JPH0798326A - 半導体センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサ構造部の破壊を防止すると共に梁の厚
さ制御（管理）を容易とする。 【構成】 半導体質量体を梁により半導体基板で支持す
るセンサ構造部を有する半導体センサの製造方法におい
て、半導体基板上に梁となる高分子膜を形成し、その
後、半導体質量体の梁の残した状態で半導体構造部を周
囲の半導体基板から切り離すためのエッチングを行う。
この際、高分子膜を形成した後、高分子膜上に梁となる
部分を残してヒータ線を形成し、上記エッチングを行っ
た後、ヒータ線に通電して高分子膜を加熱蒸発させるこ
とが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体センサ及びその
製造方法に係わり、特に自動車の車両制御等に用いられ
る加速度センサに適用可能な半導体センサ及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の車両制御において、車両の加速
度が制御情報として用いられることが多い。この車両の
加速度を測定するために加速度センサが用いられる。こ
の加速度センサとして従来は機械式のものが用いられて
いたが、最近では、小型で安価な半導体センサが用いら
れることが増えている。半導体センサは、集積回路の製
作技術を用いてシリコンなどの半導体基板上に製作され
るため、集積回路と同様に、小型軽量のセンサを大量に
製作するのに適している。また、集積回路と同一材料で
製作されるため、回路製作工程との整合性も比較的良
く、また信号処理回路とセンサを集積化することも比較
的容易である。次に図１を参照して従来の半導体センサ
の製造プロセスを説明する。先ず、（ａ）工程におい
て、シリコン基板１上に不純物２を拡散させ、その後、
（ｂ）工程において、ＣＶＤ膜３を形成する。このよう
にして、シリコン基板１上に集積回路４が形成される。
次に、（ｃ）工程において、保護膜であるりんガラス膜
６がＣＶＤにより形成する。

【０００３】その後、（ｄ）工程において、保護膜であ
るりんガラス膜６をエッチングして、異方性エッチング
を行う部分にエッチング用窓８を形成する。次に、
（ｅ）工程において、ＫＯＨ溶液などを用いて、シリコ
ン基板１を結晶方位に応じてエッチングする。次に、
（ｆ）工程において、ウエハ１０をチップ１２毎に切り
離す。次に、（ｇ）工程において、チップ１２をパッケ
ージ１４に固定し、（ｈ）工程において、チップ１２と
パッケージ１４間をワイヤボンディングで金線１６によ
り配線し、最後に、（ｉ）工程において、パッケージ１
４にシールを行い、半導体センサ１８が完成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
製造プロセスで製作された半導体センサは、構造的に問
題があり、そのため、製造プロセス途中で壊れることが
多く、また製造終了後も過度の入力によってセンサチッ
プが破壊されることがあった。このような問題を解決す
るため、特開昭６２−１９０７４８号公報には、製造途
中でセンサの片持梁を薄膜で仮り止めしておき、最終工
程に近い工程でレーザ光線でこの薄膜を焼き切るように
した半導体センサの製造方法が提案されている。しかし
がながら、上記の公報に記載のものでは、センサチップ
をパッケージングする前に処理する必要があり、製品の
輸送途中やその後の工程での破損を防止することができ
ない。また、半導体センサの製造プロセスにおいては、
集積回路を製作した後にセンサ構造部（基板が梁を介し
て半導体質量体を支持するようにした構造部）を製作す
ることが一般的であるが、センサ構造部を製作する工程
で用いるエッチング液が集積回路を汚染することがあ
り、このため保護膜が必要であった。

【０００５】そこで、本発明は、従来の技術の欠点を解
決するためになされたものであり、センサ構造部の破壊
をセンサ製作工程のみならず、その後の工程である輸送
工程、組み付け工程等においてもセンサ構造部の破壊を
防止することができる半導体センサ及びその製造方法を
提供することを目的としている。また、本発明は、セン
サ製作工程中に集積回路部をエッチング液から保護する
ことができる半導体センサ及びその製造方法を提供する
ことを目的としている。さらに、本発明は、梁の厚さ制
御（管理）を容易に行うことができる半導体センサ及び
その製造方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、半導体基板上に形成された半導体センサ
において、半導体質量体を梁により半導体基板で支持す
るセンサ構造部を有し、このセンサ構造部の梁を高分子
膜により形成したことを特徴としている。このように構
成された本発明の半導体センサにおいては、センサ構造
体を形成する梁を高分子膜により形成するようにしたた
め、梁の厚さの制御（管理）を容易に行うことができ
る。また、本発明においては、上記半導体基板上のセン
サ構造部の近傍に集積回路が形成され、上記高分子膜が
この集積回路を保護する保護膜となることが好ましい。
このため、半導体基板上のセンサ構造部の近傍に形成さ
れた集積回路が高分子膜により保護される。これによ
り、エッチング液による汚染が防止される。また本発明
は、半導体質量体を梁により半導体基板で支持するセン
サ構造部を有する半導体センサの製造方法において、半
導体基板上に梁となる高分子膜を形成し、その後、半導
体質量体の梁の残した状態で半導体構造部を周囲の半導
体基板から切り離すためのエッチングを行うことを特徴
としている。

【０００７】このように構成された本発明においては、
センサ構造体を形成する梁を高分子膜で形成するように
したため、梁の厚さの制御（管理）を容易に行うことが
できる。また、本発明においては、高分子膜を形成した
後、高分子膜上に梁となる部分を残してヒータ線を形成
し、上記エッチングを行った後、ヒータ線に通電して高
分子膜を加熱蒸発させることが好ましい。このため、例
えばセンサを製品に組み付け後、このようにヒータ線に
通電して高分子膜を加熱蒸発させることを行えば、セン
サ構造部の破壊をセンサ製作工程のみならず、その後の
工程である組み付け工程等においてもセンサ構造部の破
壊を防止することができる。さらに、本発明において
は、上記半導体基板上のセンサ構造部の近傍に集積回路
を形成した後、この集積回路及びセンサ構造部を含む領
域に高分子膜を形成することが好ましい。これにより、
半導体基板上のセンサ構造部の近傍に形成された集積回
路が高分子膜により保護され、エッチング液による汚染
が防止される。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例について添付図面を参
照して説明する。先ず、図２を参照して本発明の半導体
センサ及びその製造方法の一実施例について説明する。
先ず、（ａ）工程において、シリコン基板１上に不純物
２を拡散させ、その後、（ｂ）工程において、ＣＶＤ膜
３を形成する。このようにして、シリコン基板１上に集
積回路４が形成される。ここまでの工程は、上記の従来
の技術と同様である。次に、（ｃ）工程において、保護
膜である高分子膜２０をシリコン基板１及び集積回路４
を含む領域に塗布・キュアリング等により形成する。こ
こで、高分子膜２０は、ポリイミド等であり、エッチン
グ液により浸食されることがない高分子材料が用いられ
る。また、高分子膜２０は、レジスト等と同様に、スピ
ナーで塗布される。その後、シリコン基板１の裏面に形
成された高分子膜２０にフォトリソグラフィによりエッ
チング用窓２２を形成する。ここで、高分子膜２０は、
後述するセンサ構造部の一部を構成する梁として機能す
る。次に、（ｄ）工程において、高分子膜２０上に、こ
の高分子膜２０の所定の部分を加熱蒸発させるためのヒ
ータ線２４の配線する。このヒータ線２４には、Ｎｉ−
Ｃｒ膜を用いる。ヒータ線２４を配線した後、高分子膜
２０にフォトリソグラフィにより所定のパターン（図示
せず）を形成する。次に（ｅ）において、ヒータ線２４
に電流を流すための配線をアルミニウム２６により行
う。このようにして、高分子膜２０上に、リータ線２４
及びアルミニウム２６の配線を行った後、（ｆ）工程に
おいて、ＫＯＨ溶液などを用いて、シリコン基板１を結
晶方位に応じて異方性エッチングを行う。この異方性エ
ッチングにより、将来半導体センサの一部を形成する半
導体質量体２８とこの半導体質量体２８をシリコン基板
１により支持するために梁３０を形成する。このよう
に、このエッチング工程は、従来の工程（図１の（ｅ）
工程）とは異なり、従来のセンサにおいて梁となってい
たシリコン基板１の部分もエッチングし、高分子膜２０
によりセンサ構造部の梁を形成するようにしている。

【０００９】次に、（ｇ）工程において、ダイシングを
行いウエハ３２をチップ３４毎に切り離す。次に、
（ｈ）工程において、チップ３４をパッケージ３６に固
定し、（ｉ）工程において、チップ３４とパッケージ３
６をワイヤボンディングで金線３８により配線し、その
後に、（ｊ）工程において、パッケージ３６にシールを
行う。本実施例では、この（ｊ）工程の後、半導体セン
サの輸送及び製品への組付工程を実施し、この後、最終
工程である（ｋ）工程を実施する。即ち、アルミニウム
２６の配線によりヒータ線２４に大きな電流を流して加
熱し、ヒータ線２４の下にある高分子膜２０の部分のみ
を蒸発させる。この工程によって、高分子膜２０の梁３
０となる部分を残した状態で、センサ構成部の質量体２
８とその周囲のシリコン基板１ａを切り離し、片持梁の
センサ構造部３８を形成し、最終的に半導体センサが完
成する。図３は、図２の（ｇ）工程後で（ｋ）工程前の
センサチップ３４を示す斜視図である。この図３におい
て、１はシリコン基板であり、このシリコン基板１上に
高分子膜２０が形成されている。この高分子膜２０上に
は、梁３０となる部分を残してヒータ線２６が配線さ
れ、このヒータ線２６には、アルミニウム２６が配線さ
れている。センサチップ３４は、この状態で、製品に組
付され、その後、上述したように、（ｋ）工程におい
て、高分子膜２０の梁３０となる部分を残した状態で、
センサ構成部の質量体２８とその周囲のシリコン基板１
ａを切り離し、片持梁のセンサ構造部３８を形成し、最
終的に半導体センサが完成する。

【００１０】このように、本発明の実施例においては、
先ず、製品に組み付けた後、最終的にセンサ構造部３８
を形成するようにしたので、センサ構造体３８の梁３０
の破損を確実に防止することができる。また、センサ構
造部３８の近傍のシリコン基板１上に集積回路４を形成
すると共にセンサ構造部３８及び集積回路４を高分子膜
２０により覆って保護するようにしたため、集積回路４
がエッチング液中イオンによって汚染されることがな
い。さらに、高分子膜２０によりセンサ構造部３８の梁
３０を形成するようにしたため、シリコン基板をエッチ
ングにより残して梁を形成する従来のものと比較し、梁
３０の厚さの制御が容易となる。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体セン
サ及びその製造方法によれば、センサ構造部の破損を防
止できると共に梁の厚さの管理を容易に行うことができ
る。また、センサ構造部の近傍に形成された集積回路を
高分子膜により覆ったため、エンチング液による汚染を
防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の半導体センサの製造プロセスを示す各工
程図

【図２】本発明の半導体センサを製造するための製造プ
ロセスを示す各工程図

【図３】本発発明の半導体センサを製造する製造工程に
おけるセンサチップを示す斜視図

【符号の説明】

１ シリコン基板 ４ 集積回路 ２０ 高分子膜 ２４ ヒータ線 ２６ アルミニウム ２８ 質量体 ３０ 梁 ３４ センサチップ ３８ センサ構成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 康秀 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に形成された半導体センサ
   において、 半導体質量体を梁により半導体基板で支持するセンサ構
   造部を有し、このセンサ構造部の梁を高分子膜により形
   成したことを特徴とする半導体センサ。
2. 【請求項２】 上記半導体基板上のセンサ構造部の近傍
   に集積回路が形成され、上記高分子膜がこの集積回路を
   保護する保護膜となることを特徴とする請求項１記載の
   半導体センサ。
3. 【請求項３】 半導体質量体を梁により半導体基板で支
   持するセンサ構造部を有する半導体センサの製造方法に
   おいて、 半導体基板上に梁となる高分子膜を形成し、その後、半
   導体質量体の梁の残した状態で半導体構造部を周囲の半
   導体基板から切り離すためのエッチングを行うことを特
   徴とする半導体センサの製造方法。
4. 【請求項４】 高分子膜を形成した後、高分子膜上に梁
   となる部分を残してヒータ線を形成し、上記エッチング
   を行った後、ヒータ線に通電して高分子膜を加熱蒸発さ
   せることを特徴とする請求項３記載の半導体センサの製
   造方法。
5. 【請求項５】 上記半導体基板上のセンサ構造部の近傍
   に集積回路を形成した後、この集積回路及びセンサ構造
   部を含む領域に高分子膜を形成したことを特徴とする請
   求項４記載の半導体センサの製造方法。