JP2006242757A - Semiconductor pressure sensor - Google Patents

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JP2006242757A JP2005059168A JP2005059168A JP2006242757A JP 2006242757 A JP2006242757 A JP 2006242757A JP 2005059168 A JP2005059168 A JP 2005059168A JP 2005059168 A JP2005059168 A JP 2005059168A JP 2006242757 A JP2006242757 A JP 2006242757A
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Takeshi Shiojiri
健史 塩尻
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Fujikura Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diaphragm semiconductor pressure sensor which can measure accurate pressure even when light is irradiated on the recessed part side of a semiconductor substrate. <P>SOLUTION: The diaphragm semiconductor pressure sensor uses the semiconductor substrate 4 which is provided with a piezoresistive element 5 on one surface and is provided with the recessed part 12 on the other surface. The semiconductor substrate 4 is provided with a protective film 13 having light shielding property at least on the bottom part 12a of the recessed part 12. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、一面にピエゾ抵抗素子が設けられ、他面に凹部が設けられた半導体基板を用いるダイヤフラム型の半導体圧力センサに関する。   The present invention relates to a diaphragm type semiconductor pressure sensor using a semiconductor substrate having a piezoresistive element on one surface and a recess on the other surface.

近年、産業上の様々な分野で圧力センサが使用されている。中でも半導体圧力センサは、小型軽量であり、なお且つ信頼性が高く、製造コストも安いため、車や家電製品等で広く利用されている。   In recent years, pressure sensors have been used in various industrial fields. Among them, the semiconductor pressure sensor is small and light, has high reliability, and is low in manufacturing cost. Therefore, the semiconductor pressure sensor is widely used in cars, home appliances, and the like.

ここで、図４に示す一般的な半導体圧力センサ１００の構造について説明すると、この半導体圧力センサ１００は、ダイヤフラム型のセンサーチップ１０１がパッケージ１０２内に収納された構造を有している。センサーチップ１０１は、圧力を受けたときに変形するダイヤフラムを構成する半導体基板１０３を有し、この半導体基板１０３の一方の面（図４中に示す上面）には、複数のピエゾ抵抗素子（図示せず。）が設けられている。これら複数のピエゾ抵抗素子は、半導体基板１０３の圧力変動を検出する検出回路を構成しており、この検出回路は、ボンディングワイヤー１０４によってパッケージ１０２に設けられたリード１０５と電気的に接続されている。また、半導体基板１０３の他方の面（図４中に示す下面）には、凹部１０３ａが形成されており、通常この部分の厚さが非常に薄くなっている。そして、このセンサーチップ１０１の下面は、接着剤層１０６を介してパッケージ１０２の底面部に接着固定されている。また、パッケージ１０２の下面部には、外部の圧力変動を半導体基板１０３に与える圧力導入孔１０７が設けられている。   Here, the structure of a general semiconductor pressure sensor 100 shown in FIG. 4 will be described. The semiconductor pressure sensor 100 has a structure in which a diaphragm type sensor chip 101 is accommodated in a package 102. The sensor chip 101 has a semiconductor substrate 103 that forms a diaphragm that deforms when subjected to pressure, and a plurality of piezoresistive elements (see FIG. 4) are provided on one surface (the upper surface shown in FIG. 4) of the semiconductor substrate 103. Not shown.) Is provided. The plurality of piezoresistive elements constitute a detection circuit that detects pressure fluctuations of the semiconductor substrate 103, and this detection circuit is electrically connected to a lead 105 provided on the package 102 by a bonding wire 104. . Further, a concave portion 103a is formed on the other surface (the lower surface shown in FIG. 4) of the semiconductor substrate 103, and the thickness of this portion is usually very thin. The lower surface of the sensor chip 101 is bonded and fixed to the bottom surface of the package 102 via an adhesive layer 106. In addition, a pressure introduction hole 107 that applies external pressure fluctuations to the semiconductor substrate 103 is provided on the lower surface of the package 102.

以上のような構造を有する半導体圧力センサ１００では、外部からの圧力変動によって半導体基板１０３が撓むと、各ピエゾ抵抗素子に応力が発生する。このとき、半導体基板１０３の撓み量に応じて各ピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化するため、この抵抗値の変化を電気信号として取り出すことによって、圧力を検出することができる。   In the semiconductor pressure sensor 100 having the above-described structure, when the semiconductor substrate 103 is bent due to an external pressure fluctuation, stress is generated in each piezoresistive element. At this time, since the resistance value of each piezoresistive element changes in accordance with the amount of deflection of the semiconductor substrate 103, the pressure can be detected by taking out this change in resistance value as an electrical signal.

ところで、このような半導体圧力センサ１００では、半導体基板１０３として例えばシリコンような間接遷移型で吸収係数の小さい材料を用いている。このため、圧力導入孔１０７から入射した光が半導体基板１０３に照射されると、この入射した光が基板内で吸収されずにピエゾ抵抗素子に到達することがある。この場合、ピエゾ抵抗素子の導電率の低下やリーク電流の増加によって、このピエゾ抵抗素子の抵抗値が変動してしまい、その結果、出力される電気信号も変化することになる。このため、従来の半導体圧力センサでは、圧力導入孔１０７から入射した光が半導体基板１０３に照射された場合に、正確な圧力を検出することができなくなるといった問題があった。   By the way, in such a semiconductor pressure sensor 100, the semiconductor substrate 103 is made of an indirect transition type material such as silicon and having a small absorption coefficient. For this reason, when the light incident from the pressure introducing hole 107 is applied to the semiconductor substrate 103, the incident light may reach the piezoresistive element without being absorbed in the substrate. In this case, the resistance value of the piezoresistive element fluctuates due to a decrease in the conductivity of the piezoresistive element or an increase in leakage current, and as a result, the output electric signal also changes. For this reason, the conventional semiconductor pressure sensor has a problem in that when the light incident from the pressure introducing hole 107 is irradiated onto the semiconductor substrate 103, it is impossible to detect an accurate pressure.

なお、本発明に関連する公知文献としては、例えば下記特許文献１〜３がある。
特許文献１には、半導体基板の凹部に耐腐食用の保護膜を設けた構成が記載されている。しかしながら、この場合には、圧力導入孔から入射した光が保護膜を通過してピエゾ抵抗素子に到達してしまい、このピエゾ抵抗素子の抵抗値が変動することによって正確な圧力を検出することができなくなる。したがって、このような半導体圧力センサでは、使用環境が自ずと制限されたものとなる。
一方、特許文献２には、半導体圧力センサのチップ上に、外部光に対して光吸収性又は光反射性の物質を含有した軟質レジンからなる光遮断層を設けた構成が記載されている。また、特許文献３には、圧力センサを遮光性の物質を含む弾性物質で覆う構成が記載されている。しかしながら、この場合には、圧力センサ全体を遮光性の物質で覆う構造となるため、ピエゾ抵抗素子を遮光する構造として効率が悪く、製造コストも嵩むことになる。
特開２０００−１９３５４８号公報 特開平８−２８５７１２号公報 特開平１０−７３５０６号公報 In addition, as a well-known document relevant to this invention, there exist the following patent documents 1-3, for example.
Patent Document 1 describes a configuration in which a protective film for corrosion resistance is provided in a recess of a semiconductor substrate. However, in this case, the light incident from the pressure introducing hole passes through the protective film and reaches the piezoresistive element, and an accurate pressure can be detected by changing the resistance value of the piezoresistive element. become unable. Therefore, in such a semiconductor pressure sensor, the usage environment is naturally limited.
On the other hand, Patent Document 2 describes a configuration in which a light blocking layer made of a soft resin containing a light-absorbing or reflecting material for external light is provided on a semiconductor pressure sensor chip. Patent Document 3 describes a configuration in which a pressure sensor is covered with an elastic material containing a light shielding material. However, in this case, since the entire pressure sensor is covered with a light-shielding substance, the structure for shielding the piezoresistive element is inefficient and the manufacturing cost increases.
JP 2000-193548 A JP-A-8-285712 Japanese Patent Laid-Open No. 10-73506

そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、半導体基板の凹部側に光が照射された場合でも、正確な圧力を検出することができるダイヤフラム型の半導体圧力センサを提供することにある。   Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and an object thereof is a diaphragm capable of detecting an accurate pressure even when light is irradiated on the concave portion side of the semiconductor substrate. The object is to provide a semiconductor pressure sensor of the type.

この目的を達成するために、本発明の請求項１に係る半導体圧力センサは、一面にピエゾ抵抗素子が設けられ、他面に凹部が設けられた半導体基板を用いるものであって、少なくとも凹部の底面部に遮光特性を有する保護部材が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に係る半導体圧力センサは、請求項１に係る半導体圧力センサにおいて、保護部材が直接遷移型の半導体材料からなることを特徴とする。
また、本発明の請求項３に係る半導体圧力センサは、請求項１又は２に係る半導体圧力センサにおいて、保護部材の表面が凹凸構造を有することを特徴とする。 In order to achieve this object, a semiconductor pressure sensor according to claim 1 of the present invention uses a semiconductor substrate provided with a piezoresistive element on one surface and a recess on the other surface, and at least the recess of the recess is used. A protective member having a light shielding property is provided on the bottom surface.
A semiconductor pressure sensor according to a second aspect of the present invention is the semiconductor pressure sensor according to the first aspect, wherein the protective member is made of a direct transition type semiconductor material.
A semiconductor pressure sensor according to a third aspect of the present invention is the semiconductor pressure sensor according to the first or second aspect, wherein the surface of the protective member has an uneven structure.

以上のように、本発明に係る半導体圧力センサでは、少なくとも凹部の底面部に遮光特性を有する保護部材が設けられていることから、この保護部材によって半導体基板の凹部側に照射された光を適切に遮断することができ、光が基板内を通過してピエゾ抵抗素子に到達するのを未然に防ぐことができる。したがって、この半導体圧力センサでは、半導体基板の凹部側に光が照射された場合でも、出力される電気信号の変動を抑制し、正確な圧力を検出することができる。   As described above, in the semiconductor pressure sensor according to the present invention, since the protective member having the light shielding characteristic is provided at least on the bottom surface of the concave portion, the light irradiated to the concave portion side of the semiconductor substrate by this protective member is appropriately used. It is possible to prevent light from passing through the substrate and reaching the piezoresistive element. Therefore, in this semiconductor pressure sensor, even when light is irradiated to the concave portion side of the semiconductor substrate, fluctuation of the output electric signal can be suppressed and an accurate pressure can be detected.

以下、本発明を適用した半導体圧力センサについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。   Hereinafter, a semiconductor pressure sensor to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for convenience, and the dimensional ratios of the respective components are the same as the actual ones. Not exclusively.

図１に示すように、本発明を適用した半導体圧力センサ１は、ダイヤフラム型のセンサーチップ２がパッケージ３内に収納された構造を有している。   As shown in FIG. 1, a semiconductor pressure sensor 1 to which the present invention is applied has a structure in which a diaphragm type sensor chip 2 is housed in a package 3.

センサーチップ２は、図２示すように、圧力を受けたときに変形するダイヤフラムを構成する、例えばシリコン基板等の半導体基板４を有し、この半導体基板４の一面（図１中に示す上面）には、４つのピエゾ抵抗素子５が設けられている（なお、図２中にはピエゾ抵抗素子５を２つのみ図示している。）。これら４つのピエゾ抵抗素子５は、半導体基板４の圧力変動を検出する検出回路を構成するものであり、いわゆるホイットストーンブリッジ回路を構成するよう互いが接続されている。また、各ピエゾ抵抗素子５は、例えばシリコン基板中にボロンなどの拡散源を注入することによって形成することができる。   As shown in FIG. 2, the sensor chip 2 has a semiconductor substrate 4 such as a silicon substrate that forms a diaphragm that deforms when subjected to pressure. One surface of the semiconductor substrate 4 (upper surface shown in FIG. 1) Are provided with four piezoresistive elements 5 (only two piezoresistive elements 5 are shown in FIG. 2). These four piezoresistive elements 5 constitute a detection circuit for detecting pressure fluctuations of the semiconductor substrate 4 and are connected to each other so as to constitute a so-called Whitstone bridge circuit. Each piezoresistive element 5 can be formed, for example, by injecting a diffusion source such as boron into a silicon substrate.

また、半導体基板４には、リード配線６が設けられている。このリード線６は、例えばシリコン基板中にボロン（ピエゾ抵抗素子５よりも高濃度のもの）などの拡散源を注入することによって形成することができる。そして、このリード配線６の一端は、ピエゾ抵抗素子５と電気的に接続されている。さらに、半導体基板４の上面には、その全面を覆うシリコン酸化膜７とシリコン窒化膜８とが順次積層されている。ここで、リード配線６の他端側の直上には、これらシリコン酸化膜７及びシリコン窒化膜８を厚み方向に貫通する孔部９が設けられている。そして、リード配線６の他端側は、この孔部９を通してシリコン窒化膜８上に例えばアルミニウムなどによって形成された電極パッド１１と電気的に接続されている。   The semiconductor substrate 4 is provided with lead wiring 6. The lead wire 6 can be formed, for example, by injecting a diffusion source such as boron (having a higher concentration than the piezoresistive element 5) into a silicon substrate. One end of the lead wire 6 is electrically connected to the piezoresistive element 5. Further, a silicon oxide film 7 and a silicon nitride film 8 are sequentially stacked on the upper surface of the semiconductor substrate 4 so as to cover the entire surface. Here, a hole 9 is provided directly above the other end side of the lead wiring 6 so as to penetrate the silicon oxide film 7 and the silicon nitride film 8 in the thickness direction. The other end side of the lead wiring 6 is electrically connected to an electrode pad 11 formed of, for example, aluminum on the silicon nitride film 8 through the hole 9.

一方、半導体基板４の他面（図１中に示す下面）には、凹部１２が設けられている。この凹部１２は、下面の略中央部に位置し、その縦断面は逆台形状である。すなわち、この凹部１２は、略矩形状に平坦化された底面部１２ａと、この底面部１２ａに向かって傾斜した４つの側面部１２ｂとを有している。そして、半導体基板４の底面部１２ａが形成された部分は、厚さが非常に薄くなった薄肉部４ａを形成している。   On the other hand, a recess 12 is provided on the other surface of the semiconductor substrate 4 (the lower surface shown in FIG. 1). The concave portion 12 is positioned at a substantially central portion of the lower surface, and its vertical cross section has an inverted trapezoidal shape. That is, the concave portion 12 has a bottom surface portion 12a flattened into a substantially rectangular shape, and four side surface portions 12b inclined toward the bottom surface portion 12a. And the part in which the bottom face part 12a of the semiconductor substrate 4 was formed forms the thin part 4a in which the thickness became very thin.

また、凹部１２の底面部１２ａには、遮光特性を有する保護膜１３が設けられている。この保護膜１３は、少なくとも凹部１２の底面部１２ａに形成された保護部材である。この保護部材としては、例えば、直接遷移型の半導体材料や、黒色塗料等の透過率の小さい材料を用いることが好ましい。直接遷移型の半導体材料としては、例えばアモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ)や、アモルファスシリコンゲルマニウム(ａ−ＳｉＧｅ)等を用いることができる。   Further, a protective film 13 having a light shielding property is provided on the bottom surface portion 12 a of the recess 12. The protective film 13 is a protective member formed on at least the bottom surface portion 12 a of the recess 12. As this protective member, it is preferable to use, for example, a direct transition type semiconductor material or a material having a low transmittance such as a black paint. As the direct transition type semiconductor material, for example, amorphous silicon (a-Si), amorphous silicon germanium (a-SiGe), or the like can be used.

そして、この直接遷移型の半導体材料を用いた保護膜１３を凹部１２の底面部１２ａに形成する際は、先ず、半導体基板４の凹部１２が形成された面上に、例えばプラズマＣＶＤや光ＣＶＤ等の気相成長法によって保護膜１３を成膜する。次に、保護膜１３上にレジストを塗布した後に、このレジストを露光・現像することによって、保護膜１３の凹部１２の底面部１２ａに対応した領域のみを被覆するレジストパターンを形成する。次に、レジストパターンをマスクとして保護膜１３をエッチングした後に、このレジストパターンを除去する。これにより、凹部１２の底面部１２ａにのみ保護膜１３を形成することができる。   When the protective film 13 using the direct transition type semiconductor material is formed on the bottom surface portion 12a of the recess 12, first, for example, plasma CVD or photo CVD is formed on the surface of the semiconductor substrate 4 where the recess 12 is formed. The protective film 13 is formed by a vapor phase growth method such as. Next, after applying a resist on the protective film 13, this resist is exposed and developed to form a resist pattern that covers only the region corresponding to the bottom surface portion 12 a of the concave portion 12 of the protective film 13. Next, after etching the protective film 13 using the resist pattern as a mask, the resist pattern is removed. As a result, the protective film 13 can be formed only on the bottom surface portion 12 a of the recess 12.

これに対して、透過率の小さい材料である黒色塗料としては、例えば、アクリル樹脂系塗料や、エポキシ樹脂系塗料等を挙げることができる。   On the other hand, examples of the black paint which is a material having a low transmittance include an acrylic resin paint and an epoxy resin paint.

そして、この黒色塗料を用いた保護膜１３を凹部１２の底面部１２ａに形成する場合には、上述した直接遷移型の半導体材料を用いる場合に必要な真空成膜プロセスとは異なり、塗布法などの大気雰囲気下での成膜プロセスを用いることができる。すなわち、この場合には、半導体基板４の他面を上方に向けた状態で黒色塗料を凹部１２に塗布することで、この凹部１２の底面部１２ａに保護膜１３を容易に形成することができる。   When the protective film 13 using the black paint is formed on the bottom surface portion 12a of the recess 12, unlike the vacuum film forming process required when using the direct transition type semiconductor material described above, a coating method or the like is used. It is possible to use a film forming process under an atmospheric atmosphere. That is, in this case, the protective film 13 can be easily formed on the bottom surface portion 12a of the recess 12 by applying the black paint to the recess 12 with the other surface of the semiconductor substrate 4 facing upward. .

一方、上記４つのピエゾ抵抗素子５は、このような保護膜１３によって遮光された領域となる半導体基板４の薄肉部４ａに配置されている。この場合、半導体基板４の凹部１２側に照射される光のうち、凹部１２の底面１２ａに入射しようとする光は、保護膜１３で遮断され、凹部１２の側面１２ｂに入射した光は、半導体基板４の薄肉部４ａ側とは離間する方向に屈折して半導体基板４内を通過することになる。   On the other hand, the four piezoresistive elements 5 are arranged in the thin portion 4 a of the semiconductor substrate 4 which is a region shielded from light by the protective film 13. In this case, of the light irradiated to the concave portion 12 side of the semiconductor substrate 4, the light that is about to enter the bottom surface 12 a of the concave portion 12 is blocked by the protective film 13, and the light that is incident on the side surface 12 b of the concave portion 12 is a semiconductor. The substrate 4 is refracted in a direction away from the thin portion 4 a side and passes through the semiconductor substrate 4.

なお、上記センサーチップ２は、例えばシリコン基板上に上記センサーチップ２となる構造体を多数形成した後に、このシリコン基板を個々のチップとして切り出すことで作製される。また、上記保護膜１３は、凹部１２の底面部１２ａと共に、凹部１２の側面部１２ｂを被覆した構造とすることもできる。   The sensor chip 2 is manufactured by, for example, forming a large number of structures to be the sensor chip 2 on a silicon substrate and then cutting the silicon substrate as individual chips. The protective film 13 may have a structure in which the side surface portion 12 b of the recess 12 is covered together with the bottom surface portion 12 a of the recess 12.

以上のようなセンサーチップ２は、図１に示すパッケージ３内に保持されている。このパッケージ３は、上述したセンサーチップ２を収納する収納凹部１４ａが設けられた基台１４を有し、この収納凹部１４ａの底面部に接着剤１５によってセンサーチップ２の下面が接着固定されている。また、基台１４の下面には、筒状部１６が下方に向かって突出して設けられている。この筒状部１６には、外部の圧力変動を半導体基板４に与える圧力導入孔１６ａを有している。一方、基台１４には、外部接続用のリード１７が収納凹部１４ａから外部へと延長して設けられている。そして、このリード１７は、ボンディングワイヤー１８によって上記センサーチップ２の電極パッド１１と電気的に接続されている。さらに、この基台１４の上面には、収納凹部１４を閉塞する蓋体１９が取り付けられている。   The sensor chip 2 as described above is held in the package 3 shown in FIG. The package 3 has a base 14 provided with a storage recess 14a for storing the sensor chip 2 described above, and the lower surface of the sensor chip 2 is bonded and fixed to the bottom surface of the storage recess 14a with an adhesive 15. . Further, a cylindrical portion 16 is provided on the lower surface of the base 14 so as to protrude downward. The cylindrical portion 16 has a pressure introduction hole 16 a that applies external pressure fluctuations to the semiconductor substrate 4. On the other hand, a lead 17 for external connection is provided on the base 14 so as to extend from the housing recess 14a to the outside. The lead 17 is electrically connected to the electrode pad 11 of the sensor chip 2 by a bonding wire 18. Further, a lid 19 that closes the housing recess 14 is attached to the upper surface of the base 14.

以上のような構造を有する半導体圧力センサ１では、外部からの圧力変動によって半導体基板４が撓むと、各ピエゾ抵抗素子５に応力が発生する。このとき、半導体基板４の撓み量に応じて各ピエゾ抵抗素子５の抵抗値が変化するため、この抵抗値の変化を電気信号として取り出すことによって、圧力を検出することができる。   In the semiconductor pressure sensor 1 having the above-described structure, stress is generated in each piezoresistive element 5 when the semiconductor substrate 4 is bent due to pressure fluctuation from the outside. At this time, since the resistance value of each piezoresistive element 5 changes according to the amount of deflection of the semiconductor substrate 4, the pressure can be detected by taking out this change in resistance value as an electrical signal.

ところで、この半導体圧力センサ１では、上述した半導体基板４の凹部１２に設けられた保護膜１３が圧力導入孔１６ａから入射した光を遮断する。具体的に、この半導体圧力センサ１では、凹部１２の底面１２ａにのみ遮光特性を有する保護膜１３を設けることによって、ピエゾ抵抗素子５との距離が短い半導体基板４の薄肉部４ａから進入する光を効率よく且つ適切に遮断することができ、この光が基板内を通過してピエゾ抵抗素子５に到達するのを未然に防ぐことができる。したがって、この半導体圧力センサ１では、圧力導入孔１６ａから入射した光が半導体基板４の凹部１２側に照射された場合でも、出力される電気信号の変動を抑制し、正確な圧力を検出することができる。   By the way, in this semiconductor pressure sensor 1, the protective film 13 provided in the recessed part 12 of the semiconductor substrate 4 mentioned above interrupts | blocks the light which injected from the pressure introduction hole 16a. Specifically, in the semiconductor pressure sensor 1, the light entering from the thin portion 4 a of the semiconductor substrate 4 having a short distance from the piezoresistive element 5 is provided by providing the protective film 13 having a light shielding property only on the bottom surface 12 a of the recess 12. Can be efficiently and appropriately blocked, and this light can be prevented from passing through the substrate and reaching the piezoresistive element 5 in advance. Therefore, in this semiconductor pressure sensor 1, even when the light incident from the pressure introducing hole 16a is irradiated to the concave portion 12 side of the semiconductor substrate 4, the fluctuation of the output electric signal is suppressed and an accurate pressure is detected. Can do.

また、この半導体圧力センサ１では、保護膜１３が直接遷移型の半導体材料からなることで、この保護膜１３の膜厚を例えば１μｍ以下まで薄くした場合でも、圧力導入孔１６ａから入射した光を吸収し、この光が基板内を通過してピエゾ抵抗素子５に到達するのを防ぎことができる。すなわち、この保護膜１３は、直接遷移型の半導体材料からなることで、その厚みを薄くした場合でも、圧力導入孔１６ａから入射した光を適切に遮断することができる。   In the semiconductor pressure sensor 1, the protective film 13 is made of a direct transition type semiconductor material, so that the light incident from the pressure introducing hole 16a can be obtained even when the protective film 13 is thinned to, for example, 1 μm or less. It is possible to prevent this light from passing through the substrate and reaching the piezoresistive element 5. That is, since the protective film 13 is made of a direct transition type semiconductor material, even when the thickness is reduced, the light incident from the pressure introducing hole 16a can be appropriately blocked.

また、保護膜１３は、その表面に図３に示すような凹凸構造を有する構成であってもよい。具体的に、この保護膜１３の表面は、微小凹部２０ａと微小凸部２０ｂとが多数形成されてなるテクスチャー構造を有している。   The protective film 13 may have a concavo-convex structure as shown in FIG. Specifically, the surface of the protective film 13 has a texture structure in which a large number of minute recesses 20a and minute protrusions 20b are formed.

この保護膜１３の表面をテクスチャー構造とする方法としては、例えば、上記保護膜１３をセンサーチップ２の裏面全体に成膜し、プラズマエッチングやサンドブラスト等で保護膜１３の表面を粗した後に、凹部１２の底面部１２ａのみレジストを形成し、このレジストが形成された部分以外の保護膜１３を除去し、最終的にレジストを除去する方法がある。この場合、保護膜１３の表面を微小凹部２０ａと微小凸部２０ｂとがランダムに形成されたテクスチャー構造を薄肉部４ａにのみ残すことができる。或いは、上記保護膜１３をセンサーチップ２の裏面全体に成膜し、微小開口が形成されたレジストパターンを凹部１２の底面部１２ａのみ形成し、このレジストパターンをマスクとして保護膜１３をウェットエッチングする方法がある。この場合、保護膜１３の微小開口に対応した部分は、レジストパターンが形成されていない部分、すなわち薄肉部４ａ以外の部分に比べてエッチング速度が遅くなる。これにより、薄肉部４ａ以外の保護膜１３を除去すると共に、保護膜１３の表面を微小凹部２０ａと微小凸部２０ｂとがランダムに形成されたテクスチャー構造の保護膜１３を薄肉部４ａにのみ残すことができる。或いは、半導体基板４として結晶方位（１１０）のシリコン基板を用い、このシリコン基板に異方性のエッチャントによって上記凹部１２を形成する方法がある。この場合、凹部１２の底面部１２に線状の微小テクスチャーが形成されるため、この上に形成される保護膜１３の表面を、この微小テクスチャーに対応した微小凹部２０ａと微小凸部２０ｂとが線状に形成されたテクスチャー構造とすることができる。   As a method of making the surface of the protective film 13 have a texture structure, for example, the protective film 13 is formed on the entire back surface of the sensor chip 2, and the surface of the protective film 13 is roughened by plasma etching, sandblasting, etc. There is a method in which a resist is formed only on the bottom surface portion 12a of 12, the protective film 13 other than the portion where the resist is formed is removed, and the resist is finally removed. In this case, the texture structure in which the minute concave portions 20a and the minute convex portions 20b are randomly formed on the surface of the protective film 13 can be left only in the thin portion 4a. Alternatively, the protective film 13 is formed on the entire back surface of the sensor chip 2, a resist pattern having a minute opening is formed only on the bottom surface portion 12 a of the recess 12, and the protective film 13 is wet-etched using the resist pattern as a mask. There is a way. In this case, the etching rate of the portion corresponding to the minute opening of the protective film 13 is slower than the portion where the resist pattern is not formed, that is, the portion other than the thin portion 4a. As a result, the protective film 13 other than the thin-walled portion 4a is removed, and the protective film 13 having a texture structure in which the minute concave portions 20a and the minute convex portions 20b are randomly formed on the surface of the protective film 13 is left only in the thin-walled portion 4a. be able to. Alternatively, there is a method in which a silicon substrate having a crystal orientation (110) is used as the semiconductor substrate 4 and the concave portion 12 is formed on the silicon substrate with an anisotropic etchant. In this case, since a linear fine texture is formed on the bottom surface portion 12 of the concave portion 12, the surface of the protective film 13 formed thereon is made to have a minute concave portion 20a and a minute convex portion 20b corresponding to the minute texture. It can be set as the texture structure formed in the linear form.

上記半導体圧力センサ１では、保護膜１３の表面をこのようなテクスチャー構造とすることで、圧力導入孔１６から入射した光の半導体基板４に対する進入角度が変化する。この場合、半導体基板４内において光がピエゾ抵抗素子５に到達するまでの距離が長くなることから、この半導体基板４の内部で吸収される光の量を増加させることができる。したがって、この場合には、圧力導入孔１６ａから入射した光を更に効率よく遮断することができる。   In the semiconductor pressure sensor 1, the surface of the protective film 13 has such a texture structure, so that the incident angle of the light incident from the pressure introduction hole 16 with respect to the semiconductor substrate 4 changes. In this case, since the distance until the light reaches the piezoresistive element 5 in the semiconductor substrate 4 becomes long, the amount of light absorbed inside the semiconductor substrate 4 can be increased. Therefore, in this case, the light incident from the pressure introducing hole 16a can be blocked more efficiently.

図１は、本発明を適用した半導体圧力センサの構造を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor pressure sensor to which the present invention is applied. 図２は、図１に示す半導体圧力センサのセンサーチップを拡大して示す断面図である。2 is an enlarged cross-sectional view of the sensor chip of the semiconductor pressure sensor shown in FIG. 図３は、図１に示す半導体圧力センサの保護膜を拡大して示す断面図である。3 is an enlarged cross-sectional view of the protective film of the semiconductor pressure sensor shown in FIG. 図４は、従来の半導体圧力センサの構造を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor pressure sensor.

符号の説明Explanation of symbols

１…半導体圧力センサ、２…半導体チップ、３…パッケージ、４…半導体基板、５…ピエゾ抵抗素子、１２…凹部、１２ａ…底面部、１３…保護膜   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor pressure sensor, 2 ... Semiconductor chip, 3 ... Package, 4 ... Semiconductor substrate, 5 ... Piezoresistive element, 12 ... Recessed part, 12a ... Bottom part, 13 ... Protective film

Claims (3)

一面にピエゾ抵抗素子が設けられ、他面に凹部が設けられた半導体基板を用いるダイヤフラム型の半導体圧力センサであって、
少なくとも前記凹部の底面部には、遮光特性を有する保護部材が設けられていることを特徴とする半導体圧力センサ。 A diaphragm type semiconductor pressure sensor using a semiconductor substrate provided with a piezoresistive element on one side and a recess on the other side,
A semiconductor pressure sensor characterized in that a protective member having a light shielding property is provided at least on the bottom surface of the recess. 前記保護部材は、直接遷移型の半導体材料からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体圧力センサ。   The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the protection member is made of a direct transition type semiconductor material. 前記保護部材は、その表面に凹凸構造を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体圧力センサ。   The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the protective member has an uneven structure on a surface thereof.
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