基板３４の間に空隙が形成されるように配置しても、熱処理により保護基板３４が変形し、空隙が消失する場合がある。したがって、第一基板３と保護基板３４を加熱処理により接着する際、加熱温度以下で変形しない材料が主成分の保護基板３４を用いることが望ましい。   Subsequently, a protective substrate 34 is installed on the first substrate 3 on which the pressure sensitive element 7 on which the adhesive 32 is installed is formed, and the first substrate 3 and the protective substrate 34 are bonded. In this embodiment, since the pressure reference chamber has a sealed absolute pressure type pressure sensor, it is necessary to apply an external gas pressure on the formation surface of the pressure sensitive element 7. Therefore, it is necessary that there is a gap between the protective substrate 34 and the first substrate 3 on which the pressure-sensitive element 7 is formed, and it is not sealed by the adhesive 32. When bonding, the first substrate 3 and the protective substrate 34 may be heated depending on the type of the adhesive 32. Even if it arrange | positions so that a space | gap may be formed between the 1st board | substrate 3 and the protective substrate 34, the protective substrate 34 may deform | transform by heat processing and a space | gap may lose | disappear. Therefore, when the first substrate 3 and the protective substrate 34 are bonded by heat treatment, it is desirable to use the protective substrate 34 whose main component is a material that does not deform below the heating temperature.

また、保護基板３４や接着用の樹脂（接着剤３２）が導電性をもつ場合、感圧素子７に導電部８を介して電流の一部が、樹脂（接着剤３２）や保護基板３４から印加される場合があるので、樹脂（接着剤３２）と保護基板３４は絶縁性をもつことが望ましい。   In addition, when the protective substrate 34 or the adhesive resin (adhesive 32) has conductivity, a part of the current is passed from the resin (adhesive 32) or the protective substrate 34 to the pressure sensitive element 7 via the conductive portion 8. Since it may be applied, it is desirable that the resin (adhesive 32) and the protective substrate 34 have insulating properties.

一方、保護基板３４は、従来の圧力センサパッケージの樹脂材料と同程度以上の機械的強度を有していることが望ましい。また、樹脂材料を介して、圧力センサを形成した半導体基板と保護基板３４が接続されているために、保護基板３４と圧力センサを形成した半導体基板の熱膨張係数の差が緩和される。したがって、感圧素子７が形成された半導体基板面上にバンプを形成する場合より、圧力センサのセンサ特性の変動を抑制することができるという効果がある。さらには望ましくは、圧力センサを形成した半導体基板と保護基板３４が同程度の熱膨張係数を有することが望ましい。例えば、半導体基板がシリコンである場合、ガラス等の絶縁性を有しシリコンと同程度の熱膨張係数をもつ材料を用いることが望ましい。   On the other hand, the protective substrate 34 desirably has a mechanical strength equal to or higher than that of the resin material of the conventional pressure sensor package. Further, since the semiconductor substrate on which the pressure sensor is formed and the protective substrate 34 are connected via the resin material, the difference in thermal expansion coefficient between the protective substrate 34 and the semiconductor substrate on which the pressure sensor is formed is reduced. Therefore, there is an effect that fluctuations in sensor characteristics of the pressure sensor can be suppressed as compared with the case where bumps are formed on the surface of the semiconductor substrate on which the pressure sensitive element 7 is formed. More preferably, it is desirable that the semiconductor substrate on which the pressure sensor is formed and the protective substrate 34 have the same thermal expansion coefficient. For example, when the semiconductor substrate is silicon, it is desirable to use a material having an insulating property such as glass and having a thermal expansion coefficient comparable to that of silicon.

本実施例で示した保護基板３４は、圧力センサモジュール２０形成後の感圧素子７の保護を目的として形成したが、貫通配線部１１等を形成する際の、感圧素子７の保護基板３４として用いることも可能である。したがって、貫通配線部１１等を形成する前に当該保護基板３４を感圧素子７上に形成してもよい。   Although the protective substrate 34 shown in the present embodiment is formed for the purpose of protecting the pressure sensitive element 7 after the pressure sensor module 20 is formed, the protective substrate 34 of the pressure sensitive element 7 when forming the through wiring portion 11 and the like. Can also be used. Therefore, the protective substrate 34 may be formed on the pressure sensitive element 7 before forming the through wiring portion 11 and the like.

また、電子部品の実装用基板に圧力センサモジュール２０を実装した場合の、実装後の圧力センサモジュール２０の高さは、保護基板３４と半導体基板の厚さの和に依存するため、薄く高密度に実装する場合に不利になるという問題がある。そこで、保護基板３４を当該半導体基板に張りつけた後に、ラッピングなどの研磨により保護基板３４を薄くすることは、実装時の厚さを薄くするためには効果的である。   In addition, when the pressure sensor module 20 is mounted on a mounting board for electronic components, the height of the pressure sensor module 20 after mounting depends on the sum of the thicknesses of the protective substrate 34 and the semiconductor substrate. There is a problem that it becomes disadvantageous when it is implemented. Therefore, it is effective to reduce the thickness at the time of mounting by thinning the protective substrate 34 by polishing such as lapping after the protective substrate 34 is attached to the semiconductor substrate.

なお、上述した実施形態では、外面４ｂに、予め、感圧センサの制御用集積回路が形成された第二基板４に対し、内面４ｃ側から凹部４ａを形成した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当該凹部４ａを形成する時、まず、ダイアフラム部６の対向面が適切な厚さになるまで凹部４ａを形成し、半導体基板を張り合わせた後に、当該凹部４ａを形成した半導体基板表面を研削や研磨することでダイアフラム部６の対向面を適切な厚さに加工したのち、前記感圧センサの制御用集積回路を形成する方法でもよい。   In the above-described embodiment, the case where the concave portion 4a is formed on the outer surface 4b from the inner surface 4c side with respect to the second substrate 4 in which the control integrated circuit for the pressure-sensitive sensor is formed in advance has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and when the concave portion 4a is formed, first, the concave portion 4a is formed until the opposing surface of the diaphragm portion 6 has an appropriate thickness, and the semiconductor substrates are bonded together. A method of forming the control integrated circuit for the pressure-sensitive sensor after processing the facing surface of the diaphragm portion 6 to an appropriate thickness by grinding or polishing the surface of the semiconductor substrate on which the concave portion 4a is formed may be used.

＜第二実施形態＞
図７は、本発明の圧力センサパッケージの一構成例を模式的に示す断面図である。
この圧力センサパッケージ１Ｃ（１）は圧力センサモジュール２０Ｃ（２０）を備え、該圧力センサモジュール２０Ｃ（２０）は、第一基板３と第二基板４とを重ねてなる基体２、該基体２内の重なり面において、その中央域の内部に前記第二基板４に配された空間部５、前記空間部５上に位置し、前記第一基板３の薄板化された領域からなるダイアフラム部６（「感圧部」とも呼ぶ）、前記ダイアフラム部６に配された感圧素子７である４つのｐ型抵抗体（ピエゾ抵抗素子）Ｒ１〜Ｒ４（図ではＲ１，Ｒ２の２つのみ記載）、及び、前記第一基板３の内面３ｃからなる前記空間部５に接する面において、前記ダイアフラム部６を除いた外周域に配され、前記感圧素子７と電気的に接続された導電部９、を少なくとも有する圧力センサ１０Ｃ（１０）と、前記第二基板４の外面４ｂからなる前記基体２の一面２ａに配された、前記圧力センサ１０Ｃ（１０）の制御用集積回路と、を少なくとも備えてなる。 <Second embodiment>
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of the pressure sensor package of the present invention.
The pressure sensor package 1C (1) includes a pressure sensor module 20C (20). The pressure sensor module 20C (20) includes a base body 2 in which a first substrate 3 and a second substrate 4 are stacked, Of the first substrate 3, the space portion 5 disposed on the second substrate 4, located on the space portion 5, and formed of a thinned region of the first substrate 3. Four pressure resistors (piezoresistive elements) R 1 to R 4 (in the figure, R 1 and R 2 ) that are pressure sensitive elements 7 arranged in the diaphragm part 6. Only on the outer peripheral area excluding the diaphragm portion 6 and electrically connected to the pressure-sensitive element 7 on the surface of the first substrate 3 that contacts the space portion 5. Pressure sensor 1 having at least conductive portion 9 0C (10) and at least an integrated circuit for controlling the pressure sensor 10C (10) disposed on the one surface 2a of the base body 2 composed of the outer surface 4b of the second substrate 4.

そして、この圧力センサパッケージ１Ｃ（１）は、前記圧力センサモジュール２０Ｃ（２０）と、前記基体２の外周域において、一端が該基体２に配された導電部８と電気的に接続し、他端が前記第二基板４の外面４ｂからなる前記基体２の一面２ａに露呈するように、前記基体２を貫通してなる貫通配線部１１と、前記第一基板３において、一端が前記導電部８と電気的に接続し、他端が前記空間部５に接する面３ｃに露呈するように、前記第一基板３を貫通してなる貫通配線部１８と、前記貫通配線部１１の他端と電気的に接続されたバンプ２１と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
この圧力センサモジュール２０Ｃ（２０）を構成する圧力センサ１０Ｃ（１０）において、前記第二基板４の中央域に配された凹部４ａにより、前記空間部５が構成されている。 The pressure sensor package 1C (1) is electrically connected to the pressure sensor module 20C (20) and the conductive portion 8 disposed on the base body 2 at the outer peripheral area of the base body 2. In the first substrate 3, one end of the through-hole wiring portion 11 penetrating through the base body 2 so that the end is exposed to one surface 2 a of the base body 2 formed of the outer surface 4 b of the second substrate 4. 8 and the other end of the penetrating wiring portion 11, and the other end of the penetrating wiring portion 11, and the other end of the penetrating wiring portion 11 are exposed to the surface 3 c contacting the space portion 5. And a bump 21 that is electrically connected.
In the pressure sensor 10C (10) constituting the pressure sensor module 20C (20), the space portion 5 is constituted by the concave portion 4a disposed in the central region of the second substrate 4.

本発明は、第二基板４の外面４ｂに圧力センサ１０の制御用の集積回路（ＡＳＩＣ）を形成し、第一基板３の感圧素子７を形成した内面３ｃに面するように、第二基板４の内面４ｃに配された凹部４ａを張り合わせることにより、圧力センサ１０と同等のチップサイズの圧力センサモジュール２０を形成し、さらに、貫通配線形成技術とバンプ２１形成技術により、圧力センサ１０と同等のチップサイズの圧力センサパッケージ１を形成するものである。   In the present invention, an integrated circuit (ASIC) for controlling the pressure sensor 10 is formed on the outer surface 4b of the second substrate 4, and the second substrate 4 faces the inner surface 3c on which the pressure sensitive element 7 is formed. A pressure sensor module 20 having a chip size equivalent to that of the pressure sensor 10 is formed by bonding the concave portions 4a disposed on the inner surface 4c of the substrate 4, and further, the pressure sensor 10 is formed by the through wiring formation technology and the bump 21 formation technology. The pressure sensor package 1 having a chip size equivalent to the above is formed.

すなわち、本発明では、基体２を構成する第一基板３の内面３ｃからなる前記空間部５に接する面に感圧素子７が配されて圧力センサ１０を構成し、該基体２を構成する第二基板４の外面４ｂに前記圧力センサ１０の制御用集積回路が配されているので、圧力センサと集積回路を基板の同一面に形成した従来の集積化圧力センサと比較して、小面積の圧力センサ１０のチップサイズで構成することができる。さらに、該感圧素子７が前記空間部５に接する面に配され、モジュールの内部で保護されているため、該感圧素子７の腐食や汚損を防ぐことができる。これにより本発明では、従来よりも、小型で補償機能を備え、さらに耐腐食及び耐汚損に優れた圧力センサモジュール２０を提供することができる。   That is, in the present invention, the pressure sensor 7 is arranged on the surface of the first substrate 3 that constitutes the base body 2 and is in contact with the space portion 5 to form the pressure sensor 10. Since the integrated circuit for control of the pressure sensor 10 is arranged on the outer surface 4b of the two substrates 4, compared with the conventional integrated pressure sensor in which the pressure sensor and the integrated circuit are formed on the same surface of the substrate, the area is small. The chip size of the pressure sensor 10 can be used. Furthermore, since the pressure sensitive element 7 is disposed on the surface in contact with the space portion 5 and protected inside the module, the pressure sensitive element 7 can be prevented from being corroded or soiled. Thereby, in the present invention, it is possible to provide a pressure sensor module 20 that is smaller, has a compensation function, and is more excellent in corrosion resistance and antifouling than before.

また、本発明では、基体２を構成する第一基板３の内面３ｃからなる空間部５に接する面に感圧素子７が配されて圧力センサ１０を構成し、該基体２の一面２ａに前記圧力センサ１０の制御用集積回路が配されることで、小面積の圧力センサ１０のチップサイズで構成された圧力センサモジュール２０を備えている。さらに、該圧力センサモジュールでは、該感圧素子７が前記空間部５に接する面に配され、モジュールの内部で保護されているため、該感圧素子７の腐食や汚損が防がれている。これにより本発明では、従来よりも、小型で補償機能を備え、さらに耐腐食及び耐汚損に優れた圧力センサパッケージ１を提供することができる。   Further, in the present invention, the pressure sensor 7 is arranged on the surface in contact with the space portion 5 formed by the inner surface 3 c of the first substrate 3 constituting the base 2 to constitute the pressure sensor 10, and the surface 2 a of the base 2 is By providing an integrated circuit for controlling the pressure sensor 10, the pressure sensor module 20 configured with a chip size of the pressure sensor 10 having a small area is provided. Further, in the pressure sensor module, since the pressure sensitive element 7 is arranged on the surface in contact with the space portion 5 and is protected inside the module, the pressure sensitive element 7 is prevented from being corroded or soiled. . As a result, according to the present invention, it is possible to provide a pressure sensor package 1 that is smaller, has a compensation function, and is excellent in corrosion resistance and antifouling.

図５に示すように、この圧力センサ１０Ｃ（１０）は、平板状の第一基板３及び第二基板４を基体２とし、この第二基板４の内面４ｃにおいて、その中央域の内部に第一基板３と略平行して広がる空間部５（基準圧力室）を備える。本実施形態では、圧力センサ１０Ｃ（１０）において、前記第二基板４の中央域に配された凹部４ａにより、前記空間部５が構成されている。そして、該空間部５の一方側（第一基板３側）に位置する薄板化された領域をダイアフラム部６（感圧部とも言う。）とする。この感圧部をなす前記第一基板３の内面３ｃには感圧素子７である抵抗体Ｒ１〜Ｒ４が配されている（図ではＲ１，Ｒ２のみ表示）。 As shown in FIG. 5, the pressure sensor 10C (10) has a flat plate-like first substrate 3 and second substrate 4 as a base body 2, and an inner surface 4c of the second substrate 4 has a first inner portion in the center area. A space portion 5 (reference pressure chamber) that extends substantially in parallel with one substrate 3 is provided. In the present embodiment, in the pressure sensor 10 </ b> C (10), the space portion 5 is configured by the concave portion 4 a disposed in the central region of the second substrate 4. A thinned region located on one side (the first substrate 3 side) of the space 5 is referred to as a diaphragm portion 6 (also referred to as a pressure sensitive portion). Resistor R 1 to R 4 is a pressure-sensitive element 7 is disposed on the inner surface 3c of the first substrate 3 forming the pressure sensitive portion (only R 1, R 2 in the figure).

感圧素子７として機能するｐ型抵抗体（ピエゾ抵抗素子）Ｒ１〜Ｒ４は、ダイアフラム部６の圧力変動を検出する検出回路（ストレンゲージ）を構成するものであり、リード配線を介して、いわゆるホイットストーンブリッジ回路を構成するよう互いが接続されている。それぞれの抵抗体Ｒ１〜Ｒ４は圧力センサ外周部のパッド部までを、導電部９、貫通配線部１８、及び導電部８によって電気配線接続されている。 The p-type resistors (piezoresistive elements) R 1 to R 4 that function as the pressure-sensitive element 7 constitute a detection circuit (strain gauge) that detects pressure fluctuations in the diaphragm section 6, and are connected via lead wires. Are connected to form a so-called Whitstone bridge circuit. Each of the resistors R 1 to R 4 is electrically connected to the pad portion on the outer periphery of the pressure sensor by the conductive portion 9, the through wiring portion 18, and the conductive portion 8.

また、前記第一基板３の内面３ｃにおいて、前記ダイアフラム部６を除いた外縁域には、前記抵抗体Ｒ１〜Ｒ４ごとに電気的に接続された導電部９が配されている。したがって、圧力センサ１０は、絶対圧センサとして機能する構造を備えている。
これにより、基体２を外から見た場合に、その外縁域と中央域とがほぼ同じ厚さをもつ構成とすることができる。 In the inner surface 3 c of the first substrate 3, a conductive portion 9 electrically connected to each of the resistors R 1 to R 4 is disposed in the outer edge area excluding the diaphragm portion 6. Therefore, the pressure sensor 10 has a structure that functions as an absolute pressure sensor.
Thereby, when the base | substrate 2 is seen from the outside, it can be set as the structure in which the outer edge area | region and the center area | region have substantially the same thickness.

このような抵抗体Ｒ１〜Ｒ４は、ダイアフラム部６の周縁部に配置すると良い。周縁部においては圧縮と引張の両応力が抵抗体Ｒ１〜Ｒ４に加わり易いので、感度の良い圧力センサ１０が得られる。また、各抵抗体Ｒ１〜Ｒ４は、ダイアフラム部６の表面に配されており、例えばシリコン基板中にボロンなどの拡散源を注入することによって形成することができる。 Such resistors R 1 to R 4 are preferably arranged at the peripheral edge of the diaphragm portion 6. Since both compressive and tensile stresses are likely to be applied to the resistors R 1 to R 4 at the peripheral edge, the pressure sensor 10 with good sensitivity can be obtained. The resistors R 1 to R 4 are arranged on the surface of the diaphragm portion 6 and can be formed, for example, by injecting a diffusion source such as boron into a silicon substrate.

また、第一基板３には、導電部９が設けられている。この導電部９は、金属薄膜などを第一基板３の内面３ｃ面上に形成して、さらにフォトリソグラフィによってパターニングすることによって形成することができる。そして、この導電部９の一端部は、ｐ型抵抗体Ｒ１〜Ｒ４と電気的に接続され、他端部は、第一基板３を貫通して配された貫通配線部１８と電気的に接続されている。また、この導電部９は、Ｐ型抵抗体Ｒ１〜Ｒ４よりも高濃度の拡散源を注入することによって得られる配線を介し、Ｐ型抵抗体Ｒ１〜Ｒ４と電気的に接続してもよい。 The first substrate 3 is provided with a conductive portion 9. The conductive portion 9 can be formed by forming a metal thin film or the like on the inner surface 3c surface of the first substrate 3 and further patterning by photolithography. One end of the conductive portion 9 is electrically connected to the p-type resistors R 1 to R 4, and the other end is electrically connected to the through-wiring portion 18 disposed through the first substrate 3. It is connected to the. Further, the conductive part 9, via a wire which is obtained by injecting a high concentration diffusion source than P-type resistor R 1 to R 4, electrically connected to the P-type resistor R 1 to R 4 May be.

前記貫通配線部１８は、第一基板３の空間部５と重なる領域を貫通して、空間部５に通じるように設けられた貫通孔１６と、該貫通孔１６に充填された導電性物質１７とからなる。この導電性物質１７としては、例えばＣｕ等が挙げられる。
貫通配線部１８の一端部は、基体２の他面２ｂにおいて導電部８と電気的に接続し、他端部は、第一基板３の内面３ｃからなる前記空間部５に接する面に配された導電部９と電気的に接続されている。
導電部８は、基体２を貫通して配された貫通配線部１１の一端と電気的に接続されており、貫通配線部１１の他端は、第二基板４の外面４ｂからなる基体２の一面２ａにおいて、前記圧力センサ１０の制御用集積回路の電極部１４と電気的に接続されている。これにより、圧力センサ１０と前記圧力センサ１０の制御用集積回路とが、電気的に接続される。 The through wiring portion 18 penetrates through a region overlapping the space portion 5 of the first substrate 3 and leads to the space portion 5, and a conductive material 17 filled in the through hole 16. It consists of. Examples of the conductive substance 17 include Cu.
One end portion of the through wiring portion 18 is electrically connected to the conductive portion 8 on the other surface 2 b of the base 2, and the other end portion is disposed on a surface in contact with the space portion 5 formed by the inner surface 3 c of the first substrate 3. The conductive part 9 is electrically connected.
The conductive portion 8 is electrically connected to one end of a through wiring portion 11 disposed through the base 2, and the other end of the through wiring portion 11 is connected to the base 2 made of the outer surface 4 b of the second substrate 4. On one surface 2 a, the pressure sensor 10 is electrically connected to the electrode portion 14 of the control integrated circuit. Thereby, the pressure sensor 10 and the control integrated circuit of the pressure sensor 10 are electrically connected.

導電部８を除く第一基板３の内面３ｃからなる前記空間部５に接する面上には、絶縁材料によって絶縁部（図示略）を形成することが望ましい。絶縁部を設けることにより、感圧素子７が該絶縁部によって被覆した構造が得られる。
絶縁部は、感圧素子７の外気との接触を遮断するため、感圧素子７の耐食性を向上させるとともに、感圧素子７が空間部５（圧力基準室）を介さずに、直接、外部から受ける機械的な影響による圧力センサ１０の特性変動を抑制する効果も奏する。 It is desirable to form an insulating portion (not shown) with an insulating material on the surface that is in contact with the space portion 5 formed by the inner surface 3c of the first substrate 3 excluding the conductive portion 8. By providing the insulating part, a structure in which the pressure sensitive element 7 is covered with the insulating part is obtained.
The insulating part blocks the contact of the pressure sensitive element 7 with the outside air, so that the corrosion resistance of the pressure sensitive element 7 is improved and the pressure sensitive element 7 is directly connected to the outside without going through the space part 5 (pressure reference chamber). There is also an effect of suppressing the characteristic fluctuation of the pressure sensor 10 due to the mechanical influence received from the pressure sensor 10.

前記貫通配線部１１は、空間部５を避けるとともに基体２を貫通して設けられた貫通孔１２と、該貫通孔１２に充填された導電性物質１３とからなる。この導電性物質１３としては、例えばＣｕ等が挙げられる。
貫通配線部１１の一端部は、基体２の他面２ｂにおいて導電部８と電気的に接続し、他端部は、基体２の一面２ａにおいて、前記圧力センサ１０の制御用集積回路の電極部１４と電気的に接続されている。これにより、圧力センサ１０と前記圧力センサ１０の制御用集積回路とが、電気的に接続される。 The through wiring portion 11 includes a through hole 12 that is provided to penetrate the base body 2 while avoiding the space portion 5, and a conductive material 13 that is filled in the through hole 12. Examples of the conductive material 13 include Cu.
One end of the through wiring portion 11 is electrically connected to the conductive portion 8 on the other surface 2 b of the base 2, and the other end is an electrode portion of the control integrated circuit of the pressure sensor 10 on the one surface 2 a of the base 2. 14 is electrically connected. Thereby, the pressure sensor 10 and the control integrated circuit of the pressure sensor 10 are electrically connected.

はんだバンプ２１は、例えばパッド部２２上に、はんだボールを搭載して形成することができる。なお、はんだバンプ２１は、必ずしもパッド部上に直接搭載されるもののみを示すものではなく、一度再配線層を形成しておき、該再配線層を介してパッド部とは別の場所で当該再配線層と電気的に接続するようにはんだボールを搭載することもできる。これにより、実装基板やパッケージとの接続位置について高い自由度を有することができる。   The solder bump 21 can be formed by mounting a solder ball on the pad portion 22, for example. Note that the solder bumps 21 do not necessarily indicate only those directly mounted on the pad portion, but a rewiring layer is formed once, and the solder bump 21 is located at a place different from the pad portion via the rewiring layer. Solder balls can also be mounted so as to be electrically connected to the rewiring layer. Thereby, it can have a high freedom degree about a connection position with a mounting substrate or a package.

次に、上述したような圧力センサモジュール２０、及び圧力センサパッケージ１の製造方法について説明する。
本発明の圧力センサモジュールの製造方法は、第一基板３と第二基板４とを重ねてなる基体２、該基体２内の重なり面において、その中央域の内部に前記第一基板３と略平行に配された空間部５、前記空間部５上に位置し、前記第一基板３の薄板化された領域からなるダイアフラム部６、前記ダイアフラム部６に配された感圧素子７、及び、前記第一基板３の内面３ｃからなる前記空間部５に接する面において、前記ダイアフラム部６を除いた外周域に配され、前記感圧素子７と電気的に接続された導電部９、を少なくとも有する圧力センサ１０Ｃ（１０）と、前記第二基板４の外面４ｂからなる前記基体２の一面２ａに配された、前記圧力センサ１０Ｃ（１０）の制御用集積回路と、を少なくとも備えた圧力センサモジュール２０の製造方法であって、前記感圧素子７が、前記第一基板３の内面３ｃからなる前記空間部５に接する面に配置されてなる第一基板３を用いることを特徴とする。 Next, a manufacturing method of the pressure sensor module 20 and the pressure sensor package 1 as described above will be described.
The manufacturing method of the pressure sensor module according to the present invention includes a base 2 in which the first substrate 3 and the second substrate 4 are overlapped, and the overlapping surface in the base 2 is substantially the same as the first substrate 3 inside the central region. A space portion 5 arranged in parallel; a diaphragm portion 6 located on the space portion 5 and made of a thinned region of the first substrate 3; a pressure-sensitive element 7 arranged in the diaphragm portion 6; and At least a conductive portion 9 disposed on an outer peripheral area excluding the diaphragm portion 6 and electrically connected to the pressure-sensitive element 7 on a surface of the first substrate 3 that is in contact with the space portion 5 and is in contact with the space portion 5. A pressure sensor including at least a pressure sensor 10C (10) and an integrated circuit for controlling the pressure sensor 10C (10) disposed on one surface 2a of the base body 2 including the outer surface 4b of the second substrate 4 How to make module 20 A is, the pressure sensing element 7, which comprises using the first substrate 3 are arranged in a surface in contact with the space portion 5 consisting of the first substrate 3 of the inner surface 3c.

本発明では、基体２を構成する第一基板３の内面３ｃからなる前記空間部５に接する面に感圧素子７が配されて構成された圧力センサ１０と、該基体２の一面２ａに前記圧力センサ１０の制御用集積回路とを備えた圧力センサモジュール２０の製造方法において、前記基体２の一面２ａをなす外面４ｂに、制御用集積回路が形成されてなる第二基板４を用いている。これにより本発明では、圧力センサ制御用の集積回路を備え、チップサイズに小型化され、さらに該感圧素子７がモジュールの内部で保護された圧力センサモジュール２０を、簡便な方法で得ることができる。   In the present invention, the pressure sensor 10 is configured such that the pressure sensitive element 7 is arranged on the surface that is in contact with the space portion 5 formed by the inner surface 3c of the first substrate 3 constituting the base 2, and the one surface 2a of the base 2 In the manufacturing method of the pressure sensor module 20 including the control integrated circuit of the pressure sensor 10, the second substrate 4 in which the control integrated circuit is formed on the outer surface 4b forming the one surface 2a of the base 2 is used. . Accordingly, in the present invention, it is possible to obtain a pressure sensor module 20 that includes an integrated circuit for controlling the pressure sensor, is downsized to a chip size, and further protects the pressure sensitive element 7 inside the module by a simple method. it can.

さらに、本発明の圧力センサパッケージの製造方法は、前記圧力センサモジュール２０の製造工程と、前記制御用集積回路と個別に電気的に接続されるバンプ２１を形成する工程Ｄを、さらに有することを特徴とする。
本発明では、バンプ形成技術を組み合わせてパッケージ化している。これにより本発明では、圧力センサ制御用の集積回路を備え、チップサイズに小型化され、さらに該感圧素子７がモジュールの内部で保護された圧力センサパッケージを、簡便な方法で得ることができる。
以下、工程順に図を用いて詳しく説明する。 Furthermore, the manufacturing method of the pressure sensor package of the present invention further includes a manufacturing process of the pressure sensor module 20 and a process D of forming bumps 21 that are individually electrically connected to the control integrated circuit. Features.
In the present invention, the bump forming technology is combined and packaged. As a result, in the present invention, a pressure sensor package that includes an integrated circuit for controlling the pressure sensor, is reduced to a chip size, and the pressure sensitive element 7 is protected inside the module can be obtained by a simple method. .
Hereafter, it demonstrates in detail using a figure in order of a process.

図８は、圧力センサパッケージの製造方法を工程順に示す断面図である。
（１）まず、図８（ａ）に示すように、外面４ｂに前記圧力センサ１０の制御用集積回路の電極部１４が形成された前記第二基板４を用意し、第二基板４の内面４ｃにおいて、中央域に凹部４ａを形成する（工程Ａ）。
この第二基板４は、例えばシリコンなどの半導体からなり、基体２の一面２ａをなす外面４ｂにおいて、前記圧力センサ１０の制御用集積回路が予め形成され、さらに、後で形成する貫通配線部１１の他端部と電気的に接続する電極部１４、及び、該制御用集積回路と個別に電気的に接続するために後で設けるバンプ２１のパッド部２２が予め設けられている。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the pressure sensor package in the order of steps.
(1) First, as shown in FIG. 8 (a), the second substrate 4 having the electrode portion 14 of the control integrated circuit of the pressure sensor 10 formed on the outer surface 4 b is prepared, and the inner surface of the second substrate 4 is prepared. In 4c, a recess 4a is formed in the central region (step A).
The second substrate 4 is made of, for example, a semiconductor such as silicon, and an integrated circuit for controlling the pressure sensor 10 is formed in advance on the outer surface 4b forming the one surface 2a of the base 2, and the through wiring portion 11 to be formed later is formed. An electrode portion 14 electrically connected to the other end portion of the electrode and a pad portion 22 of a bump 21 to be provided later for electrical connection with the control integrated circuit are provided in advance.

本実施形態では、まず、前記圧力センサ１０の制御用集積回路及び電極部１４、及びパッド部２２を形成した第二基板４の、該制御用集積回路の形成面（外面４ｂ）の反対側の面（内面４ｃ）から、該第二基板４を侵食することにより凹部４ａを形成する。当該凹部４ａの形成方法は、水酸化カリウム水溶液（以下、ＫＯＨ水溶液と示す。）などを用いたウエットエッチング法でもよいし、フッ素系のガスとプラズマを用いたドライエッチングでもよい。ドライエッチングの場合、例えばＤＲＩＥ（Deep-Reactive Ion Etching）法によりエッチングすることで形成することができる。   In the present embodiment, first, the control integrated circuit of the pressure sensor 10, the electrode part 14, and the second substrate 4 on which the pad part 22 is formed are opposite to the control integrated circuit formation surface (outer surface 4 b). The recess 4a is formed by eroding the second substrate 4 from the surface (inner surface 4c). The method of forming the recess 4a may be a wet etching method using a potassium hydroxide aqueous solution (hereinafter referred to as a KOH aqueous solution) or the like, or dry etching using a fluorine-based gas and plasma. In the case of dry etching, it can be formed by etching, for example, by DRIE (Deep-Reactive Ion Etching) method.

ＤＲＩＥ法とは、エッチングガスに六フッ化硫黄（ＳＦ６）を用い、高密度プラズマによるエッチングと、側壁へのパッシベーション成膜を交互に行なうことにより（Boschプロセス）、第二基板４を採掘エッチングするものである。
なお、これらの凹部４ａを形成する方法はこれに限定されるものではなく、酸やアルカリ等の溶液を用いたウェットエッチング、サンドブラスト、レーザ等の物理的加工も可能である。 The DRIE method uses sulfur hexafluoride (SF 6 ) as an etching gas, and alternately etches with high-density plasma and forms a passivation film on the sidewall (Bosch process), thereby mining and etching the second substrate 4. To do.
The method for forming these recesses 4a is not limited to this, and physical processing such as wet etching using a solution of acid or alkali, sand blasting, laser or the like is also possible.

（２）そして、図８（ｂ）に示すように、内面３ｃに、予め絶縁部によって被覆された感圧素子７及び導電部９が形成された前記第一基板３を、内面３ｃ側を前記凹部４ａと対向させて前記第二基板４に張り合わせる（工程Ｂ）。この張り合わせ法としては、第二基板４の凹部４ａを形成した内面４ｃ側に、例えばシリコンからなる第一基板３を、例えば高温で熱処理することにより接合する方法等が挙げられる。
この第一基板３は、例えばシリコンなどの半導体からなり、内面３ｃからなる前記空間部５に接する面において中央域には、ダイアフラム部６の周縁部に感圧素子７が予め形成され、さらに外周部には該感圧素子７と電気的に接続する導電部９が予め形成されている。このとき、感圧素子７がホイットストーンブリッジを構成するように形成される。 (2) Then, as shown in FIG. 8B, the first substrate 3 on which the pressure-sensitive element 7 and the conductive portion 9 previously covered with the insulating portion are formed on the inner surface 3c is disposed on the inner surface 3c side. It is bonded to the second substrate 4 so as to face the recess 4a (step B). Examples of the bonding method include a method in which the first substrate 3 made of, for example, silicon is bonded to the inner surface 4c side of the second substrate 4 in which the concave portion 4a is formed by, for example, heat treatment at a high temperature.
The first substrate 3 is made of, for example, a semiconductor such as silicon, and a pressure-sensitive element 7 is formed in advance on the peripheral portion of the diaphragm portion 6 in the central region on the surface that is in contact with the space portion 5 formed of the inner surface 3c. A conductive portion 9 that is electrically connected to the pressure sensitive element 7 is formed in advance in the portion. At this time, the pressure-sensitive element 7 is formed to constitute a Whitstone bridge.

本実施形態では、基板張り合わせ技術を用いた場合について説明する。感圧素子７及び導電部９を形成した第一基板３の内面３ｃに、制御用集積回路を形成した第二基板４を張り合わせる。
当該第一基板３及び第二基板４にシリコン単結晶を用いる場合、第一基板３と第二基板４の表面を熱酸化法などにより酸化した後、第一基板３と第二基板４の酸化膜を形成した面同士を接触させて熱処理することにより、基板を接合する方法が知られている。また、第一基板３と第二基板４の自然酸化膜を除去し疎水性にするために水素終端化処理を施し、水素終端化処理を施した第一基板３と第二基板４の表面を接触させて、分子間力による結合後に酸素を含む雰囲気で熱処理し、水素を基板表面から脱離させると同時にシリコン間の結合を形成することにより、半導体基板を接合する方法が知られる。 In this embodiment, a case where a substrate bonding technique is used will be described. The second substrate 4 on which the control integrated circuit is formed is bonded to the inner surface 3c of the first substrate 3 on which the pressure sensitive element 7 and the conductive portion 9 are formed.
When silicon single crystals are used for the first substrate 3 and the second substrate 4, the surfaces of the first substrate 3 and the second substrate 4 are oxidized by a thermal oxidation method or the like, and then the first substrate 3 and the second substrate 4 are oxidized. There is known a method of bonding substrates by bringing the surfaces on which the films are formed into contact with each other and performing heat treatment. Moreover, in order to remove the natural oxide film of the 1st board | substrate 3 and the 2nd board | substrate 4, and to make it hydrophobic, the hydrogen termination process is performed, and the surface of the 1st board | substrate 3 and the 2nd board | substrate 4 which performed the hydrogen termination process is applied. There is known a method for bonding semiconductor substrates by bringing them into contact and then heat-treating them in an atmosphere containing oxygen after bonding by intermolecular force to desorb hydrogen from the substrate surface and simultaneously form bonds between silicon.

さらに、第二基板４を陽極化成することにより多孔質シリコン層を基板上に成長させ、さらに熱処理を施し、当該多孔質シリコン層上にシリコンのエピタキシャル成長層を形成した後表面を酸化させ、表面が酸化した第一基板３と分子間力により張り合わせ、熱処理による脱水縮合反応により、シリコン同士の結合を形成する方法などが知られている。
本実施形態では、前記のどの手法の基板張り合わせ技術を利用しても、密閉空間を作製することは可能である。
このように、凹部４ａを形成した第二基板４と、感圧素子７及び導電部９を形成した第一基板３を当該基板張り合わせ技術を利用して張り合わせることにより、感圧素子７と制御用集積回路とを備えた圧力センサモジュール２０が得られる。さらに、第一基板３の厚みをダイアフラム部６となる領域の厚みに合わせて予め調整して、第二基板４と張り合わせることにより、薄いダイアフラム部６を有する圧力センサモジュール２０を容易に形成することができる。 Furthermore, the second substrate 4 is anodized to grow a porous silicon layer on the substrate, and further subjected to a heat treatment to form an epitaxial growth layer of silicon on the porous silicon layer. A method is known in which silicon is bonded to the oxidized first substrate 3 by intermolecular force and a dehydration condensation reaction is performed by heat treatment.
In this embodiment, it is possible to produce a sealed space using any of the above-described substrate bonding techniques.
In this way, the second substrate 4 having the recess 4a and the first substrate 3 having the pressure-sensitive element 7 and the conductive portion 9 are bonded to each other by using the substrate bonding technique, thereby controlling the pressure-sensitive element 7 and the second substrate 4. The pressure sensor module 20 including the integrated circuit is obtained. Further, the pressure sensor module 20 having the thin diaphragm portion 6 is easily formed by adjusting the thickness of the first substrate 3 in advance according to the thickness of the region to be the diaphragm portion 6 and pasting it to the second substrate 4. be able to.

続いて、このような圧力センサモジュール２０に対して、貫通配線形成技術及びバンプ形成技術を用いて、チップサイズの圧力センサパッケージ１を作製する方法を示す。
（３）まず、図８（ｃ）に示すように、第一基板３のダイアフラム部６の外周部で、感圧素子７に通電するための導電部９の近傍に、貫通孔１６を形成する。該貫通孔１６は、第一基板３の内面３ｃに配された導電部９と、第一基板３の外面４ｂに後で設けられる導電部８とを電気的に接続するためのものである。 Next, a method of manufacturing the chip-sized pressure sensor package 1 using such a through wiring formation technique and a bump formation technique will be described for such a pressure sensor module 20.
(3) First, as shown in FIG. 8C, a through hole 16 is formed in the vicinity of the conductive portion 9 for energizing the pressure sensitive element 7 on the outer peripheral portion of the diaphragm portion 6 of the first substrate 3. . The through hole 16 is for electrically connecting the conductive portion 9 disposed on the inner surface 3 c of the first substrate 3 and the conductive portion 8 provided later on the outer surface 4 b of the first substrate 3.

さらに、前記基体２の一面２ａにおける前記制御用集積回路の電極部１４の近傍に、圧力センサ１０と該圧力センサ１０の制御用集積回路を電気的に接続するための貫通孔１２を形成する。
詳しくは、図８（ｃ）に示すように、第一基板３のダイアフラム部６の外周部で、貫通配線部１８に通電するための、後で形成される導電部８の近傍であり、かつ、第二基板４における制御用集積回路の電流導入部である電極部１４の近傍に、貫通孔１２を形成する。該貫通孔１２は、圧力センサ本体と制御用集積回路を電気的に接続するためのものである。
前記貫通孔１２及び１６は、例えばＤＲＩＥ法（Boschプロセス）によりエッチングすることで形成することができる。なお、貫通孔１２及び１６を形成する方法はこれに限定されるものではなく、レーザ等の物理的加工も可能である。 Further, a through hole 12 for electrically connecting the pressure sensor 10 and the control integrated circuit of the pressure sensor 10 is formed in the vicinity of the electrode portion 14 of the control integrated circuit on the one surface 2a of the base 2.
Specifically, as shown in FIG. 8C, the outer periphery of the diaphragm portion 6 of the first substrate 3 is in the vicinity of the conductive portion 8 to be formed later for energizing the through wiring portion 18, and The through hole 12 is formed in the vicinity of the electrode portion 14 that is the current introduction portion of the control integrated circuit in the second substrate 4. The through hole 12 is for electrically connecting the pressure sensor body and the control integrated circuit.
The through holes 12 and 16 can be formed by etching, for example, by the DRIE method (Bosch process). Note that the method of forming the through holes 12 and 16 is not limited to this, and physical processing such as laser is also possible.

（４）次に、貫通孔１２及び１６の内壁、並びに第一基板３の外面３ｂからなる基体２の他面２ｂに絶縁部（図示略）を形成する。絶縁部を形成することにより、後に示す、貫通配線部１１及び１８を形成する際に基体２の表面を保護することができる。
絶縁部としては、例えばＳｉＯ２をプラズマＣＶＤにより１μｍ成膜することで形成できる。この絶縁部としてはＳｉＯ２に限定されるものではなく、ＳｉＮや樹脂等の他の絶縁材料であっても良い。また、製法もその他スパッタ、スピンコート等が利用できる。 (4) Next, an insulating portion (not shown) is formed on the inner wall of the through holes 12 and 16 and the other surface 2 b of the base 2 composed of the outer surface 3 b of the first substrate 3. By forming the insulating portion, the surface of the substrate 2 can be protected when the through wiring portions 11 and 18 described later are formed.
The insulating part can be formed, for example, by depositing SiO 2 with a thickness of 1 μm by plasma CVD. This insulating part is not limited to SiO 2 but may be other insulating material such as SiN or resin. In addition, sputtering, spin coating, etc. can be used for the manufacturing method.

（５）次に、図９（ａ）に示すように、電極部１４及び導電部９と電気的に接続するように、貫通孔１２及び１６内に、それぞれ導電性物質１３及び１７を充填することにより、貫通配線部１１及び１８を形成する。
この導電性物質１３及び１７としては、例えばＣｕとし、めっきにより貫通孔１２及び１６内に充填することができる。なお、導電性物質１３及び１７はこれに限定されず、他の金属材料や半田等の合金とすることもできる。また、充填方法もＣＶＤやスパッタを利用することができる。さらに、貫通孔１２及び１６に充填する導電性物質１３及び１７は、基体２の両面における電気的な接続、及び第一基板３の両面における電気的な接続をそれぞれ形成することが目的なので、当該貫通孔１２及び１６内に空間がなくなるように完全に充填する必要はない。 (5) Next, as shown in FIG. 9A, the through holes 12 and 16 are filled with conductive substances 13 and 17, respectively, so as to be electrically connected to the electrode part 14 and the conductive part 9. Thus, the through wiring portions 11 and 18 are formed.
The conductive materials 13 and 17 may be Cu, for example, and fill the through holes 12 and 16 by plating. The conductive substances 13 and 17 are not limited to this, and may be other metal materials or alloys such as solder. Also, the filling method can use CVD or sputtering. Further, the conductive materials 13 and 17 filling the through holes 12 and 16 are intended to form electrical connections on both sides of the base 2 and electrical connections on both sides of the first substrate 3, respectively. It is not necessary to completely fill the through holes 12 and 16 so that there is no space.

（６）次に、図９（ｂ）に示すように、前記圧力センサ１０と、前記制御用集積回路とを電気的に接続する（工程Ｃ）。
第一基板３の外面３ｂからなる基体２の他面２ｂにおいて、貫通配線部１１と貫通配線部１８とを電気的に接続するように、導電部８を形成する。この導電部８は、金属薄膜などを第一基板３の外面３ｂ面上に形成して、さらにフォトリソグラフィによってパターニングすることによって形成することができる。そして、この導電部８の一端部は、第一基板３を貫通して配された貫通配線部１８と電気的に接続され、他端部は、基体２を貫通して配された貫通配線部１１と電気的に接続されている。
貫通配線部１１の一端部は、前記基体２の他面２ｂにおいて、導電部８と電気的に接続し、他端部は、前記基体２の一面２ａにおいて、電極部１４と電気的に接続されている。
貫通配線部１８の一端部は、前記基体２の他面２ｂをなす第一基板３の外面３ｂにおいて、導電部８と電気的に接続し、他端部は、前記第一基板３の内面３ｃからなる前記空間部５に接する面において、導電部９と電気的に接続されている。
これにより圧力センサ１０と圧力センサ１０の制御用集積回路とが、電気的に接続される。 (6) Next, as shown in FIG. 9B, the pressure sensor 10 and the control integrated circuit are electrically connected (step C).
On the other surface 2b of the base 2 composed of the outer surface 3b of the first substrate 3, the conductive portion 8 is formed so as to electrically connect the through wiring portion 11 and the through wiring portion 18. The conductive portion 8 can be formed by forming a metal thin film or the like on the outer surface 3b surface of the first substrate 3 and further patterning by photolithography. One end portion of the conductive portion 8 is electrically connected to the through wiring portion 18 disposed through the first substrate 3, and the other end portion is a through wiring portion disposed through the base body 2. 11 is electrically connected.
One end of the through wiring portion 11 is electrically connected to the conductive portion 8 on the other surface 2 b of the base 2, and the other end is electrically connected to the electrode portion 14 on the one surface 2 a of the base 2. ing.
One end portion of the through wiring portion 18 is electrically connected to the conductive portion 8 on the outer surface 3b of the first substrate 3 forming the other surface 2b of the base body 2, and the other end portion is connected to the inner surface 3c of the first substrate 3. The surface that contacts the space portion 5 is electrically connected to the conductive portion 9.
Thereby, the pressure sensor 10 and the control integrated circuit of the pressure sensor 10 are electrically connected.

（７）次に、図９（ｃ）に示すように、前記制御用集積回路と個別に電気的に接続されるバンプ２１を形成する（工程Ｄ）。
制御用集積回路と個別に電気的に接続するように、それぞれバンプ２１を形成する。
バンプ２１は、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系からなる半田ボールを、パッド部２２に搭載して形成することができる。なお、半田ボールは、電極パッド等の導電部（パッド部２２）上に直接搭載することもできるし、一度再配線層を形成しておき、導電部とは別の場所で当該再配線層と電気的に接続するように搭載することもできる。
また、本発明では、バンプ２１はこれに限定されるものではなく、他の組成の半田や、他の金属からなる半田、またＣｕやＡｕなどからなるバンプを用いることができ、作製法も、半田ペーストを用いた印刷法やメッキ法、ワイヤによるスタッドバンプ等が適用可能である。 (7) Next, as shown in FIG. 9C, bumps 21 that are individually electrically connected to the control integrated circuit are formed (step D).
Bumps 21 are formed so as to be individually electrically connected to the control integrated circuit.
The bump 21 can be formed by mounting a solder ball made of, for example, Sn—Ag—Cu based on the pad portion 22. The solder balls can be directly mounted on the conductive portion (pad portion 22) such as an electrode pad, or a rewiring layer is formed once and the rewiring layer is separated from the conductive portion. It can also be mounted so as to be electrically connected.
In the present invention, the bumps 21 are not limited to this, and solders of other compositions, solders made of other metals, bumps made of Cu, Au, etc. can be used. A printing method or a plating method using a solder paste, a stud bump using a wire, or the like is applicable.

なお、バンプ２１は、貫通配線部１１上に、直接形成することもできるし、第二基板上のバンプ形成面上に、バンプ２１形成以前に、貫通配線部１１と電気的に接合するように導電部（再配線）を形成し、貫通配線部１１と異なる位置に該再配線と電気的に接続するようにはんだボールを形成することもできる。
これにより、図７に示す圧力センサパッケージ１Ｃ（１）が作製される。 The bumps 21 can be formed directly on the through wiring portion 11 or can be electrically joined to the through wiring portion 11 on the bump forming surface on the second substrate before the bump 21 is formed. A conductive part (rewiring) may be formed, and a solder ball may be formed at a position different from the through wiring part 11 so as to be electrically connected to the rewiring.
As a result, the pressure sensor package 1C (1) shown in FIG. 7 is manufactured.

以上の工程により、圧力センサモジュールに対して、圧力センサ１０の導電部８と制御用集積回路の電極部１４を、貫通配線部１１を用いて接続した圧力センサパッケージ１Ｃ（１）が作製される。
基体２の内部を貫通する貫通配線部１１を利用してバンプ２１を形成することによって、ダイアフラム部６の対向面側に電気配線を引き出すことにより、バンプ２１のみで、圧力センサ１０と電子部品の実装用基板に電気的に接合することができるため、高密度の実装が可能になる。 Through the above steps, the pressure sensor package 1C (1) in which the conductive portion 8 of the pressure sensor 10 and the electrode portion 14 of the control integrated circuit are connected to the pressure sensor module using the through wiring portion 11 is manufactured. .
By forming the bump 21 using the through wiring portion 11 penetrating through the inside of the base body 2, the electric wiring is drawn out to the opposite surface side of the diaphragm portion 6, so that the pressure sensor 10 and the electronic component can be formed only by the bump 21. Since it can be electrically bonded to the mounting substrate, high-density mounting is possible.

また、図１０に示すように、バンプ２１が圧力センサをなす基体２の他面２ｂに形成されていてもよい。この場合、実装用基板に対して第一基板３の外面が対向するため、薄いダイアフラム部６を有する第一基板３を該実装用基板によって外乱から保護することができ、当該圧力センサ１０のセンサ特性を安定させることができる。なお、図１０の圧力センサパッケージ１Ｄは、図７の圧力センサパッケージ１Ｃの構成に加えて、さらに貫通配線を設けて、一面２ａの導電部１４と他面２ｂのバンプ２１とを電気的に接続している。   In addition, as shown in FIG. 10, the bumps 21 may be formed on the other surface 2b of the base body 2 forming the pressure sensor. In this case, since the outer surface of the first substrate 3 faces the mounting substrate, the first substrate 3 having the thin diaphragm portion 6 can be protected from disturbance by the mounting substrate, and the sensor of the pressure sensor 10 The characteristics can be stabilized. In addition to the configuration of the pressure sensor package 1C of FIG. 7, the pressure sensor package 1D of FIG. 10 is further provided with a through-wiring to electrically connect the conductive portion 14 on the one surface 2a and the bump 21 on the other surface 2b. doing.

また、図７、及び図１０に示す構造では、空間部５（圧力基準室）が密閉されているため、絶対圧型の圧力センサモジュールを作製できるが、空間部５が圧力センサモジュール外部に連通する貫通孔を、制御用集積回路を形成した第二基板４、あるいは、ダイアフラム部６以外で感圧素子７を形成した第一基板３上に形成することにより、ゲージ圧型の圧力センサモジュールを作製することができる。   Further, in the structure shown in FIGS. 7 and 10, since the space portion 5 (pressure reference chamber) is sealed, an absolute pressure type pressure sensor module can be manufactured, but the space portion 5 communicates with the outside of the pressure sensor module. By forming the through hole on the second substrate 4 on which the control integrated circuit is formed, or on the first substrate 3 on which the pressure sensitive element 7 is formed other than the diaphragm portion 6, a gauge pressure type pressure sensor module is manufactured. be able to.

以上、本発明の圧力センサモジュール及び圧力センサパッケージ、並びにこれらの製造方法について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、ストレンゲージとして機能するｐ型抵抗体の配置および数に関しては、種々の変形例が考えられ、要は、ダイアフラム部（感圧部）の圧力歪を検出できれば、その配置や数はいかなるものでも構わない。 As described above, the pressure sensor module and the pressure sensor package of the present invention and the manufacturing method thereof have been described. However, the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the invention. is there.
For example, regarding the arrangement and number of p-type resistors that function as a strain gauge, various modifications can be considered. In short, as long as the pressure strain of the diaphragm portion (pressure-sensitive portion) can be detected, any arrangement or number can be used. It doesn't matter.

本発明は、圧力センサ及び圧力センサパッケージ、ならびにこれらの製造方法に広く適用可能である。   The present invention is widely applicable to pressure sensors and pressure sensor packages, and methods for manufacturing these.

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ（１） 圧力センサパッケージ、２ 基体、３ 第一基板、４ 第二基板、４ａ 凹部、５ 空間部、６ ダイアフラム部（感圧部）、７ 感圧素子、８ 導電部、９ 導電部、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ（１０） 圧力センサ、１１ 貫通配線部、１２ 貫通孔、１３ 導電性物質、１４ 制御用集積回路の電極部、１６ 貫通孔、１７ 導電性物質、１８ 貫通配線部、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ（２０） 圧力センサモジュール、２１ バンプ、２２ パッド部、３２ 接着剤、３４ 保護基板。   1A, 1B, 1C, 1D (1) Pressure sensor package, 2 base, 3 first substrate, 4 second substrate, 4a concave portion, 5 space portion, 6 diaphragm portion (pressure sensitive portion), 7 pressure sensitive element, 8 conductive Part, 9 conductive part, 10A, 10B, 10C, 10D (10) pressure sensor, 11 through wiring part, 12 through hole, 13 conductive substance, 14 electrode part of control integrated circuit, 16 through hole, 17 conductive substance , 18 Through wiring part, 20A, 20B, 20C, 20D (20) Pressure sensor module, 21 bump, 22 pad part, 32 adhesive, 34 protective substrate.

Claims (10)

第一基板と第二基板とを重ねてなる基体、
該基体内の重なり面において、その中央域の第二基板の内部に配された空間部、
前記空間部上に位置し、前記第一基板の薄板化された領域からなるダイアフラム部、
前記ダイアフラム部に配された感圧素子、及び、
前記第一基板の前記ダイアフラム部を除いた外周域に配され、前記感圧素子と電気的に接続された導電部、を少なくとも有する圧力センサと、
前記第二基板の外面からなる前記基体の一面に配された、前記圧力センサの制御用集積回路と、
前記基体の外周域において、一端が該基体の前記導電部と電気的に接続し、他端が前記第二基板の外面からなる前記基体の一面に露呈するように、前記基体を構成する前記第一基板及び前記第二基板を合わせて貫通してなる貫通配線部と、
を少なくとも備えたことを特徴とする圧力センサモジュール。 A substrate formed by stacking a first substrate and a second substrate;
In the overlapping surface in the base body, a space portion arranged inside the second substrate in the central area,
A diaphragm portion that is located on the space portion and includes a thinned region of the first substrate,
A pressure-sensitive element disposed in the diaphragm, and
A pressure sensor disposed at an outer peripheral area excluding the diaphragm portion of the first substrate and having at least a conductive portion electrically connected to the pressure sensitive element;
An integrated circuit for controlling the pressure sensor, disposed on one surface of the base body comprising the outer surface of the second substrate;
In the outer peripheral area of the base body, the base body is configured such that one end is electrically connected to the conductive portion of the base body, and the other end is exposed to one surface of the base body formed of the outer surface of the second substrate. A through-wiring portion formed by penetrating through one substrate and the second substrate;
A pressure sensor module comprising at least 前記感圧素子が、前記第一基板の外面からなる前記基体の他面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサモジュール。 2. The pressure sensor module according to claim 1, wherein the pressure sensitive element is disposed on the other surface of the base body formed of an outer surface of the first substrate. 前記感圧素子が、前記第一基板の内面からなる前記空間部に接する面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサモジュール。 2. The pressure sensor module according to claim 1, wherein the pressure sensitive element is disposed on a surface that is in contact with the space formed by an inner surface of the first substrate. 前記第二基板の中央域に配された凹部により、前記空間部が構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の圧力センサモジュール。 The pressure sensor module according to any one of claims 1 to 3, wherein the space portion is configured by a concave portion disposed in a central region of the second substrate. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の圧力センサモジュールと、
前記貫通配線部の他端と電気的に接続されたバンプと、を少なくとも備えたことを特徴とする圧力センサパッケージ。 The pressure sensor module according to any one of claims 1 to 4,
A pressure sensor package comprising at least a bump electrically connected to the other end of the through wiring portion. 第一基板と第二基板とを重ねてなる基体、
該基体内の重なり面において、その中央域の第二基板の内部に前記第一基板と略平行に配された空間部、
前記空間部上に位置し、前記第一基板の薄板化された領域からなるダイアフラム部、
前記ダイアフラム部に配された感圧素子、及び、
前記第一基板の前記ダイアフラム部を除いた外周域に配され、前記感圧素子と電気的に接続された導電部、を少なくとも有する圧力センサと、
前記第二基板の外面からなる前記基体の一面に配された前記圧力センサの制御用集積回路と、
前記基体の外周域において、一端が該基体の前記導電部と電気的に接続し、他端が前記第二基板の外面からなる前記基体の一面に露呈するように、前記基体を構成する前記第一基板及び前記第二基板を合わせて貫通してなる貫通配線部と、
を少なくとも備えた圧力センサモジュールの製造方法であって、
前記感圧素子が、前記第一基板の外面からなる前記基体の他面に配置されてなる第一基板を用いることを特徴とする圧力センサモジュールの製造方法。 A substrate formed by stacking a first substrate and a second substrate;
In the overlapping surface in the base body, a space portion arranged substantially in parallel with the first substrate inside the second substrate in the central region,
A diaphragm portion that is located on the space portion and includes a thinned region of the first substrate,
A pressure-sensitive element disposed in the diaphragm, and
A pressure sensor disposed at an outer peripheral area excluding the diaphragm portion of the first substrate and having at least a conductive portion electrically connected to the pressure sensitive element;
An integrated circuit for controlling the pressure sensor disposed on one surface of the base body comprising the outer surface of the second substrate;
In the outer peripheral area of the base body, the base body is configured such that one end is electrically connected to the conductive portion of the base body, and the other end is exposed to one surface of the base body formed of the outer surface of the second substrate. A through-wiring portion formed by penetrating through one substrate and the second substrate;
A method of manufacturing a pressure sensor module comprising at least
A method of manufacturing a pressure sensor module, wherein the pressure-sensitive element uses a first substrate that is disposed on the other surface of the base body that is an outer surface of the first substrate. 第一基板と第二基板とを重ねてなる基体、
該基体内の重なり面において、その中央域の第二基板の内部に前記第一基板と略平行に配された空間部、
前記空間部上に位置し、前記第一基板の薄板化された領域からなるダイアフラム部、
前記ダイアフラム部に配された感圧素子、及び、
前記第一基板の前記ダイアフラム部を除いた外周域に配され、前記感圧素子と電気的に接続された導電部、を少なくとも有する圧力センサと、
前記基体の外周域において、一端が該基体の前記導電部と電気的に接続し、他端が前記第二基板の外面からなる前記基体の一面に露呈するように、前記基体を構成する前記第一基板及び前記第二基板を合わせて貫通してなる貫通配線部と、
前記第二基板の外面からなる前記基体の一面に配された前記圧力センサの制御用集積回路と、を少なくとも備えた圧力センサモジュールの製造方法であって、
前記感圧素子が、前記第一基板の内面からなる前記空間部に接する面に配置されてなる第一基板を用いることを特徴とする圧力センサモジュールの製造方法。 A substrate formed by stacking a first substrate and a second substrate;
In the overlapping surface in the base body, a space portion arranged substantially in parallel with the first substrate inside the second substrate in the central region,
A diaphragm portion that is located on the space portion and includes a thinned region of the first substrate,
A pressure-sensitive element disposed in the diaphragm, and
A pressure sensor disposed at an outer peripheral area excluding the diaphragm portion of the first substrate and having at least a conductive portion electrically connected to the pressure sensitive element;
In the outer peripheral area of the base body, the base body is configured such that one end is electrically connected to the conductive portion of the base body, and the other end is exposed to one surface of the base body formed of the outer surface of the second substrate. A through-wiring portion formed by penetrating through one substrate and the second substrate;
A pressure sensor module manufacturing method comprising at least an integrated circuit for controlling the pressure sensor disposed on one surface of the base body formed of an outer surface of the second substrate,
A method of manufacturing a pressure sensor module, wherein the pressure-sensitive element uses a first substrate that is disposed on a surface that is in contact with the space formed by an inner surface of the first substrate. 外面に前記制御用集積回路が形成された前記第二基板に、内面側から凹部を形成する工程Ａと、
前記感圧素子が形成された前記第一基板を、内面側を前記凹部と対向させて前記第二基板に張り合わせる工程Ｂと、
前記圧力センサと、前記制御用集積回路とを電気的に接続する工程Ｃと、を順に有することを特徴とする請求項６又は７に記載の圧力センサモジュールの製造方法。 Forming a recess from the inner surface side on the second substrate having the control integrated circuit formed on the outer surface; and
Bonding the first substrate on which the pressure-sensitive element is formed to the second substrate with the inner surface facing the concave portion; and
8. The method of manufacturing a pressure sensor module according to claim 6, further comprising a step C of electrically connecting the pressure sensor and the control integrated circuit. 前記工程Ｂにおいて張り合わせた前記第一基板及び前記第二基板を合わせて貫通する前記貫通配線部を形成することによって、前記圧力センサと、前記制御用集積回路とを電気的に接続することを特徴とする請求項８に記載の圧力センサモジュールの製造方法。The pressure sensor and the control integrated circuit are electrically connected by forming the through wiring portion penetrating through the first substrate and the second substrate bonded together in the step B. A method for manufacturing a pressure sensor module according to claim 8. 前記請求項６乃至請求項９のいずれか一項に記載の圧力センサモジュールの製造工程と、
前記制御用集積回路と個別に電気的に接続されるバンプを形成する工程Ｄを、さらに有することを特徴とする圧力センサパッケージの製造方法。 A manufacturing process of the pressure sensor module according to any one of claims 6 to 9 ,
A method of manufacturing a pressure sensor package, further comprising a step D of forming a bump electrically connected to the control integrated circuit individually.
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