JP7077139B2 - 歪ゲージの製造方法および歪ゲージ - Google Patents
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Description
本明細書が開示する技術は、歪ゲージの製造方法および歪ゲージに関する。
特許文献1には、シリコン層に一体的に形成された、ゲージ部材と、ゲージ部材に接続されたパッド部材を備える歪ゲージが開示されている。このような、シリコン製の歪ゲージは、金属製の歪ゲージに比べて、高いゲージ率を実現することができる。
シリコン製の歪ゲージでは、ゲージ部材の長手方向と、シリコン層の結晶方位の関係に応じて、ゲージ率が異なるものとなる。また、シリコン製の歪ゲージを圧力センサや力センサに適用する場合、シリコン層に形成した歪ゲージを、圧力センサや力センサなどの起歪体へ搬送し、接着するプロセスが必要となる。本明細書では、ゲージ率が高く、搬送や接着の際のハンドリングが容易な、歪ゲージを製造することが可能な技術を提供する。
本明細書は、歪ゲージの製造方法を開示する。その方法は、単結晶シリコン層に、ゲージ部材と、前記ゲージ部材に接続されたパッド部材と、前記パッド部材に接続された支持梁と、前記支持梁に接続された支持部材を一体的に形成する工程であって、前記単結晶シリコン層の結晶面が(110)面であり、前記ゲージ部材の長手方向と、前記支持梁の長手方向が、前記単結晶シリコン層の<111>方位に略一致する工程と、前記支持梁を破断させて、前記ゲージ部材と前記パッド部材を前記支持部材から分離する工程を備えている。
上記の方法によって製造される歪ゲージは、ゲージ部材が、結晶面が(110)面の単結晶シリコン層に形成されており、ゲージ部材の長手方向が、単結晶シリコン層の<111>方位に略一致しているので、高いゲージ率を実現することができる。また、上記の方法では、パッド部材と支持部材の間を接続する支持梁の長手方向が、単結晶シリコン層の<111>方位に略一致している。このため、支持梁の長手方向に直交する面が、単結晶シリコン層が劈開しやすい(111)面となる。従って、支持梁を破断させてゲージ部材とパッド部材を支持部材から分離する際に、支持梁が長手方向に直交する面で破断しやすくなるので、ゲージ部材やパッド部材にクラック等を発生することがなく、破壊片が飛散することもない。上記の方法によれば、ゲージ率が高く、搬送や接着の際のハンドリングが容易な、歪ゲージを製造することができる。
上記の方法は、基板と、前記基板に積層された犠牲層と、前記犠牲層に積層された前記単結晶シリコン層を備える積層基板を準備する工程と、前記ゲージ部材、前記パッド部材および前記支持梁が積層された前記犠牲層が除去され、前記支持部材が積層された前記犠牲層が残存するように、前記犠牲層を選択的にエッチングする工程をさらに備えていてもよい。
上記の方法によれば、パッド部材を把持して歪ゲージを搬送する際に、支持部材が犠牲層によって固定されているため、支持梁に曲げ荷重が作用して、支持梁を破断することができる。支持梁の破断と、歪ゲージの搬送を同時に行うことができる。
上記の方法は、前記パッド部材に、エッチング孔を形成する工程をさらに備えていてもよい。
上記の方法によれば、犠牲層を選択的にエッチングする際に、パッド部材が積層された犠牲層を除去しやすくなるので、エッチングに要する時間を短縮することができる。これによって、支持部材が積層された犠牲層のアンダーカットが少なくなるので、支持部材のサイズを小さくしても、支持部材が積層された犠牲層を残存させることができる。支持部材のサイズを小さくすることで、単結晶シリコン層に、より多数の歪ゲージを形成することができる。また、上記の方法によれば、歪ゲージを起歪体に接着する場合に、パッド部材のエッチング孔の内周面に接着剤が這い上がってフィレットが形成されるので、接着面積が増加して、接着強度をより高めることができる。さらに、上記の方法によれば、歪ゲージを起歪体に接着する場合に、エッチング孔の内周面に形成された接着剤のフィレットを観察することで、接着状態の良否を判定することができる。
上記の方法は、前記パッド部材に、電極領域と、前記電極領域よりも突出したハンドリング領域を形成する工程をさらに備えていてもよい。
上記の方法によれば、パッド部材に、外部からの配線を接続するための電極領域とは別に、歪ゲージを搬送や接着の際に把持するためのハンドリング領域が形成される。ハンドリング領域は電極領域よりも突出しているので、例えば接着部材によって歪ゲージを把持して搬送する際に、接着部材はハンドリング領域のみに接着し、電極領域には接着しない。これによって、電極領域が汚染されることを防止することができる。なお、電極領域は、単結晶シリコン層の表面であってもよいし、単結晶シリコン層の表面に積層された導電性の(例えば金属製の)パッドであってもよい。
上記の方法は、前記支持梁に、破断起点を形成する工程をさらに備えていてもよい。
上記の方法によれば、ゲージ部材とパッド部材を支持部材から分離する際に、支持梁をより破断しやすくすることができる。
本明細書は、歪ゲージも開示する。前記歪ゲージは、結晶面が(110)面の単結晶シリコン層に一体的に形成された、ゲージ部材と、前記ゲージ部材に接続されたパッド部材と、前記パッド部材に接続された支持梁を備えている。前記ゲージ部材と、前記支持梁の長手方向は、前記単結晶シリコン層の<111>方位に略一致している。前記支持梁は、破断面を有する。
上記の歪ゲージにおいて、前記パッド部材は、エッチング孔を有していてもよい。
上記の歪ゲージにおいて、前記パッド部材は、電極領域と、前記電極領域よりも突出したハンドリング領域を有していてもよい。
(実施例1)
図1は本実施例の歪ゲージ2,4,6,8を備える圧力センサ10の構成を模式的に示している。圧力センサ10は、上方の端部が薄肉のダイヤフラム12によって閉塞された円筒形状のステム14と、ダイヤフラム12の上面に塗布された接着剤16と、接着剤16の上面に貼付された歪ゲージ2,4,6,8を備えている。ダイヤフラム12とステム14は、例えばステンレス鋼からなり、一体的に形成されている。接着剤16は、例えばエポキシ系接着剤、フェノール系接着剤、ポリイミド系接着剤、または低融点ガラスからなる。
図1は本実施例の歪ゲージ2,4,6,8を備える圧力センサ10の構成を模式的に示している。圧力センサ10は、上方の端部が薄肉のダイヤフラム12によって閉塞された円筒形状のステム14と、ダイヤフラム12の上面に塗布された接着剤16と、接着剤16の上面に貼付された歪ゲージ2,4,6,8を備えている。ダイヤフラム12とステム14は、例えばステンレス鋼からなり、一体的に形成されている。接着剤16は、例えばエポキシ系接着剤、フェノール系接着剤、ポリイミド系接着剤、または低融点ガラスからなる。
図2に示すように、それぞれの歪ゲージ2,4,6,8は、ゲージ部材2a,4a,6a,8aと、ゲージ部材2a,4a,6a,8aの一方の端部と継ぎ目なく一体的に形成された第1パッド部材2b,4b,6b,8bと、ゲージ部材2a,4a,6a,8aの他方の端部と継ぎ目なく一体的に形成された第2パッド部材2c,4c,6c,8cと、第1パッド部材2b,4b,6b,8bに積層された第1電極パッド2d,4d,6d,8dと、第2パッド部材2c,4c,6c,8cに積層された第2電極パッド2e,4e,6e,8eを備えている。ゲージ部材2a,4a,6a,8a、第1パッド部材2b,4b,6b,8bおよび第2パッド部材2c,4c,6c,8cは、不純物(例えばボロン)を、例えば2×1018/cmの濃度でドープした、結晶面が(110)面のp型単結晶シリコンからなる。ゲージ部材2a,4a,6a,8aの長手方向は、単結晶シリコンの<111>方位と一致する。第1電極パッド2d,4d,6d,8dおよび第2電極パッド2e,4e,6e,8eは、例えば、スパッタリングあるいは真空蒸着で成膜したアルミニウム等の導電性材料からなる。なお、歪ゲージ2の第2パッド部材2c、歪ゲージ4の第1パッド部材4b、歪ゲージ6の第2パッド部材6c、歪ゲージ8の第1パッド部材8bには、圧力センサ10の製造時に破断された支持梁2f,4f,6f,8fが残存している。それぞれの支持梁2f,4f,6f,8fは、破断面を有する。支持梁2f,4f,6f,8fの詳細については、後述する。
歪ゲージ2,4,6,8は、ダイヤフラム12を上方から平面視したときに、ゲージ部材2a,4a,6a,8aの中心が、ダイヤフラム12の中心Cを通る直線上に位置するように、配置されている。また、歪ゲージ2,4,6,8は、ダイヤフラム12を上方から平面視したときに、ゲージ部材2a,4a,6a,8aの長手方向が、ダイヤフラム12の中心Cを通る直線に略平行となるように、配置されている。歪ゲージ2,8は、ダイヤフラム12の外縁近傍に配置されており、歪ゲージ4,6は、ダイヤフラム12の中心近傍に配置されている。歪ゲージ2は、ダイヤフラム12の中心Cより左側で、ゲージ部材2aの中心がダイヤフラム12の中心Cから距離G1の位置となるように配置されている。歪ゲージ4は、ダイヤフラム12の中心Cより左側で、ゲージ部材4aの中心がダイヤフラム12の中心Cから距離G2の位置となるように配置されている。歪ゲージ6は、ダイヤフラム12の中心Cより右側で、ゲージ部材6aの中心がダイヤフラム12の中心Cから距離G2の位置となるように配置されている。歪ゲージ8は、ダイヤフラム12の中心Cより右側で、ゲージ部材8aの中心がダイヤフラム12の中心Cから距離G1の位置となるように配置されている。
なお、以下の説明では、ダイヤフラム12に直交する方向をZ方向ともいい、歪ゲージ2,4,6,8の長手方向(すなわちゲージ部材2a,4a,6a,8aの長手方向)をX方向ともいい、Z方向およびX方向に直交する方向をY方向ともいう。
図3に示すように、歪ゲージ2,4,6,8は、ホイートストンブリッジ回路18を構成するように結線される。ホイートストンブリッジ回路18において、歪ゲージ2の第1電極パッド2dは歪ゲージ6の第1電極パッド6dと接続され、歪ゲージ2の第2電極パッド2eは歪ゲージ4の第1電極パッド4dと接続され、歪ゲージ8の第1電極パッド8dは歪ゲージ6の第2電極パッド6eと接続され、歪ゲージ8の第2電極パッド8eは歪ゲージ4の第2電極パッド4eと接続される。ホイートストンブリッジ回路18は、第1入力端子20aと、第2入力端子20bと、第1出力端子22aと、第2出力端子22bを備えている。第1入力端子20aは、歪ゲージ2の第1電極パッド2d(あるいは歪ゲージ6の第1電極パッド6d)と接続されている。第2入力端子20bは、歪ゲージ4の第2電極パッド4e(あるいは歪ゲージ8の第2電極パッド8e)と接続されている。第1出力端子22aは、歪ゲージ2の第2電極パッド2e(あるいは歪ゲージ4の第1電極パッド4d)と接続されている。第2出力端子22bは、歪ゲージ6の第2電極パッド6e(あるいは歪ゲージ8の第1電極パッド8d)と接続されている。
圧力センサ10を用いた圧力の検出について説明する。図3に示すホイートストンブリッジ回路18の第1入力端子20aと第2入力端子20bに所望の電圧を印加した状態で、図1に示す圧力センサ10のダイヤフラム12に下方から圧力が印加されると、ダイヤフラム12の変形に伴い、歪ゲージ2,8には圧縮応力が作用し、歪ゲージ4,6には引張応力が作用する。これにより、図3に示すホイートストンブリッジ回路18の中点電圧が変化するので、ホイートストンブリッジ回路18の第1出力端子22aと第2出力端子22bには、ダイヤフラム12に印加された圧力に対応した電圧が出力される。これによって、ダイヤフラム12に印加された圧力を検出することができる。
本実施例の圧力センサ10では、歪ゲージ2,4,6,8として、ゲージ部材2a,4a,6a,8aが単結晶シリコンからなるものを用いている。これによって、ゲージ部材2a,4a,6a,8aが金属からなるものを用いる場合に比べて、ゲージ率を高めることができる。また、本実施例の圧力センサ10では、歪ゲージ2,4,6,8として、ゲージ部材2a,4a,6a,8aがp型の単結晶シリコンからなるものを用いている。これによって、ゲージ部材2a,4a,6a,8aがn型の単結晶シリコンからなるものを用いる場合に比べて、ゲージ率をより高めることができる。さらに、本実施例の圧力センサ10では、歪ゲージ2,4,6,8のゲージ部材2a,4a,6a,8aの長手方向が、単結晶シリコンの<111>方位と一致するものを用いている。このため、歪ゲージ2,4,6,8のゲージ部材2a,4a,6a,8aの長手方向が、他の方向であるものを用いる場合に比べて、ゲージ率をより高めることができる。以下の表1に、単結晶シリコンの伝導型と、結晶方位と、ゲージ率の関係の一例を示す。表1において、正のゲージ率は、伸び歪みによって抵抗値が増加することを示し、負のゲージ率は、伸び歪みによって抵抗値が減少することを示す。
以下では圧力センサ10の製造方法について説明する。圧力センサ10を製造する方法は、主に、ダイヤフラム12を備えるステム14を準備する工程と、ダイヤフラム12の上面に接着剤16を塗布する工程と、歪ゲージ2,4,6,8を準備する工程と、接着剤16の上面に歪ゲージ2,4,6,8を貼付する工程を備える。以下では、歪ゲージ2,4,6,8を準備する工程と、接着剤16の上面に歪ゲージ2,4,6,8を貼付する工程について、歪ゲージ4を例として説明する。
以下では歪ゲージ4を準備する工程について説明する。まず、図4に示すように、SOI(Silicon on Insulator)ウェハ100を用意する。SOIウェハ100は、基板102と、犠牲層104と、活性層106を備えている。基板102は、結晶面が(110)面のp型の単結晶シリコンからなる。犠牲層104は、シリコン酸化膜からなる。活性層106は、結晶面が(110)面のp型の単結晶シリコンからなり、不純物のドープによって導電性が付与されている。また、活性層106の結晶方位は、X方向が<111>方位である。SOIウェハ100の直径は例えば150mmである。基板102の厚さは、例えば600μmである。犠牲層104の厚さは、例えば2μmである。活性層106の厚さは、例えば10μmである。
次いで、図5に示すように、活性層106の上面にアルミニウムを成膜し、フォトリソグラフィとエッチングによってアルミニウムを選択的に除去して、第1電極パッド4dと第2電極パッド4eを形成する。第1電極パッド4dと第2電極パッド4eの厚さは、例えば1μmである。
次いで、図6に示すように、フォトリソグラフィとエッチングによって活性層106を選択的に除去して、ゲージ部材4a、第1パッド部材4b、第2パッド部材4c、支持梁4f、支持部材4gを形成する。支持部材4gは支持梁4fを介して第1パッド部材4bと接続している。
次いで、図7に示すように、活性層106をマスクとしてフッ酸蒸気を用いたエッチングを行い、犠牲層104を選択的に除去する。これによって、ゲージ部材4a、第1パッド部材4b、第2パッド部材4c、支持梁4fの下方の犠牲層104が除去されて、ゲージ部材4a、第1パッド部材4b、第2パッド部材4c、支持梁4fが基板102から遊離する。支持部材4gの下方の犠牲層104は残存しており、支持部材4gは犠牲層104を介して基板102に固定されている。なお、上記のエッチングにおいては、支持部材4gの下方の犠牲層104が部分的にアンダーカットされるが、支持部材4gの下方の犠牲層104が確実に残存するように、支持部材4gのX方向の長さL1を第1パッド部材4bや第2パッド部材4cのX方向の長さL2よりも十分に大きくしておくとともに、支持部材4gのY方向の長さW1も第1パッド部材4bや第2パッド部材4cのY方向の長さW2よりも十分に大きくしておく。
以上によって、基板102に固定された支持部材4gに、支持梁4fを介して片持ち支持された、歪ゲージ4を準備することができる。歪ゲージ2,6,8についても、同様の工程によって準備することができる。
上記のような歪ゲージ2,4,6,8は、例えば、バッチ処理によって、図8に示すように、SOIウェハ100上に大量に形成することができる。
以下では接着剤16の上面に歪ゲージ4を貼付する工程について説明する。まず、図9に示すように、SOIウェハ100の上方から接着部材110を載置して、歪ゲージ4の第1電極パッド4dの上面と第2電極パッド4eの上面に接着部材110を接着する。接着部材110は、例えば、熱剥離シートまたは紫外線剥離シートである。
次いで、図10に示すように、歪ゲージ4に合わせて、SOIウェハ100をダイシングする。この際に、基板102は完全に切断する必要はなく、接着部材110が切断されていればよい。図10に示す例では、接着部材110は切断されており、基板102は切断されておらず、基板102の上面にダイシング痕112が形成されている。
次いで、図11に示すように、第2電極パッド4eが第1電極パッド4dよりも上方に持ち上がるように、接着部材110を上方に持ち上げる。これによって、支持梁4fが破断して、歪ゲージ4が、基板102に固定された支持部材4gから分離する。本実施例では、支持梁4fの長手方向に直交する垂直面が、劈開しやすい(111)面となっている。これによって、支持梁4fを破断させて歪ゲージ4を支持部材4gから分離させるときに、歪ゲージ4にクラック等が発生することを抑制することができる。また、支持梁4fを破断させて歪ゲージ4を支持部材4gから分離させるときに、支持梁4fの破壊片が飛散することを防止することができる。
次いで、図12に示すように、ダイヤフラム12の上面に接着剤16が塗布されたステム14に対して位置決め治具114を組み付けた状態で、位置決め治具114の開口部114aに、歪ゲージ4が接着された接着部材110を挿入する。これによって、接着剤16の上面に、歪ゲージ4が載置される。
次いで、図13に示すように、位置決め治具114の開口部114aに加圧部材116を挿入して、歪ゲージ4が接着剤16に密着するように、接着部材110の上面から加圧部材116によって加圧する。さらに、この状態で加熱することによって、接着剤16が硬化する。
次いで、図14に示すように、加圧部材116と、位置決め治具114を取り外す。
次いで、図15に示すように、接着部材110を歪ゲージ4から取り外す。接着部材110として熱剥離シートを使用している場合、接着剤16の硬化温度が熱剥離シートの粘着力が弱くなる温度以上であれば、そのまま接着部材110を取り外すことができる。接着剤16の硬化温度が熱剥離シートの粘着力が弱くなる温度より低ければ、粘着力が弱くなる温度まで加熱した後、接着部材110を取り外す。接着部材110として紫外線剥離シートを使用している場合は、必要な紫外線量の照射を行うことで、接着部材110を取り外すことができる。
なお、接着剤16の硬化温度が150℃以上、または200℃以上と高い場合には、接着剤16の硬化処理において、熱剥離シートまたは紫外線剥離シートである接着部材110の材質が変化してしまうおそれがある。このような場合には、まず150℃以下の温度で歪ゲージ4の接着剤16への仮接着を行った後、接着部材110を歪ゲージ4から取り外し、その後に150℃以上の温度で歪ゲージ4の接着剤16への本接着を行う。
上記した、歪ゲージ4の支持部材4gからの分離、歪ゲージ4の接着剤16の上面への載置、接着部材110の歪ゲージ4からの取り外しは、手作業で行うこともできるし、例えば真空グリッパ等の治具を使用して接着部材110を把持して行うこともできる。また、歪ゲージ4とダイヤフラム12の上面の接着剤16との位置合わせについては、上記のように位置決め治具114を用いて行ってもよいし、あるいは、画像センサ等を用いた画像処理によって行ってもよい。
以上によって、歪ゲージ4を、ダイヤフラム12の上面に塗布された接着剤16の上面に貼付することができる。なお、歪ゲージ2,6,8についても、上記と同様の工程によって、接着剤16の上面に貼付することができる。圧力センサ10を製造する際には、歪ゲージ2,4,6,8は、同時に貼付してもよい。また、図2のように歪ゲージ2,6,8を貼付する場合には、歪ゲージ2,4,6,8をSOIウェハ100上に形成する際に、歪ゲージ2の支持部材と歪ゲージ4の支持部材4gを共通化していてもよく、歪ゲージ6の支持部材と歪ゲージ8の支持部材を共通化していてもよい。
なお、上記の実施例では、基板102と、犠牲層104と、活性層106が積層されたSOIウェハ100上に歪ゲージ4を形成する場合について説明したが、歪ゲージ4は、基板102や犠牲層104から分離された活性層106に形成されていてもよい。この場合、支持部材4gを把持する治具によって支持部材4gを固定した状態で、歪ゲージ4の第1電極パッド4dの上面と第2電極パッド4eの上面に接着された接着部材110を移動させることで、支持梁4fが破断して、歪ゲージ4を支持部材4gから分離させることができる。
(実施例2)
図16に示すように、本実施例の歪ゲージ202は、実施例1と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ202は、実施例1の歪ゲージ2,4,6,8と同様に、ゲージ部材202aと、第1パッド部材202bと、第2パッド部材202cと、第1電極パッド202dと、第2電極パッド202eを備えている。
図16に示すように、本実施例の歪ゲージ202は、実施例1と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ202は、実施例1の歪ゲージ2,4,6,8と同様に、ゲージ部材202aと、第1パッド部材202bと、第2パッド部材202cと、第1電極パッド202dと、第2電極パッド202eを備えている。
歪ゲージ202をSOIウェハ100上に形成した時点では、第1パッド部材202bが支持梁202fを介して支持部材202gに接続されており、第2パッド部材202cが支持梁202hを介して支持部材202iに接続されている。歪ゲージ202をSOIウェハ100上に形成した時点では、ゲージ部材202aと、第1パッド部材202bと、第2パッド部材202cと、支持梁202fと、支持梁202hは、下方の犠牲層104が除去されており、基板102から遊離している。支持部材202gと支持部材202iは、犠牲層104を介して基板102に固定されている。すなわち、本実施例では、歪ゲージ202をSOIウェハ100上に形成した時点では、歪ゲージ202は、基板102に固定された支持部材202gと支持部材202iに、支持梁202fと支持梁202hを介して両持ち支持されている。このような構成とすることによって、歪ゲージ202を安定して支持することができ、歪ゲージ202を分離する前のSOIウェハ100に振動や衝撃が加わった場合であっても、歪ゲージ202が損傷することを抑制することができる。なお、本実施例では、歪ゲージ202を支持部材202g、支持部材202iから分離する際には、支持梁202f、支持梁202hが破断する。
(実施例3)
図17に示すように、本実施例の歪ゲージ302は、実施例1,2と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ302は、実施例2の歪ゲージ202と同様に、ゲージ部材302aと、第1パッド部材302bと、第2パッド部材302cと、第1電極パッド302dと、第2電極パッド302eを備えている。歪ゲージ302をSOIウェハ100上に形成した時点では、第1パッド部材302bが支持梁302fを介して支持部材302gに接続されており、第2パッド部材302cが支持梁302hを介して支持部材302iに接続されている。
図17に示すように、本実施例の歪ゲージ302は、実施例1,2と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ302は、実施例2の歪ゲージ202と同様に、ゲージ部材302aと、第1パッド部材302bと、第2パッド部材302cと、第1電極パッド302dと、第2電極パッド302eを備えている。歪ゲージ302をSOIウェハ100上に形成した時点では、第1パッド部材302bが支持梁302fを介して支持部材302gに接続されており、第2パッド部材302cが支持梁302hを介して支持部材302iに接続されている。
本実施例の歪ゲージ302では、第1パッド部材302bに、第1電極パッド302dよりも上方に突出するハンドリング領域302jが形成されており、第2パッド部材302cに、第2電極パッド302eよりも上方に突出するハンドリング領域302kが形成されている。このため、接着部材110(図9-図14参照)を歪ゲージ302の上方から接着する際に、第1電極パッド302d、第2電極パッド302eの上面に接着部材110が接触することなく、ハンドリング領域302j、ハンドリング領域302kの上面に接着部材110が接着する。このような構成とすることによって、第1電極パッド302dや第2電極パッド302eに、接着部材110の粘着剤が残存して、その後のワイヤーボンディングにおいて第1電極パッド302dや第2電極パッド302eでの接合不良を生じることを防止することができる。
以下では、歪ゲージ302を準備する工程について、実施例1の歪ゲージ2,4,6,8と相違する点のみ説明する。
図18に示すように、本実施例では、SOIウェハ100を準備した後、まずフォトリソグラフィとエッチングによって活性層106を選択的に除去して、ハンドリング領域302j、302kを形成する。この際のエッチング量は、活性層106を厚さ方向に完全に除去するものではなく、例えば20μmの厚さの活性層106を10μm程度エッチングする。
次いで、図19に示すように、活性層106の上面にアルミニウムを成膜し、フォトリソグラフィとエッチングによってアルミニウムを選択的に除去して、第1電極パッド302dと第2電極パッド302eを形成する。第1電極パッド302dと第2電極パッド302eの厚さは、例えば1μmである。
次いで、図20に示すように、フォトリソグラフィとエッチングによって活性層106を選択的に除去して、ゲージ部材302a、第1パッド部材302b、第2パッド部材302c、支持梁302f、支持部材302g、支持梁302h、支持部材302iを形成する。この際のエッチング量は、活性層106を厚さ方向に完全に除去するものである。
以降の工程は、実施例1と同様であるので、説明を省略する。なお、本実施例では、実施例2と同様に、歪ゲージ302を支持部材302g、支持部材302iから分離する際には、支持梁302f、支持梁302hが破断する。
(実施例4)
図21に示すように、本実施例の歪ゲージ402は、実施例1-3と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ402は、実施例3の歪ゲージ302と同様に、ゲージ部材402aと、第1パッド部材402bと、第2パッド部材402cと、第1電極パッド402dと、第2電極パッド402eを備えている。第1パッド部材402bには、第1電極パッド402dよりも上方に突出するハンドリング領域402jが形成されており、第2パッド部材402cには、第2電極パッド402eよりも上方に突出するハンドリング領域402kが形成されている。
図21に示すように、本実施例の歪ゲージ402は、実施例1-3と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ402は、実施例3の歪ゲージ302と同様に、ゲージ部材402aと、第1パッド部材402bと、第2パッド部材402cと、第1電極パッド402dと、第2電極パッド402eを備えている。第1パッド部材402bには、第1電極パッド402dよりも上方に突出するハンドリング領域402jが形成されており、第2パッド部材402cには、第2電極パッド402eよりも上方に突出するハンドリング領域402kが形成されている。
本実施例では、歪ゲージ402をSOIウェハ100上に形成した時点では、第1パッド部材402bが2つの支持梁402f,402lを介して支持部材402gに接続されており、第2パッド部材402cが2つの支持梁402h,402mを介して支持部材402iに接続されている。このような構成とすることによって、歪ゲージ402のY方向の並進変位や、Z方向の並進変位や、X軸周りの回転変位が抑制されて、歪ゲージ402をさらに安定して支持することができる。歪ゲージ402を分離する前のSOIウェハ100に振動や衝撃が加わった場合であっても、歪ゲージ402が損傷することを抑制することができる。
(実施例5)
図22に示すように、本実施例の歪ゲージ502は、実施例1-4と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ502は、実施例4の歪ゲージ402と同様に、ゲージ部材502aと、第1パッド部材502bと、第2パッド部材502cと、第1電極パッド502dと、第2電極パッド502eを備えている。第1パッド部材502bには、第1電極パッド502dよりも上方に突出するハンドリング領域502jが形成されており、第2パッド部材502cには、第2電極パッド502eよりも上方に突出するハンドリング領域502kが形成されている。歪ゲージ502をSOIウェハ100上に形成した時点では、第1パッド部材502bが2つの支持梁502f,502lを介して支持部材502gに接続されており、第2パッド部材502cが2つの支持梁502h,502mを介して支持部材502iに接続されている。
図22に示すように、本実施例の歪ゲージ502は、実施例1-4と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ502は、実施例4の歪ゲージ402と同様に、ゲージ部材502aと、第1パッド部材502bと、第2パッド部材502cと、第1電極パッド502dと、第2電極パッド502eを備えている。第1パッド部材502bには、第1電極パッド502dよりも上方に突出するハンドリング領域502jが形成されており、第2パッド部材502cには、第2電極パッド502eよりも上方に突出するハンドリング領域502kが形成されている。歪ゲージ502をSOIウェハ100上に形成した時点では、第1パッド部材502bが2つの支持梁502f,502lを介して支持部材502gに接続されており、第2パッド部材502cが2つの支持梁502h,502mを介して支持部材502iに接続されている。
本実施例では、支持梁502f,502h,502l,502mのそれぞれに、破断起点502nが形成されている。破断起点502nは、支持梁502f,502h,502l,502mに切り欠きや貫通孔を形成することによって、支持梁502f,502h,502l,502mの他の部位に比べて強度を低下させた部位である。支持梁502f,502h,502l,502mに破断起点502nを形成しておくことで、支持梁502f,502h,502l,502mが破断する箇所をコントロールすることができ、設計で想定した通りの歪ゲージ502を形成することができる。
破断起点502nは、種々の態様で形成することができる。例えば、図23に示すように、支持梁502f(または支持梁502h,502l,502m)の両方の側面に、円弧状の切り欠きを形成して破断起点502nとしてもよい。あるいは、図24に示すように、支持梁502f(または支持梁502h,502l,502m)の片方の側面に、円弧状の切り欠きを形成して破断起点502nとしてもよい。あるいは、図25に示すように、支持梁502f(または支持梁502h,502l,502m)の両方の側面に、楔状の切り欠きを形成して破断起点502nとしてもよい。あるいは、図26に示すように、支持梁502f(または支持梁502h,502l,502m)の片方の側面に、楔状の切り欠きを形成して破断起点502nとしてもよい。あるいは、図27に示すように、支持梁502f(または支持梁502h,502l,502m)の中央に、円形の貫通孔を形成して破断起点502nとしてもよい。あるいは、図28に示すように、支持梁502f(または支持梁502h,502l,502m)の中央に、長円形の貫通孔を形成して破断起点502nとしてもよい。
(実施例6)
図29に示すように、本実施例の歪ゲージ602は、実施例1-5と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ602は、実施例5の歪ゲージ502と同様に、ゲージ部材602aと、第1パッド部材602bと、第2パッド部材602cと、第1電極パッド602dと、第2電極パッド602eを備えている。第1パッド部材602bには、第1電極パッド602dよりも上方に突出するハンドリング領域602jが形成されており、第2パッド部材602cには、第2電極パッド602eよりも上方に突出するハンドリング領域602kが形成されている。歪ゲージ602をSOIウェハ100上に形成した時点では、第1パッド部材602bが2つの支持梁602f,602lを介して支持部材602gに接続されており、第2パッド部材602cが2つの支持梁602h,602mを介して支持部材602iに接続されている。支持梁602f,602h,602l,602mのそれぞれには、破断起点602nが形成されている。
図29に示すように、本実施例の歪ゲージ602は、実施例1-5と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ602は、実施例5の歪ゲージ502と同様に、ゲージ部材602aと、第1パッド部材602bと、第2パッド部材602cと、第1電極パッド602dと、第2電極パッド602eを備えている。第1パッド部材602bには、第1電極パッド602dよりも上方に突出するハンドリング領域602jが形成されており、第2パッド部材602cには、第2電極パッド602eよりも上方に突出するハンドリング領域602kが形成されている。歪ゲージ602をSOIウェハ100上に形成した時点では、第1パッド部材602bが2つの支持梁602f,602lを介して支持部材602gに接続されており、第2パッド部材602cが2つの支持梁602h,602mを介して支持部材602iに接続されている。支持梁602f,602h,602l,602mのそれぞれには、破断起点602nが形成されている。
本実施例では、第1パッド部材602bと、第2パッド部材602cに、エッチング孔602oが形成されている。エッチング孔602oは、第1パッド部材602b、第2パッド部材602cをZ方向に貫通している。また、本実施例では、第1電極パッド602dと、第2電極パッド602eに、エッチング孔602pが形成されている。エッチング孔602pは、第1電極パッド602d、第2電極パッド602eをZ方向に貫通している。歪ゲージ602を上方から平面視したときに、エッチング孔602pは、エッチング孔602oと重複する位置に配置されている。
以下では、歪ゲージ602を準備する工程について、実施例3の歪ゲージ302と相違する点のみ説明する。
図30に示すように、本実施例では、SOIウェハ100を準備し、活性層106にハンドリング領域602j、602kを形成した後、活性層106の上面にアルミニウムを成膜し、フォトリソグラフィとエッチングによってアルミニウムを選択的に除去して、第1電極パッド602dと第2電極パッド602eを形成する。この際に、第1電極パッド602dと第2電極パッド602eは、エッチング孔602pを有する形状に形成される。
次いで、図31に示すように、フォトリソグラフィとエッチングによって活性層106を選択的に除去して、ゲージ部材602a、第1パッド部材602b、第2パッド部材602c、支持梁602f、支持梁602l、支持部材602g、支持梁602h、支持梁602m、支持部材602iを形成する。この際に、支持梁602f、602h、602l、602mは、破断起点602nを有する形状に形成される。また、第1パッド部材602bと第2パッド部材602cは、エッチング孔602oを有する形状に形成される。
次いで、図32に示すように、活性層106をマスクとしてフッ酸蒸気を用いたエッチングを行い、犠牲層104を選択的に除去する。これによって、ゲージ部材602a、第1パッド部材602b、第2パッド部材602c、支持梁602f、602h、602l、602mの下方の犠牲層104が除去されて、ゲージ部材602a、第1パッド部材602b、第2パッド部材602c、支持梁602f、602h、602l、602mが基板102から遊離する。支持部材602g、602iの下方の犠牲層104は残存しており、支持部材602g、602iは犠牲層104を介して基板102に固定されている。
なお、本実施例では、第1パッド部材602bと第2パッド部材602cに、エッチング孔602oが形成されているので、実施例1-5に比べて、上記の犠牲層104のエッチングに要する時間を短縮することができる。犠牲層104のエッチングに要する時間を短縮することで、支持部材602g、602iの下方の犠牲層104のアンダーカットを少なくすることができる。従って、本実施例では、支持部材602g、602iのX方向およびY方向の寸法を小さくしても、支持部材602g、602iの下方の犠牲層104を残存させることができる。支持部材602g、602iのX方向およびY方向の寸法を小さくすることで、SOIウェハ100上に形成することができる歪ゲージ602の個数を増加させることができる。
以上によって、基板102に固定された支持部材602g、602iに、支持梁602f、602h、602l、602mを介して両持ち支持された、歪ゲージ602を用意することができる。
図33は、歪ゲージ602を、支持部材602g、602iから分離して、起歪体604の上面に塗布された接着剤606の上面に貼付した状態を示している。図34に示すように、第1パッド部材602bと第2パッド部材602cの下方の接着剤606が、エッチング孔602oの内周面を這い上がってフィレット606aを形成することで、第1パッド部材602b、第2パッド部材602cと接着剤606との接着面積が増加して、第1パッド部材602b、第2パッド部材602cと接着剤606との接着強度をより高めることができる。
図35、図36は、歪ゲージ602を接着剤606の上面に貼付した後に、光学顕微鏡によりエッチング孔602oを上方から観察した様子を示している。図35に示すように、歪ゲージ602と接着剤606の間で良好な接着となっている場合には、エッチング孔602oの内周面に形成されたフィレット606aによる光の反射角度の変化により、エッチング孔602oの内部には円形のグラデーションが観察される。これに対して、図36に示すように、歪ゲージ602と接着剤606の間に隙間608があり、歪ゲージ602と接着剤606の間で接着不良となっている場合には、エッチング孔602oの内周面にフィレット606aが形成されないので、エッチング孔602oの内部は均一な明るさとなる。このように、光学顕微鏡を用いてエッチング孔602oの内部を観察することで、歪ゲージ602と接着剤606の間の接着の良否を判定することができる。
(実施例7)
図37に示すように、本実施例の歪ゲージ702は、実施例1-6と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ702は、実施例6の歪ゲージ602と同様に、ゲージ部材702aと、第1パッド部材702bと、第2パッド部材702cと、第1電極パッド702dと、第2電極パッド702eを備えている。第1パッド部材702bには、第1電極パッド702dよりも上方に突出するハンドリング領域702jが形成されており、第2パッド部材702cには、第2電極パッド702eよりも上方に突出するハンドリング領域702kが形成されている。歪ゲージ702をSOIウェハ100上に形成した時点では、第1パッド部材702bが2つの支持梁702f,702lを介して支持部材702gに接続されており、第2パッド部材702cが2つの支持梁702h,702mを介して支持部材702iに接続されている。支持梁702f,702h,702l,702mのそれぞれには、破断起点702nが形成されている。第1パッド部材702bと、第2パッド部材702cには、エッチング孔702oが形成されている。第1電極パッド702dと、第2電極パッド702eには、エッチング孔702pが形成されている。
図37に示すように、本実施例の歪ゲージ702は、実施例1-6と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ702は、実施例6の歪ゲージ602と同様に、ゲージ部材702aと、第1パッド部材702bと、第2パッド部材702cと、第1電極パッド702dと、第2電極パッド702eを備えている。第1パッド部材702bには、第1電極パッド702dよりも上方に突出するハンドリング領域702jが形成されており、第2パッド部材702cには、第2電極パッド702eよりも上方に突出するハンドリング領域702kが形成されている。歪ゲージ702をSOIウェハ100上に形成した時点では、第1パッド部材702bが2つの支持梁702f,702lを介して支持部材702gに接続されており、第2パッド部材702cが2つの支持梁702h,702mを介して支持部材702iに接続されている。支持梁702f,702h,702l,702mのそれぞれには、破断起点702nが形成されている。第1パッド部材702bと、第2パッド部材702cには、エッチング孔702oが形成されている。第1電極パッド702dと、第2電極パッド702eには、エッチング孔702pが形成されている。
本実施例の歪ゲージ702では、ゲージ部材702aが、X方向に長手方向を有する第1ゲージ部分702a1、第2ゲージ部分702a2、第3ゲージ部分702a3と、第1ゲージ部分702a1の端部と第2ゲージ部分702a2の端部を接続する第1折り返し部分702a4と、第2ゲージ部分702a2の端部と第3ゲージ部分702a3の端部を接続する第2折り返し部分702a5を備えている。第1ゲージ部分702a1は、第1パッド部材702bに接続しており、第3ゲージ部分702a3は第2パッド部材702cに接続している。このような構成とすることによって、ゲージ部材702aをより長くすることができ、歪ゲージ702のゲージ抵抗を増加させることができる。なお、歪ゲージ702においては、ゲージ部材702aの長さや幅を調整することで、所望のゲージ抵抗を実現することができる。
(実施例8)
図38に示す本実施例の歪ゲージ802は、実施例1-7と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ802は、第1ゲージ部材804と、第2ゲージ部材806と、第1パッド部材808と、第2パッド部材810と、第3パッド部材812と、支持梁814,816,818,820と、支持部材822,824と、第1電極パッド826と、第2電極パッド828と、第3電極パッド830と、ダミーパッド832、834、836を備えている。第1ゲージ部材804と、第2ゲージ部材806と、第1パッド部材808と、第2パッド部材810と、第3パッド部材812と、支持梁814,816,818,820と、支持部材822,824は、結晶面が(110)面のp型単結晶シリコンからなる。第1電極パッド826と、第2電極パッド828と、第3電極パッド830と、ダミーパッド832、834、836は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる。
図38に示す本実施例の歪ゲージ802は、実施例1-7と同様に、SOIウェハ100上に形成される。歪ゲージ802は、第1ゲージ部材804と、第2ゲージ部材806と、第1パッド部材808と、第2パッド部材810と、第3パッド部材812と、支持梁814,816,818,820と、支持部材822,824と、第1電極パッド826と、第2電極パッド828と、第3電極パッド830と、ダミーパッド832、834、836を備えている。第1ゲージ部材804と、第2ゲージ部材806と、第1パッド部材808と、第2パッド部材810と、第3パッド部材812と、支持梁814,816,818,820と、支持部材822,824は、結晶面が(110)面のp型単結晶シリコンからなる。第1電極パッド826と、第2電極パッド828と、第3電極パッド830と、ダミーパッド832、834、836は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる。
第1ゲージ部材804は、X方向に長手方向を有する第1ゲージ部分804a、第2ゲージ部分804b、第3ゲージ部分804c、第4ゲージ部分804dと、第1ゲージ部分804aの端部と第2ゲージ部分804bの端部を接続する第1折り返し部分804eと、第2ゲージ部分804bの端部と第3ゲージ部分804cの端部を接続する第2折り返し部分804fと、第3ゲージ部分804cの端部と第4ゲージ部分804dの端部を接続する第3折り返し部分804gを備えている。第1ゲージ部分804aは、第1パッド部材808に接続しており、第4ゲージ部分804dは第2パッド部材810に接続している。
第2ゲージ部材806は、X方向に長手方向を有する第1ゲージ部分806a、第2ゲージ部分806b、第3ゲージ部分806c、第4ゲージ部分806dと、第1ゲージ部分806aの端部と第2ゲージ部分806bの端部を接続する第1折り返し部分806eと、第2ゲージ部分806bの端部と第3ゲージ部分806cの端部を接続する第2折り返し部分806fと、第3ゲージ部分806cの端部と第4ゲージ部分806dの端部を接続する第3折り返し部分806gを備えている。第1ゲージ部分806aは、第1パッド部材808に接続しており、第4ゲージ部分806dは第3パッド部材812に接続している。
第1パッド部材808には、第1電極パッド826と、ダミーパッド832、834、836が積層されている。第1パッド部材808には、エッチング孔808aが形成されている。第1電極パッド826と、ダミーパッド832、834、836には、それぞれ、エッチング孔808aに対応する位置に、エッチング孔826a、832a、834a、836aが形成されている。また、第1パッド部材808には、第1電極パッド826、ダミーパッド832、834、836よりも上方に突出するハンドリング領域808bが形成されている。第1パッド部材808は、支持梁814を介して、支持部材822に接続されているとともに、支持梁816を介して、支持部材824に接続されている。
第2パッド部材810には、第2電極パッド828が積層されている。第2パッド部材810には、エッチング孔810aが形成されている。第2電極パッド828には、エッチング孔810aに対応する位置に、エッチング孔828aが形成されている。また、第2パッド部材810には、第2電極パッド828よりも上方に突出するハンドリング領域810bが形成されている。第2パッド部材810は、支持梁818を介して、支持部材822に接続されている。
第3パッド部材812には、第3電極パッド830が積層されている。第3パッド部材812には、エッチング孔812aが形成されている。第3電極パッド830には、エッチング孔812aに対応する位置に、エッチング孔830aが形成されている。また、第3パッド部材812には、第3電極パッド830よりも上方に突出するハンドリング領域812bが形成されている。第3パッド部材812は、支持梁820を介して、支持部材824に接続されている。
支持梁814,816,818,820には、それぞれ、破断起点814a,816a,818a,820aが形成されている。
第1ゲージ部材804と、第2ゲージ部材806と、第1パッド部材808と、第2パッド部材810と、第3パッド部材812と、支持梁814,816,818,820は、下方の犠牲層104がエッチングにより除去されており、基板102から遊離している。支持部材822,824は、犠牲層104を介して、基板102に固定されている。
本実施例の歪ゲージ802は、第1ゲージ部材804と第2ゲージ部材806が第1パッド部材808を介して接続された、ハーフブリッジ型の歪ゲージである。本実施例の歪ゲージ802では、第1電極パッド826が、第1ゲージ部材804と第2ゲージ部材806の接続箇所の端子となり、第2電極パッド828が、第1ゲージ部材804の端部の端子となり、第3電極パッド830が、第2ゲージ部材806の端部の端子となる。
本実施例の歪ゲージ802では、第1電極パッド826、第2電極パッド828、第3電極パッド830とほぼ対称な位置および形状で、ダミーパッド832、834、836が設けられている。このような構成とすることによって、歪ゲージ802の剛性がアンバランスになることを防止することができる。歪ゲージ802を支持部材822,824から分離する際に、剛性のアンバランスに起因して、歪ゲージ802にねじり等の力が作用することを抑制することができる。
本実施例の歪ゲージ802と同じ構造を有する第1歪ゲージ852と第2歪ゲージ872を用いて、実施例1の圧力センサ10と同様の圧力センサ890を実現することができる。図39に示すように、圧力センサ890では、ダイヤフラム12の上面に接着剤16を介して、第1歪ゲージ852と第2歪ゲージ872が貼付されている。第1歪ゲージ852の第1ゲージ部材854が、実施例1の歪ゲージ2に相当し、第1歪ゲージ852の第2ゲージ部材856が、実施例1の歪ゲージ4に相当し、第2歪ゲージ872の第1ゲージ部材874が、実施例1の歪ゲージ6に相当し、第2歪ゲージ872の第2ゲージ部材876が、実施例1の歪ゲージ8に相当する。第1歪ゲージ852の第1ゲージ部材854は、ダイヤフラム12の中心Cより左側で、第1ゲージ部材854の中心がダイヤフラム12の中心Cから距離G3の位置となるように配置されている。第1歪ゲージ852の第2ゲージ部材856は、ダイヤフラム12の中心Cより左側で、第2ゲージ部材856の中心がダイヤフラム12の中心Cから距離G4の位置となるように配置されている。第2歪ゲージ872の第1ゲージ部材874は、ダイヤフラム12の中心Cより右側で、第1ゲージ部材874の中心がダイヤフラム12の中心Cから距離G4の位置となるように配置されている。第2歪ゲージ872の第2ゲージ部材876は、ダイヤフラム12の中心Cより右側で、第2ゲージ部材876の中心がダイヤフラム12の中心Cから距離G1の位置となるように配置されている。第1歪ゲージ852の第1ゲージ部材854と第2歪ゲージ872の第2ゲージ部材876は、ダイヤフラム12の外縁近傍に配置されており、第1歪ゲージ852の第2ゲージ部材856と第2歪ゲージ872の第1ゲージ部材874は、ダイヤフラム12の中心近傍に配置されている。
図40に示すように、第1歪ゲージ852と第2歪ゲージ872は、ホイートストンブリッジ回路892を構成するように結線される。ホイートストンブリッジ回路892において、第1歪ゲージ852の第2電極パッド858は、第2歪ゲージ872の第2電極パッド878と接続され、第1歪ゲージ852の第3電極パッド860は、第2歪ゲージ872の第3電極パッド880と接続される。ホイートストンブリッジ回路892は、第1入力端子894aと、第2入力端子894bと、第1出力端子896aと、第2出力端子896bを備えている。第1入力端子894aは、第1歪ゲージ852の第2電極パッド858(あるいは第2歪ゲージ872の第2電極パッド878)と接続されている。第2入力端子894bは、第1歪ゲージ852の第3電極パッド860(あるいは第2歪ゲージ872の第3電極パッド880)と接続されている。第1出力端子896aは、第1歪ゲージ852の第1電極パッド862と接続されている。第2出力端子896bは、第2歪ゲージ872の第1電極パッド882と接続されている。
ホイートストンブリッジ回路892の第1入力端子894aと第2入力端子894bに所望の電圧を印加した状態で、圧力センサ890のダイヤフラム12に下方から圧力が印加されると、ダイヤフラム12の変形に伴い、第1歪ゲージ852の第1ゲージ部材854と第2歪ゲージ872の第2ゲージ部材876には圧縮応力が作用し、第1歪ゲージ852の第2ゲージ部材856と第2歪ゲージ872の第1ゲージ部材874には引張応力が作用する。これにより、ホイートストンブリッジ回路892の中点電圧が変化するので、ホイートストンブリッジ回路892の第1出力端子896aと第2出力端子896bには、ダイヤフラム12に印加された圧力に対応した電圧が出力される。これによって、ダイヤフラム12に印加された圧力を検出することができる。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
2:歪ゲージ; 2a:ゲージ部材; 2b:第1パッド部材; 2c:第2パッド部材; 2d:第1電極パッド; 2e:第2電極パッド; 2f:支持梁; 4:歪ゲージ; 4a:ゲージ部材; 4b:第1パッド部材; 4c:第2パッド部材; 4d:第1電極パッド; 4e:第2電極パッド; 4f:支持梁; 4g:支持部材; 6:歪ゲージ; 6a:ゲージ部材; 6b:第1パッド部材; 6c:第2パッド部材; 6d:第1電極パッド; 6e:第2電極パッド; 6f:支持梁; 8:歪ゲージ; 8a:ゲージ部材; 8b:第1パッド部材; 8c:第2パッド部材; 8d:第1電極パッド; 8e:第2電極パッド; 8f:支持梁; 10:圧力センサ; 12:ダイヤフラム; 14:ステム; 16:接着剤; 18:ホイートストンブリッジ回路; 20a:第1入力端子; 20b:第2入力端子; 22a:第1出力端子; 22b:第2出力端子; 100:SOIウェハ; 102:基板; 104:犠牲層; 106:活性層; 110:接着部材; 112:ダイシング痕; 114:位置決め治具; 114a:開口部; 116:加圧部材; 202:歪ゲージ; 202a:ゲージ部材; 202b:第1パッド部材; 202c:第2パッド部材; 202d:第1電極パッド; 202e:第2電極パッド; 202f:支持梁; 202g:支持部材; 202h:支持梁; 202i:支持部材; 302:歪ゲージ; 302a:ゲージ部材; 302b:第1パッド部材; 302c:第2パッド部材; 302d:第1電極パッド; 302e:第2電極パッド; 302f:支持梁; 302g:支持部材; 302h:支持梁; 302i:支持部材; 302j:ハンドリング領域; 302k:ハンドリング領域; 402:歪ゲージ; 402a:ゲージ部材; 402b:第1パッド部材; 402c:第2パッド部材; 402d:第1電極パッド; 402e:第2電極パッド; 402f:支持梁; 402g:支持部材; 402h:支持梁; 402i:支持部材; 402j:ハンドリング領域; 402k:ハンドリング領域; 402l:支持梁; 402m:支持梁; 502:歪ゲージ; 502a:ゲージ部材; 502b:第1パッド部材; 502c:第2パッド部材; 502d:第1電極パッド; 502e:第2電極パッド; 502f:支持梁; 502g:支持部材; 502h:支持梁; 502i:支持部材; 502j:ハンドリング領域; 502k:ハンドリング領域; 502l:支持梁; 502m:支持梁; 502n:破断起点; 602:歪ゲージ; 602a:ゲージ部材; 602b:第1パッド部材; 602c:第2パッド部材; 602d:第1電極パッド; 602e:第2電極パッド; 602f:支持梁; 602g:支持部材; 602h:支持梁; 602i:支持部材; 602j:ハンドリング領域; 602k:ハンドリング領域; 602l:支持梁; 602m:支持梁; 602n:破断起点; 602o:エッチング孔; 602p:エッチング孔; 604:起歪体; 606:接着剤; 606a:フィレット; 608:隙間; 702:歪ゲージ; 702a:ゲージ部材; 702a1:第1ゲージ部分; 702a2:第2ゲージ部分; 702a3:第3ゲージ部分; 702a4:第1折り返し部分; 702a5:第2折り返し部分; 702b:第1パッド部材; 702c:第2パッド部材; 702d:第1電極パッド; 702e:第2電極パッド; 702f:支持梁; 702g:支持部材; 702h:支持梁; 702i:支持部材; 702j:ハンドリング領域; 702k:ハンドリング領域; 702l:支持梁; 702m:支持梁; 702n:破断起点; 702o:エッチング孔; 702p:エッチング孔; 802:歪ゲージ; 804:第1ゲージ部材; 804a:第1ゲージ部分; 804b:第2ゲージ部分; 804c:第3ゲージ部分; 804d:第4ゲージ部分; 804e:第1折り返し部分; 804f:第2折り返し部分; 804g:第3折り返し部分; 806:第2ゲージ部材; 806a:第1ゲージ部分; 806b:第2ゲージ部分; 806c:第3ゲージ部分; 806d:第4ゲージ部分; 806e:第1折り返し部分; 806f:第2折り返し部分; 806g:第3折り返し部分; 808:第1パッド部材; 808a:エッチング孔; 808b:ハンドリング領域; 810:第2パッド部材; 810a:エッチング孔; 810b:ハンドリング領域; 812:第3パッド部材; 812a:エッチング孔; 812b:ハンドリング領域; 814:支持梁; 814a:破断起点; 816:支持梁; 816a:破断起点; 818:支持梁; 818a:破断起点; 820:支持梁; 820a:破断起点; 822:支持部材; 824:支持部材; 826:第1電極パッド; 826a:エッチング孔; 828:第2電極パッド; 828a:エッチング孔; 830:第3電極パッド; 830a:エッチング孔; 832:ダミーパッド; 832a:エッチング孔; 834:ダミーパッド; 834a:エッチング孔; 836:ダミーパッド; 836a:エッチング孔; 852:第1歪ゲージ; 854:第1ゲージ部材; 856:第2ゲージ部材; 858:第2電極パッド; 860:第3電極パッド; 862:第1電極パッド; 872:第2歪ゲージ; 874:第1ゲージ部材; 876:第2ゲージ部材; 878:第2電極パッド; 880:第3電極パッド; 882:第1電極パッド; 890:圧力センサ; 892:ホイートストンブリッジ回路; 894a:第1入力端子; 894b:第2入力端子; 896a:第1出力端子; 896b:第2出力端子;
Claims (8)
- 歪ゲージの製造方法であって、
単結晶シリコン層に、ゲージ部材と、前記ゲージ部材に接続されたパッド部材と、前記パッド部材に接続された支持梁と、前記支持梁に接続された支持部材を一体的に形成する工程であって、前記単結晶シリコン層の結晶面が(110)面であり、前記ゲージ部材の長手方向と、前記支持梁の長手方向が、前記単結晶シリコン層の<111>方位に略一致する工程と、
前記支持梁を破断させて、前記ゲージ部材と前記パッド部材を前記支持部材から分離する工程を備える方法。 - 基板と、前記基板に積層された犠牲層と、前記犠牲層に積層された前記単結晶シリコン層を備える積層基板を準備する工程と、
前記ゲージ部材、前記パッド部材および前記支持梁が積層された前記犠牲層が除去され、前記支持部材が積層された前記犠牲層が残存するように、前記犠牲層を選択的にエッチングする工程をさらに備える、請求項1の方法。 - 前記パッド部材に、エッチング孔を形成する工程をさらに備える、請求項2の方法。
- 前記パッド部材に、電極領域と、前記電極領域よりも突出したハンドリング領域を形成する工程をさらに備える、請求項1から3の何れか一項の方法。
- 前記支持梁に、破断起点を形成する工程をさらに備える、請求項1から4の何れか一項の方法。
- 歪ゲージであって、
結晶面が(110)面の単結晶シリコン層に一体的に形成された、ゲージ部材と、前記ゲージ部材に接続されたパッド部材と、前記パッド部材に接続された支持梁を備えており、
前記ゲージ部材と、前記支持梁の長手方向が、前記単結晶シリコン層の<111>方位に略一致しており、
前記支持梁が、破断面を有する、歪ゲージ。 - 前記パッド部材が、エッチング孔を有する、請求項6の歪ゲージ。
- 前記パッド部材が、電極領域と、前記電極領域よりも突出したハンドリング領域を有する、請求項6または7の歪ゲージ。
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