JPH11233793A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH11233793A JPH11233793A JP3474698A JP3474698A JPH11233793A JP H11233793 A JPH11233793 A JP H11233793A JP 3474698 A JP3474698 A JP 3474698A JP 3474698 A JP3474698 A JP 3474698A JP H11233793 A JPH11233793 A JP H11233793A
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Abstract
耐久変動分を低減させることにより半導体チップの歩留
りを高める。 【解決手段】 半導体センサチップへの加熱が伴う工程
以降において電気トリミング或いは電気特性検査を実行
するのに先立って冷熱サイクル工程を実行するようにし
た。これにより、加熱により半導体センサチップに歪み
が生じるにしても、冷熱サイクル工程により半導体セン
サチップは膨脹・収縮を繰返すので、歪みが安定点に向
かって収束し、最終的に半導体センサチップの特性が安
定するようになる。従って、特性が安定した半導体セン
サチップに対して電気トリミングまたは電気特性検査を
実行することにより、半導体センサチップの特性調整ま
たは特性検査を適切に行うことができる。
Description
加熱を伴う工程を実行してから特性調整工程または特性
検査工程を実行する半導体の製造方法に関する。
すべり防止装置等の車両制御用システムの開発が進むに
つれ、車両の挙動を感知する半導体加速度センサには高
精度が要求されている。特に、自動車用などでは、温度
範囲−30℃〜90℃前後で10年間の耐久保証込み
で、さらに検出精度誤差が数%以下を求められている。
用による耐久変動特性が低いものは出荷前検査で落とせ
ないため、耐久変動量を予め見込んで、出荷検査規格を
絞り込むことにより対応している。
は、繰返しの冷熱サイクルによる耐久変動分が大きく、
出荷検査規格を満足しないことが多々あるため、歩留り
が悪いという問題があった。
で、その目的は、半導体チップの繰返しの冷熱サイクル
による耐久変動分を低減させることにより歩留りを高め
ることができる半導体装置の製造方法を提供することに
ある。
よれば、半導体装置を製造するために半導体チップへの
加熱を伴う工程を実行すると、半導体チップに熱履歴に
よる歪みが生じる。このように半導体チップに歪みを生
じた状態で当該半導体チップの特性調整工程または特性
検査工程を実行した場合は、特性調整または特性検査が
不適切となり、半導体装置の信頼性が低下する。
調整工程または特性検査工程に先立って前記半導体チッ
プに対して冷熱サイクル工程を実行することにした。こ
の冷熱サイクル工程により半導体チップは膨脹・収縮を
繰返すので、歪みが安定点に向かって収束し、最終的に
半導体チップの特性が安定するようになる。
して特性調整工程または特性検査工程を実行することに
より、半導体チップの特性調整または特性検査を適切に
行うことができる。
参照して説明する。図2は半導体加速度センサの主体を
なす半導体センサチップの平面形状を示している。この
図2において、半導体センサチップ1(半導体チップに
相当)は、例えばシリコン単結晶基板のようなピエゾ抵
抗係数が大なる材料を電気化学エッチングして形成され
るもので、3×3mm〜4×4mm程度の大きさの枠体
2の内側に、重錘部3を対象配置された4本の梁部4を
介して両持ち状に支持した形態となっている。
したエピタキシャル層部分を利用して形成される。ま
た、各梁部4の表面には、拡散法などにより抵抗要素が
形成されるものであり、これらの抵抗要素により構成し
たブリッジ回路を利用して加速度を検知するように構成
される。
この図3において、半導体加速度センサ5(半導体装置
に相当し、以下、Gセンサと称する)は、半導体センサ
チップ1を枠体2を介して台座6に支持すると共に、こ
れら半導体センサチップ1及び台座6の一体物を後述す
るセラミックパッケージ内に収納することにより構成さ
れている。上記台座6は、半導体センサチップ1と同等
の熱膨脹係数を有した材料、具体的には同じ材料である
シリコン基板により形成されている。
ーサとしての樹脂ビーズを配合した可撓性接着剤により
接着されるものであり、その接着状態では、半導体セン
サチップ1の重錘部3と台座6との間を十分に近接させ
ることによって、当該重錘部3のエアダンピングを行う
ように構成している。
はGセンサ5の平面を示している。これらの図4及び図
5において、上記台座6は、セラミックパッケージ7に
形成された凹部8内に収納された状態で、当該セラミッ
クパッケージ7を構成するセラミック基板9上に接着に
より固定される。このような接着は、樹脂ビーズを配合
した可撓性接着剤が使用される。
セラミック基板9を積層して構成されたもので、内部に
凹部8及びこれに隣接した台状部10を備えた箱状に形
成されている。上記台状部10には、半導体センサチッ
プ1に電源電圧を与えると共に当該半導体センサチップ
1による検出出力を増幅する機能を備えた増幅回路用チ
ップ11、この増幅回路用チップ11に印加する電源電
圧のレベル調整などを行うための調整回路用チップ12
とがダイボンディングされている。
ラミック基板9には、各基板間に印刷形成した導電ペー
ストや、各基板を貫通するスルーホール(何れも図示せ
ず)などを利用して、電源供給や検出出力の取出しを行
うための複数の配線パターンが形成されている。
パッケージ7の上縁部には、それらの配線パターンと接
続された外部ターミナル群13が設けられていると共
に、台状部10には、同じく配線パターンと接続された
内部ターミナル群14が設けられている。
チップ11間の接続、増幅回路用チップ11、調整回路
用チップ12及び内部ターミナル群14の各間は、ワイ
ヤボンディングにより接続される。
その内部を気密に封止するために、例えばセラミック基
板より成る蓋部15がガラス封止により配設されるもの
であり、以てGセンサ5が完成される。
の工程フローを示しており、以下、各工程を順に説明す
る。 (1)半導体センサチップ組付工程……台座6に樹脂ビ
ーズを配合した可撓性接着剤を塗布すると共に半導体セ
ンサチップ1を載置した状態で約150℃で加熱する。
パッケージ7の凹部8の底面に樹脂ビーズを配合した可
撓性接着剤を塗布した状態で半導体センサチップ1が搭
載された台座6を載置して約150℃に加熱すると共
に、セラミックパッケージ7の台状部10に増幅回路用
チップ11及び調整回路用チップ12をダイボンディン
グする。
センサチップ1、増幅回路用チップ11及び調整回路用
チップ12間をワイヤボンディングする。 (4)キャップ封止工程……セラミックパッケージ7に
蓋部15を低融点ガラスを用いて約360℃に加熱する
ことによりシールする。
105℃にて複数サイクル好ましくは5サイクル程度
(但し、1サイクルでも効果あり)の冷熱サイクルを与
える。 (6)バーンイン工程……半導体センサチップ1に対し
て所定電圧(5〜6V程度)を印加した状態で、所定温
度(105℃程度)の雰囲気に所定時間(6時間以上)
晒す。これにより、半導体センサチップ1の出力特性が
安定化する。
5の特性は、半導体センサチップ1、増幅回路用チップ
11の特性差により大きく変化することから、この特性
を望みの出力値に変えるための工程で、この工程以前に
特性を安定させることが望まれていることから実施され
る。具体的には、半導体センサチップ1に流れる電流量
を可変させることにより感度を調整する。
の出力特性が定格通りであるかを検査する。 (9)プリント板実装工程……Gセンサ5の外部ターミ
ナル群13をプリント板に半田で実装する工程である。
5が搭載されたプリント板に対して−40℃〜105℃
にて複数サイクル、好ましくは5サイクル程度の冷熱サ
イクルを実行する。
熱サイクル2工程で特性はほぼ戻るものの、Gセンサ5
をプリント板に実装したときや、プリント板を樹脂パッ
ケージに組付けたときの組付角度誤差特性変動はキャン
セルできないことから、この工程において再調整を行う
ものである。
内部を樹脂で充填した状態で約120℃に加熱する工程
である。 (13)冷熱サイクル3工程……樹脂封止工程によって
変動した特性を元に戻す工程(−35℃〜70℃)であ
る。この工程がないと、出力特性が変動したGセンサ5
が市場に出荷されてしまう虞がある。 (14)電気特性検査2工程……Gセンサ5の出力特性
が定格通りであるかを検査する。
程は、製造工程中に与えられた半導体センサチップ1の
歪み(接着剤、ビーズ、セラミックパッケージ7からの
歪み、或いは半導体センサチップ1上のパッシベーショ
ン膜、アルミニウム膜の応力による影響)を取り除くた
めに行われる。つまり、半導体センサチップ組付工程及
びパッケージ組付工程(約150℃)、キャップ封止工
程(360℃)、プリント板実装工程(約270℃)、
樹脂封止工程(120℃))等では、半導体センサチッ
プ1が通常使用される温度範囲(−30℃〜90℃前
後)に比較してはるかに高温の熱履歴が半導体センサチ
ップ1に与えられ、その温度は、±2G弱の加速度を検
出するような高感度のGセンサ5においては、特性変動
を引起こす要因となる。例えば半導体センサチップ1と
台座6との接着工程においては150℃前後の温度で半
導体センサチップ1が可撓性接着剤により台座6に接着
固定されるので、室温に戻したときに半導体センサチッ
プ1と接着剤等の熱膨脹差により発生した歪みにより、
半導体センサチップ1の薄肉部に応力が集中する。
工程以降に冷熱サイクル1,2,3工程を実行すること
によりGセンサ5の特性を安定させ、その安定状態で出
力調整を行うことにより調整後の出力変動を低減させた
り、安定状態で電気特性を検査するようにした。
センサチップ1の歪みを取り除くことができる理由とし
ては、歪みを生じた半導体センサチップ1に対して冷熱
サイクル工程を実行することにより当該半導体センサチ
ップ1が膨脹・収縮を繰返すことから、歪みが安定点
(歪みなし)に向かって収束し、最終的に半導体センサ
チップ1の薄肉部の応力も減少に向かって変動すると考
えられる。従って、冷熱サイクル工程を実行することに
より、半導体センサチップ1の歪みを短時間で取り除く
ことが可能となる。
る効果を実験結果から考察する。◎図6及び図7は冷熱
サイクル1工程の有無による冷熱サイクル耐久テストに
おける0G出力ドリフトを示している。この0G出力と
は、Gセンサ5におけるセンサ特性の基準となる加速度
零の状態での出力値である。これらの図6及び図7か
ら、冷熱サイクル1工程を実行することにより0G出力
ドリフトが冷熱サイクル耐久テストのサイクル数にかか
わらず大幅に低下していることが分る。
の有無による冷熱サイクル耐久テストにおける感度ドリ
フトを示している。これらの図8及び図9から、冷熱サ
イクル1工程を実行することにより感度ドリフトが冷熱
サイクル耐久テストのサイクル数にかかわらず大幅に低
下していることが分る。
冷熱サイクル2,3工程を実行しない場合の冷熱サイク
ル耐久テストにおける0G出力ドリフトを示している。
この図10から、冷熱サイクル1工程を実行しただけで
は、冷熱サイクル耐久テストの初期(0サイクル)にお
いて0G出力ドリフトが発生していることが判明した。
これは、電気トリミング1によりGセンサ5の出力特性
を調整するものの、プリント板実装工程においてGセン
サ5をプリント板に半田(約270℃)で実装するた
め、Gセンサ5の特性が変動してしまうからである。
実行し且つ冷熱サイクル3を実行しない場合の冷熱サイ
クル耐久テストにおける0G出力ドリフトを示してい
る。この図11から、冷熱サイクル2工程を実行するこ
とにより、冷熱サイクル耐久テストの初期(0サイク
ル)の0G出力ドリフトが低下しているものの、依然と
して、冷熱サイクル耐久テストの初期段階における0G
出力ドリフトは大きいことが分る。
実行した場合における冷熱サイクル耐久テストにおける
0G出力ドリフトを示している。この図12から、冷熱
サイクル耐久テストにおける初期段階の変動も十分に抑
制できていることが分る。
件(−35℃〜70℃)が冷熱サイクル1,2工程にお
ける冷熱条件(−40℃〜105℃)に比較して緩いの
は、冷熱サイクル3工程の直前の樹脂封止工程では12
0℃に加熱しており、冷熱サイクル1,2の直前工程に
比較して温度が低く熱履歴による特性変動も少ないこと
による。
プ1への加熱を伴う組付け工程を実行した後において電
気トリミング工程または電気特性検査工程を実行するの
に先立って、冷熱サイクル工程を実行するようにしたの
で、半導体センサチップ1の歪みを除去した状態で電気
トリミング或いは電気特性検査を実行することができ
る。従って、半導体センサチップ1への冷熱サイクル工
程を実行しない製造方法に比較して、Gセンサ5の繰返
しの冷熱サイクルによる耐久変動分を低減することがで
き、出荷検査規格を十分に満足してGセンサ5の歩留り
を高めることができる。
ことができる結果、加速度の検出精度を高めることがで
きるので、高精度のGセンサ5を製作することができ、
小さな加速度を検出することが可能となる。
のではなく、次のように変形または拡張できる。半導体
センサチップ1としては、シリコン単結晶基板に代え
て、ピエゾ抵抗係数が大なる他の材料により形成しても
よい。半導体センサチップ1に代えて、半導体装置の製
造中に加熱を伴う工程が実行される半導体チップに適用
するようにしてもよい。
方法を示す工程図
熱サイクル耐久テストでの0G出力ドリフトを示す図
図6相当図
熱サイクル耐久テストでの感度ドリフトを示す図
図8相当図
ル2,3工程を実行しない場合における図6相当図
イクル3工程を実行しない場合における図6相当図
における図6相当図
加速度センサ(半導体装置)、7はセラミックパッケー
ジ、11は増幅回路用チップ、12は調整回路用チップ
である。
Claims (7)
- 【請求項1】 半導体チップへの加熱を伴う工程を実行
してから当該半導体チップの特性調整工程または特性検
査工程を実行する半導体装置の製造方法において、 加熱を伴う工程以降において特性調整工程または特性検
査工程に先立って前記半導体チップに対して冷熱サイク
ル工程を実行することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項2】 前記加熱を伴う工程とは、前記半導体チ
ップのケース蓋部の封止工程であることを特徴とする請
求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記加熱を伴う工程とは、前記半導体チ
ップの組付工程であることを特徴とする請求項1記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記加熱を伴う工程とは、前記半導体チ
ップの半田付け工程であることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記加熱を伴う工程とは、前記半導体チ
ップの樹脂封止工程であることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記半導体チップはピエゾ式センサチッ
プであることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記半導体チップは台座に接着剤で固定
されていることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに
記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3474698A JP4214557B2 (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3474698A JP4214557B2 (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11233793A true JPH11233793A (ja) | 1999-08-27 |
JP4214557B2 JP4214557B2 (ja) | 2009-01-28 |
Family
ID=12422900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3474698A Expired - Fee Related JP4214557B2 (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4214557B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010177300A (ja) * | 2009-01-27 | 2010-08-12 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 応力評価用teg |
JP2010539685A (ja) * | 2007-09-07 | 2010-12-16 | ケーエルエー−テンカー・コーポレーション | 高密度インパッケージ超小型電子増幅器 |
-
1998
- 1998-02-17 JP JP3474698A patent/JP4214557B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010539685A (ja) * | 2007-09-07 | 2010-12-16 | ケーエルエー−テンカー・コーポレーション | 高密度インパッケージ超小型電子増幅器 |
JP2010177300A (ja) * | 2009-01-27 | 2010-08-12 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 応力評価用teg |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP4214557B2 (ja) | 2009-01-28 |
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A521 | Written amendment |
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