專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體壓力傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在大氣壓或氣體壓測(cè)定等中所使用的半導(dǎo)體壓力傳感器及其制造方法，尤其涉及由經(jīng)由凸塊的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)小型化，并且緩和由被連接物的熱膨脹差而作用于凸塊的應(yīng)力的影響，從而實(shí)現(xiàn)連接及提高傳感器的可靠性的半導(dǎo)體壓力傳感器及其制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體壓力傳感器用感壓芯片，由與集成電路(IC)部件相同的單晶硅來(lái)制成，在其芯片的中央部具有通過(guò)減小其厚度來(lái)形成的膜片。而且，在該膜片的表面，形成有壓電電阻感壓計(jì)(半導(dǎo)體畸變計(jì))。當(dāng)向膜片施加壓力時(shí)，膜片產(chǎn)生變形，而發(fā)生感壓計(jì)的電阻變化，該電阻的變化作為電信號(hào)被檢測(cè)出來(lái)，由此來(lái)測(cè)定壓力或壓力的變化。半導(dǎo)體壓力傳感器，有測(cè)定相對(duì)壓的相對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器以及測(cè)定絕對(duì)壓的絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器。
圖10表示絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器的剖視圖。在感壓芯片21的背面?zhèn)荣N合玻璃基板23，由此，在膜片20與玻璃基板23之間形成真空空間。施加于膜片20的表面的壓力，被測(cè)定為以背面?zhèn)鹊恼婵諌簽榛鶞?zhǔn)的絕對(duì)壓。圖表示膜片20因施加于感壓芯片21的表面的壓力而彎曲的狀態(tài)。
作為現(xiàn)有的絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器，已提出的有由筐體來(lái)保護(hù)感壓芯片21的方案(比如參照日本專(zhuān)利特開(kāi)2000-88687號(hào)公報(bào))。圖11表示該壓力傳感器的例子。在硅基板上形成壓電電阻感壓計(jì)(未圖示)而成的感壓芯片21上，安裝玻璃基板23，在它們之間形成有真空室24。感壓芯片21與玻璃基板23由筐體25來(lái)包覆，感壓芯片21經(jīng)由焊接線26而與導(dǎo)線27連接。
在這種絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器中，由于筐體25的存在，可防止焊接線26的損傷及感壓計(jì)電極的劣化。通過(guò)直接釬焊來(lái)連接感壓計(jì)電極與外部測(cè)定用電子儀器時(shí)，由于因熱膨脹差而產(chǎn)生應(yīng)力，而成為傳感器輸出發(fā)生變動(dòng)的原因，因而在兩者的連接中，使用焊接線26及導(dǎo)線27。其結(jié)果是，在這種具有筐體25、焊接線26及導(dǎo)線27的結(jié)構(gòu)中，難以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的小型化。
為實(shí)現(xiàn)絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器的小型化，已提出的有利用導(dǎo)電性凸塊來(lái)電連接感壓芯片及導(dǎo)線的方案(比如參照日本專(zhuān)利特開(kāi)2002-82009號(hào)公報(bào))。圖12表示該壓力傳感器一例。在感壓芯片31的一面32上，形成具有導(dǎo)電性的凸塊33，在使感壓芯片31的一面32與基體34的一面35相對(duì)置的狀態(tài)下，將凸塊33與導(dǎo)線36電連接。
然而，在該結(jié)構(gòu)中，由于感壓芯片31與導(dǎo)線36經(jīng)由凸塊33來(lái)牢固地連接，因而在發(fā)生了溫度變化的情況下，會(huì)產(chǎn)生因感壓芯片31與測(cè)定用電子設(shè)備之間的熱膨脹差而引起的應(yīng)力，而應(yīng)力容易集中在凸塊33上。這樣，當(dāng)凸塊33的變形因該應(yīng)力集中而增大時(shí)，便有可能發(fā)生電極剝離及電阻值增大等問(wèn)題。此外，壓電電阻感壓計(jì)的電阻值因該應(yīng)力而產(chǎn)生變動(dòng)的結(jié)果是，傳感器會(huì)誤判為發(fā)生了壓力變動(dòng)。因此，在由采用了凸塊33的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)小型化的情況下，有必要對(duì)凸塊33賦予某種應(yīng)力緩和功能。
另一方面，近年來(lái)，伴隨著半導(dǎo)體裝置的小型化，力求實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體封裝的小型化。其中，已提出的有在釬焊凸塊部設(shè)置樹(shù)脂接線柱結(jié)構(gòu)，由該樹(shù)脂接線柱來(lái)緩和釬焊凸塊中所集中的應(yīng)力，由此提高連接部的可靠性，并且實(shí)現(xiàn)小型化的方案(比如參照日本專(zhuān)利特開(kāi)2002-280476號(hào)公報(bào))。圖13表示該半導(dǎo)體封裝的一例。由導(dǎo)電層45來(lái)被覆晶片41的絕緣層43上所設(shè)置的樹(shù)脂制突部44，而形成由樹(shù)脂制突部44的變形來(lái)分散、吸收應(yīng)力這種結(jié)構(gòu)的接線柱46，由此來(lái)提高連接的可靠性，并且力求實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體封裝的小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于所述問(wèn)題而成，其目的在于提供一種半導(dǎo)體壓力傳感器，其利用具有應(yīng)力緩和功能的凸塊，來(lái)連接感壓芯片與測(cè)定用電子儀器，由此在不損害壓力測(cè)定精度及連接的可靠性的情況下實(shí)現(xiàn)了小型化。
為達(dá)到該目的，本發(fā)明涉及的第一發(fā)明是一種半導(dǎo)體壓力傳感器，在由單晶硅形成的膜片的表面形成有壓電電阻感壓計(jì)的感壓芯片的背面?zhèn)日辰Y(jié)玻璃基板，在膜片的背面與玻璃基板之間形成空間，且以該空間的壓力為基準(zhǔn)壓來(lái)測(cè)定施加于膜片表面的被測(cè)定壓力，該半導(dǎo)體壓力傳感器的特征在于，具有樹(shù)脂制突部，其形成于在感壓芯片表面所配置的感壓計(jì)電極上；凸塊，其形成為覆蓋樹(shù)脂制突部的一部分或整體。
本發(fā)明涉及的第二發(fā)明是一種半導(dǎo)體壓力傳感器，在由單晶硅形成的膜片的表面形成有壓電電阻感壓計(jì)的感壓芯片的背面?zhèn)日辰Y(jié)玻璃基板，在膜片的背面與玻璃基板之間形成空間，并以施加于膜片表面的壓力為基準(zhǔn)壓來(lái)測(cè)定施加于該空間的被測(cè)定壓力，該半導(dǎo)體壓力傳感器的特征在于，具有樹(shù)脂制突部，其形成于在感壓芯片表面所配置的感壓計(jì)電極上；凸塊，其形成為覆蓋該樹(shù)脂制突部的一部分或整體。
本發(fā)明涉及的第三發(fā)明的特征在于，在上述第一或第二發(fā)明中，凸塊形成為覆蓋被覆樹(shù)脂制突部的導(dǎo)電層，感壓芯片經(jīng)由凸塊及導(dǎo)電層而與測(cè)定用電子儀器電連接。
本發(fā)明涉及的第四發(fā)明是一種半導(dǎo)體壓力傳感器的制造方法，其特征在于，在感壓芯片上形成樹(shù)脂層，且除去覆蓋感壓計(jì)電極的樹(shù)脂層的一部分，而形成從平面觀看呈環(huán)狀或C字狀的開(kāi)口部，而且至少除去覆蓋壓電電阻感壓計(jì)的樹(shù)脂層，由此，形成在感壓計(jì)電極上突出的形狀的樹(shù)脂制突部、以及在該開(kāi)口部周?chē)采w除去感壓芯片上的壓電電阻感壓計(jì)的部分的絕緣樹(shù)脂層，然后，形成覆蓋樹(shù)脂制突部的一部分或整體的導(dǎo)電層，并與感壓計(jì)電極可電導(dǎo)通地連接，且以覆蓋該導(dǎo)電層的方式形成凸塊。


圖1是表示本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體壓力傳感器的結(jié)構(gòu)例子的上方立體圖。
圖2是表示本發(fā)明涉及的絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器的結(jié)構(gòu)例子的剖視圖。
圖3是表示圖2的感壓計(jì)電極部的剖面的放大圖。
圖4是表示將圖2的半導(dǎo)體壓力傳感器經(jīng)由凸塊而安裝到測(cè)定用電子儀器上的狀態(tài)的剖視圖。
圖5是表示圖2的半導(dǎo)體壓力傳感器制造方法工序的圖，表示在絕緣樹(shù)脂層中設(shè)有開(kāi)口部的狀態(tài)。
圖6是表示圖2的半導(dǎo)體壓力傳感器制造方法工序的圖，表示在被覆抗蝕層后，開(kāi)設(shè)導(dǎo)電層形成部的狀態(tài)。
圖7是表示圖2的半導(dǎo)體壓力傳感器制造方法工序的圖，是表示形成了導(dǎo)電層的狀態(tài)的放大圖。
圖8是表示將本發(fā)明涉及的相對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器經(jīng)由凸塊而安裝到測(cè)定用電子儀器上的狀態(tài)的剖視圖。
圖9是表示本發(fā)明涉及的絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器的結(jié)構(gòu)例子的剖視圖。
圖10是表示現(xiàn)有的絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器內(nèi)的感壓芯片例子的剖視圖。
圖11是表示現(xiàn)有的絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器示例的剖視圖。
圖12是表示具有連接用凸塊的現(xiàn)有的半導(dǎo)體壓力傳感器例子的剖視圖。
圖13是表示具有帶樹(shù)脂接線柱的凸塊的現(xiàn)有半導(dǎo)體封裝例子的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖，對(duì)本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體壓力傳感器的實(shí)施方式做具體說(shuō)明。
圖1是表示本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體壓力傳感器的結(jié)構(gòu)例子的上方立體圖，圖2是本發(fā)明涉及的絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器的剖視圖，圖3是圖2所示的半導(dǎo)體壓力傳感器感壓計(jì)電極部的放大圖(沿圖1的A-A線的剖視圖)。
在這些圖中，1是感壓芯片。感壓芯片1由厚度為200～300μm左右的單晶硅形成，通過(guò)從背面實(shí)施的蝕刻等，感壓芯片1的中央部的厚度被減薄到20～50μm左右。此外，該減薄部分在平面觀看時(shí)比如呈圓形。在該薄部分的表面，擴(kuò)散形成4個(gè)壓電電阻感壓計(jì)G及壓電電阻感壓導(dǎo)線L(參照?qǐng)D1)。在感壓芯片1的外周部形成有感壓計(jì)電極5，感壓計(jì)電極5與壓電電阻感壓計(jì)G，由從各壓電電阻感壓計(jì)G的端部延伸到感壓芯片1的外周部的壓電電阻感壓導(dǎo)線L來(lái)連接。由此來(lái)形成惠斯登電橋電路。在感壓芯片1的背面?zhèn)龋ㄟ^(guò)減薄感壓芯片1的中央部而形成有凹部4，且在真空室內(nèi)使感壓芯片1底部的外周部與玻璃基板3陽(yáng)極耦合，由此獲得由凹部4與玻璃基板3所夾著并以保持真空的空間(第一空間)S內(nèi)作為基準(zhǔn)壓的壓力傳感器。此外，當(dāng)向感壓芯片1的減薄部分(膜片2)施加外力時(shí)，膜片2便變形，形成于膜片2的表面上的各感壓計(jì)電阻便發(fā)生變化。由此，利用惠斯登電橋電路中的電阻變化，來(lái)監(jiān)測(cè)傳感器的輸出變動(dòng)，并換算成壓力。
感壓芯片1的表面，由在感壓計(jì)電極5上與膜片2上具有開(kāi)口部的絕緣樹(shù)脂層10來(lái)覆蓋，在感壓計(jì)電極5的一部分中，形成有樹(shù)脂制突部6。樹(shù)脂制突部6由籽晶層7及導(dǎo)電層8來(lái)部分或整體被覆，而形成接線柱P，并且以覆蓋該接線柱P的方式形成有凸塊9。凸塊9經(jīng)由籽晶層7及導(dǎo)電層8，可與感壓計(jì)電極5電導(dǎo)通地連接，其結(jié)果是，當(dāng)將凸塊9與測(cè)定用電子儀器(未圖示)連接時(shí)，測(cè)定用電子儀器與感壓計(jì)電極5便經(jīng)由凸塊9可電導(dǎo)通地連接。作為感壓計(jì)電極5，可采用各種導(dǎo)電性材料，但在這里采用鋁。此外，關(guān)于壓電電阻感壓計(jì)G和感壓計(jì)電極5以及壓電電阻感壓導(dǎo)線L的個(gè)數(shù)、形狀、以及安裝位置，可采用各種方式，沒(méi)有特別限定。
樹(shù)脂制突部6在感壓計(jì)電極5上隆起，其截面呈梯形形狀或者在頂部具有平坦部的半圓形狀。
樹(shù)脂制突部6比如由聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂等形成，其厚度比如為25～100μm，可由旋轉(zhuǎn)涂布法(spin coat/旋轉(zhuǎn)涂布)、印刷法、層積法等來(lái)形成。
此外，如果考慮當(dāng)用作壓力傳感器時(shí)作用到樹(shù)脂制突部6上的應(yīng)力，構(gòu)成樹(shù)脂制突部6的樹(shù)脂的硬度，其楊氏率(彈性率)最好為5GPa以下。此外，為防止當(dāng)用作壓力傳感器時(shí)作用到該樹(shù)脂制突部6上的應(yīng)力偏差，最好將圍繞膜片2的各樹(shù)脂制突部6，配置到平面觀看時(shí)以膜片2為中心而對(duì)稱(chēng)的位置上。
如圖3所示，覆蓋樹(shù)脂制突部6的膜狀籽晶層7還形成于在樹(shù)脂制突部6的周?chē)冻龅母袎河?jì)電極5上，并可與感壓計(jì)電極5電導(dǎo)通地連接。此外，在籽晶層7上，被覆形成有膜狀導(dǎo)電層8。
籽晶層7起著作為導(dǎo)電層8電解電鍍(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“電鍍”)工序中的給電層及UBM(under bump metal/凸塊下層金屬)的功能。所謂作為UBM功能，是一種確保導(dǎo)電層8與樹(shù)脂制突部6之間的密接性、以及用于防止感壓計(jì)電極5與導(dǎo)電層8之間的金屬擴(kuò)散的壁壘等功能。作為籽晶層7，可采用比如Cr、Cu、Ni、Ti、W、Ta、Mg、Au等金屬或合金，但不限定由一層金屬層形成的構(gòu)成，也可以采用層疊了多個(gè)金屬層的構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，采用了二層結(jié)構(gòu)，在該二層結(jié)構(gòu)中，利用濺射法，使覆蓋在樹(shù)脂制突部6的底部周?chē)冻龅母袎河?jì)電極5及樹(shù)脂制突部6的表面的厚度為40nm左右的Cr層、以及覆蓋該Cr層的厚度為100～150nm左右的Cu層形成層疊狀態(tài)。
作為導(dǎo)電層8，采用電鍍了Cu及Ni等金屬或合金的電鍍層。但是，作為該導(dǎo)電層8，不限定于只由一層金屬層(包括合金層。以下同樣)形成的構(gòu)成，比如也可以采用層疊了多個(gè)金屬層的構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，采用由覆蓋籽晶層7的厚度為3～20μm左右的銅鍍層、覆蓋該銅鍍層的厚度為1～10μm左右的Ni鍍層、以及覆蓋該Ni鍍層的厚度為0.1～1.0μm左右的Au鍍層所形成的三層結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，該絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器經(jīng)由凸塊9被安裝到測(cè)定用電子儀器(電路基板12)上。此外，由膜片2的表面與電路基板12所夾著的空間(第二空間)13，經(jīng)由電路基板12上所形成的孔H，而與成為壓力測(cè)定對(duì)象的空間(未圖示)連通，而且，通過(guò)由充填材料14密封感壓芯片1的周?chē)?，?lái)遮蔽空間13的周?chē)＿@樣，經(jīng)由孔H及空間13而施加到膜片2的表面的壓力，被測(cè)定為以空間S內(nèi)的真空壓為基準(zhǔn)的絕對(duì)壓。
根據(jù)該絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器，由于以覆蓋樹(shù)脂制突部6的方式形成有凸塊9，因而可由樹(shù)脂制突部6的變形來(lái)吸收由感壓芯片1與測(cè)定用電子儀器之間的熱膨脹差所引起的應(yīng)力。其結(jié)果是，可穩(wěn)定地維持凸塊9與測(cè)定用電子儀器的連接狀態(tài)，并且可以可靠地防止電極剝離等不良現(xiàn)象。此外，還可抑制對(duì)傳感器的應(yīng)力影響。另外，由于凸塊9與樹(shù)脂制突部6的接觸面積得到充分保證，因而可將作用到凸塊9上的應(yīng)力可靠地傳遞給樹(shù)脂制突部6，而且可提高從凸塊9經(jīng)由樹(shù)脂制突部6而傳遞到感壓芯片1側(cè)的固定力，并可防止因應(yīng)力作用而引起的凸塊9的剝離等。
接下來(lái)，對(duì)上述的絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器制造方法一例作以說(shuō)明。圖5～圖9是表示圖2所示的絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器的制造方法的工序圖。在本制造方法中，感壓芯片1通常形成為晶片狀，但在這里對(duì)各芯片作以說(shuō)明。
首先，備好感壓芯片1，該感壓芯片1中，形成有膜片2，且在其表面擴(kuò)散形成壓電電阻感壓計(jì)G及壓電電阻感壓導(dǎo)線L，并且在膜片2的周?chē)纬捎懈袎河?jì)電極5，然后在該感壓芯片1上形成絕緣樹(shù)脂層10。絕緣樹(shù)脂層10形成為，通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布感光性聚酰亞胺等液態(tài)感光性樹(shù)脂，以5～10μm的厚度來(lái)覆蓋壓電電阻感壓計(jì)G及感壓計(jì)電極5。
接下來(lái)，如圖5所示，利用光刻技術(shù)，來(lái)除去位于感壓計(jì)電極5上的絕緣樹(shù)脂層10的一部分，而在感壓計(jì)電極5上形成平面觀看時(shí)呈環(huán)狀的開(kāi)口部。由此，形成在感壓計(jì)電極5上具有開(kāi)口部的絕緣樹(shù)脂層10，并且在開(kāi)口部?jī)?nèi)形成樹(shù)脂制突部6。此外，與此同時(shí)除去膜片上不需要的絕緣樹(shù)脂層10。在該場(chǎng)合下，按以下原則來(lái)除去絕緣樹(shù)脂層10，即感壓計(jì)電極5的邊緣部由絕緣樹(shù)脂層10來(lái)覆蓋，而且感壓計(jì)電極5在樹(shù)脂制突部6的周?chē)冻?，并且，按以下原則來(lái)除去絕緣樹(shù)脂層10，即將圍繞膜片2的各樹(shù)脂制突部6，配置到平面觀看時(shí)以膜片2為中心而對(duì)稱(chēng)的位置上。
此外，開(kāi)口部的平面形狀不一定限于環(huán)狀。比如，也可以使由開(kāi)口部圍繞的樹(shù)脂制突部6的一部分與周?chē)慕^緣樹(shù)脂層10相連接，由此來(lái)形成上述平面形狀呈C字狀的開(kāi)口部。
在該方法中，由于可同時(shí)形成絕緣樹(shù)脂層10及樹(shù)脂制突部6，因而可實(shí)現(xiàn)縮短形成時(shí)間和減少工序數(shù)。此外，在該工序中，可與在后續(xù)工序中形成的凸塊9的形狀相對(duì)應(yīng)地，按所希望的形狀及尺寸來(lái)形成樹(shù)脂制突部6，并且可與膜片2的形狀相對(duì)應(yīng)地，在所希望的位置上形成各樹(shù)脂制突部6。
絕緣樹(shù)脂層10，也可以通過(guò)貼附由感光性聚酰亞胺等感光性樹(shù)脂形成的薄片或薄膜來(lái)形成。在該場(chǎng)合下，同樣可以利用光刻技術(shù)，環(huán)狀地除去位于感壓計(jì)電極5上的絕緣樹(shù)脂層10的一部分而形成開(kāi)口部，由此在短時(shí)間內(nèi)可同時(shí)形成絕緣樹(shù)脂層10及樹(shù)脂制突部6。
接下來(lái)，在形成絕緣樹(shù)脂層10及樹(shù)脂制突部6后，形成籽晶層7。具體地說(shuō)，在絕緣樹(shù)脂層10的開(kāi)口部?jī)?nèi)，在樹(shù)脂制突部6的周?chē)冻龅母袎河?jì)電極5及樹(shù)脂制突部6的表面上，利用濺射法來(lái)形成厚度為40nm左右的Cr層，然后利用濺射法，形成覆蓋該Cr層的厚度為100～500nm左右的Cu層。如圖6所示，該籽晶層7覆蓋絕緣樹(shù)脂層10、樹(shù)脂制突部6及開(kāi)口部，并在感壓芯片整個(gè)表面上形成。
Cr層具有針對(duì)感壓計(jì)電極5、樹(shù)脂制突部6及絕緣樹(shù)脂層10的良好粘結(jié)性。另一方面，Cu層具有作為后述導(dǎo)電層8的電鍍工序中給電層的功能，并且具有良好的與導(dǎo)電層8的粘結(jié)性，因而起到粘結(jié)籽晶層7與導(dǎo)電層8之間的功能。
此外，除了濺射法之外，也可利用蒸鍍法等，來(lái)形成構(gòu)成籽晶層7的各金屬層(上述的Cr層及Cu層)。此外，還可以利用無(wú)電解電鍍法，在樹(shù)脂制突部6上直接被覆金屬層(這里是Cr層)。
在形成籽晶層7后，利用電鍍法，以覆蓋籽晶層7的方式來(lái)形成導(dǎo)電層8。在該導(dǎo)電層8的電鍍工序中，首先，如圖6所示，在形成有絕緣樹(shù)脂層10及樹(shù)脂制突部6的感壓芯片1上，以與形成導(dǎo)電層8的區(qū)域(這里是包含感壓計(jì)電極5上的開(kāi)口部及其內(nèi)側(cè)的樹(shù)脂制突部6的區(qū)域)對(duì)應(yīng)的部分具有開(kāi)口的方式形成抗蝕層11，由此，覆蓋不形成導(dǎo)電層8的區(qū)域，只露出形成導(dǎo)電層8的區(qū)域。在形成抗蝕層11時(shí)，比如，在旋轉(zhuǎn)涂布抗蝕劑用的液態(tài)感光性樹(shù)脂，并在形成有絕緣樹(shù)脂層10及樹(shù)脂制突部6的感壓芯片1上形成了樹(shù)脂層后，利用光刻技術(shù)，除去與形成導(dǎo)電層8的區(qū)域?qū)?yīng)的部分的樹(shù)脂層。
在形成抗蝕層11后，如圖7所示，在抗蝕層11的開(kāi)口部，利用電鍍來(lái)形成導(dǎo)電層8。具體地說(shuō)，在形成覆蓋籽晶層7的厚度為3～20μm左右的銅鍍層后，形成覆蓋該銅鍍層的厚度為1～10μm左右的Ni鍍層，進(jìn)行，形成覆蓋該Ni鍍層的厚度為0.1～1.0μm左右的Au鍍層，由此來(lái)形成三層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電層8。
并且，具有與導(dǎo)電層8的形成區(qū)域?qū)?yīng)的開(kāi)口部的抗蝕層11的形成，并不限定于利用光刻技術(shù)除去感光性樹(shù)脂層。比如也可以利用以下方法，即在感壓芯片上層疊干薄膜狀抗蝕層，并利用激光加工、等離子蝕刻、濕式蝕刻等，來(lái)除去該抗蝕層的與上述導(dǎo)電層8的形成區(qū)域?qū)?yīng)的部分，而形成導(dǎo)電層8電鍍用的開(kāi)口部的方法等。
導(dǎo)電層8的形成結(jié)束后，剝離抗蝕層11，利用蝕刻等，除去不需要的籽晶層7(絕緣樹(shù)脂層10上及膜片2上的籽晶層7等)。然后，在導(dǎo)電層8的表面上，比如形成由釬焊料形成的凸塊9。作為凸塊9的形成方法，可舉出印刷法、金屬注入法、或者在焊劑上載置釬焊球的方法等。由該凸塊9，來(lái)密封絕緣樹(shù)脂層10的感壓計(jì)電極5上的開(kāi)口部。
由此，來(lái)形成圖3所示的、配備具有應(yīng)力緩和功能的凸塊9的絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器。
此外，本發(fā)明不限定于下述實(shí)施方式，可以做各種變更。比如，本發(fā)明對(duì)相對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器也可適用。
圖8表示將本發(fā)明涉及的相對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器，經(jīng)由凸塊9安裝到測(cè)定用電子儀器(電路基板12)上的狀態(tài)。在該相對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器中，由感壓芯片1的凹部4與玻璃基板3所夾著的空間S，經(jīng)由玻璃基板3上所形成的孔H2，與成為壓力測(cè)定對(duì)象的空間(未圖示)連通。此外，在電路基板12上具有與大氣連通的孔H，其結(jié)果是，由膜片2的表面與電路基板12所夾著的空間13的氣壓便成為大氣壓。這樣，經(jīng)由孔H2及空間S而施加到膜片2的背面的壓力，便作為以上述空間13的氣壓(大氣壓)為基準(zhǔn)的相對(duì)壓而被測(cè)定。形成壓力傳感器的其它構(gòu)成、其制造方法以及作用效果與上述圖1至圖7所示的實(shí)施方式相同。
圖9是表示本發(fā)明涉及的其它絕對(duì)壓型半導(dǎo)體壓力傳感器的結(jié)構(gòu)例子的剖視圖。在該例中，另外，由開(kāi)口部圍繞的樹(shù)脂制突部6的一部分與周?chē)慕^緣樹(shù)脂層10相連接，在延長(zhǎng)到該樹(shù)脂制突部6的端部(位于感壓計(jì)電極5的側(cè)面的樹(shù)脂層10的上部)的導(dǎo)電層8上，形成有凸塊9。在該場(chǎng)合下，由于凸塊9的下方幾乎全部成為樹(shù)脂層10，因而凸塊9難以受到伴隨感壓芯片1與測(cè)定用電子儀器的連接而產(chǎn)生的應(yīng)力的影響。此外，可以將導(dǎo)電層8與凸塊9的連接位置，設(shè)置在對(duì)壓電電阻感壓計(jì)的電阻值難以產(chǎn)生影響的位置(比如，盡量遠(yuǎn)離壓電電阻計(jì)的位置)。
在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體壓力傳感器，由于與測(cè)定用電子儀器連接的凸塊形成為覆蓋樹(shù)脂制突部，因而可由樹(shù)脂制突部的變形(由壓縮、彎曲、剪切力等引起的變形)來(lái)分散、吸收因感壓芯片與測(cè)定用電子儀器之間的熱膨脹差而產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)凸塊的作用。其結(jié)果是，可穩(wěn)定地維持凸塊相對(duì)于測(cè)定用電子儀器的連接狀態(tài)，并可以可靠地防止因連接狀態(tài)的變化而引起的電阻值增大、電極剝離、凸塊的極端變形等不良現(xiàn)象。
此外，由于可以排除針對(duì)易于受應(yīng)力影響的膜片的、因經(jīng)由凸塊的連接而引起的應(yīng)力的影響，因而可提高半導(dǎo)體壓力傳感器的測(cè)定精度。此外，無(wú)需另外設(shè)置用于吸收因與測(cè)定用電子儀器的連接而產(chǎn)生的應(yīng)力的緩沖構(gòu)件等的措施。其結(jié)果是，可抑制因感壓芯片與測(cè)定用電子儀器的連接而造成的壓力傳感器厚度的增加，可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體壓力傳感器的小型化，并且可降低成本。
此外，在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體壓力傳感器的制造方法中，由于可通過(guò)在感壓芯片上所形成的樹(shù)脂層上形成開(kāi)口部，而同時(shí)形成樹(shù)脂制突部及周?chē)慕^緣樹(shù)脂層，因而可以實(shí)現(xiàn)因削減用于形成這些樹(shù)脂制突部及絕緣樹(shù)脂層的工序數(shù)而產(chǎn)生的縮短形成時(shí)間及低成本化。其結(jié)果是，可提高半導(dǎo)體壓力傳感器的制造效率，且可降低成本。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體壓力傳感器，在由單晶硅形成的膜片的表面形成有壓電電阻感壓計(jì)的感壓芯片的背面?zhèn)日辰Y(jié)玻璃基板，在上述膜片的背面與上述玻璃基板之間形成第一空間，且以上述第一空間的壓力為基準(zhǔn)壓來(lái)測(cè)定施加于上述膜片表面的被測(cè)定壓力，該半導(dǎo)體壓力傳感器的特征在于，具有樹(shù)脂制突部，其形成于在上述感壓芯片表面所配置的感壓計(jì)電極上；凸塊，其形成為覆蓋該樹(shù)脂制突部的一部分或整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體壓力傳感器，其特征在于，上述凸塊形成為覆蓋被覆上述樹(shù)脂制突部的導(dǎo)電層，上述感壓芯片經(jīng)由上述凸塊及上述導(dǎo)電層而與測(cè)定用電子儀器電連接。
3.一種半導(dǎo)體壓力傳感器，其特征在于，在由單晶硅形成的膜片的表面形成有壓電電阻感壓計(jì)的感壓芯片的背面?zhèn)日辰Y(jié)玻璃基板，在上述膜片的背面與上述玻璃基板之間形成第一空間，并以施加于上述膜片表面的壓力為基準(zhǔn)壓來(lái)測(cè)定施加于該第一空間的被測(cè)定壓力，該半導(dǎo)體壓力傳感器的特征在于，具有樹(shù)脂制突部，其形成于在上述感壓芯片表面所配置的感壓計(jì)電極上；凸塊，其形成為覆蓋該樹(shù)脂制突部的一部分或整體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體壓力傳感器，其特征在于，上述凸塊形成為覆蓋被覆上述樹(shù)脂制突部的導(dǎo)電層，上述感壓芯片經(jīng)由上述凸塊及上述導(dǎo)電層而與測(cè)定用電子儀器電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的半導(dǎo)體壓力傳感器，其特征在于，形成在上述凸塊的周?chē)采w上述感壓芯片的絕緣樹(shù)脂層，并且至少除去上述壓電電阻感壓計(jì)上的上述絕緣樹(shù)脂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的半導(dǎo)體壓力傳感器，其特征在于，上述感壓芯片的表面?zhèn)雀糁鲜鐾箟K而被上述測(cè)定用電子儀器覆蓋，且將在上述膜片的表面與上述測(cè)定用電子儀器之間形成的第二空間與上述第一空間之間的、隔著上述膜片的壓力差，作為上述被測(cè)定壓力來(lái)測(cè)定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體壓力傳感器，其特征在于，上述測(cè)定用電子儀器是安裝有上述半導(dǎo)體壓力傳感器的電路基板。
8.一種半導(dǎo)體壓力傳感器的制造方法，其特征在于，形成覆蓋感壓芯片上所配置的感壓計(jì)電極、及壓電電阻感壓計(jì)電極的樹(shù)脂層，且除去該樹(shù)脂層的位于上述感壓計(jì)電極上的部分的一部分，而形成從平面觀看呈環(huán)狀或C字狀的開(kāi)口部，由此，形成在上述感壓計(jì)電極上突出的形狀的樹(shù)脂制突部、以及在該開(kāi)口部周?chē)采w上述感壓芯片的絕緣樹(shù)脂層，然后，以可與上述感壓計(jì)電極電導(dǎo)通地連接的方式，形成覆蓋上述樹(shù)脂制突部的導(dǎo)電層，以覆蓋該導(dǎo)電層的方式形成凸塊，然后，除去上述壓電電阻感壓計(jì)上的上述絕緣樹(shù)脂層。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種不損害壓力測(cè)定精度及連接的可靠性且實(shí)現(xiàn)小型化的半導(dǎo)體壓力傳感器，該半導(dǎo)體壓力傳感器中，在由單晶硅形成的膜片的表面形成有壓電電阻感壓計(jì)的感壓芯片的背面?zhèn)日辰Y(jié)玻璃基板，在膜片的背面與玻璃基板之間形成空間，且根據(jù)該空間與在膜片表面?zhèn)刃纬傻目臻g的壓力差來(lái)測(cè)定被測(cè)定壓力。為達(dá)到該目的，該半導(dǎo)體壓力傳感器具有樹(shù)脂制突部，其形成于在感壓芯片表面所配置的感壓計(jì)電極或來(lái)自感壓計(jì)電極的配線上；凸塊，其形成為覆蓋樹(shù)脂制突部的一部分或整體。
文檔編號(hào)H01L29/84GK1739014SQ20048000241
公開(kāi)日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月30日
發(fā)明者佐藤正和, 伊東達(dá)也, 野口秀人 申請(qǐng)人:株式會(huì)社藤倉(cāng)