FR2880947A1 - Procede de fabrication d'un capteur de pression - Google Patents
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Abstract
Un procédé de fabrication d'un capteur de pression comprend les étapes consistant à : préparer un substrat semi-conducteur (21) ; former un film isolant (22) sur le substrat (21) ; former un premier film métallique (23) sur le film isolant (22) ; former un premier film protecteur (25) sur le premier film métallique (23) et le film isolant (22) ; former un deuxième film protecteur (26) sur le premier film métallique (23) et le premier film protecteur (25) ; effectuer un traitement de réduction de la force adhésive sur le deuxième film protecteur (26), la force étant entre le deuxième film protecteur (26) et un deuxième film métallique (24, 27-29) ; former le deuxième film métallique (24, 27-29) sur le premier film métallique (23) et le premier film protecteur (25) ; et enlever une partie du deuxième film métallique (24, 27-29).
Description
PROCEDE DE FABRICATION D'UN CAPTEUR DE PRESSION
DESCRIPTION
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un capteur de pression.
Il a été proposé une structure dans laquelle un élément détecteur comprenant un semi-conducteur et une partie de liaison qui est connectée électriquement à une plage de connexion prévue sur l'élément détecteur. L'élément détecteur et la partie de liaison sont recouverts d'un diaphragme métallique rempli d'huile. Ceci est présenté par exemple dans le JP-A-H7-243926, qui correspond au brevet américain n 5 595 939.
Dans un capteur de pression ayant une telle structure, une fois qu'un fluide servant de milieu de pression a été introduit par un trou d'introduction de pression prévu dans le capteur de pression, la pression du fluide est appliquée à l'élément détecteur par l'intermédiaire d'un diaphragme métallique et d'huile. Par conséquent, le diaphragme prévu dans l'élément détecteur est déformé et la résistance d'une jauge de contrainte formée dans le diaphragme est ainsi transformée par la contrainte de compression ou la contrainte de traction. Ceci génère un signal de détection en fonction de la pression du fluide à la sortie de l'élément détecteur.
Dans le cas du capteur de pression ayant une telle configuration, il se pose des problèmes, à savoir que le nombre de composants augmente, du fait que le diaphragme métallique est nécessaire, et que la structure du capteur de pression est compliquée par la nécessité d'une structure étanche pour contenir l'huile lorsque le diaphragme métallique est utilisé.
Au contraire, une structure dans laquelle le diaphragme métallique est éliminé peut être envisagée. Toutefois, lorsqu'une telle structure est utilisée, lorsque le capteur de pression est utilisé dans une situation où l'élément détecteur comprenant un semi-conducteur est exposé à un liquide corrosif, par exemple lorsque le capteur de pression est utilisé pour la mesure de pression différentielle de DPF (diesel particulate filter), qui est un filtre de purification des gaz d'échappement d'auto- mobiles à moteur diesel, ou pour la mesure de pression dans une atmosphère à l'intérieur d'un compartiment moteur, il se pose un problème de corrosion car le matériau des plages de connexion est l'aluminium.
Par conséquent, les déposants ont proposé précédemment une structure dans laquelle une partie de liaison est recouverte d'une couche de gel protecteur et une surface d'une plage de connexion comprenant de l'aluminium est revêtue d'un film de placage en or. Ceci réduit la probabilité de contact entre un milieu corrosif et l'aluminium en tant qu'objet sensible à la corrosion. Par conséquent, la résistance des plages de connexion à la corrosion peut être améliorée. Ceci est présenté dans la demande de brevet japonais n 2004-562923.
Toutefois, même si la structure ci-dessus est utilisée, on a constaté récemment que, du fait que l'adhérence entre le film protecteur comprenant du SiN formé à la périphérie de la plage de connexion et le film d'or n'est pas bonne, le milieu corrosif qui a pénétré à travers la couche de gel protecteur dans une interface entre le film d'or et le film protecteur pénètre sur le côté de la plage de connexion et, par conséquent, le milieu corrosif provoque une érosion.
Compte tenu du problème décrit ci-dessus, un objet de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'un capteur de pression qui présente des 25 performances d'étanchéité élevées.
Un procédé de fabrication d'un capteur de pression comprend les étapes consistant à : préparer un substrat semi-conducteur sur lequel est placé un élément détecteur, l'élément détecteur générant un signal de détection en fonction de la pression en tant qu'objet de détection; former un film isolant ayant un trou de contact sur une surface du substrat semiconducteur, le trou de contact assurant la connexion avec l'élément détecteur; former un premier film métallique sur une partie prédéterminée du film isolant, le premier film métallique assurant la connexion électrique avec l'élément détecteur par le biais du trou de contact; former un premier film protecteur sur le premier film métallique et le film isolant afin d'exposer une zone de plage de connexion du premier film métallique; former un deuxième film protecteur en résine organique sur le premier film métallique et le premier film protecteur afin d'exposer la zone de plage de connexion du premier film métallique et une partie du premier film protecteur disposée autour de la zone de plage de connexion; effectuer un traitement de réduction de la force adhésive sur une surface du deuxième film protecteur après l'étape de formation du deuxième film protecteur, la force adhésive étant entre le deuxième film protecteur et un deuxième film métallique déposé sur celui-ci; former le deuxième film métallique sur la zone de plage de connexion du premier film métallique et la partie du premier film protecteur disposée autour de la zone de plage de connexion après l'étape de réalisation du traitement de réduction; et enlever une partie du deuxième film métallique disposé sur la surface du deuxième film protecteur.
Dans le procédé ci-dessus, la partie du deuxième film métallique sur le deuxième film protecteur est facile à enlever; et, par conséquent, l'autre partie du deuxième film métallique adhère étroitement au premier film métallique et au premier film protecteur, de sorte que les performances d'étanchéité entre le deuxième film métallique et le premier film métallique ou le premier film protecteur augmentent. Ainsi, les performances d'étanchéité entre ces films sont améliorées; et, par conséquent, le milieu corrosif est empêché de pénétrer dans une interface entre le deuxième film métallique et le premier film protecteur. En conséquence, il ne se produit aucune érosion sur le côté d'une plage de connexion.
De préférence, l'étape de réalisation du traitement de réduction permet d'augmenter la force adhésive entre le deuxième film métallique et la zone de plage de connexion du premier film métallique ou la partie du premier film protecteur disposée autour de la zone de plage de connexion.
De préférence, l'étape de réalisation du traitement de réduction de la force adhésive est un traitement par plasma dans une atmosphère gazeuse comprenant du gaz CF4 et du gaz argon ou du gaz azote.
De préférence, le premier film métallique a une irrégularité de surface dont la hauteur est inférieure ou égale à 0,5 m. De façon plus préférentielle, le premier film métallique comprend un film de titane et un film à base d'aluminium. L'étape de formation du premier film métallique comprend des étapes consistant à : former le film de titane; et former le film à base d'aluminium sur le film de titane. La hauteur de l'irrégularité de surface est réduite par l'orientation du film de titane. De façon plus préférentielle, le premier film métallique comprend un film en alliage d'aluminium, silicium et cuivre et la hauteur de l'irrégularité de surface est réduite par la stabilité thermique du film en alliage d'aluminium, silicium et cuivre.
Par ailleurs, un procédé de fabrication d'un capteur de pression comprend les étapes consistant à : préparer un substrat semi-conducteur sur lequel est placé un élément détecteur, l'élément détecteur générant un signal de détection en fonction de la pression en tant qu'objet de détection; former un film isolant ayant un trou de contact sur une surface du substrat semi-conducteur, le trou de contact assurant la connexion avec l'élément détecteur; former un premier film métallique sur une partie prédéterminée du film isolant, le premier film métallique assurant la connexion électrique avec l'élément détecteur par le biais du trou de contact; former un premier film protecteur sur le premier film métallique et le film isolant afin d'exposer une zone de plage de connexion du premier film métallique; former un deuxième film protecteur en résine organique sur le premier film métallique et le premier film protecteur afin d'exposer la zone de plage de connexion du premier film métallique et une partie du premier film protecteur disposée autour de la zone de plage de connexion; effectuer un traitement d'augmentation de la force adhésive sur une surface de la zone de plage de connexion du premier film métallique et sur la partie du premier film protecteur disposée autour de la zone de plage de connexion après l'étape de formation du deuxième film protecteur, la force adhésive étant entre le premier film métallique ou le premier film protecteur et un deuxième film métallique déposé sur celui-ci; former le deuxième film métallique sur la zone de plage de connexion du premier film métallique et la partie du premier film protecteur disposée autour de la zone de plage de connexion après l'étape de réalisation du traitement d'augmentation; et enlever une partie du deuxième film métallique disposé sur la surface du deuxième film protecteur.
Dans le procédé ci-dessus, la partie du deuxième film métallique adhère étroitement au premier film métallique et le premier film protecteur, de sorte que les performances d'étanchéité entre le deuxième film métallique et le premier film métallique ou le premier film protecteur augmentent. Ainsi, les performances d'étanchéité entre ces films sont améliorées; et, par conséquent, le milieu corrosif est empêché de pénétrer dans une interface entre le deuxième film métallique et le premier film protecteur. En conséquence, il ne se produit aucune érosion sur le côté des plages de connexion.
Les objets, caractéristiques et avantages ci-dessus de la présente invention 5 ainsi que d'autres seront davantage apparents à la lecture de la description détaillée ci-après, faite en se référant aux dessins d'accompagnement, sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe montrant un capteur de pression selon un premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe partiellement agrandie montrant une partie 10 de connexion entre un élément détecteur et un fil de connexion dans le capteur de pression selon le premier mode de réalisation; Les figures 3A à 3G sont des vues en coupe partiellement agrandies expliquant un procédé de fabrication du capteur selon le premier mode de réalisation; Les figures 4A et 4B sont des vues en coupe partiellement agrandies montrant une partie de connexion entre un élément détecteur et un fil de connexion dans un capteur de pression selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention; La figure 5 est une vue en coupe partiellement agrandie montrant la partie de connexion entre l'élément détecteur et le fil de connexion dans le capteur de pression selon le deuxième mode de réalisation; La figure 6 est une vue en coupe partiellement agrandie montrant une partie de connexion entre un élément détecteur et un fil de connexion dans un capteur de pression selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; et La figure 7 est une vue en coupe partiellement agrandie montrant une partie de connexion entre un élément détecteur et un fil de connexion dans un capteur de pression selon une modification de la présente invention.
Premier mode de réalisation Un capteur de pression auquel un mode de réalisation de l'invention est appliqué va être décrit ci-après. La figure 1 est une vue en coupe d'un capteur de pression S 1 dans le mode de réalisation et la description est faite en se référant à ce dessin. Le capteur de pression S1 est utilisé par exemple pour la mesure de pression différentielle de DPF, qui est un filtre de purification des gaz d'échappements d'automobiles à moteur diesel.
Comme le montre la figure 1, un boîtier de raccord 10 en tant que premier boîtier est produit en moulant une résine telle que le PPS (polysulfure de phénylène) ou le PBT (polytéréphtalate de butylène) et réalisé avec une forme sensiblement cylindrique dans ce mode de réalisation. Un creux 11 est formé au niveau d'une partie d'extrémité (partie d'extrémité sur une face inférieure sur la figure 1) du boîtier de raccord 10 sous forme de boîtier en résine.
Un élément détecteur 20 pour la détection de pression est disposé au fond du creux 11.
L'élément détecteur 20 est un élément du type diaphragme à semiconducteur, dans lequel il est prévu un diaphragme en tant que surface recevant la pression. La pression reçue par le diaphragme est convertie en un signal électrique par une jauge de contrainte résistive formée sur une surface du diaphragme. Ensuite, le signal électrique est délivré en sortie en tant que signal de capteur.
L'élément détecteur 20 est intégré dans une embase 20a comprenant du verre par liaison anodique et similaire et l'embase 20a est collée au fond du creux 11 afin de monter ainsi l'élément détecteur 20 sur le boîtier de raccord 10.
Une pluralité de broches de connexion métalliques 12 servant à connecter électriquement l'élément détecteur 20 et un circuit externe traversent le boîtier de 20 raccord 10.
Dans le mode de réalisation, la broche 12 est constituée d'un matériau à base de laiton qui a été soumis à un placage (par exemple un plaquage au nickel) et elle est maintenue dans le boîtier de raccord 10 en la moulant d'un seul tenant avec le boîtier de raccord 10 par surmoulage.
Une partie d'extrémité au niveau d'une face d'extrémité (face d'extrémité inférieure sur la figure 1) de chacune des broches 12 est disposée de manière à dépasser du fond du creux 11 à la périphérie de la zone où l'élément détecteur 20 a été monté. D'autre part, une partie d'extrémité au niveau de l'autre face d'extrémité (face d'extrémité supérieure sur la figure 1) de chaque broche 12 est exposée dans une ouverture 16 au niveau de l'autre face d'extrémité du boîtier de raccord 10.
La partie d'extrémité de chaque broche 12 qui dépasse dans le creux 11 et l'élément détecteur 20 sont câblés et connectés électriquement par un fil de connexion 13 en or ou en aluminium. La structure de la connexion électrique entre l'élément détecteur 20 et le fil de connexion 13 décrite ici est une partie qui sera décrite en détail par la suite.
Un agent d'étanchéité 14 comprenant une résine à base de silicone et similaire est prévu dans le creux 11 afin de sceller l'espace entre le pied de la broche 12 qui 5 dépasse dans le creux 11 et le boîtier de raccord 10.
Sur un côté d'une surface 10a du boîtier de raccord 10 servant de logement, il est prévu une couche de gel protecteur 15 qui recouvre les pieds de l'élément détecteur 20, des fils de connexion 13 et des broches 12.
D'autre part, sur la figure 1, l'autre face de la partie d'extrémité (partie d'extrémité en haut sur la figure 1) du boîtier de raccord 10 comprend une ouverture 16 et l'ouverture 16 est formée en tant que partie de connecteur pour connecter électriquement l'autre face d'extrémité des broches 12 au circuit externe (UCE du véhicule et similaire) par l'intermédiaire d'un élément de raccordement externe (non représenté) tel qu'un toron de câbles.
En l'occurrence, l'autre face d'extrémité de chaque broche 12 exposée dans l'ouverture 16 peut être connectée électriquement à l'extérieur par la partie de connecteur. Ainsi, un signal est transmis entre l'élément détecteur 20 et l'extérieur par le biais des fils de connexion 13 et des broches 12.
Comme le montre la figure 1, un logement 30 en tant que deuxième boîtier se monte sur une partie d'extrémité du boîtier de raccord 10. Spécifiquement, il est configuré de façon à former un creux réceptacle 30a servant de cavité d'adaptation dans le logement 30 et la face d'extrémité du boîtier de raccord 10 est introduite dans le creux réceptacle 30a, assemblant ainsi le logement 30 et le boîtier de raccord 10.
Un boîtier monté 100, qui est formé en assemblant d'un seul tenant le boîtier de raccord 10 en tant que premier boîtier et le logement 30 en tant que deuxième boîtier, est ainsi configuré et l'élément détecteur 20 est disposé dans le boîtier monté 100.
Le logement 30 comprend un matériau métallique contenant par exemple de l'aluminium (Al) en tant que composant principal et il possède un trou d'introduction de pression 31 pour introduire la pression à mesurer venant d'un objet de mesure et une partie filetée 32 pour fixer le capteur de pression S 1 sur l'objet de mesure. Comme on l'a décrit plus haut, l'objet de mesure comprend le DPF, qui est le filtre de purification des gaz d'échappements d'automobiles à moteur diesel, et la pression de mesure comprend la pression différentielle du DPF.
En outre, le creux réceptacle 30a du logement 30 a une surface 30b qui fait face à une face d'extrémité l0a du boîtier de raccord 10. Le boîtier de raccord 10 est mis en contact avec la surface 30b afin de positionner ainsi le boîtier de raccord 10.
Une gorge annulaire (gorge de joint torique) 17 est formée sur la face d'extrémité 10a du boîtier de raccord 10 de façon à entourer un bord extérieur du trou d'introduction de pression 31 et un joint torique 18 est disposé dans la gorge 17 de façon qu'un fluide servant d'objet de mesure introduit à partir d'une interface entre la face d'extrémité 10a du boîtier de raccord 10 et la surface 30b du logement 30 ne fuie pas.
Comme le montre la figure 1, une partie d'extrémité sur un côté du creux réceptacle 30a du logement 30 est matée au niveau d'une partie d'extrémité du boîtier de raccord 10, formant ainsi une partie matée 36 et, par voie de conséquence, le logement 30 est fixé et intégré au boîtier de raccord 10.
Dans le capteur de pression S1 configuré en assemblant de cette manière le boîtier de raccord 10 et le logement 30, une fois que le fluide servant d'objet de mesure a été introduit par le biais du trou d'introduction de pression 31, la pression du fluide est appliquée à l'élément détecteur 20, aux fils de connexion 13 et aux broches 12 par l'intermédiaire de la couche de gel protecteur 15.
Ensuite, il est décrit une structure de connexion électrique entre l'élément détecteur 20 et les fils de connexion 13 dans le capteur de pression S i configuré comme ci-dessus. La figure 2 est un schéma montrant une structure vue en coupe d'une partie de connexion électrique entre l'élément détecteur 20 et les fils de connexion 13.
Comme le montre la figure 2, un film isolant 22 comprenant du SiN est formé sur une surface de la puce de semi-conducteur 21 en tant que substrat semi-conducteur sur lequel l'élément détecteur 20 a été formé. Un film d'aluminium 23 en tant que premier film métallique est formé sur une surface du film isolant 22. Le film d'aluminium 23, qui correspond à un premier film métallique, présente une structure dans laquelle il est connecté électriquement à une zone voulue de l'élément détecteur par un trou de contact, non représenté, formé dans le film isolant 22.
Un film d'or 24 en tant que deuxième film métallique ayant une résistance à la corrosion est formé sur une surface du film d'aluminium 23. Le film d'or 24, qui correspond à un deuxième film métallique dans l'invention, est formé sur une partie exposée du premier film protecteur 25 formé sur les surfaces du film isolant 22 et du film d'aluminium 23, c'est-à-dire formé sur une surface d'une zone servant de plage de connexion dans le film d'aluminium 23 et à la périphérie de la plage de connexion dans le premier film protecteur 25.
Spécifiquement, il est configuré de telle façon que, tandis que le deuxième film protecteur 26 comprenant du polyimide est formé sur la surface du premier film protecteur 25, le deuxième film protecteur 26 n'est pas formé sur la zone servant de plage de connexion dans le film d'aluminium 23 et la périphérie de la zone et le film d'aluminium est exposé dans cette zone; et une structure dans laquelle le film d'or 24 est formé sur la zone exposée en tant que plage de connexion et sa périphérie est réalisée. Dans cette configuration, une partie d'extrémité du film d'or 24 correspond donc approximativement à une partie d'extrémité du deuxième film protecteur 26.
Le film d'or 24 a une force d'adhérence élevée au film d'aluminium 23 et au premier film protecteur 25 comprenant du SiN grâce au fait qu'il est soumis à un traitement pour améliorer la force d'adhérence, comme on le décrira plus loin.
Dans la structure, les fils de connexion 13 sont reliés à la surface du film d'or 24 et les fils de connexion 13 sont reliés électriquement à l'élément détecteur 20 formé sur la puce de semi-conducteur 21 par l'intermédiaire du film d'or 24 et du film d'aluminium 23.
Ensuite, il est décrit un procédé de fabrication du capteur de pression S 1 dans le mode de réalisation. Toutefois, dans la mesure où le procédé de base de fabrication du capteur de pression S1 est le même que le procédé classique, cette description porte sur la partie de connexion électrique entre l'élément détecteur 20 et les fils de connexion 13, qui est une caractéristique de l'invention.
La figure 3 montre un procédé de fabrication de la partie de connexion électrique entre l'élément détecteur 20 et le fil de connexion 13 illustrés sur la figure 2.
En premier lieu, l'élément détecteur 20 tel qu'une jauge de contrainte résistive est formé sur la puce de semi-conducteur 21 selon un procédé classique connu puis un diaphragme est formé selon un procédé tel que la gravure électrochimique. Ensuite, comme le montre la figure 3A, le film isolant 22 est formé puis, comme le montre la figure 3B, le film d'aluminium 23, c'est-à-dire le premier film métallique, est formé par dépôt et similaire et reçoit ensuite un motif pour être laissé dans une position voulue.
Ensuite, comme le montre la figure 3C, le premier film protecteur 25, comprenant un film de nitrure de silicium ou des films faits d'un film d'oxyde de silicium et d'un film de nitrure de silicium superposés, est déposé sur les surfaces du film d'aluminium 23 et du film isolant 22 puis une partie du premier film protecteur 25 formé sur la zone en tant que plage de connexion dans le film d'aluminium 23 est enlevée par photogravure et similaire. Ainsi, la zone servant de plage de connexion dans le film d'aluminium 23 se trouve dans un état exposé.
Ensuite, comme le montre la figure 3D, le deuxième film protecteur 26 comprenant du polyimide est déposé puis une partie du deuxième film protecteur 26 formée sur la zone servant de plage de connexion dans le film d'aluminium 23 et une partie formée sur le premier film protecteur 25 située à la périphérie de la zone sont enlevées par photogravure et similaire. Ainsi, la zone servant de plage de connexion dans le film d'aluminium 23 et le premier film protecteur 25 situé à la périphérie de la zone se trouvent dans un état exposé.
Ensuite, dans un appareil de traitement par plasma à plaques parallèles, non représenté, le traitement par plasma est effectué dans des conditions comprenant une atmosphère gazeuse comprenant de l'argon (Ar) ou de l'azote (N2) et un fluoro- carbone (CF4). Ainsi, comme le montre la figure 3E, la force d'adhérence du film d'aluminium 23, du premier film protecteur 25 et du deuxième film protecteur 26, qui sont les bases du film d'or 24 formé par la suite, peut être modifiée.
Spécifiquement, dans le film d'aluminium 23 et le premier film protecteur 25, la force d'adhérence au film d'or 24 est assurée; et, dans le deuxième film protecteur 26, la force d'adhérence au film d'or 24 est réduite. Le mécanisme de cette modification de la force d'adhérence n'a pas été éclairci, mais on considère que, dans le deuxième film protecteur 26 comprenant du polyimide, étant donné que le carbone dans le deuxième film protecteur 26 est lié au fluor dans l'atmosphère et se trouve dans un état stable, la force d'adhérence au film d'or n'est pas obtenue lorsque le film d'or 24 est formé dessus. Dans le film d'aluminium 23 et le premier film protecteur 25, comprenant du SiN, on considère qu'un film d'oxyde qui est formé naturellement sur une surface est enlevé par le traitement avec la vapeur, le fluor restant dans la partie de laquelle l'oxyde a été enlevé, et le fluor agit en améliorant la force d'adhérence lorsque le film d'or 24 est formé. En particulier, on considère que lorsque le film d'or 24 est formé, l'or se déplace dans l'aluminium sous l'effet du fluor restant, donnant une liaison métal/métal et la force d'adhérence est donc améliorée.
Si l'appareil de traitement par plasma précité n'est pas utilisé uniquement dans ce processus mais qu'il est également utilisé en continu à partir d'un processus antérieur à celui-ci et que les différents processus se font en continu dans l'appareil de traitement par plasma, l'exposition à l'air de la puce de semi-conducteur 21 peut être évitée et donc les particules et similaires contenues dans l'air peuvent être empêchées d'adhérer à la surface de la puce de semi-conducteur.
Ensuite, comme le montre la figure 3F, le film d'or 24 est déposé sur les surfaces du film d'aluminium 23, du premier film protecteur 25 et du deuxième film protecteur 26 par un procédé de pulvérisation cathodique ou un procédé de dépôt sous vide. Ensuite, un fluide ayant une pression initiale de 1 MPa ou plus tel que de l'eau est mis en contact avec la surface de la puce de semi-conducteur 21, ce qui a pour effet, comme le montre la figure 3G, de séparer une partie du film d'or 24 formé sur la surface du deuxième film protecteur 26 ayant une faible force d'adhérence et, par conséquent, le film d'or subsiste uniquement sur les surfaces du film d'aluminium 23 et du premier film protecteur 25.
Ensuite, le fil de connexion 13 est soudé à la surface du film d'or 24; ceci termine la structure de connexion électrique, comme le montre la figure 2.
Selon le procédé de fabrication du capteur de pression S1 du mode de réalisation décrit ci-dessus, le traitement de modification de la force d'adhérence du film d'aluminium 23, du premier film protecteur 25 et du deuxième film protecteur 26 servant de bases au film d'or 24 est effectué. Par conséquent, le film d'or 24 sur le deuxième film protecteur 26 dont la force d'adhérence est réduite peut être séparé et, par conséquent le film d'or 24 peut être formé uniquement sur les surfaces du film d'aluminium 23 et du premier film protecteur 25 dont la force d'adhérence est assurée.
En outre, le film d'aluminium 23 et le premier film protecteur 25 se trouvent dans un état tel qu'ils sont liés au film d'or 24 avec une force d'adhérence élevée par le traitement de modification de la force d'adhérence. Par conséquent, la pénétration de milieu corrosif par le côté d'une plage de connexion dans une interface entre le film d'or 24 et le premier film protecteur 25 peut être évitée; par conséquent, la 12 corrosion de la plage de connexion peut être évitée.
Deuxième mode de réalisation Un deuxième mode de réalisation de l'invention est décrit. Bien que le cas où le film d'aluminium 23 est utilisé comme premier film métallique ait été décrit dans le premier mode de réalisation, lorsque le film d'aluminium 23 est utilisé, une autodiffusion d'atomes peut se produire aux limites de grains par suite du traitement thermique consécutif à la formation du film d'aluminium 23, qui provoque parfois une accumulation des atomes dans la surface du film d'aluminium 23 et la formation d'une irrégularité appelée bossage (désigné par bossage ci-après) 23a. La hauteur du bossage 23a en tantqu'irrégularité de surface du film d'aluminium 23 atteint parfois 2 m à 3 m.
Lorsque la hauteur du bossage 23a augmente, il peut se poser un problème, comme le montre la vue en coupe d'une structure de connexion illustrée sur la figure 4A: le bossage 23a réduit les performance de recouvrement d'un film comprenant le film d'or, c'est-à-dire le deuxième film métallique, et donc le film d'aluminium 23 ne peut pas être protégé contre une atmosphère corrosive dans l'atmosphère corrosive et, par conséquent, une partie qui n'a pas été suffisamment recouverte est corrodée, comme le montre par exemple la vue en coupe de la structure de connexion illustrée sur la figure 4B. Le procédé selon le deuxième mode de réalisation permet d'éviter ce problème.
La figure 5 est une vue en coupe d'une structure de connexion électrique dans une partie de liaison entre un élément détecteur et un fil de connexion dans un capteur de pression du mode de réalisation. Le mode de réalisation est un mode de réalisation dans lequel la structure de connexion électrique dans la partie de liaison est modifiée par rapport à celle du premier mode de réalisation mais la structure de base du capteur de pression est la même que dans le premier mode de réalisation; par conséquent, seules les parties qui diffèrent du premier mode de réalisation sont décrites.
Comme le montre la figure 5, un film de titane 23b est formé sur la surface du film isolant 22 puis le film d'aluminium 23 est formé sur le film de titane 23b, configurant ainsi le premier film métallique.
Lorsque le film de titane 23b est utilisé de cette manière, étant donné que le titane a une orientation élevée, l'orientation du film d'aluminium 23 formé par dessus peut être améliorée comparée au cas dans lequel le film d'aluminium est formé directement sur le film isolant 22; par conséquent le film d'aluminium peut être stabilisé thermiquement. De ce fait, il se produit difficilement une auto-diffusion de l'aluminium par suite du traitement thermique; par conséquent, la hauteur du bossage 23a devient inférieure à 0,5 m.
Lorsque la hauteur du bossage 23a est produite pour être inférieure à 0,5 m, même si le film d'or 24, c'est-à-dire le deuxième film métallique, est formé en utilisant un appareil de pulvérisation cathodique typique, le recouvrement peut être rendu suffisamment uniforme même sur la périphérie du bossage 23a. Par conséquent, la corrosion du film d'aluminium 23 peut être empêchée même s'il est exposé à l'atmosphère corrosive.
Troisième mode de réalisation Un troisième mode de réalisation de l'invention est décrit. L'invention consiste à réduire la hauteur du bossage 23a formé dans le film d'aluminium 23, comme dans le cas du deuxième mode de réalisation.
La figure 6 est une vue en coupe d'une structure de connexion électrique dans une partie de liaison entre un élément détecteur et un fil de connexion dans un capteur de pression du mode de réalisation. Le mode de réalisation est un mode de réalisation dans lequel la structure de connexion électrique dans la partie de liaison est modifiée par rapport à celle du premier mode de réalisation mais la structure de base du capteur de pression est la même que dans le premier mode de réalisation; par conséquent, seules les parties qui diffèrent du premier mode de réalisation sont décrites.
Dans la structure de connexion illustrée sur la figure 6, le film d'aluminium 23 est modifié, passant d'un film d'aluminium pur à un film d'alliage contenant de l'aluminium comme composant principal tel que l'AlSi-Cu. Spécifiquement, le film d'aluminium 23 est configuré en utilisant un alliage d'Al-Si-Cu contenant de l'aluminium comme composant principal, de 0,01% à 4% de Si (par exemple 0,4%) et de 0,01% à 5% de Cu (par exemple 1%).
Un tel alliage d'aluminium est thermiquement stable comparé à l'aluminium pur. Par conséquent, le film d'aluminium 23 est configuré en utilisant un alliage d'aluminium, ce qui permet de réduire la hauteur du bossage 23a et, par conséquent, la hauteur du bossage 23a est inférieure à 0,5 m.
Lorsque la hauteur du bossage 23a est inférieure à 0,5 m, même si le film d'or 24, c'est-à-dire le deuxième film métallique, est formé en utilisant un appareil de pulvérisation cathodique typique, le recouvrement obtenu peut être suffisamment uniforme sur la périphérie du bossage 23a. Par conséquent, la corrosion du film d'aluminium 23 peut être empêchée même s'il est exposé à l'atmosphère corrosive.
Modifications Dans les modes de réalisation, il a été décrit le cas utilisant une structure de connexion électrique dans laquelle le film d'or 24 est formé sur la surface du film d'aluminium 23. Toutefois, une telle structure a été présentée à titre d'exemple purement illustratif et d'autres structures peuvent également être utilisées.
Par exemple, comme le montre la figure 7, une configuration dans laquelle un film d'aluminium 27, un film de titane 28 et un film de nickel 29 sont disposés sur la surface du film d'aluminium 23 et ensuite le film d'or 24 est disposé par dessus, c'est-à-dire une configuration dans laquelle le deuxième film métallique est configuré par un film superposé de plusieurs types de métaux, peut également être utilisée. En variante, une configuration dans laquelle seul le film de titane 28 est intercalé entre le film d'aluminium 23 et le film d'or 24 peut également être utilisée.
Bien que l'invention ait été décrite en citant le métal contenant de l'aluminium en tant que composant principal pour le premier film métallique comme exemple dans chacun des modes de réalisation, l'invention peut être également appliquée au cas où d'autres métaux sont utilisés, par exemple un métal contenant du cuivre en tant que composant principal. Dans les premier et deuxième modes de réalisation, une partie au moins du premier film métallique est constituée par le film d'aluminium 23. Le film d'aluminium 23 peut être non seulement un film comprenant de l'aluminium pur mais aussi un film comprenant un alliage d'aluminium contenant de l'aluminium en tant que composant principal.
En outre, les matériaux décrits pour le premier film protecteur 25 et le deuxième film protecteur 26 l'ont été à titre d'exemple purement illustratif et le premier film protecteur 25 peut ne pas comprendre nécessairement du SiN et le deuxième film protecteur 26 peut ne pas comprendre nécessairement du polyimide.
L'essentiel est que, dans le traitement de modification de la force d'adhérence, le premier film protecteur 25 peut comprendre un matériau dont la force d'adhérence est améliorée et le deuxième film protecteur 26 peut comprendre un matériau dont la force d'adhérence est réduite. Dans ce cas, en ce qui concerne le matériau dont la force d'adhérence est améliorée, le premier film protecteur 25 peut comprendre un matériau quelconque si le matériau est un matériau dont la force d'adhérence n'est pas réduite, même s'il reste du fluor après le traitement, c'est-à-dire un matériau ne contenant pas de carbone. En outre, le deuxième film protecteur 26 peut comprendre un matériau quelconque dont la force d'adhérence est réduite, par exemple un matériau à base de résine organique.
Bien que l'invention ait été décrite en se référant à certains de ses modes de réalisation préférés, il reste entendu que l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation et aux constructions préférées. L'invention doit être comprise comme englobant diverses modifications et des agencements équivalents. En plus des diverses combinaisons et configurations qui sont préférées, d'autres combinaisons et configurations, comprenant plus d'éléments, moins d'éléments ou un seul élément, rentrent également dans l'esprit et la portée de l'invention.
Claims (23)
1. Procédé de fabrication d'un capteur de pression, comprenant les étapes consistant à: préparer un substrat semi-conducteur (21) sur lequel est placé un élément détecteur (20), l'élément détecteur (20) générant un signal de détection en fonction de 5 la pression en tant qu'objet de détection; former un film isolant (22) ayant un trou de contact sur une surface du substrat semi-conducteur (21), le trou de contact assurant la connexion avec l'élément détecteur (20) ; former un premier film métallique (23) sur une partie prédéterminée du film 10 isolant (22), le premier film métallique (23) assurant la connexion électrique avec l'élément détecteur (20) par le biais du trou de contact; former un premier film protecteur (25) sur le premier film métallique (23) et le film isolant (22) afin d'exposer une zone de plage de connexion du premier film métallique (23) ; former un deuxième film protecteur (26) en résine organique sur le premier film métallique (23) et le premier film protecteur (25) afin d'exposer la zone de plage de connexion du premier film métallique (23) et une partie du premier film protecteur (25) disposé autour de la zone de plage de connexion; effectuer un traitement de réduction de la force adhésive sur une surface du deuxième film protecteur (26) après l'étape de formation du deuxième film protecteur (26), la force adhésive étant entre le deuxième film protecteur (26) et un deuxième film métallique (24, 27-29) disposé dessus; former le deuxième film métallique (24, 27-29) sur la zone de plage de connexion du premier film métallique (23) et la partie du premier film protecteur (25) disposé autour de la zone de plage de connexion après l'étape de réalisation du traitement de réduction; et enlever une partie du deuxième film métallique (24, 27-29) disposé sur la surface du deuxième film protecteur (26).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de réalisation du traitement de réduction permet d'augmenter la force adhésive entre le deuxième film métallique (24, 27-29) et la zone de plage de connexion du premier film métallique (23) ou la partie du premier film protecteur (25) disposé autour de la zone de plage de connexion.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le premier film métallique (23) est fait d'un matériau à base d'aluminium (23), et le deuxième film métallique (24, 27-29) comprend un film d'or (24).
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le deuxième film métallique (24, 27-29) comprend en plus l'un au moins parmi un film d'aluminium (27), un film de titane (28) et un film de nickel (29), le film d'or dans le deuxième film métallique (24, 27-29) est disposé sur l'un au moins parmi le film d'aluminium (27), le film de titane (28) et le film de nickel (29).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape de formation du deuxième film métallique (24, 27-29) se fait suivant un procédé de pulvérisation ou un procédé de dépôt en phase vapeur.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape de réalisation du traitement de réduction de la force adhésive est un traitement par plasma dans une atmosphère gazeuse comprenant du gaz CF4 et du gaz argon ou du gaz azote.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le premier film métallique (23) comprend un film de titane (23b) et un film à base d'aluminium (23), et l'étape de formation du premier film métallique (23) comprend des étapes 30 consistant à : former le film de titane (23b) ; et former le film à base d'aluminium (23) sur le film de titane (23b).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le premier film métallique (23) comprend un film à base d'aluminium (23), et le film à base d'aluminium (23) comprend du silicium ou du cuivre.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le premier film métallique (23) a une irrégularité de surface (23a) dont la hauteur est inférieure ou égale à 0,5 m.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le premier film métallique (23) comprend un film de titane (23b) et un film à base d'aluminium (23), l'étape de formation du premier film métallique (23) comprend des étapes consistant à : former le film de titane (23b) ; et former le film à base d'aluminium (23) sur le film de titane (23b), et la hauteur de l'irrégularité de surface (23a) est réduite par l'orientation du film de titane (23b).
11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le premier film métallique (23) comprend un film d'alliage d'aluminium, silicium et cuivre (23), et la hauteur de l'irrégularité de surface (23a) est réduite par la stabilité thermique du film en alliage d'aluminium, silicium et cuivre (23).
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le premier film protecteur (25) est fait d'oxydes de silicium ou de nitrures de silicium, et le deuxième film protecteur (26) est en polyimide.
13. Procédé de fabrication d'un capteur de pression, comprenant les étapes consistant à.
préparer un substrat semi-conducteur (21) sur lequel est placé im élément détecteur (20), l'élément détecteur (20) générant un signal de détection en fonction de la pression en tant qu'objet de détection: former un film isolant (22) ayant un trou de contact sur une surface du substrat semiconducteur (21), le trou de contact assurant la connexion avec l'élément détecteur (20) ; former un premier film métallique (23) sur une partie prédéterminée du film isolant (22), le premier film métallique (23) assurant la connexion électrique avec l'élément détecteur (20) par le biais du trou de contact; former un premier film protecteur (25) sur le premier film métallique (23) et le film isolant (22) afin d'exposer une zone de plage de connexion du premier film 10 métallique (23) ; former un deuxième film protecteur (26) en résine organique sur le premier film métallique (23) et le premier film protecteur (25) afin d'exposer la zone de plage de connexion du premier film métallique (23) et une partie du premier film protecteur (25) disposé autour de la zone de plage de connexion; effectuer un traitement d'augmentation de la force adhésive sur une surface de la zone de plage de connexion du premier film métallique (23) et sur la partie du premier film protecteur (25) disposé autour de la zone de plage de connexion après l'étape de formation du deuxième film protecteur (26), la force adhésive étant entre le premier film métallique (23) ou le premier film protecteur (25) et un deuxième film métallique (24, 27-29) disposé dessus; former le deuxième film métallique (24, 27-29) sur la zone de plage de connexion du premier film métallique (23) et la partie du premier film protecteur (25) disposé autour de la zone de plage de connexion après l'étape de réalisation du traitement d'augmentation; et enlever une partie du deuxième film métallique (24, 27-29) disposé sur la surface du deuxième film protecteur (26).
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le premier film métallique (23) est fait d'un matériau à base d'aluminium (23), 30 et le deuxième film métallique (24, 27-29) comprend un film d'or (24).
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel le deuxième film métallique (24, 27-29) comprend en plus l'un au moins parmi un film d'aluminium (27), un film de titane (28) et un film de nickel (29), le film d'or (24) dans le deuxième film métallique (24, 27-29) est disposé sur l'un au moins parmi le film d'aluminium (27), le film de titane (28) et le film de nickel (29).
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, dans lequel l'étape de formation du deuxième film métallique (24, 27-29) se fait suivant un procédé de pulvérisation ou un procédé de dépôt en phase vapeur.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, dans lequel l'étape de réalisation du traitement d'augmentation de la force adhésive est un traitement par plasma dans une atmosphère gazeuse comprenant du gaz CF4 et du gaz argon ou du gaz azote.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, dans lequel le premier film métallique (23) comprend un film de titane (23b) et un film à base d'aluminium (23), et l'étape de formation du premier film métallique (23) comprend des étapes 20 consistant à : former le film de titane (23b) ; et former le film à base d'aluminium (23) sur le film de titane (23b).
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 18, dans lequel le premier film métallique (23) comprend un film à base d'aluminium (23), et le film à base d'aluminium (23) comprend du silicium ou du cuivre.
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 19, dans lequel le premier film métallique (23) a une irrégularité de surface (23a) dont la 30 hauteur est inférieure ou égale à 0,5 m.
21. Procédé selon la revendication 20, dans lequel le premier film métallique (23) comprend un film de titane (23b) et un film à base d'aluminium (23), l'étape de formation du premier film métallique (23) comprend des étapes consistant à : former le film de titane (23b) ; et former le film à base d'aluminium (23) sur le film de titane (23b), et la hauteur de l'irrégularité de surface (23a) est réduite par l'orientation du film de titane (23b).
22. Procédé selon la revendication 20, dans lequel le premier film métallique (23) comprend un film d'alliage d'aluminium, silicium et cuivre (23), et la hauteur de l'irrégularité de surface (23a) est réduite par la stabilité thermique du film d'alliage d'aluminium, silicium et cuivre (23).
23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 22, dans lequel le premier film protecteur (25) est fait d'oxydes de silicium ou de nitrures de silicium, et le deuxième film protecteur (26) est en polyimide.
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