JP6129341B2 - 半導体回路上に一体化された容量センサ - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、標準的半導体ガス・センサASICの不動態化された表面の直上に組み立てられた平行板容量性ガス・センサからなるガス・センサ・アセンブリ(組立体)に関する。その構成は、最小の可能なセンサ・サイズを可能にしつつ、平行板センサ構成の利益を提供する。
次に、図面に例が記載された本発明の例示的な実施形態を参照して説明する。
Claims (10)
- 半導体回路の不動態層上に容量性センサを製造する方法であって、
前記不動態層は、第1のボンド・パッド(360)および第2のボンド・パッド(380)を露出させる複数の開口部を有するものであり、
前記不動態層上に金属層を形成し(520)、前記金属層をパターン化して、底部電極およびランド・パッド、および前記底部電極および前記ランド・パッドをそれぞれのボンド・パッドに接続する金属配線を形成し、
前記底部電極は、能動回路を有する前記半導体回路の部分の上に位置するように配置されるものであり、
さらに、前記底部電極および前記ランド・パッドの上にガス感応層を形成し(530)、
前記ガス感応層を貫通して前記ランド・パッドに達するヴィア・ホールを形成し(540)、
前記ヴィア・ホールを通して前記ランド・パッドに電気的に接続される多孔性の上部電極を前記ガス感応層上に形成する(550)
ことを含み、
前記上部電極の一部が前記底部電極の表面領域を完全に覆い、前記上部電極の他の部分が前記ランド・パッドと接触するものである、
方法。 - 前記能動回路はASICを含むものであり、
さらに、成形材料における開口部が前記上部電極を周囲の環境に露出させ且つ前記成形材料がこの開口部の周囲の全ての成形材料端縁に沿って前記ガス感応層の少なくとも0.1mmを覆うように、前記上部電極および前記ASICの上に成形材料を形成することを含む、請求項1に記載の方法。 - ASICの不動態層上に容量性センサを製造する方法であって、
低温プロセスを用いて前記ASICの能動回路の上に位置する前記不動態層の部分の上に、底部電極層およびランド・パッドを形成し(520)、
前記底部電極層および前記ランド・パッドの上にガス感応層を形成し(530)、
前記ガス感応層を貫通して前記ランド・パッドに達するヴィア・ホールを形成し(540)、
低温プロセスを用いて前記ガス感応層の上に上部電極層を形成する(550)
ことを含み、
前記上部電極層は前記底部電極層の表面領域を完全に覆い、前記上部電極層の形成は、前記ヴィア・ホール中に前記上部電極層の一部を被着し、それによって前記上部電極層と前記ランド・パッドの間に電気的接続を形成するものである、
方法。 - さらに、成形材料における開口部が前記上部電極層を周囲の環境に露出させ且つ前記成形材料がこの開口部の周囲の全ての成形材料端縁に沿って前記ガス感応層の少なくとも0.1mmを覆うように、前記上部電極層および前記ASICの上に前記成形材料を形成することを含む、請求項3に記載の方法。
- 上部不動態層(210)を有する半導体回路(200)と、
前記半導体回路(200)の前記不動態層(210)上の金属底部電極(310)であって、能動回路を含む前記半導体回路の領域の上に位置する金属底部電極(310)と、
前記不動態層(210)の上にあり前記金属底部電極(310)から電気的に分離された金属ランド・パッド(330)と、
前記金属底部電極(310)および前記金属ランド・パッド(330)の上にあり、前記ランド・パッドの一部を露出させるヴィア・ホール(350)を含むガス感応層(340)と、
前記ガス感応層(340)上にある多孔性上部電極(320)であって、前記多孔性上部電極(320)によって形成される領域が前記金属底部電極(310)によって形成される領域を完全に覆い、前記多孔性上部電極(320)が、前記ガス感応層(340)における前記ヴィア・ホール(350)を通して前記ランド・パッド(330)に電気的に接続される、多孔性上部電極(320)と、
前記金属底部電極(310)と第1のボンド・パッド(380)の間に第1の金属配線(390)と、前記ランド・パッド(330)と第2のボンド・パッド(360)の間に第2の金属配線(370)と、
を含み、
前記半導体回路は、前記金属底部電極(310)に信号を加えて容量によって前記多孔性上部電極を通って移動した電荷を測定することによって、前記ガス感応層の容量を測定するものである、ガス・センサ。 - 前記ガス感応層(340)は前記第1の金属配線(390)および前記第2の金属配線(370)を覆い、それによって前記多孔性上部電極(320)と前記金属底部電極(310)の間の電気的短絡が防止されるものである、請求項5に記載のガス・センサ。
- さらに、前記多孔性上部電極(320)に隣接する成形材料(400)を含み、
前記成形材料(400)は前記多孔性上部電極(320)を周囲の環境に露出させる開口部(410)を有し、前記成形材料における前記開口部(410)の各側部は前記ガス感応層(340)の少なくとも0.1mmを覆うものである、請求項5に記載のガス・センサ。 - 前記多孔性上部電極(320)の領域は前記金属底部電極(310)の領域より広く、それによって、前記多孔性上部電極(320)は、前記多孔性上部電極と前記金属底部電極が位置ずれしていても、前記金属底部電極(310)を完全に覆うことができるものである、請求項5に記載のガス・センサ。
- 電圧を加えてその結果の移動した電荷を測定することによって、容量性センサの容量を測定することができる半導体回路と、
前記半導体回路の不動態層の外側の表面の直上に形成され、能動回路を含む前記半導体回路の表面領域の上に位置する金属層と、
を含み、
前記金属層は、前記容量性センサの底部電極と、前記容量性センサの多孔性上部電極の接続用のランド・パッドと、前記底部電極と前記ランド・パッドの双方を別々のボンド・パッドに接続する配線とを形成し、
前記別々のボンド・パッドは、前記半導体回路に接続され、前記半導体回路のASIC組立てプロセスの一部として形成されたものであり、
さらに、前記半導体回路の前記外側の表面上の前記不動態層の上に被着され、前記金属層を覆うガス感応性材料層であって、前記多孔性上部電極を前記ランド・パッドに電気的に接続するためのヴィア・ホールを画定し且つ前記半導体回路の前記ボンド・パッドを露出させるようパターン化されたガス感応性材料層と、
前記金属層に形成された前記底部電極パターンを完全に覆い且つ前記ランド・パッドに電気的接続を形成するように前記ガス感応性材料層上に被着された多孔性上部電極と、
を含み、
前記半導体回路は、信号を前記底部電極に加えて前記ガス感応性材料層の容量によって前記上部電極を通って移動した電荷を測定することによって、前記ガス感応性材料層の容量を測定するものである、ガス・センサ。 - 前記ガス感応性材料層は、前記底部電極をそのボンド・パッドに接続する金属配線と、前記上部電極の最大領域を超える領域の上のそのボンド・パッドに前記上部電極を接続する金属配線とを覆うよう構成され、それによって前記上部電極と前記底部電極の間の電気的短絡が防止されるものである、請求項9に記載のガス・センサ。
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