(57)【要約】【課題】高温環境下においても検出精度を確保することができる半導体素子接続ユニット及び力学量測定装置を提供する。【解決手段】Siを含んだ半導体素子のデバイス層と該半導体素子を構造体に接着するAuを含んだはんだ層との間に、該はんだのぬれ上がりを防止する層を有する。これにより所定量だけAuとSiの共晶反応させて硬度を高めつつ、デバイス層へのAuの浸食を防止する。【選択図】図２
2016051742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイス層を有する半導体素子を備えた半導体素子接続ユニットにおいて、
前記半導体素子は、シリコンを含んで構成され、Auを含むはんだによって構造体に接続され、前記Auを含むはんだによって構造体に接続される面と前記デバイス層との間にAuと反応しない材質で構成された層を有していることを特徴とする半導体素子接続ユニット。
【請求項２】
前記Auと反応しない材質で構成された層は、絶縁材であることを特徴とする請求項１記載の半導体素子接続ユニット。
【請求項３】
前記半導体素子と前記はんだとの境界付近で、ＡｕとＳｉとの共晶反応によりはんだ中にＳｉを含有されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子接続ユニット。
【請求項４】
前記Auと反応しない材質で構成された層は、SiO2層であることを特徴とする請求項１記載の半導体素子接続ユニット。
【請求項５】
前記半導体素子は、更に前記デバイス層の表面付近にAuと反応しない材質の層を有していることを特徴とする請求項１記載の半導体素子接続ユニット。
【請求項６】
前記Auと反応しない材質で構成された層は、少なくとも前記半導体素子の側面付近に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子接続ユニット。
【請求項７】
前記Auを含むはんだによって構造体に接続される面には、メタライズ層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子接続ユニット。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか記載の半導体素子接続ユニットを備えた力学量測定装置であって、
前記デバイス層にはひずみ検出部が配置されていることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体素子接続ユニットを備えた力学量測定装置であって、
前記構造体は、前記半導体素子が配置された領域の一部の厚みが、他の領域の厚みよりも薄いことを特徴とする力学量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子接続ユニットおよびそれを備えた力学量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定対象のひずみ等の変形を測定する方法として、金属箔の抵抗値がひずみによって変化することを利用した金属箔ひずみゲージを用いる技術が知られている。これは、ひずみゲージを被測定対象に接着して、測定対象のひずみに追従して金属箔の長さを変化させ、その結果変化する金属箔の抵抗値を検出することにより被測定対象のひずみ測定を可能にする技術である。
【０００３】
被測定対象のひずみ等の変形を高精度に測定する力学量測定装置として、半導体基板の一面に不純物をドープして半導体ピエゾ素子を形成した半導体ひずみセンサが検討されている。
【０００４】
たとえば、特許文献１では、シリコンチップで構成される歪み検出素子と、検出すべき歪みを歪み検出素子に伝える台座を有し、台座は熱膨張係数がシリコンの熱膨張係数の±５０％の範囲に入る材料で形成され、ガラス系固定材を加熱溶融して前記台座に歪み検出素子が形成されたシリコンチップを固定した歪み検出センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７２２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
はんだを用いて半導体素子を構造体に接続する場合に、はんだが半導体素子をぬれ上がって半導体素子のデバイス層を破壊してしまうことが課題となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体素子接続ユニットは、デバイス層を有する半導体素子を備えた半導体素子接続ユニットにおいて、半導体素子は、シリコンを含んで構成され、Auを含むはんだによって構造体に接続され、Auを含むはんだによって構造体に接続される面とデバイス層との間にAuを含むはんだと反応しない材質で構成された層を有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、はんだを用いて半導体素子を構造体に接続する場合に、はんだが半導体素子をぬれ上がって半導体素子のデバイス層を破壊してしまうことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の半導体素子接続ユニットの第一実施例の斜視図
【図２】本発明の半導体素子接続ユニットの第一実施例の断面図。
【図３】従来の力学量測定装置の半導体素子接続ユニットの断面図。
【図４】従来の力学量測定装置の半導体素子接続ユニットで、半導体素子のデバイス層付近まではんだがぬれあがった状態を示す写真
【図５】第一実施例の半導体素子接続ユニットを溶接により被接合物に取り付けた例
【図６】本発明の半導体素子接続ユニットの第二実施例の断面図
【図７】本発明の半導体素子接続ユニットの第三実施例の断面図
【図８】本発明の半導体素子接続ユニットの第三実施例の断面図
【図９】本発明の半導体素子接続ユニットの第三実施例の断面図
【図１０】本発明の第三実施例の半導体素子接続ユニットの効果を示した断面写真
【図１１】本発明の半導体素子接続ユニットの第四実施例の断面図
【図１２】本発明の半導体素子接続ユニットを圧力センサに適用した第五の実施例
【図１３】本発明を圧力を計測する力学量測定装置に適用した例
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[実施例１] 
まず図３を用いて、半導体素子接続ユニットの基本構造を説明する。図３は、従来の半導体素子接続ユニットの断面図である。従来の半導体素子接続ユニット１０００において、半導体素子１の回路などを形成しているデバイス層２の反対の面である半導体素子裏面３や、半導体素子側面１１がはんだ接合層５を介して構造体４に接合されている。半導体素子１のデバイス層２には複数の電極６が形成されていて、ワイヤボンディング７によりプリント基板８の電極９に連結されている。
【００１１】
以下に、従来の半導体素子接続ユニットの有する問題点を説明する。まず、はんだ接合層５に使われるはんだについて説明する。高温環境で使用される力学量測定装置や、室温でも高精度、高信頼の要求される力学量測定装置では、Au系のはんだを用いて半導体素子１を構造体４に接合することが多い。その理由ははんだの融点にある。一般的な鉛フリーはんだであるSn系はんだの融点は200℃から230℃付近であるのに対し、Au系はんだの融点は高く、例えばAu20wt%Snはんだでは融点が280℃、Au12wt&Geはんだや、Au3wt%Siはんだでは360℃付近である。即ち、Au系はんだの方がSn系はんだよりも融点が高く、耐熱性及び高温での信頼性が良好なので、はんだ接合層５としてAu系はんだを採用されることが多い。また、Au系はんだはSn系はんだより硬いことから半導体素子接合部の安定性が高く、また高温環境及び室温環境の両方で高い信頼性を有するため、特にセンサ用途のように長期間の計測値の安定性が重視される場合に好んで用いられる。
【００１２】
次に接合プロセスについて説明する。加熱により、はんだが溶融して構造体4の表面に形成したメタライズ層１３にぬれ広がり、同時に半導体素子裏面３にぬれ広がる。その後、錘などにより荷重を負荷すると、はんだの厚みが薄くなり、半導体素子裏面３と構造体４の隙間から、はんだが押し出されることとなる。このはんだが半導体素子側面１１のSiと接することとなる。ここでAuを含んだはんだを用いた場合、AuとSiの共晶温度は360℃付近であるため、接合温度が360℃に達していると、AuとSiが接した部分は局所的に液相となり、温度や時間、荷重、はんだの供給量によっては半導体素子側面１１にはんだがぬれ上がる。その結果、はんだはデバイス層２が形成されている表面近くまでぬれ上がることとなる。図４は、Auを含んだはんだが半導体素子側面１１をぬれ上がった状態を示した写真である。このように、ぬれ上がったはんだによってデバイス層２が破壊されることが従来の半導体素子接続ユニットの問題となっていた。
【００１３】
次に、図１、図２を用いて、本発明による半導体素子接続ユニットの第一実施例を説明する。図１は第一実施例の斜視図であり、図２は第一実施例の断面図である。
【００１４】
本発明の半導体素子１は、半導体素子１の内部に、はんだ接合層５からのはんだのぬれ上がりを防止するために、ぬれ上がり防止層１０を有している。このぬれ上がり防止層１０は、半導体素子１のデバイス層２と半導体素子裏面３の間に形成されており、ＳｉＯ２層により構成される。このぬれ上がり防止層１０を有する半導体素子１の製造工程としては、通常のＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウェハを製造する工程を用いることができる。例えば、ＳＩＭＯＸ方式といわれる方式で、酸素分子をイオン注入によりシリコン結晶表面から埋め込み、高温で酸化させてシリコン中に酸化シリコン層を形成させる方法を用いる。あるいは張り合わせ方式といわれる、酸化膜を形成したシリコンウェハと、純粋な単結晶シリコンウェハとを熱圧力により貼り合せ、その後に単結晶シリコンを薄く切削する方法を用いる。
【００１５】
上記のように形成したＳｉＯ２層の厚みは最大でも数μｍ以下となっている。従って、上記のようなSOIウェハを用いてデバイス層２を形成し、半導体素子裏面３研削により所定の厚みに半導体素子１を加工し、その後、半導体素子１の裏面２へのメタライズ形成、ダイシングにより、個別の半導体素子１を製造することができる。
【００１６】
ここで本実施例の半導体素子１は、例えばひずみ量を検出する計測機能を持つセンサ半導体素子であり、ほぼ１ｍｍ〜１０ｍｍ角、厚さ３０〜４００μｍの直方体形状を有する半導体基板により形成されている。また、デバイス層２の中央付近にはひずみ検出部1２を有し、これが電極パッド６と連結されている。ひずみ検出部１２は、例えば、シリコン基板の一面に不純物イオンをドープして形成した抵抗素子（図示せず）により形成されたホイートストンブリッジ回路である。これにより、半導体素子１の平面方向に生じた伸縮によって不純物拡散抵抗の抵抗値が変化し、ひずみが検出される。更に、半導体素子１には温度検出部を形成しておくことで、計測値の温度補正が可能となり、より高精度なひずみ量が計測可能となる。プリント基板８はガラスエポキシ材料を用いた基板でも良いが、ポリイミド材料などを用いたフレキシブルな基板、セラミック基板などでも良い。これらのプリント基板は接着剤などを用いて構造体４に接続されている。
【００１７】
次に、ぬれ上がり防止層１０をＳｉＯ２層で構成した場合の、ぬれ上がり防止以外の効果について説明する。図５は、溶接部２０によって被測定物２１に本発明の第一実施例の半導体素子接続ユニットを取り付けた場合の断面図である。構造体４は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ、インバーなど）、Ｍｏ、ＳＵＳ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｕ合金等により形成されている。従来のぬれ上がり防止層１０の無い半導体素子１を構造体４にはんだ接合層５により接合し、この半導体素子接続ユニット１００を他の部材である被測定物に取り付ける場合には、溶接、かしめ方式などの金属を介した接合方式により取り付けることとなる。この場合、被測定物から半導体素子１まで電気的に繋がってしまうので、電気的なノイズが問題となる。本実施例の半導体素子接続ユニットにおいては、ぬれ上がり防止層１０をＳｉＯ２層で構成しているため、ぬれ上がり防止層１０が絶縁層の役割を果たし、電気的なノイズを遮断することができる。
【００１８】
この他に絶縁性を確保する案として、はんだ接合層５をガラスなどで構成する方法も考えられるが、この方法では衝撃耐性や温度変化耐性が低下することも考えられ、また、構造体４の材料も限定されることもある。またその他の代替案として、構造体４をセラミック材料にすることや表面にセラミックコートを形成することも考えられるが、セラミックは脆性的な挙動をするため、使用環境が制約されるという不都合が生じる。また、接着剤では高温で使用される場合に、耐熱性に課題がある。
【００１９】
従って、本発明のようにぬれ上がり防止層１０としてSiO2層を採用することにより、デバイス層２の保護に加えて絶縁特性も確保することができ、ノイズの影響の小さい高精度の半導体素子接続ユニットとすることができる。
【００２０】
なお、本実施例では図示していないが、ワイヤボンディング７や半導体素子１のデバイス層２の保護のため、半導体素子１やワイヤボンディング７の周辺部分を樹脂でポッティングして覆ってもよいし、これらの部分を樹脂でモールドしたり、キャップを被せて使用してもよい。
【００２１】
[実施例２]
図６は、本発明の第２の実施例の半導体素子接続ユニット２００を示す。この実施例でも第一の実施例と同様に、半導体素子側面１１にぬれ上がり防止層１０が形成されているが、さらに半導体素子側面１１と平行な方向に伸びたＳｉＯ２層３１を備えている。このＳｉＯ２層３１は、エッチング技術などを用いていわゆるトレンチ構造となっている。この実施例では、デバイス層に配置されたひずみ検出部１２とはんだ接合層との間に、ぬれ上がり防止層１０とＳｉＯ２層３１という２つのＳｉＯ２層を挟むことができるため、より確実に絶縁性を確保できる。例えばはんだの供給量ばらつき、はんだの供給位置ずれ、半導体素子の搭載位置ずれ、温度のばらつき、荷重負荷のばらつき等により、はんだの半導体素子側面１１へのぬれ上がり量が想定よりも多くなり、ぬれ上がり防止層１０よりもデバイス層側にまでぬれ上がってしまうような場合にも、このＳｉＯ２層３１があれば更に確実にはんだのぬれ上がりが防止でき、よりデバイス層の保護か可能になる。その結果、半導体素子接続ユニットの信頼性が向上するとともに、製造歩留まりの向上、製造プロセスでのマージンを広げることができる等の効果が得られる。
【００２２】
[実施例３]
図７には、本発明の第三実施例の半導体素子接続ユニット３００を示す。この実施例でも第一の実施例と同様に、半導体素子側面１１にははんだのぬれ上がりを防止する層１０が形成されているが、半導体素子１のデバイス層２の反対の面３の外周付近４１がはんだ接合層５に浸食されている例を示している。その結果、はんだ接合層５の半導体素子１の外周周囲付近４１ははんだ中にＳｉが溶け込んだ組成になっている。
【００２３】
ここで、図７に示したように、特に半導体素子１の外周付近４１で半導体素子１のＳｉがはんだに浸食される理由を説明する。はんだと半導体素子１のぬれ性を確保するために、半導体素子１の裏面３には、ほぼ全面にメタライズ層が形成されている（図示していない）。このメタライズ層は、蒸着、スパッタ、めっきなどにより形成され、Ａｕ，Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｗ、Ｐｄなどで構成される。或いはこれらを２層以上組み合わせた構造をとる。例えば、Ｎｉ層上に薄いＡｕ層を施した構造などである。
【００２４】
したがって、はんだを用いて半導体素子１と構造体４を接合するプロセスにおいて、半導体素子１の裏面３にはメタライズ層４２あり、例えばメタライズ層にＮｉ層がある場合などはＮｉ層と金属間化合物を形成する。一方、半導体素子側面１１は、ダイシングなどの工程を経ているためにメタライズ層が無く、Ｓｉがむき出しの状態となっている。したがって、半導体素子１の裏面３ではメタライズ層によりはんだと半導体素子１のＳｉとは直接には接しないが、半導体素子側面１１付近では、はんだと半導体素子側面１１のＳｉとが直接接する場合が生じる。通常Ｓｉ表面は自然酸化膜で覆われているためはんだのぬれ性が悪いが、Ｓｉの酸化膜の薄い部分や、メタライズ層とＳｉ層との隙間からはんだが侵入し、ＡｕとＳｉが反応する。このとき、ＡｕとＳｉとの間で共晶反応が発生し、局所的に液相が形成され、Ｓｉが浸食され、従って、Ａｕはんだ中にはＳｉを含有することになる。これは接合温度が高いほど顕著に起こる。  Ａｕは一般的に非常にやわらかいが、Ｓｉを含有するＡｕはんだでは、Ａｕに比較して硬度が増し、高温環境下での変形が抑えられる。よって、例えば半導体素子１にひずみ検出器１２などの検出素子を配置してセンサとして使用する場合には、図７に示すように、半導体素子１のＳｉをＡｕはんだ中に浸食させることにより、センサの特性を向上させることができる。
【００２５】
図８には、図７に示した半導体素子接続ユニット３００に比較し、半導体素子１の裏面３が側面１１から、更に多く浸食された半導体素子接続ユニット４００の例を示す。Ａｕはんだが、ぬれ上がり防止層１０までぬれ上がり、半導体素子側面１１付近だけでなく内側まで浸食し、特に半導体素子側面１１の周囲付近４２のはんだ中ではＳｉ含有量が増している。この実施例では、図７の場合よりも硬度の高い領域が広くなるため、特に高温環境下での半導体素子１の変形防止によりセンサ特性が一層向上する。なお、ぬれ上がり防止層１０は、デバイス層とはんだ層との間に形成しておれば良く、このぬれ上がり防止層１０の位置を調整することにより、SiとAuとで共晶反応させる領域の大きさや位置を制御することができる。
【００２６】
このような接合層を形成するための方法としては、加熱温度を上げたり、加熱時間を長くする他、半導体素子１のメタライズ層を最適化し、あまり強固な金属間化合物のできないような材質にしたり、メタライズ層の厚みを薄くするという方法がある。
【００２７】
図９には、図８に示した半導体素子接続ユニット４００よりも更に半導体素子１の裏面３が半導体素子側面１１から多く浸食された結果、ぬれ上がり防止層１０と構造体４の間において、半導体素子の部分の全域に亘って浸食された半導体素子接続ユニット５００の例を示す。この場合では、はんだ中にはかなりの量のＳｉが含まれている。
【００２８】
なお、上記の半導体素子接続ユニット２００、３００、４００、５００では、はんだの接合層５にＳｉが含まれることを説明したが、このほかにもＡｕ系はんだに当初から含まれているＳｎ、Ｇｅ、Ｓｂや、半導体素子１のメタライズ層あるいは構造体４のメタライズ層１３から溶け込んだＮｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｎなどが含まれていてもよい。
【００２９】
図１０には、図８に示した実施例の写真を示す。ぬれ上がり防止層１０より下側にはAuが浸食しているが、ぬれ上がり防止層１０よりも上側にはAuが浸食しておらず、半導体素子側面１１に形成したぬれ上がり防止層１０によりＡｕはんだのぬれ上がりが止まっている様子が示されている。このようにぬれ上がり防止層１０によりＡｕはんだのぬれ上がりを所定量だけ許容することで硬度を高めてセンサ特性を向上させつつ、デバイス層に至る手前までに留めることでデバイス層２の破壊を防止している。このほかの効果として、接合部の信頼性向上、高温での耐熱性確保、製造時の歩留まり向上、プロセスマージンの拡大などの効果を奏することもできる。
【００３０】
[実施例４]
図１１は、ぬれ上がり防止層１０を半導体素子側面１１付近のみに有した半導体素子接続ユニットの例を示す。例えば、半導体素子１の裏面３に十分な厚さのメタライズ層４２を形成している場合など、半導体素子側面１１以外からのはんだによる半導体素子の浸食が生じないような場合には、半導体素子側面１１付近に限定してぬれ上がり防止層１０を形成してもよい。
【００３１】
[実施例５]
図１２には、本発明の別の半導体素子接続ユニット６００の例を示す。この実施例は構造体４がダイアフラム５１の機能を持つものである。ダイアフラム５１は平らな板でもよいし、図１２に示した様に、半導体素子１を接合する面と反対側の面５１ｂの一部が薄肉５２になっていてもよい。薄肉５２は半導体素子のちょうど反対側に配置してもよいし、違う位置でも良い。また薄肉５２の面積は、半導体素子１の大きさ以上でも良いし、以下でも良い。図示していないが、半導体素子１を接合する面の一部を薄肉にした構造でもよい。このようにダイアフラム５１に薄肉部５２を形成することで、応力などの負荷による変形位置を予め設定することが可能である。また、この薄肉部５２の材質と厚みを選択することによって、変形可能な負荷量の範囲を設定することができる。例えば、圧力検出用センサに半導体素子接続ユニット６００を適用する場合には、このダイアフラム５１の形状、材質を、薄肉部５２を含めて最適化することにより、各種計測範囲のセンサを製造することができる。
【００３２】
構造体４（ダイアフラム５１）以外の半導体素子接続ユニットに関しては、これまで説明した半導体素子接続ユニット１００、２００、３００、４００，５００のいずれを採用することもできる。
【００３３】
前記の半導体素子接続ユニット６００を、圧力を計測する力学量測定装置７００に適用した例を図１３に示す。半導体素子１は、ひずみ検出部１２を有し、力学量測定装置７００は、容器５３の内部空間５４内に流入された気体Ｇの圧力を検出するものである。
【００３４】
本実施例の力学量測定装置７００は、主に、被測定用の気体Ｇが導入される容器（固定部）５３と、ケース５５とから構成されている。容器５３には、半導体素子接続ユニット６００のダイアフラム５１が固定される。
【００３５】
容器５３は、内部空間５４を有するほぼ中空円筒状に形成され、下部側に気体Ｇを内部容器５４に導く気体取入口５６を有し、上部側にダイアフラム５１の下面を露出する開口部５７を有する。ダイアフラム５１は、容器５３の蓋としての機能を兼用している。
【００３６】
ダイアフラム５１と容器５３とは、一体成形、金属接合、または締結、かしめ、螺着等の機械的結合によって固定されている。すなわち、力学量測定装置7００は、高強度の固定方法でダイアフラム５１を固定部、すなわち容器５３に固定されている。金属接合としては、レーザ溶接、超音波溶接、摩擦攪拌接合、あるいははんだ付け、ろう付等を適用することができる。締結としては、例えば、ねじ等の締結部材をダイアフラム５１の開口部（図示せず）を挿通して容器５３の雌ねじ部（図示せず）に締結する方法を用いることができる。かしめとしては、例えば、ダイアフラム５１の周縁部を容器５３の開口部５７に設けたかしめ部材によりかしめる構造を用いることができる。螺着としては、例えば、ダイアフラム５１の周縁部に雄ねじ部を設け、容器５３の開口部５７の内周面に雌ねじ部を設け、ダイアフラム５１を容器５３に螺合して固定する方法を用いることができる。上記のような、ダイアフラム５１と容器５３との接合工程、あるいは接合の影響を排除するためには、一体成形が望ましく、例えば、絞り等の加工、切削加工等が挙げられる。
【００３７】
ケース５５は、樹脂または金属部材により形成され、容器５３に固定された半導体素子接続ユニット６００を保護している。また圧力測定値の外部への出力を行う。
【００３８】
次に、半導体素子１とダイアフラム５１との接合方法の一実施の形態を説明する。半導体素子１の裏面３には、メタライズ層を、また、ダイアフラム５１の上面にもメタライズ層１３を形成しておく。加熱炉内に、メタライズ層１３が形成されたダイアフラム５１を収容する。加熱炉内には、接合部５の厚さを調整するための接合補正治具も用いてもよい。次に、ダイアフラム５１のメタライズ層１３上に接合材料を搭載する。この接合材料ははんだ接合部５の素材である。接合材料上に、裏面３にメタライズ層が形成された半導体素子１を載置する。半導体素子１のデバイス層２の上に重りを搭載する。接合補正治具には、段部など設けておき、重りは、段部上に載置されるようにしてもよい。接合補正治具、重りは必ずしも必要ではなく、不要であれば省いてもよい。
【００３９】
この状態で、例えば、ヒータなどによって加熱する。 加熱によりダイアフラム５１が昇温すると、接合材料が溶融し、半導体素子１の裏面３のメタライズ層、及びダイアフラム５１のメタライズ層１３に接合される。これにより接合部材ははんだ接合部５となる。
【００４０】
接合部５の厚さは、重りの重量や、接合材料の形状によって所定の厚さにすることができるが、接合補正治具１２の形状により、接合部５の厚みの均一化を図るのが好ましい。
【００４１】
ここで、加熱炉の内部の雰囲気制御を行うことで、接合材料の表面酸化を抑制し、良好な接合を得ることができる。例えば、雰囲気はＮ2などが有効であるが、このほかに、還元性のある水素、あるいはこれらの混合物、または、ギ酸などの有機酸を用いても良い。他には、表面酸化物を還元可能なフラックスなどの有機物を用いても良い。また、加熱炉内を真空にしてボイドを低減させることも効果がある。このような工夫を行うことで、ボイドなどの欠陥の少ない良好な接合部５を得ることが可能になる。更に接合性を向上させるには、接合前のダイアフラム５１、半導体素子１の裏面３、接合材料の表面などをスパッタ処理や、プラズマ洗浄などを行い、接合部材の有機汚染量、酸化膜などを除去、或いは低減させておくことが有効である。
【００４２】
半導体素子１とダイアフラム５１とを接合する方法は上記の加熱炉を用いる方法に限定されず、例えばダイボンダ装置を用いて行うことも可能である。
【００４３】
ダイボンダ装置を用いる場合の一例を以下に示す。ダイボンダ装置を用いてダイアフラム５１のメタライズ層１３上に接合材料を供給する。一方、半導体素子１をコレットなどで真空吸着し、半導体素子１を接合材料に圧着する。この状態で、コレットをパルス電流により加熱（パルスヒート）したり、或いは定電流より加熱して（コンスタントヒート）、接合材料を溶融、或いは軟化させて半導体素子１とダイアフラム５１を接合させる。ベース基板は予め加熱しておくと、より接合時間が短縮化できる。ダイボンダ装置による接合でも、接合部付近を不活性雰囲気にしておくと、より良好な接合が可能となる。
【００４４】
接合部５の厚さのばらつきが小さく、半導体素子１がダイアフラム５１の上面とほぼ平行になると、接合部５を通して半導体素子１に伝達される変形量が均一化されやすく、検出精度が向上する。
【００４５】
その他、本発明は、各実施形態に示された構成を、適宜、変形して適用することが可能であり、要は、半導体素子が、構造体、あるいはダイアフラムの上面に主にAu系はんだ材料によって接合され、半導体素子１には、はんだのぬれ上がりを防止する層が少なくとも側面に形成されていることを特徴とする半導体素子接続ユニットであればよい。
【符号の説明】
【００４６】
１      半導体素子
２      デバイス層
３      半導体素子の裏面
４      構造体
５      はんだ接合層
６      半導体素子の電極
７      ボンディングワイヤ（引出し配線部）
８      プリント基板
９      電極
１０      はんだぬれ上がりを防止する層
１１      半導体素子側面
１２      ひずみ検出部
１３      メタライズ層
２０    溶接部
２１    被測定物    
４１、４２、４３      Siを含んだAu系はんだ
５1    ダイアフラム
５２    薄肉部
５３    容器
５５    ケース
１００、２００、３００、４００、５００    半導体素子接続ユニット
７００      力学量測定装置
【図１】
2016051742.tif 000003
【図２】
2016051742.tif 000004
【図３】
2016051742.tif 000005
【図４】
2016051742.tif 000006
【図５】
2016051742.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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