KR100541144B1 - Pressure sensor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력센서에 관한 것으로서, 반도체 기판 위에 직접 보상용 필름 저항을 형성하여 패키지의 크기를 축소하는 동시에, 저항값 조절이 용이하도록, 하면에 일정 크기의 공간부가 형성된 대략 판상의 반도체 기판과, 상기 공간부와 대응되는 반도체 기판의 상면에 확산 또는 이온주입에 의해 형성된 다수의 압저항과, 상기 다수의 압저항을 휘스톤 브리지 형태로 상호 연결하는 다수의 메탈라인과, 상기 다수의 메탈라인 단부에 각각 형성되어 와이어 본딩되는 전극 패드로 이루어진 압력센서에 있어서, 상기 반도체 기판의 상면에는 적어도 하나 이상의 압저항에 병렬로 연결된 보상용 필름 저항이 더 형성된 것을 특징으로 함.The present invention relates to a pressure sensor, and to form a compensation film resistor directly on the semiconductor substrate to reduce the size of the package, at the same time easy to adjust the resistance value, a substantially plate-like semiconductor substrate having a predetermined size space portion formed on the lower surface, A plurality of piezoresistances formed by diffusion or ion implantation on an upper surface of the semiconductor substrate corresponding to the space portion, a plurality of metal lines interconnecting the plurality of piezoresistors in the form of a Wheatstone bridge, and the plurality of metal line ends A pressure sensor comprising electrode pads respectively formed on and wire bonded to each other, wherein an upper surface of the semiconductor substrate further includes a compensation film resistor connected in parallel to at least one piezoresistive resistor.

압력센서, 보상 저항, 필름 저항, 압저항Pressure sensor, compensation resistor, film resistor, piezoresistive

Description

압력센서{Pressure sensor}Pressure sensor

도 1a는 종래의 압력센서를 도시한 평면도이고, 도 1b는 도1a의 1a-1a선 단면도이다.1A is a plan view illustrating a conventional pressure sensor, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line 1a-1a of FIG. 1A.

도 2a는 본 발명에 의한 압력센서를 도시한 평면도이고, 도 2b는 도2a의 2a-2a선 단면도이며, 도 2c는 도 2a의 2a'-2a'선 단면도이다.Figure 2a is a plan view showing a pressure sensor according to the present invention, Figure 2b is a cross-sectional view taken along the line 2a-2a of Figure 2a, Figure 2c is a cross-sectional view taken along the line 2a'-2a 'of Figure 2a.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100; 본 발명에 의한 압력센서100; Pressure sensor according to the present invention

R1,R2,R3,R4; 압저항 2; 반도체 기판R1, R2, R3, R4; Piezoresistive 2; Semiconductor substrate

4; 공간부 6; 메탈라인4; Space part 6; Metal line

7; 보호막 8; 전극패드7; Protective film 8; Electrode pad

10; 보상용 필름 저항 11; 메탈라인10; Compensating film resistance 11; Metal line

본 발명은 압력센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 반도체 기판 위에 직접 보상용 필름 저항을 형성하여 패키지의 크기를 축소하는 동시에, 저항값 조절이 용이한 압력센서에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure sensor, and more particularly, to a pressure sensor that can form a compensation film resistor directly on a semiconductor substrate to reduce the size of a package and easily adjust a resistance value.

일반적으로 압력센서는 반도체 기판의 상면에 확산이나 이온주입 방법 등으로 다수의 압저항을 형성하고, 상기 반도체 기판의 하면에는 일정 깊이의 공간부를 형성하여, 외부로부터 상기 공간부에 외압이 가해질 때 상기 압저항에서 발생되는 저항값 변화(전압값 변화)를 검출하여 압력을 측정하고 있다. 이러한 압력센서는 자동차의 MAP 센서, 혈압센서 및 산업용 센서 등으로 매우 폭넓게 이용되고 있는 것 중의 하나이다.In general, a pressure sensor forms a plurality of piezoresistors on a top surface of a semiconductor substrate by diffusion or ion implantation, and a space portion having a predetermined depth is formed on a bottom surface of the semiconductor substrate, when external pressure is applied to the space portion from the outside. The pressure is measured by detecting a change in resistance value (change in voltage value) generated by the piezoresistor. Such a pressure sensor is one of very widely used as a MAP sensor, a blood pressure sensor, and an industrial sensor of an automobile.

도 1a를 참조하면, 종래 압력센서(100')의 평면도가 도시되어 있고, 도 1b를 참조하면 도 1a의 1a-1a선 단면도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 1A, a plan view of a conventional pressure sensor 100 ′ is shown, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line 1a-1a of FIG. 1A.

도시된 바와 같이 종래의 압력센서(100')는 하면에 일정 크기의 공간부(4')가 형성된 대략 판상의 반도체 기판(2')과, 상기 공간부(4')와 대응되는 반도체 기판(2')의 상면에 확산 또는 이온주입에 의해 형성된 다수의 압저항(R1,R2,R3,R4)과, 상기 다수의 압저항(R1,R2,R3,R4)을 휘스톤 브리지 형태로 상호 연결하는 다수의 메탈라인(6')과, 상기 다수의 메탈라인(6') 단부에 각각 형성되어 와이어 본딩되는 전극패드(8')로 이루어져 있다.As shown in the drawing, a conventional pressure sensor 100 'includes a substantially plate-like semiconductor substrate 2' having a space portion 4 'of a predetermined size formed on a lower surface thereof, and a semiconductor substrate corresponding to the space portion 4'. 2 ') interconnects a plurality of piezoresistors (R1, R2, R3, R4) formed by diffusion or ion implantation on the upper surface of the substrate, and the plurality of piezoresistors (R1, R2, R3, R4) in the form of a Wheatstone bridge. And a plurality of metal lines 6 'and electrode pads 8' formed at wire ends of the plurality of metal lines 6 ', respectively.

여기서, 미설명 부호 9'는 상기 압력센서(100')가 장착되는 패키지 기판이고, 미설명 부호 10'는 압저항(R1,R2,R3,R4)의 저항값을 보상하도록 패키지 기판에 실장되는 보상용 저항(10')이며, 미설명 부호 11'는 패키지 기판에 형성된 배선패턴이고, 미설명 부호 12'는 압력센서(100')의 전극패드(8')와 배선패턴을 서로 연결하는 도전성 와이어이다.Here, reference numeral 9 'is a package substrate on which the pressure sensor 100' is mounted, and reference numeral 10 'is mounted on the package substrate to compensate for resistance values of the piezoresistive resistors R1, R2, R3, and R4. Compensation resistor 10 ', reference numeral 11' denotes a wiring pattern formed on the package substrate, and reference numeral 12 'denotes conductive to connect the electrode pad 8' and the wiring pattern of the pressure sensor 100 'to each other. It is a wire.

이러한 압력센서(100')는 주지된 바와 같이 상기 공간부(4')에 소정의 압력 이 가해질 경우, 상기 다수의 압저항(R1,R2,R3,R4)에서 발생하는 저항값(전압값)이 변하게 되며, 이러한 변화된 값을 증폭 및 연산 처리함으로써, 소정치의 압력을 감지하고 있다.The pressure sensor 100 'is a resistance value (voltage value) generated in the plurality of piezoresistive resistors R1, R2, R3, and R4 when a predetermined pressure is applied to the space 4', as is well known. The pressure of the predetermined value is detected by amplifying and calculating the changed value.

한편, 상기와 같은 압력센서(100')의 각 압저항(R1,R2,R3,R4)은 확산 또는 이온주입으로 형성시 그 불확정성으로 인해 각 압저항(R1,R2,R3,R4)의 저항값이 최초의 설계값과 약간씩 틀려지게 되지만, 이와 같이 틀려진 저항값은 패키지 기판(9')에 실장된 보상용 저항(10')에 의해 보상 또는 조정됨으로써, 그 압력센서(100')의 성능을 항상 일정하게 유지할 수 있게 된다.On the other hand, each piezoresistor (R1, R2, R3, R4) of the pressure sensor 100 'as described above, the resistance of each piezoresistor (R1, R2, R3, R4) due to its uncertainty when formed by diffusion or ion implantation Although the value is slightly different from the original design value, the resistance value thus misaligned is compensated or adjusted by the compensation resistor 10 'mounted on the package substrate 9', so that the pressure sensor 100 ' You can always keep performance constant.

그러나, 이러한 종래의 압력센서(100')는 반도체 기판(2') 외부의 패키지 기판(9')에 보상용 저항(10')이 실장됨으로써, 제조 공정이 복잡해짐은 물론, 전체적인 패키지의 크기도 커지는 문제가 있다.However, in the conventional pressure sensor 100 ', the compensation resistor 10' is mounted on the package substrate 9 'outside the semiconductor substrate 2', thereby complicating the manufacturing process and the size of the overall package. There is also a growing problem.

또한, 패키지 기판(9')에 별도의 보상용 저항(10')을 실장하고 이것을 도전성 와이어(12')를 이용하여 반도체 기판(2')의 전극패드(8')에 연결해야 함으로써, 제조 공정이 복잡해짐은 물론 제조 원가도 더욱 비싸지는 문제가 있다.In addition, a separate compensation resistor 10 'is mounted on the package substrate 9' and connected to the electrode pad 8 'of the semiconductor substrate 2' using a conductive wire 12 '. In addition to the complexity of the process, manufacturing costs are more expensive.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 기판 위에 직접 보상용 필름 저항을 형성하여 패키지의 크기를 축소하는 동시에, 저항값 조절이 용이한 압력센서를 제공하는데 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a pressure sensor that is easy to control the resistance value while reducing the size of the package by forming a compensation film resistor directly on the semiconductor substrate. .

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 하면에 일정 크기의 공간부가 형성 된 대략 판상의 반도체 기판과, 상기 공간부와 대응되는 반도체 기판의 상면에 확산 또는 이온주입에 의해 형성된 다수의 압저항과, 상기 다수의 압저항을 휘스톤 브리지 형태로 상호 연결하는 다수의 메탈라인과, 상기 다수의 메탈라인 단부에 각각 형성되어 와이어 본딩되는 전극 패드로 이루어진 압력센서에 있어서, 상기 반도체 기판의 상면에는 적어도 하나 이상의 압저항에 병렬로 연결된 보상용 필름 저항이 더 형성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a substantially plate-like semiconductor substrate having a predetermined size space portion formed on the bottom surface, a plurality of piezoresistance formed by diffusion or ion implantation on the upper surface of the semiconductor substrate corresponding to the space portion, A pressure sensor comprising a plurality of metal lines interconnecting the plurality of piezoresistors in the form of a Wheatstone bridge, and electrode pads respectively formed at end portions of the plurality of metal lines and wire bonded to each other, wherein at least one upper surface of the semiconductor substrate is provided. Compensation film resistance is connected in parallel to the above piezoresistance is characterized in that it is further formed.

여기서, 상기 보상용 필름 저항은 메탈 또는 폴리머중 선택된 어느 하나일 수 있다.Here, the compensation film resistance may be any one selected from metal or polymer.

또한, 상기 보상용 필름 저항은 공간부의 외측과 대응하는 반도체 기판의 상면에 형성되어 있다.In addition, the compensation film resistor is formed on the upper surface of the semiconductor substrate corresponding to the outside of the space portion.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 압력센서에 의하면, 반도체 기판에 보상용 필름 저항을 직접 형성함으로써, 전체적인 제조 공정이 단순해짐은 물론, 이를 이용한 패키지의 크기도 작아지게 된다.According to the pressure sensor according to the present invention as described above, by directly forming the compensation film resistance on the semiconductor substrate, not only the overall manufacturing process is simplified, but also the size of the package using the same.

더불어, 보상용 필름 저항은 레이저에 의해 트리밍(trimming) 가능함으로써, 저항값의 조절도 용이하게 된다.In addition, since the compensation film resistance can be trimmed by a laser, the resistance value can be easily adjusted.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings such that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 2a를 참조하면, 본 발명에 의한 압력센서(100)의 평면도가 도시되어 있 고, 도 2b를 참조하면, 도2a의 2a-2a선 단면도가 도시되어 있으며, 도 2c를 참조하면, 도 2a의 2a'-2a'선 단면도가 도시되어 있다. 여기서, 종래 구조와 동일한 부분의 설명은 최소화하고, 종래 기술과 구별되는 특징적인 구조를 중심으로 설명하기로 한다.2A, a plan view of the pressure sensor 100 according to the present invention is shown. Referring to FIG. 2B, a cross-sectional view taken along the line 2a-2a of FIG. 2A is shown. Referring to FIG. 2C, FIG. 2A A cross-sectional view of the 2a'-2a 'line is shown. Here, the description of the same parts as the conventional structure will be minimized, and the description will be given based on the characteristic structure which is distinguished from the conventional technology.

도시된 바와 같이 본 발명은 하면에 일정 크기의 공간부(4)가 형성된 대략 판상의 반도체 기판(2)과, 상기 공간부(4)와 대응되는 반도체 기판(2)의 상면에 확산 또는 이온주입에 의해 형성된 다수의 압저항(R1,R2,R3,R4)과, 상기 다수의 압저항(R1,R2,R3,R4)을 휘스톤 브리지 형태로 상호 연결하는 다수의 메탈라인(6)과, 상기 다수의 메탈라인(6) 단부에 각각 형성되어 와이어 본딩되는 전극패드(8)로 이루어져 있으며, 이러한 구성은 종래와 동일하다.As shown in the present invention, diffusion or ion implantation is performed on a substantially plate-like semiconductor substrate 2 having a predetermined size of space portion 4 formed on a lower surface thereof, and an upper surface of the semiconductor substrate 2 corresponding to the space portion 4. A plurality of piezoresistors R1, R2, R3, R4 formed by the plurality of metal lines 6 interconnecting the plurality of piezoresistors R1, R2, R3, R4 in the form of a Wheatstone bridge, The electrode pads 8 are formed on the ends of the plurality of metal lines 6 and are wire bonded, and the configuration is the same as in the related art.

단, 본 발명은 상기 반도체 기판(2)의 상면에 적어도 하나 이상의 압저항(예를 들면, R1,R3)에 병렬로 보상용 필름 저항(10)이 더 연결된 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 반도체 기판(2)의 상면에 보상용 필름 저항(10)이 형성되고, 이것은 다시 메탈라인(11)에 의해 상기 압저항(R1,R3)에 연결된 메탈라인(6)과 연결되어 있다.However, the present invention is characterized in that the compensation film resistor 10 is further connected in parallel to at least one piezoresistor (for example, R1 and R3) on the upper surface of the semiconductor substrate 2. That is, the compensation film resistor 10 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 2, which is connected to the metal lines 6 connected to the piezoresistive resistors R1 and R3 by the metal lines 11. .

여기서, 상기 보상용 필름 저항(10)은 통상의 메탈 또는 폴리머중 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한 상기 필름 저항(10)은 레이저에 의해 트리밍 가능함으로써, 그 저항값을 적절히 조절할 수 있게 된다. 물론, 상기 보상용 필름 저항(10)으로서 메탈 또는 폴리머는 한 예일 뿐이며, 상기 메탈 또는 폴리머로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Here, the compensation film resistor 10 may use any one of a conventional metal or a polymer. In addition, since the film resistance 10 can be trimmed by a laser, the resistance value can be adjusted appropriately. Of course, the metal or polymer as the compensation film resistor 10 is just one example, and the present invention is not limited to the metal or polymer.

더불어, 상기 보상용 필름 저항(10)은 압력에 의해 저항값이 변경되지 않아 야 함으로, 압력의 영향을 받지 않는 반도체 기판(2)의 공간부(4)의 외측과 대응하는 상면에 형성됨이 바람직하다. 또한, 도면에서는 압저항(R1,R3)에 보상용 필름 저항(10)이 병렬로 연결되어 있으나, 이는 한예일 뿐이며, 단 하나의 압저항, 선택된 특정한 몇 개의 압저항 또는 모든 압저항(R1,R2,R3,R4)에 보상용 필름 저항(10)이 병렬로 연결될 수 있다.In addition, since the resistance value of the compensation film resistor 10 should not be changed by pressure, the compensation film resistor 10 is preferably formed on an upper surface corresponding to the outer side of the space portion 4 of the semiconductor substrate 2 which is not affected by the pressure. Do. In addition, in the drawing, the compensation film resistor 10 is connected in parallel to the piezoresistive resistors R1 and R3, but this is only one example, and only one piezoresistor, selected specific piezo resistors or all piezoresistive resistors R1, The compensation film resistor 10 may be connected to R2, R3, and R4 in parallel.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 압력센서에 의하면, 반도체 기판에 보상용 필름 저항을 직접 형성함으로써, 이를 이용한 패키지의 크기가 작아지는 효과가 있다.According to the pressure sensor according to the present invention as described above, by directly forming the compensation film resistance on the semiconductor substrate, there is an effect that the size of the package using the same.

더불어, 보상용 필름 저항은 레이저에 의해 트리밍 가능함으로써, 저항값의 조절도 용이한 효과가 있다.In addition, since the compensation film resistance can be trimmed by a laser, the resistance value can be easily adjusted.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 압력센서를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing the pressure sensor according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, it departs from the gist of the present invention as claimed in the following claims Without this, anyone skilled in the art to which the present invention pertains will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

Claims (3)

하면에 일정 크기의 공간부가 형성된 대략 판상의 반도체 기판과, 상기 공간부와 대응되는 반도체 기판의 상면에 확산 또는 이온주입에 의해 형성된 다수의 압저항과, 상기 다수의 압저항을 휘스톤 브리지 형태로 상호 연결하는 다수의 메탈라인과, 상기 다수의 메탈라인 단부에 각각 형성되어 와이어 본딩되는 전극 패드로 이루어진 압력센서에 있어서,A substantially plate-shaped semiconductor substrate having a predetermined sized space portion on its lower surface, a plurality of piezoresistances formed by diffusion or ion implantation on an upper surface of the semiconductor substrate corresponding to the space portion, and the plurality of piezoresistors in the form of a Wheatstone bridge. In the pressure sensor consisting of a plurality of metal lines to be interconnected, and electrode pads formed on the ends of the plurality of metal lines, respectively, wire-bonded, 상기 반도체 기판의 상면에는 적어도 하나 이상의 압저항에 병렬로 연결되어 보상용 필름 저항이 더 형성되고, An upper surface of the semiconductor substrate is connected in parallel with at least one piezoresistive resistor to further form a compensation film resistor, 상기 보상용 필름 저항은 메탈 또는 폴리머중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 압력센서.The compensation film resistance is a pressure sensor, characterized in that any one selected from metal or polymer. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 보상용 필름 저항은 공간부의 외측과 대응하는 반도체 기판의 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 압력센서.The pressure sensor as claimed in claim 1, wherein the compensation film resistor is formed on an upper surface of the semiconductor substrate corresponding to the outer side of the space part.
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