JPH109981A - 半導体圧力センサチップの計測装置 - Google Patents

半導体圧力センサチップの計測装置

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JPH109981A
JPH109981A JP16542396A JP16542396A JPH109981A JP H109981 A JPH109981 A JP H109981A JP 16542396 A JP16542396 A JP 16542396A JP 16542396 A JP16542396 A JP 16542396A JP H109981 A JPH109981 A JP H109981A
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JP
Japan
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pressure sensor
sensor chip
semiconductor pressure
external lead
semiconductor
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JP16542396A
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English (en)
Inventor
Haruhiko Yamamoto
治彦 山本
Yasutaka Arii
康孝 有井
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体圧力センサチップの計測装置を提供す
る。 【解決手段】 耐熱性樹脂で形成された凹部1aを有す
るソケット本体1と、圧力導入孔2aを有する蓋2とを
有し、ソケット本体1における凹部1aの底面には、半
導体圧力センサチップ4の電極配線をソケット本体1の
外部に引き出すための外部引出用端子3が挿通するよう
に設けられている。ここで、外部引出用端子3は、半導
体圧力センサチップ4を凹部1a内に収納した際に、半
導体圧力センサチップ4の電極配線と電気的に接続する
ように配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体圧力センサ
チップの計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体マイクロ加工センサとは、シリコ
ンの異方性エッチングや薄膜形成技術等を利用して加工
された微小センサのことで、圧力センサや加速度センサ
等があり、これらのセンサは、ピエゾ効果を利用してい
る。
【0003】図3は、半導体圧力センサチップ4の一例
を示す略断面図である。この半導体圧力センサチップ4
の製造工程としては、先ず、単結晶シリコン基板5の両
面にシリコン酸化膜等のフィールド酸化膜6を形成し、
フィールド酸化膜6上に窒化シリコン膜7を形成する。
なお、シリコン酸化膜の形成方法の一例としては、熱酸
化や、原料ガスにシラン(SiH4)を用いたプラズマ
CVD法により形成する方法があり、窒化シリコン膜の
形成方法の一例としては、原料ガスにシラン(Si
4)とアンモニア(NH4)を用いたプラズマCVD法
により形成する方法がある。
【0004】続いて、単結晶シリコン基板5の裏面に形
成された窒化シリコン膜7上にフォトレジスト(図示せ
ず)を塗布した後、露光,現像を行うことにより中央部
分に開口部を形成し、プラズマアッシング等によりフォ
トレジストを除去し、開口部が形成されたフォトレジス
トをマスクとして窒化シリコン膜7,フィールド酸化膜
6のエッチングを行い、プラズマアッシング等によりフ
ォトレジストを除去する。なお、窒化シリコン膜7及び
フィールド酸化膜6のエッチング方法の一例としては、
CF4−H2のガスプラズマ中でフッ素ラジカルでエッチ
ングする方法がある。
【0005】そして、窒化シリコン膜7をマスクとし
て、単結晶シリコン基板5を、水酸化カリウム(KO
H)水溶液等のアルカリ系のエッチャントを用いて異方
性エッチングを行うことにより、単結晶シリコン基板5
の中央部分に厚さ約20μm〜50μmの薄肉部を形成
して、ダイヤフラム8を形成する。
【0006】次に、単結晶シリコン基板5の一主表面に
形成された窒化シリコン膜3上にフォトレジスト(図示
せず)を塗布した後、露光,現像を行うことにより開口
部9を形成し、プラズマアッシング等によりフォトレジ
ストを除去する。
【0007】そして、窒化シリコン膜7をマスクとし
て、ボロン(B)等の不純物をイオン注入及び熱拡散を
行うことによりピエゾ抵抗10を形成し、最後に、開口
部9を埋め込むように電極配線11を形成する。なお、
電極配線11の形成方法の一例としては、ターゲットに
アルミニウム(Al)を用いてスパッタリングを行うこ
とによりアルミニウム層を形成し、所定形状にパターニ
ングすることにより形成する方法がある。
【0008】半導体圧力センサチップ4の特徴として
は、基板にシリコンを用いているため、従来のブルドン
管式等に比べて小型で高感度であるとともに、再現性が
良く、また、信頼性も高いという利点がある。
【0009】上記構成の半導体圧力センサチップ4で
は、ダイヤフラム8に圧力が印加されると、ダイヤフラ
ム4が歪むので、その圧力に応じた歪みをダイヤフラム
8の表面に形成されたピエゾ抵抗10によって抵抗値の
変化に変換し、それを電気的信号の変動として検知す
る。
【0010】この半導体圧力センサチップ4の基本的な
評価項目として、常温常圧で計測するピエゾ抵抗値以外
に、高温・低温環境下で評価するオフセット電圧温度特
性,圧力を印加した状態で計測する出力電圧・非直線性
・圧力ヒステリシス,両者のストレス下での出力電圧温
度特性・感度温度特性等がある。これらの中で、圧力を
印加して計測する項目は、実際の圧力を印加した状態の
動作を確認する意味で重要な評価項目である。
【0011】通常のIC等の半導体素子の場合、特性計
測としては電気的特性を計測し、信頼性試験では電気的
ストレスを印加し、高温度・高湿度等の環境下で試験を
行っている。
【0012】しかし、半導体圧力センサチップ4の評価
や試験には、通常の半導体素子と異なり、電気的ストレ
ス,高温・高湿環境以外に圧力といった物理量を印加す
ることが必要不可欠となる。一方、拡散工程が終了した
段階のウェハ状態で、圧力を印加して特性を計測する技
術や圧力を印加した環境下での信頼性評価技術は一般に
なく、圧力ストレスの印加が必要な評価・試験はウェハ
状態では不可能で、このような評価・試験は組立後に実
施されていた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
に、組立後に圧力を印加したときの特性計測や信頼性試
験を実施すると、不具合が発生した場合、原因のある工
程の特定に長時間を要するという問題があった。即ち、
組立後の評価では工程全体を評価することになるため、
拡散工程に原因があるのか、または組立工程に原因があ
るのか解析を実施しなければ明らかにならず、このため
に長時間を要するのである。
【0014】また、上記の不具合点を解決するために
は、原因を素子設計や工程設計にフィードバックさせる
必要がある。
【0015】しかし、原因が組立後にしか判明しないた
め、組立に要する時間分フィードバックするタイミング
が遅れるという問題点があった。
【0016】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、半導体圧力センサチ
ップの不具合点を早期に発見することのできる半導体圧
力センサチップの計測装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
耐熱性樹脂で形成され、ダイヤフラムと該ダイヤフラム
上に形成されたピエゾ抵抗と該ピエゾ抵抗と電気的に接
続された電極配線とを有する半導体圧力センサチップを
収納する凹部を有するソケット本体と、前記凹部を塞ぐ
ように形成された圧力導入孔を有する蓋と、前記配線電
極を前記ソケット本体の外部に引き出す外部引出用部と
を有して成り、前記凹部に、前記半導体圧力センサチッ
プを収納した際に、前記電極配線が前記外部引出部に電
気的に接続されるとともに、前記蓋により前記半導体圧
力センサチップが固定されるようにし、前記圧力導入孔
より圧力を印加した状態で前記半導体圧力センサチップ
の特性を計測するようにしたことを特徴とするものであ
る。
【0018】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体圧力センサチップの計測装置において、前記外部引
出部が、前記凹部底面を挿通するように設けられた外部
引出用端子であることを特徴とするものである。
【0019】請求項3記載の発明は、請求項1記載の半
導体圧力センサチップの計測装置において、前記外部引
出部が、前記凹部から前記ソケット本体外部に挿通する
ように設けられた挿通端子と、前記凹部内に配置され、
バンプ電極と該バンプ電極と前記挿通端子とを電気的に
接続する配線パターンとを有する基板とから成ることを
特徴とするものである。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面に基づき説明する。図1は、本発明の一実施形態
に係る半導体圧力センサチップ4の計測装置を示す模式
図である。本実施形態に係る半導体圧力センサチップ4
の計測装置は、耐熱性樹脂で形成された凹部1aを有す
るソケット本体1と、圧力導入孔2aを有する蓋2とを
有し、ソケット本体1における凹部1aの底面には、半
導体圧力センサチップ4の電極配線を外部に引き出すた
めの外部引出用端子3が挿通するように設けられてい
る。ここで、外部引出用端子3は、半導体圧力センサチ
ップ4を凹部1a内に収納した際に、半導体圧力センサ
チップ4の電極配線と電気的に接続するように配置され
ている。
【0021】以下、本発明の圧力特性の計測方法につい
て説明する。先ず、ソケット本体1の凹部1aに、図3
に示す半導体圧力センサチップ4の配線電極を、外部引
出用端子3に接触するように収納する。
【0022】続いて、凹部1aを塞ぐようにソケット本
体1に蓋2を被せ、圧力導入孔2aより圧力発生器(図
示せず)等によって所定の圧力を印加する。そして、外
部引出用端子3間に所定の定電流源(図示せず)及び電
圧計(図示せず)を接続し、外部引出用端子3間に定電
流を流すことにより圧力印加時の出力電圧を計測する。
このとき、本発明に係る計測装置をプリント基板に実装
するようにすれば、半導体圧力センサチップ4の様々な
特性計測が可能となり、また、そのプリント基板を恒温
槽に投入するようにすれば、半導体圧力センサチップ4
の温度特性を同時に計測することが可能である。
【0023】なお、本実施形態においては、外部引出用
端子3により半導体圧力センサチップ4の電極配線をソ
ケット本体1の外部に引き出すようにしたが、これに限
定される必要はなく、例えば、図2に示すように、凹部
1aからソケット本体1の外部に挿通する挿通端子12
をソケット本体1に設け、凹部1a内に、半導体圧力セ
ンサチップ4の電極配線と接触するバンプ電極13と、
バンプ電極13と挿通端子12とを電気的に接続する配
線パターン14とを有して成る基板15を設けるように
すれば、半導体圧力センサチップ4の配線電極とバンプ
電極13との位置合わせ精度を向上させることができ
る。
【0024】
【発明の効果】請求項1または請求項2記載の発明は、
耐熱性樹脂で形成され、ダイヤフラムとダイヤフラム上
に形成されたピエゾ抵抗とピエゾ抵抗と電気的に接続さ
れた電極配線とを有する半導体圧力センサチップを収納
する凹部を有するソケット本体と、凹部を塞ぐように形
成された圧力導入孔を有する蓋と、配線電極をソケット
本体の外部に引き出す外部引出用部とを有して成り、凹
部に半導体圧力センサチップを収納した際に、電極配線
が外部引出部に電気的に接続されるとともに、蓋により
半導体圧力センサチップが固定されるようにし、圧力導
入孔より圧力を印加した状態で半導体圧力センサチップ
の特性を計測するようにしたので、チップの状態で様々
な環境下での圧力特性の計測が可能であり、組立の要因
が含まれない状態で信頼性評価ができ、問題工程の絞り
込みが容易になり、また、組立をする必要がないため、
評価の効率化が図れ、問題点のフィードバックが早期に
実施でき、半導体圧力センサチップの不具合点を早期に
発見することのできる半導体圧力センサチップの計測装
置を提供することができた。
【0025】請求項3記載の発明は、請求項1記載の半
導体圧力センサチップの計測装置において、外部引出部
が、凹部からソケット本体外部に挿通するように設けら
れた挿通端子と、凹部内に配置され、バンプ電極と、バ
ンプ電極と挿通端子とを電気的に接続する配線パターン
とを有する基板とから成るので、半導体圧力センサチッ
プの配線電極とバンプ電極との位置合わせ精度を向上さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体圧力センサチ
ップの計測装置を示す模式図である。
【図2】本発明の他の実施形態に係る半導体圧力センサ
チップの計測装置を示す模式図である。
【図3】半導体圧力センサチップの一例を示す略断面図
である。
【符号の説明】
1 ソケット本体 1a 凹部 2 蓋 2a 圧力導入孔 3 外部引出用端子 4 半導体圧力センサチップ 5 単結晶シリコン基板 6 フィールド酸化膜 7 窒化シリコン膜 8 ダイヤフラム 9 開口部 10 ピエゾ抵抗 11 電極配線 12 挿通端子 13 バンプ電極 14 配線パターン 15 基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐熱性樹脂で形成され、ダイヤフラムと
    該ダイヤフラム上に形成されたピエゾ抵抗と該ピエゾ抵
    抗と電気的に接続された電極配線とを有する半導体圧力
    センサチップを収納する凹部を有するソケット本体と、
    前記凹部を塞ぐように形成された圧力導入孔を有する蓋
    と、前記配線電極を前記ソケット本体の外部に引き出す
    外部引出用部とを有して成り、前記凹部に、前記半導体
    圧力センサチップを収納した際に、前記電極配線が前記
    外部引出部に電気的に接続されるとともに、前記蓋によ
    り前記半導体圧力センサチップが固定されるようにし、
    前記圧力導入孔より圧力を印加した状態で前記半導体圧
    力センサチップの特性を計測するようにしたことを特徴
    とする半導体圧力センサチップの計測装置。
  2. 【請求項2】 前記外部引出部が、前記凹部底面を挿通
    するように設けられた外部引出用端子であることを特徴
    とする請求項1記載の半導体圧力センサチップの計測装
    置。
  3. 【請求項3】 前記外部引出部が、前記凹部から前記ソ
    ケット本体外部に挿通するように設けられた挿通端子
    と、前記凹部内に配置され、バンプ電極と該バンプ電極
    と前記挿通端子とを電気的に接続する配線パターンとを
    有する基板とから成ることを特徴とする請求項1記載の
    半導体圧力センサチップの計測装置。
JP16542396A 1996-06-26 1996-06-26 半導体圧力センサチップの計測装置 Pending JPH109981A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006029944A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Toyoda Mach Works Ltd 電気的トリミングシステム
JP2013525766A (ja) * 2010-04-21 2013-06-20 ▲無▼▲錫▼▲藜▼頓▲電▼子有限公司 シリコン圧力センサーのパッケージ構造

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