(57)【要約】【課題】本発明の目的は、簡単な構造の圧力センサ及びその簡単な製造方法を提供することにある。【解決手段】圧力センサは、電界効果トランジスタ３０を含む集積回路が形成されてなる半導体チップ１０と、電界効果トランジスタ３０のチャネル３６上方に配置された受圧部６０と、出力端子８０と、を含む。集積回路は、電界効果トランジスタの動作速度に従って変化する特性を測定する測定回路と、測定回路で測定された測定信号を基準値と比較して差を算出する演算回路と、演算回路で算出された算出信号を増幅する増幅回路と、増幅回路で増幅された増幅信号を出力する出力回路と、をさらに含む。出力端子８０は、出力回路に電気的に接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界効果トランジスタを含む集積回路が形成されてなる半導体チップと、
前記電界効果トランジスタのチャネル上方に配置された受圧部と、
出力端子と、
を含み、
前記集積回路は、前記電界効果トランジスタの動作速度に従って変化する特性を測定する測定回路と、前記測定回路で測定された測定信号を基準値と比較して差を算出する演算回路と、前記演算回路で算出された算出信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路で増幅された増幅信号を出力する出力回路と、を含み、
前記出力端子は、前記出力回路に電気的に接続されている圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載された圧力センサにおいて、
前記半導体チップの前記集積回路の上方に形成されているパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜上に形成されている、前記パッシベーション膜よりも弾力性の高い緩衝層と、
をさらに含み、
前記受圧部は、前記緩衝層上に配置されている圧力センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された圧力センサにおいて、
前記半導体チップを封止する樹脂部をさらに有し、
前記樹脂部には、貫通穴が形成され、前記貫通穴内に前記受圧部が配置されている圧力センサ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された圧力センサにおいて、
前記チャネルはＮチャネルである圧力センサ。
【請求項５】
電界効果トランジスタを含む集積回路が形成された半導体チップと、前記電界効果トランジスタのチャネル上方に貫通穴を有するように前記半導体チップを封止する樹脂部と、を有するモジュールを用意すること、及び、その後、
前記貫通穴に受圧部を取り付けること、
を含み、
前記集積回路は、前記電界効果トランジスタの動作速度に従って変化する特性を測定する測定回路と、前記測定回路で測定された測定信号を基準値と比較して差を算出する演算回路と、前記演算回路で算出された算出信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路で増幅された増幅信号を出力する出力回路と、を含む圧力センサの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載された圧力センサの製造方法において、
前記チャネル上方にピンを配置して前記半導体チップを樹脂で封止した後に前記ピンを除去することで、前記貫通穴を有する前記樹脂部を形成する圧力センサの製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載された圧力センサの製造方法において、
前記半導体チップを前記貫通穴のスペースも含めて樹脂で封止して前記樹脂部を形成し、その後、前記樹脂部に前記貫通穴を形成する圧力センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子を使用した圧力センサが知られている。このような圧力センサは、特許文献１に記載されるように構造が複雑であり、製造プロセスも複雑であった。
【特許文献１】特開平５−１２６６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、簡単な構造の圧力センサ及びその簡単な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）本発明に係る圧力センサは、
電界効果トランジスタを含む集積回路が形成されてなる半導体チップと、
前記電界効果トランジスタのチャネル上方に配置された受圧部と、
出力端子と、
を含み、
前記集積回路は、前記電界効果トランジスタの動作速度に従って変化する特性を測定する測定回路と、前記測定回路で測定された測定信号を基準値と比較して差を算出する演算回路と、前記演算回路で算出された算出信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路で増幅された増幅信号を出力する出力回路と、を含み、
前記出力端子は、前記出力回路に電気的に接続されている。本発明によれば、電界効果トランジスタのチャネルに力を加えるとその動作速度が変化する特性を利用して、圧力を測定することができる。
（２）この圧力センサにおいて、
前記半導体チップの前記集積回路の上方に形成されているパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜上に形成されている、前記パッシベーション膜よりも弾力性の高い緩衝層と、
をさらに含み、
前記受圧部は、前記緩衝層上に配置されていてもよい。
（３）この圧力センサにおいて、
前記半導体チップを封止する樹脂部をさらに有し、
前記樹脂部には、貫通穴が形成され、前記貫通穴内に前記受圧部が配置されていてもよい。
（４）この圧力センサにおいて、
前記チャネルはＮチャネルであってもよい。
（５）本発明に係る圧力センサの製造方法は、
電界効果トランジスタを含む集積回路が形成された半導体チップと、前記電界効果トランジスタのチャネル上方に貫通穴を有するように前記半導体チップを封止する樹脂部と、を有するモジュールを用意すること、及び、その後、
前記貫通穴に受圧部を取り付けること、
を含み、
前記集積回路は、前記電界効果トランジスタの動作速度に従って変化する特性を測定する測定回路と、前記測定回路で測定された測定信号を基準値と比較して差を算出する演算回路と、前記演算回路で算出された算出信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路で増幅された増幅信号を出力する出力回路と、を含む。本発明によれば、電界効果トランジスタのチャネルに力を加えるとその動作速度が変化する特性を利用して圧力を測定することができる圧力センサを簡単に製造することができる。
（６）この圧力センサの製造方法において、
前記チャネル上方にピンを配置して前記半導体チップを樹脂で封止するモールド封止を行った後に前記ピンを除去することで、前記貫通穴を有する前記樹脂部を形成してもよい。
（７）この圧力センサの製造方法において、
前記半導体チップを前記貫通穴のスペースも含めて樹脂で封止して前記樹脂部を形成し、その後、前記樹脂部に前記貫通穴を形成してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００６】
図１は、本発明の実施の形態に係る圧力センサを示す断面図である。圧力センサは、電極１２を有する半導体チップ１０を含む。半導体チップ１０は、配線パターン２２を有する基板２０に、フェースアップボンディングの形態（電極１２の面を上にした構造）で搭載されている。電極１２と配線パターン２２は電気的に接続されている。電気的接続にはワイヤ１４を使用してもよい。
【０００７】
図２は、図１に示す圧力センサの一部拡大図である。半導体チップ１０には、電界効果トランジスタ３０を含む集積回路が作り込まれている。電界効果トランジスタ３０は、ソース及びドレインとなる拡散層３１，３２と、拡散層３１，３２にそれぞれ電気的に接続されるソース電極３３及びドレイン電極３４と、を有する。ゲート電極３５に電圧を加えるとチャネル３６が形成されて電流が流れる。電界効果トランジスタ３０は、チャネル３６に対して力が加えられると動作速度が変化する特性を有する。例えば、チャネル３６がＮチャネルであれば、力を加えた場合の方が加えない場合よりも動作速度は速くなる。チャネル３６がＰチャネルであれば、力を加えた場合の方が加えない場合よりも動作速度は遅くなる。チャネル３６がＮチャネルである方が、Ｐチャネルである場合よりも同じ力を加えた時の動作速度の変化が大きいため、チャネル３６をＮチャネルとした方が、微小な力も検出しやすくなるため好ましい。
【０００８】
図３は、集積回路の機能を主として説明する図である。集積回路は、電界効果トランジスタ３０の動作速度に従って変化する特性（例えば周波数）を測定する測定回路４０をさらに含む。電界効果トランジスタ３０を使用して発振回路（リングオシレータ等）を構成し、その発振周波数を測定してもよい。集積回路は、測定回路４０で測定された測定信号（例えば周波数の値）を基準値（力が加えられない場合の値）と比較して差を算出する演算回路４２をさらに含む。集積回路は、演算回路４２で算出された算出信号（基準値との差）を増幅する増幅回路４４と、増幅回路４４で増幅された増幅信号を出力する出力回路４６と、をさらに含む。
【０００９】
電界効果トランジスタ３０を含む集積回路の上方には絶縁層５０が設けられ、絶縁層５０上にはパッシベーション膜５２が形成されている。パッシベーション膜５２は、ＳｉＯ2などの無機材料から形成されている。無機材料は金属よりも硬いことで知られている。さらに、パッシベーション膜５２上には、緩衝層５４を設けてもよい。緩衝層５４は、パッシベーション膜５２よりも弾力性の高い材料（例えばゴム）で形成されている。
【００１０】
電界効果トランジスタ３０のチャネル３６上方（例えば緩衝層５４上）には、受圧部６０が配置されている。受圧部６０が外力をチャネル３６に伝達する。複数の電界効果トランジスタ３０の上方にそれぞれ複数の受圧部６０を設けてもよい（図１参照）。複数の受圧部６０は、受圧板６２で連結されている。
【００１１】
半導体チップ１０は、樹脂部７０によって封止されている。樹脂部７０は、電極１２と配線パターン２２との電気的接続部を封止している。図２に示すように、樹脂部７０には、貫通穴７２が形成され、貫通穴７２内に受圧部６０が配置されている。貫通穴７２は受圧部６０よりも大きくてもよい。言い換えると、貫通穴７２の内壁と受圧部６０の外壁との間に間隔が空くように形成されていてもよい。圧力センサは、図１に示すように出力端子（例えばハンダボール）８０を有する。出力端子８０は、出力回路４６（図３参照）に電気的に接続されている。
【００１２】
本実施の形態によれば、電界効果トランジスタ３０のチャネル３６に力を加えるとその動作速度が変化する特性を利用して、圧力を測定することができる。
【００１３】
本実施の形態に係る圧力センサの製造方法では、電界効果トランジスタ３０を含む集積回路が形成された半導体チップ１０と、電界効果トランジスタ３０のチャネル３６上方に貫通穴７２を有するように半導体チップ１０を封止する樹脂部７０と、を有するモジュールを用意する。その後、貫通穴７２に受圧部６０を取り付ける。
【００１４】
詳しくは、チャネル３６上方にピン（図示せず）を配置して半導体チップ１０を樹脂で封止するモールド封止を行った後にピンを除去することで、貫通穴７２を有する樹脂部７０を形成してもよい。あるいは、半導体チップ１０を貫通穴７２のスペースも含めて樹脂で封止して樹脂部７０を形成し、その後、樹脂部７０にドリルなどで貫通穴７２を形成してもよい。
【００１５】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る圧力センサを示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す圧力センサの一部拡大図である。
【図３】図３は、集積回路の機能を主として説明する図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０…半導体チップ、  １２…電極、  １４…ワイヤ、  ２０…基板、  ２２…配線パターン、  ３０…電界効果トランジスタ、  ３１…拡散層  ３２…拡散層  ３３…ソース電極  ３４…ドレイン電極  ３５…ゲート電極  ３６…チャネル  ４０…測定回路、  ４２…演算回路、  ４４…増幅回路、  ４６…出力回路、  ５０…絶縁層、  ５２…パッシベーション膜、  ５４…緩衝層、  ６０…受圧部、  ６２…受圧板、  ７０…樹脂部、  ７２…貫通穴、  ８０…出力端子
【図１】
2007292485.tif 000003
【図２】
2007292485.tif 000004
【図３】
2007292485.tif 000005