JP2014102225A - Physical quantity sensor and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が形成されたセンサチップと、センシング部が露出するようにセンサチップの一部を封止して片持ち支持する封止部材とを備える物理量センサおよびその製造方法に関するものである。 The present invention includes a sensor chip on which a sensing unit that outputs a sensor signal corresponding to a physical quantity is formed, and a sealing member that seals a part of the sensor chip so that the sensing unit is exposed and cantilever-supports the sensor chip. The present invention relates to a physical quantity sensor and a manufacturing method thereof.
従来より、例えば、特許文献1には、物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が形成されたセンサチップと、センシング部が露出するようにセンサチップの一部を封止して片持ち支持する封止部材とを備える物理量センサが提案されている。
Conventionally, for example,
具体的には、この物理量センサでは、センサチップは、平面形状が矩形状とされており、長手方向の一端部側に測定媒体の圧力に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が形成されている。そして、センシング部が露出するように、一端部側と反対側の他端部側が封止部材に封止されて片持ち支持されている。 Specifically, in this physical quantity sensor, the sensor chip has a rectangular planar shape, and a sensing unit that outputs a sensor signal corresponding to the pressure of the measurement medium is formed on one end in the longitudinal direction. . And the other end part side opposite to the one end part side is sealed with a sealing member and cantilevered so that the sensing part is exposed.
このような物理量センサでは、例えば、センサチップの裏面全面を基板等の被搭載部材に固定してなる物理量センサと比較して、センサチップの長手方向の長さを適宜長くしてセンシング部を封止部材から遠ざけることにより、センサチップにおけるセンシング部と封止部材との間に位置する領域で封止部材から印加される熱応力等の応力を緩和することができる。このため、封止部材からセンシング部に応力が印加されることを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。 In such a physical quantity sensor, for example, the sensor chip is sealed by appropriately increasing the length in the longitudinal direction of the sensor chip as compared with a physical quantity sensor in which the entire back surface of the sensor chip is fixed to a mounted member such as a substrate. By moving away from the stopping member, stress such as thermal stress applied from the sealing member can be relaxed in a region located between the sensing portion and the sealing member in the sensor chip. For this reason, it can suppress that stress is applied to a sensing part from a sealing member, and it can control that detection accuracy falls.
しかしながら、上記物理量センサにおいても、封止部材からセンシング部に印加される応力を完全に無くすことは困難であり、さらにセンシング部に印加される応力を低減することが望まれている。 However, even in the physical quantity sensor, it is difficult to completely eliminate the stress applied from the sealing member to the sensing unit, and it is desired to further reduce the stress applied to the sensing unit.
なお、上記では、センシング部として応力に応じたセンサ信号を出力するものを例に挙げて説明したが、センシング部として加速度や角速度に応じたセンサ信号を出力するものにおいても同様の問題が発生する。 In the above description, the sensing unit that outputs a sensor signal corresponding to stress is described as an example. However, the same problem occurs when the sensing unit outputs a sensor signal corresponding to acceleration or angular velocity. .
本発明は上記点に鑑みて、センシング部に印加される応力を低減することができる物理量センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the physical quantity sensor which can reduce the stress applied to a sensing part in view of the said point, and its manufacturing method.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、一面および一面と反対側の他面を有し、物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部(21)が形成されたセンサチップ(20)と、センシング部を露出させつつセンサチップの一部を封止することによってセンサチップを片持ち支持する封止部材(40)と、を備え、センサチップは、封止部材に封止される部分のうち封止部材に対するセンシング部の突出方向と直交する方向の両端に溝(59、74)が形成され、溝を含む領域に封止部材よりヤング率の低い緩和部材(60、77)が配置されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, a sensor chip having a sensing portion (21) having one surface and another surface opposite to the one surface and outputting a sensor signal corresponding to a physical quantity is formed. 20) and a sealing member (40) that cantilever-supports the sensor chip by sealing a part of the sensor chip while exposing the sensing portion, and the sensor chip is sealed by the sealing member Grooves (59, 74) are formed at both ends in a direction orthogonal to the protruding direction of the sensing portion with respect to the sealing member, and a relaxation member (60, 77) having a Young's modulus lower than that of the sealing member in the region including the groove. It is characterized by being arranged.
これによれば、緩和部材にて封止部材から封止される応力を緩和することができ、検出精度が低下することを抑制することができる。また、緩和部材にて封止部材から封止される応力を緩和することができるため、封止部材がセンサチップから剥離することを抑制することもできる。 According to this, the stress sealed from the sealing member by the relaxing member can be relaxed, and it is possible to suppress a decrease in detection accuracy. Moreover, since the stress sealed from the sealing member by the relaxing member can be relaxed, the sealing member can be prevented from peeling from the sensor chip.
例えば、請求項2に記載の発明のように、センサチップは、センシング部が形成されたセンサ部(50)と、センサ部に接合される接合部材(70、110)と、を有し、センサ部には溝(59)としてセンサ部用溝が形成され、接合部材には溝(74)として接合部材用溝が形成されており、緩和部材は、センサ部用溝および接合部材用溝を含む領域に配置されているものとすることができる。 For example, as in the invention described in claim 2, the sensor chip includes a sensor part (50) in which a sensing part is formed and a joining member (70, 110) joined to the sensor part. The sensor part groove is formed as the groove (59) in the part, the joint member groove is formed as the groove (74) in the joining member, and the relaxing member includes the sensor part groove and the joining member groove. It can be arranged in a region.
この場合、請求項3に記載の発明のように、センサ部用溝と接合部材用溝とが繋がっているものとすることができる。 In this case, as in the invention described in claim 3, the sensor portion groove and the bonding member groove can be connected.
これによれば、センサチップ20のうち封止部材で封止される側面全面に緩和部材が配置されるため、さらに応力を緩和することができる。
According to this, since the relaxation member is disposed on the entire side surface of the
また、請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4に記載の発明の製造方法に関する発明であり、複数のチップ形成領域を有するセンサチップ用ウェハ(100)を用意する工程と、チップ形成領域それぞれにおいて、チップ単位に分割された後に封止部材に封止される部分のうち、突出方向と直交する方向の両端に位置する部分に溝を形成する工程と、溝を形成する工程の後、チップ形成領域それぞれにおいて、緩和部材を溝を含む領域に配置する工程と、緩和部材を配置する工程の後、センサチップ用ウェハをダイシングラインに沿ってチップ単位に分割することにより、溝を含む領域に緩和部材が配置されたセンサチップを複数形成する工程と、センシング部を露出させつつ、センサチップの一部を封止部材で封止する工程と、を行うことを特徴としている。 A fifth aspect of the present invention is an invention relating to the manufacturing method of the first to fourth aspects of the present invention, comprising the steps of preparing a sensor chip wafer (100) having a plurality of chip formation regions, and chip formation. In each of the regions, after the step of forming the grooves in the portions positioned at both ends in the direction orthogonal to the projecting direction among the portions sealed by the sealing member after being divided into chip units, and after the step of forming the grooves In each of the chip formation regions, after the step of disposing the relaxing member in the region including the groove and the step of disposing the relaxing member, the sensor chip wafer is divided into chips along the dicing line to include the groove. A step of forming a plurality of sensor chips each having a relaxation member disposed in the region; and a step of sealing a part of the sensor chip with a sealing member while exposing the sensing portion. It is characterized by a door.
これによれば、緩和部材が配置されたセンサチップを同時に複数製造することができる。すなわち、例えば、チップ単位に分割した後、1チップ毎に緩和部材をそれぞれ配置する方法と比較して、製造工程を簡略化することができる。 According to this, it is possible to simultaneously manufacture a plurality of sensor chips on which relaxation members are arranged. That is, for example, after dividing into chips, the manufacturing process can be simplified as compared with the method in which the relaxation member is arranged for each chip.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、圧力を検出するセンシング部が形成されたセンサチップを備える物理量センサについて説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a physical quantity sensor including a sensor chip in which a sensing unit that detects pressure is formed will be described.
図1に示されるように、本実施形態の物理量センサは、基板10と、基板10に搭載されるセンサチップ20と、センサチップ20と外部回路とを電気的に接続する接続端子30と、センシング部21を露出させつつ、センサチップ20の一部を封止して片持ち支持する封止部材40とを備えている。
As shown in FIG. 1, the physical quantity sensor of the present embodiment includes a
基板10は、CuやFe等の板材をエッチングやプレス加工等によって形成されるアイランドや接続リード等を有するリードフレームのアイランドにて構成されるものであり、矩形板状とされている。
The
センサチップ20は、本実施形態では、センサ部50とキャップ部70とが接合されて構成され、一方向(図1中紙面左右方向)を長手方向とする直方体形状とされている。そして、センシング部21が基板10から突出するように一端部(図1中紙面右側の端部)側が基板10に接合されていると共に封止部材40に封止されている。
In the present embodiment, the
本実施形態のセンサ部50は、図2(c)および図3に示されるように、支持基板51、埋込絶縁膜52、半導体層53が順に積層されてなる矩形板状とされたSOI基板54を用いて構成されている。なお、図2(c)は側面図であるが、埋込絶縁膜52および後述する絶縁膜72にハッチングを施してある。
As shown in FIGS. 2C and 3, the
そして、図3に示されるように、支持基板51には、埋込絶縁膜52に達する断面が矩形状の凹部55が形成されている。これにより、凹部55の底面を構成する埋込絶縁膜52および半導体層53によって薄肉のダイヤフラム56が形成されている。
As shown in FIG. 3, the
半導体層53のうちダイヤフラム56を構成する部分には、圧力によって抵抗値が変化する4個のゲージ抵抗57(図3中では2つのみ図示)がブリッジ回路を構成するように形成されている。すなわち、本実施形態のセンサ部50は、ダイヤフラム56に圧力が印加されるとゲージ抵抗57の抵抗値が変化してブリッジ回路の電圧が変化し、この電圧の変化に応じてセンサ信号を出力するものとされている。
In the portion of the
なお、本実施形態では、ダイヤフラム56およびゲージ抵抗57にてセンシング部21が構成されている。
In the present embodiment, the
さらに、半導体層53には、ダイヤフラム56を構成する部分よりも一端部側に配線層58が形成されており、この配線層58は、図3とは別断面において、各ゲージ抵抗57の接続点と電気的に接続されている。
Furthermore, a
また、図2(b)、図2(c)に示されるように、支持基板51のうち封止部材40に封止される一端部には、封止部材40に対するセンシング部21の突出方向(図2中紙面左右方向)と直交する方向の両端に位置する側面に埋込絶縁膜52に達する溝59が突出方向に沿って延設されている。つまり、図4に示される断面では、SOI基板54はT字状とされている。なお、本実施形態では、溝59が本発明のセンサ部用溝に相当している。
Further, as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c), one end portion of the
そして、センサ部50には、図2(b)、図2(c)、図3、図4に示されるように、溝59から露出する埋込絶縁膜52、溝59の壁面(支持基板51の側面)、支持基板51の裏面のうち溝59で挟まれる部分に、封止部材40よりヤング率の低いPIQ(ポリイミド・イソインドロ・キナゾシリオン、登録商標)等からなる緩和部材60が配置されている。
2B, FIG. 2C, FIG. 3, and FIG. 4, the
キャップ部70は、図2(c)、図3に示されるように、シリコン基板71の表面に絶縁膜72が配置されて構成されており、絶縁膜72がセンサ部50と接合されている。なお、以下では、シリコン基板71のうち絶縁膜72が形成される面を表面とし、この表面と反対側の面を裏面として説明する。
As shown in FIGS. 2C and 3, the
シリコン基板71は、センサ部50のセンシング部21と対向する位置に窪み部73が形成されている。この窪み部73は、キャップ部70がセンサ部50に貼り合わされることにより、センサ部50(センシング部21)との間に圧力基準室80を構成するものである。
The
なお、本実施形態では、後述するように、センサ部50とキャップ部70とは、真空条件下で接合されるため、圧力基準室80は真空圧とされている。
In the present embodiment, as will be described later, since the
絶縁膜72は、センサ部50とシリコン基板71とを絶縁するためのものでSiO2等の絶縁材料で構成されており、シリコン基板71のうちセンサ部50と対向する表面全面に形成されている。なお、もちろん窪み部73の表面にも形成されている。
The insulating
また、図2(a)、図2(c)に示されるように、シリコン基板71のうち封止部材40に封止される一端部には、封止部材40に封止される部分のうち突出方向と直交する方向の両端に位置する側面に絶縁膜72に達する溝74が突出方向に沿って延設されている。つまり、図4に示される断面では、シリコン基板71および絶縁膜72は逆T字状とされている。なお、本実施形態では、溝74が本発明の接合部材用溝に相当している。
Further, as shown in FIGS. 2A and 2C, one end portion of the
さらに、キャップ部70には、図3に示されるように、封止部材40に封止される一端部であって、溝74が形成されていない領域に、キャップ部70をセンサ部50とキャップ部70との積層方向に貫通する4個の貫通電極部75が形成されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
各貫通電極部75は、シリコン基板71および絶縁膜72を貫通し、配線層58を露出させる孔部75aと、この孔部75aの壁面からシリコン基板71の裏面に渡って形成された絶縁膜75bと、孔部75aの壁面に形成された絶縁膜75b上に配置されて孔部75aを埋め込み、一端部が配線層58に接続される貫通電極75cと、貫通電極75cの他端部に接続され、シリコン基板71の裏面側に形成された絶縁膜75b上に配置された接続部75dとにより構成されている。
Each through-
なお、絶縁膜75bとしては、例えば、TEOS等が用いられ、貫通電極75cおよび接続部75dとしては、例えば、Al等が用いられる。
For example, TEOS or the like is used as the insulating
また、キャップ部70には、絶縁膜75bおよび接続部75dを覆うシリコン窒化膜76が形成されている。
Further, a
さらに、キャップ部70には、図2(a)、図2(c)、図3、図4に示されるように、溝74から露出する絶縁膜72、溝74の壁面(シリコン基板71の側面)、シリコン基板71の裏面のうち溝74で挟まれる部分に、封止部材40よりヤング率の低いPIQ等からなる緩和部材77が配置されている。
Further, as shown in FIG. 2A, FIG. 2C, FIG. 3 and FIG. 4, the
また、シリコン窒化膜76および緩和部材77には、接続部75dの一部を露出させるコンタクトホール76a、77aが形成されており、このコンタクトホール76a、77aを介して接続部75dと接続端子30との電気的な接続が図れるようになっている。
The
なお、本実施形態では、センサ部50に形成される溝59と、キャップ部70に形成される溝74は同じ形状とされており、溝59と溝74は埋込絶縁膜52、半導体層53、絶縁膜72を挟んで対称とされている。
In the present embodiment, the
以上が本実施形態におけるセンサチップ20の構成である。なお、本実施形態では、シリコン基板71のうち絶縁膜72側と反対側の面が本発明のセンサチップの一面に相当し、支持基板51のうち埋込絶縁膜52側と反対側の面が本発明のセンサチップの他面に相当している。
The above is the configuration of the
接続端子30は、図1に示されるように、基板10の端部の外側にて基板10とは分離して複数本配置されている。本実施形態では、これらの接続端子30はリードフレームの接続リードにて構成され、それぞれコンタクトホール76a、77aから露出する接続部75dとワイヤ90等を介して電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, a plurality of
なお、特に図示しないが、センサチップ20と接続端子30との間に回路チップを接続し、センサ信号を回路チップで所定の演算をした後に接続端子30から出力するようにしてもよい。
Although not particularly illustrated, a circuit chip may be connected between the
封止部材40は、エポキシ樹脂等の一般的なモールド樹脂で構成され、センシング部21および接続端子30のアウターリード部を露出させつつ、センサチップ20の一端部を封止して片持ち支持している。また、本実施形態では、封止部材40は、センサチップ20における他端部側の端部が緩和部材60、77と一致するようにセンサチップ20の一端部を封止している。
The sealing
以上が本実施形態における物理量センサの構成である。次に、上記物理量センサの製造方法について図5〜図8を参照しつつ説明する。 The above is the configuration of the physical quantity sensor in the present embodiment. Next, a method for manufacturing the physical quantity sensor will be described with reference to FIGS.
まず、図5(a)に示されるように、ウェハ状の支持基板51a、埋込絶縁膜52a、n型の半導体層53aが積層されて構成され、複数のチップ形成領域を有するSOIウェハ54aを用意する。そして、半導体層53aにボロン等のp型不純物をイオン注入して熱拡散することにより、各チップ形成領域にそれぞれゲージ抵抗57や配線層58を形成する。
First, as shown in FIG. 5 (a), an
また、SOIウェハ54aと同じサイズであり、キャップ部70を構成するシリコン基板71aを用意する。次に、シリコン基板71aのうちセンシング部21と対向する表面の一部をエッチングすることによって窪み部73を形成する。その後、シリコン基板71aの表面に熱酸化法またはCVD法等によってSiO2等で構成される絶縁膜72aを形成してキャップウェハ70aを構成する。
Also, a
なお、本実施形態では、SOIウェハ54aが本発明のセンサ部用ウェハに相当し、キャップウェハ70aが本発明の接合部材用ウェハに相当している。また、特に限定されるものではないが、支持基板51aおよびシリコン基板71aとしては、例えば、725μm程度の厚さを有するものが用いられる。
In this embodiment, the
そして、SOIウェハ54aとキャップウェハ70aとを貼り合わせてセンサチップ用ウェハ100を形成する。特に限定されるものではないが、SOIウェハ54aとキャップウェハ70aとの貼り合わせを次のように行うことができる。
Then, the
すなわち、まずSOIウェハ54aとキャップウェハ70aとを真空装置内に配置する。そして、SOIウェハ54aの表面(接合面)およびキャップウェハ70aの表面(接合面)にN2プラズマ、O2プラズマ、またはArイオンビームを照射し、半導体層53aおよび絶縁膜72aの各表面(接合面)を活性化させる。
That is, first, the
次に、真空装置内にて、SOIウェハ54aおよびキャップウェハ70aに設けられたアライメントマークを用いて赤外顕微鏡等によりアライメントを行い、室温〜550℃の低温でSOIウェハ54aおよびキャップウェハ70aをいわゆる直接接合により貼り合わせる。これにより、各チップ形成領域に、SOIウェハ54aをチップ単位に分割して得られるSOI基板54と窪み部73とによって封止され、圧力基準室80が真空とされたセンサチップ用ウェハ100が形成される。
Next, alignment is performed by an infrared microscope or the like using alignment marks provided on the
なお、図5、図6(a)、図6(b)はウェハ状態を示すものであるが、理解をし易くするために、チップ単位に分割された際にセンサ部50を構成する部分にセンサ部50の符号を付し、キャップ部70を構成する部分にキャップ部70の符号を付してある。以下では、キャップウェハ70aのうちSOIウェハ54a側と反対側の一面をキャップウェハ70aの裏面とし、SOIウェハ54aのうちキャップウェハ70a側と反対側の一面をSOIウェハ54aの裏面として説明する。
FIGS. 5, 6A, and 6B show the wafer state, but in order to make it easier to understand, the portions constituting the
続いて、図5(b)に示されるように、キャップウェハ70aの裏面からシリコン基板71aの研削、研磨を行い、キャップウェハ70aの厚さを100μm程度まで薄くする。これは、後述する孔部75aや溝74を形成する際のエッチング量を少なくして工程時間を削減するためである。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the
そして、キャップウェハ70aの裏面に所定の開口領域が形成されたマスクを配置し、ドライエッチング等を行ってSOIウェハ54aの配線層58に対応する場所のシリコン基板71aを除去することにより、複数の孔部75aを形成する。
Then, a mask in which a predetermined opening region is formed is arranged on the back surface of the
また、図7(a)に示されるように、本実施形態では、孔部75aを形成する工程と同時に、各チップ形成領域のうち、チップ単位に分割された後に封止部材40に封止される一端部のうち突出方向と直交する方向の両端に位置する部分に溝74を形成する。
Further, as shown in FIG. 7A, in this embodiment, simultaneously with the step of forming the
なお、溝74は、孔部75aと同時に形成するため、孔部75aと同じ深さとなり、絶縁膜72aに達する深さとなる。また、図7に示す各チップ形成領域は、ダイシングライン81によって区画されている。
Since the
次に、図5(c)に示されるように、キャップウェハ70aの裏面からTEOS等の絶縁膜75bを成膜する。その後、キャップウェハ70aの裏面に形成された絶縁膜75bを適宜パターニングすると共に、各孔部75aの底部に配置された絶縁膜75bおよび絶縁膜72aを除去して配線層58を各孔部75aから露出させる。
Next, as shown in FIG. 5C, an insulating
続いて、キャップウェハ70aの裏面からスパッタ法や蒸着法等によりAlやAl−Si等の金属を成膜して孔部75aに貫通電極75cを形成し、この貫通電極75cと配線層58とを電気的に接続する。そして、キャップウェハ70aの裏面に形成された金属膜を適宜パターニングして貫通電極75cと電気的に接続される接続部75dを形成する。これにより、各チップ形成領域に貫通電極部75が形成される。
Subsequently, a metal such as Al or Al-Si is formed on the back surface of the
その後、図5(d)および図7(b)に示されるように、キャップウェハ70aの裏面からプラズマCVD法等でシリコン窒化膜76を成膜した後にパターニングする。また、蒸着法、スパッタ法、スピンコート法等でPIQ等を成膜した後にパターニングし、溝74から露出する絶縁膜72a、溝74の壁面(シリコン基板71aの側面)、シリコン基板71aの裏面のうち溝74で挟まれる部分に緩和部材77を形成する。そして、シリコン窒化膜76および緩和部材77にコンタクトホール76a、77aを形成する。
Thereafter, as shown in FIGS. 5D and 7B, a
次に、図6(a)に示されるように、SOIウェハ54aの裏面から支持基板51aの研削、研磨を行い、支持基板51aの厚さを300μm程度まで薄くする。これは、後述する凹部55や溝59を形成する際の工程時間を削減するためである。
Next, as shown in FIG. 6A, the
そして、支持基板51aの各チップ形成領域に凹部55を形成する。これにより、各チップ形成領域にダイヤフラム56が形成され、ダイヤフラム56およびゲージ抵抗57からなるセンシング部21が形成される。
And the recessed
また、図8(a)に示されるように、本実施形態では、凹部55を形成する工程と同時に、各チップ形成領域のうち、チップ単位に分割された後に封止部材40に封止される一端部における突出方向と直交する方向の両端に位置する部分に溝59を形成する。
Further, as shown in FIG. 8A, in this embodiment, simultaneously with the step of forming the
なお、溝59は、凹部55と同時に形成するため、凹部55と同じ深さとなり、埋込絶縁膜52aに達する深さとなる。また、図8に示す各チップ形成領域は、ダイシングライン81によって区画されている。
Since the
その後、図6(b)に示されるように、SOIウェハ54aの裏面から蒸着法、スパッタ法、スピンコート法等でPIQ等を成膜した後にパターニングし、溝59から露出する埋込絶縁膜52a、支持基板51aの側面(溝59の壁面)、支持基板51aの裏面のうち溝59で挟まれる部分に緩和部材77を配置する。
Thereafter, as shown in FIG. 6B, a PIQ or the like is formed from the back surface of the
次に、図6(c)に示されるように、センサチップ用ウェハ100をダイシングライン81に沿ってチップ単位に分割することによってセンサチップ20を形成する。これにより、封止部材40に封止される一端部のうち突出方向と直交する方向の両端に位置する側面に溝59、74が形成されると共に、緩和部材60、77が配置された複数のセンサチップ20が同時に製造される。
Next, as shown in FIG. 6C, the
その後は、従来の製造方法と同様の工程を行うことにより製造される。簡単に説明すると、基板10および接続端子30がフレーム部に連結されて一体化されたリードフレームを用意する。なお、基板10と接続端子30とは樹脂封止後にフレーム部をカットすることによって分離される。
After that, it manufactures by performing the process similar to the conventional manufacturing method. Briefly, a lead frame in which the
そして、センシング部21が基板10から突出するように、基板10にセンサチップ20をダイボンド材を介して搭載し、接続部75dと接続端子30とをワイヤ90等を介して電気的に接続する。
Then, the
続いて、センシング部21および接続端子30のアウターリード部を露出させつつ、基板10、センサチップ20、接続端子30、ワイヤ90を封止部材40にて封止する。その後、基板10と接続端子30とを繋ぐフレーム部をカットすることによって、上記物理量センサが製造される。
Subsequently, the
以上説明したように、本実施形態では、センサチップ20のうち封止部材40に封止される一端部には、センシング部21の突出方向と直交する方向の両端に位置する側面に溝59、74が形成されており、この溝59、74を含む領域に緩和部材60、77が配置されている。このため、センサチップ20の一端部が封止部材40に直接封止される圧力センサと比較して、封止部材40からセンサチップ20に印加される応力を緩和することができ、検出精度が低下することを抑制することができる。
As described above, in this embodiment, one end of the
また、このように緩和部材60、77が配置されており、封止部材40からセンサチップ20に印加される応力を緩和することができるため、封止部材40がセンサチップ20から剥離することを抑制することもできる。
In addition, since the
さらに、本実施形態では、ウェハ状態で溝59、74を形成すると共に緩和部材60、77を配置している。このため、緩和部材60、77が配置されたセンサチップ20を同時に複数製造することができる。すなわち、例えば、チップ単位に分割した後、1チップ毎に緩和部材をそれぞれ配置する方法と比較して、製造工程を簡略化することができる。
Furthermore, in this embodiment, the
また、孔部75aおよび溝74を同時に形成すると共に、凹部55および溝59を同時に形成しているため、製造工程を削減することもできる。
Further, since the
(他の実施形態)
上記第1実施形態において、溝59、74をウェットエッチングにより形成してもよい。この場合は、溝59、74の壁面がテーパ状となるため、PIQ等を形成した際、溝59、74の壁面に緩和部材60、77を配置しやすくなる。
(Other embodiments)
In the first embodiment, the
また、上記第1実施形態において、n型の半導体層53aにリン等のn型不純物をイオン注入して熱拡散することにより高濃度n型領域を形成し、キャップ部70にこの高濃度n型領域と電気的に接続される貫通電極部を形成してもよい。これによれば、高濃度n型領域に所定の電圧を印加することにより、n型の半導体層53aとp型のゲージ抵抗57とで構成されるpn接合に逆バイアスを印加することができ、リークが発生することを抑制することができる。
In the first embodiment, a high-concentration n-type region is formed by ion-implanting n-type impurities such as phosphorus into the n-
さらに、第1実施形態において、孔部75aを形成する工程と溝74を形成する工程とで別々のマスクを用意し、孔部75aおよび溝74を別工程で形成してもよい。同様に、凹部55を形成する工程と溝59を形成する工程とで別々のマスクを用意し、凹部55および溝59を別工程で形成してもよい。
Furthermore, in the first embodiment, separate masks may be prepared in the step of forming the
この場合は、溝59、74の深さを適宜変更することができ、溝59をSOIウェハ54aを貫通するように形成し、溝74をキャップウェハ70aを貫通するように形成することができる。つまり、溝59と溝74とを連通させることができる。これによれば、センサチップ20のうち封止部材40で封止される側面全面に緩和部材60、77を配置することができるため、さらに応力を緩和することができる。
In this case, the depth of the
そして、上記第1実施形態において、封止部材40の他端部側の端部と、緩和部材60、77の他端部側の端部とが一致していなくてもよい。すなわち、図9に示されるように、緩和部材60、77が完全に封止部材40に封止されていてもよい。また、特に図示しないが、緩和部材60、77の一部が封止部材40から露出していてもよい。つまり、溝59、74は、センサチップ20のうち封止部材40にて封止される部分より長く形成されていてもよいし、センサチップ20のうち封止部材40にて封止される部分より短く形成されていてもよい。
And in the said 1st Embodiment, the edge part by the side of the other end part of the sealing
さらに、上記第1実施形態において、センサ部50をシリコン基板等で構成してもよい。
Furthermore, in the first embodiment, the
また、上記第1実施形態では、センシング部21が形成されている一面にキャップ部70が接合されてなるセンサチップ20を用いた物理量センサを説明したが、センサチップ20の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、図10に示されるセンサチップ20を用いることもできる。
In the first embodiment, the physical quantity sensor using the
なお、図10では、センサ部50がシリコン基板で構成される例について説明するが、適宜SOI基板等を用いることも可能である。また、図10では、ゲージ抵抗57、配線層58は省略して示してある。
Note that although FIG. 10 illustrates an example in which the
例えば、図10(a)に示されるように、センサチップ20は、裏面に断面矩形状の凹部55が形成されたセンサ部50と、この裏面に接合される台座110とにより構成されていてもよい。また、図10(b)に示されるように、凹部55は断面が台形形状とされていてもよい。
For example, as shown in FIG. 10A, the
さらに、図10(c)に示されるように、センサ部50を構成するシリコン基板を薄膜化してこのシリコン基板に凹部110aが形成された台座110を接合し、シリコン基板のうち凹部110aと対向する領域にてダイヤフラム56を構成するようにしてもよい。また、図10(d)に示されるように、センサ部50をシリコン基板のみで構成し、シリコン基板の内部に圧力基準室80を構成する空洞部を形成するようにしてもよい。このシリコン基板は、例えば、シリコン基板の表面に凹部を形成した後、LPCVD法等により凹部を閉塞するようにエピタキシャル層を形成することにより、凹部により圧力基準室80(空洞部)が構成されて製造される。
Further, as shown in FIG. 10C, the silicon substrate constituting the
なお、図10(a)〜(c)のセンサチップ20においては、台座110が本発明の接合部材に相当している。
In addition, in the
また、このようなセンサチップ20を用いて圧力センサを構成する場合には、配線層58が露出した構成となるため、配線層58と接続端子30とをワイヤ90等を介して直接電気的に接続すればよい。
Further, when a pressure sensor is configured using such a
そして、上記第1実施形態では、圧力を検出するセンシング部21が形成されたセンサチップ20を備える物理量センサについて説明したが、例えば、加速度や角速度を検出するセンシング部21が形成されたセンサチップ20を備える物理量センサに本発明を適用することも可能である。
In the first embodiment, the physical quantity sensor including the
20 センサチップ
21 センシング部
40 封止部材
50 センサ部
59 溝
60 緩和部材
70 キャップ部
74 溝
77 緩和部材
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記センシング部を露出させつつ前記センサチップの一部を封止することによって前記センサチップを片持ち支持する封止部材(40)と、を備え、
前記センサチップは、前記封止部材に封止される部分のうち前記封止部材に対する前記センシング部の突出方向と直交する方向の両端に溝(59、74)が形成され、前記溝を含む領域に前記封止部材よりヤング率の低い緩和部材(60、77)が配置されていることを特徴とする物理量センサ。 A sensor chip (20) having a sensing portion (21) having one surface and the other surface opposite to the one surface and outputting a sensor signal according to a physical quantity;
A sealing member (40) that cantilever-supports the sensor chip by sealing a part of the sensor chip while exposing the sensing unit;
In the sensor chip, grooves (59, 74) are formed at both ends in a direction orthogonal to the protruding direction of the sensing unit with respect to the sealing member in a portion sealed by the sealing member, and the region including the groove A physical quantity sensor characterized in that a relaxation member (60, 77) having a Young's modulus lower than that of the sealing member is disposed.
前記センサ部には前記溝(59)としてセンサ部用溝が形成され、前記接合部材には前記溝(74)として接合部材用溝が形成されており、
前記緩和部材は、前記センサ部用溝および前記接合部材用溝を含む領域に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の物理量センサ。 The sensor chip includes a sensor unit (50) in which the sensing unit is formed, and a bonding member (70, 110) bonded to the sensor unit,
A sensor part groove is formed as the groove (59) in the sensor part, and a joint member groove is formed as the groove (74) in the joint member,
The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the relaxation member is disposed in a region including the sensor portion groove and the bonding member groove.
前記センシング部(21)を露出させつつ前記センサチップの一部を封止することによって前記センサチップを片持ち支持する封止部材(40)と、を備え、
前記センサチップは、前記封止部材に封止される部分のうち前記封止部材に対する前記センシング部の突出方向と直交する方向の両端に溝(59、74)が形成され、前記溝を含む領域に前記封止部材よりヤング率の低い緩和部材(60、77)が配置されている物理量センサの製造方法において、
複数のチップ形成領域を有するセンサチップ用ウェハ(100)を用意する工程と、
前記チップ形成領域それぞれにおいて、チップ単位に分割された後に前記封止部材に封止される部分のうち、前記突出方向と直交する方向の両端に位置する部分に前記溝を形成する工程と、
前記溝を形成する工程の後、前記チップ形成領域それぞれにおいて、前記緩和部材を前記溝を含む領域に配置する工程と、
前記緩和部材を配置する工程の後、前記センサチップ用ウェハをダイシングラインに沿ってチップ単位に分割することにより、前記溝を含む領域に前記緩和部材が配置された前記センサチップを複数形成する工程と、
前記センシング部を露出させつつ、前記センサチップの一部を前記封止部材で封止する工程と、を行うことを特徴とする物理量センサの製造方法。 A sensor chip (20) having a sensing unit (21) for outputting a sensor signal corresponding to a physical quantity;
A sealing member (40) that cantilever-supports the sensor chip by sealing a part of the sensor chip while exposing the sensing part (21),
In the sensor chip, grooves (59, 74) are formed at both ends in a direction orthogonal to the protruding direction of the sensing unit with respect to the sealing member in a portion sealed by the sealing member, and the region including the groove In the method of manufacturing a physical quantity sensor, in which the relaxation member (60, 77) having a Young's modulus lower than that of the sealing member is disposed,
Preparing a sensor chip wafer (100) having a plurality of chip formation regions;
In each of the chip formation regions, a step of forming the groove in portions positioned at both ends in a direction orthogonal to the protruding direction among the portions sealed by the sealing member after being divided into chips.
After the step of forming the groove, in each of the chip formation regions, the step of disposing the relaxation member in a region including the groove;
After the step of disposing the relaxation member, dividing the sensor chip wafer into chips along a dicing line, thereby forming a plurality of sensor chips in which the relaxation member is disposed in the region including the groove When,
And a step of sealing a part of the sensor chip with the sealing member while exposing the sensing part.
前記溝を形成する工程では、前記センサ部用ウェハのうち前記接合部材用ウェハと接合される側と反対側の一面から前記溝(59)としてのセンサ部用溝を形成する工程と、前記接合部材用ウェハのうち前記センサ部用ウェハと接合される側と反対側の一面から前記溝(74)としての接合部材用溝を形成する工程とを行い、
前記緩和部材を配置する工程では、前記センサ部用ウェハの一面から前記センサ部用溝を含む領域に前記緩和部材を配置する工程と、前記接合部材用ウェハの一面から前記接合部材用溝を含む領域に前記緩和部材を配置する工程と、を行うことを特徴とする請求項5に記載の物理量センサの製造方法。 In the step of preparing the sensor chip wafer, a sensor member wafer (54a) on which the sensing unit is formed is prepared by bonding a bonding member wafer (70a),
In the step of forming the groove, a step of forming a groove for the sensor portion as the groove (59) from one surface of the sensor portion wafer opposite to the side to be bonded to the bonding member wafer, and the bonding Forming a bonding member groove as the groove (74) from one surface of the member wafer opposite to the side bonded to the sensor unit wafer;
In the step of disposing the relaxation member, the step of disposing the relaxation member in a region including the sensor portion groove from one surface of the sensor portion wafer, and the bonding member groove from the one surface of the bonding member wafer. The method for manufacturing a physical quantity sensor according to claim 5, wherein the step of arranging the relaxation member in a region is performed.
The method for manufacturing a physical quantity sensor according to claim 5, wherein the step of forming the groove is performed by wet etching.
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JP2016023983A (en) * | 2014-07-17 | 2016-02-08 | 株式会社デンソー | Pressure sensor and manufacturing method of the same |
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-
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