JP2020085501A - Humidity detector - Google Patents

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健智 中根
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Abstract

To provide a humidity detector which improves a yield during manufacture.SOLUTION: A humidity detector includes: a humidity detection part; a first semiconductor chip on which a plurality of pads are formed along a first side facing a second side; a second semiconductor chip on which the first semiconductor chip is mounted, and which performs signal processing on the basis of signals input via bonding wires connected to the pads; and a sealing member including an opening which exposes the humidity detection part and whose center is positioned closer to the second side than the center position of the first semiconductor chip.SELECTED DRAWING: Figure 13

Description

本発明は、湿度検出装置に関する。 The present invention relates to a humidity detecting device.

湿度検出装置には、吸収した水分量に応じて誘電率が変化する高分子材料で形成された感湿膜を誘電体として用いた静電容量式のものがある。この静電容量式の湿度検出装置では、感湿膜が一対の電極間に配置され、この電極間の静電容量を測定することにより湿度(相対湿度)が求められる。 As the humidity detecting device, there is an electrostatic capacitance type device using a moisture sensitive film formed of a polymer material whose dielectric constant changes according to the amount of absorbed water, as a dielectric. In this capacitance type humidity detection device, a humidity sensitive film is arranged between a pair of electrodes, and the humidity (relative humidity) is obtained by measuring the capacitance between the electrodes.

このような湿度検出装置は、例えば、湿度検出部を有するセンサチップを他の基板等に実装してスタック構造とし、これらを封止部材としての樹脂で封止することによりパッケージ化される。また、センサチップは、他の基板等に、例えば、ボンディングワイヤによって電気的に接続される。 Such a humidity detecting device is packaged, for example, by mounting a sensor chip having a humidity detecting unit on another substrate or the like to form a stack structure and sealing these with a resin as a sealing member. Further, the sensor chip is electrically connected to another substrate or the like, for example, by a bonding wire.

湿度検出部は、検出対象の外気に接する必要がある。このため、センサチップ等を封止した封止部材には、湿度検出部を露出させるための開口部が形成される(例えば、特許文献1参照)。 The humidity detector needs to be in contact with the outside air to be detected. Therefore, an opening for exposing the humidity detecting portion is formed in the sealing member that seals the sensor chip and the like (see, for example, Patent Document 1).

特開2018−59716号公報JP, 2018-59716, A

湿度検出装置では、湿度検出部を封止部材から露出させるため開口部を形成する必要がある一方で、ボンディングワイヤは、外部に露出しないように封止部材で覆われる必要がある。 In the humidity detecting device, the opening needs to be formed to expose the humidity detecting portion from the sealing member, while the bonding wire needs to be covered with the sealing member so as not to be exposed to the outside.

湿度検出部を封止部材から確実に露出させるためには開口部を大きくすればよいが、単純に開口部を大きくすると、製造時に生じる実装誤差等により、ボンディングワイヤが開口部から露出する恐れがある。このため、開口部を大きくすることなく、開口部をセンサチップ上の適切な位置に設定する必要がある。 In order to surely expose the humidity detecting portion from the sealing member, the opening may be enlarged, but if the opening is simply enlarged, the bonding wire may be exposed from the opening due to a mounting error or the like that occurs during manufacturing. is there. Therefore, it is necessary to set the opening at an appropriate position on the sensor chip without increasing the size of the opening.

したがって、湿度検出装置の製造時には、開口部を適切な位置に設定しない限り、開口部の形成時にボンディングワイヤの露出等の不良が発生し、歩留りの低下が生じる可能性がある。 Therefore, when the humidity detecting device is manufactured, unless the opening is set at an appropriate position, a defect such as exposure of the bonding wire may occur at the time of forming the opening, and the yield may decrease.

本発明は、製造時における歩留りを向上させることを可能とする湿度検出装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a humidity detecting device capable of improving the yield during manufacturing.

開示の技術は、湿度検出部を有し、対向する第1辺及び第2辺のうちの前記第1辺に沿って複数のパッドが形成された第1半導体チップと、前記第1半導体チップを積載し、前記パッドに接続されたボンディングワイヤを介して入力される信号に基づいて信号処理を行う第2半導体チップと、前記湿度検出部を露出させ、中心位置が前記第1半導体チップの中心位置よりも前記第2辺側に位置する開口部を有する封止部材と、を備える湿度検出装置である。 The disclosed technology includes a first semiconductor chip having a humidity detector, and a plurality of pads formed along the first side of the opposing first and second sides, and the first semiconductor chip. A second semiconductor chip that is loaded and performs signal processing based on a signal input via a bonding wire connected to the pad, and the humidity detecting unit are exposed, and the center position is the center position of the first semiconductor chip. And a sealing member having an opening located closer to the second side than the humidity detecting device.

本発明によれば、製造時における歩留りを向上させることができる。 According to the present invention, the yield at the time of manufacturing can be improved.

本発明の一実施形態に係る湿度検出装置の概略構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the schematic structure of the humidity detection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1中のA−A線に沿う断面を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section which follows the AA line in FIG. 1 schematically. モールド樹脂を除去した状態における湿度検出装置の平面図である。It is a top view of the humidity detecting device in a state where the mold resin is removed. センサチップの構成を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the structure of a sensor chip. ESD保護回路の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the structure of an ESD protection circuit. ESD保護回路を構成するNMOSトランジスタの層構造を例示する図である。It is a figure which illustrates the layer structure of the NMOS transistor which comprises an ESD protection circuit. 湿度検出部の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the composition of a humidity primary detecting element. 温度検出部の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the structure of a temperature detection part. センサチップの素子構造を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the element structure of a sensor chip. 下部電極及び上部電極の形状を例示する平面図であるIt is a top view which illustrates the shape of a lower electrode and an upper electrode. 加熱部を構成するn型拡散層の形状を例示する平面図である。It is a top view which illustrates the shape of the n-type diffusion layer which comprises a heating part. ASICチップの機能構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the functional composition of an ASIC chip. 開口部の形成位置を説明する図である。It is a figure explaining the formation position of an opening. 湿度検出装置の製造工程を例示する図である。It is a figure which illustrates the manufacturing process of a humidity detection apparatus. 湿度検出装置の製造工程を例示する図である。It is a figure which illustrates the manufacturing process of a humidity detection apparatus. 湿度検出装置の製造工程を例示する図である。It is a figure which illustrates the manufacturing process of a humidity detection apparatus. 湿度検出装置の製造工程を例示する図である。It is a figure which illustrates the manufacturing process of a humidity detection apparatus. 温度検出部を抵抗型温度センサとした例を示す図である。It is a figure which shows the example which used the resistance type temperature sensor for the temperature detection part.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。なお、本開示において、単に湿度と記載されている場合における湿度は、相対湿度を意味する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be denoted by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted. In the present disclosure, the humidity in the case where it is simply described as humidity means relative humidity.

[概略構成]
本発明の一実施形態に係る湿度検出装置10の構成について説明する。
[Schematic configuration]
A configuration of the humidity detecting device 10 according to the embodiment of the present invention will be described.

図1は、本発明の一実施形態に係る湿度検出装置10の概略構成を例示する図である。図1(A)は、湿度検出装置10を上方から見た平面図である。図1(B)は、湿度検出装置10を下方から見た下面図である。図1(C)は、湿度検出装置10を横方向から見た側面図である。また、図2は、図1(A)中のA−A線に沿う断面を概略的に示す断面図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a humidity detection device 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view of the humidity detecting device 10 as viewed from above. FIG. 1B is a bottom view of the humidity detecting device 10 as viewed from below. FIG. 1C is a side view of the humidity detecting device 10 as viewed from the lateral direction. Further, FIG. 2 is a sectional view schematically showing a section taken along the line AA in FIG.

湿度検出装置10は、平面形状がほぼ矩形状であって、対向する2組の二辺の一方がX方向に平行であって、他方がY方向に平行である。X方向とY方向とは互いに直交する。また、湿度検出装置10は、X方向及びY方向に直交するZ方向に厚みを有する。なお、湿度検出装置10の平面形状は、矩形状に限られず、円形、楕円、多角形等であってもよい。 The humidity detecting device 10 has a substantially rectangular planar shape, and one of two opposing two sides is parallel to the X direction and the other is parallel to the Y direction. The X direction and the Y direction are orthogonal to each other. Further, the humidity detecting device 10 has a thickness in the Z direction orthogonal to the X direction and the Y direction. The planar shape of the humidity detecting device 10 is not limited to the rectangular shape, and may be a circle, an ellipse, a polygon, or the like.

湿度検出装置10は、第1半導体チップとしてのセンサチップ20と、第2半導体チップとしてのASIC(Application Specific Integrated Circuit)チップ30と、モールド樹脂40と、複数のリード端子41とを有する。 The humidity detection device 10 includes a sensor chip 20 as a first semiconductor chip, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) chip 30 as a second semiconductor chip, a mold resin 40, and a plurality of lead terminals 41.

センサチップ20は、ASICチップ30上に第1DAF(Die Attach Film)42を介して積層されている。すなわち、センサチップ20とASICチップ30とは、ASICチップ30がセンサチップ20を積載したスタック構造となっている。 The sensor chip 20 is stacked on the ASIC chip 30 via a first DAF (Die Attach Film) 42. That is, the sensor chip 20 and the ASIC chip 30 have a stack structure in which the sensor chip 20 is stacked on the ASIC chip 30.

センサチップ20とASICチップ30とは、複数の第1ボンディングワイヤ43により電気的に接続されている。ASICチップ30と複数のリード端子41とは、複数の第2ボンディングワイヤ44により電気的に接続されている。 The sensor chip 20 and the ASIC chip 30 are electrically connected by a plurality of first bonding wires 43. The ASIC chip 30 and the lead terminals 41 are electrically connected by the second bonding wires 44.

このように積層化されたセンサチップ20及びASICチップ30、複数の第1ボンディングワイヤ43、複数の第2ボンディングワイヤ44、及び複数のリード端子41は、封止部材としてのモールド樹脂40により封止されてパッケージ化されている。このパッケージ方式は、PLP(Plating Lead Package)方式と呼ばれるものである。 The thus laminated sensor chip 20 and ASIC chip 30, the plurality of first bonding wires 43, the plurality of second bonding wires 44, and the plurality of lead terminals 41 are sealed with a mold resin 40 as a sealing member. Has been packaged. This package method is called a PLP (Plating Lead Package) method.

ASICチップ30の下面には、詳しくは後述するが、PLP方式によりパッケージ化する際に使用された第2DAF45が残存している。第2DAF45は、ASICチップ30の下面を絶縁する役割を有する。湿度検出装置10の下面には、第2DAF45と、複数のリード端子41とが露出している。 As will be described later in detail, the second DAF 45 used for packaging by the PLP method remains on the lower surface of the ASIC chip 30. The second DAF 45 has a role of insulating the lower surface of the ASIC chip 30. The second DAF 45 and a plurality of lead terminals 41 are exposed on the lower surface of the humidity detecting device 10.

各リード端子41は、ニッケルや銅により形成されている。第1DAF42及び第2DAF45は、それぞれ樹脂とシリカなどの混合物からなる絶縁材料で形成されている。モールド樹脂40は、カーボンブラックやシリカなどの混合物を含むエポキシ樹脂等の遮光性を有する黒色系の樹脂である。 Each lead terminal 41 is made of nickel or copper. The first DAF 42 and the second DAF 45 are each made of an insulating material made of a mixture of resin and silica. The mold resin 40 is a light-shielding black resin such as an epoxy resin containing a mixture of carbon black and silica.

湿度検出装置10の上面側には、センサチップ20の一部をモールド樹脂40から露出させる開口部50が形成されている。この開口部50は、例えば、壁部がテーパ状であって、開口面積が下方に向かうにつれて小さくなる。この開口部50のうち、実際にセンサチップ20を露出させる最下端の部分を有効開口部51という。 An opening 50 for exposing a part of the sensor chip 20 from the molding resin 40 is formed on the upper surface side of the humidity detecting device 10. The opening 50 has, for example, a tapered wall portion, and the opening area becomes smaller as it goes downward. Of the openings 50, the lowermost portion where the sensor chip 20 is actually exposed is called an effective opening 51.

図3は、モールド樹脂40を除去した状態における湿度検出装置10の平面図である。図3に示すように、センサチップ20とASICチップ30とは、それぞれ平面形状がほぼ矩形状であって、X方向に平行な二辺と、Y方向に平行な二辺とを有する。センサチップ20は、ASICチップ30より小さく、ASICチップ30の表面上に第1DAF42を介して積層されている。 FIG. 3 is a plan view of the humidity detecting device 10 with the mold resin 40 removed. As shown in FIG. 3, each of the sensor chip 20 and the ASIC chip 30 has a substantially rectangular planar shape, and has two sides parallel to the X direction and two sides parallel to the Y direction. The sensor chip 20 is smaller than the ASIC chip 30 and is stacked on the surface of the ASIC chip 30 via the first DAF 42.

センサチップ20には、有効開口部51により露出される領域に、湿度検出部21と、温度検出部22と、加熱部23とが設けられている。加熱部23は、湿度検出部21の下面側に、湿度検出部21の形成領域を覆うように形成されている。すなわち、加熱部23の面積は、湿度検出部21より大きい。このように、封止部材としてのモールド樹脂40は、湿度検出部21及び温度検出部22を露出させた状態でセンサチップ20等を封止している。 The sensor chip 20 is provided with a humidity detecting section 21, a temperature detecting section 22, and a heating section 23 in a region exposed by the effective opening 51. The heating unit 23 is formed on the lower surface side of the humidity detecting unit 21 so as to cover the formation region of the humidity detecting unit 21. That is, the area of the heating unit 23 is larger than that of the humidity detecting unit 21. As described above, the mold resin 40 as the sealing member seals the sensor chip 20 and the like with the humidity detecting unit 21 and the temperature detecting unit 22 exposed.

また、センサチップ20の端部には、複数のボンディングパッド(以下、単にパッドという。)24が形成されている。本実施形態では、6個のパッド24が形成されている。パッド24は、例えばアルミニウムやアルミシリコン合金(AlSi)により形成されている。 In addition, a plurality of bonding pads (hereinafter, simply referred to as pads) 24 are formed at the ends of the sensor chip 20. In this embodiment, six pads 24 are formed. The pad 24 is formed of, for example, aluminum or aluminum silicon alloy (AlSi).

ASICチップ30は、信号処理及び制御用の半導体チップであって、後述する湿度計測処理部31、温度計測処理部32、加熱制御部33、及び故障判定部34(いずれも図12参照)が形成されている。 The ASIC chip 30 is a semiconductor chip for signal processing and control, and has a humidity measurement processing unit 31, a temperature measurement processing unit 32, a heating control unit 33, and a failure determination unit 34 (all of which are shown in FIG. 12) described later. Has been done.

また、ASICチップ30の表面においてセンサチップ20で覆われていない領域には、複数の第1パッド35と、複数の第2パッド36とが設けられている。第1パッド35及び第2パッド36は、例えばアルミニウムやアルミシリコン合金(AlSi)により形成されている。 Further, a plurality of first pads 35 and a plurality of second pads 36 are provided in a region of the surface of the ASIC chip 30 which is not covered with the sensor chip 20. The first pad 35 and the second pad 36 are made of, for example, aluminum or aluminum silicon alloy (AlSi).

第1パッド35は、第1ボンディングワイヤ43を介して、センサチップ20の対応するパッド24に接続されている。第2パッド36は、第2ボンディングワイヤ44を介して、対応するリード端子41に接続されている。リード端子41は、ASICチップ30の周囲に配置されている。 The first pad 35 is connected to the corresponding pad 24 of the sensor chip 20 via the first bonding wire 43. The second pad 36 is connected to the corresponding lead terminal 41 via the second bonding wire 44. The lead terminal 41 is arranged around the ASIC chip 30.

製造時において、ASICチップ30の実装位置は、リード端子41を基準として決定される。センサチップ20のASICチップ30上の実装位置は、ASICチップ30の位置又はリード端子41のいずれかを基準として決定される。開口部50は、金型を用いたトランスファモールド法等により形成されるが、この金型の位置は、リード端子41を基準として決定される。 At the time of manufacturing, the mounting position of the ASIC chip 30 is determined with the lead terminal 41 as a reference. The mounting position of the sensor chip 20 on the ASIC chip 30 is determined based on either the position of the ASIC chip 30 or the lead terminal 41. The opening 50 is formed by a transfer molding method or the like using a mold, and the position of this mold is determined with the lead terminal 41 as a reference.

図3に示す符号25は、センサチップ20上における湿度検出部21及び温度検出部22の形成許容領域を表す。この形成許容領域25は、実装時に、ASICチップ30、センサチップ20、及び金型の間に位置ずれが最も大きく発生した場合であっても、開口部50から確実に露出するように、開口部50の形成領域内に設定されている。湿度検出部21及び温度検出部22は、形成許容領域25内に形成されていれば、上記位置ずれにかかわらず、開口部50から確実に露出する。 Reference numeral 25 shown in FIG. 3 represents a formation permissible region of the humidity detecting portion 21 and the temperature detecting portion 22 on the sensor chip 20. The formation allowance region 25 is formed so as to be surely exposed from the opening 50 even when the largest displacement occurs between the ASIC chip 30, the sensor chip 20, and the mold during mounting. It is set within 50 forming regions. If the humidity detecting portion 21 and the temperature detecting portion 22 are formed in the formation permitting region 25, the humidity detecting portion 21 and the temperature detecting portion 22 are surely exposed from the opening 50 regardless of the positional deviation.

[センサチップの構成]
次に、センサチップ20の構成について説明する。
[Configuration of sensor chip]
Next, the configuration of the sensor chip 20 will be described.

図4は、センサチップ20の構成を示す概略平面図である。前述のパッド24は、外部からの電圧印加や、電位検出に使用される端子である。図4では、図3に示した複数のパッド24を、パッド24a〜24fと区別して示している。なお、パッド24a〜24fを区別する必要がない場合は、単にパッド24という。 FIG. 4 is a schematic plan view showing the configuration of the sensor chip 20. The pad 24 described above is a terminal used for voltage application from the outside and potential detection. In FIG. 4, the plurality of pads 24 shown in FIG. 3 are shown separately from the pads 24a to 24f. When it is not necessary to distinguish the pads 24a to 24f, they are simply referred to as the pads 24.

パッド24aは、グランド電位に接地されるグランド電極端子(GND)として機能する。このパッド24aは、配線や基板を介して、温度検出部22や加熱部23等の各部に電気的に接続される。 The pad 24a functions as a ground electrode terminal (GND) that is grounded to the ground potential. The pad 24a is electrically connected to each part such as the temperature detecting part 22 and the heating part 23 via a wiring or a substrate.

パッド24bは、湿度検出部21の下部電極83に電気的に接続された下部電極端子(BOT)である。パッド24bは、下部電極83に駆動電圧を供給するために用いられる。パッド24cは、湿度検出部21の上部電極84に電気的に接続された湿度検出用端子(HMD)である。パッド24cは、上部電極84から相対湿度の検出信号を取得するために用いられる。パッド24dは、湿度検出部21の参照電極82に電気的に接続された参照電極端子(REF)である。パッド24dは、参照電極82から湿度検出用の参照信号を取得するために用いられる。 The pad 24b is a lower electrode terminal (BOT) electrically connected to the lower electrode 83 of the humidity detector 21. The pad 24b is used to supply a drive voltage to the lower electrode 83. The pad 24c is a humidity detection terminal (HMD) electrically connected to the upper electrode 84 of the humidity detection unit 21. The pad 24c is used to obtain a relative humidity detection signal from the upper electrode 84. The pad 24d is a reference electrode terminal (REF) electrically connected to the reference electrode 82 of the humidity detector 21. The pad 24d is used to acquire a reference signal for humidity detection from the reference electrode 82.

パッド24eは、温度検出部22に電気的に接続された温度検出用端子(TMP)である。パッド24eは、温度の検出信号を取得するために用いられる。パッド24fは、加熱部23に電気的に接続された加熱用端子(HT)である。パッド24fは、加熱部23を駆動するための駆動電圧を供給するために用いられる。 The pad 24e is a temperature detection terminal (TMP) electrically connected to the temperature detection unit 22. The pad 24e is used to acquire a temperature detection signal. The pad 24f is a heating terminal (HT) electrically connected to the heating unit 23. The pad 24f is used to supply a drive voltage for driving the heating unit 23.

また、パッド24a以外のパッド24b〜24fには、それぞれ静電気放電(ESD:Electro-Static Discharge)保護回路60が接続されている。各ESD保護回路60は、入力端子又は出力端子としてのパッド24b〜24fのそれぞれと、グランド電極端子としてのパッド24aとの間に接続されている。本実施形態では、ESD保護回路60は、1つのダイオード61により構成されている。ダイオード61は、アノード側がパッド24aに接続され、カソード側がパッド24b〜24fのうちのいずれかに接続されている。 An electrostatic discharge (ESD) protection circuit 60 is connected to each of the pads 24b to 24f other than the pad 24a. Each ESD protection circuit 60 is connected between each of the pads 24b to 24f as input terminals or output terminals and the pad 24a as a ground electrode terminal. In the present embodiment, the ESD protection circuit 60 is composed of one diode 61. The diode 61 has an anode side connected to the pad 24a and a cathode side connected to any of the pads 24b to 24f.

ESD保護回路60は、有効開口部51から可能な限り離すように、パッド24b〜24fの近傍に配置することが好ましい。ESD保護回路60は、モールド樹脂40により覆われているので、光電効果による不要な電荷発生が生じることはない。 The ESD protection circuit 60 is preferably arranged near the pads 24b to 24f so as to be separated from the effective opening 51 as much as possible. Since the ESD protection circuit 60 is covered with the mold resin 40, unnecessary charge generation due to the photoelectric effect does not occur.

[ESD保護回路の構成]
次に、ESD保護回路60の構成について説明する。
[Configuration of ESD protection circuit]
Next, the configuration of the ESD protection circuit 60 will be described.

図5は、ESD保護回路60の構成を例示する回路図である。図5に示すように、ESD保護回路60を構成するダイオード61は、例えば、NチャネルMOS(Metal-Oxide-Semiconductor)トランジスタ(以下、NMOSトランジスタという。)により形成されている。具体的には、ダイオード61は、NMOSトランジスタのソースとゲートとバックゲートを短絡(いわゆるダイオード接続)したものである。この短絡部は、アノードとして機能する。このNMOSトランジスタのドレインは、カソードとして機能する。 FIG. 5 is a circuit diagram illustrating the configuration of the ESD protection circuit 60. As shown in FIG. 5, the diode 61 forming the ESD protection circuit 60 is formed of, for example, an N-channel MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) transistor (hereinafter referred to as an NMOS transistor). Specifically, the diode 61 is a NMOS transistor whose source, gate, and back gate are short-circuited (so-called diode connection). This short circuit portion functions as an anode. The drain of this NMOS transistor functions as a cathode.

図6は、ESD保護回路60を構成するNMOSトランジスタの層構造を例示する図である。このNMOSトランジスタは、センサチップ20を構成するためのp型半導体基板70の表層に形成された2つのn型拡散層71,72と、コンタクト層73と、ゲート電極74とを有する。ゲート電極74は、p型半導体基板70の表面上にゲート絶縁膜75を介して形成されている。ゲート電極74は、2つのn型拡散層71,72の間に配置されている。 FIG. 6 is a diagram illustrating a layered structure of an NMOS transistor included in the ESD protection circuit 60. This NMOS transistor has two n-type diffusion layers 71 and 72 formed on the surface layer of a p-type semiconductor substrate 70 for forming the sensor chip 20, a contact layer 73, and a gate electrode 74. The gate electrode 74 is formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 70 via a gate insulating film 75. The gate electrode 74 is arranged between the two n-type diffusion layers 71 and 72.

例えば、n型拡散層71がソースとして機能し、n型拡散層72がドレインとして機能する。コンタクト層73は、バックゲートとしてのp型半導体基板70との電気的接続のための低抵抗層(p型拡散層)である。n型拡散層71とゲート電極74とコンタクト層73とは、共通に接続されて短絡される。この短絡部がアノードとして機能し、n型拡散層72がカソードとして機能する。 For example, the n-type diffusion layer 71 functions as a source and the n-type diffusion layer 72 functions as a drain. The contact layer 73 is a low resistance layer (p-type diffusion layer) for electrical connection with the p-type semiconductor substrate 70 as a back gate. The n-type diffusion layer 71, the gate electrode 74, and the contact layer 73 are commonly connected and short-circuited. This short circuit portion functions as an anode, and the n-type diffusion layer 72 functions as a cathode.

p型半導体基板70は、例えばp型シリコン基板である。ゲート電極74は、金属や多結晶シリコン(ポリシリコン)により形成されている。ゲート絶縁膜75は、例えば、二酸化シリコン等の酸化膜により形成されている。 The p-type semiconductor substrate 70 is, for example, a p-type silicon substrate. The gate electrode 74 is formed of metal or polycrystalline silicon (polysilicon). The gate insulating film 75 is formed of, for example, an oxide film such as silicon dioxide.

[湿度検出部の構成]
次に、湿度検出部21の構成について説明する。
[Configuration of humidity detector]
Next, the configuration of the humidity detector 21 will be described.

図7は、湿度検出部21の構成を例示する回路図である。図7に示すように、湿度検出部21は、湿度検出用キャパシタ80と参照用キャパシタ81とを有する。 FIG. 7 is a circuit diagram illustrating the configuration of the humidity detector 21. As shown in FIG. 7, the humidity detecting section 21 has a humidity detecting capacitor 80 and a reference capacitor 81.

湿度検出部21の一方の電極(下部電極83)は、下部電極端子としてのパッド24bに接続されている。湿度検出部21の他方の電極(上部電極84)は、湿度検出用端子としてのパッド24cに接続されている。参照用キャパシタ81の一方の電極は、湿度検出部21の一方の電極(下部電極83)と共通である。参照用キャパシタ81の他方の電極(参照電極82)は、参照電極端子としてのパッド24dに接続されている。 One electrode (lower electrode 83) of the humidity detecting section 21 is connected to the pad 24b as a lower electrode terminal. The other electrode (upper electrode 84) of the humidity detecting portion 21 is connected to the pad 24c as a humidity detecting terminal. One electrode of the reference capacitor 81 is common with one electrode (lower electrode 83) of the humidity detecting section 21. The other electrode (reference electrode 82) of the reference capacitor 81 is connected to the pad 24d as a reference electrode terminal.

湿度検出用キャパシタ80は、電極間に後述する感湿膜86が設けられている。感湿膜86は、空気中の水分を吸収し、吸収した水分量に応じて誘電率が変化するポリイミド等の高分子材料で形成されている。したがって、湿度検出用キャパシタ80は、感湿膜86が吸収する水分量に応じて静電容量が変化する。 The humidity detecting capacitor 80 is provided with a moisture sensitive film 86 described below between the electrodes. The moisture sensitive film 86 is formed of a polymer material such as polyimide that absorbs moisture in the air and has a dielectric constant that changes according to the amount of absorbed moisture. Therefore, the capacitance of the humidity detecting capacitor 80 changes according to the amount of water absorbed by the moisture sensitive film 86.

参照用キャパシタ81は、電極間に後述する第2絶縁膜111(図9参照)が設けられている。第2絶縁膜111は、水分を吸収しない二酸化シリコン(SiO)等の絶縁材料で形成されている。したがって、参照用キャパシタ81は、静電容量は変化しないか、変化したとしても極僅かである。 The reference capacitor 81 is provided with a second insulating film 111 (see FIG. 9) described later between the electrodes. The second insulating film 111 is formed of an insulating material such as silicon dioxide (SiO 2 ) that does not absorb moisture. Therefore, the capacitance of the reference capacitor 81 does not change, or even if it changes, it is very small.

感湿膜86に含まれる水分量は、湿度検出装置10の周囲の湿度に対応するので、湿度検出用キャパシタ80の静電容量と参照用キャパシタ81の静電容量との差を検出することにより、相対湿度を測定することができる。この相対湿度の測定は、湿度検出用端子としてのパッド24cの電位と、参照電極端子としてのパッド24dの電位とに基づき、ASICチップ30内の湿度計測処理部31(図12参照)によって行われる。 The amount of water contained in the moisture sensitive film 86 corresponds to the humidity around the humidity detecting device 10. Therefore, by detecting the difference between the capacitance of the humidity detecting capacitor 80 and the capacitance of the reference capacitor 81. , Relative humidity can be measured. The measurement of the relative humidity is performed by the humidity measurement processing unit 31 (see FIG. 12) in the ASIC chip 30 based on the potential of the pad 24c as the humidity detecting terminal and the potential of the pad 24d as the reference electrode terminal. ..

[温度検出部の構成]
次に、温度検出部22の構成について説明する。
[Configuration of temperature detector]
Next, the configuration of the temperature detection unit 22 will be described.

図8は、温度検出部22の構成を例示する回路図である。温度検出部22は、半導体のバンドギャップで温度変化により電気特性が比例的に変化する特性を利用して温度を検出するバンドギャップ型の温度センサである。例えば、温度検出部22は、ベース、エミッタ、コレクタのいずれか2つを接続して2端子とされた1又は複数のバイポーラトランジスタを含む。この2端子間の抵抗値を検出することにより、温度を測定することができる。 FIG. 8 is a circuit diagram illustrating the configuration of the temperature detection unit 22. The temperature detection unit 22 is a bandgap type temperature sensor that detects a temperature by utilizing a characteristic in which the electrical characteristics of the semiconductor bandgap change proportionally with a temperature change. For example, the temperature detection unit 22 includes one or a plurality of bipolar transistors having two terminals by connecting any two of a base, an emitter, and a collector. The temperature can be measured by detecting the resistance value between the two terminals.

図8に示すように、本実施形態では、温度検出部22は、ベースとコレクタを接続したnpn型のバイポーラトランジスタ90を、複数個(例えば8個)並列に接続することにより構成されている。このように、複数個のバイポーラトランジスタ90を並列接続することにより、pn接合の接合面積が増大し、ESD耐性が向上する。 As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the temperature detection unit 22 is configured by connecting a plurality of (e.g., 8) npn-type bipolar transistors 90 whose base and collector are connected in parallel. By connecting the plurality of bipolar transistors 90 in parallel in this manner, the junction area of the pn junction is increased and the ESD resistance is improved.

バイポーラトランジスタ90のエミッタは、グランド電極端子としてのパッド24aに接続されている。バイポーラトランジスタ90のベース及びコレクタは、温度検出用端子としてのパッド24eに接続されている。 The emitter of the bipolar transistor 90 is connected to the pad 24a as the ground electrode terminal. The base and collector of the bipolar transistor 90 are connected to the pad 24e as a temperature detecting terminal.

温度の測定は、パッド24eの電位に基づき、ASICチップ30内の温度計測処理部32(図12参照)によって行われる。 The temperature measurement is performed by the temperature measurement processing unit 32 (see FIG. 12) in the ASIC chip 30 based on the potential of the pad 24e.

[センサチップの素子構造]
次に、センサチップ20の素子構造について説明する。
[Element structure of sensor chip]
Next, the element structure of the sensor chip 20 will be described.

図9は、センサチップ20の素子構造を説明するための概略断面図である。なお、図9では、パッド24a,24b,24c,24eを、湿度検出部21、温度検出部22、及び加熱部23と同一の断面内に示しているが、これは構造の理解を容易にするために示したものであり、実際に同一断面内に存在することを意味するものではない。湿度検出部21、温度検出部22、及び加熱部23の断面についても、構造の理解を容易にするために簡略化しており、各部の位置関係等は実際とは異なる。 FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the element structure of the sensor chip 20. In FIG. 9, the pads 24a, 24b, 24c, 24e are shown in the same cross section as the humidity detecting section 21, the temperature detecting section 22, and the heating section 23, but this facilitates understanding of the structure. However, it does not mean that they actually exist in the same cross section. The cross sections of the humidity detecting unit 21, the temperature detecting unit 22, and the heating unit 23 are also simplified for easy understanding of the structure, and the positional relationship of each unit is different from the actual one.

図9に示すように、センサチップ20は、前述のp型半導体基板70を用いて形成されている。このp型半導体基板70には、第1ディープnウェル100aと、第2ディープnウェル100bとが形成されている。第1ディープnウェル100aには、温度検出部22が形成されている。第2ディープnウェル100bには、加熱部23が形成されている。 As shown in FIG. 9, the sensor chip 20 is formed using the p-type semiconductor substrate 70 described above. A first deep n-well 100a and a second deep n-well 100b are formed on the p-type semiconductor substrate 70. The temperature detector 22 is formed in the first deep n-well 100a. The heating unit 23 is formed in the second deep n-well 100b.

第1ディープnウェル100aと第2ディープnウェル100bとのいずれも形成されていないp型半導体基板70の表層には、pウェル103a,103bが形成されている。pウェル103a,103bの表層には、それぞれp型拡散領域からなるコンタクト層104a,104bが形成されている。コンタクト層104a,104bは、p型半導体基板70上に形成される所定の配線層とp型半導体基板70との電気的接続のための低抵抗層(p型拡散層)である。 P wells 103a and 103b are formed in the surface layer of the p-type semiconductor substrate 70 in which neither the first deep n well 100a nor the second deep n well 100b is formed. Contact layers 104a and 104b made of p-type diffusion regions are formed on the surface layers of the p wells 103a and 103b, respectively. The contact layers 104a and 104b are low resistance layers (p-type diffusion layers) for electrically connecting a predetermined wiring layer formed on the p-type semiconductor substrate 70 and the p-type semiconductor substrate 70.

第1ディープnウェル100aの表層には、pウェル101とnウェル102とが形成されている。pウェル101の表層には、n型拡散層91及びp型拡散層92が形成されている。nウェル102の表層には、n型拡散層93が形成されている。n型拡散層91、p型拡散層92、及びn型拡散層93は、前述のnpn型のバイポーラトランジスタ90を構成し、それぞれエミッタ、ベース、及びコレクタとして機能する。 A p well 101 and an n well 102 are formed in the surface layer of the first deep n well 100a. An n-type diffusion layer 91 and a p-type diffusion layer 92 are formed on the surface layer of the p-well 101. An n-type diffusion layer 93 is formed on the surface layer of the n-well 102. The n-type diffusion layer 91, the p-type diffusion layer 92, and the n-type diffusion layer 93 configure the npn-type bipolar transistor 90 described above, and function as an emitter, a base, and a collector, respectively.

第2ディープnウェル100bの表層には、pウェル105が形成されている。pウェル105の表層には、1又は2以上のn型拡散層106が形成されている。本実施形態では、複数のn型拡散層106が形成されている。例えば、各n型拡散層106は、紙面に直交する方向に延伸しており、全体として1次元格子状となっている(図11参照)。n型拡散層106は、所定の抵抗値(例えば、約3Ωのシート抵抗値)を有し、電流が流れることにより発熱する抵抗体として機能する。すなわち、n型拡散層106は、前述の加熱部23を構成する。 A p-well 105 is formed on the surface of the second deep n-well 100b. One or more n-type diffusion layers 106 are formed on the surface layer of the p-well 105. In this embodiment, a plurality of n-type diffusion layers 106 are formed. For example, each n-type diffusion layer 106 extends in a direction orthogonal to the paper surface and has a one-dimensional lattice shape as a whole (see FIG. 11). The n-type diffusion layer 106 has a predetermined resistance value (for example, a sheet resistance value of about 3Ω), and functions as a resistor that generates heat when a current flows. That is, the n-type diffusion layer 106 constitutes the heating unit 23 described above.

p型半導体基板70内の各層は、通常の半導体製造工程(CMOSプロセス)を用いて形成される。したがって、抵抗体としてのn型拡散層106は、温度検出部22の一部に含まれるn型拡散層91,93と同一の製造工程で形成される。すなわち、抵抗体としてのn型拡散層106は、温度検出部22の一部に含まれるn型拡散層91,93と、p型半導体基板70の表面からの深さが同一である。また、n型拡散層106は、温度検出部22の一部に含まれるp型拡散層92と、p型半導体基板70の表面からの深さが同一であってもよい。 Each layer in the p-type semiconductor substrate 70 is formed using a normal semiconductor manufacturing process (CMOS process). Therefore, the n-type diffusion layer 106 as a resistor is formed in the same manufacturing process as the n-type diffusion layers 91 and 93 included in a part of the temperature detection unit 22. That is, the n-type diffusion layer 106 as a resistor has the same depth from the surface of the p-type semiconductor substrate 70 as the n-type diffusion layers 91 and 93 included in a part of the temperature detection unit 22. The n-type diffusion layer 106 may have the same depth from the surface of the p-type semiconductor substrate 70 as the p-type diffusion layer 92 included in a part of the temperature detection unit 22.

なお、n型拡散層106,91,93は、n型不純物(例えばリン)をイオン注入することにより基板中への不純物添加を行うイオン注入工程により同時に形成される。なお、n型拡散層106,91,93は、イオン注入工程に代えて、熱処理によって不純物添加を行う熱拡散工程で形成することも可能である。 The n-type diffusion layers 106, 91, and 93 are simultaneously formed by an ion implantation process in which an n-type impurity (for example, phosphorus) is ion-implanted to add an impurity into the substrate. Note that the n-type diffusion layers 106, 91, 93 can be formed by a thermal diffusion process in which impurities are added by heat treatment instead of the ion implantation process.

また、前述のESD保護回路60のn型拡散層71,72についてもn型拡散層106,91,93と同一の製造工程(イオン注入工程又は熱拡散工程)で作成される。コンタクト層73は、p型拡散層92、コンタクト層104a,104b等と同一の製造工程(イオン注入工程又は熱拡散工程)で作成される。 The n-type diffusion layers 71, 72 of the ESD protection circuit 60 described above are also formed by the same manufacturing process (ion implantation process or thermal diffusion process) as the n-type diffusion layers 106, 91, 93. The contact layer 73 is formed in the same manufacturing process (ion implantation process or thermal diffusion process) as the p-type diffusion layer 92 and the contact layers 104a and 104b.

p型半導体基板70中のその他の層は、主にコンタクト層として機能するものであるので、説明は省略する。 Since the other layers in the p-type semiconductor substrate 70 mainly function as contact layers, the description thereof will be omitted.

p型半導体基板70の表面上には、第1絶縁膜110、第2絶縁膜111、及び第3絶縁膜112が順に積層されている。これらは、二酸化シリコン(SiO)や窒化シリコン(SiN)等の絶縁材料で形成されている。 A first insulating film 110, a second insulating film 111, and a third insulating film 112 are sequentially stacked on the surface of the p-type semiconductor substrate 70. These are formed of an insulating material such as silicon dioxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN).

第1絶縁膜110上には、第1配線層120が形成されている。第2絶縁膜111上には、第2配線層121が形成されている。第2絶縁膜111は、第1配線層120上を覆っている。第3絶縁膜112は、第2配線層121上を覆っている。第1配線層120及び第2配線層121は、アルミニウム等の導電性材料により形成されている。 A first wiring layer 120 is formed on the first insulating film 110. A second wiring layer 121 is formed on the second insulating film 111. The second insulating film 111 covers the first wiring layer 120. The third insulating film 112 covers the second wiring layer 121. The first wiring layer 120 and the second wiring layer 121 are made of a conductive material such as aluminum.

第1絶縁膜110中には、第1配線層120をp型半導体基板70に接続するための複数の第1プラグを有する第1プラグ層122が形成されている。第2絶縁膜111中には、第1配線層120と第2配線層121とを接続するための複数の第2プラグを有する第2プラグ層123が形成されている。第1プラグ層122及び第2プラグ層123は、タングステン等の導電性材料により形成されている。 A first plug layer 122 having a plurality of first plugs for connecting the first wiring layer 120 to the p-type semiconductor substrate 70 is formed in the first insulating film 110. A second plug layer 123 having a plurality of second plugs for connecting the first wiring layer 120 and the second wiring layer 121 is formed in the second insulating film 111. The first plug layer 122 and the second plug layer 123 are formed of a conductive material such as tungsten.

例えば、前述のバイポーラトランジスタ90のベースとコレクタとを接続するための配線94は、第1配線層120により形成され、第1プラグ層122を介してp型拡散層92及びn型拡散層93に接続される。また、配線94は、第2プラグ層123及び第2配線層121を介して、温度検出用端子としてのパッド24eに接続される。また、バイポーラトランジスタ90のエミッタとしてのn型拡散層91は、第1プラグ層122、第1配線層120、及び第2配線層121を介して、グランド電極端子としてのパッド24aに接続される。 For example, the wiring 94 for connecting the base and collector of the bipolar transistor 90 described above is formed by the first wiring layer 120, and is formed in the p-type diffusion layer 92 and the n-type diffusion layer 93 via the first plug layer 122. Connected. Further, the wiring 94 is connected to the pad 24e as the temperature detecting terminal via the second plug layer 123 and the second wiring layer 121. The n-type diffusion layer 91 as the emitter of the bipolar transistor 90 is connected to the pad 24a as the ground electrode terminal via the first plug layer 122, the first wiring layer 120, and the second wiring layer 121.

加熱部23の一端をグランド電位に接地するための配線107は、第1配線層120により形成され、第1プラグ層122を介してn型拡散層106及びコンタクト層104bに接続される。また、加熱部23の他端を加熱用端子としてのパッド24fに接続するための配線108は、第1プラグ層122を介してn型拡散層106に接続され、かつ、第2プラグ層123及び第2配線層121を介してパッド24fに接続される。なお、配線108は、加熱部23に大きな電流を流すことによるエレクトロマイグレーションを防止するために、他の配線より幅を太くすることが好ましい。 The wiring 107 for grounding one end of the heating unit 23 to the ground potential is formed by the first wiring layer 120 and is connected to the n-type diffusion layer 106 and the contact layer 104b via the first plug layer 122. The wiring 108 for connecting the other end of the heating unit 23 to the pad 24f as a heating terminal is connected to the n-type diffusion layer 106 via the first plug layer 122, and the second plug layer 123 and It is connected to the pad 24f via the second wiring layer 121. Note that the wiring 108 is preferably wider than the other wirings in order to prevent electromigration due to a large current flowing through the heating portion 23.

参照用キャパシタ81の参照電極82は、第1配線層120により形成され、第2プラグ層123及び第2配線層121を介して、参照電極端子としてのパッド24d(図9では図示せず)に接続される。 The reference electrode 82 of the reference capacitor 81 is formed by the first wiring layer 120, and is connected to the pad 24d (not shown in FIG. 9) as a reference electrode terminal via the second plug layer 123 and the second wiring layer 121. Connected.

また、湿度検出用キャパシタ80の下部電極83は、第2配線層121により形成され、下部電極端子としてのパッド24bに接続されている。さらに、湿度検出用キャパシタ80の上部電極84を湿度検出用端子としてのパッド24cに接続するための配線85は、第2配線層121により形成されている。なお、下部電極83は、第2絶縁膜111を介して参照電極82に対向する位置に配置されている。 The lower electrode 83 of the humidity detecting capacitor 80 is formed by the second wiring layer 121 and is connected to the pad 24b as the lower electrode terminal. Further, the wiring 85 for connecting the upper electrode 84 of the humidity detecting capacitor 80 to the pad 24c as the humidity detecting terminal is formed by the second wiring layer 121. The lower electrode 83 is arranged at a position facing the reference electrode 82 via the second insulating film 111.

パッド24a〜24fは、アルミニウム等の導電性材料によって、第3絶縁膜112上に形成され、第3絶縁膜112を貫通して第2配線層121に接続されている。 The pads 24a to 24f are formed of a conductive material such as aluminum on the third insulating film 112, penetrate the third insulating film 112, and are connected to the second wiring layer 121.

第3絶縁膜112上には、感湿膜86が形成されている。感湿膜86は、厚みが0.5μm〜1.5μmであって、湿度に応じて水分子を吸着及び脱着しやすい高分子材料で形成されている。感湿膜86は、例えば、厚みが1μmのポリイミド膜である。なお、感湿膜86を形成する高分子材料は、ポリイミドに限られず、セルロース、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリビニルアルコール(PVA)などであってもよい。 A moisture sensitive film 86 is formed on the third insulating film 112. The moisture sensitive film 86 has a thickness of 0.5 μm to 1.5 μm and is made of a polymer material that easily adsorbs and desorbs water molecules depending on humidity. The moisture sensitive film 86 is, for example, a polyimide film having a thickness of 1 μm. The polymer material forming the moisture sensitive film 86 is not limited to polyimide, and may be cellulose, polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVA), or the like.

感湿膜86の上面は平坦であり、この上面に、平板状の上部電極84が形成されている。上部電極84は、感湿膜86を介して下部電極83に対向する位置に形成されている。上部電極84の一部は、配線85に接続されている。上部電極84は、例えば、厚みが200nmのアルミニウム等で形成された導電膜である。また、上部電極84には、空気中の水分子を感湿膜86に効率的に取り込むために、複数の開口84aが形成されている。 The upper surface of the moisture sensitive film 86 is flat, and the flat upper electrode 84 is formed on this upper surface. The upper electrode 84 is formed at a position facing the lower electrode 83 via the moisture sensitive film 86. Part of the upper electrode 84 is connected to the wiring 85. The upper electrode 84 is a conductive film made of, for example, aluminum having a thickness of 200 nm. Further, in the upper electrode 84, a plurality of openings 84a are formed in order to efficiently take in water molecules in the air into the moisture sensitive film 86.

感湿膜86上には、上部電極84を覆うようにオーバーコート膜87が設けられている。オーバーコート膜87は、高分子材料、例えば、感湿膜86と同一の材料で形成されている。オーバーコート膜87の厚みは、例えば0.5μm〜10μmである。 An overcoat film 87 is provided on the moisture sensitive film 86 so as to cover the upper electrode 84. The overcoat film 87 is formed of a polymer material, for example, the same material as the moisture sensitive film 86. The overcoat film 87 has a thickness of, for example, 0.5 μm to 10 μm.

感湿膜86及びオーバーコート膜87には、パッド24a〜24fを露出させる開口が形成されている。 The moisture sensitive film 86 and the overcoat film 87 have openings for exposing the pads 24a to 24f.

このように、下部電極83と上部電極84とによって平行平板の湿度検出用キャパシタ80が構成されている。また、下部電極83と参照電極82とによって、平行平板の参照用キャパシタ81が構成されている。また、湿度検出用キャパシタ80と参照用キャパシタ81とは、加熱部23の上方に配置されている。 Thus, the lower electrode 83 and the upper electrode 84 form a parallel plate humidity detecting capacitor 80. The lower electrode 83 and the reference electrode 82 form a parallel plate reference capacitor 81. The humidity detecting capacitor 80 and the reference capacitor 81 are arranged above the heating unit 23.

したがって、加熱部23が発熱することにより、下部電極83と上部電極84との間の感湿膜86が加熱される。これにより、感湿膜86は、加熱により温度が上昇することで湿度に応じた量の水分子を吸着するので、誘電率が変化し、湿度検出用キャパシタ80の静電容量が低下する。また、温度検出部22は、加熱部23により生じる温度上昇を検出する。 Therefore, when the heating unit 23 generates heat, the moisture sensitive film 86 between the lower electrode 83 and the upper electrode 84 is heated. As a result, the moisture-sensitive film 86 adsorbs water molecules in an amount corresponding to humidity as the temperature rises due to heating, so that the dielectric constant changes and the capacitance of the humidity detecting capacitor 80 decreases. Further, the temperature detection unit 22 detects a temperature rise caused by the heating unit 23.

図10は、下部電極83及び上部電極84の形状を例示する平面図である。図10に示すように、下部電極83と上部電極84とはともに矩形状である。上部電極84は、下部電極83上を覆うように形成されている。 FIG. 10 is a plan view illustrating the shapes of the lower electrode 83 and the upper electrode 84. As shown in FIG. 10, both the lower electrode 83 and the upper electrode 84 have a rectangular shape. The upper electrode 84 is formed so as to cover the lower electrode 83.

開口84aは、可能な限り小さいほうが好ましく、小さいほど空気中への電界の漏れが防止される。実際は、多数の開口84aが形成されている。なお、開口84aは、正方形には限られず、細長い短冊状であってもよいし、円形であってもよい。また、開口84aは、千鳥状に配列されていてもよい。開口84aは、円形であって、かつ千鳥状配列であることが望ましい。 The opening 84a is preferably as small as possible, and the smaller the size, the more the leakage of the electric field into the air is prevented. In reality, many openings 84a are formed. The opening 84a is not limited to a square shape, and may be an elongated strip shape or a circular shape. The openings 84a may be arranged in a staggered pattern. The openings 84a are preferably circular and staggered.

なお、図10では図示を省略しているが、下部電極83の下方には、矩形状の参照電極82が形成されている。 Although not shown in FIG. 10, a rectangular reference electrode 82 is formed below the lower electrode 83.

図11は、加熱部23を構成するn型拡散層106の形状を例示する平面図である。図11に示すように、n型拡散層106は、細長い短冊状の領域が複数平行に並べられた一次元格子状となっている。この一次元格子状のn型拡散層106の一端が前述の配線107に接続され、他端が前述の配線108に接続されている。加熱部23は、温度検出部22の全体を覆うように、温度検出部22の下方に位置している。 FIG. 11 is a plan view illustrating the shape of the n-type diffusion layer 106 that constitutes the heating unit 23. As shown in FIG. 11, the n-type diffusion layer 106 has a one-dimensional lattice shape in which a plurality of elongated strip-shaped regions are arranged in parallel. One end of the one-dimensional lattice-shaped n-type diffusion layer 106 is connected to the wiring 107 described above, and the other end is connected to the wiring 108 described above. The heating unit 23 is located below the temperature detection unit 22 so as to cover the entire temperature detection unit 22.

[ASICチップの機能構成]
次に、ASICチップ30に構成される機能部について説明する。
[Functional configuration of ASIC chip]
Next, the functional units included in the ASIC chip 30 will be described.

図12は、ASICチップ30の機能構成を例示するブロック図である。図12に示すように、ASICチップ30には、湿度計測処理部31、温度計測処理部32、加熱制御部33、及び故障判定部34が構成されている。 FIG. 12 is a block diagram illustrating the functional configuration of the ASIC chip 30. As shown in FIG. 12, the ASIC chip 30 includes a humidity measurement processing unit 31, a temperature measurement processing unit 32, a heating control unit 33, and a failure determination unit 34.

湿度計測処理部31は、下部電極端子としてのパッド24bに所定の駆動電圧を印加するとともに、湿度検出用端子としてのパッド24cの電位と、参照電極端子としてのパッド24dの電位とを検出する。そして、湿度計測処理部31は、両者の検出値の差(電位差)に基づいて信号処理を行うことにより、相対湿度(%RH)を算出する。 The humidity measurement processing unit 31 applies a predetermined drive voltage to the pad 24b serving as the lower electrode terminal, and detects the potential of the pad 24c serving as the humidity detecting terminal and the potential of the pad 24d serving as the reference electrode terminal. Then, the humidity measurement processing unit 31 calculates the relative humidity (%RH) by performing signal processing based on the difference (potential difference) between the detected values of the two.

温度計測処理部32は、温度検出用端子としてのパッド24eの電位を検出し、検出電位に対応する温度を算出する。 The temperature measurement processing unit 32 detects the potential of the pad 24e as the temperature detecting terminal and calculates the temperature corresponding to the detected potential.

加熱制御部33は、加熱用端子としてのパッド24fに所定の駆動電圧を印加することにより、加熱部23に電流(例えば10mA程度)を流して発熱させる。加熱制御部33は、パッド24fへの印加電圧を制御することにより、発熱量の制御を行う。 The heating control unit 33 applies a predetermined driving voltage to the pad 24f serving as a heating terminal to cause a current (for example, about 10 mA) to flow through the heating unit 23 to generate heat. The heating control unit 33 controls the amount of heat generated by controlling the voltage applied to the pad 24f.

故障判定部34は、湿度計測処理部31により計測された相対湿度と、温度計測処理部32により計測された温度とに基づいて故障判定を行う。故障判定部34は、故障判定時に、加熱部23の加熱開始及び終了に関する指示を、加熱制御部33に与える。具体的には、故障判定部34は、加熱部23を発熱させた後、温度が上昇しない場合、及び、温度は上昇するが湿度が低下しない場合に、故障と判定する。 The failure determination unit 34 makes a failure determination based on the relative humidity measured by the humidity measurement processing unit 31 and the temperature measured by the temperature measurement processing unit 32. The failure determination unit 34 gives instructions to the heating control unit 33 regarding the start and end of heating of the heating unit 23 at the time of failure determination. Specifically, the failure determination unit 34 determines a failure when the temperature does not rise after heating the heating unit 23 and when the temperature rises but the humidity does not drop.

[開口部の形成位置]
次に、湿度検出装置10の製造時における開口部50の形成に伴う歩留りの低下を抑制するための開口部50の形成位置について説明する。
[Position forming position]
Next, the formation position of the opening 50 for suppressing the decrease in yield due to the formation of the opening 50 at the time of manufacturing the humidity detecting device 10 will be described.

図13は、開口部50の形成位置を説明する図である。 FIG. 13 is a diagram illustrating the formation position of the opening 50.

本実施形態では、センサチップ20は、X方向に対向する第1辺20a及び第2辺20bと、Y方向に対向する第3辺20c及び第4辺20dとを有し、第1辺20a及び第2辺20bを短辺とする長方形である。 In the present embodiment, the sensor chip 20 has a first side 20a and a second side 20b that face each other in the X direction, and a third side 20c and a fourth side 20d that face each other in the Y direction. It is a rectangle having the second side 20b as the short side.

同様に、ASICチップ30は、X方向に対向する第1辺30a及び第2辺30bと、Y方向に対向する第3辺30c及び第4辺30dとを有し、第1辺30a及び第2辺30bを短辺とする長方形である。 Similarly, the ASIC chip 30 has a first side 30a and a second side 30b facing in the X direction, a third side 30c and a fourth side 30d facing in the Y direction, and the first side 30a and the second side 30a. It is a rectangle whose side is short side 30b.

センサチップ20の第1辺20a及び第2辺20bは、ASICチップ30の第1辺30a及び第2辺30bと平行である。センサチップ20の第3辺20c及び第4辺20dは、ASICチップ30の第3辺30c及び第4辺30dと平行である。 The first side 20a and the second side 20b of the sensor chip 20 are parallel to the first side 30a and the second side 30b of the ASIC chip 30. The third side 20c and the fourth side 20d of the sensor chip 20 are parallel to the third side 30c and the fourth side 30d of the ASIC chip 30.

センサチップ20において、複数のパッド24は、センサチップ20の第1辺20aに沿って配置されている。パッド24と第1ボンディングワイヤ43を介して接続されるASICチップ30の第1パッド35は、第1辺30aに沿って配置されている。 In the sensor chip 20, the plurality of pads 24 are arranged along the first side 20a of the sensor chip 20. The first pad 35 of the ASIC chip 30, which is connected to the pad 24 via the first bonding wire 43, is arranged along the first side 30a.

センサチップ20の中心位置をC1、開口部50の中心位置をC2とする。開口部50は、中心位置C2が、センサチップ20の中心位置をC1よりも、パッド24が形成されていない第2辺20b側に変位した位置に形成されている。 The center position of the sensor chip 20 is C1 and the center position of the opening 50 is C2. The opening 50 is formed such that the center position C2 is displaced from the center position of the sensor chip 20 to the second side 20b side where the pad 24 is not formed, as compared with C1.

また、開口部50の中心位置C2は、センサチップ20の中心位置C1を通るY方向に平行な直線上に位置することが好ましい。 The center position C2 of the opening 50 is preferably located on a straight line passing through the center position C1 of the sensor chip 20 and parallel to the Y direction.

また、センサチップ20の中心位置C1は、開口部50内に位置していることが好ましい。 The center position C1 of the sensor chip 20 is preferably located inside the opening 50.

さらに、開口部50は、センサチップ20上に位置し、かつ、前述の湿度検出部21及び温度検出部22の形成許容領域25を露出させる大きさであることが好ましい。 Further, it is preferable that the opening 50 is located on the sensor chip 20 and has a size that exposes the formation permitting region 25 of the humidity detecting unit 21 and the temperature detecting unit 22 described above.

[湿度検出装置の製造方法]
次に、湿度検出装置10の製造方法について説明する。
[Humidity detection device manufacturing method]
Next, a method of manufacturing the humidity detecting device 10 will be described.

図14〜図17は、湿度検出装置10の製造工程を例示する図である。図14〜図17では、YZ面に沿った断面を概略的に示している。 14 to 17 are diagrams illustrating the manufacturing process of the humidity detection device 10. 14 to 17, a cross section along the YZ plane is schematically shown.

まず、図14(A)に示すように、平板状のプレート200上に、リード端子41を、ニッケル(Ni)や銅(Cu)を用いて電鋳などの方法により形成する。プレート200は、例えばステンレス製である。 First, as shown in FIG. 14A, the lead terminals 41 are formed on the flat plate 200 using nickel (Ni) or copper (Cu) by a method such as electroforming. The plate 200 is made of stainless steel, for example.

次に、図14(B)に示すように、プレート200の表面上に、半導体製造方法を用いて製造された複数のASICチップ30を、第2DAF45を介して固着する。なお、実際には多数のセンサチップ20がプレート200上に固着されるが、図14(B)では、簡略化のため、2つのセンサチップ20のみを示している。 Next, as shown in FIG. 14B, a plurality of ASIC chips 30 manufactured by using the semiconductor manufacturing method are fixed on the surface of the plate 200 via the second DAF 45. Although many sensor chips 20 are actually fixed on the plate 200, only two sensor chips 20 are shown in FIG. 14B for simplification.

次に、図15(A)に示すように、各ASICチップ30の表面上に、半導体製造方法を用いて製造されたセンサチップ20を、第1DAF42を介して固着する。 Next, as shown in FIG. 15A, the sensor chip 20 manufactured by the semiconductor manufacturing method is fixed on the surface of each ASIC chip 30 via the first DAF 42.

そして、図15(B)に示すように、各ASICチップ30上の第2パッド36とリード端子41との間を第2ボンディングワイヤ44で接続し、各センサチップ20上のパッド24とASICチップ30上の第1パッド35との間を、第1ボンディングワイヤ43で接続する。以下、図15(B)に示す構成を、以下、被成形品210という。 Then, as shown in FIG. 15B, the second pad 36 on each ASIC chip 30 and the lead terminal 41 are connected by a second bonding wire 44, and the pad 24 on each sensor chip 20 and the ASIC chip. The first bonding wire 43 is connected to the first pad 35 on the 30. Hereinafter, the configuration shown in FIG. 15B will be referred to as a molded product 210.

次に、図16(A)に示すように、上型221と下型222とからなる金型220を用意し、下型222の上に被成形品210を載置する。 Next, as shown in FIG. 16(A), a mold 220 including an upper mold 221 and a lower mold 222 is prepared, and the molded product 210 is placed on the lower mold 222.

金型220は、トランスファモールド法による樹脂封止用の金型である。上型221には、上述のモールド樹脂40に開口部50を形成するための複数の凸部221aが設けられている。凸部221aは、断面が台形状である。 The mold 220 is a mold for resin sealing by the transfer molding method. The upper mold 221 is provided with a plurality of protrusions 221a for forming the openings 50 in the mold resin 40 described above. The convex portion 221a has a trapezoidal cross section.

離型フィルム230は、上型221の内面全体を覆う面積を有し、上型221の内面の凹凸に倣って変形する柔軟性を有する。また、離型フィルム230は、樹脂成型時の加熱温度に耐え得る耐熱性と、モールド樹脂40及び金型220から容易に剥離することが可能な剥離性を有する。離型フィルム230は、例えば、ETFE(エチレン−テトラフロロエチレン)によって形成されている。 The release film 230 has an area that covers the entire inner surface of the upper die 221, and has the flexibility of being deformed according to the unevenness of the inner surface of the upper die 221. Further, the release film 230 has heat resistance capable of withstanding the heating temperature at the time of resin molding, and peelability capable of being easily peeled from the mold resin 40 and the mold 220. The release film 230 is formed of, for example, ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene).

次に、図16(B)に示すように、上型221を、離型フィルム230を介して下型222に当接させる。このとき、各凸部221aの先端面がセンサチップ20の表面の開口形成領域に当接するように位置調整を行う。具体的には、凸部221aにより形成される開口部50の中心位置C1が、センサチップ20の中心位置C1よりも第2辺20b側に位置し、中心位置C1が開口形成領域に含まれるように、凸部221aの位置調整を行う。 Next, as shown in FIG. 16B, the upper mold 221 is brought into contact with the lower mold 222 via the release film 230. At this time, position adjustment is performed so that the tip end surface of each convex portion 221a abuts on the opening forming region of the surface of the sensor chip 20. Specifically, the central position C1 of the opening 50 formed by the convex portion 221a is located closer to the second side 20b than the central position C1 of the sensor chip 20, and the central position C1 is included in the opening formation region. Then, the position of the convex portion 221a is adjusted.

このとき、センサチップ20及びASICチップ30が上型221により押されて密着する際にかかる応力によって破損しないように、センサチップ20の厚みT1(図2参照)とASICチップ30の厚みT2(図2参照)とを、それぞれ200μm以上とすることが好ましい。 At this time, the thickness T1 of the sensor chip 20 (see FIG. 2) and the thickness T2 of the ASIC chip 30 (see FIG. 2) and are preferably 200 μm or more.

なお、金型220の内部空間の高さWは、上型221が第1ボンディングワイヤ43や第2ボンディングワイヤ44に接触することのない値に設定されている。 The height W of the internal space of the mold 220 is set to a value such that the upper mold 221 does not contact the first bonding wire 43 and the second bonding wire 44.

このように上型221と下型222とを離型フィルム230を介して閉じた状態として、金型220を加熱し、金型220の内部空間へ、矢印で示すように供給路を介してモールド樹脂40を流し込む。これにより、センサチップ20、ASICチップ30、第1ボンディングワイヤ43、第2ボンディングワイヤ44、及びリード端子41がモールド樹脂40で封止される。 In this way, the upper mold 221 and the lower mold 222 are closed with the release film 230 interposed therebetween, and the mold 220 is heated to mold into the internal space of the mold 220 via the supply path as indicated by the arrow. The resin 40 is poured. As a result, the sensor chip 20, the ASIC chip 30, the first bonding wire 43, the second bonding wire 44, and the lead terminal 41 are sealed with the mold resin 40.

モールド樹脂40が固化した後、図17(A)に示すように、上型221を下型222から分離し、湿度検出装置10を取り出し、離型フィルム230を湿度検出装置10から剥離する。モールド樹脂40には、上型221の凸部221aにより上述の開口部50が形成される。 After the molding resin 40 is solidified, as shown in FIG. 17A, the upper mold 221 is separated from the lower mold 222, the humidity detecting device 10 is taken out, and the release film 230 is peeled from the humidity detecting device 10. In the molding resin 40, the above-mentioned opening 50 is formed by the convex portion 221 a of the upper mold 221.

そして、湿度検出装置10の境界部分(図17(A)中の破線で示す部分)でモールド樹脂40及びプレート200をスクライブした後、プレート200を剥離することにより、図17(B)に示すように、個片化された複数の湿度検出装置10が完成する。 Then, after scribing the mold resin 40 and the plate 200 at the boundary portion of the humidity detection device 10 (the portion indicated by the broken line in FIG. 17A), the plate 200 is peeled off, as shown in FIG. 17B. Then, the plurality of individual humidity detecting devices 10 are completed.

また、上記製造工程のように、第1ボンディングワイヤ43及び第2ボンディングワイヤ44の接続は、図15(A)に示すようにプレート200上にASICチップ30及びセンサチップ20が固着された後に行うのが好ましいが、第2ボンディングワイヤ44の接続を、図14(B)に示すようにプレート200上にASICチップ30を固着した直後に行ってもよい。 Further, as in the above manufacturing process, the connection of the first bonding wire 43 and the second bonding wire 44 is performed after the ASIC chip 30 and the sensor chip 20 are fixed on the plate 200 as shown in FIG. However, the second bonding wire 44 may be connected immediately after fixing the ASIC chip 30 on the plate 200 as shown in FIG. 14B.

[効果]
上記製造方法では、センサチップ20はASICチップ30を基準として実装され、ASICチップ30はプレート200を基準として実装され、金型220はプレート200を基準として被成形品210に取り付けられるので、実装誤差等により、開口部50の形成位置にずれが生じる場合がある。開口部50は、このようなずれが生じた場合であっても湿度検出部21及び温度検出部22を確実に露出させる大きさに形成されている。
[effect]
In the above manufacturing method, since the sensor chip 20 is mounted with the ASIC chip 30 as a reference, the ASIC chip 30 is mounted with the plate 200 as a reference, and the mold 220 is attached to the molded product 210 with the plate 200 as a reference, a mounting error occurs. As a result, the position where the opening 50 is formed may be displaced. The opening 50 is formed in such a size that the humidity detecting section 21 and the temperature detecting section 22 are surely exposed even if such a shift occurs.

本実施形態では、開口部50は、その中心位置C1が、センサチップ20の中心位置C1よりもパッド24と反対側(第2辺20b側)に位置するように形成されるので、パッド24に接続される第1ボンディングワイヤ43が開口部50から露出することが防止される。これにより、製造時における不良の発生が低減し、歩留りが向上する。 In the present embodiment, the opening 50 is formed so that the center position C1 thereof is located on the side opposite to the pad 24 (the second side 20b side) with respect to the center position C1 of the sensor chip 20, and thus the opening 24 is formed on the pad 24. The connected first bonding wire 43 is prevented from being exposed from the opening 50. This reduces the occurrence of defects during manufacturing and improves the yield.

また、本実施形態では、センサチップ20の中心位置C1は、開口部50内に位置しているので、開口部50の形成時において、センサチップ20は、中心位置C1を含む領域が凸部221aにより押圧される。これにより、凸部221aでの押圧によるチップ割れ等の損傷が低減され、さらに歩留りが向上する。 In addition, in the present embodiment, since the center position C1 of the sensor chip 20 is located inside the opening 50, the area including the center position C1 of the sensor chip 20 is convex when the opening 50 is formed. Is pressed by. As a result, damage such as chip cracking due to pressing by the convex portion 221a is reduced, and the yield is further improved.

[その他の変形例]
以下に、その他の各種変形例について説明する。
[Other modifications]
Various other modifications will be described below.

第1実施形態に係るESD保護回路60を構成するNMOSトランジスタ、又は変形例に係るESD保護回路60aを構成するPMOSトランジスタのゲート電極の形成工程を、湿度検出部21や温度検出部22の配線層の形成工程と共通化してもよい。これにより、センサチップ20の製造工程を簡略化することができる。 The step of forming the gate electrode of the NMOS transistor that constitutes the ESD protection circuit 60 according to the first embodiment or the PMOS transistor that constitutes the ESD protection circuit 60a according to the modification is performed by the wiring layer of the humidity detection unit 21 and the temperature detection unit 22. You may make it common with the formation process of. Thereby, the manufacturing process of the sensor chip 20 can be simplified.

また、ESD保護回路は、MOSトランジスタに限られず、半導体基板中のpn接合により構成することも可能である。この場合には、ゲート電極が不要となるので、センサチップ20の製造工程をさらに簡略化することができる。 Further, the ESD protection circuit is not limited to the MOS transistor and can be configured by a pn junction in the semiconductor substrate. In this case, since the gate electrode is unnecessary, the manufacturing process of the sensor chip 20 can be further simplified.

上記実施形態では、温度検出部22をnpn型のバイポーラトランジスタ90により構成しているが、pnp型のバイポーラトランジスタにより構成してもよい。さらに、バイポーラトランジスタに代えて、1又は複数のpn接合ダイオードにより温度検出部22を構成してもよい。 In the above embodiment, the temperature detection unit 22 is composed of the npn-type bipolar transistor 90, but it may be composed of the pnp-type bipolar transistor. Further, the temperature detection unit 22 may be configured by one or a plurality of pn junction diodes instead of the bipolar transistor.

また、温度検出部22は、pn接合を有するバンドギャップ型以外の温度センサであってもよい。例えば、温度検出部22は、不純物拡散層(n型拡散層又はp型拡散層)を抵抗体として用い、抵抗値の温度依存性に基づいて温度を検出する抵抗型温度センサであってもよい。 Further, the temperature detection unit 22 may be a temperature sensor other than a band gap type sensor having a pn junction. For example, the temperature detection unit 22 may be a resistance-type temperature sensor that uses an impurity diffusion layer (n-type diffusion layer or p-type diffusion layer) as a resistor and detects the temperature based on the temperature dependence of the resistance value. ..

図18は、温度検出部を抵抗型温度センサとした例を示す図である。図16に示す温度検出部22aは、第1抵抗体301と、第2抵抗体302と、第3抵抗体303と、第4抵抗体304とが互いに接続されたブリッジ回路300を有する。 FIG. 18 is a diagram showing an example in which the temperature detection unit is a resistance type temperature sensor. The temperature detection unit 22a illustrated in FIG. 16 includes a bridge circuit 300 in which a first resistor 301, a second resistor 302, a third resistor 303, and a fourth resistor 304 are connected to each other.

第1抵抗体301と第2抵抗体302とは、電源電位(VDD)とグランド電位との間に直列に接続される。同様に、第3抵抗体303と第4抵抗体304とは、電源電位とグランド電位との間に直列に接続される。 The first resistor 301 and the second resistor 302 are connected in series between the power supply potential (VDD) and the ground potential. Similarly, the third resistor 303 and the fourth resistor 304 are connected in series between the power supply potential and the ground potential.

第1〜第4抵抗体301〜304は、半導体基板の表層に形成されたn型拡散層又はp型拡散層である。第1抵抗体301と第4抵抗体304とは、不純物濃度がほぼ同一であって、温度係数がほぼ同一である。第2抵抗体302と第3抵抗体303とは、不純物濃度がほぼ同一であって、温度係数がほぼ同一である。 The first to fourth resistors 301 to 304 are n-type diffusion layers or p-type diffusion layers formed on the surface layer of the semiconductor substrate. The first resistor 301 and the fourth resistor 304 have substantially the same impurity concentration and substantially the same temperature coefficient. The second resistor 302 and the third resistor 303 have almost the same impurity concentration and substantially the same temperature coefficient.

第1抵抗体301と第2抵抗体302との接続部の電位V1は、外部端子OUT1を介して差動増幅器310に入力される。第3抵抗体303と第4抵抗体304との接続部の電位V2は、外部端子OUT2を介して差動増幅器310に入力される。外部端子OUT1,OUT2は、前述の温度検出用端子に代えて2つのパッド24により形成されたものである。 The potential V1 at the connection between the first resistor 301 and the second resistor 302 is input to the differential amplifier 310 via the external terminal OUT1. The potential V2 at the connection between the third resistor 303 and the fourth resistor 304 is input to the differential amplifier 310 via the external terminal OUT2. The external terminals OUT1 and OUT2 are formed by two pads 24 instead of the above-mentioned temperature detecting terminals.

差動増幅器310は、例えば、ASICチップ30内に設けられており、電位V1と電位V2との差を増幅して、差動出力Voutを出力する。第1抵抗体301と第4抵抗体304との抵抗値をR1、第2抵抗体302と第3抵抗体303との抵抗値をR2とすると、差動出力値Voutは下式(1)で表される。 The differential amplifier 310 is provided in, for example, the ASIC chip 30, and amplifies the difference between the potential V1 and the potential V2 and outputs a differential output Vout. When the resistance value of the first resistor 301 and the fourth resistor 304 is R1 and the resistance value of the second resistor 302 and the third resistor 303 is R2, the differential output value Vout is expressed by the following equation (1). expressed.

Vout=[(R1−R2)/(R1+R2)]×VDD ・・・(1)
抵抗値R1,R2の温度に対する変化がそれぞれ異なるので、差動出力Voutに基づいて温度を求めることができる。なお、式(1)によると、差動出力Voutは、電源電位VDDに依存するので、差動出力Voutを電源電位VDDで割った値Vout/VDDに基づいて温度を求めることが好ましい。
Vout=[(R1−R2)/(R1+R2)]×VDD (1)
Since the changes of the resistance values R1 and R2 with respect to the temperature are different, the temperature can be obtained based on the differential output Vout. Since the differential output Vout depends on the power supply potential VDD according to the equation (1), it is preferable to obtain the temperature based on the value Vout/VDD obtained by dividing the differential output Vout by the power supply potential VDD.

また、上記実施形態では、ESD保護回路60を、NMOSトランジスタにより構成しているが、PMOSトランジスタにより構成することも可能である。また、ESD保護回路60を構成するMOSトランジスタのゲート電極の形成工程を、湿度検出部21や温度検出部22の配線層の形成工程と共通化することにより、センサチップ20の製造工程が簡略化される。さらに、ESD保護回路60を半導体基板中のpn接合により構成することも可能である。この場合には、ゲート電極が不要となるので、センサチップ20の製造工程が簡略化される。 Further, in the above embodiment, the ESD protection circuit 60 is composed of the NMOS transistor, but it may be composed of the PMOS transistor. Further, the manufacturing process of the sensor chip 20 is simplified by making the step of forming the gate electrode of the MOS transistor configuring the ESD protection circuit 60 common with the step of forming the wiring layers of the humidity detecting unit 21 and the temperature detecting unit 22. To be done. Furthermore, the ESD protection circuit 60 can be configured by a pn junction in the semiconductor substrate. In this case, since the gate electrode is unnecessary, the manufacturing process of the sensor chip 20 is simplified.

また、上記実施形態では、加熱制御部33をASICチップ30内に設けているが、加熱制御部33をASICチップ30の外部に設けてもよい。すなわち、湿度検出装置10の外部に設けられた外部装置(例えばマイコン)によって加熱制御を行い、ASICチップ30とは別の電源からセンサチップ20の加熱用端子に駆動電圧を供給してもよい。 Further, in the above embodiment, the heating control unit 33 is provided inside the ASIC chip 30, but the heating control unit 33 may be provided outside the ASIC chip 30. That is, heating control may be performed by an external device (for example, a microcomputer) provided outside the humidity detection device 10, and a driving voltage may be supplied to the heating terminal of the sensor chip 20 from a power source different from the ASIC chip 30.

また、上記実施形態では、故障判定部34をASICチップ30内に設けているが、故障判定部34をASICチップ30の外部、すなわち湿度検出装置10の外部の外部装置(例えばマイコン)内に設けてもよい。 In the above embodiment, the failure determination unit 34 is provided in the ASIC chip 30, but the failure determination unit 34 is provided outside the ASIC chip 30, that is, in an external device (for example, a microcomputer) outside the humidity detection device 10. May be.

また、上記実施形態では、半導体基板に温度検出部22や加熱部23を形成しているが、これらに限られず、例えば、アンプ、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、レギュレータなどの回路を、上記半導体製造工程を用いて同時に形成することも可能である。 Further, in the above embodiment, the temperature detection unit 22 and the heating unit 23 are formed on the semiconductor substrate, but the present invention is not limited to these, and for example, circuits such as an amplifier, an A/D converter, a D/A converter, a regulator, It is also possible to form them simultaneously using the above semiconductor manufacturing process.

また、本開示において、「覆う」や「上」という文言により表される2つの要素の位置関係は、第1の要素を第2の要素の表面に、他の要素を介して間接的に設けられる場合、及び直接的に設けられる場合の両方を含む。 Further, in the present disclosure, the positional relationship between the two elements represented by the words “cover” and “upper” means that the first element is indirectly provided on the surface of the second element via the other element. Both when provided and when provided directly.

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.

10 湿度検出装置、20 センサチップ(第1半導体チップ)、20a 第1辺、20b 第2辺、20c 第3辺、20d 第4辺、21 湿度検出部、22 温度検出部、22a 温度検出部、23 加熱部、24 ボンディングパッド、25 形成許容領域、30 ASICチップ(第2半導体チップ)、30a 第1辺、30b 第2辺、30c 第3辺、30d 第4辺、35 第1パッド、36 第2パッド、40 モールド樹脂、42 第1DAF、43 第1ボンディングワイヤ、44 第2ボンディングワイヤ、45 第2DAF、50 開口部、51 有効開口部、80 湿度検出用キャパシタ、81 参照用キャパシタ、82 参照電極、83 下部電極、84 上部電極、86 感湿膜、87 オーバーコート膜、200 プレート、210 被成形品、220 金型、221 上型、221a 凸部、222 下型、230 離型フィルム 10 humidity detecting device, 20 sensor chip (first semiconductor chip), 20a first side, 20b second side, 20c third side, 20d fourth side, 21 humidity detecting section, 22 temperature detecting section, 22a temperature detecting section, 23 heating part, 24 bonding pad, 25 formation allowable region, 30 ASIC chip (second semiconductor chip), 30a first side, 30b second side, 30c third side, 30d fourth side, 35 first pad, 36th 2 pads, 40 mold resin, 42 1st DAF, 43 1st bonding wire, 44 2nd bonding wire, 45 2nd DAF, 50 opening, 51 effective opening, 80 humidity detecting capacitor, 81 reference capacitor, 82 reference electrode , 83 lower electrode, 84 upper electrode, 86 moisture sensitive film, 87 overcoat film, 200 plate, 210 molded product, 220 mold, 221 upper mold, 221a convex portion, 222 lower mold, 230 release film

Claims (8)

湿度検出部を有し、対向する第1辺及び第2辺のうちの前記第1辺に沿って複数のパッドが形成された第1半導体チップと、
前記第1半導体チップを積載し、前記パッドに接続されたボンディングワイヤを介して入力される信号に基づいて信号処理を行う第2半導体チップと、
前記湿度検出部を露出させ、中心位置が前記第1半導体チップの中心位置よりも前記第2辺側に位置する開口部を有する封止部材と、
を備える湿度検出装置。
A first semiconductor chip having a humidity detector and having a plurality of pads formed along the first side of the opposing first and second sides;
A second semiconductor chip on which the first semiconductor chip is mounted and which performs signal processing based on a signal input via a bonding wire connected to the pad;
A sealing member that exposes the humidity detection unit and has an opening whose center position is located closer to the second side than the center position of the first semiconductor chip;
Humidity detector equipped with.
前記第1半導体チップの中心位置は、前記開口部内に位置している請求項1に記載の湿度検出装置。 The humidity detecting device according to claim 1, wherein a center position of the first semiconductor chip is located inside the opening. 前記第1半導体チップは、前記第1辺及び第2辺を短辺とする長方形である請求項1又は2に記載の湿度検出装置。 The humidity detecting device according to claim 1, wherein the first semiconductor chip is a rectangle having the first side and the second side as short sides. 前記第1半導体チップは、温度検出部をさらに有し、
前記開口部は、前記湿度検出部及び前記温度検出部を露出させる請求項1ないし3いずれか1項に記載の湿度検出装置。
The first semiconductor chip further includes a temperature detection unit,
The humidity detector according to claim 1, wherein the opening exposes the humidity detector and the temperature detector.
前記温度検出部は、バンドギャップ型であって、1又は複数のpn接合ダイオードを含む請求項4に記載の湿度検出装置。 The humidity detecting device according to claim 4, wherein the temperature detecting unit is a band gap type and includes one or a plurality of pn junction diodes. 前記封止部材は、エポキシ樹脂である請求項1ないし5いずれか1項に記載の湿度検出装置。 The humidity detecting device according to claim 1, wherein the sealing member is an epoxy resin. 前記第1半導体チップは、
半導体基板と、
前記半導体基板の上方に絶縁膜を介して形成された下部電極と、前記下部電極上に形成された感湿膜と、前記感湿膜上に形成された上部電極とを含む前記湿度検出部と、
を有し、
前記感湿膜は、前記下部電極と前記上部電極との間に形成されている請求項1ないし6いずれか1項に記載の湿度検出装置。
The first semiconductor chip is
A semiconductor substrate,
A humidity detecting unit including a lower electrode formed above the semiconductor substrate via an insulating film, a moisture sensitive film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the moisture sensitive film. ,
Have
The humidity detecting device according to claim 1, wherein the moisture sensitive film is formed between the lower electrode and the upper electrode.
前記感湿膜は、ポリイミドにより形成されている請求項7に記載の湿度検出装置。 The humidity detecting device according to claim 7, wherein the moisture sensitive film is made of polyimide.
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