JPH095187A - 半導体圧力センサ - Google Patents

半導体圧力センサ

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JPH095187A
JPH095187A JP15427195A JP15427195A JPH095187A JP H095187 A JPH095187 A JP H095187A JP 15427195 A JP15427195 A JP 15427195A JP 15427195 A JP15427195 A JP 15427195A JP H095187 A JPH095187 A JP H095187A
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JP
Japan
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resin
gel
pressure sensor
semiconductor chip
blended
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JP15427195A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunori Kobayashi
和典 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH095187A publication Critical patent/JPH095187A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48463Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85909Post-treatment of the connector or wire bonding area
    • H01L2224/8592Applying permanent coating, e.g. protective coating

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】ゲル状樹脂をゲル状樹脂より硬い樹脂に混合し
たブレンド樹脂でボンディングワイヤを含む半導体チッ
プを被覆することで、耐熱ストレス性、耐腐食性の向上
を図る。 【構成】n形半導体チップ1の中央部にダイヤフラム2
が形成され、ダイヤフラム2部に歪みゲージ3(p形領
域)が分散して形成され、この歪みゲージ3の形成面を
酸化シリコンや窒化シリコンなどの保護膜4で被覆し、
半導体チップ1面にアルミパッド7が形成され、ボンデ
ィングワイヤ8、アルミパッド7、保護膜4および半導
体チップ1の各表面をブレンド樹脂10で被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車用や民生用に
広く用いられる半導体圧力センサに関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の半導体圧力センサの断面図
を示す。n形半導体チップ1の中央部にダイヤフラム2
(溝堀りにより、半導体チップが薄くなった部分を指
す)が形成され、ダイヤフラム2部に歪みゲージ3(p
形領域)が分散して形成される。この歪みゲージ3の形
成面を、保護するために、歪みゲージ3の形成面は酸化
シリコンや窒化シリコンなどの保護膜4で被覆される。
半導体チップ1の溝堀りされた側の周辺部はガラス製、
もしくはシリコン製のスペーサ5に、真空中で陽極接合
され、半導体チップ1とスペーサ5で囲まれた、真空室
6を形成する。そして図示してないパッケージに組み込
み、歪みゲージ3の形成面からの被測定圧力(絶対圧)
により、ダイヤフラム2が変形して、ゲージ抵抗値が変
化し、その結果、絶対圧に相当する電気信号を検出する
センサとして歪みゲージ3は動作する。半導体チップ1
面にボンディングワイヤと接続するアルミパッド7が形
成され、ボンディングワイヤ8、アルミパッド7、保護
膜4および半導体チップ1の各表面は、異物や水分から
保護するため、樹脂9で被覆される。この樹脂9は、ゲ
ル状樹脂のような充分軟らかい樹脂からなり、圧力によ
るダイヤフラム2の変形に影響を及ぼさないように、ま
た熱ストレスによるボンディングワイヤ8の断線や、熱
ストレスが歪みゲージ3の抵抗特性に影響を及ぼさない
ようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ゲル状樹脂の場合、半
導体圧力センサが湿気や水分が多量に含まれる雰囲気に
長時間曝されると、水分は樹脂9(ゲル状樹脂)を透過
し半導体チップ1表面に達する。その結果、アルミパッ
ド7が腐食したり、保護膜4中に水分により電荷を誘起
し、保護膜4下の歪みゲージ3のゲージ抵抗が変化する
などの問題が発生する。一方水分の浸透を防止するため
に、ゲル状樹脂より硬く防湿性のある樹脂(シリコーン
コンフォーマル樹脂、エポキシ樹脂およびアクリル樹脂
などの樹脂硬度がJISショア硬度A−9程度の樹脂)
を用いると熱ストレスでボンデングワイヤの断線や熱ス
トレスがゲージ抵抗を変化させ、センサの出力特性を変
動させるという問題が生じる。
【0004】この発明の目的は、前記課題を解決するた
めに、樹脂として、ゲル状樹脂とゲル状樹脂より硬い樹
脂とを混合したブレンド樹脂を用いることで、水分の浸
透を防止し、また熱ストレスによるボンディングワイヤ
の断線やゲージ抵抗の変化による出力特性の変動を防止
し、湿度的、熱的に厳しい環境下でも安定して使用でき
る半導体圧力センサを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、第一導電形の半導体基板の第一主面の表面層に選択
的に複数個の第二導電形領域を形成し、第二主面に選択
的に凹型の溝を形成し、前記第二導電形領域上に保護膜
を形成し、保護膜が樹脂で被覆される半導体圧力センサ
において、前記樹脂が硬度の異なる樹脂を混合したブレ
ンド樹脂とする。
【0006】このブレンド樹脂はゲル状樹脂と、ゲル状
樹脂より硬い樹脂とを混合(ブレンド)して形成される
とよい。またこのブレンド樹脂はゲル状樹脂とゲル状樹
脂より硬い樹脂とを重量比で0.3:9.7ないし1:
9に混合して形成すると効果的である。さらにブレンド
樹脂の硬度がJISショア硬度Aで3ないし8であると
効果がでる。
【0007】前記のゲル状樹脂がシリコーンゲルもしく
はエポキシゲルであり、前記のゲル状樹脂より硬い樹脂
がシリコーンコンフォーマル樹脂、エポキシ樹脂または
アクリル樹脂のいずれかであるとよい。
【0008】
【作用】ブレンド樹脂にすることで、従来のゲル状樹脂
より、水分の半導体チップ表面への浸透を防止できる。
またJIS樹脂硬度A−9程度の樹脂(例えばシリコー
ンコンフォーム樹脂、エポキシ樹脂およびアクリル樹脂
など)を単独で使用する場合に発生する熱ストレスによ
るボンディングワイヤの断線現象や熱ストレスによるゲ
ージ抵抗の変化がセンサの出力特性の変動を引き起こす
現象が、ブレンド樹脂の使用で防止できる。
【0009】
【実施例】図1は一実施例の半導体圧力センサの断面図
を示す。この構造は図3に示した従来から用いられてい
る、絶対圧検出用の半導体圧力センサの断面構造と同じ
である。また各構造部を説明する符号も図3と同じであ
り、ここでは説明を省略する。図3と異なる点は樹脂9
の代わりにブレンド樹脂10を用いる点である。このブ
レンド樹脂10は、シリコーンゲル、エポキシゲルなど
の非常に軟らかく、熱ストレスでゲージ抵抗が変化する
等の悪影響がでないゲル状樹脂と、耐水性があり、比較
的軟らかいシリコーンコンフォーマル樹脂、エポキシ樹
脂およびアクリル樹脂などのゲル状樹脂より硬い樹脂と
を、例えば重量比で0.5:9.5程度の割合になるよ
うにブレンド(混合)したもので、耐湿性、耐熱ストレ
ス性の点から優れている。この場合、ブレンド樹脂10
の硬度は、JISショア硬度Aで6〜7であるが、用途
に応じてこの比率を変化させて、最適JISショア硬度
で使用することもできる。例えば耐湿性をより必要とす
る用途には、JISショア硬度をこの値より大きくなる
ようにブレンド樹脂10を調整し、一方耐熱ストレス性
をより必要とする用途には、この値より小さくなるよう
にブレンド樹脂10を調整する。通常、使用される樹脂
硬度の範囲はJISショア硬度はAで3〜8であるが、
6〜7が望ましい。この場合の前記の重量比が1:9で
JISショア硬度A−3、0.3:9.7でJISショ
ア硬度A−8、0.5:9.5でJISショア硬度A−
6〜7に相当する。
【0010】この半導体圧力センサは空気等の気体や
水、ガソリン等の液体の流量を圧力で検知するのに使用
されるが、この気体や液体などの圧力媒体に異物が混入
していると半導体チップ1の表面にキズがつく。これを
防ぐために、ブレンド樹脂10の膜厚は20〜250μ
mがよい。図2はブレンド樹脂の半導体チップへの被覆
工程図で、同図(a)はブレンド樹脂のポッテング状態
図、同図(b)は脱泡状態図、同図(c)は加熱硬化状
態図を示す。ブレンド樹脂10をディスペンサ11で保
護膜4の上面と、アルミパッド7と、外部に信号を取り
出すためのボンディングワイヤ8の表面にそれぞれいき
わたるようにポッテング(滴下による被覆)し、脱泡装
置12でブレンド樹脂10中の気泡を抜く脱泡処理をし
た後、恒温槽13で加熱硬化させ、半導体チップ1にブ
レンド樹脂10を被覆させる。
【0011】つぎに耐熱ストレス性と耐腐食性について
説明する。樹脂硬度がJISショア硬度A−9程度と高
い、シリコーンコンフォーマル樹脂などに比べ、樹脂硬
度がJISショア硬度A−6〜7程度の前記ブレンド樹
脂10を用いることで耐熱ストレス性の一つである耐熱
衝撃性が3〜4倍程度高めることができる。一方ゲル状
樹脂に比べ前記ブレンド樹脂10を用いることで、アル
ミパッド7への水分の浸透が大幅に抑制され、この水分
によるアルミパッドの腐食も抑えられ、高温高湿高圧試
験(通称プレッシャークッカー試験という)の結果では
腐食開始時間が5〜8倍程度延びた。従って、この発明
の半導体圧力センサは、耐熱ストレス性および耐腐食性
に強く、より厳しい環境下での使用が可能である。
【0012】
【発明の効果】この発明によれば、ゲル状樹脂をゲル状
樹脂より硬い樹脂に混合したブレンド樹脂でボンディン
グワイヤを含む半導体チップを被覆することで、耐スト
レス性、耐腐食性を強化し、厳しい環境下でも使用可能
な半導体圧力センサを製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明は一実施例の半導体圧力センサの断面
【図2】ブレンド樹脂の半導体チップへの被覆工程図
で、(a)はブレンド樹脂のポッテング状態図、(b)
は脱泡状態図、(c)は加熱硬化状態図
【図3】従来の半導体圧力センサの断面図
【符号の説明】
1 半導体チップ 2 ダイヤフラム 3 歪みゲージ 4 保護膜 5 スペーサ 6 真空室 7 アルミパッド 8 ボンディングワイヤ 9 樹脂 10 ブレンド樹脂 11 ディスペンサ 12 脱泡装置 13 恒温槽

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第一導電形の半導体基板の第一主面の表面
    層に選択的に複数個の第二導電形領域を形成し、第二主
    面に選択的に凹型の溝を形成し、前記第二導電形領域上
    に保護膜を形成し、保護膜が樹脂で被覆される半導体圧
    力センサにおいて、前記樹脂が硬度の異なる樹脂を混合
    したブレンド樹脂からなることを特徴とする半導体圧力
    センサ。
  2. 【請求項2】ブレンド樹脂がゲル状樹脂とゲル状樹脂よ
    り硬い樹脂とを混合(ブレンド)して形成されることを
    特徴とする請求項1記載の半導体圧力センサ。
  3. 【請求項3】ブレンド樹脂がゲル状樹脂とゲル状樹脂よ
    り硬い樹脂とを重量比で0.3:9.7ないし1.0:
    9.0に混合して形成されることを特徴とする請求項2
    記載の半導体圧力センサ。
  4. 【請求項4】ブレンド樹脂の硬度がJISショア硬度A
    で3ないし8であることを特徴とする請求項1記載の半
    導体圧力センサ。
  5. 【請求項5】ゲル状樹脂がシリコーンゲルもしくはエポ
    キシゲルであり、ゲル状樹脂より硬い樹脂がシリコーン
    コンフォーマル樹脂、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂
    のいずれかであることを特徴とする請求項2記載の半導
    体圧力センサ。
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