JP6208098B2 - 半導体素子接続ユニットおよびそれを備えた力学量測定装置 - Google Patents
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Description
まず図3を用いて、半導体素子接続ユニットの基本構造を説明する。図3は、従来の半導体素子接続ユニットの断面図である。従来の半導体素子接続ユニット1000において、半導体素子1の回路などを形成しているデバイス層2の反対の面である半導体素子裏面3や、半導体素子側面11がはんだ接合層5を介して構造体4に接合されている。半導体素子1のデバイス層2には複数の電極6が形成されていて、ワイヤボンディング7によりプリント基板8の電極9に連結されている。
図6は、本発明の第2の実施例の半導体素子接続ユニット200を示す。この実施例でも第一の実施例と同様に、半導体素子側面11にぬれ上がり防止層10が形成されているが、さらに半導体素子側面11と平行な方向に伸びたSiO2層31を備えている。このSiO2層31は、エッチング技術などを用いていわゆるトレンチ構造となっている。この実施例では、デバイス層に配置されたひずみ検出部12とはんだ接合層との間に、ぬれ上がり防止層10とSiO2層31という2つのSiO2層を挟むことができるため、より確実に絶縁性を確保できる。例えばはんだの供給量ばらつき、はんだの供給位置ずれ、半導体素子の搭載位置ずれ、温度のばらつき、荷重負荷のばらつき等により、はんだの半導体素子側面11へのぬれ上がり量が想定よりも多くなり、ぬれ上がり防止層10よりもデバイス層側にまでぬれ上がってしまうような場合にも、このSiO2層31があれば更に確実にはんだのぬれ上がりが防止でき、よりデバイス層の保護か可能になる。その結果、半導体素子接続ユニットの信頼性が向上するとともに、製造歩留まりの向上、製造プロセスでのマージンを広げることができる等の効果が得られる。
図7には、本発明の第三実施例の半導体素子接続ユニット300を示す。この実施例でも第一の実施例と同様に、半導体素子側面11にははんだのぬれ上がりを防止する層10が形成されているが、半導体素子1のデバイス層2の反対の面3の外周付近41がはんだ接合層5に浸食されている例を示している。その結果、はんだ接合層5の半導体素子1の外周周囲付近41ははんだ中にSiが溶け込んだ組成になっている。
図11は、ぬれ上がり防止層10を半導体素子側面11付近のみに有した半導体素子接続ユニットの例を示す。例えば、半導体素子1の裏面3に十分な厚さのメタライズ層42を形成している場合など、半導体素子側面11以外からのはんだによる半導体素子の浸食が生じないような場合には、半導体素子側面11付近に限定してぬれ上がり防止層10を形成してもよい。
図12には、本発明の別の半導体素子接続ユニット600の例を示す。この実施例は構造体4がダイアフラム51の機能を持つものである。ダイアフラム51は平らな板でもよいし、図12に示した様に、半導体素子1を接合する面と反対側の面51bの一部が薄肉52になっていてもよい。薄肉52は半導体素子のちょうど反対側に配置してもよいし、違う位置でも良い。また薄肉52の面積は、半導体素子1の大きさ以上でも良いし、以下でも良い。図示していないが、半導体素子1を接合する面の一部を薄肉にした構造でもよい。このようにダイアフラム51に薄肉部52を形成することで、応力などの負荷による変形位置を予め設定することが可能である。また、この薄肉部52の材質と厚みを選択することによって、変形可能な負荷量の範囲を設定することができる。例えば、圧力検出用センサに半導体素子接続ユニット600を適用する場合には、このダイアフラム51の形状、材質を、薄肉部52を含めて最適化することにより、各種計測範囲のセンサを製造することができる。
2 デバイス層
3 半導体素子の裏面
4 構造体
5 はんだ接合層
6 半導体素子の電極
7 ボンディングワイヤ(引出し配線部)
8 プリント基板
9 電極
10 はんだぬれ上がりを防止する層
11 半導体素子側面
12 ひずみ検出部
13 メタライズ層
20 溶接部
21 被測定物
41、42、43 Siを含んだAu系はんだ
51 ダイアフラム
52 薄肉部
53 容器
55 ケース
100、200、300、400、500 半導体素子接続ユニット
700 力学量測定装置
Claims (9)
- デバイス層を有する半導体素子を備えた半導体素子接続ユニットにおいて、
前記半導体素子は、シリコンを含んで構成され、Auを含むはんだによって構造体に接続され、前記Auを含むはんだによって構造体に接続される面と前記デバイス層との間にAuと反応しない材質で構成された層を有していることを特徴とする半導体素子接続ユニット。 - 前記Auと反応しない材質で構成された層は、絶縁材であることを特徴とする請求項1記載の半導体素子接続ユニット。
- 前記半導体素子と前記はんだとの境界付近で、AuとSiとの共晶反応によりはんだ中にSiを含有されていることを特徴とする請求項1記載の半導体素子接続ユニット。
- 前記Auと反応しない材質で構成された層は、SiO2層であることを特徴とする請求項1記載の半導体素子接続ユニット。
- 前記半導体素子は、更に前記デバイス層の表面付近にAuと反応しない材質の層を有していることを特徴とする請求項1記載の半導体素子接続ユニット。
- 前記Auと反応しない材質で構成された層は、少なくとも前記半導体素子の側面付近に形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体素子接続ユニット。
- 前記Auを含むはんだによって構造体に接続される面には、メタライズ層が形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体素子接続ユニット。
- 請求項1乃至7のいずれか記載の半導体素子接続ユニットを備えた力学量測定装置であって、
前記デバイス層にはひずみ検出部が配置されていることを特徴とする力学量測定装置。 - 請求項8に記載の半導体素子接続ユニットを備えた力学量測定装置であって、
前記構造体は、前記半導体素子が配置された領域の一部の厚みが、他の領域の厚みよりも薄いことを特徴とする力学量測定装置。
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