專利名稱：半導體傳感器以及用于電鍍半導體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體傳感器，并且涉及一種在生產(chǎn)該半導體傳感器期間電鍍半導體器件的方法。
背景技術(shù)：
迄今已經(jīng)將用于檢測物理量或者用于檢測化學成分的半導體傳感器用作物理量傳感器或者化學傳感器，所述物理量諸如待測介質(zhì)的壓力和流速，所述化學成分是構(gòu)成待測介質(zhì)的化學成分。傳統(tǒng)的半導體型物理量傳感器例如使用主要由鋁組成的焊點(pad)作為外部端子來向外部單元發(fā)送檢測到的電信號。然而，為了滿足對現(xiàn)代機器和設(shè)備的高精確控制的需要，已經(jīng)迫切需要測量各種對象中的物理量，并且因為被測量的介質(zhì)對鋁的腐蝕而影響了產(chǎn)品的使用壽命。
在這種情況下，如圖4所示，迄今使用的諸如形成凝膠的對策不足以防止鋁的腐蝕，并且無法滿足在例如汽車方面要求的產(chǎn)品壽命。
就主要包括鋁的焊點而言，第3198779號日本專利教示一種壓力傳感器結(jié)構(gòu)，用于檢測強腐蝕性、耐壓介質(zhì)的壓力，其中壓力傳感器元件通過焊線與端子插腳相連，并且將傳感器芯片和導線端子插腳浸于油料中，并且利用具有抗蝕抵抗力的金屬膜片密封。然而，這種結(jié)構(gòu)需要諸如用于密封的金屬膜片、油料和O型密封圈之類的組件，并且因此導致組裝繁瑣，由此無法實現(xiàn)小型化。
就水份和濕度而言，公開號為10-153508的日本未審專利(Kokai)教示了用Ti/Pd保護鋁焊點的方案，其中Pd是貴重金屬，然而該篇專利沒有涉及腐蝕性溶液的任何具體描述。
此外，公開號為2001-509890國際專利申請教示了一種依靠填料的保護來防止腐蝕的方法，并且為此目的提出了一種用于引出導線的方法。然而本申請發(fā)明人通過實驗已經(jīng)證實作為代表性的填料的硅凝膠未必足以保護鋁焊點等免受在廢氣水溶液的級別氧化水的危害。
就傳統(tǒng)的半導體器件的生產(chǎn)而言，壓力傳感器的電極通過使用鋁線而形成，并且在鋁線暴露的情況下焊接導線(例如金)。在該情況下，根據(jù)因為鋁和金的電池反應(yīng)而使用鋁的環(huán)境，鋁經(jīng)常受到腐蝕。為了避免鋁的腐蝕，需要在鋁線上設(shè)法形成金屬薄膜。例如圖8所示，所述形成方法包括通過濺射(真空電鍍)在半導體(硅)晶片(硅襯底)的整個表面上形成金屬薄膜，并且通過保護層構(gòu)型(resist patterning)來去除不必要的金屬薄膜，或者在晶片的整個表面上形成晶粒層，構(gòu)型保護層，并且通過電鍍(2是玻璃襯底)來形成電極。然而，這些方法另外需要施加保護層的步驟以及蝕刻步驟，由此提高了成本。在該情況下，電極結(jié)構(gòu)變成如圖9中所示那樣。
此外，在非電解鎳/金電鍍中，只在鋁線層上形成金屬薄膜。然而，通常采用通過非電解地鍍鎳/金、形成膜片、然后連接玻璃襯底而在鋁線上形成電極的步驟。圖6舉例說明了通常采用的傳統(tǒng)的步驟流程，而圖5舉例說明了電極結(jié)構(gòu)。也就是說，參見圖6，在形成電路之后形成鋁線，并且通過鈍化膜保護電路表面。這里，鈍化對鋁線開放。通過在打開的鋁線上進行非電解鍍鎳來鍍鎳薄膜，并且在鎳上通過連續(xù)地進行非電解鍍金來形成金。在將鎳/金薄膜3鍍在鋁線上的情況下形成膜片，并且陽極地連接玻璃襯底2和硅晶片1。此后，將晶片切成小片。
因此，根據(jù)傳統(tǒng)的方法，通過非電解地鍍鎳/金而形成的金在后續(xù)步驟中可以變成污染源。為防止這樣情況的發(fā)生，可以形成膜片，形成電極，然后連接玻璃襯底，然而導致了一問題將硅暴露在晶片的背面并且電鍍的層具有不規(guī)則的厚度。為了使金屬均勻地淀積，必須在晶片的背面形成保護膜(抗蝕膜等類似薄膜)，如圖7中所示那樣，并且所述步驟變得復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導體型傳感器，特征在于通過解決上述問題提高了對腐蝕介質(zhì)的耐腐蝕性。換句話說，所述目的在于顯著地提高焊點/導線周圍部分的耐腐蝕性，其中半導體型傳感器的信號經(jīng)由所述焊點/電線周圍部分發(fā)送。本發(fā)明的要旨在于在半導體襯底上，半導體型傳感器具有用于檢測腐蝕介質(zhì)的物理量或者化學成分的一結(jié)構(gòu)部分以及一電量轉(zhuǎn)換元件，并且具有焊點，所述焊點是輸出端子，用于向外部單元發(fā)送檢測到的電信號，其中所述焊點利用貴重金屬保護。本發(fā)明的要旨還在于一種用于生成半導體型傳感器的方法，包括以下步驟在焊點上非電解地鍍一鎳薄膜；在鍍鎳的薄膜上非電解地鍍一貴重金屬薄膜；焊接貴重金屬導線；以及用一絕緣薄膜覆蓋焊點以及導線焊接部分。
本發(fā)明還具有這樣的目的，即提供一種非常適合生產(chǎn)半導體型傳感器的電鍍半導體器件的方法。也就是說，為了增強焊點的耐腐蝕性，在傳統(tǒng)的鋁電極上形成作為保護膜的具有耐腐蝕性的貴重金屬金，并且其上形成諸如凝膠保護膜的絕緣薄膜，以減小腐蝕介質(zhì)和鋁之間接觸的可能性，其中腐蝕介質(zhì)和鋁的接觸可形成腐蝕性結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供了一種用于電鍍半導體器件同時維護所鍍薄膜厚度均勻的方法，由此防止了金屬在半導體的背面淀積，防止了在后續(xù)步驟中的污染并且降低了成本。也就是說，本發(fā)明提供了一種電鍍半導體器件的方法，其中在半導體襯底的鋁電極上間接形成連接端子，在襯底背面由絕緣體覆蓋的情況下進行非電解電鍍。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的半導體型傳感器的電極結(jié)構(gòu)的一實施例的視圖；圖2(a)至2(f)是示意性地舉例說明用于生成本發(fā)明的半導體型傳感器的電鍍步驟和組裝步驟流程的視圖；圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的電鍍半導體器件的優(yōu)選方法的步驟流程圖；圖4是說明傳統(tǒng)的半導體型傳感器中電極結(jié)構(gòu)的視圖；圖5和9是說明了傳統(tǒng)的通用電極結(jié)構(gòu)的視圖；以及圖6至8說明了通常采用的傳統(tǒng)的步驟流程圖。
具體實施例方式
在諸如晶片的半導體襯底上，根據(jù)本發(fā)明的半導體型傳感器具有用于檢測腐蝕介質(zhì)的物理量或者化學成分的一結(jié)構(gòu)部分以及一電量轉(zhuǎn)換元件，并且具有多個焊點，所述焊點是輸出端子，用于向外部單元發(fā)送檢測到的電信號，其中所述焊點利用貴重金屬保護。形成焊點的材料優(yōu)選是鋁。通常，將玻璃襯底設(shè)置在半導體襯底的背面。在本發(fā)明中，用于保護焊點的貴重金屬可以是Au、Pt或者Pd的單個薄膜，或者它們的復合薄膜。所期望的是，所述貴重金屬利用不包含氰化物離子的液體、連續(xù)通過非電解地鍍Ni/Au、Cu/Au、Ni/Pt或者Ni/Pd來獲得，特別優(yōu)選的是鍍Ni/Au。非電解電鍍依靠稍后描述的本發(fā)明的電鍍方法來進行。對所鍍薄膜的厚度沒有特別的限制。將導線焊接到焊點，用于向外部單元發(fā)送檢測到的電信號。在本發(fā)明中，金是最適合作為導線材料的，由此形成的焊點以及導線焊接部分由絕緣薄膜覆蓋。絕緣薄膜、其材料以及其薄膜厚度可以是已經(jīng)廣泛使用的那些。舉例來說，可以是凝膠，底漆(primer)+凝膠，或者聚對苯二甲撐(parylene)+凝膠。作為凝膠，例如可以有氟凝膠、硅凝膠或者氟硅凝膠。
本發(fā)明的半導體型傳感器的電極結(jié)構(gòu)通過以下方法生成，所述方法包括以下步驟在焊點上非電解地鍍一鎳薄膜；在鍍鎳的薄膜上非電解地鍍一貴重金屬；焊接貴重金屬導線；以及利用絕緣薄膜覆蓋焊點以及導線焊接部分。
根據(jù)本發(fā)明的半導體型傳感器，在硅半導體襯底中具有用于檢測物理量的一結(jié)構(gòu)部分以及一電量轉(zhuǎn)換元件，并且具有多個焊點，其中將獲得的電信號經(jīng)由導線發(fā)送。通過非電解電鍍在焊點上形成鎳和金薄膜，并且其整個結(jié)構(gòu)由凝膠或者其他絕緣薄膜覆蓋。
在本發(fā)明中，壓力傳感器可以例示為半導體型傳感器，用于檢測腐蝕介質(zhì)的物理量。特別期望的是，所述壓力傳感器是用于在汽車發(fā)動機的廢氣環(huán)境中測量廢氣壓力的壓力傳感器。此外，所述壓力傳感器是用于測量強腐蝕性并且高濕度的介質(zhì)的壓力的壓力傳感器。這些壓力傳感器具有在半導體襯底中依照常規(guī)方式形成的薄的膜片區(qū)域，因為在此區(qū)域中形成的擴散層而展現(xiàn)壓電阻抗效應(yīng)，并且被構(gòu)造成將變形轉(zhuǎn)換為阻抗方面的變化，以檢測壓力。
具體來講，在如圖1所示的壓力傳感器的實施例中，所述焊點具有通過在1.1μm厚的鋁層上非電解地電鍍并維持幾微米厚而形成的鎳層，以便幫助淀積金。然后，其上非電解地形成大約0.2μm厚的金。接下來，焊接金線(WB)。此阻礙了大多數(shù)部分與腐蝕性溶液進行接觸。然而，在鎳薄膜和SiN薄膜(芯片保護膜)之間存在間隙，并且此部分由絕緣薄膜(凝膠/聚對苯二甲撐/底漆+凝膠)覆蓋。
本發(fā)明的優(yōu)點在于由于電鍍部分是完全自形成工序，其既不需要諸如暴露于光/蝕刻的半導體步驟，也不需要作為昂貴設(shè)施的校準器/清潔室/鍍膜機/顯影機，所以此生產(chǎn)方法具有優(yōu)勢。所述工作可在半導體步驟之后通過處理來進行。
如上所述，本發(fā)明防止用于檢測腐蝕介質(zhì)的物理量和化學成分的傳感器中信號傳輸部分的腐蝕，并且同傳統(tǒng)方法比較，有助于延長產(chǎn)品的使用壽命。具體來講，當浸于具有pH值約為1.7的90℃的強酸性水溶液中時，所述器件的使用壽命是具有將鋁暴露的結(jié)構(gòu)的器件的大約兩倍。
接下來，下面描述的是本發(fā)明的半導體器件的電鍍方法。
在本發(fā)明的方法中，在半導體襯底(晶片)的鋁電極上間接(indirectly)形成連接端子，在襯底背面由絕緣體覆蓋的情況下，進行非電解地電鍍。所期望的是，所述絕緣體是作為構(gòu)成產(chǎn)品一部分的玻璃襯底。在該情況下，玻璃襯底還充當用于覆蓋襯底背面的材料。
所期望的是，本發(fā)明的非電解地電鍍處理是非電解鍍鎳。在進一步的優(yōu)選實施例中，通過非電解鍍鎳形成鎳，然后通過非電解鍍金來形成金。此非電解鍍鎳和非電解鍍金本身可以依照常規(guī)方式執(zhí)行。然而根據(jù)本發(fā)明，如上所述地在接合玻璃襯底之后執(zhí)行它們。
在本發(fā)明的方法中，通常從純Al導線、Al-Si導線、Al-Cu導線或者Al-Si-Cu導線的任一項中挑選鋁電極。純的Al導線通常是不低于99.99％或者不低于99.999％的純度的高純鋁導線。當包含硅時，硅的量通常是大約1％。非電解鍍鎳溶液例如是基于次磷酸鈉或者硼化合物的電鍍?nèi)芤骸?br> 在非電解地鍍鎳/金的過程中，通過鋅酸鹽處理，鋅代替了鋁線，并且通過非電解鍍鎳來淀積鎳。所期望的是，鍍鎳的溶液包含作為還原劑的次磷酸離子。在鍍鎳時，所期望的是，將金通過非電解地電鍍而形成，以防止鎳氧化并且增強被焊接的導線的接合。
此外，在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，玻璃襯底可以由絕緣體覆蓋，從而玻璃襯底中的孔隙不會使非電解鍍液浸透。玻璃襯底可以通過粘合劑或者石蠟由絕緣體覆蓋。通過粘合劑覆蓋的材料期望是樹脂或者玻璃。使用絕緣體覆蓋玻璃襯底，粘合劑或者石蠟可以只應(yīng)用于玻璃的外圓周，從而玻璃中的孔隙很少滲透粘合劑或者石蠟。如上所述，本發(fā)明的電鍍方法最適合用于生產(chǎn)半導體型傳感器。
接下來，將參照附圖描述本發(fā)明電鍍方法的優(yōu)選實施例。圖3說明了本發(fā)明的步驟流程。在圖3中，在形成電路之后形成鋁線，然后，形成鈍化膜以便保護電路表面。然后，形成膜片，以便將玻璃襯底2和硅晶片1陽極地連接在一起。在鋁線上通過非電解鍍鎳來鍍一鎳薄膜，然后，緊接著在鎳上通過非電解鍍金來形成金。在鋁線上鍍鎳/金薄膜3的情況下，將晶片切成小片。最后獲得的電極結(jié)構(gòu)變成與圖5中所示的在如上所述的本發(fā)明的方法中，形成膜片，接合玻璃襯底，然后形成電極(形成電極或者在最后步驟中進行非電解鍍鎳/金)，以便防止在后續(xù)步驟中的金污染。優(yōu)選的是，玻璃襯底起覆蓋材料的作用，以覆蓋半導體襯底的背面，用來防止金屬在半導體襯底的背面淀積，并且能夠?qū)崿F(xiàn)均勻電鍍。
工業(yè)實用性本發(fā)明提供了一種半導體型傳感器，其提高了對腐蝕介質(zhì)的抗腐蝕性。
權(quán)利要求
1.一種半導體型傳感器，具有在一半導體襯底上的用于檢測腐蝕介質(zhì)的物理量或者化學成分的一結(jié)構(gòu)部分以及一電量轉(zhuǎn)換元件，并且具有多個焊點，所述焊點是用于向外部單元發(fā)送檢測到的電信號的輸出端子，其中所述焊點利用一貴重金屬保護。
2.如權(quán)利要求1所述的半導體型傳感器，其中形成焊點的材料是鋁。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的半導體型傳感器，其中在半導體襯底的背面上配置有玻璃。
4.如權(quán)利要求1到3任一項所述的半導體型傳感器，其中所述貴重金屬是Au、Pt或者Pd的單個薄膜或者它們的合成薄膜。
5.如權(quán)利要求1到4任一項所述的半導體型傳感器，其中所述貴重金屬通過使用不包含氰化物離子的溶液、非電解地鍍Ni/Au、Cu/Au、Ni/Pt或者Ni/Pd而形成。
6.如權(quán)利要求1到5任一項所述的半導體型傳感器，其中將金用作為結(jié)合到焊點的導線材料，所述焊點用于向外部單元發(fā)送檢測到的電信號。
7.如權(quán)利要求6所述的半導體型傳感器，其中所述焊點和導線結(jié)合部分由絕緣薄膜覆蓋。
8.如權(quán)利要求7所述的半導體型傳感器，其中所述絕緣薄膜通過使用凝膠、聚對苯二甲撐+凝膠、或者底漆+凝膠形成。
9.如權(quán)利要求8所述的半導體型傳感器，其中所述凝膠是氟凝膠、硅凝膠或者氟硅凝膠。
10.如權(quán)利要求1到9任一項所述的半導體型傳感器，其中用于檢測腐蝕介質(zhì)的物理量的半導體型傳感器是壓力傳感器。
11.如權(quán)利要求6到10任一項所述的半導體型傳感器，其中所述半導體型傳感器是用于測量汽車發(fā)動機的廢氣環(huán)境下、廢氣壓力的壓力傳感器。
12.如權(quán)利要求6到10任一項所述的半導體型傳感器，其中所述半導體型傳感器是用于測量具有腐蝕性并且具有高濕度的介質(zhì)的壓力的壓力傳感器。
13.如權(quán)利要求6到12任一項所述的半導體型傳感器，其中所述半導體型傳感器具有一膜片以及一壓電阻抗效應(yīng)。
14.一種用于生成半導體型傳感器的方法，包括以下步驟在焊點上非電解地鍍一鎳薄膜；在鍍鎳的薄膜上非電解地鍍一貴重金屬；結(jié)合貴重金屬導線；以及利用絕緣薄膜覆蓋焊點以及導線結(jié)合部分。
15.一種用于電鍍半導體器件的方法，其中在半導體襯底的鋁電極上間接形成連接端子，在襯底背面由絕緣體覆蓋的情況下進行非電解電鍍。
16.如權(quán)利要求15所述的電鍍半導體器件的方法，其中所述絕緣體是構(gòu)成產(chǎn)品一部分的玻璃襯底。
17.如權(quán)利要求16所述的電鍍半導體器件的方法，其中所述非電解電鍍處理是非電解鍍鎳。
18.如權(quán)利要求15所述的電鍍半導體器件的方法，其中通過非電解鍍鎳來形成鎳，然后通過非電解鍍金來形成金。
19.如權(quán)利要求18所述的電鍍半導體器件的方法，其中在接合玻璃襯底之后，進行非電解鍍鎳以及非電解鍍金。
20.如權(quán)利要求15所述的電鍍半導體器件的方法，其中通過純Al導線、Al-Si導線、Al-Cu導線或者Al-Si-Cu導線的任一形成鋁電極。
21.如權(quán)利要求17到19任一項所述的電鍍半導體器件的方法，其中非電解鍍鎳溶液是基于次磷酸鈉或者硼化合物的電鍍?nèi)芤骸?br> 22.如權(quán)利要求19所述的電鍍半導體器件的方法，其中玻璃襯底由絕緣體覆蓋，從而玻璃襯底中的孔隙不會滲透非電解地電鍍?nèi)芤骸?br> 23.如權(quán)利要求22所述的電鍍半導體器件的方法，其中玻璃襯底通過粘合劑或者石蠟由絕緣體覆蓋。
24.如權(quán)利要求23所述的電鍍半導體器件的方法，其中通過粘合劑覆蓋的材料是樹脂或者玻璃。
25.如權(quán)利要求23所述的電鍍半導體器件的方法，其中玻璃襯底通過粘合劑或者石蠟由絕緣體覆蓋，只將粘合劑或者石蠟應(yīng)用于玻璃的外圓周部分，從而玻璃中的空隙很少滲透粘合劑或者石蠟。
26.如權(quán)利要求25所述的電鍍半導體器件的方法，其中通過粘合劑覆蓋的材料是樹脂或者玻璃。
27.使用如權(quán)利要求15到26任一項所述的電鍍方法生成的半導體型傳感器。
全文摘要
一種電鍍半導體晶片同時維持所鍍薄膜厚度均勻的方法，防止在晶片背面淀積并且防止在后續(xù)步驟中污染。在半導體晶片的鋁電極上間接形成連接端子，在晶片背面由絕緣體覆蓋的情況下進行非電解地電鍍。優(yōu)選的是，所述絕緣體是作為構(gòu)成產(chǎn)品一部分的玻璃襯底。半導體型傳感器展現(xiàn)了對腐蝕介質(zhì)提高了的耐腐蝕性。在半導體襯底上，所述半導體型傳感器具有用于檢測腐蝕介質(zhì)的物理量或者化學成分的結(jié)構(gòu)部分以及電量轉(zhuǎn)換元件，并且具有多個焊點，所述焊點是用于向外部單元發(fā)送檢測到的電信號的輸出端子，其中所述焊點利用貴重金屬保護。
文檔編號C23C18/42GK1692484SQ20038010033
公開日2005年11月2日 申請日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月24日
發(fā)明者田中宏明, 豐田稻男, 渡邊善文, 近藤市治, 真山惠次, 阿部吉次 申請人:株式會社電裝