JP2013160706A - Flow detector and manufacturing method of the same - Google Patents

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太樹 中西
Hiromoto Inoue
博元 井上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the reliability of a sensor element by obtaining a flow detector which has excellent resistance to stress.SOLUTION: In a flow detector 1, a heating element 5 and an inlet-air temperature detection body 6 are provided on a front face side of a silicon wafer 51, and a rear face protection film 4 is provided on a rear face side of the silicon wafer. A cavity 2 formed by etching the rear face protection film and the silicon wafer is provided below the heating element on the rear face side of the silicon wafer.

Description

本発明は、内燃機関の流入空気量を測定するための流量検出装置及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a flow rate detection device for measuring an inflow air amount of an internal combustion engine and a manufacturing method thereof.

内燃機関の流入空気量の測定等に用いられる流量検出装置として、温度依存性の抵抗体を利用した流量検出装置がある。このような流量検出装置では、発熱体と吸気温検出体とを備えたセンサ素子が用いられている。センサ素子は、発熱体あるいは発熱体によって加熱された部分から流体への熱伝達現象に基づいて該流体の流速ないしは流量を計測する。具体的には、吸気温検出体で検出された温度よりも発熱体の温度が一定温度高くなるような制御を行い、発熱体が流体に放熱した熱量に相当する電圧を出力としてとらえる。   As a flow rate detection device used for measuring the amount of air flowing into an internal combustion engine, there is a flow rate detection device using a temperature-dependent resistor. In such a flow rate detection device, a sensor element including a heating element and an intake air temperature detection body is used. The sensor element measures the flow rate or flow rate of the fluid based on the heat transfer phenomenon from the heating element or the portion heated by the heating element to the fluid. Specifically, control is performed such that the temperature of the heating element is higher than the temperature detected by the intake air temperature detection body, and a voltage corresponding to the amount of heat radiated from the heating element to the fluid is captured as an output.

温度依存性の抵抗体を利用した流量検出装置においては、検出部であるキャビティを、ウェットエッチングによって形成する。その際、キャビティを設けるための開口部が形成されるウエハ面にピンホールがあるとエッチャントが浸入するなどしてキャビティの形状が乱れるなどの課題がある。このようなキャビティの乱れを防止するものとしては、例えば特許文献1に開示されたものがあり、ウエハの両面に、熱酸化により形成した保護膜が設けられている。   In a flow rate detection device using a temperature-dependent resistor, a cavity that is a detection unit is formed by wet etching. At that time, if there is a pinhole on the wafer surface where the opening for providing the cavity is formed, there is a problem that the shape of the cavity is disturbed due to, for example, the etchant entering. For example, Patent Document 1 discloses a technique for preventing such disturbance of the cavity, and protective films formed by thermal oxidation are provided on both surfaces of the wafer.

またウエハ表面にマイクロマシニング(以下MEMSと称す)の微細構造をもつ流量検出装置では、ウエハから個々のセンサ素子を切り分けるダイシングと称す切断分離処理が行われる。通常のダイシング工程では、ウエハはそのセンサ素子形成面側を上にして、ダイシング装置のダイシングステージ(チャックテーブル)上に吸引等の方法により固定される。そして、ダイシングブレードと呼ばれる薄い円盤状の切断刃をフランジに装着したのち、センサ素子形成面のダイシング領域(以下「ダイシングライン」と称す)上で高速で回転させることによりウエハを切断し、個々のセンサ素子に分断する。   Further, in a flow rate detection apparatus having a micromachining (hereinafter referred to as MEMS) microstructure on the wafer surface, a cutting and separating process called dicing for cutting individual sensor elements from the wafer is performed. In a normal dicing process, the wafer is fixed on a dicing stage (chuck table) of the dicing apparatus by suction or the like with the sensor element forming surface side facing up. After mounting a thin disc-shaped cutting blade called a dicing blade on the flange, the wafer is cut by rotating at high speed on a dicing area (hereinafter referred to as “dicing line”) on the sensor element forming surface. Divide into sensor elements.

この切断時には、切断により生じる摩擦熱を抑制し、且つ、ウエハの微細な破片(切断屑)を洗い流すため、切断部及びダイシングブレードに水が噴きつけられる。MEMSは、立体的な微細構造体であるため、直接的な外力に対して脆弱で破損しやすい。これを緩和するために、噴きつける純水の量を少なくして切断する方法もある。   At the time of this cutting, water is sprayed onto the cutting part and the dicing blade in order to suppress frictional heat generated by the cutting and to wash away fine debris (cutting chips) of the wafer. Since MEMS is a three-dimensional microstructure, it is vulnerable to direct external force and easily damaged. In order to alleviate this, there is also a method of cutting by reducing the amount of pure water sprayed.

しかし、噴きつける水量を少なくした場合、切断屑の一部が洗い流されずにセンサ素子上に残ってしまう。このためセンサ素子上の切断屑が素子動作に影響を及ぼしたり、ワイヤボンディングするパッド部を汚すことで接触強度に影響を与えたりするなどの問題が生じる。また、噴きつける水量や圧力を小さくしても、微細構造の破損を確実に防止できるとはいえない。これに関連しては、例えば特許文献2に、微細構造を確実に保護する目的で粘着性テープをウエハ表面に貼付することが開示されている。   However, when the amount of water sprayed is reduced, a part of the cutting waste remains on the sensor element without being washed away. For this reason, problems such as cutting scraps on the sensor element affecting the element operation, and affecting the contact strength by fouling the pad portion to be wire-bonded occur. Moreover, even if the amount of water sprayed and the pressure are reduced, it cannot be said that the breakage of the fine structure can be reliably prevented. In this connection, for example, Patent Document 2 discloses that an adhesive tape is applied to the wafer surface for the purpose of reliably protecting the fine structure.

特開平11−295127号公報JP 11-295127 A 特開2004−349416号公報JP 2004-349416 A

特許文献1のような両面熱酸化膜付ウエハでは、傷から生じる小さなピットによるキャビティ形状の乱れを低減することができるが完全に無くすことは出来ない。また、例えば、キャビティを形成するウエハ裏面熱酸化膜にメタルチャックとの接触による傷や圧痕が生じるとテトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイド(以下TMAHと称す)や水酸化カリウム(以下KOHと称す)を用いたウェットによるシリコンエッチング工程で薬液が裏面に出来た傷や圧痕の欠陥部から浸入し、エッチピットと呼ぶ矩形のエッチング痕が生じたりキャビティ形状が乱れたりするなどの課題があった。   In the wafer with a double-sided thermal oxide film as in Patent Document 1, the disturbance of the cavity shape due to small pits generated from scratches can be reduced, but cannot be completely eliminated. Also, for example, if scratches or indentations caused by contact with the metal chuck occur on the backside thermal oxide film forming the cavity, tetramethylammonium hydroxide (hereinafter referred to as TMAH) or potassium hydroxide (hereinafter referred to as KOH). In the wet silicon etching process using chemicals, there was a problem that the chemical solution penetrated from scratches or indentations on the back surface, resulting in rectangular etching traces called etch pits and disordered cavity shapes.

また、特許文献2のような態様によれば、ウエハ表面側のダイシングによる膜剥がれや欠けを低減し、切削水の影響を低減することができる。しかしながら、ウエハ裏面に関しては、次のような問題が依然として残る。   Moreover, according to an aspect like patent document 2, film peeling and a chip | tip by dicing on the wafer surface side can be reduced, and the influence of cutting water can be reduced. However, the following problems still remain with respect to the wafer back surface.

すなわち、ダイシングにより切り分けられたセンサ素子が飛散するのを防ぐ目的でダイシングテープを貼り付け、裏面最表面より数十μm手前まで切断した後、物理的に素子ごとに分離するハーフカット法では、裏面寸前で切断を止めたときに生じた切れ目をきっかけに強制的に分離させることになるため、エキスパンドして切断された断面で大きな欠けが発生する。従って、ウエハ裏面側の端面は最も荒れており、依然シリコンウエハの欠けやクラックなどが生じやすい。   In other words, in the half-cut method in which a dicing tape is applied for the purpose of preventing the sensor elements separated by dicing from being scattered, cut to several tens of μm before the backmost outer surface, and then physically separated for each element, Since the separation is forcibly caused by the cut generated when the cutting is stopped immediately before, a large chip occurs in the section cut by expanding. Therefore, the end surface on the back side of the wafer is the most rough, and the silicon wafer is still likely to be chipped or cracked.

また、ダイシング加工精度の向上やダイシングテープの強度が向上したことなどから、現在ではウエハを全部切り込むスルーカット(フルカット)法が主流であるが、スルーカットしても加工応力がダイシングテープで覆われる裏面に抜けて裏面にチッピングが発生する。特に、センサ素子が母材に組み付けられた際、接着剤を介した固定部分にはセンサ素子への曲げ応力が発生するため、センサ素子全体としては低い応力集中であっても、切断端面のチッピングやクラックが発生している部位の先端では理論的引っ張り強度を超える応力が加わることになり、見かけ上小さい応力で破壊することになるためセンサ素子の信頼性に影響を与える。検出感度の向上などを目的にセンサ素子の小型化が進む昨今では、センサ素子の固定部分が細く、より割れ易い構造になりつつあるので、上記の影響はより顕著であるといえる。またスルーカット法では、過剰にダイシングテープを切り込み、エキスパンドする際にテープが裂け、チップずれを起こす恐れもある。よって、これらダイシング時の課題に関し、ウエハ裏面に有効な対策がとられているとは言えない。   Also, due to the improvement of dicing accuracy and the strength of the dicing tape, the through-cut (full-cut) method that cuts the entire wafer is the mainstream at present, but the processing stress is covered with the dicing tape even if through-cutting. Chipping occurs on the back surface. In particular, when the sensor element is assembled to the base material, bending stress to the sensor element is generated in the fixing part via the adhesive, so that even if the sensor element as a whole has a low stress concentration, chipping of the cut end face In addition, stress exceeding the theoretical tensile strength is applied to the tip of the part where the crack is generated, and the element is broken with apparently small stress, which affects the reliability of the sensor element. With the recent trend toward downsizing of sensor elements for the purpose of improving detection sensitivity and the like, the above-mentioned influence can be said to be more prominent because the fixing part of the sensor element is becoming thinner and more easily broken. In the through-cut method, the dicing tape may be excessively cut and the tape may be torn when expanded, resulting in chip displacement. Therefore, it cannot be said that effective measures are taken on the back surface of the wafer with respect to these dicing problems.

本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、応力的なストレスに対し耐性の良い流量検出装置を得ることで、センサ素子の信頼性を向上させることを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the reliability of the sensor element by obtaining a flow rate detection device having good resistance to stress stress. .

上述した目的を達成するため、本発明の流量検出装置は、半導体ウエハの表面側に発熱体及び温度検出体が設けられており、前記半導体ウエハの裏面には裏面保護膜が設けられており、前記半導体ウエハの裏面側であって前記発熱体の下方には、前記裏面保護膜及び該半導体ウエハをエッチングすることで形成されているキャビティが設けられている。   In order to achieve the above-described object, the flow rate detection device of the present invention is provided with a heating element and a temperature detection body on the front surface side of the semiconductor wafer, and a back surface protection film is provided on the back surface of the semiconductor wafer, A cavity formed by etching the back surface protective film and the semiconductor wafer is provided on the back surface side of the semiconductor wafer and below the heating element.

本発明によれば、応力的なストレスに対する耐性を良好にし、センサ素子の信頼性を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the tolerance with respect to stress-like stress can be made favorable, and the reliability of a sensor element can be improved.

(a)は、実施の形態1におけるセンサ素子の平面図、(b)は、(a)のA−A’の部位を切り出した場合の断面構造図である。(A) is a top view of the sensor element in Embodiment 1, (b) is a cross-sectional structure figure at the time of cutting out the A-A 'site | part of (a). (a)は、実施の形態1におけるセンサ素子の分割前のセンサ素子の一部を裏から見た図であり、(b)は、(a)のB―B’線におけるセンサ素子の断面を示す図である。(A) is the figure which looked at a part of the sensor element before the division | segmentation of the sensor element in Embodiment 1 from the back, (b) is a cross section of the sensor element in the BB 'line of (a). FIG. 本実施の形態1におけるセンサ素子の分割前から分割後に到る加工状態を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the processing state which reaches after the division | segmentation before the division | segmentation of the sensor element in this Embodiment 1. FIG.

以下、本発明を、内燃機関の流入空気量を測定するための流量検出装置として実施した場合の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which the present invention is implemented as a flow rate detection device for measuring an inflow air amount of an internal combustion engine will be described based on the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

実施の形態1.
本実施の形態1で用いられる流量検出装置は、表裏両面を熱酸化した半導体のウエハの裏面側を部分的に除去してキャビティ2が形成されたセンサ素子3を有する流量検査装置であって、センサ素子3のキャビティ2を除く裏面にはダイシング時のセンサ素子断面の欠けやクラックを抑える目的で、センサ素子3の裏面側を保護する薄膜(裏面保護膜4)が形成されたものである。
Embodiment 1 FIG.
The flow rate detection device used in the first embodiment is a flow rate inspection device having a sensor element 3 in which a cavity 2 is formed by partially removing the back side of a semiconductor wafer whose front and back sides are thermally oxidized. A thin film (back surface protective film 4) for protecting the back surface side of the sensor element 3 is formed on the back surface excluding the cavity 2 of the sensor element 3 for the purpose of suppressing chipping and cracks in the cross section of the sensor element during dicing.

以下、図1〜図3に基づいて実施の形態1におけるセンサ素子3の構造と製造プロセスについて説明する。図1(a)は、この発明の実施の形態におけるセンサ素子3の平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A’の部位を切り出した場合の断面構造図を示している。図2(a)は、この発明の実施の形態におけるセンサ素子の分割前のセンサ素子3の一部を裏から見た図であり、点線はダイシングライン11を示している。図2(b)は、図2(a)のB―B’線におけるセンサ素子3の断面であって、ウエハ表面12側を図示の上側として模式的に示した断面図であり、同様に、点線はダイシングライン11を示す。   Hereinafter, the structure and manufacturing process of the sensor element 3 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a plan view of a sensor element 3 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional structural view when a portion AA ′ in FIG. 1A is cut out. ing. FIG. 2A is a view of a part of the sensor element 3 before the sensor element is divided from the back according to the embodiment of the present invention, and the dotted line indicates the dicing line 11. FIG. 2B is a cross-sectional view of the sensor element 3 taken along the line BB ′ of FIG. 2A, schematically showing the wafer surface 12 side as the upper side in the drawing. The dotted line indicates the dicing line 11.

流量検出装置1は、例えば厚さ0.5mmのシリコンウエハ(半導体ウエハ)51から長辺側12mm×短辺側3mmに切り出されたセンサ素子3を備える。図1に示すように、センサ素子3の表側には、発熱体5および吸気温検出体(温度検出体)6が形成されている。発熱体5はリード部を経て外部との電気的接続を行うための電極7aとつながっており、吸気温検出体6はリード部を経て電極7bとつながっている。   The flow rate detection device 1 includes a sensor element 3 cut out, for example, from a silicon wafer (semiconductor wafer) 51 having a thickness of 0.5 mm into a long side of 12 mm and a short side of 3 mm. As shown in FIG. 1, a heating element 5 and an intake air temperature detection body (temperature detection body) 6 are formed on the front side of the sensor element 3. The heating element 5 is connected to an electrode 7a for electrical connection with the outside via a lead portion, and the intake air temperature detecting body 6 is connected to an electrode 7b via a lead portion.

また、センサ素子3は、裏面を部分的に除去したキャビティ2を有しており、キャビティ2の上方に、発熱体5が形成された薄膜部8を有している。なお、上下方向は、図1(a)や図2(a)及び後述する図3の紙面の上下方向を基準に設定している。センサ素子3の裏面側には、シリコン膜である裏面保護膜4が、いわゆるベタ膜として形成されている。この裏面保護膜4は、シリコンウエハ51の裏面におけるキャビティ2のダイヤフラム開口部の周囲であって、熱酸化膜13の裏面側に存在している。   The sensor element 3 has a cavity 2 with the back surface partially removed, and has a thin film portion 8 on which a heating element 5 is formed above the cavity 2. Note that the vertical direction is set based on the vertical direction of the paper surface of FIGS. 1A and 2A and FIG. 3 described later. On the back surface side of the sensor element 3, a back surface protective film 4 which is a silicon film is formed as a so-called solid film. The back surface protective film 4 is present around the diaphragm opening of the cavity 2 on the back surface of the silicon wafer 51 and on the back surface side of the thermal oxide film 13.

次に、流量検出装置の製造方法すなわちセンサ素子の製造プロセスを、図3を用いて説明する。図3はこの発明の実施の形態におけるセンサ素子3の分割前から分割後に到る加工状態を模式的に示したものである。なお、図3は、図1(b)同様、図1(a)のA−A’線による断面として示されている。また、図3の各図示状態を簡単に述べると、(a)はウエハ表面側を形成後の状態、(b)は電極パッド開口後の状態、(c)は裏面保護膜の形成後の状態、(d)はキャビティの加工後の状態、そして、(e)はセンサ素子の分割加工の態様を示す図である。以下に、各図示状態の詳細な説明を行う。   Next, a manufacturing method of the flow rate detection device, that is, a manufacturing process of the sensor element will be described with reference to FIG. FIG. 3 schematically shows a processed state from before to after the division of the sensor element 3 according to the embodiment of the present invention. 3 is shown as a cross section taken along line A-A ′ of FIG. 1A, as in FIG. 1B. 3 are described briefly. (A) is a state after forming the wafer surface side, (b) is a state after opening the electrode pads, and (c) is a state after forming the back surface protective film. , (D) is a state after processing of the cavity, and (e) is a diagram showing a mode of split processing of the sensor element. Hereinafter, detailed description of each illustrated state will be given.

図3(a)の状態に至る過程を説明すると、まず、表裏両面に熱酸化膜13を有する両面ミラー研磨されたシリコンウエハ51を用意する。本発明の実施の形態1ではウエハ厚が625μm、熱酸化膜13の厚さが500nmのものを使用した。   The process leading to the state of FIG. 3A will be described. First, a double-sided mirror-polished silicon wafer 51 having thermal oxide films 13 on both front and back surfaces is prepared. In the first embodiment of the present invention, the wafer having a thickness of 625 μm and the thermal oxide film 13 having a thickness of 500 nm is used.

そして、シリコンウエハ51の表面(ウエハ表面12側の熱酸化膜13の表面)に、1μm以上の厚さを有する窒化シリコン、シリコン酸化膜等よりなる絶縁性を持つ支持膜9がスパッタリングまたはCVD(Chemical Vapor Deposition 化学的気相成長)等の方法で成膜される。   Then, an insulating support film 9 made of silicon nitride, silicon oxide film or the like having a thickness of 1 μm or more is formed on the surface of the silicon wafer 51 (surface of the thermal oxide film 13 on the wafer surface 12 side) by sputtering or CVD ( Chemical Vapor Deposition).

次に、支持膜9の上にシリコンや白金等の感熱抵抗膜よりなる発熱体5が蒸着やスパッタリング等の方法で例えば厚さ500nmで成膜される。さらに表面保護膜10が支持膜9と同様の方法で成膜される。   Next, the heating element 5 made of a heat-sensitive resistance film such as silicon or platinum is formed on the support film 9 by a method such as vapor deposition or sputtering to a thickness of 500 nm, for example. Further, the surface protective film 10 is formed by the same method as the support film 9.

支持膜9や表面保護膜10に適用するスパッタリングには、例えば窒化シリコン(SiN)や酸化シリコン(SiO2)を材料としたターゲットと、反応性スパッタリングに用いるSi(シリコン)ターゲットとがあるが、どちらによっても絶縁膜を形成する事は可能である。本発明の実施の形態1では成膜速度を稼ぐためSiターゲットを用いて窒素ガスを導入する反応性スパッタリングを用いた。CVDは常圧CVD、減圧CVD、プラズマCVDなどがあり、成膜温度は300〜400℃程度で処理される。特殊材料ガスとして、例えばモノシラン、ジシランなどがあり、窒化膜にはアンモニアガス、酸化膜には亜酸化窒素もしくは酸素ガス等を用いて形成される。シリコン酸化膜を設ける手法としてTEOS−CVD法がある。CVD法はスパッタリングと比べて段差被覆性に優れており、応力制御性も良いため様々なデバイスで適用されている。支持膜9や表面保護膜10には段差被覆性に秀でたCVDで絶縁膜形成を行う方が少ない膜厚で被覆できて、緻密な膜が形成されるため望ましい。   Sputtering applied to the support film 9 and the surface protective film 10 includes, for example, a target made of silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO2) and a Si (silicon) target used for reactive sputtering. It is also possible to form an insulating film. In Embodiment 1 of the present invention, reactive sputtering is used in which nitrogen gas is introduced using a Si target in order to increase the deposition rate. CVD includes atmospheric pressure CVD, low pressure CVD, plasma CVD, etc., and the film forming temperature is about 300 to 400 ° C. Examples of the special material gas include monosilane and disilane, and the nitride film is formed using ammonia gas, and the oxide film is formed using nitrous oxide or oxygen gas. There is a TEOS-CVD method as a method of providing a silicon oxide film. The CVD method is excellent in step coverage as compared with sputtering, and has good stress controllability, so that it is applied to various devices. The support film 9 and the surface protection film 10 are preferably formed by CVD with excellent step coverage, because an insulating film can be formed with a smaller film thickness and a dense film can be formed.

発熱体5には、シリコンや白金等を用いて写真製版、ウェットエッチングあるいはドライエッチング等の周知のパターニング手法による電流路パターンが形成される。また、図3には現れていないが、シリコンや白金等の感熱抵抗膜よりなる吸気温検出体6も発熱体5と同様の手法で形成される。次に、図3(b)に示すように、電極7bに対してワイヤボンディング等の方法で外部との電気的接続をはかるため、電極7b上の表面保護膜10が除去される。   A current path pattern is formed on the heating element 5 by using a well-known patterning method such as photolithography, wet etching, or dry etching using silicon, platinum, or the like. Although not shown in FIG. 3, the intake air temperature detection body 6 made of a heat-sensitive resistance film such as silicon or platinum is also formed in the same manner as the heating element 5. Next, as shown in FIG. 3B, the surface protective film 10 on the electrode 7b is removed in order to make electrical connection to the outside by a method such as wire bonding with respect to the electrode 7b.

次に、図3(c)に示されるように、ウエハ51の裏面側の熱酸化膜13に、裏面保護膜4が形成される。裏面保護膜4は、スパッタリングによって設けられ、その膜厚は例えば1μmから数十μm単位の範囲である。   Next, as shown in FIG. 3C, the back surface protective film 4 is formed on the thermal oxide film 13 on the back surface side of the wafer 51. The back surface protective film 4 is provided by sputtering, and the film thickness is, for example, in the range of 1 μm to several tens of μm.

その後、図3(d)に示すように、裏面保護膜4と熱酸化膜13に対しフォトリソグラフィ処理を順次行い、例えばCF4(四フッ化炭素)と酸素との混合ガスでドライエッチングによる等方性エッチングを行うことでエッチングホールを形成後、例えばレジストプラズマアッシングなどの手法を用いてレジスト灰化処理、TMAHやKOHを加温した浴槽に浸漬してウェットエッチング処理を行うことで、図3(d)に示すような断面が台形状のキャビティ2を発熱体5の下方に形成する。このようにしてシリコンウエハ51に複数のセンサ素子3が形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 3D, the back surface protection film 4 and the thermal oxide film 13 are sequentially subjected to photolithography, and isotropically performed by dry etching with a mixed gas of CF4 (carbon tetrafluoride) and oxygen, for example. After etching holes are formed by conducting reactive etching, for example, resist ashing using a technique such as resist plasma ashing, dipping in a bath heated with TMAH or KOH, and performing wet etching, FIG. A cavity 2 having a trapezoidal cross section as shown in d) is formed below the heating element 5. In this way, a plurality of sensor elements 3 are formed on the silicon wafer 51.

次いで、ダイシングライン11をダイシングソーで切断することにより、図3(e)に示すようなセンサ素子3が得られる。   Next, the dicing line 11 is cut with a dicing saw to obtain the sensor element 3 as shown in FIG.

このような本実施の形態1によれば、ダイシングの際、図3(c)に示すようにウエハ裏面に例えばカーボンやシリコン等から成る裏面保護膜4を設けたのちに、キャビティ2を形成し、さらに、ダイシングを行うことで、チャック等物理的な接触傷の発生を抑え、エッチピットの形成及びキャビティ形状の乱れを低減すると共に、例え裏面保護膜4に欠けやクラックが生じたとしても、裏面側の熱酸化膜13やシリコンウエハ51内部に対しては、大きな欠けやクラックが発生するのを抑えることが可能となる。すなわち、裏面保護膜4が、キャビティ形成時にウエハ裏面の傷を覆い隠す膜として、そして、ダイシング時にウエハ裏面の緩衝膜として機能する。これにより、センサ素子が支持体に組み付けられた際などに生じる局所的な応力集中によるダイヤフラム加圧時の脆弱化を抑制できる。また、例えばこの裏面保護膜4に対して窒化シリコン膜(SiN)や酸化シリコン膜(SiO2)を適用することで、TMAHやKOHによる異方性エッチングの保護膜としても利用できる。   According to the first embodiment as described above, at the time of dicing, the cavity 2 is formed after the back surface protective film 4 made of, for example, carbon or silicon is provided on the back surface of the wafer as shown in FIG. Furthermore, by performing dicing, the occurrence of physical contact scratches such as chucks is suppressed, and the formation of etch pits and cavities are reduced, and even if the back surface protective film 4 is chipped or cracked, It is possible to suppress the occurrence of large chips and cracks in the thermal oxide film 13 on the back surface side and the inside of the silicon wafer 51. That is, the back surface protective film 4 functions as a film that covers the scratches on the back surface of the wafer when the cavity is formed, and as a buffer film on the back surface of the wafer when dicing. Thereby, the weakening at the time of the diaphragm pressurization by the local stress concentration produced when a sensor element is assembled | attached to a support body etc. can be suppressed. Further, for example, by applying a silicon nitride film (SiN) or a silicon oxide film (SiO 2) to the back surface protective film 4, it can be used as a protective film for anisotropic etching by TMAH or KOH.

なお、上記の説明では、熱酸化膜13付きのシリコンウエハ51を用いたが、例えば
熱酸化膜13の代替としてTEOS−CVD法で膜形成を行っても構わない。また、支持膜9や表面保護膜10の絶縁膜としてアルミ系酸化膜や窒化膜を用いても良い。また、シリコン絶縁膜とアルミ系絶縁膜を支持膜9もしくは表面保護膜10の何れか一方に用いても構わない。
In the above description, the silicon wafer 51 with the thermal oxide film 13 is used. However, a film may be formed by TEOS-CVD as an alternative to the thermal oxide film 13, for example. Further, an aluminum oxide film or a nitride film may be used as the insulating film of the support film 9 or the surface protective film 10. Further, a silicon insulating film and an aluminum-based insulating film may be used for either the support film 9 or the surface protective film 10.

発熱体5には、白金以外に、シリコン、シリコンを含む合金、ニッケル、ニッケルを含む合金、クロム、クロムを用い、それによって必要とする線幅のパターンを設けても構わない。また、裏面保護膜4にはアルミナ系酸化膜や窒化膜、カーボン膜など比較的硬質な材料を適用する方が望ましい。   In addition to platinum, the heating element 5 may be made of silicon, an alloy containing silicon, nickel, an alloy containing nickel, chromium, or chromium, thereby providing a required line width pattern. In addition, it is desirable to apply a relatively hard material such as an alumina-based oxide film, a nitride film, or a carbon film to the back surface protective film 4.

また、キャビティ2はシリコンの異方性エッチングを利用して設けられるが、例えば、ICP−RIE(誘電結合方式のリアクティブイオンエッチング)による深堀エッチングやミリングなどの物理エッチングで形成しても構わない。   The cavity 2 is provided by utilizing anisotropic etching of silicon. For example, the cavity 2 may be formed by physical etching such as deep etching or milling by ICP-RIE (reactive ion etching of dielectric coupling method). .

さらに、上記の説明は、両面ミラー研磨されたシリコンウエハ51を用いる態様で行ったが、例えば、片面ミラーのシリコンウエハ51でセンサ素子3を形成しても良い。この場合には、ミラー研磨面に発熱体5や支持膜9、表面保護膜10を設け、面粗度が粗い側となる粗面にキャビティ2を設けてセンサ素子3を形成する。   Further, the above description has been made using the silicon wafer 51 that has been subjected to double-sided mirror polishing. However, for example, the sensor element 3 may be formed of the silicon wafer 51 that is a single-sided mirror. In this case, the heating element 5, the support film 9, and the surface protection film 10 are provided on the mirror polished surface, and the cavity 2 is provided on the rough surface on the rough surface side to form the sensor element 3.

また、裏面保護膜4を図3(b)の電極パッド開口後に形成したが、図3(a)のウエハ表面形成後から図3(b)の電極パッド開口までの間に形成しても構わない。この場合、ウエハ裏面へのチャック等物理的な接触傷に対する緩衝効果を得ることができる利点が得られる。   Further, although the back surface protective film 4 is formed after the electrode pad opening in FIG. 3B, it may be formed between the formation of the wafer surface in FIG. 3A and the electrode pad opening in FIG. Absent. In this case, there is an advantage that it is possible to obtain a buffering effect against physical contact damage such as a chuck on the back surface of the wafer.

実施の形態2.
本発明の実施の形態2として、裏面保護膜の形成を次のように行うこともできる。すなわち、本実施の形態2では、裏面保護膜4をスパッタリングにより成膜する際に、例えばアルゴン圧力を増加して薄膜の空孔率を高めることによって、裏面保護膜4をポーラス化した薄膜として形成する。
Embodiment 2. FIG.
As the second embodiment of the present invention, the back surface protective film can be formed as follows. That is, in the second embodiment, when the back surface protective film 4 is formed by sputtering, the back surface protective film 4 is formed as a porous thin film, for example, by increasing the argon pressure to increase the porosity of the thin film. To do.

これによれば、裏面保護膜4に接着剤とのなじみを良くさせる凹部を構成することとなり、接着剤とのなじみが良くなることで、余分な接着剤がセンサ素子3の表面やキャビティ2へはみ出すことを抑制する効果が期待できる。   According to this, the back surface protective film 4 is formed with a recess for improving the compatibility with the adhesive, and the compatibility with the adhesive is improved, so that the excess adhesive is applied to the surface of the sensor element 3 and the cavity 2. An effect of suppressing the protrusion can be expected.

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。   Although the contents of the present invention have been specifically described with reference to the preferred embodiments, various modifications can be made by those skilled in the art based on the basic technical idea and teachings of the present invention. It is self-explanatory.

例えば、裏面保護膜は、スパッタリングに代えてCVDにより形成することもできる。   For example, the back surface protective film can be formed by CVD instead of sputtering.

1 流量検出装置、2 キャビティ、4 裏面保護膜、5 発熱体、6 吸気温検出体(温度検出体)、13 熱酸化膜、51 シリコンウエハ(半導体ウエハ)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flow rate detection apparatus, 2 Cavity, 4 Back surface protective film, 5 Heat generating body, 6 Intake air temperature detection body (temperature detection body), 13 Thermal oxide film, 51 Silicon wafer (semiconductor wafer).

Claims (8)

半導体ウエハの表面側に発熱体及び温度検出体が設けられており、
前記半導体ウエハの裏面には裏面保護膜が設けられており、
前記半導体ウエハの裏面側であって前記発熱体の下方には、前記裏面保護膜及び該半導体ウエハをエッチングすることで形成されているキャビティが設けられている、
流量検出装置。
A heating element and a temperature detector are provided on the surface side of the semiconductor wafer,
A back surface protective film is provided on the back surface of the semiconductor wafer,
A cavity formed by etching the back surface protective film and the semiconductor wafer is provided on the back surface side of the semiconductor wafer and below the heating element.
Flow rate detection device.
前記半導体ウエハの少なくとも裏面は熱酸化膜を有しており、
前記裏面保護膜は、前記熱酸化膜の裏面に設けられている、
請求項1の流量検出装置。
At least the back surface of the semiconductor wafer has a thermal oxide film,
The back surface protective film is provided on the back surface of the thermal oxide film,
The flow rate detection device according to claim 1.
前記熱酸化膜は、酸化シリコン膜であり、
前記裏面保護膜は、シリコン膜、アルミナ系酸化膜、窒化膜又はカーボン膜である、
請求項2の流量検出装置。
The thermal oxide film is a silicon oxide film,
The back surface protective film is a silicon film, an alumina-based oxide film, a nitride film, or a carbon film.
The flow rate detection device according to claim 2.
前記半導体ウエハの裏面は、ミラー研磨された鏡面、または、粗面である請求項1乃至3の何れか一項の流量検出装置。   4. The flow rate detection device according to claim 1, wherein the back surface of the semiconductor wafer is a mirror-polished mirror surface or a rough surface. 前記裏面保護膜は、ポーラス化した薄膜である請求項1乃至4の何れか一項の流量検出装置。   The flow rate detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the back surface protective film is a porous thin film. 半導体ウエハの表面側に発熱体及び温度検出体を設け、且つ、該半導体ウエハの裏面側に裏面保護膜を設けておき、
前記裏面保護膜を設けた後に、前記半導体ウエハの裏面側であって前記発熱体の下方に、前記裏面保護膜及び該半導体ウエハをエッチングすることでキャビティを形成する、
流量検出装置の製造方法。
A heating element and a temperature detector are provided on the front side of the semiconductor wafer, and a back surface protective film is provided on the back side of the semiconductor wafer,
After providing the back surface protective film, a cavity is formed by etching the back surface protective film and the semiconductor wafer on the back surface side of the semiconductor wafer and below the heating element.
A method for manufacturing a flow rate detection device.
前記裏面保護膜は、スパッタリングによって形成されている請求項6の流量検出装置の製造方法。   The method for manufacturing a flow rate detection device according to claim 6, wherein the back surface protective film is formed by sputtering. 前記裏面保護膜は、CVDによって形成されている請求項6の流量検出装置の製造方法。   The method for manufacturing a flow rate detection device according to claim 6, wherein the back surface protective film is formed by CVD.
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