JPH10153508A - 半導体圧力センサ - Google Patents

半導体圧力センサ

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JPH10153508A
JPH10153508A JP8314407A JP31440796A JPH10153508A JP H10153508 A JPH10153508 A JP H10153508A JP 8314407 A JP8314407 A JP 8314407A JP 31440796 A JP31440796 A JP 31440796A JP H10153508 A JPH10153508 A JP H10153508A
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JP
Japan
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film
aluminum pad
semiconductor substrate
pressure sensor
diaphragm
Prior art date
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Pending
Application number
JP8314407A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunori Saito
和典 斉藤
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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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH10153508A publication Critical patent/JPH10153508A/ja
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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
    • H01L2224/80Methods 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】 【課題】湿気や水分などの環境下でもアルミパッドが長
時間腐食しないようにする。 【解決手段】半導体基板1の表面にアルミパッド7が形
成され、さらにアルミパッド7上にTi(チタン)/P
d(パラジウム)の2層からなるTi/Pd膜10を被
覆する。さらに異物や水分から保護するために、Ti/
Pd膜10上と半導体基板1上に、シリコーンゲルのよ
うな十分柔らかい樹脂を被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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し、具体的に
は例えば、自動車のインテークマニホールド部の圧力な
ど、湿気や汚染物質を含む可能性のある気体の圧力を、
ダイヤフラムの半導体歪みゲージが形成された面に導く
構造を有する半導体圧力センサに関する。
【0002】
【従来の技術】図3は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要部構成図である。n形半導
体基板1の裏面の中央部に凹部を形成してダイヤフラム
2とし、ダイヤフラム2と反対側の面(n形半導体基板
1の表面)にp層の歪みゲージ3が分散配置される。こ
の歪みゲージ形成面13を保護するために、酸化シリコ
ンや窒化シリコンなどよりなる保護膜4が被覆される。
半導体基板1の周辺部はガラスもしくはシリコン製のス
ペーサ5と真空中で陽極接合され、半導体基板1とスペ
ーサ5とで囲まれた真空室6ができる。歪みゲージ形成
面13からの圧力(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動作する。半導
体基板1の表面にアルミパッド7が形成され、ボンディ
ングワイヤ8により、電気信号が外部に引き出される。
さらにアルミパッド7と半導体基板1表面を異物から保
護するために樹脂9が被覆される。この樹脂9は圧力に
よるダイヤフラム2の変形に影響を及ぼさないように、
十分柔らかい材質が選択される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】圧力媒体に湿気や水分
が多量に含まれていた場合、半導体基板表面は、樹脂お
よび保護膜によりある程度保護される。しかし、柔らか
い樹脂を使用した場合には、長時間湿気や水分に晒され
ると、樹脂を透過した水分が、半導体基板表面に到達す
る。その結果、アルミパッドが腐食してしまうという課
題があった。
【0004】一方、耐湿性のある比較的硬度の高い樹脂
を用いると、樹脂の熱ストレスによりゲージ抵抗が変化
し、特性変動を引き起こすという問題があった。この発
明の目的は、前記の課題を解決して、熱ストレスによる
特性変動が少く、且つ、湿気や水分など悪影響を及ぼす
気体や液体に長時間晒されるような厳しい環境下でもア
ルミパッドが腐食せず使用に耐えうる半導体圧力センサ
を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、複数の半導体歪みゲージを有するダイヤフラム
と、前記半導体歪みゲージが形成された半導体基板の表
面に被覆された保護膜と、半導体基板上に形成された外
部導出端子であるアルミパッドと、を有する半導体圧力
センサにおいて、アルミパッドの表面をチタン(Ti)
膜で被覆し、且つ、該チタン(Ti)膜上をパラジウム
(Pd)膜で被覆する構成とする。
【0006】前記のTi膜およびPd膜の膜厚がそれぞ
れ0.2ないし2μmであると効果的である。また少な
くとも半導体基板表面およびPd膜表面をシリコーンゲ
ルで被覆するとよい。前記の構成とすることで、外部か
ら侵入した水分やその他悪影響を及ぼす気体や液体は、
樹脂やPd層およびTi層を透過しアルミパッドまで到
達するには長時間を要するため、腐食が発生する時間を
大幅に遅らせることができる。
【0007】また、Pd層およびTi層をアルミパッド
上に被覆することで、耐湿性のある硬度の高い樹脂を用
いる必要がなく、シリコーンゲルのような柔らかい樹脂
を用いることが可能となり、そのため熱ストレスがあっ
ても特性変動が起こらない半導体圧力センサとすること
ができる。またこの樹脂を被覆することで半導体基板表
面を異物から保護し、且つアルミパッドの腐食の防止に
も役立つことは勿論である。
【0008】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の一実施例の半導
体圧力センサの要部構成図である。この半導体圧力セン
サは従来から用いられている半導体圧力センサと同様
に、絶対圧検出用の圧力センサである。n形半導体基板
1の裏面の中央部に凹部を形成してダイヤフラム2と
し、ダイヤフラム2と反対側の面(n形半導体基板1の
表面)にp層の歪みゲージ3が分散配置される。この歪
みゲージ形成面13を保護するために、酸化シリコンや
窒化シリコンなどよりなる保護膜4が被覆される。半導
体基板1の周辺部はガラスもしくはシリコン製のスペー
サ5と真空中で陽極接合され、半導体基板1とスペーサ
5とで囲まれた真空室6ができる。歪みゲージ形成面1
3からの圧力(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動作する。半導体基
板1表面にアルミパッド7が形成され、さらにアルミパ
ッド7上にTi(チタン)/Pd(パラジウム)の2層
からなるTi/Pd膜10を被覆させる。この膜を被覆
させる方法は、蒸着法よりも一般的にカバレージ(被覆
性)がよい、スパッタ法で行った。Ti/Pd膜10の
形成プロセスはすでに一般的なAuバンプ(微小な半球
をしたAuの外部導出端子)形成の際のTi/Pd/A
u形成プロセスが採用できるため、新たなプロセス条件
を確立する必要がない。またTi/Pd膜10で被覆さ
れたアルミパッド7部にボンディングワイヤ8が固着さ
れ、アルミパッド7、ボンディングワイヤ8および半導
体基板1のそれぞれの表面を異物や水分より保護するた
めに樹脂9が被覆される。この樹脂9には、圧力による
ダイヤフラム2の変形に、熱ストレスの影響が出ないよ
うに、例えば、シリコーンゲルのような十分柔らかい樹
脂を用いる。
【0009】図2は図1のアルミパッド部の拡大断面図
である。図2では半導体基板やボンディングワイヤおよ
び樹脂は示されていない。半導体基板表面に形成された
アルミパッド7上にTi層11とPd層12からなるT
i/Pd層10が形成されている。それぞれの膜厚は
0.2μmないし2μmで、これより薄いとアルミパッ
ド7の腐食が短時間で発生して実用に供さない。またこ
の値より厚いと製造コストが高くなる。最適な膜厚例と
してはTiが0.4μm、Pdが0.5μmである。
【0010】この膜厚で、且つ、シリコーンゲルを被覆
しない場合について、プレッシャクッカー試験(PC
T:高温、多湿、高圧力下での長時間放置試験)を行っ
た結果、100時間以上経過してもアルミパッド7の腐
食は発生しなかった。試験条件は温度:121℃、湿
度:100%、圧力:2気圧である。この試験条件は加
速試験のため、100時間以上という時間は実用上十分
な値である。
【0011】一方、従来構造であるTi/Pd膜を被覆
しないアルミパッドに、シリコーンゲルの柔らかい樹脂
を被覆した場合は、上記の試験条件で、10時間程度経
過するとアルミパッドの腐食が発生して実用に供さなか
った。尚、アルミパッド上にTi/Pd膜を被覆し、さ
らにTi/Pd膜表面にシリコーンゲルのような柔らか
い樹脂を被覆することで、さらに腐食する時間を伸ばす
ことができる。またシリコーンゲルで半導体基板1上を
被覆することで熱ストレスがあっても特性変動が生しに
くい半導体圧力センサが得られる。
【0012】
【発明の効果】この発明によれば、アルミパッドにTi
/Pd膜を被覆することで、外部から侵入した水分やそ
の他悪影響を及ぼす気体や液体によりアルミパッドの腐
食を防止でき、劣悪な環境下でも半導体圧力センサを長
時間安定して動作させることができる。さらに、シリコ
ーンゲルのような柔らかい樹脂で半導体基板上を被覆す
ることで、熱ストレスに強い半導体圧力センサを得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の半導体圧力センサの要部
構成図
【図2】図1のアルミパッド部の拡大断面図
【図3】従来から用いられている絶対圧検出用の半導体
圧力センサの要部構成図
【符号の説明】
1 半導体圧力センサ 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 Ti/Pd膜 11 Ti膜 12 Pd膜 13 歪みゲージ形成面

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の半導体歪みゲージを有するダイヤフ
    ラムと、前記半導体歪みゲージが形成された半導体基板
    の表面に被覆された保護膜と、半導体基板上に形成され
    た外部導出端子であるアルミパッドとを少なくとも有す
    る半導体圧力センサにおいて、アルミパッドの表面をチ
    タン(Ti)膜で被覆し、且つ、該チタン(Ti)膜上
    をパラジウム(Pd)膜で被覆することを特徴とする半
    導体圧力センサ。
  2. 【請求項2】Ti膜およびPd膜の膜厚がそれぞれ0.
    2ないし2μm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。
  3. 【請求項3】少なくとも半導体基板表面およびPd膜表
    面をシリコーンゲルで被覆することを特徴とする請求項
    1記載の半導体圧力センサ。
JP8314407A 1996-11-26 1996-11-26 半導体圧力センサ Pending JPH10153508A (ja)

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