JP2004132811A - Force detecting element, and manufacturing method of force detecting element - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、力検知素子と力検知素子の製造方法に関し、特に、ピエゾ抵抗素子を利用した力検知素子と、その製造方法とに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンのシリンダ内燃焼圧力等を検知するために使用される力検知素子として、ピエゾ抵抗素子を利用した小型の力検知素子が知られている。ピエゾ抵抗素子は、歪み(応力変形)に応じて歪みが生じた部分の抵抗率が変化する素子である。このピエゾ抵抗素子は、一般に、半導体製造技術により単結晶シリコン(Si)基板の主面上に形成されたゲージ抵抗によって構成されている。
【0003】
例えば、(110)面を主面とするSi基板上に、ピエゾ抵抗効果を持つ4つのゲージ抵抗を<100>方向及び<110>方向にメサ状に形成してホイートイーストンブリッジを構成し、このホイートイーストンブリッジの上に力伝達ブロックを配置した力検知素子が提案されている(特許文献1参照)。
【0004】
この力検知素子では、力伝達ブロックに力が作用すると、力伝達ブロックからSi基板の厚み方向に応力が伝達されるので、この応力の方向に対して垂直方向に電流が流れるように電圧を印加する。そして、応力に応じて発生するゲージ抵抗のピエゾ抵抗効果が<100>方向と<110>方向とで異なることから、抵抗値に差が生じ、この抵抗値の差を電圧差として検知することで、力伝達ブロックに作用した力を検知している。
【0005】
また、この力検知素子を製造するには、ゲージ抵抗が形成されたSiウエハとガラスウエハとを陽極接合した後、ダイシングしている。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−271363号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ゲージ抵抗がメサ状に形成された従来の力検知素子では、メサ段差により生じるSi基板と力伝達ブロックとのギャップに、例えば、ダイシング時に発生する切粉等の塵埃が侵入する、という問題があった。Si基板と力伝達ブロックとのギャップに切粉が侵入すると、力伝達ブロックからSi基板に応力が正確に伝達されず、力検知素子の信頼性が低下する。
【0008】
本発明は上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、半導体基板と力伝達ブロックとのギャップに塵埃が侵入するのを防止して、信頼性に優れた力検知素子を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の力検知素子は、半導体基板と、前記半導体基板の一方の主面にメサ状に形成されると共に、押圧されたときに電気抵抗が変化するゲージ部と、前記ゲージ部と共に電流経路を形成するように、前記ゲージ部と電気的に接続された電極と、前記ゲージ部を押圧することにより、作用した力を半導体基板の厚み方向に伝達する力伝達ブロックと、前記半導体基板の前記主面に形成されると共に、前記力伝達ブロックと共に前記ゲージ部を封止する封止部材と、を備えたことを特徴としている。
【0010】
本発明の力検知素子では、力伝達ブロックと共にゲージ部を封止する封止部材が半導体基板の主面にメサ状に形成されているので、半導体基板と力伝達ブロックとのギャップに塵埃が侵入するのが防止される。その結果、力検知素子の信頼性が向上する。
【0011】
上記の力検知素子において、前記の封止部材は、半導体基板の主面に、ゲージ部側だけに段差を備えるように形成されていてもよく、又はメサ状に形成されていてもよい。
【0012】
また、上記の力検知素子は、一方の主面に複数のゲージ部がメサ状に形成された半導体ウエハの前記ゲージ部が形成された主面に、前記ゲージ部の各々を封止するための複数の封止部材をメサ状に形成し、前記封止部材と共に前記ゲージ部を封止するように、前記半導体ウエハと複数の力伝達ブロック形成部が形成されたブロック基板とを接合し、前記ブロック基板が接合された半導体ウエハを、前記ブロック基板と共にブロック間でダイシングすることにより製造することができる。
【0013】
この方法によれば、製造後のみならず、製造工程においても、ダイシング時に発生する切粉が、半導体基板と力伝達ブロックとのギャップに侵入するのが防止され、更に信頼性に優れた力検知素子を得ることができる。
【0014】
また、半導体基板の主面にメサ状の封止部材を形成する代わりに、封止材料によりダイシング前にゲージ部を封止しても良い。即ち、半導体基板と、前記半導体基板の一方の主面にメサ状に形成されると共に、押圧されたときに電気抵抗が変化するゲージ部と、前記ゲージ部と共に電流経路を形成するように、前記ゲージ部と電気的に接続された電極と、前記ゲージ部を押圧することにより、作用した力を半導体基板の厚み方向に伝達する力伝達ブロックと、を備えた力検知素子を製造する、力検知素子の製造方法は、一方の主面に複数のゲージ部がメサ状に形成された半導体ウエハと、複数の力伝達ブロック形成部が形成されたブロック基板とを接合し、封止材料により前記ゲージ部を封止し、前記ゲージ部が封止された半導体ウエハを、前記ブロック基板と共にブロック間でダイシングして、力検知素子を製造することを特徴としている。この方法によっても、ダイシング時に発生する切粉が、半導体基板と力伝達ブロックとのギャップに侵入するのを防止することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
第1の実施の形態に係る力検知素子は、図1(A)及び(B)、図2(A)及び(B)に示すように、矩形状のn型シリコン単結晶基板10と、ガラス製の力伝達ブロック12と、が接合されて構成されている。シリコン単結晶基板10の接合面側の主面には、基板長手方向の両側に配置された1対の電極配置部14、両電極配置部を橋渡しするように長手方向に沿って形成された直線状のゲージ部16、電極配置部14とゲージ部16とを結び付けるリード部15、及びゲージ部16を取り囲む塵埃侵入防止部18が設けられている。塵埃侵入防止部18は、ゲージ部16に平行な1対の平行部と、ゲージ部16に垂直な1対の垂直部と、を四角形の辺に沿って連続させることにより形成されている。
【0016】
これら電極配置部14、リード部15、ゲージ部16、及び塵埃侵入防止部18の各々は、n型シリコン単結晶基板10の表面にボロンを拡散させる等してp型半導体層を形成し、所定パターンで所定深さ(通常は2〜3μm程度)までエッチングすることで、メサ状に形成される。これにより、メサの表面近傍にはp型半導体が配置される。
【0017】
ゲージ部16等が形成されたシリコン単結晶基板10の表面は、酸化シリコン(SiO2)膜等の絶縁膜20で被覆されている。また、電極配置部14の表面には、絶縁膜20を介してアルミニウム等の金属電極24が形成され、電極配置部14上の絶縁膜20には、電極配置部14と金属電極24とをコンタクトさせるためのコンタクトホール22が設けられている。
【0018】
力伝達ブロック12は、その頂面に加えられた力をゲージ部16に垂直に伝達するようにゲージ部16上に配置されると共に、その外周が塵埃侵入防止部18の平行部及び垂直部上面の略中央部分に位置するように塵埃侵入防止部18上に配置されている。このように配置することで、ゲージ部16及びその周辺が、力伝達ブロック12と塵埃侵入防止部18とが接合されて形成された密閉空間内に封止され、シリコン単結晶基板10と力伝達ブロック12との間に塵埃が入り込むことが無い。
【0019】
この力検知素子では、力伝達ブロック12の頂面に力が加えられると、力伝達ブロック12はその力をゲージ部16に垂直に伝達する。これにより、ゲージ部16のピエゾ抵抗係数が変化し、電極間に印加される電圧が変化する。この電圧変化により力伝達ブロック12に作用する力を検知することができる。
【0020】
次に、図3(A)〜(D)を参照して上記の力検知素子の製造方法について説明する。図3(A)に示すように、一方の主面に電極配置部14、リード部15、ゲージ部16、塵埃侵入防止部18、及び金属電極24を1組とする単位素子が複数形成されたシリコンウエハ30と、力伝達ブロック12に加工される部分32を複数含むと共に、表面に溝入れ加工を施して隣接する力伝達ブロック12間の不要部分34の厚みを除去し易いように薄くしたガラスウエハ36と、を用意する。
【0021】
そして、ガラスウエハ36とシリコンウエハ30とを、力伝達ブロック12の外周が塵埃侵入防止部18の平行部及び垂直部上面の略中央部分に位置するように、溝入れ加工が施された面をゲージ部16等が形成された面と対向させて重ね合わせ、陽極接合等の静電接合により接触部分を強固に固着する。これにより、ゲージ部16及びその周辺は、部分32と塵埃侵入防止部18とが接合されて形成された密閉空間内に封止される。
【0022】
次に、図3(B)に示すように、ガラスウエハ36の不要部分34をダイシングソー等の切削装置38により複数回上下動させて切削して除去する。これにより、ガラスウエハ36から不要部分34が除去され、シリコンウエハ30上に残存した部分は力伝達ブロック12として機能する。この切削工程では、ガラスウエハ36の切粉が大量に発生するが、上記の密閉空間内に切粉が入り込むことは無い。
【0023】
次に、図3(C)に示すように、電極を保護するために、力伝達ブロック12を含むシリコンウエハ30の表面全面を樹脂等の保護膜40で被覆した後、ダイシングソー等の切削装置38によりシリコンウエハ30をダイシングして、個々の力検知素子を切り出す。最後に、図3(D)に示すように、保護膜40を除去して、図1に示す力検知素子を得る。
【0024】
以上説明した通り、本実施の形態の力検知素子は、ゲージ部16及びその周辺のシリコン単結晶基板10表面が、力伝達ブロック12と塵埃侵入防止部18とが接合されて形成された密閉空間内に封止されているので、シリコン単結晶基板10と力伝達ブロック12との間に塵埃が入り込むことが無く、力検知性能に悪影響を及ぼすことが無い。この結果、力検知素子の信頼性が向上する。
【0025】
また、製造工程においても、力伝達ブロック12に加工される部分32を含むガラスウエハ36とシリコンウエハ30とを接合してゲージ部16及びその周辺を密閉空間内に封止した後にダイシングを行うので、シリコン単結晶基板10と力伝達ブロック12との間にダイシング時に発生する切粉が侵入するのを防止することができる。これにより、信頼性に優れた力検知素子を製造することができる。
【0026】
なお、上記では、ゲージ部や塵埃侵入防止部等をメサ状に形成する例について説明したが、図4(A)〜(D)に示すように、表面にp型半導体層が形成されたn型シリコン単結晶基板10について、ゲージ部42の周辺を塵埃侵入防止部44を残してエッチング等により所定深さで除去し、力伝達ブロック12によりゲージ部42が押圧されるようにしても良い。この場合も、ゲージ部42及びその周辺のシリコン単結晶基板10表面が、力伝達ブロック12と塵埃侵入防止部44とが接合されて形成された密閉空間内に封止されているので、シリコン単結晶基板10と力伝達ブロック12との間に塵埃が入り込むことが無く、第1の実施の形態に係る力検知素子と同様の効果を得ることができる。なお、第1の実施の形態に係る力検知素子と同じ構成部分については、同じ符号を付して説明を省略する。
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態では、力伝達ブロックの中央に貫通穴が設けられ、この貫通穴から電極を取り出す力検知素子の例について説明する。
【0027】
第2の実施の形態に係る力検知素子は、図5(A)〜(C)に示すように、n型シリコン単結晶基板50と、ガラス製の力伝達ブロック52と、が接合されて構成されている。力伝達ブロック52は、外形がシリコン単結晶基板50と略同じ大きさの直方体状に形成されている。
【0028】
シリコン単結晶基板50の接合面側の主面には、基板中央に配置された略円形の電極配置部54、電極配置部54を取り囲むロの字状のゲージ部56、ゲージ部56の四隅の角部と電極配置部54とを橋渡しする4本のリード部58、及びゲージ部56を取り囲む塵埃侵入防止部60が設けられている。塵埃侵入防止部60は、ゲージ部56に平行な1対の平行部と、ゲージ部56に垂直な1対の垂直部と、を四角形の辺に沿って連続させることにより、ゲージ部56より一回り大きく形成されている。また、塵埃侵入防止部60は、その外周がシリコン単結晶基板50の外周と一致するように形成されている。
【0029】
これら電極配置部54、ゲージ部56、リード部58、及び塵埃侵入防止部60の各々は、第1の実施の形態と同様にして、表面にp型半導体層が形成されたn型シリコン単結晶基板50を表面からエッチングしてメサ状に形成される。
【0030】
ゲージ部56等が形成されたシリコン単結晶基板50の表面は、絶縁膜(図示せず)で被覆されている。電極配置部54の表面には、この絶縁膜を介してアルミニウム等の金属電極62が形成され、電極配置部54上の絶縁膜には、電極配置部54と金属電極62とをコンタクトさせるためのコンタクトホール64が設けられている。なお、この例では、対向する1対の金属電極62を2組配置しているが、図6に示すように、異なるレイアウトで金属電極を配置することもできる。
【0031】
力伝達ブロック52は、その頂面に加えられた力をゲージ部56に垂直に伝達するようにゲージ部56上に配置されると共に、その外周が塵埃侵入防止部60の外周と一致するように塵埃侵入防止部60上に配置されている。このように配置することで、ゲージ部56の外側近傍に在るシリコン単結晶基板50の表面が、力伝達ブロック52と塵埃侵入防止部60とが接合されて形成された密閉空間内に封止され、この空間に塵埃が入り込むことが無くなる。
【0032】
一方、図5に示すように、力伝達ブロック52の中央に設けられた貫通穴66の径を、円形の電極配置部54の径よりも大きくした場合には、力伝達ブロック52と電極配置部54との間に隙間ができるため、シリコン単結晶基板50と力伝達ブロック52との間に塵埃が入り込む余地がある。
【0033】
次に、第2の実施の形態に係る力検知素子の製造方法を、図7を参照して説明する。この力検知素子は、基本的には第1の実施の形態と同様の方法で製造することができるが、以下に説明する通り、力検知素子の構造に応じた相違点がある。
【0034】
まず、図7に示すように、一方の主面に電極配置部54、ゲージ部56、リード部58、塵埃侵入防止部60、及び金属電極62を1組とする単位素子が複数形成されたシリコンウエハ70と、貫通穴66が予め設けられ力伝達ブロック52に加工される部分72を複数含むガラスウエハ74と、を用意する。第1の実施形態とは異なり、ガラスウエハ74には溝入れ加工は施されていない。このため、ダイシングラインに沿って除去される不要部分76の周辺は、切り幅よりも広い幅で接合される。
【0035】
そして、ガラスウエハ74とシリコンウエハ70とを、貫通穴66が電極配置部54の上方に位置するように重ね合わせ、陽極接合等の静電接合により接触部分を強固に固着する。これにより、ゲージ部56の外側(素子の中心点と反対側)の近傍に在るシリコン単結晶基板50の表面が、部分72と塵埃侵入防止部60とが接合されて形成された密閉空間内に封止される。一方、部分72と電極配置部54との間には僅かに隙間ができる。
【0036】
次に、貫通穴66に後処理により除去することが可能な封止材料68を充填して、貫通穴66を一時的に埋める。このような封止材料としては、ワックス、ゲル、又は樹脂等を使用することができる。その後、切削装置38によりシリコンウエハ70及びガラスウエハ74を一緒にダイシングして、個々の力検知素子を切り出す。このダイシング工程では、切粉が大量に発生するが、不要部分76の周辺は切り幅よりも広い幅で接合されているので、上記の密閉空間内に切粉が入り込むことが無い。また、貫通穴66も封止材料68で埋められているので、部分72と電極配置部54との隙間からも切粉が入り込むことが無い。最後に、後処理を行って封止材料68を除去し、図5に示す力検知素子を得る。
【0037】
以上説明した通り、本実施の形態の力検知素子は、ゲージ部56の外側近傍に在るシリコン単結晶基板50の表面が、力伝達ブロック52と塵埃侵入防止部60とが接合されて形成された密閉空間内に封止されているので、この空間に塵埃が入り込むことが無く、力検知性能に悪影響を及ぼすことが無い。この結果、力検知素子の信頼性が向上する。
【0038】
また、製造工程においても、ダイシングで除去される不要部分76の周辺を切り幅よりも広い幅で接合すると共に、ダイシング前に貫通穴66を封止材料68で一時的に埋めておくので、シリコン単結晶基板50と力伝達ブロック52との間にダイシング時に発生する切粉が侵入するのを防止することができる。これにより、信頼性に優れた力検知素子を製造することができる。
【0039】
なお、上記では、力伝達ブロック52の中央に設けられた貫通穴66の径が、円形の電極配置部54の径よりも大きく、力伝達ブロック52と電極配置部54との間に隙間ができる構成例について説明したが、図8に示すように、貫通穴66の径を、接合面において円形の電極配置部54の径よりも小さくすることで、ゲージ部56及びその周辺を、力伝達ブロック52、電極配置部54、及び塵埃侵入防止部60が接合されて形成された密閉空間内に封止することができる。
【0040】
この構造では、力伝達ブロック52と電極配置部54との間に隙間が発生しないため、シリコン単結晶基板50と力伝達ブロック52との間に塵埃が入り込むことが無くなり、力検知素子の信頼性が向上する。また、切粉の侵入を防止するために、ダイシング前に貫通穴66を封止材料68で埋める必要が無く、製造工程が簡略化される。
【0041】
また、上記の第1及び第2の実施の形態においては、半導体基板としてSOI(Silicon on Insulator)基板を用いてもよい。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の力検知素子によれば、半導体基板と力伝達ブロックとのギャップに塵埃が侵入するのが防止され、信頼性が向上する、という効果が得られる。
【0043】
また、本発明の力検知素子の製造方法によれば、製造工程においても、ダイシング時に発生する切粉が、半導体基板と力伝達ブロックとのギャップに侵入するのが防止され、更に信頼性に優れた力検知素子を得ることができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は第1の実施の形態に係る力検知素子の構造を示す斜視図であり、(B)は平面図である。
【図2】(A)は第1の実施の形態に係る力検知素子をAA線で切断した場合の端面図であり、(B)はBB線で切断した場合の端面図である。
【図3】(A)〜(D)は第1の実施の形態に係る力検知素子の製造工程を説明するための図である。
【図4】(A)は第1の実施の形態に係る力検知素子の変形例を示す斜視図であり、(B)は平面図であり、(C)は変形例の素子をAA線で切断した場合の端面図であり、(D)は変形例の素子をBB線で切断した場合の端面図である。
【図5】(A)は第2の実施の形態に係る力検知素子の構造を示す平面図であり、(B)は(A)の素子をAA線で切断した場合の端面図であり、(C)は(A)の素子の斜視図である。
【図6】第2の実施の形態に係る力検知素子の変形例を示す平面図である。
【図7】第2の実施の形態に係る力検知素子の製造工程を説明するための図である。
【図8】第2の実施の形態に係る力検知素子の変形例を示す端面図である。
【符号の説明】
10,50 シリコン単結晶基板
12,52 力伝達ブロック
16,56 ゲージ部
18,60 塵埃侵入防止部
30,70 シリコンウエハ
36,74 ガラスウエハ
38 切削装置
66 貫通穴
68 封止材料[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a force detection element and a method for manufacturing the force detection element, and more particularly to a force detection element using a piezoresistive element and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a small force detecting element using a piezoresistive element is known as a force detecting element used for detecting an in-cylinder combustion pressure of an engine. A piezoresistive element is an element in which the resistivity of the portion where the distortion occurs is changed according to the distortion (stress deformation). This piezoresistive element is generally constituted by a gauge resistor formed on the main surface of a single crystal silicon (Si) substrate by a semiconductor manufacturing technique.
[0003]
For example, on a Si substrate having a (110) plane as a main surface, four gauge resistors having a piezoresistance effect are formed in a mesa shape in the <100> direction and the <110> direction to constitute a Wheat Easton bridge, A force detection element in which a force transmission block is disposed on the Wheat Easton bridge has been proposed (see Patent Document 1).
[0004]
In this force detection element, when a force is applied to the force transmission block, stress is transmitted from the force transmission block in the thickness direction of the Si substrate. Therefore, a voltage is applied so that current flows in a direction perpendicular to the direction of the stress. To do. And since the piezoresistance effect of the gauge resistance generated according to the stress is different between the <100> direction and the <110> direction, a difference occurs in the resistance value, and this difference in resistance value is detected as a voltage difference. The force acting on the force transmission block is detected.
[0005]
In order to manufacture this force detection element, the Si wafer on which the gauge resistance is formed and the glass wafer are anodically bonded and then diced.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-271363
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional force detection element in which the gauge resistance is formed in a mesa shape, for example, dust such as chips generated during dicing enters into the gap between the Si substrate and the force transmission block caused by the mesa step. was there. When chips enter the gap between the Si substrate and the force transmission block, the stress is not accurately transmitted from the force transmission block to the Si substrate, and the reliability of the force detection element decreases.
[0008]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to prevent dust from entering the gap between the semiconductor substrate and the force transmission block, and to have a highly reliable force detection element. Is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a force sensing element of the present invention is formed in a mesa shape on one main surface of a semiconductor substrate, and a gauge portion whose electrical resistance changes when pressed, An electrode electrically connected to the gauge portion so as to form a current path together with the gauge portion; and a force transmission block for transmitting an applied force in a thickness direction of the semiconductor substrate by pressing the gauge portion; And a sealing member which is formed on the main surface of the semiconductor substrate and seals the gauge portion together with the force transmission block.
[0010]
In the force detection element of the present invention, since the sealing member that seals the gauge portion together with the force transmission block is formed in a mesa shape on the main surface of the semiconductor substrate, dust enters the gap between the semiconductor substrate and the force transmission block. Is prevented. As a result, the reliability of the force detection element is improved.
[0011]
In the above-described force detection element, the sealing member may be formed on the main surface of the semiconductor substrate so as to have a step only on the gauge portion side, or may be formed in a mesa shape.
[0012]
Further, the force detection element is for sealing each of the gauge portions on the main surface of the semiconductor wafer in which a plurality of gauge portions are formed in a mesa shape on one main surface. A plurality of sealing members are formed in a mesa shape, and the semiconductor wafer and a block substrate on which a plurality of force transmission block forming portions are formed are bonded so as to seal the gauge portion together with the sealing member, The semiconductor wafer to which the block substrate is bonded can be manufactured by dicing between the blocks together with the block substrate.
[0013]
According to this method, not only after manufacturing but also in the manufacturing process, chips generated during dicing are prevented from entering the gap between the semiconductor substrate and the force transmission block, and the force detection is more reliable. An element can be obtained.
[0014]
Further, instead of forming a mesa-shaped sealing member on the main surface of the semiconductor substrate, the gauge part may be sealed before dicing with a sealing material. That is, the semiconductor substrate, a mesa-like shape formed on one main surface of the semiconductor substrate, and an electric resistance that changes when pressed, and a current path together with the gauge portion, A force detection device for manufacturing a force detection element comprising: an electrode electrically connected to a gauge portion; and a force transmission block that transmits an applied force in a thickness direction of the semiconductor substrate by pressing the gauge portion. The element manufacturing method includes joining a semiconductor wafer having a plurality of gauge portions formed in a mesa shape on one main surface and a block substrate having a plurality of force transmission block forming portions, and using the sealing material to A force sensing element is manufactured by sealing a portion and dicing the semiconductor wafer with the gauge portion sealed between the blocks together with the block substrate. This method can also prevent chips generated during dicing from entering the gap between the semiconductor substrate and the force transmission block.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1A and 1B and FIGS. 2A and 2B, the force detection element according to the first embodiment includes a rectangular n-type silicon
[0016]
Each of the
[0017]
The surface of the silicon
[0018]
The
[0019]
In this force detection element, when a force is applied to the top surface of the
[0020]
Next, a method for manufacturing the force detection element will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3A, a plurality of unit elements each including the
[0021]
Then, the surfaces of the
[0022]
Next, as shown in FIG. 3B, the
[0023]
Next, as shown in FIG. 3C, in order to protect the electrodes, the entire surface of the
[0024]
As described above, the force detection element according to the present embodiment has the sealed space formed by joining the
[0025]
Further, in the manufacturing process, dicing is performed after the
[0026]
In addition, although the example which forms a gauge part, a dust intrusion prevention part, etc. in mesa shape was demonstrated above, as shown to FIG.4 (A)-(D), n with which the p-type semiconductor layer was formed in the surface With respect to the silicon
(Second Embodiment)
In the second embodiment, an example of a force detection element in which a through hole is provided in the center of the force transmission block and an electrode is extracted from the through hole will be described.
[0027]
As shown in FIGS. 5A to 5C, the force detection element according to the second embodiment is configured by joining an n-type silicon
[0028]
The main surface on the bonding surface side of the silicon
[0029]
Each of the
[0030]
The surface of the silicon
[0031]
The
[0032]
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the diameter of the through
[0033]
Next, a method for manufacturing the force detection element according to the second embodiment will be described with reference to FIG. This force detection element can be basically manufactured by the same method as in the first embodiment, but there are differences depending on the structure of the force detection element as described below.
[0034]
First, as shown in FIG. 7, silicon having a plurality of unit elements each including an
[0035]
Then, the
[0036]
Next, the through
[0037]
As described above, the force detection element of the present embodiment is formed by bonding the surface of the silicon
[0038]
Also in the manufacturing process, the periphery of the unnecessary portion 76 removed by dicing is joined with a width wider than the cut width, and the through
[0039]
In the above, the diameter of the through
[0040]
In this structure, since no gap is generated between the
[0041]
In the first and second embodiments, an SOI (Silicon on Insulator) substrate may be used as the semiconductor substrate.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the force detection element of the present invention, it is possible to prevent dust from entering the gap between the semiconductor substrate and the force transmission block, thereby improving the reliability.
[0043]
Further, according to the method for manufacturing a force detection element of the present invention, chips generated during dicing are prevented from entering the gap between the semiconductor substrate and the force transmission block even in the manufacturing process, and further excellent in reliability. The effect that the force-detecting element can be obtained is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view showing a structure of a force detection element according to a first embodiment, and FIG. 1B is a plan view.
2A is an end view when the force detection element according to the first embodiment is cut along an AA line, and FIG. 2B is an end view when the line is cut along a BB line.
FIGS. 3A to 3D are diagrams for explaining a manufacturing process of the force detection element according to the first embodiment; FIGS.
4A is a perspective view showing a modified example of the force detection element according to the first embodiment, FIG. 4B is a plan view, and FIG. 4C is an AA line of the modified element. It is an end view at the time of cut | disconnecting, (D) is an end view at the time of cut | disconnecting the element of a modification with a BB line.
FIG. 5A is a plan view showing a structure of a force detection element according to a second embodiment, and FIG. 5B is an end view when the element of FIG. (C) is a perspective view of the element of (A).
FIG. 6 is a plan view showing a modification of the force detection element according to the second embodiment.
FIG. 7 is a diagram for explaining a manufacturing process of the force detection element according to the second embodiment.
FIG. 8 is an end view showing a modification of the force detection element according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
10, 50 Silicon
Claims (4)
前記半導体基板の一方の主面にメサ状に形成されると共に、押圧されたときに電気抵抗が変化するゲージ部と、
前記ゲージ部と共に電流経路を形成するように、前記ゲージ部と電気的に接続された電極と、
前記ゲージ部を押圧することにより、作用した力を半導体基板の厚み方向に伝達する力伝達ブロックと、
前記半導体基板の前記主面に形成されると共に、前記力伝達ブロックと共に前記ゲージ部を封止する封止部材と、
を備えた力検知素子。A semiconductor substrate;
A gauge part that is formed in a mesa shape on one main surface of the semiconductor substrate and whose electrical resistance changes when pressed,
An electrode electrically connected to the gauge portion so as to form a current path with the gauge portion;
A force transmission block that transmits the applied force in the thickness direction of the semiconductor substrate by pressing the gauge portion;
A sealing member that is formed on the main surface of the semiconductor substrate and seals the gauge portion together with the force transmission block;
Force sensing element with
前記封止部材と共に前記ゲージ部を封止するように、前記半導体ウエハと複数の力伝達ブロック形成部が形成されたブロック基板とを接合し、
前記ブロック基板が接合された半導体ウエハを、前記ブロック基板と共にブロック間でダイシングして、力検知素子を製造する、
力検知素子の製造方法。A plurality of gauge members are formed in a mesa shape on one main surface, and a plurality of sealing members for sealing each of the gauge portions are formed in a mesa shape on the main surface of the semiconductor wafer on which the gauge portions are formed. Forming,
Bonding the semiconductor wafer and a block substrate on which a plurality of force transmission block forming portions are formed so as to seal the gauge portion together with the sealing member,
The semiconductor wafer to which the block substrate is bonded is diced between the blocks together with the block substrate to manufacture a force detection element.
A manufacturing method of a force detection element.
一方の主面に複数のゲージ部がメサ状に形成された半導体ウエハと、複数の力伝達ブロック形成部が形成されたブロック基板とを接合し、
封止材料により前記ゲージ部を封止し、
前記ゲージ部が封止された半導体ウエハを、前記ブロック基板と共にブロック間でダイシングして、力検知素子を製造する、
力検知素子の製造方法。A semiconductor substrate, a gauge portion formed in a mesa shape on one main surface of the semiconductor substrate, and an electric resistance changing when pressed, and the gauge portion so as to form a current path together with the gauge portion And a force transmission block that transmits an applied force in the thickness direction of the semiconductor substrate by pressing the gauge portion. A manufacturing method comprising:
Bonding a semiconductor wafer in which a plurality of gauge portions are formed in a mesa shape on one main surface and a block substrate in which a plurality of force transmission block forming portions are formed,
Sealing the gauge part with a sealing material;
The semiconductor wafer in which the gauge portion is sealed is diced between the blocks together with the block substrate to manufacture a force detection element.
A manufacturing method of a force detection element.
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CN106164634A (en) * | 2014-03-26 | 2016-11-23 | 株式会社电装 | Force checking device |
US10113923B2 (en) | 2015-04-22 | 2018-10-30 | Denso Corporation | Force detection device |
US10288498B2 (en) | 2015-04-06 | 2019-05-14 | Denso Corporation | Force detection device |
JP2021032805A (en) * | 2019-08-28 | 2021-03-01 | Koa株式会社 | Load sensor element and manufacturing method for load sensor element |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015001495A (en) * | 2013-06-18 | 2015-01-05 | 株式会社豊田中央研究所 | Force detection element |
CN106164634A (en) * | 2014-03-26 | 2016-11-23 | 株式会社电装 | Force checking device |
US10222281B2 (en) | 2014-03-26 | 2019-03-05 | Denso Corporation | Force detection apparatus having high sensor sensitivity |
US10288498B2 (en) | 2015-04-06 | 2019-05-14 | Denso Corporation | Force detection device |
US10113923B2 (en) | 2015-04-22 | 2018-10-30 | Denso Corporation | Force detection device |
JP2021032805A (en) * | 2019-08-28 | 2021-03-01 | Koa株式会社 | Load sensor element and manufacturing method for load sensor element |
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