JPH0634456A

JPH0634456A - 圧力センサの素子製造方法

Info

Publication number: JPH0634456A
Application number: JP18839192A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Goto; 均後藤; Hisanori Ogawa; 尚紀小川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 1994-02-08
Anticipated expiration: 2015-12-11
Also published as: JP3116575B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は力伝達部を介して伝達される圧縮力
を所定の信号に変換する圧力センサの素子製造方法に関
し、Ｓｉ単結晶体ウェハ上に素子パターンを高密度に形
成して圧力センサ素子の取り数の増加を可能とすること
を目的とする。【構成】Ｓｉ単結晶体ウェハ１１０上いっぱいに圧力
センサ素子パターン１１２ａ、１１２ｂ、１１３ａ、１
１３ｂ、１１４を設ける。ガラスウェハ１２０の切捨て
部１２５の表面をエッチングしてパターン逃げ部１２６
と凸部１２１との間に段差を設ける。Ｓｉ単結晶体ウェ
ハ１１０の接合面１１４に凸部１２１を対向させて、Ｓ
ｉ単結晶体ウェハ１１０とガラスウェハ１２０を接合す
る。保持部１２８を切断して切捨て部１２５を除去した
後、圧力センサ素子パターンに沿って個々の圧力センサ
素子に分割する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧力センサの素子製造方
法に係り、特に力伝達部を介して伝達される圧縮力を、
所定の電気信号に変換して圧縮力検出部より出力するよ
うに形成された圧力センサの素子製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧縮力検出部にＳｉ単結晶体
を用い、Ｓｉ単結晶体表面の所定の部位に力伝達部を接
合してなる圧力センサ素子が知られている。この様な圧
力センサ素子の製造方法としては、Ｓｉ単結晶体ウェハ
上に複数の圧力センサ素子パターンを形成し、これに対
応した形状に成形された圧力伝達部ウェハを接合した後
で、単一の圧力センサ素子に切断する方法が知られてい
る（特開平２−３６５７３号公報）。

【０００３】図８及び図９は、上記従来の製造方法によ
り製造される圧力センサ素子の構成図を示す。以下、各
図に沿って上記公報記載の方法について説明する。

【０００４】図８（Ａ）、（Ｂ）において、符号１０は
複数の圧力センサ素子パターンを有するＳｉ単結晶体ウ
ェハを示し、圧縮力が加えられる面として（１１０）面
の結晶面を有するように形成されている。同図中、符号
２０は力伝達部ウェハを示し、その一方の面には所定パ
ターンのマトリクス溝２１に囲まれるようにして、複数
の凸部２２が形成されている。

【０００５】この力伝達部ウェハ２０は、各凸部２２が
Ｓｉ単結晶体ウェハの一方の結晶面１１上の所定の部位
に対向するように位置合わせされ、その後各凸部２２と
Ｓｉ単結晶体ウェハ１０の所定の部位が静電接合され
る。

【０００６】同様に、Ｓｉ単結晶体ウェハ１０の、力伝
達部ウェハ２０が接合される面と反対側の面には、圧力
センサ素子の支持基台となる支持基台ウェハ３０が静電
接合される。

【０００７】図９は、Ｓｉ単結晶体ウェハ１０の結晶面
上に、力伝達部ウェハ２０を位置合わせした状態の平面
図を示し、Ｓｉ単結晶体ウェハ１０の結晶面１１と、力
伝達部ウェハ２０のマトリクス溝２１に囲まれた凸部２
２が図示されている。

【０００８】同図中、符号１２ａ、１２ｂ及び１３ａ、
１３ｂは、それぞれＳｉ単結晶体ウェハ１０の結晶面１
１上に設けられた入力及び出力電極で、所定パターンに
従って、アルミニウムを蒸着することにより形成されて
いる。

【０００９】力伝達部ウェハ２０は、各凸部２２が、対
応する電極１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの中心に位
置するように、Ｓｉ単結晶体ウェハ１０上に位置合わせ
される。

【００１０】尚、マトリクス溝の幅Ｗ₁及びＳｉ単結晶
体ウェハ１０上の各素子パターン同士の間隔Ｗ₂は、そ
れぞれ上記の位置合わせを行った際に、凸部２２と電極
１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂとが干渉しないように
な幅に設定してある。

【００１１】このようにして、Ｓｉ単結晶体ウェハ１０
の両面に、力伝達部ウェハ２０と支持基台ウェハ３０を
位置合わせして静電接合したら、次に力伝達部ウェハ２
０をマトリクス溝２１に沿って幅Ｗ₁でダイシングす
る。これにより力伝達部ウェハ２０の切捨て部の一部で
ある保持部２３が除去されて、Ｓｉ単結晶体ウェハ１０
上に、複数の力伝達部１４と切捨て部の残部である不要
凸部１５とが個別に接合された状態となる。

【００１２】次いで、Ｓｉ単結晶体ウェハ１０を各圧力
センサ素子に分割するため、Ｓｉ単結晶体ウェハ１０及
び支持基台ウェハ３０を、不要凸部１５と共に各圧力セ
ンサ素子パターンの間隔Ｗ₂でダイシングすると、圧力
センサ素子１００が得られる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の製
造方法を用いた場合、上記したように、力伝達部ウェハ
２０は、マトリクス溝２１を設けることにより複数の凸
部２２が設けられている。このため、Ｓｉ単結晶体ウェ
ハ１０と力伝達部ウェハ２０を接合する際に、電極１２
ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂと凸部２２との干渉を防ぐ
ためには、各電極をマトリクス状に配設し、かつ各電極
同士の間隔を所定幅以上あけて、凸部２２と干渉しない
だけのスペースを設ける必要がある。

【００１４】すなわち、最終的に力伝達部１４として圧
力センサ素子の一部となる凸部２２のためのスペースだ
けでなく、圧力センサ素子パターンの間に接合され、ウ
ェハを各圧力センサ素子に切断する際に、不要部分とな
る不要凸部１５のためのスペースをも設ける必要があ
る。

【００１５】このため、上記従来の方法では、各圧力セ
ンサ素子パターン同士の間隔Ｗ₂は、力伝達部１４（不
要凸部１５）の大きさと、電極１２ａ、１２ｂ、１３
ａ、１３ｂの大きさとで決まり、干渉が防止できる範囲
で最小の値に設定しても、Ｓｉ単結晶体ウェハ１０の４
０％程度は切捨てられることになる。

【００１６】このように、従来の製造方法においては、
ウェハの相当な部分がダイシングで切捨てられておりウ
ェハが有効に使用されていない。更に、このように幅の
広いダイシングを行うことから、ダイシングブレードの
摩耗も早く、頻繁に交換しなければならないという問題
がある。

【００１７】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、Ｓｉ単結晶体ウェハ上に形成される素子パター
ンの間隔を狭くして、ウェハ一枚あたりの圧力センサ素
子の取り数の増加を可能とする圧力センサの素子製造方
法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、電極と接
合面からなる圧力センサ素子パターンを複数備える圧縮
力検出部ウェハと、該圧縮力検出部ウェハの所定の部位
に接合される複数の凸部を備える力伝達部ウェハとを接
合し、前記力伝達部ウェハを前記凸部に沿って切断し、
前記圧縮力検出部ウェハを前記圧力センサ素子パターン
に沿って切断することにより、前記圧縮力検出部ウェハ
の前記接合面上に力伝達部を形成して残すと共に、前記
力伝達部ウェハの前記力伝達部間の切捨て部を切捨てる
ことにより製造される圧力センサの素子製造方法におい
て、図１の原理図に示す通り、第１の工程で、前記圧縮
力検出部ウェハと前記力伝達部ウェハとを接合するとき
に前記力伝達部ウェハと前記電極とが離間対向するよう
に、力伝達部ウェハ形成時に前記力伝達部ウェハの前記
切捨て部にパターン逃げ部を設け、第２の工程で、前記
圧縮力検出部ウェハと前記力伝達部ウェハとを接合し、
第３の工程で、前記力伝達部に沿って前記力伝達部ウェ
ハを切断して切捨て部を切り捨てると共に、前記圧縮力
検出部ウェハを前記圧力センサ素子パターンに沿って切
断して個々の圧力センサ素子を製造する圧力センサの素
子製造方法により解決される。

【００１９】

【作用】上記の構成によれば、前記第１の工程１で、前
記力伝達部ウェハの前記切捨て部に前記パターン逃げ部
が形成されるため、前記第２の工程２で、前記圧縮力検
出部ウェハと前記力伝達部ウェハとを接合する際、前記
電極が前記切捨て部と干渉することはない。

【００２０】このため、第２の工程では、前記圧縮力検
出部ウェハの前記接合面と、前記力伝達部ウェハの前記
凸部が接合され、前記圧縮力検出部ウェハの前記電極と
前記力伝達部ウェハは離間した状態となる。従って、第
３の工程で、前記力伝達部ウェハの切捨て部を切断除去
すると前記圧縮力検出部ウェハ上に複数の力伝達部だけ
が残る。

【００２１】このように、上記の構成によれば、前記圧
縮力検出部ウェハ上に前記圧力センサ素子パターンを形
成する際に、最終的に前記力伝達部となる前記凸部のス
ペースだけを考慮すればよく、前記圧縮力検出部ウェハ
上における前記圧力センサ素子パターンの形成密度が向
上される。

【００２２】

【実施例】図２は、本発明に係る製造方法の第１工程で
製造される圧力センサ素子の圧縮力検出部ウェハの一例
の構成図を示す。尚、同図（Ａ）はその平面図を示し、
そのＢ−Ｂ断面を同図（Ｂ）に示す。

【００２３】各図中、符号１１１は本実施例の圧力セン
サ素子の圧縮力検出部ウェハを構成するＳｉ単結晶体ウ
ェハで、圧縮力を受ける面がＳｉ単結晶の（１１０）面
となるように、形成されている。

【００２４】Ｓｉ単結晶体ウェハ１１０の一方の結晶面
１１１には、複数の入力電極１１２ａ、１１２ｂ及び出
力電極１１３ａ、１１３ｂが、所定パターンに従ってア
ルミニウムを蒸着することにより形成されている。後述
の力伝達部と接合する接合面１１４を挟んで互いに対向
する入力電極１１２ａ、１１２ｂ及び出力電極１１３ａ
１１３ｂが１つの圧力センサ素子パターンを形成する。

【００２５】圧縮力検出部ウェハ１１０においては、こ
れら対向する入力電極１１２ａ、１１２ｂに直流電圧を
印加した状態で、接合面１１４に圧縮力を加えると、出
力電極１１３ａ、１１３ｂ間に加えた圧縮力に応じた電
気信号が出力する。

【００２６】また、本実施例のＳｉ単結晶体ウェハ１１
０においては、となり合う圧力センサ素子パターン同士
の間隔ｗ₂は、ダイシングが可能な最小の幅にしてあ
る。すなわち、Ｓｉ単結晶体ウェハ１１０上には、その
表面いっぱいに、圧力センサ素子のパターンが形成され
ている。

【００２７】次に、図３、図４に沿って、本実施例の圧
力センサ素子の力伝達部ウェハの製造方法について説明
する。

【００２８】各図において、符号１２０は本実施例の要
部である力伝達部ウェハを構成するガラスウェハを示
す。図３は、第１の工程において形成されたパターン逃
げ部を有するガラスウェハの外観を表す図である。同図
（Ａ）は、力伝達部を形成すべき部位に凸部が形成され
たガラスウェハの平面図を示し、同図（Ｂ）は同図
（Ａ）中のＢ−Ｂ断面図を示す。

【００２９】尚、本実施例では、ガラスウェハ１２０と
Ｓｉ単結晶体ウェハ１１０とを接合する際に電極１１２
ａ、１１２ｂ、１１３ａ、１１３ｂと対向する領域を、
接合面１１４と対応する領域以外の全領域としている。

【００３０】本実施例の方法においては、ガラスウェハ
１２０にパターン逃げ部１２６を設けるのにエッチング
を用いている。すなわち、ガラスウェハ１２０の力伝達
部を形成すべき部位と、その面とは反対側の面にフォト
リソグラフィによりレジスト１２２、１２３の層を形成
した後にエッチング処理を行い、レジスト１２２の層が
形成されていた部位をパターン逃げ部１２６より凸とす
る。

【００３１】本実施例においては、この凸部１２１とパ
ターン逃げ部１２６との段差が、同図（Ｂ）に示すよう
に３μｍに達するまでエッチング処理を続行する。エッ
チング処理が終了したら、次にダイシング等により凸部
１２１を囲うように所定幅のマトリクス溝を設けて、ガ
ラスウェハ１２０の加工を終了する。

【００３２】図４（Ａ）、（Ｂ）は、ガラスウェハ１２
０にマトリクス溝１２４を設けた際の平面図と、そのＢ
−Ｂ断面図を示す。各図に示すように、ガラスウェハ１
２０の一方の面は、マトリクス溝１２４により凸部１２
１と最終的に不要部分となる切捨て部１２５に区分され
る。

【００３３】上記したように、ガラスウェハ１２０の凸
部１２１以外の領域にはエッチング処理が施されてい
る。このため、同図（Ｂ）に示すように、切捨て部１２
５の表面位置と力伝達部１２１の表面位置にはｈ分だけ
段差が生じる。

【００３４】図５は、本実施例の製造方法における第２
の工程でＳｉ単結晶体ウェハ１１０とガラスウェハ１２
０を接合した後の構成図を示す。尚、同図において、図
２〜図４と同一の部分には同一の符号を付してその説明
を省略する。

【００３５】図５（Ａ）は、Ｓｉ単結晶体ウェハ１１０
の結晶面上に、力伝達部ウェハ１２０を図示されない位
置合わせ治具を用いて位置合わせした状態の平面図を示
し、Ｓｉ単結晶体ウェハ１１０の結晶面１１１と、力伝
達部ウェハ１２０のマトリクス溝１２４に囲まれた凸部
１２１及び、切捨て部１２５が図示されている。同図
に示すように、Ｓｉ単結晶体ウェハ１１０とガラスウェ
ハ１２０とは、Ｓｉ単結晶体ウェハ１１０の接合面１１
４にガラスウェハ１２０の凸部１２１が対向するように
位置合わせされる。また、このとき、電極１１２ａ、１
１２ｂ、１１３ａ、１１３ｂの上方には切捨て部１２５
が対向する尚、凸部１２１は、電極１１２ａ、１１２
ｂ、１１３ａ、１１３ｂの面積を広くして後工程におけ
るボンディングの自由度を向上させるため、Ｓｉ単結晶
体ウェハ１０の圧力センサ素子パターンに対して４５°
傾けて配置される。

【００３６】以下、同図（Ｂ）に示すＢ−Ｂ断面図に沿
って説明する。尚、同図（Ｂ）は、Ｓｉ単結晶体ウェハ
１１０の下面に支持基台ウェハ３０が位置合わせされた
状態の構成図を示している。

【００３７】上記したように、ガラスウェハ１２０のＳ
ｉ単結晶体ウェハ１１０と対向する面は、凸部１２１は
パターン逃げ部１２６より所定の段差ｈだけ凸となって
いる。このため、同図（Ｂ）に示すようにガラスウェハ
１２０の凸部１２１の領域とＳｉ単結晶体ウェハ１１０
は接触するが、切捨て部１２５の領域は電極１１２ａ、
１１２ｂ、１１３ａ、１１３ｂの上方に離間した状態と
なり、これらと干渉しない。

【００３８】以下、同図（Ｃ）に示すように、第３工程
で凸部１２１の周囲に設けられたマトリクス溝１２４に
沿ってガラスウェハ１２０の保持部１２８を幅ｗ₁でダ
イシングして切捨て部１２５を除去すると、Ｓｉ単結晶
体ウェハ１１０上には、複数の力伝達部１２７が形成さ
れる。

【００３９】次いで、第４工程で、Ｓｉ単結晶体ウェハ
１１０と支持基台ウェハ３０を一括して、幅ｗ₂でダイ
シングすると、圧力センサ素子が得られる。

【００４０】図６は、本実施例の方法で製造した圧力セ
ンサ素子１００の構成図を示す。同図（Ａ）は、第４工
程のダイシングが終了した状態を示し、そのＢ−Ｂ断面
を同図（Ｂ）に示す。

【００４１】同図（Ａ）に示すように、本実施例の方法
で製造された圧力センサ素子１００は、ダイシング可能
な最小幅ｗ₂の間隔で、高密度に並んでいる。このた
め、従来の方法により製造した場合に比べて、各ウェハ
１枚あたりの取り数が増加し、圧力センサ素子１００一
個あたりの原材料費が低減されると共に、加工時間が短
縮される。

【００４２】更に、従来の方法では、上記したように、
不要凸部達部１５を切捨てる必要から、力伝達部１４
（不要凸部１５）と電極１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３
ｂの大きさで決まる幅Ｗ₂でダイシングを行う必要があ
ったのに対して、本実施例の方法では、上記したように
ダイシング可能な最小幅ｗ₂でダイシングを行えばよ
い。このため、ダイシングブレードの摩耗も少なく、従
来の方法に比べてその交換頻度が著しく抑制できる。

【００４３】このように、本実施例の方法によれば、圧
力センサ素子１００の生産性を画期的に向上させること
ができる。

【００４４】また、同図（Ｂ）に示すように、完成した
圧力センサ素子１００は従来の方法により製造したもの
と全く同じであり、生産性向上のために製品品質が低下
する心配は全くない。

【００４５】尚、本実施例の方法においては、ガラスウ
ェハ１２０に、エッチング処理した後所定のマトリクス
溝１２４を設けているが、エッチングで設ける段差ｈを
大きくして、マトリクス溝１２４を省略することもでき
る。

【００４６】図７は、ガラスウェハの製造工程からマト
リクス溝の加工工程を省略した製造方法の例の図を示
す。同図（Ａ）は、エッチングのみより形成された力伝
達部２２１とパターン逃げ部２２４とを備えるガラスウ
ェハ２２０の正面図を示し、同図（Ｂ）は、このガラス
ウェハ２２０とＳｉ単結晶体ウェハ１１０及び支持基台
ウェハ３０を静電接合した状態を示す。尚、同図中、図
２〜図５と同一の部分には同一の符号を付してその説明
を省略する。

【００４７】図７（Ａ）において、符号２２１は本実施
例方法で製造されるガラスウェハの凸部を示す。この凸
部２２１は、上記の実施例の凸部１２１と同様にガラス
ウェハ２２０の表面にフォトリソグラフィにより所定パ
ターンのレジスト１２２の層を形成して、エッチング処
理を行うことによりパターン逃げ部２２５を設ける際に
形成される。

【００４８】本実施例の方法では、上記の実施例と異な
り、図（Ｂ）に示すように、エッチング処理が終了した
ら、マトリクス溝を設けずに、そのままＳｉ単結晶体ウ
ェハ１１０とガラスウェハ２２０を位置合わせして静電
接合する。

【００４９】次いで、ガラスウェハ２２０の切捨て部２
２２を除去するため、保持部２２３をダイシングにより
切断する。ここで、本実施例の方法においては上記した
ように、ガラスウェハ２２０にマトリクス溝を設けてい
ないため、ダイシングの際にダイシングブレードの先端
が切捨て部２２２のエッチングされた面より下に突き出
る必要がある。

【００５０】そこで、本実施例においては、このように
切捨て部２２２から突き出たダイシングブレードがＳｉ
単結晶体ウェハ１１０を傷つけることがないように、パ
ターン逃げ部２２５と凸部２２１との段差を十分に設け
ている。

【００５１】力伝達部のＳｉ単結晶体ウェハとの接合部
近傍は、圧力センサ素子の構造上、実用段階で最も高い
応力が係る部位である。ところで、本実施例の方法によ
れば、力伝達部２２１のＳｉ単結晶体ウェハとの接合部
近傍はエッチング処理のみで形成され、ダイシングによ
るカケやクラックが生じることがない。このため、本実
施例の方法によれば、高精度で信頼性の高い圧力センサ
素子を製造することができる。

【００５２】更に、本実施例の方法によれば、高価な設
備と長い加工時間を要するマトリクス溝加工を行わない
ため、上記の実施例の場合と比べて、一層生産性が向上
し、圧力センサ素子の原価が低減される。

【００５３】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、圧縮力検
出部ウェハ上の全領域に、圧力センサ素子パターンを高
密度に形成することが可能となる。このため、従来の方
法で製造する場合に比べて、ウェハ１枚あたりの取り数
が増加する。

【００５４】また、圧力センサ素子パターンを高密度に
ウェハ上に形成するため、圧力センサ素子をダイシング
により切り出す際の切り捨て幅が狭くなり、ダイシング
ブレードの摩耗が抑制可能であると共にダイシング工程
に要する時間を短縮することができる。

【００５５】従って、本発明にかかる方法によれば、圧
力センサ素子１個あたりの原材料費低減、加工時間の短
縮、ダイシングブレードの交換に要するメンテナンス時
間の短縮等が可能となり、従来の方法に比べて画期的に
生産性を向上させることができるという特長を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧力センサの素子製造方法の原理
図である。

【図２】本発明に係る圧力センサの素子製造方法の一実
施例に用いる圧縮力検出部ウェハの一例の構成図であ
る。

【図３】本発明に係る圧力センサの素子製造方法の一実
施例に用いるガラスウェハの加工途中に於ける構成図で
ある。

【図４】本発明に係る圧力センサの素子製造方法の一実
施例に用いるガラスウェハの一例の構成図である。

【図５】本発明に係る圧力センサの素子製造方法により
製造される圧力センサ素子の加工途中における構成図で
ある。

【図６】本発明に係る圧力センサの素子製造方法により
製造される圧力センサ素子の一例の構成図である。

【図７】本発明に係る圧力センサの素子製造方法により
製造される圧力センサ素子の他の例の構成図である。

【図８】従来の圧力センサの素子製造方法により製造さ
れる圧力センサ素子の構成図である。

【図９】従来の圧力センサの素子製造方法により製造さ
れる圧力センサ素子の加工途中における構成図である。

【符号の説明】

１第１の工程２第２の工程３第３の工程１１０Ｓｉ単結晶体ウェハ１１１結晶面１１２ａ、１１２ｂ入力電極１１３ａ、１１３ｂ出力電極１１４接合面１２０、２２０ガラスウェハ１２１、２２１凸部１２４マトリクス溝１２５、２２２切捨て部１２６、２２５パターン逃げ部１２７、２２４力伝達部１２８、２２３保持部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極と接合面からなる圧力センサ素子パ
ターンを複数備える圧縮力検出部ウェハと、該圧縮力検
出部ウェハの所定の部位に接合される複数の凸部を備え
る力伝達部ウェハとを接合し、前記力伝達部ウェハを前記凸部に沿って切断し、前記圧縮力検出部ウェハを前記圧力センサ素子パターン
に沿って切断することにより、前記圧縮力検出部ウェハ
の前記接合面上に力伝達部を形成して残すと共に、前記
力伝達部ウェハの前記力伝達部間の切捨て部を切捨てる
ことにより製造される圧力センサの素子製造方法におい
て、前記圧縮力検出部ウェハと前記力伝達部ウェハとを接合
するときに前記力伝達部ウェハと前記電極とが離間対向
するように、力伝達部ウェハ形成時に前記力伝達部ウェ
ハの前記切捨て部にパターン逃げ部を設け、その後に、
前記圧縮力検出部ウェハと前記力伝達部ウェハとを接合
することを特徴とする圧力センサの素子製造方法。