技術分野
この発明は、基板表面に形成された薄膜抵抗体からなる発熱体が発する熱量の損失量を熱式検出素子を用いて計測する熱式センサに関するものである。
背景技術
第１４図は、例えば特開平１１−２８１４４５号公報に開示された熱式センサの一つである流量検出素子の一部を模式的に示した素子外観図である。また第１５図は第１４図の熱式センサの実装形態を含めた断面図である。
図において１０１は例えばシリコンウエハから切り出された熱式センサ素子１０００を構成する平板状基板で、１０７、１０８は平板状基板１の一方の面に形成された絶縁性の支持膜で、例えば窒化シリコン膜からなる。窒化シリコン膜１０８は保護膜も兼ねている。窒化シリコン膜１０７、１０８の間に感熱抵抗体膜１０２が形成される。この感熱抵抗体膜１０２は、発熱抵抗、測温抵抗に利用される発熱部に相当するもので、例えば白金からなる。また感熱抵抗体膜１０２で発生した熱がシリコン基板１０１に逃げずに発熱部の温度が上昇するように感熱抵抗体膜１０２の周囲のシリコン基板１０１が除去されていて（１０１ａ）窒化シリコン膜１０７、１０８からなるダイヤフラム１０５が形成されている。１０３は感熱抵抗膜１０２と入出力パッド１５０を接続する配線で例えば感熱抵抗膜１０２と同じ膜で形成されている。１５１は熱式センサのパッケージで例えばエポキシ樹脂である。熱式センサ素子１０００の基板１０１は接着剤１５５によりパッケージ１５１に固定されている。１５３は外部入出力リード、１５４は入出力パッド１５０と外部入出力リード１５３を電気的に接続するためのワイヤーボンド材で例えば２５μｍ径の金（Ａｕ）線である。また１５２はワイヤーボンド１５４を覆うパッケージ１５１の蓋である。
次に、第１４図，第１５図に示される熱式センサ素子の主要部の製造方法について説明する。板状基材である厚さ約４００μｍのシリコンウエハ１０１上に、例えば厚さ約１μｍの窒化シリコン膜１０７をスパッタ法等の方法により形成し、さらにその上に例えば厚さ０．２μｍの白金等よりなる感熱抵抗体膜１０２を蒸着法やスパッタ法等により形成する。その後、安定化のために約６００℃で数時間アニールする。この白金膜１０２は写真製版法、ウェットエッチング法あるいはドライエッチング法等を用いてパターニングがおこなわれ、これにより第１４図のようなパターンの発熱部１０２と配線１０３が形成される。パターニングされた、白金膜１０２、１０３の上に、保護膜として、厚さ約０．８μｍの窒化シリコン膜１０８をスパッタ法等により形成する。次に、配線１０３上の裏面保護膜１０８の一部を写真製版法等を用いてエッチングして入出力部１５０を形成する。窒化シリコン膜１０７、１０８からなるダイヤフラム１０５は支持膜１０７、１０８が配置されている方の表面とは反対側の面に写真製版法等を用いて所望のパターニングをおこない、例えばアルカリエッチング等を施すことにより形成される。このように作成した熱式センサ素子をパッケージ１５１に接着剤１５５で固定し、熱式センサ素子入出力パッド１５０と外部入出力リード１５３をワイヤーボンド１５４で接続する。最後にパッケージの蓋１５２を接着固定してワイヤーボンド部を保護する。こうして素子の搭載された熱式センサが完成する。
次に熱式センサ素子を流量センサとして使用する場合の動作について説明する。感熱抵抗膜１０２に電流を流し発熱させる。第１４図中矢印Ｙに示す通り、発熱部の表面を流量を計測する気体が流れるように素子を配置すると、気体の流量が大きいほど発熱部表面から奪われる熱量も大きくなる。したがって感熱抵抗膜に一定の電流を流している場合、流量が大きくなると発熱部の温度は低下する。発熱部に例えば白金抵抗膜を用いている場合、抵抗膜の温度が低下すると抵抗値も減少するので流量を抵抗値の変化として求めることができる。発熱と温度計測を別々の抵抗体で構成することもある。また流量が増加して奪われる熱量が大きくなった分だけ電流値を増加させて絶えず発熱部の温度が一定になるように制御して、この制御電流の変化を信号出力とする読み出し方法もある。また外気温度によっても出力が変化するので、温度補正用の外気温度センサを基板１０１上に形成する場合もある。パッケージ１５１は熱式センサの検出部１０２付近で気流の乱れが生じないように翼状で検出部周辺には凹凸がないような形状に設計される。したがって検出部からパッケージの蓋１５２までの距離ｘ（第１５図中に記載）は気流が乱れないように十分大きくする必要があり、おおよそ２ｍｍ以上であることが望ましい。
上記のように、従来の熱式センサはセンサ素子を構成する基板１０１の検出部１０２の形成された面と同じ面に信号出力部１５０が形成されているので、検出に影響しないように出力部を検出部から十分離して配置しなければならず、検出部から出力部への配線領域を長くとることが必要となっていた。そのため、素子サイズが大きくなり素子の製造コストが高くなるとともに、実装においてもパッケージ構造が複雑で大きくなり組み立て工数や部品コストが増大するなどの問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、小型で簡素な実装構造をもつ熱式センサを得ることを目的とするものである。
発明の開示
本発明に係る熱式センサは、１５０μｍ以上の厚さを有する平板状基板の第１の面に配置きれた絶縁性の支持膜と、該支持膜に感熱抵抗膜からなる発熱体とが形成され、該発熱体が形成された領域の下方で上記基材が部分的に除去されてダイヤフラム部が形成されてなる熱式センサにおいて、上記発熱体への配線及びセンサへの入出力用配線が上記基板の第１の面から第２の面に貫通するように形成された貫通配線を介して上記基板の第２の面に形成された入出力配線部に接続されるようにしたので、基板表面に形成された熱式センサの各素子の入出力配線を貫通配線を用いて基板裏面の配線へ接続することが可能になり、従来、基板表面の検出部から十分離して形成しなければならなかった入出力部を基板裏面に形成できるようになり、検出部に対し入出力部を自由に配置できるようになったので、素子の小型化が可能になり製造コストが削減できる。また、検出面と反対の面から出力を取り出せるため実装形態の小型化も可能になりコストが減少する効果がある。また基板厚さを１５０μｍ以上にして発熱体のダイヤフラムの裏面から実装基板までの距離を１５０μｍ以上としたのでダイヤフラム裏面からの熱損失を出力信号に対し無視できるレベルに削減できるので、信号精度の向上と消費電力の削減が可能になる効果がある。
また、上記熱式センサにおいて、ダイヤフラムのうち発熱体の形成されていない周辺領域を除去しブリッジ状の支持膜に上記発熱体を保持したので、基板と発熱体の熱絶縁が向上し、発熱体から基板の開口部までの距離を小さくできるため素子の小型化が可能になり製造コストが削減できる。
さらに、上記熱式センサにおいて、基板の第２の面の入出力配線部に導電性バンプを形成したので、裏面の配線に導電性バンプを接続してパッケージや回路基板へのバンプ接続が可能にしたので、実装構造が小型化できて簡素になり組み立て工数や実装部品点数が削減できてコストが減少する効果がある。
さらに、上記熱式センサにおいて、貫通配線がＰ形もしくはＮ形の不純物を高濃度に含んだシリコンであり、上記貫通配線の周囲にシリコンの酸化物からなる絶縁層を有するようにしたので、Ｐ形もしくはＮ形の不純物を高濃度に含んだシリコン基板の一部の領域の周辺をリング状に酸化して絶縁層を形成して絶縁層で囲まれた部分を貫通配線として、あらかじめ貫通配線を形成した基板を用いて熱式センサを形成することができ、容易に裏面出力の熱式センサが得られて、製造コストが削減できる効果がある。
本発明の熱式センサの製造方法は、上記熱式センサを製造するにあたって、上記基板の第１の面に形成された上記配線の一部領域まで貫通するように上記基板の第２の面から貫通穴を開口し、該貫通穴に溶融金属の液滴を選択的に導入して該液滴を貫通穴に埋め込み硬化して上記貫通配線を形成するように、例えば溶融金属もしくは導電性ペーストの液滴をインクジェット法により貫通穴に埋め込み硬化して作成したので、長さ１５０μｍ以上で１００μｍ以上の幅をもつ大きな貫通穴を完全に導電材で埋めることが容易に実現できて製造コストがかからない裏面出力の熱式センサが得られる効果がある。
また、本発明の熱式センサの製造方法は、上記熱式センサを製造するにあたって、基板としてＰ形もしくはＮ形の不純物を高濃度に含んだシリコンを用い、該シリコン基板の一部領域を筒状に上記基板の第１の面から第２の面に渡って酸化して筒状の絶縁層を形成し、該絶縁層で囲まれた部分を上記貫通配線としたので、あらかじめ貫通配線を形成した基板を用いて熱式センサを形成したので容易に裏面出力の熱式センサが得られて、製造コストが削減できる効果がある。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明の実施例を図について説明する。
実施例１．
第１図は、この発明の一実施例による熱式センサを気体の流量センサとして用いた場合の素子外観図である。また、第２図は、第１図で示した流量センサの実装形態を示す断面図である。
図において、１は例えばシリコンウエハから切り出された熱式センサ素子１００を形成する平板状基板で、１５０μｍ以上の厚さの基板である。７，８は平板状基板１の一方の面に形成された絶縁性の支持膜で、例えば窒化シリコン膜からなる。窒化シリコン膜８は保護膜も兼ねている。窒化シリコン膜７，８の間に感熱抵抗体膜２が形成される。この感熱抵抗体膜２は、発熱抵抗、測温抵抗に利用される発熱部に相当するもので、例えば白金（Ｐｔ）からなる。また感熱抵抗体膜２で発生した熱がシリコン基板１に逃げずに発熱部の温度が上昇するように感熱抵抗体膜２の周囲を含む下方のシリコン基板１が除去され、空洞部１ａをなし、その部分では窒化シリコン膜７，８からなるダイヤフラム５が形成される。３は感熱抵抗膜２と貫通配線４を接続する表側の配線で、例えば感熱抵抗膜２と同じ材料の膜で形成されている。６は貫通配線４と基板１を電気的に絶縁する絶縁層である。９は基板裏面の配線層１０を基板１から電気的に絶縁するための絶縁層で例えば窒化シリコン膜である。また１１は裏面の保護膜で例えば窒化シリコン膜で、１２は裏面保護膜１１の開口部で熱式センサの裏面入出力パッドである。２１は熱式センサのパッケージで例えばエポキシ樹脂である。熱式センサ素子１００は接着剤１８によりパッケージ２１に固定されている。２３は外部入出力リード、２４は入出力パッド１２と外部入出力リード２３を電気的に接続するためのワイヤーボンド材で例えば２５μｍ径の金（Ａｕ）線である。また２２はワイヤーボンド２４を覆うパッケージ２１の蓋でパッケージ２１と同様エポキシ樹脂である。
なお、図中矢印Ｙは気流の方向を示すものである。
次に、第１図，第２図に示される熱式センサ素子１００の主要部の製造方法について説明する。板状基材である厚さ約４００μｍのシリコンウエハ１上に、例えば厚さ１μｍの窒化シリコン膜７をスパッタ法等の方法により形成し、さらにその上に例えば厚さ０．２μｍの白金等よりなる感熱抵抗体膜２を蒸着法やスパッタ法等により形成する。その後、安定化のために約６００℃で数時間アニールする。この白金膜２は写真製版法、ウェットエッチング法あるいはドライエッチング法等を用いてパターニングがおこなわれ、これにより第１図のようなパターンの発熱部２と表面配線３が形成される。パターニングされた、白金膜２，３の上に、保護膜として、厚さ約０．８μｍの窒化シリコン膜８をスパッタ法等により形成する。貫通配線４は絶縁層６で基板１と電気的に絶縁されて形成される。表面配線３は支持膜７の開口部で貫通配線と電気的に接続されている。裏面配線１０は例えば以下のように形成される。裏面に厚さ約０．５μｍの窒化シリコン膜９をスパッタ法等により形成する。貫通配線４の部分の絶縁膜９を写真製版法等を用いて開口した後、裏面の配線膜として例えばＡｌＳｉ膜をスパッタ法等により形成する。裏面配線膜を写真製版法等を用いて所望のパターニングをおこないエッチングして裏面配線１０を形成する。次に裏面保護膜１１として厚さ約０．８μｍの窒化シリコン膜をスパッタ法等により形成する。次に裏面配線１０上の裏面保護膜１１の一部を写真製版法等を用いてエッチングして出力部１２を形成する。これらの貫通配線４と裏面配線１０により表面に形成された発熱部や信号検出部などの各種センサの入出力が裏面出力部１２から取り出せるようになる。窒化シリコン膜７，８からなるダイヤフラム５は支持膜７，８が配置されている方の表面とは反対側の面に写真製版法等を用いて所望のパターニングをおこない、例えばアルカリエッチング等を施すことにより形成される。このように作成した熱式センサ素子１００をパッケージ２１に接着剤１８で固定し、熱式センサ素子入出力パッド１２と外部入出力リード２３をワイヤーボンド２４で接続する。最後にパッケージの蓋２２を接着固定してワイヤーボンド部を保護する。
大気圧で熱式センサを利用する場合空気の熱伝導によってダイヤフラム５の裏面側からパッケージ２１へ流れる熱流による損失を考慮する必要がある。気体の流量を測定する熱式センサはセンサの発熱部２上を流れる気体によって奪われる熱量が流量に応じて変化することを用いて流量を測定する。したがって気体の流れによってダイヤフラム５の表面側から奪われる熱量に対しダイヤフラム５の裏面側からパッケージ２１へ流れる損失熱量は無視しうるほど小さくなければならない。この損失熱量はダイヤフラム５の裏面側から回路基板への距離Ｌ（第２図中）を大きくすることにより小さくできる。単純化した熱抵抗モデルでは損失は１／Ｌに比例するので、ある距離以上で急激に損失は減少する。大気圧ではＬを約１５０μｍ以上にすることで熱損失を無視できるほど小さくできる。したがって熱式センサの基板１の厚さを約１５０μｍ以上にすれば裏面方向への熱損失を無視できるほど小さくすることができて、検出精度を向上することや消費電力を削減することが可能になる。
そのため、本願発明においては、基板を１５０μｍ以上のものを用いかつ、このような厚さの基板に貫通穴を形成して貫通配線を用いることで、コンパクトにかつ熱損失の抑制された熱式センサが実現できた。
さらに、第３図は本実施例によるセンサ素子の外観図を示したものであるが、この図中の気流の方向Ｙは配線の取り出し口の方向と合致している。従来の素子では気流の方向Ｙに対して検出部の上流側と下流側は入出力部を配置することができなかった。本発明では入出力部を貫通配線で検出部の裏面側から取り出すようにしたので、第３図に示すように貫通配線４を気流の方向にも配置することが可能になり素子サイズを小さくすることができる。
実施例２．
第４図は、本発明の他の実施例による熱式センサの上面概略図で、発熱体２、貫通配線４等のレイアウトを示すものである。２６はセンサ素子用基板１上に配置された温度センサ素子である。ダイヤフラム５内には複数の発熱体２が配置されている。発熱体２と温度センサ２６の配線は貫通配線４により裏面から取り出せるようになっている。貫通配線の配置はダイヤフラム５の周囲の上下左右に配置してもよいし、片側のみに集中して配置してもよくセンサ素子を形成する基板１のどの位置に配置されてもよい。したがって素子のサイズを最小にして裏面への出力が取り出しやすい配置を選択できる。
実施例３．
第５図は、本発明の他の実施例の熱式センサの外観図である。図において、１９は基板１だけでなく、第３図中のダイヤフラム５の一部領域も除去した開口部で、ブリッジ状の支持膜２７で発熱体２を保持している。ブリッジにすることによりダイヤフラム構造に比べ水平方向の熱抵抗を高くできるので基板１に形成された空洞部１ａの大きさを小さくできるため素子サイズを小さくすることができる。
実施例４．
第６図は本発明の他の実施例による熱式センサの実装形態を示す断面図である。１５は裏面の入出力パッド１２と外部入出力リード２３を電気的に接続するバンプで例えば半田などの溶融金属や金で形成される。１８は素子と回路基板を固定し封止するためのエポキシ樹脂などの封止材である。なお、その他の構成は実施例１の第２図と同様である。
実施例１の第２図では、裏面の入出力パッド１２とパッケージ２１の外部入出力リード２３とをワイヤーボンド２４で接続した例について説明したが、本実施例ではワイヤーボンドの代わりにバンプを利用する。
次に第６図の熱式センサの実装方法を説明する。熱式センサ素子の入出力パッド１２とパッケージ２１の外部入出力リード２３のパッドの両方またはいずれかに例えば高さ数十μｍの金バンプを形成する。金バンプはワイヤーボンダを用いて個々のパッド１２、２３ａ（外部入出力リード２３のパッド部）上に金を圧接固定したり、メッキしたりしてパッド部に形成する。熱式センサ素子のパッド１２が外部入出力リード２３のパッド部（２３ａ）の真上にくるようにアライメントした後に加圧し温度を上げて接合し、パッド間を金バンプで電気的に接続する。この時接合をより強固にするため超音波を印加することもある。
またバンプ１５として半田などの溶融金属を用いる場合は以下のように作成する。熱式センサ素子の入出力パッド１２とパッケージ２１の外部入出力リード２３のパッド２３ａの両方またはいずれかに例えばメッキで数十μｍ大の半田バンプを形成する。熱式センサ素子のパッド１２が外部入出力リード２３のパッド２３ａの真上にくるようにアライメントした後に半田が溶ける温度まで加熱してパッド間を半田バンプで電気的に接続する。最後に、エポキシ樹脂などの封止材１８を素子とパッケージの間に入れて硬化する。バンプ構造にすることによりパッケージの構造が簡単になり、また小型化も可能になる。
上記実装方法は、実施例１の実装方法に代わるものであることは言うまでもなく、実施例２，３においても適用できることは言うまでもない。
実施例５．
第７図はバンプ接続を用いた本発明の他の実施例による熱式センサの実装形態を示す断面図である。１３は熱式センサ素子１００と信号処理回路素子１７を接続する配線基板で例えばガラスエポキシ樹脂で形成される。１４は配線基板１３の配線層であってバンプ１５で熱式センサの入出力パッド１２と電気的に接続されており、かつ信号処理回路素子１７の入出力パッド１７ａにもバンプ１６で接続されている。バンプ１５，１６は例えば半田などの溶融金属や金で形成される。１８は素子と回路基板を固定し封止するためのエポキシ樹脂などの封止材である。また２５はモールド樹脂である。バンプの接続方法は上記実施例４の第６図の場合と同様である。配線基板１３の上に熱式センサ素子１００と信号処理回路素子１７をバンプ１５，１６で接続した後にエポキシ樹脂などの封止材１８をセンサ素子１００や信号処理回路素子１７と回路基板１３の間に入れて硬化する。最後にモールド樹脂２５で検出面除く全体を封止する。この構造により信号処理回路を含めた小型化が可能になる。
上記実装方法は、実施例１乃至３のいずれの熱式センサにも適用できることは言うまでもない。
実施例６．
本実施例では、上記実施例１乃至５に記載された熱式センサ中の貫通配線の具体的形成方法について説明する。
貫通配線は従来例えば特開２００１−６８６１８号公報で示されているように基板に貫通穴を開け穴の内壁に絶縁膜を形成した後メッキ法で金属を貫通穴内に充填する方法で一般には形成されるが、熱式センサでは基板の厚さが１５０μｍ以上必要なので、この基板を貫く貫通配線の長さも１５０μｍ以上になる。プロセスを考慮すると、基板厚は小さい方が良いが、熱式センサの場合前述したとおり、熱損失の点で１５０μｍ以上必要となる。そのため、従来の手法では難しく、貫通配線形成には特別な方法が必要になる。例えば厚さ４００μｍの基板に１００μｍ大の貫通穴を開ける時は、貫通穴のアスペクト比（穴長さ／径）は４と比較的小さいので通常のプラズマ異方性エッチングで貫通穴は容易に形成できる。しかしながらメッキ法で大きな貫通穴に金属を完全に充填しようとすると作業時間と材料コストが大きくなってしまう。貫通穴を完全に埋め込めない場合、裏面に凹部ができてしまい貫通配線以降の写真製版加工が難しくなる。一方、貫通穴を例えば４μｍ径程度の小ささにすればＣＶＤ法やメッキ法など一般的な金属の成膜方法で貫通穴の表面を導電材で覆うことは可能になるが、貫通穴のアスペクト比が１００と大きくなり貫通穴全長にわたって均一に導電材を埋め込むのは困難である。またこの大きなアスペクト比では貫通穴のエッチング加工も難しくなる。
第８図（ａ）から（ｅ１，２）は本発明の一実施例の貫通配線を形成する方法を説明するための図である。以下、貫通配線の形成方法を図に従って説明する。
図中（ａ）において、板状基材である厚さ約４００μｍのシリコンウエハ１上に、例えば厚さ約１μｍの窒化シリコン膜７をスパッタ法等の方法により形成する。次に貫通配線が形成される領域の一部の窒化シリコン膜７を開口してコンタクトホール３０を形成する。このコンタクトホール３０を介して表面配線３は貫通配線へ電気的に接続される。次に、例えば厚さ０．２μｍの白金等よりなる感熱抵抗体膜２を蒸着法やスパッタ法等により形成する。その後、安定化のために約６００℃で数時間アニールする。この白金膜２を写真製版法、ウェットエッチング法あるいはドライエッチング法等を用いてパターニングして第１図で示したようなパターンの発熱部（感熱抵抗膜）２と表面配線３が形成される。次に、白金膜２，３の上に、保護膜として、厚さ約０．８μｍの窒化シリコン膜８をスパッタ法等により形成する。次に支持膜７、８が配置されている方の表面とは反対側の面に写真製版法等を用いて所望のパターニングをおこない、例えば反応性イオンビームエッチングにより窒化シリコン膜７が露出するまでＳｉの異方性エッチングをおこない１００μｍ程度の大きさの貫通穴３１を形成する。この時コンタクトホール部３０の表面配線３が露出するまでエッチングされる。貫通穴のアスペクト比は４程度で小さいので通常のプラズマ異方性エッチングで貫通穴は容易に形成できる。
次に、図中（ｂ）に示すように、貫通穴３１の壁面及び基板１の裏面に例えば窒化シリコン膜などの絶縁膜３２をスパッタ法やＣＶＤ法などで成膜した後、コンタクトホール３０の部分の絶縁膜３２を除去する。なお表面配線形成前に形成したコンタクトホール３０は、この絶縁膜３２の一部除去時に貫通穴３１側から絶縁膜７をエッチングして形成してもよい。次に、図中（ｃ）に示すように、例えば直径７０μｍ程度の半田などの溶融金属の液滴３３を例えばインクジェット法を用いて貫通穴３１内に選択的に打ち込み、貫通穴３１を溶融金属で埋めていく。貫通穴に打ち込む液滴の数を調整して裏面の表面まで溶融金属を埋めて、図中（ｄ）で示すような貫通配線３４が形成される。この時、基板１を加熱して溶融金属の液滴を溶けたまま貫通穴に溜めてその後冷却して硬化しても良いし、加熱せずに適量の液滴を打ち込んだ後で基板１を加熱して溶融し硬化しても良い。このように貫通配線材料を貫通穴の表面まで調整して埋め込むことにより裏面の貫通穴部の凹部はなくなり以降の写真製版加工が容易になる。
次に、図中（ｅ１）に示すように裏面の配線膜として例えばＡｌＳｉ膜をスパッタ法等により形成する。裏面配線膜を写真製版法等を用いて所望のパターニングをおこないエッチングして裏面配線１０を形成する。次に裏面保護膜１１として厚さ約０．８μｍの窒化シリコン膜をスパッタ法等により形成する。次に裏面配線１０上の裏面保護膜１１の一部を写真製版法等を用いてエッチングして出力部１２を形成する。これらの貫通配線３４と裏面配線１０により表面に形成された発熱部や信号検出部などの各種センサの入出力が裏面出力部１２から取り出せるようになる。
また、図中（ｅ２）に示すように貫通配線部に接続バンプ３５を直接形成すれば裏面配線１０は必要なくなる。
図中（ｅ１）、（ｅ２）ともに、最後に裏面配線の形成される側より基板１をエッチングし、感熱抵抗体膜２の形成された部分をダイヤフラム部５に仕上げる。
また、上記実施例では溶融金属として半田を用いたがこれは他の溶融金属でも良い。
さらに、貫通穴とダイヤフラム部の基板のエッチングとしてプラズマ異方性エッチングを用いたが、これは例えばＫＯＨなどのアルカリ溶液を用いたウエットエッチング等でもよいし、また同時に開口してもよい。第９図に貫通穴とダイヤフラム部の基板のエッチングをウエットエッチングにより同時におこなった場合の工程の概略断面図を示す。形成方法を図に従って説明する。図中（ａ）において、板状基材である厚さ約４００μｍのシリコンウエハ１上に、例えば厚さ約１μｍの窒化シリコン膜７をスパッタ法等の方法により形成する。次に貫通配線が形成される領域の一部の窒化シリコン膜７を開口してコンタクトホール３０を形成する。このコンタクトホール３０は表面配線３を貫通配線へ電気的に接続する。次に、例えば厚さ０．２μｍの白金等よりなる感熱抵抗体膜２を蒸着法やスパッタ法等により形成する。その後、安定化のために約６００℃で数時間アニールする。この白金膜２を写真製版法、ウェットエッチング法あるいはドライエッチング法等を用いてパターニングして第１図のようなパターンの発熱部（感熱抵抗体膜）２と表面配線３が形成される。次に、白金膜２，３の上に、保護膜として、厚さ約０．８μｍの窒化シリコン膜８をスパッタ法等により形成する。次に支持膜７，８が配置されている方の表面とは反対側の面に写真製版法等を用いて、貫通穴とダイヤフラムとの部分がエッチングされるように所望のパターニングをおこなう。そして、ＫＯＨなどのアルカリ溶液を用いたウエットエッチング法により窒化シリコン膜７が露出するまでＳｉの異方性エッチングをおこない、６００μｍ程度の大きさの貫通穴３１とダイヤフラム５を形成する。この時コンタクトホール部３０の表面配線３も露出する。方位（１００）のＳｉウエハを基材とした場合（１１１）面でエッチングが止まるので図に示すように５４．７度のスロープが形成される。したがって貫通穴の裏面側の開口部を６００μｍ角に設計すると表面側の開口３４μｍ角になる。
次に、図中（ｂ）に示すように貫通穴３１の壁面及び基板１の裏面に例えば窒化シリコン膜などの絶縁膜３２をスパッタ法やＣＶＤ法などで成膜した後、コンタクトホール３０の部分とダイヤフラム５の部分の絶縁膜３２を除去する。なお第８図中（ｂ）の説明でも述べたが、表面配線形成前に形成したコンタクトホール３０は、この時に絶縁膜３２と絶縁膜７を同時にエッチングすることで形成してもよい。
次に、図中（ｃ）に示すように、例えば直径７０μｍ程度の半田などの溶融金属の液滴３３を例えばインクジェット法を用いて貫通穴３１内に選択的に打ち込み、貫通穴３２を溶融金属で埋めていく。
次に、図中（ｄ）に示すように、貫通穴に打ち込む液滴の数を調整して裏面の表面まで溶融金属を埋めて貫通配線３４が形成される。この時、基板１を加熱して溶融金属の液滴を溶けたまま貫通穴に溜めてその後冷却して硬化しても良いし、加熱せずに適量の液滴を打ち込んだ後で基板１を加熱して溶融し硬化しても良い。
次に、図中（ｅ１）に示すように裏面の配線膜として例えばＡｌＳｉ膜をスパッタ法等により形成する。裏面配線膜を写真製版法等を用いて所望のパターニングをおこないエッチングして裏面配線１０を形成する。次に裏面保護膜１１として厚さ約０．８μｍの窒化シリコン膜をスパッタ法等により形成する。次に裏面配線１０上の裏面保護膜１１の一部を写真製版法等を用いてエッチングして出力部１２を形成する。これらの貫通配線４と裏面配線１０により表面に形成された発熱部や信号検出部などの各種センサの入出力が裏面出力部１２から取り出せるようになる。
また、図中（ｅ２）に示すように貫通配線部に接続バンプ３５を直接形成すれば裏面配線１０は必要なくなる。
なお、図中（ｂ）以下は第８図中（ｂ）以下と同様である。
実施例７．
本実施例では、上記実施例１乃至５に記載された熱式センサ中の貫通配線の具体的形成方法について他の例を説明する。
第１０図及び第１１図は本発明の実施例の貫通配線を形成する他の方法の一例を説明するための図である。第１０図は斜視図、第１１図は形成の手順に従った工程図である。以下、形成方法を図に従って説明する。
まず、第１０図を用いて貫通配線部の作成方法を説明する。基材１としてＮ形もしくはＰ形の不純物を高濃度に含んだシリコンウエハを使用する。図中（ａ）に示すように板状基材である厚さ約４００μｍのシリコンウエハ１の貫通配線形成部周辺を囲むように幅５μｍ程度の微細貫通穴４１の配列を形成する。この時微細貫通穴４１の配列のピッチは隣り合う微細貫通穴間のシリコン壁が薄くなるように設定する。例えばＳｉ壁が２μｍ程度になるように設定する。これらの微細貫通穴は、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いたシリコンのドライエッチングやシリコンとフッ酸水溶液の電気化学反応を用いたエレクトロケミカルエッチングのような方法で形成される。
次に、９００℃以上の酸素雰囲気中で基板１を酸化することにより微細貫通穴４１の周辺を酸化する。ここでは酸化された基板表面部は除去したが、必要に応じて残してもよい。約１μｍ以上酸化すると図中（ｂ）で示すように隣り合う微細貫通穴間のシリコン壁が完全に酸化されてシリコン酸化膜によるドーナツ状の絶縁層４２が形成される。絶縁層４２に囲まれた酸化されずに残った基材１の部分が貫通配線４３になる。基材１で貫通配線４３を形成するが素子基板の他の部分と貫通配線４３は絶縁層４２で電気的に分離されている。基板１の表面側の配線と裏面側の配線を貫通配線４３に接続すれば表面に形成された素子の入出力を裏面側から取り出すことが可能になる。この貫通配線の抵抗は基材１の抵抗で決まる。例えば、基材１に０．００５Ωｃｍの高濃度ｐ形シリコン基板を用いた場合、貫通配線部４３の大きさを２００μｍ×２００μｍとすると貫通配線の抵抗は０．５Ωになる。これは数１００〜数１０００Ωの感熱抵抗膜の抵抗値に比べ十分に小さい。
上記の貫通配線を用いた熱式センサ素子の作成方法を第１１図中（ａ）から（ｄ）に従って説明する。まず、図中（ａ）のように、第１０図の方法で貫通配線４３を形成した基板１を用意する。次に、図中（ｂ）のように、基板１の表面に、例えば厚さ約１μｍの窒化シリコン膜７をスパッタ法等の方法により形成する。次に貫通配線４３上の窒化シリコン膜７を開口してコンタクトホール３０を形成する。このコンタクトホール３０を介して表面配線３を貫通配線４３へ電気的に接続する。次に、例えば厚さ０．２μｍの白金等よりなる感熱抵抗体膜２を蒸着法やスパッタ法等により形成する。その後、安定化のために約６００℃で数時間アニールする。この白金膜２を写真製版法、ウェットエッチング法あるいはドライエッチング法等を用いてパターニングして第１図のようなパターンの発熱部２と表面配線３が形成される。次に、白金膜２，３の上に、保護膜として、厚さ約０．８μｍの窒化シリコン膜８をスパッタ法等により形成する。次に、図中（ｃ）に示すように裏面に厚さ約０．５μｍの窒化シリコン膜９をスパッタ法等により成膜して貫通配線４３の部分の絶縁膜９の一部４３を写真製版法等により開口する。次に、裏面の配線膜として例えばＡｌＳｉ膜をスパッタ法等により形成する。裏面配線膜を写真製版法等によって所望のパターニングをおこないエッチングして裏面配線１０を形成する。次に裏面保護膜１１として厚さ約０．８μｍの窒化シリコン膜をスパッタ法等により形成する。次に、裏面配線１０上の裏面保護膜１１の一部を写真製版法等によってエッチングして出力部１２を形成する。
最後に、図中（ｄ）のように、裏面より基板１をエッチングしてダイヤフラム部５を作成する。こうして貫通配線４３と裏面配線１０により表面に形成された発熱部や信号検出部などの各種センサの入出力が裏面出力部１２から取り出せるようになる。
なお、図中（ｃ）工程で、絶縁膜９を形成し、開口部４４を形成した後、上記実施例６の第８図、第９図中（ｅ２）のように接続バンプを設けて、入出力部としても良い。
実施例８．
上記実施例１乃至７においては熱式センサとして、流量センサの例を挙げて説明したが、他の熱式センサ、たとえば受圧ダイヤフラムと熱式センサを組み合わせた熱式の圧力センサであってもよい。第１２図は本発明の熱式センサを圧力センサとして使用した場合の外観を示した模式図で、第１３図は実装形態を示す断面図である。第１３図では、実施例５の第７図に示した流量センサの実装形態と同じバンプ接続を用いた場合の圧力センサの実装形態を示している。図において、熱式センサ素子１００の部分の構造と製造方法とは実施例１乃至７で示した熱式の流量センサと同様のものが使用できる。４５はＳＵＳやコバールなどの金属で形成されたダイヤフラムの筐体で圧力が印加されると４６の薄膜ダイヤフラム部が熱式センサ素子１００の方へ膨らむ。４７はダイヤフラム４６と熱式センサ素子１００の間の数十μｍのギャップを定めるスペーサーで例えばポリイミド樹脂などで形成される。このスペーサー４７の上方が受圧部、下方がセンサ部となり圧力センサを構成する。流量センサではセンサの発熱部２上を流れる気体によって奪われる熱量が流量に応じて変化することを用いて流量を測定したが、圧力センサではダイヤフラム４６の中心部と感熱抵抗膜２の形成された発熱部との距離が圧力（図中Ｐ）に応じて変化し、それによって発熱部からダイヤフラム４６へ奪われる熱量が変化することを用いて圧力を測定する。１３は熱式センサ素子１００と信号処理回路素子１７を接続する配線基板で例えばガラスエポキシ樹脂で形成される。１４は配線基板１３の配線層で配線基板１３の両面に形成され、バンプ１５で熱式センサの入出力パッド１２と電気的に接続されている。さらに、信号処理回路素子１７の入出力パッド１７ａにもバンプ１６で接続されている。バンプ１５，１６は例えば半田などの溶融金属や金で形成される。１８は素子と回路基板を固定し封止するためのエポキシ樹脂などの封止材である。バンプの接続方法は上記実施例４の第６図の場合と同様である。配線基板１３の上に熱式センサ素子１００と信号処理回路素子１７をバンプ１５，１６で接続した後にエポキシ樹脂などの封止材１８をセンサ素子１００や信号処理回路素子１７と回路基板１３の間に入れて硬化する。最後にダイヤフラム筐体４５とセンサ素子１００をスペーサー４７の部分で接着剤などにより接着するか回路基板１３をバネなどでダイヤフラム筐体４５の方へ押し付けて固定する。
従来の表面から出力を取り出す熱式センサをセンサ部として使用した場合は出力パッドから出力をダイヤフラム筐体の外側まで引き出す必要があり、その分基板を大きくしていたので、ダイヤフラム筐体より小さなセンサ素子は実現できなかった。この実施例の構造によりダイヤフラム筐体よりも小さなセンサ素子が実現できる。また信号処理回路を含めた小型化が可能になる。
産業上の利用可能性
この発明による熱式センサは、例えば車両用等の内燃機関の吸入空気量の計測等の流量センサや圧力センサに利用される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例による熱式センサ（流量センサ）の素子部の外観を示した模式図で、第２図は熱式センサの実装形態を示す断面図である。第３図は第１図とは別のセンサ素子の模式図である。
第４図は、本発明の第２の実施例による熱式センサの素子部の上面概略図で、発熱体、貫通配線のレイアウトを示したものである。
第５図は、本発明の第３の実施例による熱式センサの素子部の外観を示した模式図である。
第６図は、本発明の第４の実施例による熱式センサの実装形態を示す断面図で、第１〜３の実施例で示した熱式センサの実装形態の具体例を示したものである。
第７図は、本発明の第５の実施例による熱式センサの実装形態を示す断面図で、第１〜３の実施例で示した熱式センサの実装形態の具体例としてバンプ接続の例を示したものである。
第８図は、本発明の第６の実施例による熱式センサの製造工程を（ａ）から（ｅ１）乃至（ｅ２）の順に示すもので、特に貫通配線の形成過程を示すためのもので、第９図は貫通穴とダイヤフラム形成を第８図のプラズマエッチングとは異なるウエットエッチング法で形成する例を示した工程図である。
第１０図、第１１図は、本発明の第７の実施例による熱式センサの製造工程を説明するための図で、第１０図は貫通穴形成を説明するための一部斜視図、第１１図は、第１０図によって形成された貫通穴を用いて（ａ）から（ｅ１）乃至（ｅ２）の順に貫通配線の形成過程を示すため図である。
第１２図は本発明の第８の実施例による熱式センサ（圧力センサ）の素子部の外観を示した模式図で、第１３図はセンサの実装形態を示す断面図である。
第１４図は、従来の熱式センサの外観を示したセンサ素子外観図、第１５図は、第１４図の熱式センサの実装形態を含んだ断面模式図である。Technical field
The present invention relates to a thermal sensor that measures a loss of heat generated by a heating element formed of a thin film resistor formed on a substrate surface using a thermal detection element.
Background art
FIG. 14 is an external view of an element schematically showing a part of a flow rate detecting element which is one of thermal sensors disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-281445. FIG. 15 is a cross-sectional view including the mounting form of the thermal sensor of FIG.
In the figure, 101 is a flat substrate constituting the thermal sensor element 1000 cut out from, for example, a silicon wafer, 107 and 108 are insulating support films formed on one surface of the flat substrate 1, for example, silicon nitride It consists of a membrane. The silicon nitride film 108 also serves as a protective film. A thermal resistor film 102 is formed between the silicon nitride films 107 and 108. The heat sensitive resistor film 102 corresponds to a heat generating portion used for a heat generating resistor and a temperature measuring resistor, and is made of, for example, platinum. Further, the silicon substrate 101 around the thermal resistor film 102 has been removed so that the heat generated in the thermal resistor film 102 does not escape to the silicon substrate 101 and the temperature of the heat generating part rises (101a). , 108 is formed. Reference numeral 103 denotes a wiring for connecting the thermal resistance film 102 and the input / output pad 150, for example, the same film as the thermal resistance film 102. 151 is a package of a thermal sensor, for example, an epoxy resin. The substrate 101 of the thermal sensor element 1000 is fixed to the package 151 with an adhesive 155. Reference numeral 153 denotes an external input / output lead, and reference numeral 154 denotes a wire bonding material for electrically connecting the input / output pad 150 and the external input / output lead 153, for example, a gold (Au) wire having a diameter of 25 μm. Reference numeral 152 denotes a lid of the package 151 that covers the wire bond 154.
Next, a method for manufacturing the main part of the thermal sensor element shown in FIGS. 14 and 15 will be described. A silicon nitride film 107 having a thickness of, for example, about 1 μm is formed on a silicon wafer 101 having a thickness of about 400 μm, which is a plate-like base material, by a method such as sputtering, and further, for example, platinum having a thickness of 0.2 μm, etc. A thermal resistor film 102 is formed by vapor deposition or sputtering. Then, it anneals at about 600 degreeC for several hours for stabilization. The platinum film 102 is patterned using a photoengraving method, a wet etching method, a dry etching method, or the like, thereby forming a heating portion 102 and a wiring 103 having a pattern as shown in FIG. A silicon nitride film 108 having a thickness of about 0.8 μm is formed as a protective film on the patterned platinum films 102 and 103 by sputtering or the like. Next, a part of the back surface protective film 108 on the wiring 103 is etched using a photoengraving method or the like to form the input / output unit 150. Diaphragm 105 made of silicon nitride films 107 and 108 is subjected to desired patterning using a photoengraving method or the like on the surface opposite to the surface on which support films 107 and 108 are arranged, for example, alkali etching or the like. Is formed. The thermal sensor element thus created is fixed to the package 151 with an adhesive 155, and the thermal sensor element input / output pad 150 and the external input / output lead 153 are connected by a wire bond 154. Finally, the package lid 152 is bonded and fixed to protect the wire bond portion. In this way, a thermal sensor on which the element is mounted is completed.
Next, the operation when the thermal sensor element is used as a flow sensor will be described. An electric current is passed through the thermal resistance film 102 to generate heat. As shown by the arrow Y in FIG. 14, when the element is arranged so that the gas for measuring the flow rate flows on the surface of the heat generating portion, the amount of heat taken from the surface of the heat generating portion increases as the gas flow rate increases. Therefore, when a constant current is passed through the heat-sensitive resistive film, the temperature of the heat generating portion decreases as the flow rate increases. For example, when a platinum resistance film is used for the heat generating portion, the resistance value also decreases as the temperature of the resistance film decreases, so that the flow rate can be obtained as a change in the resistance value. Heat generation and temperature measurement may be configured with separate resistors. There is also a readout method in which the current value is increased by an amount corresponding to the increase in the amount of heat taken away by increasing the flow rate, and the temperature of the heat generating part is constantly kept constant, and the change in the control current is used as a signal output. . Further, since the output varies depending on the outside air temperature, an outside temperature sensor for temperature correction may be formed on the substrate 101 in some cases. The package 151 is designed to have a wing shape and no irregularities around the detection unit so as not to disturb the airflow in the vicinity of the detection unit 102 of the thermal sensor. Therefore, the distance x (shown in FIG. 15) from the detection unit to the lid 152 of the package needs to be sufficiently large so as not to disturb the airflow, and is preferably approximately 2 mm or more.
As described above, in the conventional thermal sensor, the signal output unit 150 is formed on the same surface as the detection unit 102 of the substrate 101 constituting the sensor element, so that the output unit does not affect the detection. Must be arranged far from the detection unit, and it is necessary to increase the wiring area from the detection unit to the output unit. As a result, the element size is increased and the manufacturing cost of the element is increased, and the packaging structure is complicated and large in mounting, resulting in an increase in assembly man-hours and component costs.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a thermal sensor having a small and simple mounting structure.
Disclosure of the invention
In the thermal sensor according to the present invention, an insulating support film arranged on the first surface of a flat substrate having a thickness of 150 μm or more and a heating element made of a thermosensitive resistance film are formed on the support film. In the thermal sensor in which the base material is partially removed and the diaphragm portion is formed below the region where the heating element is formed, the wiring to the heating element and the input / output wiring to the sensor are The substrate surface is connected to the input / output wiring portion formed on the second surface of the substrate through the through wiring formed so as to penetrate from the first surface of the substrate to the second surface. It is possible to connect the input / output wiring of each element of the thermal sensor formed on the substrate to the wiring on the back surface of the substrate using the through wiring, and conventionally, it has to be formed so as to be separated from the detection part on the substrate surface. Can be formed on the back side of the board. Now that you can freely arrange the input and output section to section, it can be reduced the production cost becomes possible to miniaturize the device. Further, since the output can be taken out from the surface opposite to the detection surface, the mounting form can be downsized and the cost can be reduced. In addition, since the substrate thickness is set to 150 μm or more and the distance from the back surface of the heating element diaphragm to the mounting substrate is set to 150 μm or more, the heat loss from the back surface of the diaphragm can be reduced to a level that can be ignored with respect to the output signal. This has the effect of reducing power consumption.
Further, in the above thermal sensor, since the peripheral area where the heating element is not formed is removed from the diaphragm and the heating element is held on the bridge-shaped support film, the thermal insulation between the substrate and the heating element is improved, and the heating element Since the distance from the opening to the substrate can be reduced, the device can be miniaturized and the manufacturing cost can be reduced.
Furthermore, in the above thermal sensor, conductive bumps are formed on the input / output wiring portion on the second surface of the substrate, so that conductive bumps can be connected to the wiring on the back surface to enable bump connection to a package or circuit board. Therefore, the mounting structure can be reduced in size and simplified, and the number of assembling steps and the number of mounting parts can be reduced, thereby reducing the cost.
Further, in the above thermal sensor, the through wiring is silicon containing a high concentration of P-type or N-type impurities, and an insulating layer made of silicon oxide is provided around the through wiring. A silicon substrate containing a high concentration of n-type or n-type impurities is oxidized in a ring shape around a part of a silicon substrate to form an insulating layer, and a portion surrounded by the insulating layer is defined as a through-wiring in advance. A thermal sensor can be formed by using the formed substrate, and a thermal sensor having a back surface output can be easily obtained, and the manufacturing cost can be reduced.
In the manufacturing method of the thermal sensor of the present invention, in manufacturing the thermal sensor, the second surface of the substrate is penetrated so as to penetrate to a partial region of the wiring formed on the first surface of the substrate. Opening a through hole, selectively introducing a molten metal droplet into the through hole, embedding and curing the droplet in the through hole, and forming the through wiring, for example, of molten metal or conductive paste Since the droplets were created by embedding and curing the droplets in the through holes by the ink jet method, it is easy to completely fill the large through holes with a length of 150 μm or more and a width of 100 μm or more with a conductive material, and the back surface does not require manufacturing costs. There is an effect that an output thermal sensor can be obtained.
In the method for manufacturing the thermal sensor according to the present invention, when the thermal sensor is manufactured, silicon containing a high concentration of P-type or N-type impurities is used as a substrate, and a partial region of the silicon substrate is formed into a cylinder. A cylindrical insulating layer is formed by oxidation from the first surface to the second surface of the substrate, and the portion surrounded by the insulating layer is used as the through wiring. Since the thermal sensor is formed using the substrate thus obtained, a thermal sensor with a back surface output can be easily obtained, and the manufacturing cost can be reduced.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Example 1.
FIG. 1 is an external view of an element when a thermal sensor according to an embodiment of the present invention is used as a gas flow sensor. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a mounting form of the flow sensor shown in FIG.
In the figure, reference numeral 1 denotes a flat substrate on which a thermal sensor element 100 cut out from, for example, a silicon wafer is formed, and is a substrate having a thickness of 150 μm or more. Reference numerals 7 and 8 denote insulating support films formed on one surface of the flat substrate 1, which are made of, for example, a silicon nitride film. The silicon nitride film 8 also serves as a protective film. A thermal resistor film 2 is formed between the silicon nitride films 7 and 8. The heat sensitive resistor film 2 corresponds to a heat generating portion used for a heat generating resistor and a temperature measuring resistor, and is made of, for example, platinum (Pt). Further, the lower silicon substrate 1 including the periphery of the heat sensitive resistor film 2 is removed so that the heat generated in the heat sensitive resistor film 2 does not escape to the silicon substrate 1 and the temperature of the heat generating portion rises, thereby forming a cavity 1a. In that portion, the diaphragm 5 made of the silicon nitride films 7 and 8 is formed. Reference numeral 3 denotes a front-side wiring that connects the thermal resistance film 2 and the through wiring 4, and is formed of, for example, a film made of the same material as the thermal resistance film 2. An insulating layer 6 electrically insulates the through wiring 4 and the substrate 1. Reference numeral 9 denotes an insulating layer for electrically insulating the wiring layer 10 on the back surface of the substrate from the substrate 1, for example, a silicon nitride film. Reference numeral 11 denotes a back surface protective film, for example, a silicon nitride film. Reference numeral 12 denotes an opening of the back surface protective film 11, which is a back surface input / output pad of the thermal sensor. 21 is a thermal sensor package, for example, an epoxy resin. The thermal sensor element 100 is fixed to the package 21 with an adhesive 18. Reference numeral 23 denotes an external input / output lead, and reference numeral 24 denotes a wire bond material for electrically connecting the input / output pad 12 and the external input / output lead 23, for example, a gold (Au) wire having a diameter of 25 μm. Reference numeral 22 denotes a lid of the package 21 that covers the wire bond 24, and is made of an epoxy resin like the package 21.
In the figure, the arrow Y indicates the direction of airflow.
Next, a method for manufacturing the main part of the thermal sensor element 100 shown in FIGS. 1 and 2 will be described. A silicon nitride film 7 having a thickness of, for example, 1 μm is formed on a silicon wafer 1 having a thickness of about 400 μm, which is a plate-like base material, by a method such as sputtering, and further, for example, platinum having a thickness of 0.2 μm is formed thereon. The thermal resistor film 2 is formed by vapor deposition or sputtering. Then, it anneals at about 600 degreeC for several hours for stabilization. The platinum film 2 is patterned using a photoengraving method, a wet etching method, a dry etching method, or the like, whereby a heating portion 2 and a surface wiring 3 having a pattern as shown in FIG. 1 are formed. On the patterned platinum films 2 and 3, a silicon nitride film 8 having a thickness of about 0.8 μm is formed as a protective film by sputtering or the like. The through wiring 4 is formed by being electrically insulated from the substrate 1 by the insulating layer 6. The surface wiring 3 is electrically connected to the through wiring at the opening of the support film 7. The back surface wiring 10 is formed as follows, for example. A silicon nitride film 9 having a thickness of about 0.5 μm is formed on the back surface by sputtering or the like. After the insulating film 9 in the portion of the through wiring 4 is opened using a photoengraving method or the like, for example, an AlSi film is formed as a wiring film on the back surface by a sputtering method or the like. The back surface wiring film 10 is formed by etching the back surface wiring film by performing desired patterning using a photoengraving method or the like. Next, a silicon nitride film having a thickness of about 0.8 μm is formed as the back surface protective film 11 by sputtering or the like. Next, a part of the back surface protective film 11 on the back surface wiring 10 is etched using a photoengraving method or the like to form the output portion 12. Inputs and outputs of various sensors such as a heat generation unit and a signal detection unit formed on the surface by the through wiring 4 and the back surface wiring 10 can be taken out from the back surface output unit 12. The diaphragm 5 made of the silicon nitride films 7 and 8 is subjected to desired patterning using a photoengraving method or the like on the surface opposite to the surface on which the support films 7 and 8 are arranged, for example, alkali etching or the like is performed. Is formed. The thermal sensor element 100 thus created is fixed to the package 21 with an adhesive 18, and the thermal sensor element input / output pad 12 and the external input / output lead 23 are connected by a wire bond 24. Finally, the lid 22 of the package is bonded and fixed to protect the wire bond portion.
When using a thermal sensor at atmospheric pressure, it is necessary to consider the loss due to the heat flow flowing from the back surface side of the diaphragm 5 to the package 21 due to heat conduction of air. The thermal sensor that measures the flow rate of gas measures the flow rate by using the fact that the amount of heat taken away by the gas flowing on the heat generating part 2 of the sensor changes according to the flow rate. Therefore, the amount of heat lost from the back surface side of the diaphragm 5 to the package 21 must be negligibly small with respect to the heat amount taken from the front surface side of the diaphragm 5 by the gas flow. This loss of heat can be reduced by increasing the distance L (in FIG. 2) from the back side of the diaphragm 5 to the circuit board. In the simplified thermal resistance model, the loss is proportional to 1 / L, so that the loss decreases rapidly over a certain distance. At atmospheric pressure, the heat loss can be neglected by setting L to about 150 μm or more. Therefore, if the thickness of the substrate 1 of the thermal sensor is about 150 μm or more, the heat loss in the back surface direction can be made negligible, and detection accuracy can be improved and power consumption can be reduced. Become.
Therefore, in the present invention, a thermal sensor that uses a substrate having a thickness of 150 μm or more, forms a through hole in the substrate having such a thickness, and uses a through wiring, thereby reducing heat loss in a compact manner. Was realized.
Further, FIG. 3 shows an external view of the sensor element according to the present embodiment. The airflow direction Y in this figure coincides with the direction of the wiring outlet. In the conventional element, the input / output unit cannot be arranged on the upstream side and the downstream side of the detection unit with respect to the airflow direction Y. In the present invention, since the input / output part is taken out from the back side of the detection part by the through wiring, the through wiring 4 can be arranged also in the direction of the air flow as shown in FIG. 3, and the element size is reduced. be able to.
Example 2
FIG. 4 is a schematic top view of a thermal sensor according to another embodiment of the present invention, and shows the layout of the heating element 2, the through wiring 4, and the like. A temperature sensor element 26 is disposed on the sensor element substrate 1. A plurality of heating elements 2 are arranged in the diaphragm 5. The wiring of the heating element 2 and the temperature sensor 26 can be taken out from the back surface by the through wiring 4. The through wirings may be arranged on the top, bottom, left, and right around the diaphragm 5, or may be arranged on only one side, and may be arranged at any position on the substrate 1 on which the sensor element is formed. Therefore, it is possible to select an arrangement in which the element size is minimized and the output to the back surface can be easily taken out.
Example 3 FIG.
FIG. 5 is an external view of a thermal sensor according to another embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 19 denotes an opening from which not only the substrate 1 but also a partial region of the diaphragm 5 in FIG. 3 is removed, and the heating element 2 is held by a bridge-like support film 27. By using the bridge, the thermal resistance in the horizontal direction can be made higher than that of the diaphragm structure, so that the size of the cavity 1a formed in the substrate 1 can be reduced, and the element size can be reduced.
Example 4
FIG. 6 is a sectional view showing a mounting form of a thermal sensor according to another embodiment of the present invention. 15 is a bump for electrically connecting the input / output pad 12 on the back surface and the external input / output lead 23, and is formed of a molten metal such as solder or gold, for example. Reference numeral 18 denotes a sealing material such as an epoxy resin for fixing and sealing the element and the circuit board. Other configurations are the same as those in FIG. 2 of the first embodiment.
In FIG. 2 of the first embodiment, the example in which the input / output pad 12 on the back surface and the external input / output lead 23 of the package 21 are connected by the wire bond 24 has been described. In this embodiment, bumps are used instead of the wire bond. To do.
Next, a method for mounting the thermal sensor shown in FIG. 6 will be described. For example, gold bumps having a height of several tens of μm are formed on the input / output pads 12 of the thermal sensor element and / or the pads of the external input / output leads 23 of the package 21. Gold bumps are formed on the pads by using gold bonders to fix the gold on the individual pads 12, 23a (pad portions of the external input / output leads 23) or by plating them. After aligning so that the pad 12 of the thermal sensor element is directly above the pad portion (23a) of the external input / output lead 23, pressurization is performed to increase the temperature, and the pads are electrically connected by gold bumps. At this time, an ultrasonic wave may be applied in order to strengthen the bonding.
Further, when a molten metal such as solder is used as the bump 15, it is created as follows. A solder bump having a size of several tens of μm is formed by plating, for example, on or both of the input / output pad 12 of the thermal sensor element and the pad 23a of the external input / output lead 23 of the package 21. After aligning so that the pad 12 of the thermal sensor element is directly above the pad 23a of the external input / output lead 23, the pad is electrically connected by solder bumps by heating to a temperature at which the solder melts. Finally, a sealing material 18 such as an epoxy resin is placed between the element and the package and cured. By adopting the bump structure, the structure of the package is simplified and the size can be reduced.
Needless to say, the mounting method described above is an alternative to the mounting method of the first embodiment, and it can be applied to the second and third embodiments.
Example 5 FIG.
FIG. 7 is a sectional view showing a mounting form of a thermal sensor according to another embodiment of the present invention using bump connection. A wiring board 13 connects the thermal sensor element 100 and the signal processing circuit element 17 and is formed of, for example, glass epoxy resin. Reference numeral 14 denotes a wiring layer of the wiring board 13, which is electrically connected to the input / output pads 12 of the thermal sensor by the bumps 15, and is also connected to the input / output pads 17 a of the signal processing circuit element 17 by the bumps 16. Yes. The bumps 15 and 16 are made of, for example, molten metal such as solder or gold. Reference numeral 18 denotes a sealing material such as an epoxy resin for fixing and sealing the element and the circuit board. Reference numeral 25 denotes a mold resin. The bump connection method is the same as in FIG. 6 of the fourth embodiment. After the thermal sensor element 100 and the signal processing circuit element 17 are connected to the wiring board 13 by the bumps 15 and 16, a sealing material 18 such as an epoxy resin is placed between the sensor element 100 or the signal processing circuit element 17 and the circuit board 13. Cured in. Finally, the entire surface excluding the detection surface is sealed with the mold resin 25. This structure enables downsizing including the signal processing circuit.
It goes without saying that the mounting method can be applied to any of the thermal sensors of Examples 1 to 3.
Example 6
In this embodiment, a specific method for forming the through wiring in the thermal sensor described in the first to fifth embodiments will be described.
The through-wiring is generally formed by a method in which a through-hole is formed in a substrate, an insulating film is formed on the inner wall of the hole, and a metal is filled in the through-hole by a plating method as shown in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-68618 However, since the thickness of the substrate is required to be 150 μm or more in the thermal sensor, the length of the through wiring penetrating the substrate is also 150 μm or more. Considering the process, it is better that the substrate thickness is small. However, in the case of a thermal sensor, as described above, 150 μm or more is necessary in terms of heat loss. Therefore, it is difficult with the conventional method, and a special method is required for forming the through wiring. For example, when a 100 μm-sized through hole is made on a 400 μm thick substrate, the through hole is easily formed by normal plasma anisotropic etching because the aspect ratio (hole length / diameter) of the through hole is relatively small. it can. However, if the metal is completely filled into a large through hole by a plating method, the working time and material cost increase. When the through hole cannot be completely filled, a concave portion is formed on the back surface, and photolithography process after the through wiring becomes difficult. On the other hand, if the through hole is made as small as about 4 μm, for example, the surface of the through hole can be covered with a conductive material by a general metal film forming method such as a CVD method or a plating method. The ratio becomes as large as 100, and it is difficult to embed the conductive material uniformly over the entire length of the through hole. Also, this large aspect ratio makes it difficult to etch through holes.
FIGS. 8 (a) to (e1, 2) are views for explaining a method of forming a through wiring according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of forming the through wiring is described with reference to the drawings.
In FIG. 2A, a silicon nitride film 7 having a thickness of, for example, about 1 μm is formed on a silicon wafer 1 having a thickness of about 400 μm, which is a plate-like substrate, by a method such as sputtering. Next, a contact hole 30 is formed by opening a part of the silicon nitride film 7 in a region where the through wiring is formed. The surface wiring 3 is electrically connected to the through wiring via the contact hole 30. Next, for example, a thermal resistor film 2 made of platinum or the like having a thickness of 0.2 μm is formed by vapor deposition or sputtering. Then, it anneals at about 600 degreeC for several hours for stabilization. The platinum film 2 is patterned using a photoengraving method, a wet etching method, a dry etching method, or the like to form a heating portion (thermal resistance film) 2 and a surface wiring 3 having a pattern as shown in FIG. Next, a silicon nitride film 8 having a thickness of about 0.8 μm is formed as a protective film on the platinum films 2 and 3 by a sputtering method or the like. Next, desired patterning is performed on the surface opposite to the surface on which the support films 7 and 8 are arranged using a photoengraving method or the like, for example, until the silicon nitride film 7 is exposed by reactive ion beam etching. A through hole 31 having a size of about 100 μm is formed by performing anisotropic etching of Si. At this time, etching is performed until the surface wiring 3 of the contact hole portion 30 is exposed. Since the aspect ratio of the through hole is as small as about 4, the through hole can be easily formed by ordinary plasma anisotropic etching.
Next, as shown in FIG. 5B, after an insulating film 32 such as a silicon nitride film is formed on the wall surface of the through hole 31 and the back surface of the substrate 1 by a sputtering method or a CVD method, A portion of the insulating film 32 is removed. Note that the contact hole 30 formed before forming the surface wiring may be formed by etching the insulating film 7 from the through hole 31 side when part of the insulating film 32 is removed. Next, as shown in FIG. 3C, a molten metal droplet 33 such as solder having a diameter of about 70 μm is selectively driven into the through hole 31 by using, for example, an ink jet method, and the through hole 31 is molten metal. Fill with. By adjusting the number of liquid droplets to be injected into the through hole and filling the molten metal up to the back surface, a through wiring 34 as shown in FIG. At this time, the substrate 1 may be heated to accumulate molten metal droplets in the through-holes and then cooled and cured, or the substrate 1 may be placed after an appropriate amount of droplets has been injected without heating. It may be heated and melted and cured. By adjusting and embedding the through wiring material up to the surface of the through hole in this way, the concave portion of the through hole portion on the back surface is eliminated, and the subsequent photolithography process is facilitated.
Next, as shown in (e1) in the figure, for example, an AlSi film is formed as a wiring film on the back surface by sputtering or the like. The back surface wiring film 10 is formed by etching the back surface wiring film by performing desired patterning using a photoengraving method or the like. Next, a silicon nitride film having a thickness of about 0.8 μm is formed as the back surface protective film 11 by sputtering or the like. Next, a part of the back surface protective film 11 on the back surface wiring 10 is etched using a photoengraving method or the like to form the output portion 12. Inputs and outputs of various sensors such as a heat generating part and a signal detection part formed on the surface by the through wiring 34 and the back surface wiring 10 can be taken out from the back surface output unit 12.
Further, if the connection bumps 35 are directly formed in the through wiring portion as shown in FIG.
In both (e1) and (e2) in the figure, the substrate 1 is finally etched from the side where the backside wiring is formed, and the portion where the thermal resistor film 2 is formed is finished into the diaphragm portion 5.
Moreover, in the said Example, although solder was used as a molten metal, this may be another molten metal.
Furthermore, plasma anisotropic etching is used as the etching of the substrate of the through hole and the diaphragm portion. However, this may be wet etching using an alkaline solution such as KOH, or may be opened simultaneously. FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of a process in the case where the etching of the through hole and the substrate of the diaphragm portion is simultaneously performed by wet etching. A forming method will be described with reference to the drawings. In FIG. 2A, a silicon nitride film 7 having a thickness of, for example, about 1 μm is formed on a silicon wafer 1 having a thickness of about 400 μm, which is a plate-like substrate, by a method such as sputtering. Next, a contact hole 30 is formed by opening a part of the silicon nitride film 7 in a region where the through wiring is formed. The contact hole 30 electrically connects the surface wiring 3 to the through wiring. Next, for example, a thermal resistor film 2 made of platinum or the like having a thickness of 0.2 μm is formed by vapor deposition or sputtering. Then, it anneals at about 600 degreeC for several hours for stabilization. The platinum film 2 is patterned using a photoengraving method, a wet etching method, a dry etching method, or the like to form a heating portion (thermal resistor film) 2 and a surface wiring 3 having a pattern as shown in FIG. Next, a silicon nitride film 8 having a thickness of about 0.8 μm is formed as a protective film on the platinum films 2 and 3 by a sputtering method or the like. Next, desired patterning is performed using a photoengraving method or the like on the surface opposite to the surface on which the support films 7 and 8 are arranged so that the portions of the through holes and the diaphragm are etched. Then, anisotropic etching of Si is performed by wet etching using an alkaline solution such as KOH until the silicon nitride film 7 is exposed, thereby forming a through hole 31 and a diaphragm 5 having a size of about 600 μm. At this time, the surface wiring 3 of the contact hole 30 is also exposed. When the Si wafer having the orientation (100) is used as the base material, the etching stops on the (111) plane, so that a slope of 54.7 degrees is formed as shown in the figure. Therefore, if the opening on the back side of the through hole is designed to be 600 μm square, the opening on the front side becomes 34 μm square.
Next, as shown in FIG. 5B, after an insulating film 32 such as a silicon nitride film is formed on the wall surface of the through hole 31 and the back surface of the substrate 1 by a sputtering method or a CVD method, a portion of the contact hole 30 is formed. Then, the insulating film 32 in the diaphragm 5 is removed. As described in the explanation of FIG. 8B, the contact hole 30 formed before the surface wiring formation may be formed by simultaneously etching the insulating film 32 and the insulating film 7 at this time.
Next, as shown in FIG. 3C, a molten metal droplet 33 such as solder having a diameter of about 70 μm is selectively driven into the through hole 31 by using, for example, an ink jet method, and the through hole 32 is melted into the molten metal. Fill with.
Next, as shown in (d) in the figure, the number of droplets to be injected into the through hole is adjusted to fill the molten metal up to the back surface to form the through wiring 34. At this time, the substrate 1 may be heated to accumulate molten metal droplets in the through-holes and then cooled and cured, or the substrate 1 may be placed after an appropriate amount of droplets has been injected without heating. It may be heated and melted and cured.
Next, as shown in (e1) in the figure, for example, an AlSi film is formed as a wiring film on the back surface by sputtering or the like. The back surface wiring film 10 is formed by etching the back surface wiring film by performing desired patterning using a photoengraving method or the like. Next, a silicon nitride film having a thickness of about 0.8 μm is formed as the back surface protective film 11 by sputtering or the like. Next, a part of the back surface protective film 11 on the back surface wiring 10 is etched using a photoengraving method or the like to form the output portion 12. Inputs and outputs of various sensors such as a heat generation unit and a signal detection unit formed on the surface by the through wiring 4 and the back surface wiring 10 can be taken out from the back surface output unit 12.
Further, if the connection bumps 35 are directly formed in the through wiring portion as shown in FIG.
In FIG. 8, (b) and thereafter are the same as (b) and thereafter in FIG.
Example 7
In the present embodiment, another example of the specific method for forming the through wiring in the thermal sensor described in the first to fifth embodiments will be described.
10 and 11 are diagrams for explaining an example of another method for forming the through wiring according to the embodiment of the present invention. FIG. 10 is a perspective view, and FIG. 11 is a process diagram according to the formation procedure. Hereinafter, the forming method will be described with reference to the drawings.
First, a method for creating a through wiring portion will be described with reference to FIG. A silicon wafer containing a high concentration of N-type or P-type impurities is used as the substrate 1. As shown in FIG. 2A, an array of fine through holes 41 having a width of about 5 μm is formed so as to surround the periphery of the through wiring forming portion of the silicon wafer 1 having a thickness of about 400 μm, which is a plate-like substrate. At this time, the pitch of the arrangement of the fine through holes 41 is set so that the silicon wall between the adjacent fine through holes becomes thin. For example, the Si wall is set to about 2 μm. These fine through holes are formed by a method such as dry etching of silicon using ICP-RIE (Inductively Coupled Plasma Reaction Ion Etching) or electrochemical etching using an electrochemical reaction between silicon and hydrofluoric acid aqueous solution, for example. .
Next, the periphery of the fine through hole 41 is oxidized by oxidizing the substrate 1 in an oxygen atmosphere of 900 ° C. or higher. Although the oxidized substrate surface portion is removed here, it may be left as needed. When oxidized by about 1 μm or more, as shown in FIG. 5B, the silicon wall between adjacent fine through holes is completely oxidized to form a donut-shaped insulating layer 42 made of a silicon oxide film. The portion of the base material 1 that remains unoxidized surrounded by the insulating layer 42 becomes the through wiring 43. The through wiring 43 is formed by the base material 1, but the other part of the element substrate and the through wiring 43 are electrically separated by the insulating layer 42. If the wiring on the front surface side and the wiring on the back surface side of the substrate 1 are connected to the through wiring 43, the input / output of the element formed on the front surface can be taken out from the back surface side. The resistance of the through wiring is determined by the resistance of the substrate 1. For example, when a high-concentration p-type silicon substrate of 0.005 Ωcm is used as the base material 1, if the size of the through wiring portion 43 is 200 μm × 200 μm, the resistance of the through wiring is 0.5Ω. This is sufficiently smaller than the resistance value of the thermosensitive resistance film of several hundred to several thousand Ω.
A method for producing a thermal sensor element using the above-described through wiring will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 10A, the substrate 1 on which the through wiring 43 is formed by the method of FIG. 10 is prepared. Next, as shown in FIG. 2B, a silicon nitride film 7 having a thickness of about 1 μm, for example, is formed on the surface of the substrate 1 by a method such as sputtering. Next, a contact hole 30 is formed by opening the silicon nitride film 7 on the through wiring 43. The surface wiring 3 is electrically connected to the through wiring 43 through the contact hole 30. Next, for example, a thermal resistor film 2 made of platinum or the like having a thickness of 0.2 μm is formed by vapor deposition or sputtering. Then, it anneals at about 600 degreeC for several hours for stabilization. The platinum film 2 is patterned using a photoengraving method, a wet etching method, a dry etching method, or the like to form a heat generating portion 2 and a surface wiring 3 having a pattern as shown in FIG. Next, a silicon nitride film 8 having a thickness of about 0.8 μm is formed as a protective film on the platinum films 2 and 3 by a sputtering method or the like. Next, as shown in FIG. 3C, a silicon nitride film 9 having a thickness of about 0.5 μm is formed on the back surface by sputtering or the like, and a part 43 of the insulating film 9 in the through wiring 43 is photolithography. Open by law. Next, for example, an AlSi film is formed as a wiring film on the back surface by sputtering or the like. The backside wiring film 10 is formed by performing desired patterning and etching on the backside wiring film by a photoengraving method or the like. Next, a silicon nitride film having a thickness of about 0.8 μm is formed as the back surface protective film 11 by sputtering or the like. Next, a part of the back surface protective film 11 on the back surface wiring 10 is etched by a photoengraving method or the like to form the output portion 12.
Finally, as shown in (d) in the figure, the substrate 1 is etched from the back surface to form the diaphragm portion 5. In this way, input / output of various sensors such as a heat generation unit and a signal detection unit formed on the surface by the through wiring 43 and the back surface wiring 10 can be taken out from the back surface output unit 12.
In the step (c) in the figure, after the insulating film 9 is formed and the opening 44 is formed, connection bumps are provided as shown in FIG. 8 and FIG. 9 (e2) in Example 6 above. It may be an input / output unit.
Example 8 FIG.
In the first to seventh embodiments, the example of the flow rate sensor has been described as the thermal sensor. However, another thermal sensor, for example, a thermal pressure sensor in which a pressure receiving diaphragm and a thermal sensor are combined may be used. . FIG. 12 is a schematic view showing an external appearance when the thermal sensor of the present invention is used as a pressure sensor, and FIG. 13 is a cross-sectional view showing a mounting form. FIG. 13 shows a pressure sensor mounting form when the same bump connection as that of the flow sensor mounting form shown in FIG. 7 of Example 5 is used. In the figure, the structure and the manufacturing method of the thermal sensor element 100 can be the same as those of the thermal flow sensor shown in the first to seventh embodiments. Reference numeral 45 denotes a diaphragm housing formed of a metal such as SUS or Kovar. When pressure is applied, the thin film diaphragm portion 46 expands toward the thermal sensor element 100. 47 is a spacer that defines a gap of several tens of μm between the diaphragm 46 and the thermal sensor element 100, and is formed of, for example, polyimide resin. An upper portion of the spacer 47 is a pressure receiving portion, and a lower portion is a sensor portion to constitute a pressure sensor. In the flow rate sensor, the flow rate was measured using the fact that the amount of heat taken away by the gas flowing on the heat generating portion 2 of the sensor changes according to the flow rate. The pressure is measured by using the fact that the distance from the heat generating portion changes according to the pressure (P in the figure), thereby changing the amount of heat taken from the heat generating portion to the diaphragm 46. A wiring board 13 connects the thermal sensor element 100 and the signal processing circuit element 17 and is formed of, for example, glass epoxy resin. 14 is a wiring layer of the wiring substrate 13 formed on both surfaces of the wiring substrate 13 and is electrically connected to the input / output pads 12 of the thermal sensor by bumps 15. Further, the bumps 16 are connected to the input / output pads 17 a of the signal processing circuit element 17. The bumps 15 and 16 are made of, for example, molten metal such as solder or gold. Reference numeral 18 denotes a sealing material such as an epoxy resin for fixing and sealing the element and the circuit board. The bump connection method is the same as in FIG. 6 of the fourth embodiment. After the thermal sensor element 100 and the signal processing circuit element 17 are connected to the wiring board 13 by the bumps 15 and 16, a sealing material 18 such as an epoxy resin is placed between the sensor element 100 or the signal processing circuit element 17 and the circuit board 13. Cured in. Finally, the diaphragm housing 45 and the sensor element 100 are bonded to each other with an adhesive or the like at the spacer 47, or the circuit board 13 is pressed against the diaphragm housing 45 with a spring or the like and fixed.
When a conventional thermal sensor that extracts output from the surface is used as the sensor unit, it is necessary to draw the output from the output pad to the outside of the diaphragm housing, and the substrate is enlarged accordingly, so a sensor smaller than the diaphragm housing The device could not be realized. A sensor element smaller than the diaphragm housing can be realized by the structure of this embodiment. Further, the size including the signal processing circuit can be reduced.
Industrial applicability
The thermal sensor according to the present invention is used for a flow rate sensor and a pressure sensor for measuring an intake air amount of an internal combustion engine for vehicles, for example.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an external appearance of an element portion of a thermal sensor (flow rate sensor) according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a mounting form of the thermal sensor. FIG. 3 is a schematic view of a sensor element different from FIG.
FIG. 4 is a schematic top view of the element portion of the thermal sensor according to the second embodiment of the present invention, and shows the layout of the heating element and the through wiring.
FIG. 5 is a schematic view showing the appearance of the element portion of the thermal sensor according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a mounting form of the thermal sensor according to the fourth embodiment of the present invention, and shows a specific example of the mounting form of the thermal sensor shown in the first to third embodiments. is there.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a mounting form of the thermal sensor according to the fifth embodiment of the present invention, and an example of bump connection as a specific example of the mounting form of the thermal sensor shown in the first to third embodiments. Is shown.
FIG. 8 shows the manufacturing process of the thermal sensor according to the sixth embodiment of the present invention in the order of (a) to (e1) to (e2), particularly for showing the formation process of the through wiring. FIG. 9 is a process diagram showing an example in which the through hole and the diaphragm are formed by a wet etching method different from the plasma etching of FIG.
FIGS. 10 and 11 are views for explaining the manufacturing process of the thermal sensor according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 10 is a partial perspective view for explaining the formation of the through hole. FIG. 11 is a diagram for illustrating a process of forming through wirings in order from (a) to (e1) to (e2) using the through holes formed in FIG.
FIG. 12 is a schematic view showing the external appearance of the element part of a thermal sensor (pressure sensor) according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a cross-sectional view showing a sensor mounting form.
FIG. 14 is an external view of a sensor element showing the external appearance of a conventional thermal sensor, and FIG. 15 is a schematic cross-sectional view including the mounting form of the thermal sensor of FIG.
