JPH11211586A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH11211586A
JPH11211586A JP10013580A JP1358098A JPH11211586A JP H11211586 A JPH11211586 A JP H11211586A JP 10013580 A JP10013580 A JP 10013580A JP 1358098 A JP1358098 A JP 1358098A JP H11211586 A JPH11211586 A JP H11211586A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
semiconductor chip
detecting
temperature measuring
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP10013580A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Tanaka
恭史 田中
Kazunari Kuzuhara
一功 葛原
Tomohiro Inoue
智広 井上
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.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP10013580A priority Critical patent/JPH11211586A/en
Publication of JPH11211586A publication Critical patent/JPH11211586A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device in which thermal stress applied to a semiconductor chip can be detected easily. SOLUTION: The semiconductor device comprising a semiconductor chip mounted on a substrate 2 is provided, at specified positions thereof, with elements 3 for detecting strain of the chip 1 and a temperature measuring element 8 disposed closely to the elements 3. An electric signal is applied to the strain detecting elements 3 and the temperature measuring element 8. Measuring terminals 5, 5a to be connected with electrodes 4, 4a for taking out respective outputs are formed on the substrate 2 and the measuring terminals 5, 5a are connected with the electrodes 4, 4a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを基
板へ実装する際等にかかる熱ストレスを検出することの
できる半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device capable of detecting thermal stress when a semiconductor chip is mounted on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体チップを基板へ実装する際
等にかかる熱ストレスを解析、評価する場合、故障モー
ドの解析やシミュレーションによる解析を行う必要があ
った。
2. Description of the Related Art Conventionally, when analyzing and evaluating a thermal stress applied when a semiconductor chip is mounted on a substrate, it has been necessary to analyze a failure mode or an analysis by simulation.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような解析、評価の方法においては、モデルパターンの
作成が必要になり、この作業に多大の時間を要してしま
うという問題があった。
However, in the above-described analysis and evaluation methods, there is a problem that a model pattern needs to be created, and this operation requires a lot of time.

【0004】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、半導体チップにかかる
熱ストレスを容易に検出することのできる半導体装置を
提供することにある。
[0004] The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device which can easily detect thermal stress applied to a semiconductor chip.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
半導体チップを基板上に実装してなる半導体装置であっ
て、半導体チップ内の所定個所に該半導体チップの歪み
を検出するための歪み検出素子及び該歪み検出素子の近
傍に温度を検出するための温度測定素子を形成するとと
もに、該歪み検出素子及び温度測定素子に電気信号を印
加するとともに各々の出力を外部へ取り出すための電極
を形成し、前記基板には、前記電極と接続するための測
定用端子を形成し、該測定用端子と前記電極とを接続す
るようにしたことを特徴とするものである。
According to the first aspect of the present invention,
A semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on a substrate, the semiconductor device having a strain detecting element for detecting a distortion of the semiconductor chip at a predetermined position in the semiconductor chip, and a temperature detecting means for detecting a temperature near the distortion detecting element. Forming a temperature measuring element, forming an electrode for applying an electric signal to the strain detecting element and the temperature measuring element and taking out each output to the outside, and forming a measurement for connecting to the electrode on the substrate. And a terminal for measurement is connected to the electrode for measurement.

【0006】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置において、前記歪み検出素子をピエゾ抵抗素子
としたことを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the strain detecting element is a piezoresistive element.

【0007】請求項3記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置において、前記歪み検出素子を静電容量型素子
としたことを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the strain detecting element is a capacitance type element.

【0008】請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求
項3のいずれかに記載の半導体装置において、前記温度
測定素子をダイオードにより構成したことを特徴とする
ものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to third aspects, the temperature measuring element is constituted by a diode.

【0009】請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求
項3のいずれかに記載の半導体装置において、前記温度
測定素子を白金薄膜により構成したことを特徴とするも
のである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to third aspects, the temperature measuring element is formed of a platinum thin film.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づき説明する。図1は、本発明の実施の形態
の一例に係る半導体装置の模式図である。本実施形態の
半導体装置は、半導体チップ1を基板2上にダイボンド
接着により実装してなる。半導体チップ1には、所定個
所、つまり、歪みを検出したい個所に歪み検出素子とし
てのピエゾ抵抗素子3が形成され、半導体チップ1の周
縁部にはピエゾ抵抗素子3の両端と接続用配線7により
接続される電極4が形成される。また、基板2の周縁部
で半導体チップ1を実装した状態で電極4の近傍となる
位置には、測定用端子5が形成される。電極4と測定用
端子5とはワイヤ6をワイヤボンディングすることによ
り接続される。また、ピエゾ抵抗素子3の近傍には温度
測定素子としてのダイオード8が形成される。そして、
ピエゾ抵抗素子3の場合と同様に、ダイオード8用の電
極4a、測定用端子5a、ワイヤ6a、接続用配線7a
が形成される。さらに、図2に示すように、封止樹脂9
により封止され完成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a semiconductor device according to an example of an embodiment of the present invention. The semiconductor device of the present embodiment is obtained by mounting a semiconductor chip 1 on a substrate 2 by die bonding. A piezoresistive element 3 as a strain detecting element is formed at a predetermined location, that is, at a location where distortion is to be detected, on the semiconductor chip 1. An electrode 4 to be connected is formed. A measuring terminal 5 is formed at a position near the electrode 4 in a state where the semiconductor chip 1 is mounted on the peripheral edge of the substrate 2. The electrode 4 and the measuring terminal 5 are connected by wire bonding a wire 6. Further, a diode 8 is formed near the piezoresistive element 3 as a temperature measuring element. And
As in the case of the piezoresistive element 3, the electrode 4a for the diode 8, the measuring terminal 5a, the wire 6a, and the connecting wire 7a
Is formed. Further, as shown in FIG.
And completed.

【0011】ここで、ピエゾ抵抗素子3は、例えば、シ
リコンウエハにホウ素をドーピングすることにより形成
することができる。ダイオード8は、図3に示すよう
に、シリコンウエハにホウ素をドーピングしてP型半導
体81を形成し、リンをドーピングしてN型半導体82
を形成することにより構成する。P型半導体81の形成
はピエゾ抵抗素子3の形成と同一工程で形成できる。
Here, the piezoresistive element 3 can be formed, for example, by doping a silicon wafer with boron. As shown in FIG. 3, the diode 8 is formed by doping a silicon wafer with boron to form a P-type semiconductor 81 and by doping phosphorus with an N-type semiconductor 82.
Is formed. The formation of the P-type semiconductor 81 can be performed in the same step as the formation of the piezoresistive element 3.

【0012】なお、歪み検出素子としては、ピエゾ抵抗
素子3の替りに、静電容量型素子を使用しても良い。静
電容量型素子は例えば図4に示すように、酸化膜等の絶
縁膜11を設けたシリコンウエハ12の表面に、Al等
の電極13を形成し(a)、電極13上にその一部13
aを除いて酸化膜等の絶縁膜14を形成し(b)、さら
にその上に電極15を形成する(c)。電極13、15
によりコンデンサCが構成されるのである。この場合
は、半導体チップ1の歪みにより、このコンデンサCの
容量が変化することから、半導体チップ1の歪みが検出
できるのである。
Incidentally, as the distortion detecting element, a capacitance type element may be used instead of the piezoresistive element 3. For example, as shown in FIG. 4, an electrode 13 of Al or the like is formed on a surface of a silicon wafer 12 provided with an insulating film 11 such as an oxide film, 13
Except for a, an insulating film 14 such as an oxide film is formed (b), and an electrode 15 is further formed thereon (c). Electrodes 13, 15
This constitutes the capacitor C. In this case, since the capacitance of the capacitor C changes due to the distortion of the semiconductor chip 1, the distortion of the semiconductor chip 1 can be detected.

【0013】また、温度測定素子としては、ダイオード
8の替りに、図5に示すように、白金薄膜10を使用し
ても良い。白金薄膜10は蒸着等により形成される。
As a temperature measuring element, a platinum thin film 10 may be used instead of the diode 8 as shown in FIG. The platinum thin film 10 is formed by vapor deposition or the like.

【0014】本実施形態の半導体装置では、ダイボンド
接着工程や樹脂封止工程等において、半導体チップ1に
ストレスがかかり半導体チップ1が歪めば、ピエゾ抵抗
素子3の抵抗値が変化することになり、外部から測定用
端子5を介して電気信号を印加することにより、ピエゾ
抵抗素子3の抵抗値を測定すれば、この抵抗値の変化に
より半導体チップ1の歪みを検出することができるので
ある。また、ヒートサイクル等の温度環境が絶えず変化
する場合の評価においても、ピエゾ抵抗素子3の近傍に
形成された温度測定素子としてのダイオード8により温
度が検出できるので、半導体チップ1の熱ストレスが検
出できるのである。
In the semiconductor device of the present embodiment, if stress is applied to the semiconductor chip 1 in the die bonding step or the resin sealing step and the semiconductor chip 1 is distorted, the resistance value of the piezoresistive element 3 changes. If a resistance value of the piezoresistive element 3 is measured by applying an electric signal from the outside via the measuring terminal 5, distortion of the semiconductor chip 1 can be detected by a change in the resistance value. In the case where the temperature environment such as a heat cycle is constantly changing, the temperature can be detected by the diode 8 as a temperature measuring element formed in the vicinity of the piezoresistive element 3, so that the thermal stress of the semiconductor chip 1 is detected. You can.

【0015】従って、半導体チップ1の熱ストレスを検
出したい個所にピエゾ抵抗素子3及びダイオード8を形
成しておけば、その個所にかかっている熱ストレスが容
易に検出できるようになるのである。
Therefore, if the piezoresistive element 3 and the diode 8 are formed at a place where the thermal stress of the semiconductor chip 1 is to be detected, the thermal stress applied to the place can be easily detected.

【0016】なお、ピエゾ抵抗素子3及びダイオード8
を半導体チップ1に形成される回路(図示せず)のない
部分に形成しておけば、熱ストレスを検査した後の半導
体装置であっても通常の使用をすることができる。
The piezoresistive element 3 and the diode 8
Is formed in a portion of the semiconductor chip 1 where there is no circuit (not shown), even if the semiconductor device has been subjected to thermal stress inspection, it can be used normally.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上のように、請求項1乃至請求項5記
載の発明によれば、半導体チップを基板上に実装してな
る半導体装置であって、半導体チップ内の所定個所に該
半導体チップの歪みを検出するための歪み検出素子及び
該歪み検出素子の近傍に温度を検出するための温度測定
素子を形成するとともに、該歪み検出素子及び温度測定
素子に電気信号を印加するとともに各々の出力を外部へ
取り出すための電極を形成し、前記基板には、前記電極
と接続するための測定用端子を形成し、該測定用端子と
前記電極とを接続するようにしたので、半導体チップに
かかる熱ストレスを容易に検出することのできる半導体
装置が提供できた。
As described above, according to the first to fifth aspects of the present invention, there is provided a semiconductor device having a semiconductor chip mounted on a substrate, wherein the semiconductor chip is provided at a predetermined position in the semiconductor chip. Forming a strain detecting element for detecting the distortion of the element and a temperature measuring element for detecting the temperature in the vicinity of the distortion detecting element, applying an electric signal to the distortion detecting element and the temperature measuring element and outputting each of the signals. An electrode for taking out to the outside is formed, and a measurement terminal for connecting to the electrode is formed on the substrate, and the measurement terminal and the electrode are connected to each other. A semiconductor device capable of easily detecting thermal stress was provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置の模式図
である。
FIG. 1 is a schematic view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上の半導体装置を樹脂により封止した状態を
示す断面の模式図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the semiconductor device is sealed with a resin.

【図3】本発明に係るダイオードを形成した状態を示す
断面の模式図でる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state where a diode according to the present invention is formed.

【図4】本発明に係る静電容量型素子の形成方法を示す
工程図である。
FIG. 4 is a process chart showing a method for forming a capacitance element according to the present invention.

【図5】本発明に係る白金薄膜を形成した状態を示す断
面の模式図でる。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state where a platinum thin film according to the present invention is formed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体チップ 2 基板 3 ピエゾ抵抗素子 4、4a 電極 5、5a 測定用端子 6、6a ワイヤ 7、7a 接続用配線 8 ダイオード 9 封止樹脂 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor chip 2 Substrate 3 Piezoresistive element 4, 4a Electrode 5, 5a Measurement terminal 6, 6a Wire 7, 7a Connection wiring 8 Diode 9 Sealing resin

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体チップを基板上に実装してなる半
導体装置であって、半導体チップ内の所定個所に該半導
体チップの歪みを検出するための歪み検出素子及び該歪
み検出素子の近傍に温度を検出するための温度測定素子
を形成するとともに、該歪み検出素子及び温度測定素子
に電気信号を印加するとともに各々の出力を外部へ取り
出すための電極を形成し、前記基板には、前記電極と接
続するための測定用端子を形成し、該測定用端子と前記
電極とを接続するようにしたことを特徴とする半導体装
置。
1. A semiconductor device having a semiconductor chip mounted on a substrate, comprising: a distortion detecting element for detecting distortion of the semiconductor chip at a predetermined position in the semiconductor chip; and a temperature detecting element near the distortion detecting element. Forming a temperature measuring element for detecting, and forming an electrode for applying an electric signal to the strain detecting element and the temperature measuring element and extracting each output to the outside, the substrate, the electrode and A semiconductor device, wherein a measuring terminal for connection is formed, and the measuring terminal is connected to the electrode.
【請求項2】 前記歪み検出素子をピエゾ抵抗素子とし
たことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said strain detecting element is a piezoresistive element.
【請求項3】 前記歪み検出素子を静電容量型素子とし
たことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said strain detecting element is a capacitance type element.
【請求項4】 前記温度測定素子をダイオードにより構
成したことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれ
かに記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said temperature measuring element is constituted by a diode.
【請求項5】 前記温度測定素子を白金薄膜により構成
したことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか
に記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said temperature measuring element is made of a platinum thin film.
JP10013580A 1998-01-27 1998-01-27 Semiconductor device Pending JPH11211586A (en)

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