WO2004068096A1

WO2004068096A1 - 半導体圧力センサ及びその製造方法

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Publication number: WO2004068096A1
Application number: PCT/JP2004/000810
Authority: WO
Inventors: Masakazu Sato; Tatsuya Ito; Hideto Noguchi
Original assignee: Fujikura Ltd.
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2004-08-12
Also published as: JPWO2004068096A1; US20060185437A1; CN1739014B; CN1739014A; EP1589329A4; EP1589329A1; US20080173096A1; JP3863171B2; US7530276B2; US7284443B2

Abstract

この発明は、シリコン単結晶からなるダイアフラ厶の表面にピエゾ抵抗感圧ゲージが形成された感圧チップの裏面側にガラス基板を張り合わせ、ダイアフラムの裏面とガラス基板との間に空間を形成し、この空間とダイアフラムの表面側に形成された空間との圧力差から被測定圧力を測定する半導体圧力センサにおいて、圧力測定精度と接続の信頼性を損なうことなく小型化を図ることを目的とする。この目的を達成するため、この半導体圧力センサは、感圧チップ表面に配設された感圧ゲージ電極または感圧ゲージ電極からの配線上に形成された樹脂製突部と、樹脂製突部の一部または全体を覆うように形成されたバンプとを有する。

Description

明細書半導体圧力センサ及びその製造方法技術分野

本発明は、大気圧またはガス圧の測定等に使用される半導体圧力センサ及びその製造方法に係り、特に、バンプを介した接続により小型化を図るとともに、被接続物の熱膨張差によりバンプに働く応力の影響を緩和して接続及びセンサの信頼性の向上を図った半導体圧力センサ及びその製造方法に関する。

背景技術

半導体圧力センサ用感圧チップは、集積回路（I C ) 部品と同様のシリコン単結晶からできており、そのチップの中央部に、その厚さを薄くすることにより形成されたダイアフラムを備えている。そして、このダイァフラムの表面には、ピェゾ抵抗感圧ゲージ (半導体歪みゲージ）が形成されている。ダイァフラムに圧力が印加されると、ダイァフラムが変形して感圧ゲージの電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化が電気信号として検出され、これにより圧力または圧力の変化が測定される。半導体圧力センサには、相対圧を測定する相対圧型半導体圧力センサと絶対圧を測定する絶対圧型半導体圧力センサとがある。

絶対圧型半導体圧力センサの断面図を図 1 0に示す。感圧チップ 2 1の裏面側にガラス基板 2 3を貼り合わせることにより、ダイアフラム 2 0とガラス基板 2 3の間に真空の空間が形成されている。ダイアフラム 2 0の表面に印加される圧力が、裏面側の真空圧を基準とした絶対圧として測定される。図は、感圧チップ 2 1の表面に印加された圧力によりダイァフラム 2 0が湾曲している状態を示している。

従来の絶対圧型半導体圧力センサとして、感圧チップ 2 1が筐体で保護されたものが提案されている（例えば、特開 2 0 0 0 _ 8 8 6 8 7号公報参照）。この圧力センサの例を図 1 1に示す。シリコン基板にピエゾ抵抗感圧ゲージ（図示せず）が形成されてなる感圧チップ 2 1にガラス基板 2 3が取り付けられ、これらの間に真空室 2 4が形成されている。感圧チップ 2 1とガラス基板 2 3は筐体 2 5で覆われて、感圧チップ 2 1はボンディングワイヤ 2 6を介してリード 2 7に接続されている。

このような絶対圧型半導体圧力センサでは、筐体 2 5の存在により、ボンディングワイヤ 2 6の損傷ゃ感圧ゲージ電極の劣化が防止される。感圧ゲージ電極と外部測定用電子機器とを直接はんだで接続することは、熱膨張差により応力が発生し、センサ出力の変動要因となるため、両者の接続には、ボンディングワイヤ 2 6とリード 2 7が使用されている。その結果、筐体 2 5、ボンディングワイヤ 2 6及びリード 2 7を有する構造では、更なる小型化が困難となっている。

絶対圧型半導体圧力センサの小型化を図るため、感圧チップとリードとを導電性のバンプで電気的に接続したものが提案されている（例えば、特開 2 0 0 2— 8 2 0 0 9号公報参照）。この圧力センサの一例を図 1 2に示す。感圧チップ 3 1の一面 3 2に、導電性を有するバンプ 3 3を形成し、感圧チップ 3 1の一面 3 2と基体 3 4の一面 3 5とを対向させた伏態で、バンプ 3 3とリード 3 6とを電気的に接続している。

しかしながら、この構造では、感圧チップ 3 1とリード 3 6がバンプ 3 3を介して強固に接続されているため、温度変化が発生した場合、感圧チップ 3 1と測定用電子機器との間の熱膨張差に起因する応力が発生し、バンプ 3 3に応力が集中しやすい。そして、この応力集中によりバンプ 3 3の歪みが大きくなると、電極の剥離や抵抗値の増大等の問題が生じる可能性がある。また、この応力によりピエゾ抵抗感圧ゲージの抵抗値に変動が生じる結果、センサが、圧力の変動が生じたものと誤認してしまう。従って、バンプ 3 3を用いた接続により小型化を図る場合には、バンプ 3 3に何らかの応力緩和機能を付与する必要がある。

一方、近年では、半導体装置の小型化に伴い、半導体パッケージの小型化が図られている。その中に、はんだバンプ部に樹脂ポスト構造を設け、この樹脂ボス卜によりはんだバンプに集中する応力を緩和させることによって、接続部の信頼性を向上させるとともに小型化を図ったものが提案されている (例えば、特開 2 0 0 2 - 2 8 0 4 7 6号公報参照）。この半導体パッケージの一例を図 1 3に示す。ウェハ 4 1の絶縁層 4 3上に設けられた樹脂製突部 4 4を導電層 4 5で被覆したもので、樹脂製突部 4 4の変形により応力を分散、吸収する構成のポスト 4 6を形成することによって接続の信頼性を向上させるとともに、半導体パッケ一ジの小型化を図っている。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、応力緩和機能を有するバンプを用いて感圧チップと測定用電子機器を接続することにより、圧力測定精度と接続の信頼性を損なうことなく小型化を図った半導体圧力センサを提供することを目的とする。発明の開示

この目的を達成するため、本発明に係る第一の発明は、シリコン単結晶からなるダイァフラムの表面にピエゾ抵抗感圧ゲ一ジが形成された感圧チップの裏面側にガラス基板を張り合わせ、ダイァフラムの裏面とガラス基板との間に空間を形成し、ダイァフラムの表面に印加される被測定圧力をこの空間の圧力を基準圧として測定する半導体圧力センサにおいて、感圧チップ表面に配設された感圧ゲ一ジ電極上に形成された樹脂製突部と、樹脂製突部の一部または全体を覆うように形成されたバンプとを有することを特徴としている。

また、本発明に係る第二の発明は、シリコン単結晶からなるダイァフラムの表面にピエゾ抵抗感圧ゲージが形成された感圧チップの裏面側にガラス基板を張り合わせ、ダイァフラムの裏面とガラス基板との間に空間を形成し、この空間に印加される被測定圧力をダイァフラムの表面に印加される圧力を基準圧として測定する半導体圧力センサにおいて、感圧チップ表面に配設された感圧ゲージ電極上に形成された樹脂製突部と、この樹脂製突部の一部または全体を覆うように形成されたバンプとを有することを特徴としている。

また、本発明に係る第三の発明は、上記第一または第二の発明において、バンプが樹脂製突部を被覆する導電層を覆うように形成され、感圧チップがバンプ及び導電層を介して測定用電子機器と電気的に接続されていることを特徴としている。

また、本発明に係る第四の発明は、感圧チップ上に樹脂層を形成し、感圧ゲ一ジ電極を覆う樹脂層の一部を除去して、平面視してリング状または C字状をなす開口部を形成するとともに、少なくともピエゾ抵抗感圧ゲージを覆う樹脂層を除去することで、感圧ゲージ電極上に突出する形状の樹脂製突部と、この開口部の周囲にて感圧チップ上のピエゾ抵抗感圧ゲージを除く部分を覆う絶縁樹脂層とを形成した後、樹脂製突部の一部または全体を覆う導電層を形成して感圧ゲージ電極に電気導通可能に接続し、この導電層を覆うようにバンプを形成したことを特徴とする半導体圧力センサの製造方法である。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る半導体圧力センサの構造の例を示す上方斜視図である。図 2は、本発明に係る絶対圧型半導体圧力センサの構造の例を示す断面図である。

図 3は、図 2の感圧ゲージ電極部の断面を示す拡大図である。

図 4は、図 2の半導体圧力センサを、バンプを介して測定用電子機器に実装した状況を示す断面図である。

図 5は、図 2の半導体圧力センサの製造方法の工程を示す図であって、絶縁樹脂層に開口部を設けた状態を示す。

図 6は、図 2の半導体圧力センサの製造方法の工程を示す図であって、レジストを被覆後、導電層形成部を開口した状態を示す。

図 7は、図 2の半導体圧力センサの製造方法の工程を示す図であって、導電層を形成した状態を示す拡大図である。

図 8は、本発明に係る相対圧型半導体圧力センサを、バンプを介して測定用電子機器に実装した状況を示す断面図である。

図 9は、本発明に係る絶対圧型半導体圧力センサの構造の例を示す断面図である。

図 1 0は、従来の絶対圧型半導体圧力センサ内の感圧チップの例を示す断面図である。

図 1 1は、従来の絶対圧型半導体圧力センサの例を示す断面図である。

図 1 2は、接続用のバンプを有する従来の半導体圧力センサの例を示す断面図である。 + 図 1 3は、樹脂ポスト付きバンプを有する従来の半導体パッケージの例を示す断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明に係る半導体圧力センサの実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。

図 1は、本発明に係る半導体圧力センサの構造の例を示す上方斜視図、図 2は、本発明に係る絶対圧型半導体圧力センサの断面図、図 3は、図 2に示す半導体圧力センサの感圧ゲージ電極部の拡大図（図 1における A— A線に沿った断面図）である。

これらの図において、 1は感圧チップである。感圧チップ 1は、厚さ 2 0 0〜 3 0 0 i m程度のシリコン単結晶からなり、感圧チップ 1の中央部は、裏面から施されたエッチング等により、 2 0〜 5 0 w m程度に薄くなつている。また、この薄い部分は、平面視して例えば円形状をなしている。この薄い部分の表面には、 4本のピエゾ抵抗感圧ゲージ G及びピエゾ抵抗感圧リード L (図 1参照）が拡散形成される。感圧チップ 1の外周部には感圧ゲージ電極 5が形成されており、感圧ゲージ電極 5とピエゾ抵抗感圧ゲージ Gとは、個々のピエゾ抵抗感圧ゲ一ジ G の端部から感圧チップ 1の外周部に延びるピエゾ抵抗感圧リ一ド Lにより接続されている。これにより、ホイ一トストンブリッジ回路が形成される。感圧チップ 1の裏面側には、感圧チップ 1の中央部を薄くすることにより、凹部 4が形成されており、感圧チップ 1の底部の外周部とガラス基板 3とを真空室内で陽極接合することにより、凹部 4とガラス基板 3とで挟まれ、かつ真空に維持された空間 (第一の空間） S内を基準圧とする圧力センサが得られる。また、感圧チップ 1 の薄い部分 (ダイァフラム 2 ) に外力がかかると、ダイァフラム 2が変形し、ダィァフラム 2の表面に形成された個々のゲージ抵抗が変化する。この、ホイートストンプリッジ回路における抵抗の変化を用いてセンサの出力の変動をモニタし、圧力に換算する。

感圧チップ 1の表面は、感圧ゲージ電極 5上とダイアフラム 2上に開口部を有する絶縁樹脂層 1 0で覆われ、感圧ゲージ電極 5の一部には、樹脂製突部 6が形成されている。樹脂製突部 6はシード層 7及び導電層 8により一部または全体が被覆されてボスト Pを形成し、このポスト Pを覆うようにバンプ 9が形成されている。バンプ 9はシード層 7及び導電層 8を介して感圧ゲージ電極 5と電気導通可能に接続されており、その結果、バンプ 9を測定用電子機器（図示せず）に接続すると、バンプ 9を介して測定用電子機器と感圧ゲージ電極 5とが電気導通可能に接続される。感圧ゲージ電極 5としては、各種の導電性材料が採用可能であるが、ここではアルミニウムが採用されている。なお、ピエゾ抵抗感圧ゲージ G及び感圧ゲージ電極 5並びにピエゾ抵抗感圧リード Lの個数や形状及び取付け位置については各種の形態が採用可能であり、特に限定されない。

樹脂製突部 6は、感圧ゲージ電極 5上に隆起し、断面が台形状あるいは頂上に平坦部を有する半円形状をしている。

樹脂製突部 6は、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等からなり、その厚さは、例えば 2 5〜 1 0 0 i mであり、回転塗布法 (スピンコー卜) 、印刷法、ラミネート法等により形成可能である。

また、圧力センサとして使用した際に榭脂製突部 6に作用する応力を考慮すると、樹脂製突部 6を構成する樹脂の硬度は、ヤング率（弾性率）が 5 G P a以下であることが望ましい。また、ダイアフラム 2を囲む個々の樹脂製突部 6は、圧力センサとして使用した際にこれら樹脂製突部 6に作用する応力のばらつきを防止するため、平面視した際にダイアフラム 2を中心として対称となる位置に配置されることが望ましい。

樹脂製突部 6に被覆された膜状のシード層 7は、図 3に示すように、樹脂製突部 6の周囲に露出している感圧ゲージ電極 5上にも形成されて、感圧ゲージ電極 5に対して電気導通可能に接続されている。また、シード層 7上には、膜状の導電層 8が被覆形成されている。

シード層 7は、導電層 8の電解めつき（以下「めっき」と略称する）工程での給電層や U B M (アンダーバンプメタル) としての機能を果たす。 U B Mとしての機能とは、導電層 8と樹脂製突部 6との間の密着性の確保や、感圧ゲージ電極 5と導電層 8との間の金属拡散を防止する為のパリア等の機能である。シ一ド層 7としては、例えば C r、 C u、 N i、 T i 、 W、 T a、 M g、 A uなどの金属或いは合金が採用可能であるが、一層の金属層からなる構成に限定されず、複数の金属層を積層した構成も採用可能である。本実施形態では、樹脂製突部 6の底部の周囲に露出している感圧ゲージ電極 5や樹脂製突部 6の表面を覆う厚さ 4 0 n m程度の C r層と、この C r層を覆う厚さ 1 0 0〜 1 5 0 _n m程度の C u層とをスパッ夕法によって積層状態に形成した二層構造を採用している。

導電層 8としては、 C uや N iなどの金属あるいは合金をめつきしためっき層が採用される。但し、この導電層 8としては、一層の金属層（合金層を含む。以下同様）のみからなる構成に限定されず、例えば、複数の金属層が積層された構成も採用可能である。本実施形態では、シード層 7を覆う厚さ 3〜2 0 程度の銅めつき層と、この銅めつき層を覆う厚さ 1〜 1 0 / m程度の N iめっき層と、更に、この N iめっき層を覆う厚さ 0 . 1〜 1 . 0 m程度の A uめっき層からなる三層構造を採用している。

この絶対圧型半導体圧力センサは、図 4に示すように、バンプ 9を介して測定用電子機器（回路基板 1 2 ) に実装される。また、ダイアフラム 2の表面と回路基板 1 2とで挟まれた空間（第二の空間） 1 3は、回路基板 1 2に形成された孔 Hを介して、圧力測定の対象となる空間（図示せず）に連通されるとともに、空間 1 3の周囲は、感圧チップ 1の周囲を充填材 1 4でシ一ルすることにより遮蔽される。そして、孔 H及び空間 1 3を介してダイアフラム 2の表面に印加される圧力が、空間 S内の真空圧を基準とした絶対圧として測定される。

この絶対圧型半導体圧力センサによれば、バンプ 9が樹脂製突部 6を覆うよう形成されているため、感圧チップ 1と測定用電子機器との間の熱膨張差に起因する応力を樹脂製突部 6の変形によって吸収することができる。その結果、バンプ 9と測定用電子機器との接続状態を安定に維持できるとともに、電極の剥離等の不都合を確実に防止できる。更に、センサへの応力の影響も抑えることができる。また、バンプ 9と樹脂製突部 6との接触面積が十分確保されるため、バンプ 9に作用する応力を、樹脂製突部 6に確実に伝達させることが可能となるとともに、バンプ 9から樹脂製突部 6を介して感圧チップ 1側に伝わる固着力が向上し、応力の作用によるバンプ 9の剥離等を防止できる。

次に、上記した絶対圧型半導体圧力センサの製造方法の一例を説明する。図 5 〜図 9は、図 2に示す絶対圧型半導体圧力センサの製造方法を示す工程図である。なお、本製造方法においては、. 通常、感圧チップ 1はウェハ状で形成されるが、ここでは、個々のチップについて説明する。

まず、ダイアフラム 2が形成され、その表面にピエゾ抵抗感圧ゲージ G及びピェゾ抵抗感圧リード Lが拡散形成されるとともに、ダイアフラム 2の周囲に感圧ゲ一ジ電極 5が形成された感圧チップ 1を用意し、この感圧チップ 1上に絶縁樹脂層 1 0を形成する。絶縁樹脂層 1 0は、感光性ポリイミド等の液状の感光性樹脂をスピンコートすることにより、ピエゾ抵抗感圧ゲージ G及び感圧ゲージ電極 5を、 5〜 1 0 /i m程度の厚さで覆うよう形成される。

次いで、図 5に示すように、フォトリソグラフィ一技術により、感圧ゲ一ジ電極 5上に位置する絶縁樹脂層 1 0の一部を除去し、感圧ゲ一ジ電極 5上に平面視してリング状をなす開口部を形成する。これにより感圧ゲ一ジ電極 5上に開口部を有する絶縁樹脂層 1 0が形成されるとともに、開口部内に樹脂製突部 6が形成される。また、これと同時にダイアフラム上の不要な絶縁樹脂層 1 0を除去する。この場合、感圧ゲージ電極 5の縁部が絶縁樹脂層 1 0で覆われ、樹脂製突部 6の周囲で感圧ゲージ電極 5が露出するように絶縁樹脂層 1 0を除去するとともに、ダイアフラム 2を囲む個々の樹脂製突部 6が、平面視した際にダイアフラム 2を中心として対称となる位置に配置されるように絶縁樹脂層 1 0を除去する。

なお、開口部の平面形状は必ずしもリング状に限定されない。例えば、開口部で囲まれた樹脂製突部 6の一部を周囲の絶縁樹脂層 1 0と繫げることにより、上記平面形状が C字状をなす開口部を形成してもよい。

この手法では、絶縁榭脂層 1 0と樹脂製突部 6とを同時に形成することができるため、形成時間の短縮や工程数の削減を実現できる。また、この工程では、後の工程で形成するバンプ 9の形状に対応して、樹脂製突部 6を所望の形状、寸法に形成することができるとともに、ダイアフラム 2の形状に対応して、個々の樹脂製突部 6を所望の位置に形成することができる。

絶縁樹脂層 1 0は、感光性ポリイミド等の感光性樹脂から形成されたシートあるいはフィルムの貼り付けによっても形成可能である。この場合も、フォトリソグラフィ一技術により感圧ゲージ電極 5上に位置する絶縁樹脂層 1 0の一部をリング状に除去して開口部を形成することで、絶縁樹脂層 1 0と樹脂製突部 6とを同時に短時間で形成することができる。

次いで、絶縁樹脂層 1 0及び樹脂製突部 6の形成後、シード層 7を形成する。具体的には、絶縁樹脂層 1 0の開口部内にて、樹脂製突部 6の周囲で露出している感圧ゲージ電極 5及び樹脂製突部 6の表面にスパッ夕法により厚さ 4 0 n m程度の C r層を形成した後、この C r層を覆う厚さ 1 0 0〜 5 0 0 n m程度の C u 層をスパッタ法により形成する。このシード層 7は、図 6に示すように、絶縁樹脂層 1 0、樹脂製突部 6及び開口部を覆い、感圧チップ表面全体にわたって形成される。

C r層は、感圧ゲージ電極 5、樹脂製突部 6及び絶縁樹脂層 1 0に対する密着性に優れている。一方、 C u層は、後述する導電層 8のめつき工程の給電層としての機能を果たすとともに、導電層 8との密着性にも優れているため、シ一ド層 7と導電層 8との間を密着させる機能を果たす。

なお、シード層 7を構成する各金属層（前述の C r層や C u層）は、スパッ夕法のほか、蒸着法等によっても形成できる。また、無電解めつき法によって樹脂製突部 6に直接金属層（ここでは C r層）を被覆させることも可能である。

シード層 7の形成後、めっき法により、シード層 7を镡うように導電層 8を形成する。この導電層 8のめつき工程では、先ず、図 6に示すように、絶縁樹脂層 1 0及び樹脂製突部 6が形成された感圧チップ 1上に、導電層 8を形成する領域 (ここでは、感圧ゲージ電極 5上の開口部とその内側の榭脂製突部 6とを含む領域）に対応する部分に開口を有するよう、レジス卜 1 1を形成することにより、導電層 8を形成しない領域を覆い、導電層 8を形成する領域のみを露出させる。レジスト 1 1の形成に際しては、例えば、レジス卜用の液状の感光性樹脂をスピンコートして、絶縁樹脂層 1 0や樹脂製突部 6が形成された感圧チップ 1上に樹脂層を形成した後、導電層 8を形成する領域に対応する部分の樹脂層を、フォトリソグラフィ—技術により除去する。

レジスト 1 1を形成した後、図 7に示すように、レジスト 1 1の開口部に、導電層 8をめつきにより形成する。具体的には、シード層 7を覆う厚さ 3〜 2 0 m程度の銅めつきを形成した後、この銅めつき層を覆う厚さ 1〜 1 0 程度の N iめっき層を形成し、更に、この N iめっき層を覆う厚さ 0 . 1〜 1 . O m 程度の A uめつき層を形成することにより、三層構造の導電層 8を形成する。なお、導電層 8の形成領域に対応する開口部を有するレジスト 1 1の形成は、フォトリソグラフィー技術による感光性樹脂層の除去に限定されない。例えば、ドライフィルム状のレジストを感圧チップ上にラミネ一トし、このレジストの前記導電層 8の形成領域に対応する部分を、レーザ加工、プラズマエッチング、ゥエツトエッチング等により除去して、導電層 8めっき用の開口部を形成する手法等も採用可能である。

導電層 8の形成が完了したら、レジスト 1 1を剥離し、不要なシード層 7 (絶緣榭脂層 1 0上及びダイアフラム 2上のシード層 7等）をエッチング等により除去する。その後、導電層 8の表面上に、例えばはんだ製のバンプ 9を形成する。バンプ 9の形成方法としては。印刷法、メタルジエツ卜法、またはフラックス上にはんだボールを載置する方法等が挙げられる。このバンプ 9により、絶縁榭脂層 1 0の感圧ゲージ電極 5上の開口部が封止される。

これにより、図 3に示すような、応力緩和機能を有するバンプ 9付きの絶対圧型半導体圧力センサが形成される。

なお、本発明は、下記実施の形態に限定されず、各種の変更が可能である。例えば、本発明は、相対圧型半導体圧力センサに対しても適用が可能である。

図 8は、本発明に係る相対圧型半導体圧力センサを、バンプ 9を介して測定用電子機器（回路基板 1 2 ) に実装した状況を示している。この相対圧型半導体圧力センサでは、感圧チップ 1の凹部 4とガラス基板 3とで挟まれた空間 Sが、ガラス基板 3に形成された孔 H 2を介して、圧力測定の対象となる空間 (図示せず) に連通される。また、回路基板 1 2には、大気と連通する孔 Hがあり、その結果、ダイァフラム 2の表面と回路基板 1 2とで挟まれた空間 1 3の気圧は、大気圧となっている。そして、孔 H 2及び空間 Sを介してダイアフラム 2の裏面に印加される圧力が、上記空間 1 3の気圧 (大気圧) を基準とした相対圧として測定される。圧力センサを形成する他の構成、その製造方法、及び作用効果は、上記図 1 ないし図 7に示す実施形態と同様である。

また、図 9は、本発明に係る他の絶対圧型半導体圧力センサの構造の例を示す断面図である。この例では、なお、開口部で囲まれた樹脂製突部 6の一部が周囲の絶縁樹脂層 1 0と繋がっており、この樹脂製突部 6の端部（感圧ゲージ電極 5 の側方に位置する樹脂層 1 0の上部）に延びる導電層 8上に、バンプ 9が形成されている。この場合、バンプ 9の下方がほぼ全て榭脂層 1 0となっているため、バンプ 9が、感圧チップ 1と測定用電子機器との接続に伴い生じる応力の影響を受けにくくなる。また、導電層 8とバンプ 9との接続位置を、ピエゾ抵抗感圧ゲ ―ジの抵抗値に影響が生じにくい位置（例えばピエゾ抵抗ゲージがらなるべく遠い位置）とすることが可能となる。産業上の利用可能性

本発明に係る半導体圧力センサでは、測定用電子機器が接続されるバンプが、榭脂製突部を覆うように形成されているため、感圧チップと測定用電子機器との間の熱膨張差に起因して発生する応力がバンプに作用するのを、樹脂製突部の変形（圧縮、曲げ、剪断力等による変形）によって分散、吸収することができる。その結果、測定用電子機器に対するバンプの接続状態を安定に維持できるとともに、接続状態の変化による抵抗値の増大、電極剥離、バンプの極端な変形等の不都合を確実に防止できる。

また、応力の影響を受けやすいダイアフラムに対する、バンプを介した接続に起因する応力の影響を排除できるため、半導体圧力センサの測定精度が向上する。更に、測定用電子機器との接続により発生する応力を吸収するための緩衝部材を新たに設ける等の対策が不要となる。その結果、感圧チップと測定用電子機器との接続による圧力センサの厚さの増加が抑制され、半導体圧力センサの小型化が可能となるとともに、低コスト化が可能となる

また、本発明に係る半導体圧力センサの製造方法では、感圧チップ上に形成された樹脂層に開口部を形成することで、樹脂製突部と周囲の絶縁樹脂層とを同時に形成できるため、これら樹脂製突部及び絶縁樹脂層を形成するための工程数の削減による形成時間の短縮及び低コスト化が可能となる。その結果、半導体圧力センサの製造能率の向上及び低コスト化が可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . シリコン単結晶からなるダイァフラムの表面にピエゾ抵抗感圧ゲージが形成された感圧チップの裏面側にガラス基板を張り合わせ、前記ダイァフラムの裏面と前記ガラス基板との間に第一の空間を形成し、前記ダイァフラムの表面に印加される被測定圧力を前記第一の空間の圧力を基準圧として測定する半導体圧力センサにおいて、

前記感圧チップ表面に配設された感圧ゲージ電極上に形成された樹脂製突部と、この樹脂製突部の一部または全体を覆うように形成されたバンプとを有する半導体圧力センサ。

2 . 前記バンプが前記樹脂製突部を被覆する導電層を覆うように形成され、前記感圧チップが前記バンプ及び前記導電層を介して測定用電子機器と電気的に接続されている請求項 1記載の半導体圧力センサ。

3 . シリコン単結晶からなるダイァフラムの表面にピエゾ抵抗感圧ゲ一ジが形成された感圧チップの裏面側にガラス基板を張り合わせ、前記ダイァフラムの裏面と前記ガラス基板との間に第一の空間を形成し、この第一の空間に印加される被測定圧力を前記ダイァフラムの表面に印加される圧力を基準圧として測定する半導体圧力センサにおいて、

前記感圧チップ表面に配設された感圧ゲ一.ジ電極上に形成された樹脂製突部と、この樹脂製突部の一部または全体を覆うように形成されたバンプとを有する半導体圧力センサ。

4 . 前記バンプが前記樹脂製突部を被覆する導電層を覆うように形成され、前記感圧チップが前記バンプ及び前記導電層を介して測定用電子機器と電気的に接続されている請求項 3記載の半導体圧力センサ。

5 . 前記バンプの周囲にて前記感圧チップを覆う絶縁樹脂層が形成されるとともに、少なくとも前記ピエゾ抵抗感圧ゲージ上の前記絶縁樹脂層が除去されている請求項 2または 4記載の半導体圧力センサ。

6 . 前記感圧チップの表面側が、前記バンプを介して前記測定用電子機器で覆われ、前記ダイァフラムの表面と前記測定用電子機器との間に形成された第二の空間と前記第一の空間との間における、前記ダイヤフラムを介した圧力差を、前記被測定圧力として測定する請求項 2または 4記載の半導体圧力センサ。

7 . 前記測定用電子機器が、前記半導体圧力センサが実装される回路基板である請求項 6記載の半導体圧力センサ。

8 . 感圧チップ上に配設された感圧ゲージ電極及びピエゾ抵抗感圧ゲージ電極を覆う樹脂層を形成し、この樹脂層の前記感圧ゲージ電極上に位置する部分の一部を除去して、平面視してリング状または C字状をなす開口部を形成することで、前記感圧ゲージ電極上に突出する形状の樹脂製突部と、この開口部の周囲にて前' 記感圧チップを覆う絶縁樹脂層とを形成した後、前記樹脂製突部を覆う導電層を前記感圧ゲージ電極に電気導通可能に接続するよう形成し、この導電層を覆うようにバンプを形成した後、前記ピエゾ抵抗感圧ゲージ上の前記絶縁樹脂層を除去する半導体圧力センサの製造方法。