JPH09116173A - 半導体センサおよびその製造方法 - Google Patents
半導体センサおよびその製造方法Info
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- JPH09116173A JPH09116173A JP27455295A JP27455295A JPH09116173A JP H09116173 A JPH09116173 A JP H09116173A JP 27455295 A JP27455295 A JP 27455295A JP 27455295 A JP27455295 A JP 27455295A JP H09116173 A JPH09116173 A JP H09116173A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ワイヤーボンディングに伴う問題点を解決し
得る半導体センサおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 ダイアフラム部３と、フレーム部４と、
ピエゾ抵抗ゲージ５を有する半導体圧力センサにおい
て、基板２の表面がシリコン酸化膜１６、シリコン窒化
膜１７で覆われ、基板２の裏面側からシリコン酸化膜１
６に達する凹部６が形成され、凹部６の内面がシリコン
酸化膜１８、裏面金属膜８で順次覆われ、シリコン酸化
膜１６、シリコン窒化膜１７を貫通するコンタクトホー
ル７が形成され、基板表面側の配線金属膜９によりピエ
ゾ抵抗ゲージ５とコンタクトホール７内の裏面金属膜８
が電気的に接続されている。
得る半導体センサおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 ダイアフラム部３と、フレーム部４と、
ピエゾ抵抗ゲージ５を有する半導体圧力センサにおい
て、基板２の表面がシリコン酸化膜１６、シリコン窒化
膜１７で覆われ、基板２の裏面側からシリコン酸化膜１
６に達する凹部６が形成され、凹部６の内面がシリコン
酸化膜１８、裏面金属膜８で順次覆われ、シリコン酸化
膜１６、シリコン窒化膜１７を貫通するコンタクトホー
ル７が形成され、基板表面側の配線金属膜９によりピエ
ゾ抵抗ゲージ５とコンタクトホール７内の裏面金属膜８
が電気的に接続されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサ、加速
度センサ等、各種センサとして用いられる半導体センサ
およびその製造方法に関するものである。
度センサ等、各種センサとして用いられる半導体センサ
およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体センサの一種である半導体圧力セ
ンサは、ピエゾ抵抗効果を利用して圧力を検出するもの
である。特に、拡散型の半導体圧力センサでは、シリコ
ン単結晶基板を加工して形成した薄いダイアフラム（受
圧部）の表面に拡散抵抗（ピエゾ抵抗ゲージ）が形成さ
れている。そこで、ダイアフラムが圧力を受けて撓むと
応力が生じ、その応力に伴って拡散抵抗の抵抗率がピエ
ゾ抵抗効果により変化する。そして、通常は４つの拡散
抵抗でブリッジ回路を構成しておき、ブリッジ回路に定
電流か定電圧を印加しておけば圧力の変化に応じた電圧
出力が得られるというものである。この技術は、加速度
センサ等、他の半導体センサにも応用されている。
ンサは、ピエゾ抵抗効果を利用して圧力を検出するもの
である。特に、拡散型の半導体圧力センサでは、シリコ
ン単結晶基板を加工して形成した薄いダイアフラム（受
圧部）の表面に拡散抵抗（ピエゾ抵抗ゲージ）が形成さ
れている。そこで、ダイアフラムが圧力を受けて撓むと
応力が生じ、その応力に伴って拡散抵抗の抵抗率がピエ
ゾ抵抗効果により変化する。そして、通常は４つの拡散
抵抗でブリッジ回路を構成しておき、ブリッジ回路に定
電流か定電圧を印加しておけば圧力の変化に応じた電圧
出力が得られるというものである。この技術は、加速度
センサ等、他の半導体センサにも応用されている。
【０００３】また、上記の構成を持ったセンサチップ
は、通常、金属製のキャンを用いるキャンタイプ、もし
くは樹脂封止によるモールドタイプ等のパッケージで覆
われ、パッケージから導出されるリード端子を通じて電
気信号の入出力がなされるようになっている。そのた
め、通常、センサチップ上の各拡散抵抗間および拡散抵
抗とＡｌ電極の間は基板上のＡｌ配線により接続され、
Ａｌ電極とリード端子の間は金線によりボンディングさ
れている。
は、通常、金属製のキャンを用いるキャンタイプ、もし
くは樹脂封止によるモールドタイプ等のパッケージで覆
われ、パッケージから導出されるリード端子を通じて電
気信号の入出力がなされるようになっている。そのた
め、通常、センサチップ上の各拡散抵抗間および拡散抵
抗とＡｌ電極の間は基板上のＡｌ配線により接続され、
Ａｌ電極とリード端子の間は金線によりボンディングさ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の半導
体センサは、上述したように、センサチップの入出力用
配線をチップ表面側のワイヤーボンディングにより取ら
なければならなかった。そこで、センサの製造工程中に
ワイヤーボンディング工程が必要であり、そのための工
数や製造コストが多く掛かる、ワイヤーボンディング起
因の不良が発生する場合がある、等の問題が生じてい
た。また、ワイヤーボンディング部分を保護するための
パッケージが必要となることでセンサの小型化が図れな
い、他の機能を持つ基板をセンサチップ上に積層するこ
とが要求された場合、そのような積層構造を実現するこ
とが難しい、等の問題もあった。
体センサは、上述したように、センサチップの入出力用
配線をチップ表面側のワイヤーボンディングにより取ら
なければならなかった。そこで、センサの製造工程中に
ワイヤーボンディング工程が必要であり、そのための工
数や製造コストが多く掛かる、ワイヤーボンディング起
因の不良が発生する場合がある、等の問題が生じてい
た。また、ワイヤーボンディング部分を保護するための
パッケージが必要となることでセンサの小型化が図れな
い、他の機能を持つ基板をセンサチップ上に積層するこ
とが要求された場合、そのような積層構造を実現するこ
とが難しい、等の問題もあった。
【０００５】本発明は、上記の問題点、すなわち従来の
センサにおいて欠くことのできないワイヤーボンディン
グに伴う種々の問題点を解決し得る半導体センサ、およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
センサにおいて欠くことのできないワイヤーボンディン
グに伴う種々の問題点を解決し得る半導体センサ、およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体センサは、半導体基板の一部にそ
の厚さが他の領域より薄いダイアフラム部と、その他の
領域であるフレーム部が設けられ、半導体基板の表面に
ピエゾ抵抗ゲージが設けられた半導体センサにおいて、
半導体基板の表面が第１の絶縁性保護膜で覆われ、フレ
ーム部に、半導体基板の裏面側から第１の絶縁性保護膜
に達する凹部が形成され、凹部の側面が第２の絶縁性保
護膜、内面が金属膜で順次覆われ、凹部に対応する位置
で第１の絶縁性保護膜を貫通するコンタクトホールが形
成され、半導体基板の表面側に形成された配線金属膜に
よりピエゾ抵抗ゲージとコンタクトホール内の金属膜が
電気的に接続されていることを特徴とするものである。
めに、本発明の半導体センサは、半導体基板の一部にそ
の厚さが他の領域より薄いダイアフラム部と、その他の
領域であるフレーム部が設けられ、半導体基板の表面に
ピエゾ抵抗ゲージが設けられた半導体センサにおいて、
半導体基板の表面が第１の絶縁性保護膜で覆われ、フレ
ーム部に、半導体基板の裏面側から第１の絶縁性保護膜
に達する凹部が形成され、凹部の側面が第２の絶縁性保
護膜、内面が金属膜で順次覆われ、凹部に対応する位置
で第１の絶縁性保護膜を貫通するコンタクトホールが形
成され、半導体基板の表面側に形成された配線金属膜に
よりピエゾ抵抗ゲージとコンタクトホール内の金属膜が
電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【０００７】さらに、金属膜または配線金属膜の少なく
ともいずれか一方を、半導体基板側から順にＣｒ−Ｎｉ
−Ａｕ、またはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕの積層構造としたり、
凹部内に金属膜を介してはんだを埋め込んだりすること
が望ましい。
ともいずれか一方を、半導体基板側から順にＣｒ−Ｎｉ
−Ａｕ、またはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕの積層構造としたり、
凹部内に金属膜を介してはんだを埋め込んだりすること
が望ましい。
【０００８】また、本発明の半導体センサの製造方法
は、半導体基板の表面に第１の絶縁性保護膜を形成する
とともにピエゾ抵抗ゲージを形成する第１の工程と、半
導体基板の裏面にパターンを形成しエッチングを行なう
ことにより、半導体基板の裏面側から第１の絶縁性保護
膜に達する凹部を形成する第２の工程と、凹部の側面を
覆う第２の絶縁性保護膜を形成する第３の工程と、凹部
の内面を覆う金属膜を形成する第４の工程と、半導体基
板の表面にパターンを形成し第１の絶縁性保護膜のエッ
チングを行なうことにより、金属膜の一部を半導体基板
の表面側に露出させるコンタクトホールを形成する第５
の工程と、ピエゾ抵抗ゲージとコンタクトホール内の金
属膜を半導体基板の表面側で電気的に接続する配線金属
膜を形成する第６の工程と、半導体基板の一部にその厚
さが他の領域より薄いダイアフラム部を形成する第７の
工程、を有することを特徴とするものである。
は、半導体基板の表面に第１の絶縁性保護膜を形成する
とともにピエゾ抵抗ゲージを形成する第１の工程と、半
導体基板の裏面にパターンを形成しエッチングを行なう
ことにより、半導体基板の裏面側から第１の絶縁性保護
膜に達する凹部を形成する第２の工程と、凹部の側面を
覆う第２の絶縁性保護膜を形成する第３の工程と、凹部
の内面を覆う金属膜を形成する第４の工程と、半導体基
板の表面にパターンを形成し第１の絶縁性保護膜のエッ
チングを行なうことにより、金属膜の一部を半導体基板
の表面側に露出させるコンタクトホールを形成する第５
の工程と、ピエゾ抵抗ゲージとコンタクトホール内の金
属膜を半導体基板の表面側で電気的に接続する配線金属
膜を形成する第６の工程と、半導体基板の一部にその厚
さが他の領域より薄いダイアフラム部を形成する第７の
工程、を有することを特徴とするものである。
【０００９】本発明によれば、半導体基板の表面側に形
成された配線金属膜と、半導体基板の裏面側に開口する
凹部の内面を覆う金属膜がコンタクトホールの部分を通
じて電気的に導通しているため、センサの入出力を半導
体基板の裏面側から取ることができ、表面側のワイヤー
ボンディングが不要となる。
成された配線金属膜と、半導体基板の裏面側に開口する
凹部の内面を覆う金属膜がコンタクトホールの部分を通
じて電気的に導通しているため、センサの入出力を半導
体基板の裏面側から取ることができ、表面側のワイヤー
ボンディングが不要となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図１〜図４を参照して説明する。図１は本実施の形態
の半導体圧力センサ１（半導体センサ）の全体構成を示
す縦断面図、図２はコンタクトホール近傍（図１中符号
Ａで示す部分）の拡大図であり、図中符号２はシリコン
基板（半導体基板）、３はダイアフラム部、４はフレー
ム部、５はピエゾ抵抗ゲージ、６は貫通配線用凹部（凹
部）、７はコンタクトホール、８は裏面金属膜（金属
膜）、９は配線金属膜、１０ははんだである。
を図１〜図４を参照して説明する。図１は本実施の形態
の半導体圧力センサ１（半導体センサ）の全体構成を示
す縦断面図、図２はコンタクトホール近傍（図１中符号
Ａで示す部分）の拡大図であり、図中符号２はシリコン
基板（半導体基板）、３はダイアフラム部、４はフレー
ム部、５はピエゾ抵抗ゲージ、６は貫通配線用凹部（凹
部）、７はコンタクトホール、８は裏面金属膜（金属
膜）、９は配線金属膜、１０ははんだである。
【００１１】図１に示すように、寸法の一例として３ｍ
ｍ角、厚さ３００μｍ程度のシリコン基板２の中央にそ
の厚さが他の領域より薄い（厚さ数十μｍ程度の）ダイ
アフラム部３が形成され、ダイアフラム部３の縁にあた
る基板２の表面側にピエゾ抵抗ゲージ５が形成されてセ
ンサチップ１１が構成されている。なお、ピエゾ抵抗ゲ
ージ５はセンサチップ１１上に４個形成されており、こ
れら４個のピエゾ抵抗ゲージ５によりブリッジ回路が構
成されている。
ｍ角、厚さ３００μｍ程度のシリコン基板２の中央にそ
の厚さが他の領域より薄い（厚さ数十μｍ程度の）ダイ
アフラム部３が形成され、ダイアフラム部３の縁にあた
る基板２の表面側にピエゾ抵抗ゲージ５が形成されてセ
ンサチップ１１が構成されている。なお、ピエゾ抵抗ゲ
ージ５はセンサチップ１１上に４個形成されており、こ
れら４個のピエゾ抵抗ゲージ５によりブリッジ回路が構
成されている。
【００１２】ダイアフラム部３の周囲にあたるフレーム
部４には貫通配線用凹部６が形成されている。図２に示
すように、貫通配線用凹部６は断面形状が台形、立体形
状が４角錐台状であり、基板２の裏面側に開口するとと
もに４角錐台の上面が基板２の表面に達している。そし
て、基板２の表面にはシリコン酸化膜１６（SiO2 膜、
第１の絶縁性保護膜）、シリコン窒化膜１７（Si3N4
膜、第１の絶縁性保護膜）が順次積層され、これらの膜
１６、１７を貫通する平面形状が２０〜３０μｍ角の矩
形のコンタクトホール７が形成されている。
部４には貫通配線用凹部６が形成されている。図２に示
すように、貫通配線用凹部６は断面形状が台形、立体形
状が４角錐台状であり、基板２の裏面側に開口するとと
もに４角錐台の上面が基板２の表面に達している。そし
て、基板２の表面にはシリコン酸化膜１６（SiO2 膜、
第１の絶縁性保護膜）、シリコン窒化膜１７（Si3N4
膜、第１の絶縁性保護膜）が順次積層され、これらの膜
１６、１７を貫通する平面形状が２０〜３０μｍ角の矩
形のコンタクトホール７が形成されている。
【００１３】また、貫通配線用凹部６の側面を覆うよう
にシリコン酸化膜１８（第２の絶縁性保護膜）が、貫通
配線用凹部６の側面および底面を覆うように裏面金属膜
８が形成されている。シリコン酸化膜１８は裏面金属膜
８を基板２から絶縁するためのものである。そして、図
１に示すように、基板２の表面側におけるピエゾ抵抗ゲ
ージ５からコンタクトホール７の位置にわたって配線金
属膜９が形成され、配線金属膜９がコンタクトホール７
内に埋め込まれることにより、配線金属膜９と裏面金属
膜８がコンタクトホール７を通じて電気的に導通してい
る。なお、裏面金属膜８として基板側から順にＣｒ−Ｎ
ｉ−Ａｕからなる積層膜が、配線金属膜９としてＡｌ膜
が用いられている。
にシリコン酸化膜１８（第２の絶縁性保護膜）が、貫通
配線用凹部６の側面および底面を覆うように裏面金属膜
８が形成されている。シリコン酸化膜１８は裏面金属膜
８を基板２から絶縁するためのものである。そして、図
１に示すように、基板２の表面側におけるピエゾ抵抗ゲ
ージ５からコンタクトホール７の位置にわたって配線金
属膜９が形成され、配線金属膜９がコンタクトホール７
内に埋め込まれることにより、配線金属膜９と裏面金属
膜８がコンタクトホール７を通じて電気的に導通してい
る。なお、裏面金属膜８として基板側から順にＣｒ−Ｎ
ｉ−Ａｕからなる積層膜が、配線金属膜９としてＡｌ膜
が用いられている。
【００１４】さらに、貫通配線用凹部６の内部には、裏
面金属膜８を介して例えばＰｂ−Ｓｎ合金からなるはん
だ１０が埋め込まれている。
面金属膜８を介して例えばＰｂ−Ｓｎ合金からなるはん
だ１０が埋め込まれている。
【００１５】次に、上記構成の半導体圧力センサ１を製
造する方法について図３を用いて説明する。まず、図３
（ａ）に示すように、ｎ型、比抵抗２〜６Ω・cm 、面
方位（１００）の両面を鏡面研磨したシリコン基板２
（ウェハ）を用意する。
造する方法について図３を用いて説明する。まず、図３
（ａ）に示すように、ｎ型、比抵抗２〜６Ω・cm 、面
方位（１００）の両面を鏡面研磨したシリコン基板２
（ウェハ）を用意する。
【００１６】そして、酸化法によりシリコン基板２の両
面にシリコン酸化膜１６、１９を形成し、フォトリソグ
ラフィー法により基板表面側のシリコン酸化膜１６をパ
ターニングした後、そのパターンをマスクとした熱拡散
法を用いて基板２内にボロンを選択的に導入することに
より、図３（ｂ）に示すように、基板２の表面にｐ型の
ピエゾ抵抗ゲージ５を形成する（第１の工程）。なお、
ピエゾ抵抗ゲージ５形成後の熱処理工程によりピエゾ抵
抗ゲージ５の表面はシリコン酸化膜で再度、覆われる。
面にシリコン酸化膜１６、１９を形成し、フォトリソグ
ラフィー法により基板表面側のシリコン酸化膜１６をパ
ターニングした後、そのパターンをマスクとした熱拡散
法を用いて基板２内にボロンを選択的に導入することに
より、図３（ｂ）に示すように、基板２の表面にｐ型の
ピエゾ抵抗ゲージ５を形成する（第１の工程）。なお、
ピエゾ抵抗ゲージ５形成後の熱処理工程によりピエゾ抵
抗ゲージ５の表面はシリコン酸化膜で再度、覆われる。
【００１７】ついで、ＣＶＤ法により基板２の両面にシ
リコン窒化膜１７、２０を成膜した後、フォトリソグラ
フィー法により裏面側のシリコン窒化膜２０、シリコン
酸化膜１９を一括してパターニングし、図３（ｃ）に示
すように、これをマスクとしたウェットエッチング法に
より４角錐台状の貫通配線用凹部６を形成する（第２の
工程）。
リコン窒化膜１７、２０を成膜した後、フォトリソグラ
フィー法により裏面側のシリコン窒化膜２０、シリコン
酸化膜１９を一括してパターニングし、図３（ｃ）に示
すように、これをマスクとしたウェットエッチング法に
より４角錐台状の貫通配線用凹部６を形成する（第２の
工程）。
【００１８】この際には、エッチャントとしてヒドラジ
ン、またはＴＭＡＨ（ (CH3)4NOH：テトラメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイド）を用いる。これらのエッチ
ャントは（１１１）面に対するエッチレートが極めて小
さいという異方性を有しているため、これらを用いてエ
ッチングを行なうと、（１００）面の基板表面となす角
度が５４．７°の４つの（１１１）面で構成される４角
錐状の凹部が形成されていく。そして、凹部が基板２を
貫通した段階で基板表面に形成されたシリコン酸化膜１
６がエッチングストッパーの役目を果たし、エッチング
が停止する。その結果、凹部６は最終的に４角錐台状の
形状となる。
ン、またはＴＭＡＨ（ (CH3)4NOH：テトラメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイド）を用いる。これらのエッチ
ャントは（１１１）面に対するエッチレートが極めて小
さいという異方性を有しているため、これらを用いてエ
ッチングを行なうと、（１００）面の基板表面となす角
度が５４．７°の４つの（１１１）面で構成される４角
錐状の凹部が形成されていく。そして、凹部が基板２を
貫通した段階で基板表面に形成されたシリコン酸化膜１
６がエッチングストッパーの役目を果たし、エッチング
が停止する。その結果、凹部６は最終的に４角錐台状の
形状となる。
【００１９】なお、４角錐台の各側面の基板表面となす
角度は常に５４．７°と決まっているため、一定厚さの
基板２において貫通配線用凹部６を形成するためのシリ
コン窒化膜２０、シリコン酸化膜１９からなるパターン
の開口寸法が決まると、貫通配線用凹部６上面の平面寸
法が自ずと決まることになる。
角度は常に５４．７°と決まっているため、一定厚さの
基板２において貫通配線用凹部６を形成するためのシリ
コン窒化膜２０、シリコン酸化膜１９からなるパターン
の開口寸法が決まると、貫通配線用凹部６上面の平面寸
法が自ずと決まることになる。
【００２０】その後、酸化法により貫通配線用凹部６の
側面にシリコン酸化膜１８を形成し（第３の工程）、ス
パッタ法または蒸着法を用いて基板２の裏面側にＣｒ−
Ｎｉ−Ａｕ膜を成膜、パターニングすることにより、図
３（ｄ）に示すように、貫通配線用凹部６の内面にシリ
コン酸化膜１８を介して裏面金属膜８を形成し（第４の
工程）、ついで、フォトリソグラフィー法を用いて基板
２の表面側からシリコン窒化膜１７、シリコン酸化膜１
６をエッチングすることにより、コンタクトホール７を
形成する（第５の工程）。また、コンタクトホール７形
成と同時に、ピエゾ抵抗ゲージ５上のシリコン窒化膜１
７、シリコン酸化膜１６を開口する。
側面にシリコン酸化膜１８を形成し（第３の工程）、ス
パッタ法または蒸着法を用いて基板２の裏面側にＣｒ−
Ｎｉ−Ａｕ膜を成膜、パターニングすることにより、図
３（ｄ）に示すように、貫通配線用凹部６の内面にシリ
コン酸化膜１８を介して裏面金属膜８を形成し（第４の
工程）、ついで、フォトリソグラフィー法を用いて基板
２の表面側からシリコン窒化膜１７、シリコン酸化膜１
６をエッチングすることにより、コンタクトホール７を
形成する（第５の工程）。また、コンタクトホール７形
成と同時に、ピエゾ抵抗ゲージ５上のシリコン窒化膜１
７、シリコン酸化膜１６を開口する。
【００２１】そして、スパッタ法、または蒸着法を用い
て基板２の表面にＡｌ膜を成膜し、フォトリソグラフィ
ー法によりこのＡｌ膜をパターニングすることにより、
配線金属膜９を形成する（第６の工程）。なお、Ａｌ成
膜時には基板表面のみならずコンタクトホール７の内部
にもＡｌが入り込むため、裏面側のＣｒ−Ｎｉ−Ａｕ膜
と電気的に導通した状態となる。
て基板２の表面にＡｌ膜を成膜し、フォトリソグラフィ
ー法によりこのＡｌ膜をパターニングすることにより、
配線金属膜９を形成する（第６の工程）。なお、Ａｌ成
膜時には基板表面のみならずコンタクトホール７の内部
にもＡｌが入り込むため、裏面側のＣｒ−Ｎｉ−Ａｕ膜
と電気的に導通した状態となる。
【００２２】最後に、図３（ｅ）に示すように、フォト
リソグラフィー法により基板２の裏面に残ったシリコン
酸化膜１９、シリコン窒化膜２０をパターニングし、つ
いで、エッチングを施すことにより、圧力を検知するた
めのダイアフラム部３を形成する（第７の工程）。
リソグラフィー法により基板２の裏面に残ったシリコン
酸化膜１９、シリコン窒化膜２０をパターニングし、つ
いで、エッチングを施すことにより、圧力を検知するた
めのダイアフラム部３を形成する（第７の工程）。
【００２３】その後、はんだが金属表面に選択的に付着
する性質を利用して、はんだを満たしたプール内にウェ
ハを浸漬することにより、貫通配線用凹部６の内部に裏
面金属膜８を介してはんだ１０を埋め込む。そして、ウ
ェハのダイシングを行なうことにより、本実施の形態の
半導体圧力センサ１が完成する。
する性質を利用して、はんだを満たしたプール内にウェ
ハを浸漬することにより、貫通配線用凹部６の内部に裏
面金属膜８を介してはんだ１０を埋め込む。そして、ウ
ェハのダイシングを行なうことにより、本実施の形態の
半導体圧力センサ１が完成する。
【００２４】本実施の形態の半導体圧力センサ１の場
合、センサチップ１１を例えばプリント配線板等の上に
直接実装すれば、基板２の裏面に形成されたはんだ１０
の部分を通じてセンサチップ１１への入出力を行なうこ
とができる。すなわち、Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｕ膜からなる裏
面金属膜８とＡｌ膜からなる配線金属膜９がコンタクト
ホール７を通じて導通しているため、はんだ１０、裏面
金属膜８、配線金属膜９の経路を通じてセンサチップ１
１上のブリッジ回路と外部回路との電気的接続をなすこ
とができ、基板表面側のワイヤーボンディングが不要と
なる。
合、センサチップ１１を例えばプリント配線板等の上に
直接実装すれば、基板２の裏面に形成されたはんだ１０
の部分を通じてセンサチップ１１への入出力を行なうこ
とができる。すなわち、Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｕ膜からなる裏
面金属膜８とＡｌ膜からなる配線金属膜９がコンタクト
ホール７を通じて導通しているため、はんだ１０、裏面
金属膜８、配線金属膜９の経路を通じてセンサチップ１
１上のブリッジ回路と外部回路との電気的接続をなすこ
とができ、基板表面側のワイヤーボンディングが不要と
なる。
【００２５】したがって、本実施の形態の半導体圧力セ
ンサ１によれば、ワイヤーボンディングに要する工数や
製造コストが削減でき、ワイヤーボンディング起因の不
良をなくすことができる。また、ワイヤーボンディング
部分を保護するためのパッケージが不要となることでセ
ンサの小型化を図ることもできる。さらに、他の機能を
持つ基板をセンサチップ上に積層することも容易にな
る。例えば、信号処理回路を持つ基板を積層したり、図
４に示すように、回路保護用チップ１２を載せることも
できる。そして、この回路保護用チップ１２にキャビテ
ィを設け、これを真空室１３とすれば、絶対圧型圧力セ
ンサ１４を作製することができる。
ンサ１によれば、ワイヤーボンディングに要する工数や
製造コストが削減でき、ワイヤーボンディング起因の不
良をなくすことができる。また、ワイヤーボンディング
部分を保護するためのパッケージが不要となることでセ
ンサの小型化を図ることもできる。さらに、他の機能を
持つ基板をセンサチップ上に積層することも容易にな
る。例えば、信号処理回路を持つ基板を積層したり、図
４に示すように、回路保護用チップ１２を載せることも
できる。そして、この回路保護用チップ１２にキャビテ
ィを設け、これを真空室１３とすれば、絶対圧型圧力セ
ンサ１４を作製することができる。
【００２６】また、裏面金属膜８と配線金属膜９の導通
部分は、裏面側からの異方性エッチングによる貫通配線
用凹部６と、表面側からのエッチングによるコンタクト
ホール７で形成している。特にコンタクトホール７の形
成に際してはシリコン窒化膜１７、シリコン酸化膜１６
のエッチングのみで済むため、エッチングが容易であ
り、コンタクトホールの寸法バラツキを小さく抑えるこ
とができる。
部分は、裏面側からの異方性エッチングによる貫通配線
用凹部６と、表面側からのエッチングによるコンタクト
ホール７で形成している。特にコンタクトホール７の形
成に際してはシリコン窒化膜１７、シリコン酸化膜１６
のエッチングのみで済むため、エッチングが容易であ
り、コンタクトホールの寸法バラツキを小さく抑えるこ
とができる。
【００２７】また、本実施の形態の場合、裏面金属膜８
としてＣｒ−Ｎｉ−Ａｕ膜を用いたが、Ｃｒはシリコン
基板２との密着性が高く、Ａｕは耐腐食性に優れてい
る、という性質を有しているため、半導体圧力センサの
金属配線膜として好適なものとなる。
としてＣｒ−Ｎｉ−Ａｕ膜を用いたが、Ｃｒはシリコン
基板２との密着性が高く、Ａｕは耐腐食性に優れてい
る、という性質を有しているため、半導体圧力センサの
金属配線膜として好適なものとなる。
【００２８】さらに、センサチップ１１の段階で既に貫
通配線用凹部６内にはんだ１０を埋め込んであるため、
このセンサチップ１１をプリント配線板等の上に置き、
はんだ１０をリフローさせるのみでプリント配線板等と
の電気的接続をなすことができ、従来のワイヤーボンデ
ィング作業に比べて作業を格段に容易にし、高価なワイ
ヤーボンダーが不要となることで設備コストの低減を図
ることもできる。
通配線用凹部６内にはんだ１０を埋め込んであるため、
このセンサチップ１１をプリント配線板等の上に置き、
はんだ１０をリフローさせるのみでプリント配線板等と
の電気的接続をなすことができ、従来のワイヤーボンデ
ィング作業に比べて作業を格段に容易にし、高価なワイ
ヤーボンダーが不要となることで設備コストの低減を図
ることもできる。
【００２９】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば本実施の形態では、基板表面に形成する第１の絶縁
性保護膜としてシリコン窒化膜１７、シリコン酸化膜１
６の２層を用いたが、シリコン酸化膜単独としてもよ
い。また、裏面金属膜８のみを積層膜とすることに代え
て、裏面金属膜８、配線金属膜９の双方を積層膜として
もよい。さらに、積層膜としてはＣｒ−Ｎｉ−Ａｕ膜に
代えて、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ膜を用いても同様の効果を得
ることができる。
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば本実施の形態では、基板表面に形成する第１の絶縁
性保護膜としてシリコン窒化膜１７、シリコン酸化膜１
６の２層を用いたが、シリコン酸化膜単独としてもよ
い。また、裏面金属膜８のみを積層膜とすることに代え
て、裏面金属膜８、配線金属膜９の双方を積層膜として
もよい。さらに、積層膜としてはＣｒ−Ｎｉ−Ａｕ膜に
代えて、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ膜を用いても同様の効果を得
ることができる。
【００３０】また、各製造工程における具体的な処理方
法や処理条件については任意に決定することができる。
そして、本実施の形態では半導体圧力センサの例を示し
たが、半導体加速度センサ等、他の半導体センサに本発
明を適用することも勿論可能である。
法や処理条件については任意に決定することができる。
そして、本実施の形態では半導体圧力センサの例を示し
たが、半導体加速度センサ等、他の半導体センサに本発
明を適用することも勿論可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
半導体センサによれば、基板裏面側の金属膜とピエゾ抵
抗ゲージに接続された配線金属膜がコンタクトホールを
通じて導通しているため、これら金属膜の経路を通じて
センサ上のピエゾ抵抗ゲージと外部回路との電気的接続
をなすことができ、従来のセンサにおける基板表面側の
ワイヤーボンディングが不要となる。したがって、ワイ
ヤーボンディングに要する工数や製造コストが低減で
き、ワイヤーボンディング起因の不良要因をなくすこと
ができる。また、ワイヤーボンディング部分を保護する
ためのパッケージが不要となることでセンサの小型化を
図ることもできる。そして、他の機能を持つ基板をセン
サチップ上に積層することも容易になる。
半導体センサによれば、基板裏面側の金属膜とピエゾ抵
抗ゲージに接続された配線金属膜がコンタクトホールを
通じて導通しているため、これら金属膜の経路を通じて
センサ上のピエゾ抵抗ゲージと外部回路との電気的接続
をなすことができ、従来のセンサにおける基板表面側の
ワイヤーボンディングが不要となる。したがって、ワイ
ヤーボンディングに要する工数や製造コストが低減で
き、ワイヤーボンディング起因の不良要因をなくすこと
ができる。また、ワイヤーボンディング部分を保護する
ためのパッケージが不要となることでセンサの小型化を
図ることもできる。そして、他の機能を持つ基板をセン
サチップ上に積層することも容易になる。
【００３２】さらに、上記金属膜をＣｒ−Ｎｉ−Ａｕ、
もしくはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕの積層構造とした場合、Ｃｒ
やＴｉはシリコン基板との密着性が高く、Ａｕは耐腐食
性に優れている、という性質を有しているため、半導体
センサの金属配線膜として好適なものとなる。また、凹
部内にはんだを埋め込んだ場合、センサをプリント配線
板等の上に置き、はんだをリフローさせるのみでプリン
ト配線板等との電気的接続をなすことができ、従来のワ
イヤーボンディング作業に比べて作業を格段に容易にす
ることができる。
もしくはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕの積層構造とした場合、Ｃｒ
やＴｉはシリコン基板との密着性が高く、Ａｕは耐腐食
性に優れている、という性質を有しているため、半導体
センサの金属配線膜として好適なものとなる。また、凹
部内にはんだを埋め込んだ場合、センサをプリント配線
板等の上に置き、はんだをリフローさせるのみでプリン
ト配線板等との電気的接続をなすことができ、従来のワ
イヤーボンディング作業に比べて作業を格段に容易にす
ることができる。
【００３３】また、本発明の半導体センサの製造方法に
よれば、金属膜と配線金属膜の導通部分を、裏面側から
のエッチングによる凹部と、表面側からのエッチングに
よるコンタクトホールで形成するが、コンタクトホール
の形成時には第１の絶縁性保護膜のみをエッチングすれ
ばよいため、エッチングが容易であり、かつコンタクト
ホールの平面的な寸法バラツキを小さく抑えることがで
きる。
よれば、金属膜と配線金属膜の導通部分を、裏面側から
のエッチングによる凹部と、表面側からのエッチングに
よるコンタクトホールで形成するが、コンタクトホール
の形成時には第１の絶縁性保護膜のみをエッチングすれ
ばよいため、エッチングが容易であり、かつコンタクト
ホールの平面的な寸法バラツキを小さく抑えることがで
きる。
【図１】 本発明の一実施の形態である半導体圧力セン
サを示す縦断面図である。
サを示す縦断面図である。
【図２】 同、半導体圧力センサのコンタクトホール部
分（図１中符号Ａの部分）を示す拡大図である。
分（図１中符号Ａの部分）を示す拡大図である。
【図３】 同、半導体圧力センサの製造工程を順を追っ
て示す縦断面図である。
て示す縦断面図である。
【図４】 同、半導体圧力センサの応用例を示す縦断面
図である。
図である。
１…半導体圧力センサ（半導体センサ）、２…シリコン
基板（半導体基板）、３…ダイアフラム部、４…フレー
ム部、５…ピエゾ抵抗ゲージ、６…貫通配線用凹部（凹
部）、７…コンタクトホール、８…裏面金属膜（金属
膜）、９…配線金属膜、１０…はんだ、１１…センサチ
ップ、１２…回路保護用チップ、１３…真空室、１４…
絶対圧型圧力センサ、１６…シリコン酸化膜（第１の絶
縁性保護膜）、１７…シリコン窒化膜（第１の絶縁性保
護膜）、１８…シリコン酸化膜（第２の絶縁性保護
膜）、１９…シリコン酸化膜、２０…シリコン窒化膜。
基板（半導体基板）、３…ダイアフラム部、４…フレー
ム部、５…ピエゾ抵抗ゲージ、６…貫通配線用凹部（凹
部）、７…コンタクトホール、８…裏面金属膜（金属
膜）、９…配線金属膜、１０…はんだ、１１…センサチ
ップ、１２…回路保護用チップ、１３…真空室、１４…
絶対圧型圧力センサ、１６…シリコン酸化膜（第１の絶
縁性保護膜）、１７…シリコン窒化膜（第１の絶縁性保
護膜）、１８…シリコン酸化膜（第２の絶縁性保護
膜）、１９…シリコン酸化膜、２０…シリコン窒化膜。
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板の一部にその厚さが他の領域
より薄いダイアフラム部と、その他の領域であるフレー
ム部が設けられ、前記半導体基板の表面にピエゾ抵抗ゲ
ージが設けられた半導体センサにおいて、 前記半導体基板の表面が第１の絶縁性保護膜で覆われ、 前記フレーム部に、前記半導体基板の裏面側から前記第
１の絶縁性保護膜に達する凹部が形成され、 この凹部の側面が第２の絶縁性保護膜、内面が金属膜で
順次覆われ、 前記凹部に対応する位置で前記第１の絶縁性保護膜を貫
通するコンタクトホールが形成され、 前記半導体基板の表面側に形成された配線金属膜により
前記ピエゾ抵抗ゲージと前記コンタクトホール内の金属
膜が電気的に接続されていることを特徴とする半導体セ
ンサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体センサにおい
て、 前記金属膜または前記配線金属膜の少なくともいずれか
一方が、前記半導体基板側から順にＣｒ−Ｎｉ−Ａｕ、
またはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕの積層構造となっていることを
特徴とする半導体センサ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体センサ
において、 前記凹部内に前記金属膜を介してはんだが埋め込まれた
ことを特徴とする半導体センサ。 - 【請求項４】 半導体基板の表面に第１の絶縁性保護膜
を形成するとともにピエゾ抵抗ゲージを形成する第１の
工程と、 前記半導体基板の裏面にパターンを形成しエッチングを
行なうことにより、半導体基板の裏面側から前記第１の
絶縁性保護膜に達する凹部を形成する第２の工程と、 前記凹部の側面を覆う第２の絶縁性保護膜を形成する第
３の工程と、 前記凹部の内面を覆う金属膜を形成する第４の工程と、 前記半導体基板の表面にパターンを形成し前記第１の絶
縁性保護膜のエッチングを行なうことにより、前記金属
膜の一部を前記半導体基板の表面側に露出させるコンタ
クトホールを形成する第５の工程と、 前記ピエゾ抵抗ゲージと前記コンタクトホール内の金属
膜を前記半導体基板の表面側で電気的に接続する配線金
属膜を形成する第６の工程と、 前記半導体基板の一部にその厚さが他の領域より薄いダ
イアフラム部を形成する第７の工程、を有することを特
徴とする半導体センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27455295A JPH09116173A (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 半導体センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27455295A JPH09116173A (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 半導体センサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09116173A true JPH09116173A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17543321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27455295A Pending JPH09116173A (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 半導体センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09116173A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005091237A (ja) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Yamatake Corp | センサおよびセンサの電極取出し方法 |
| JP2007071821A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Yamaha Corp | 半導体装置 |
| JP2007132942A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Robert Bosch Gmbh | センサ装置およびセンサ装置を製作するための方法 |
| JP2007285750A (ja) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Denso Corp | 圧力センサ |
| JP2009080095A (ja) * | 2007-02-16 | 2009-04-16 | Denso Corp | 圧力センサおよびその製造方法 |
| JP2010071964A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Dainippon Printing Co Ltd | 物理量センサ及びその製造方法 |
| JP2010531435A (ja) * | 2007-06-06 | 2010-09-24 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | マイクロメカニカル素子およびマイクロメカニカル素子の製造方法 |
| WO2020248466A1 (zh) * | 2019-06-14 | 2020-12-17 | 苏州敏芯微电子技术股份有限公司 | 背孔引线式压力传感器及其制备方法 |
-
1995
- 1995-10-23 JP JP27455295A patent/JPH09116173A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005091237A (ja) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Yamatake Corp | センサおよびセンサの電極取出し方法 |
| JP4503963B2 (ja) * | 2003-09-18 | 2010-07-14 | 株式会社山武 | センサの電極取出し方法 |
| JP2007071821A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Yamaha Corp | 半導体装置 |
| JP2007132942A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Robert Bosch Gmbh | センサ装置およびセンサ装置を製作するための方法 |
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| WO2020248466A1 (zh) * | 2019-06-14 | 2020-12-17 | 苏州敏芯微电子技术股份有限公司 | 背孔引线式压力传感器及其制备方法 |
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