JPH0727641A - 半導体センサチップ及びその製造方法並びに半導体圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体センサチップを縦方向に実装する際
に、回路基板への配線接続を容易にした半導体センサチ
ップを提供する。 【構成】 シリコン製の検知基板１１にダイヤフラム１
７を揺動自在に支持させ、検知基板１１の端部に一対の
切り欠き部１４ａ，１４ｂを設ける。切り欠き部１４
ａ，１４ｂの内周面に金属薄膜１５を蒸着して電極パッ
ド１６ａ，１６ｂ並びにダイヤフラムの内面に可動電極
１９を形成する。シリコン製の固定基板１２に固定電極
２０を形成して、可動電極１９と固定電極２０とを対向
させて両基板１１，１２を接合して圧力センサチップ１
を作製する。次に圧力センサチップ１を回路基板２と平
行にして導入パイプ４が設けられたケーシング３に縦方
向に実装して、圧力センサチップ１の側面１ａの電極パ
ッド１６ａ，１６ｂと回路基板１１上のパッド２２，２
２をそれぞれボンディングワイヤ２３，２３で接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体センサチップ及び
その製造方法並びに半導体圧力センサに関する。具体的
には、自動車の加速度や空気等の流体の圧力を検出する
半導体センサチップ及びその製造方法並びにその半導体
センサチップを応用した半導体圧力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体センサチップは検知部が形
成された検知基板と固定基板の２枚のシリコンウエハか
ら構成されていて、半導体センサチップのセンサ信号を
実装基板上の信号処理回路に出力するための配線用ボン
ディングパッドは検知基板又は固定基板のいずれか一方
の基板上面に設けられていた。このような構造は従来の
半導体センサチップの製造方法からは避けることのでき
ない構造であり、このような構造の半導体センサチップ
を回路基板に実装する場合には、回路基板上の信号処理
回路と配線用ボンディングパッドとをボンディングワイ
ヤによって接続するワイヤボンディング装置の動作上の
制約等から、検知基板（固定基板）を回路基板と平行に
して実装しなければならなかった。

【０００３】すなわち、検知基板及び固定基板となる２
枚のシリコンウエハ上に同じ形状をした多数の半導体セ
ンサチップを写真製版技術などのプレーナ技術で作製す
ると、検知基板及び固定基板の２次元的な構造がシリコ
ンウエハ表面に再現よく得られ、配線用ボンディングパ
ッドもその作製途中で簡単に設けることができる。しか
し、配線用ボンディングパッドはあくまでもシリコンウ
エハの表面上、つまり、検知基板又は固定基板の表面上
に作製せざるを得ず、従来のような実装形態が避けられ
なかった。

【０００４】一方、半導体センサチップを実装した半導
体センサの薄型化、コンパクト化の要求から実装スペー
スを節約するため、検知基板（固定基板）を回路基板に
垂直にして半導体センサチップを縦方向に実装したい場
合がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の構造をした半導
体センサチップを縦方向に実装するには、配線用ボンデ
ィングパッドから信号処理回路への配線接続の自動化が
困難になるという問題点があった。しかし、例えば、半
導体圧力センサにあっては、薄型化のために半導体圧力
センサチップに圧力を導入するための圧力導入パイプを
回路基板に平行となるよう半導体圧力センサチップに対
し横方向に設置したい場合には、圧力導入パイプの方向
に合わせて半導体圧力センサチップを縦にして実装する
必要がある。また、一軸性の半導体加速度センサチップ
を用いて３次元的に加速度をセンシングしたいという場
合には、３個の半導体加速度センサチップを縦方向と横
方向に向けて実装する必要がある。従って、半導体圧力
センサチップや半導体加速度センサチップを縦方向に実
装できるようにするため、前記のような問題を解決する
ことが望まれている。

【０００６】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、回路基板に
対して半導体センサチップを縦方向に実装する際に、配
線接続を容易にできる半導体センサチップを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体センサチ
ップは、検知部を検知基板に弾性的に支持させて前記検
知部の変化を検知する半導体センサチップ本体に、前記
検知部のセンサ信号を取り出すための電極パッドを設け
た半導体センサチップにおいて、前記電極パッドを前記
半導体センサチップ本体の側面に設けたことを特徴とし
ている。

【０００８】また、本発明の半導体圧力センサは、測定
対象を空気等の流体の圧力とする請求項１に記載の半導
体センサチップと、回路基板とをケーシングに装填した
半導体圧力センサであって、前記半導体センサチップを
前記回路基板と垂直に立て、かつ、前記電極パッドのパ
ッド面と前記回路基板上の配線パッドのパッド面とが同
一方向に位置するように、前記半導体センサチップを前
記ケーシング内に装填し、前記半導体センサチップに圧
力を導入するための導入パイプを前記回路基板と平行に
して前記ケーシングの外面に設けたことを特徴としてい
る。

【０００９】本発明の半導体センサチップの製造方法
は、半導体親基板上に多数の請求項１に記載の半導体セ
ンサチップを形成した後、当該半導体親基板を切断して
個々の半導体センサチップを製造するための方法であっ
て、前記半導体親基板に当該半導体親基板を貫通する穴
部若しくは非貫通の穴部を設け、前記穴部の内周面を含
む領域に導電部を形成する工程と、前記導電部が形成さ
れた当該穴部を縦断して切断することにより前記電極パ
ッドを形成する工程とを含むことを特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明の半導体センサチップにあっては、検知
部のセンサ信号を取り出すための電極パッドを半導体セ
ンサチップ本体の側面に設けているので、当該半導体セ
ンサチップを回路基板に垂直にして、つまり回路基板に
対して縦方向に実装する場合にあっても、回路基板上の
配線パッドのパッド面と半導体センサチップの電極パッ
ドのパッド面とを同一方向例えば上向きにして配置する
ことができる。したがって、縦方向に半導体センサチッ
プを実装する場合でもワイヤボンディング装置等により
容易に配線接続を行なうことができる。

【００１１】そこで、このような構造を測定対象を空気
等の流体の圧力とする半導体圧力センサチップに応用す
れば、導入パイプを回路基板と平行にしてケーシング外
面に設けたケーシング内に、半導体圧力センサチップを
回路基板に垂直に立てて装填し、簡単に導入パイプと繋
ぐことができる。したがって、本発明の半導体圧力セン
サにおいては半導体圧力センサチップの実装スペースを
小さくすることができ、半導体圧力センサを容易に薄く
作製することができる。しかも、回路基板上の配線パッ
ドのパッド面と半導体圧力センサチップの電極パッドの
パッド面とを同一方向に配置しているので、半導体圧力
センサチップの実装時の配線作業を容易に行なうことが
できる。

【００１２】また、本発明による半導体センサチップの
製造方法によると、半導体親基板に当該半導体親基板を
貫通する穴部若しくは非貫通の穴部を設け、その内周面
を含む領域に導電部を形成したのち、当該導電部を形成
した穴部を縦断して基板を切断することにより電極パッ
ドを形成しているので、半導体親基板の上面側から各穴
部に一度に導電部を形成することができ、電極パッドを
多数の半導体センサチップの側面に一度の工程で簡単に
設けることができ、しかも、少ない製造工程で同一形状
をした半導体センサチップを一度に多数製造することが
できる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例である圧力センサＡ
を一部破断した斜視図であって、図２は同上の圧力セン
サチップ１を示す斜視図である。圧力センサＡは、圧力
センサチップ１とセンサ信号を処理する信号処理回路が
実装された回路基板２等から構成され、ケーシング３に
納められている。ケーシング３の側壁３ａには、空気等
を圧力センサチップ１に導入するための導入パイプ４が
回路基板２と平行に突設されている。

【００１４】圧力センサチップ１は、角枠状の枠内全面
にダイヤフラムを弾性的に支持させたシリコン製の検知
基板１１と空気等の流体を導入するための導入口１３が
開口されたシリコン製の固定基板１２とが低温接合法等
により接合され作製されている。検知基板１１の端部に
は一対の切り欠き部１４ａ，１４ｂが設けられ、それぞ
れ切り欠き部１４ａ，１４ｂの内周面から検知基板１１
の表面に掛けてアルミニウム等の金属薄膜１５がスパッ
タリング等により所定の厚さに蒸着され、圧力センサチ
ップ１の側面１ａに電極パッド１６ａ，１６ｂが形成さ
れている。また、図３に示すように、ダイヤフラム１７
がその弾性変形によりその厚さ方向に自由に微小変位で
きるように、検知基板１１の上面には窪み１８が設けら
れている。ダイヤフラム１７の内面には可動電極１９が
形成され、可動電極１９はいずれか一方の電極パッド１
６ａと電気的に接続されている。また、検知基板１１の
接合面には残る一方の電極パッド１６ｂと電気的に接続
された接続パッド（図示せず）が設けられている。

【００１５】一方、固定基板１２には可動電極１９と対
向して固定電極２０が形成され、固定基板１２の接合面
にも当該固定電極２０と電気的に接続された別な接続パ
ッド（図示せず）が設けられている。この固定電極２０
は、検知基板１１と固定基板１２との接合による圧着に
より上記接続パッド同志が接触して、検知基板１１に設
けられた残る一方の電極パッド１６ｂに電気的に接続さ
れている。

【００１６】圧力センサチップ１は、電極パッド１６
ａ，１６ｂが形成された検知基板１１の側面１１ａを上
に向けて回路基板２と垂直にしてケーシング３の底面に
載置され、固定基板１２をケーシング３の側壁３ａの内
面に密着させられ、空気等の圧力が漏れないように導入
パイプ４と導入口１３とが繋がれている。また、電極パ
ッド１６ａ，１６ｂはそれぞれ回路基板２上のパッド２
２，２２にボンディングワイヤ２３，２３によって接続
されている。しかして、空気等の圧力が導入パイプ４か
ら導入口１３を介して圧力センサチップ１に導入される
と、ダイヤフラム１７は圧力の大きさに応じた変位を生
じ、可動電極１９と固定電極２０との間に構成されたコ
ンデンサの静電容量Ｃの大きさが変化する。この静電容
量Ｃの変化は電極パッド１６ａ，１６ｂと接続されたパ
ッド２２，２２から信号処理回路に出力され、導入され
た圧力の大きさを知ることができる。

【００１７】このような構造をした圧力センサチップ１
は、回路基板２と平行にして導入パイプ４を突設させた
ケーシング３に縦方向に実装した場合でも、圧力センサ
チップ１の上方に電極パッド１６ａ，１６ｂを位置させ
ることができるので、回路基板２上のパッド２２，２２
との接続を容易に自動化でき、薄型化した圧力センサＡ
を容易に作製することができる。

【００１８】次に図３にしたがって、圧力センサチップ
１の作製方法について説明する。まず、単結晶シリコン
ウエハ（親基板）３１ａの所定の位置に、超音波機械加
工法やサンドブラスト法などによりシリコンウエハの厚
さの半分程度の深さに、電極パッド１６ａ，１６ｂを形
成するための一対の穴部２１，２１を多数設ける〔図３
（ａ）〕。

【００１９】次に、シリコンウエハ３１ａの上面にフォ
トレジストによりパターニングを行ない、エッチング処
理を施して窪み１８を形成する。また、シリコンウエハ
３１ａの下面にもフォトレジストによりパターニングを
行ない、エッチング処理を施して同一形状のダイヤフラ
ム１７が多数形成されたシリコン基板３１を作製する
〔図３（ｂ）〕。

【００２０】このようにして作製されたダイヤフラム１
７の内面からいずれか一方の穴部２１にかけて、スパッ
タリングなどによりアルミニウムなどの金属薄膜１５を
成膜して、可動電極１９及び電極パッド１６ａを一体形
成する〔図３（ｃ）〕。同時に、残る一方の穴部２１に
も金属薄膜１５を成膜して電極パッド１６ｂ及び可動電
極２０と接続するための接続パッドを一体形成する。

【００２１】別な単結晶シリコンウエハ（親基板）にも
フォトレジストによりパターニングを行ない、エッチン
グ処理を施して導入口１３を設けたシリコン基板３２を
作製する。また、シリコン基板３２の内面にもスパッタ
リングを施し、可動電極２０及び別な接続パッドを一体
形成する。このようにして可動電極２０等が形成された
シリコン基板３２をダイヤフラム１７が形成されたシリ
コン基板３１上に重ね、低温接合法により両基板３２，
３１を接合する〔図３（ｄ）〕。

【００２２】最後に、多数設けた一対の穴部２１，２１
を縦断するように所定の位置でダイシングソーなどによ
って接合された両シリコン基板３２，３１を切断して圧
力センサチップ１を多数一度に作製することができる
〔図３（ｅ）〕。

【００２３】このように本製造方法によれば、電極パッ
ド１６ａ，１６ｂが圧力センサチップ１の側面１ａに形
成された同一形状の圧力センサチップ１を簡単にしかも
同時に多数製造することができる。また、電極パッド１
６ａ，１６ｂを検知基板１１又は固定基板１２のいずれ
か一方の基板上に設ける場合にあっても、シリコン基板
３１又はシリコン基板３２のいずれか一方の基板に、一
対の穴部２１，２１を形成するだけでよい。

【００２４】なお、本実施例にあっては、非貫通状の穴
部２１を設けて電極パッド１６ａ，１６ｂを作製した
が、貫通状の穴部２１をシリコンウエハに設けて、検知
基板１１の厚さ方向全体にわたって電極パッド１６ａ，
１６ｂを作製することとしてもよい。この場合には、シ
リコンウエハを真空吸着テーブル等に固定して作業する
ことができなくなるので、未加工のシリコンウエハの上
にフォトレジストや水ガラスなどを用いて貫通状の穴部
２１を設けられたシリコンウエハを仮固定したうえで作
業を行なう必要がある。

【００２５】また、本発明の半導体センサチップは、本
実施例以外にも様々な実施例が考えられ、圧力センサチ
ップ１に限らず、加速度センサチップにも応用できるの
はもちろんである。さらに、本実施例のように当該半導
体センサチップに構成されたコンデンサの静電容量Ｃの
変化によりセンサ信号を発生する静電容量型の半導体セ
ンサチップ以外に、ダイヤフラム１７にピエゾ抵抗素子
を設けた半導体センサチップなどにも応用ができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の半導体センサチップによれば、
電極パッドを半導体センサチップ本体の側面に設けてい
るので、当該半導体センサチップを回路基板と垂直に立
てて実装する場合でも、回路基板上の配線パッドとの配
線接続を容易にすることができる。

【００２７】したがって、空気等の流体の圧力を測定対
象とする半導体圧力センサチップと回路基板とをケーシ
ングに装填した本発明の半導体圧力センサにおいては、
圧力センサチップを立ててケーシングと平行に設けた導
入パイプと簡単に繋げることができるので、半導体圧力
センサを容易に薄く作製することができる。しかも、回
路基板上の配線パッドのパッド面と電極パッドのパッド
面とを同一方向にして位置させているので、半導体圧力
センサチップの実装時の配線作業を簡単に行なうことが
できる。

【００２８】また、本発明の半導体センサチップの製造
方法によると、半導体親基板に穴部を設け、その穴部の
内周面を含む領域に導電部を形成し、当該導電部を形成
した穴部を縦断して切断することにより電極パッドを形
成しているので、半導体センサチップの側面に簡単に電
極パッドを設けることができ、しかも、少ない製造工程
で同一形状をした半導体センサチップを一度に多数製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である圧力センサを一部破断
した斜視図である。

【図２】同上の圧力センサに実装した圧力センサチップ
を示す斜視図である。

【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、同上の圧
力センサチップの製造方法を示す一部破断した断面図で
ある。

【符号の説明】 ２ 回路基板 ４ 導入パイプ １１ 検知基板 １１ａ 検知基板の側面 １３ 導入口 １４ａ，１４ｂ 切り欠き部 １６ａ，１６ｂ 電極パッド １９ 可動電極 ２３ ボンディングワイヤ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検知部を検知基板に弾性的に支持させて
   前記検知部の変化を検知する半導体センサチップ本体
   に、前記検知部のセンサ信号を取り出すための電極パッ
   ドを設けた半導体センサチップにおいて、 前記電極パッドを前記半導体センサチップ本体の側面に
   設けたことを特徴とする半導体センサチップ。
2. 【請求項２】 測定対象を空気等の流体の圧力とする請
   求項１に記載の半導体センサチップと、回路基板とをケ
   ーシングに装填した半導体圧力センサであって、 前記半導体センサチップを前記回路基板と垂直に立て、
   かつ、前記電極パッドのパッド面と前記回路基板上に設
   けた配線パッドのパッド面とが同一方向に位置するよう
   に、前記半導体センサチップを前記ケーシング内に装填
   し、前記半導体センサチップに圧力を導入するための導
   入パイプを前記回路基板と平行にして前記ケーシングの
   外面に設けたことを特徴とする半導体圧力センサ。
3. 【請求項３】 半導体親基板上に多数の請求項１に記載
   の半導体センサチップを形成した後、当該半導体親基板
   を切断して個々の半導体センサチップを製造するための
   方法であって、 前記半導体親基板に当該半導体親基板を貫通する穴部若
   しくは非貫通の穴部を設け、前記穴部の内周面を含む領
   域に導電部を形成する工程と、 前記導電部が形成された当該穴部を縦断して切断するこ
   とにより前記電極パッドを形成する工程とを含むことを
   特徴とする半導体センサチップの製造方法。