JP5974595B2 - 半導体センサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体センサ及びその製造方法に関する。

従来から、半導体で形成されたダイヤフラムを備えた応力感知センサ素子を基板上に固定する際には、基板からの応力を応力感知に影響させない観点から、弾性を全く有しない接着樹脂ではなく、低弾性率を有する接着樹脂を用いる場合が多い。

図１は、従来の半導体センサの構成を示した図である。図１において、基板２５０上に、ダイヤフラム部２１１と台座２１２を有するセンサ素子２１０が、低弾性樹脂２２０により接着されている。このように、低弾性樹脂２２０を用いてセンサ素子２１０を基板２５０に接着することにより、エポキシ樹脂等の硬度が高い樹脂を用いた場合よりも、基板２５０からの応力の伝搬を低減させることができる。しかしながら、低弾性樹脂２２０を用いると、ダイヤフラム部２１１の表面に形成された電極と基板上の端子とのワイヤボンディングの際、ダイヤフラム部２１１の固定が弱く、超音波の振動が低弾性樹脂２２０を介して逃げてゆき、ワイヤボンディングを適切に行うことができないという問題があった。

図２は、ワイヤボンディングを行い易くするために、ビーズ２２１が混入したビーズ混合低弾性樹脂２２２を用いた従来の半導体センサの構成を示した図である。図２の構成によれば、センサ素子２１０の基板２５０への実装に、ビーズ混合低弾性樹脂２２２を用いたことにより、超音波が逃げなくなり、ワイヤボンディングを適切に行うことができる。

しかしながら、ビーズ２２１の有無に関わらず、センサ素子２１０の裏面全体に低弾性樹脂２２０が介在するような構成とすると、センサ素子２１０と低弾性樹脂２２０との熱膨張係数の差により生ずる熱歪みの影響が大きくなり、センサ特性が悪化するという問題を生じた。特に、センサ素子２１０の中央部に低弾性樹脂２２０が介在する場合には、特性の悪化がより大きくなる。また、ビーズ混合低弾性樹脂２２２を用いた場合、余分な高さ増に繋がり、低背化を図ることができないという問題もあった。

かかる問題を解消するために、センサ素子２１０の中央部に低弾性樹脂２２０が介在しないように、センサ素子２１０の外周部のみに低弾性樹脂２２０を塗布して実装を行う方法が考えられる。

図３は、低弾性樹脂を線塗布又は点塗布した半導体センサの構成を示した図である。図３（Ａ）は、センサ素子の実装前の側断面図であり、図３（Ｂ）は、センサ素子の実装前の基板の平面図である。また、図３（Ｃ）は、センサ素子の実装後の側断面図であり、図３（Ｄ）は、センサ素子の実装後のセンサ素子の裏面を示した図である。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、基板２５０の中央部には低弾性樹脂２２０を塗布せず、その周囲に低弾性樹脂２２０を塗布する。しかしながら、図３（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、センサ素子２１０を基板２５０上に実装した際、低弾性樹脂２２０が潰れてセンサ素子２１０の台座２１２のほぼ全体に広がってしまい、センサ素子２１０の中央部にも低弾性樹脂２２０が介在してしまうという問題を生じた。低弾性樹脂２２０の量を相当に高精度に制御すれば、中央部に低弾性樹脂２２０が介在しないようにすることも不可能ではないが、確実性に欠けることから、量産性の観点から採用は困難であるという問題があった。

一方、実装基板からのセンサ素子への応力の低減という観点では、ダイヤフラムを有するＭＥＭＳ素子が実装基板に実装されているＭＥＭＳデバイスであって、シリコン基板からなるＭＥＭＳ素子の実装面に突起物が形成されており、突起物と実装基板とが接着剤層を介して接続されているＭＥＭＳデバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる構成により、ＭＥＭＳ素子と実装基板との間にギャップが形成され、実装基板からＭＥＭＳ素子への応力を低減できる。

また、半導体基板からなる基体の一面においてダイヤフラム部が形成され、ダイヤフラム部とは反対側の他面に、少なくとも一組以上の凹部と凸部とを備え、接着機能を持つ材料によりパッケージ筐体に接着された圧力センサが知られている（例えば、特許文献２参照）。かかる構成により、圧力センサとパッケージ筐体とは凸部のみで接触することとなり、接触面積が大幅に減少するため、パッケージに外力が印加された場合に、筐体から圧力センサ本体に伝搬する外力を低減することができるとともに、凹部が機械的ストレスの逃げ場として機能し、ダイヤフラム部が受ける機械的ストレスを緩和することができる。

特開２０１２−６０９２号公報 特開２０１０−１８１３８６号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、ダイヤフラムの周囲の部分のみが実装基板との接触面であるにも関わらず、更に当該接触面に突起物が形成され、当該突起物のみが実装基板との接触面となった状態で接着が行われているために、ＭＥＭＳ素子と実装基板との接触面積が小さく、接合強度が弱くなるという問題があった。

同様に、上述の特許文献２に記載の構成においても、圧力センサとパッケージ筐体とが凸部のみで接触し、接触面積が大幅に減少するため、筐体との接合強度が大幅に低減してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、センサ素子と被実装面との接合強度を維持しつつ、接着樹脂とセンサ素子との熱膨張係数の相違により生じる応力の影響を低減させ、センサ特性を安定化させ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する。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る半導体センサは、平面状の所定の被実装面上に実装されたセンサ素子（１０）を含む半導体センサであって、
前記被実装面は、基板（５０）上に実装された制御ＩＣ（３０）の上面であり、
前記センサ素子（１０）の実装面は、前記センサ素子（１０）のセンサ面を構成する部品（１１）を支持する台座（１２）の裏面であり、
前記台座（１２）の裏面には、前記台座（１２）の裏面の中心及び角を通る対角線上に溝（１３）が形成されており、
前記センサ素子（１０）が、前記溝（１３）によって分離された複数の島状の領域に形成された低弾性樹脂を含む接着樹脂層（２０）を介して前記被実装面上に実装されている。

本発明の他の態様に係る半導体センサの製造方法は、センサ素子（１０）の実装面を構成する前記センサ素子（１０）の台座（１２）が格子状に配置された集合基板（１２００）を用意する工程と、
格子状に配置された前記台座（１２）の各々の中心及び角を通る対角線上に溝（１３）を一括して形成する工程と、
前記集合基板（１２００）を切断し、前記台座（１２）を個片化する工程と、
前記実装面の前記溝（１３）によって分離された複数の島状の領域に低弾性樹脂を含む接着樹脂（２０）を塗布し、基板（５０）上に実装された制御ＩＣ（３０）の上面に前記センサ素子（１０）を接着して実装する工程と、を有する。

本発明によれば、センサ素子の被接合面との接合強度を保ちつつ、センサ特性を安定化させることができる。

従来の半導体センサの構成を示した図である。 ビーズ混合低弾性樹脂を用いた従来の半導体センサの構成を示した図である。 低弾性樹脂を線塗布又は点塗布した半導体センサの構成を示した図である。図３（Ａ）は、センサ素子の実装前の側面図である。図３（Ｂ）は、センサ素子の実装前の基板の平面図である。図３（Ｃ）は、センサ素子の実装後の側面図である。図３（Ｄ）は、センサ素子の実装後のセンサ素子の裏面を示した図である。 本発明の実施形態１に係る半導体センサの一例を示した図である。 センサ素子のダイヤフラム面の一例を示した平面構成図である。 実施形態１に係る半導体センサのセンサ素子の裏面を示した図である。 本発明の実施形態１に係る半導体センサのセンサ素子の製造方法の一例を示した図である。図７（Ａ）は、実施形態１に係る半導体センサのセンサ素子の製造方法の一例の接合工程の接合前の状態を示した図である。図７（Ｂ）は、実施形態１に係る半導体センサのセンサ素子の製造方法の一例の接合工程の接合後の状態を示した図である。図７（Ｃ）は、実施形態１に係る半導体センサのセンサ素子の製造方法の一例の溝形成工程を示した図である。 本発明の実施形態１に係る半導体センサのセンサ素子の製造方法の一例を示した図である。図８（Ａ）は、複数のセンサ素子及び台座が形成されたウエハの一例を示した図である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の領域Ａの拡大図である。 センサ素子１０の基板５０への実装方法の一例を示した図である。図９（Ａ）は、基板用意工程の一例を示した図である。図９（Ｂ）は、制御ＩＣ実装工程の一例を示した図である。図９（Ｃ）は、樹脂塗布工程の一例を示した図である。図９（Ｄ）は、センサ素子実装工程の一例を示した図である。図９（Ｅ）は、ワイヤボンディング工程の一例を示した図である。図９（Ｆ）は、リッド取り付け工程の一例を示した図である。 樹脂塗布工程とセンサ素子実装工程のセンサ素子の実装面を示した図である。図１０（Ａ）は、樹脂塗布工程におけるセンサ素子の実装面の一例を示した図である。図１０（Ｂ）は、センサ素子実装工程におけるセンサ素子の実装面の一例を示した図である。 本発明の実施形態２に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。 本発明の実施形態３に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。 本発明の実施形態４に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。 本発明の実施形態５に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。 本発明の実施形態６に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。 本発明の実施形態７に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。 本発明の実施形態８に係る半導体センサの一例を示した図である。 本発明の実施形態９に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。図１８（Ａ）は、実施形態９に係る半導体センサのセンサ素子の一例の断面構成図である。図１８（Ｂ）は、実施形態９に係る半導体センサのセンサ素子の一例の裏面平面図である。 本発明の実施例に係る半導体センサの温度特性を比較例とともに示した図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

〔実施形態１〕
図４は、本発明の実施形態１に係る半導体センサの一例を示した図である。図４において、実施形態１に係る半導体センサは、センサ素子１０と、接着樹脂２０と、制御ＩＣ（Integrated Circuit、集積回路）３０と、接着樹脂４０と、基板５０と、ボンディングワイヤ６０と、リッド７０を有する。ここで、センサ素子１０は、ダイヤフラム部１１と、台座１２とを有する。また、ダイヤフラム部１１は、ダイヤフラム面１１１と、ダイヤフラム支持部１１２とを有する。更に、台座１２の中央部には溝１３が形成されており、リッド７０は、貫通穴７１を有する。

実施形態１に係る半導体センサは、以下のような構成を有する。即ち、３段の面を有する基板５０の下段面上に、接着樹脂４０により制御ＩＣ３０が接着されており、更に制御ＩＣ３０上に接着樹脂２０によりセンサ素子１０の台座１２が接着されている。接着樹脂４０は、制御ＩＣ３０の下面全体に存在するが、台座１２は、中央部に溝１３が形成されており、溝が形成されていない領域にのみ接着樹脂２０が存在する。センサ素子１０のダイヤフラム面１１１上及び制御ＩＣ３０上には配線用の端子としてパッドがあり（図示せず）、パッド同士がボンディングワイヤ６０により電気的に接続されている。また、基板５０の中段の表面にも配線用の端子としてパッドが設けられており（図示せず）、制御ＩＣ３０と基板５０のパッド同士もボンディングワイヤ６０で電気的に接続されている。基板５０の上段には、リッド７０が設置され、センサ素子１０を覆っている。また、リッド７０の中央には、貫通孔７１が設けられ、ダイヤフラム面１１１が外部の圧力を感知できるように構成されている。

センサ素子１０は、所定の物理量を検出するための素子であり、実施形態１に係る半導体センサにおいては、絶対圧力を検出する。ここで、絶対圧力とは、完全真空（又は絶対真空）を基準とした圧力であり、それ故、センサ素子１０は、真空状態に保たれた真空基準室１４を有する。なお、本実施形態においては、センサ素子１０は、圧力センサ素子である例を挙げて説明するが、本発明は、基板５０からの応力の影響を排除する必要がある種々のセンサ素子１０に用いることができる。

センサ素子１０は、ダイヤフラム部１１と、台座１２とを備える。ダイヤフラム部１１は、センサ素子１０のセンサ面を構成する部品であり、圧力により発生した応力を、電気信号に変換して検出する。ダイヤフラム部１１は、ダイヤフラム面１１１と、ダイヤフラム支持部１１２とを有する。ダイヤフラム面１１１は圧力を検出する面であり、薄膜状に形成される。ダイヤフラム面１１１は、圧力が加わると撓みが生じ、その撓みにより、ダイヤフラム面１１１に印加された絶対圧力が検出できるように構成されている。また、ダイヤフラム支持部１１２は、ダイヤフラム面１１１を支持する支持部である。

図５は、センサ素子１０のダイヤフラム面１１１の一例を示した平面構成図である。ダイヤフラム面１１１は、ピエゾ抵抗１１１１と、不純物抵抗配線１１１２と、金属配線１１１３と、パッド１１１４とを備える。ピエゾ抵抗１１１１及び不純物抵抗配線１１１２は、ホイートストーンブリッジ回路を構成し、出力電圧を検出できるように構成されている。ピエゾ抵抗１１１１は、圧電素子の一種であり、印加される圧力に応じて抵抗値が変化する。よって、ピエゾ抵抗１１１１を用いたホイートストーンブリッジ回路は、出力電圧の変化により、ダイヤフラム面１１１に印加された圧力が検出できるように構成されている。また、金属配線１１１３は、ホイートストーンブリッジ回路を形成するための配線であり、パッド１１１４は、外部との電気的接続を行うための端子又は電極である。外部からパッド１１１４に電源を供給してホイートストーンブリッジ回路に電圧を印加し、圧力の印加によるピエゾ抵抗１１１１の抵抗値の変化から、ホイートストーンブリッジ回路の出力電圧の変化を検出することにより、ダイヤフラム面１１１に印加された絶対圧力を検出することができる。例えば、ダイヤフラム面１１１を図５に示したように構成することにより、センサ素子１０は、絶対圧力を検出することができる。

図４に戻る。ダイヤフラム部１１は、半導体により構成されてよく、例えば、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いることにより、シリコン活性層でダイヤフラム面１１１を形成し、埋め込み酸化膜及び裏面のシリコン基板でダイヤフラム支持部１１２を形成することができる。

次に、センサ素子１０の台座１２について説明する。台座１２は、ダイヤフラム部１１を支持する支持部材であり、例えば、台座１２の外周に沿った端部の表面上にダイヤフラム部１１のダイヤフラム支持部１１２の裏面が接着固定される。台座１２は、例えば、ガラス基板や、シリコン基板から構成されてもよい。ガラス基板の場合には、多層化されたガラス基板が用いられてもよい。

台座１２の裏面は、センサ素子１０の実装面を構成し、被実装面である制御ＩＣ３０の上面に、接着樹脂２０を用いて接着されて固定される。

図６は、実施形態１に係る半導体センサのセンサ素子１０の裏面を示した図である。図６に示すように、センサ素子１０の実装面を構成する台座１２の裏面には、溝１３が形成されている。溝１３は、台座１２の中心を通るように構成され、台座１２の中央に接着樹脂２０が介在しないように構成されている。これにより、センサ素子１０の中央部は、接着樹脂２０とセンサ素子１０との線膨張係数の差により生じる応力の影響を大幅に低減でき、半導体センサの温度特性を安定化させることができる。

実施形態１においては、２本の溝１３が台座１２の裏面の対角線上に形成されて４つの角を通っており、分離した４つの三角形の島が溝１３により形成された形状となっている。センサ素子１０においては、角に応力が集中する傾向があるため、図６に示すように、中心及び角を通る溝１３を形成することが好ましい。これにより、基板５０からの応力を効果的に低減させることができる。

しかしながら、溝１３は、中心を通っていれば、角を通っていることは必須ではなく、その他の形状をとることも可能である。また、溝１３は、図６においては、総て台座１２の外周に到達しているが、溝１３が端まで到達せず、中心を含んで途中で切れているような状態であっても、中心を通っていれば、温度特性を向上させる効果を得ることができる。更に、実施形態１においては、溝１３は直線状に形成されているが、中心を通っていれば、曲線状に形成することも可能である。

このように、本実施形態に係る半導体センサの溝１３の形状は、用途に応じて種々の形状を採ることができる。なお、これらの具体的な態様については、実施形態２以降で詳細に説明する。

図４に戻る。図６において説明したように、センサ素子１０の台座１２の裏面には、接着樹脂２０を台座１２の中央部に介在させないように溝１３が形成されており、これにより半導体センサの温度特性を向上させることができる。

接着樹脂２０は、センサ素子１０の台座１２を制御ＩＣ３０上に接着して実装するための接着手段である。接着樹脂２０は、用途に応じて適切な接着機能を有する樹脂が選択されてよく、例えば、低弾性樹脂が用いられてもよい。

制御ＩＣ３０は、センサ素子１０を制御するためのＩＣである。制御ＩＣは、センサ素子１０の下方に積層して設けられ、センサ素子１０の被実装面を構成している。なお、制御ＩＣ３０の上面は、平面状となっており、センサ素子１０の実装が可能な形状を有している。

接着樹脂４０は、制御ＩＣ３０を基板５０上に接着して実装するための接着手段である。接着樹脂４０は、例えば、接着樹脂２０と同様のものが選択されて用いられてもよい。

基板５０は、センサ素子１０を収容する筐体として用いられる。実施形態１においては、基板５０は、３段の段差を有して構成されている。最下段の底面に制御ＩＣ３０及びセンサ素子１０を積層して実装し、中段でパッドを有して制御ＩＣ３０との配線を行い、最上段でリッド７０を支持する構成を有する。なお、基板５０は、用途に応じて種々の材料から構成されてよい。

ボンディングワイヤ６０は、配線用の金属線であり、例えば、金ワイヤ等が利用されてよい。

リッド７０は、センサ素子１０及び制御ＩＣ３０を覆うカバーであり、用途に応じて、種々の材料からなるリッド７０が用いられてよい。リッド７０の中央部には貫通穴７１が設けられており、センサ面となるダイヤフラム面１１１が外気の圧力を感知できるように構成されている。

図７は、本発明の実施形態１に係る半導体センサのセンサ素子の製造方法の一例を示した図である。図７（Ａ）は、実施形態１に係る半導体センサのセンサ素子の製造方法の一例の接合工程の接合前の状態を示した図であり、図７（Ｂ）は、実施形態１に係る半導体センサのセンサ素子の製造方法の一例の接合工程の接合後の状態を示した図である。また、図７（Ｃ）は、実施形態１に係る半導体センサのセンサ素子の製造方法の一例の溝形成工程を示した図である。

図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、接合工程においては、ダイヤフラム部１１と台座１２とが対向して配置され、真空基準室１４を真空にした状態でダイヤフラム部１１と台座１２とを接合する。これにより、台座１２にダイヤフラム部１１が支持された状態になるとともに、ダイヤフラム部１１と台座１２との間の空間に真空基準室１４が形成される。なお、ダイヤフラム部１１と台座１２との接合は、種々の接合材、接着剤等の接合手段を用いて行うことができる。

図７（Ｃ）に示すように、溝形成工程においては、台座１２の露出面に、ブレード８０等の加工ツールを用いて溝１３を形成する。このように、溝１３の形成は、例えば、ブレード８０を用いたダイシング等の機械的加工により行うことができる。

図８は、本発明の実施形態１に係る半導体センサのセンサ素子の製造方法の一例を示した図である。図７においては、模式的に、１個ずつセンサ素子１０を製造してゆく例を挙げて説明した。しかしながら、実際に量産化して生産を行う場合、溝１３も一括して形成することが好ましい。図８においては、そのような、量産化に対応したセンサ素子の製造方法について説明する。

図８（Ａ）は、複数の台座が形成されるダイシング前のウエハの一例を示した図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の領域Ａの拡大図である。図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、台座１２は、ウエハ１２００をダイシングライン１２０１に沿って格子状にダイシングし、個片化することで複数を一括して製造する。溝１３は、ダイシング前のウエハ１２００に台座１２となる領域の対角線上を横切るようにして、ブレード８０等による機械加工で一括して形成される。図８（Ｂ）に示すように、台座１２はダイシングライン１２０１によって格子状に区画されて配列された領域である。そして、個々の台座１２の反対面には、既にダイヤフラム部１１が格子状に配列して形成された半導体ウエハが接合されており、真空基準室１４が形成された状態である。つまり、ウエハ１２００の表面側には、ダイヤフラム部１１を一括して接合し、その後、ウエハ１２００の裏面を上面にし、溝１３をブレード８０等による機械加工で形成する。その後は、ウエハ１２００側からダイシングライン１２０１に沿ってウエハ１２００及びダイヤフラム部１１が格子状に配列して形成された半導体ウエハを一括でダイシングして台座１２及びダイヤフラム部１１を個片化することにより、個々のせンサ素子１０を製造することができる。

このように、溝１３は、ウエハ１２００上に格子状に一括して形成することができる。なお、ウエハ１２００は、台座１２をガラスとする場合には、ガラスウエハとして構成され、台座１２を半導体とする場合には、半導体ウエハとして構成される。

なお、図８（Ｂ）においては、ダイヤフラム部１１が一括で形成される半導体ウエハをウエハ１２００に接合してから溝１３を形成する例を説明したが、ダイヤフラム部１１が形成された半導体ウエハが接合されていない状態でウエハ１２００に溝１３を一括して形成し、その後にダイヤフラム部１１が形成された半導体ウエハを接合して個片化してもよい。この場合には、ウエハ１２００に溝１３を形成するプロセスとなるので、ブレード８０等を用いた機械加工の他、エッチングにより溝１３を形成することも可能である。

また、この製造方法の場合には、溝１３を形成してから、ダイシングライン１２０１に沿ったダイシングにより台座１２を個片化し、その後に個々の台座１２に個片化されたダイヤフラム部１１を接合し、各センサ素子１０を形成してもよい。

このように、実装面に溝１３を有する台座１２は、種々の方法を用いて、ウエハ１２００上に一括して形成することができる。

図９は、センサ素子１０の基板５０への実装方法の一例を示した図である。図９（Ａ）は、基板用意工程の一例を示した図である。基板用意工程においては、半導体センサの筐体となる基板５０が用意される。

図９（Ｂ）は、制御ＩＣ実装工程の一例を示した図である。制御ＩＣ実装工程においては、基板５０の底面上に制御ＩＣ３０が実装される。なお、制御ＩＣ３０の基板５０上への実装は、接着樹脂３０を用いて行ってもよい。

図９（Ｃ）は、樹脂塗布工程の一例を示した図である。樹脂塗布工程においては、被実装面となる制御ＩＣ３０の表面上に接着樹脂２０が塗布される。その際、台座１２に溝１３が形成されていない領域に対応する箇所に、接着樹脂２０が塗布される。

図９（Ｄ）は、センサ素子実装工程の一例を示した図である。センサ素子実装工程においては、センサ素子１０が制御ＩＣ３０上に実装され、センサ素子１０の実装面である台座１２の裏面が制御ＩＣ３０上に接着される。その際、溝１３が形成されていない領域に接着樹脂２０が広がり、中央部を含む溝１３が形成されている箇所には、接着樹脂２０が介在していない状態となる。

図９（Ｅ）は、ワイヤボンディング工程の一例を示した図である。ワイヤボンディング工程においては、ボンディングワイヤ６０を用いて、ダイヤフラム面１１１上のパッド１１１４（図５参照）と制御ＩＣ３０のパッド（図示せず）、制御ＩＣのパッド（図示せず）と基板５０のパッド（図示せず）とを接続する。

図９（Ｆ）は、リッド取り付け工程の一例を示した図である。リッド取り付け工程においては、基板５０の最上面にリッド７０が取り付けられる。なお、リッド７０の取り付けは、例えば、接着剤等の接合材を用いてもよいし、機械的に取り付けられてもよい。

図１０は、図９（Ｃ）で示した樹脂塗布工程と図９（Ｄ）で示したセンサ素子実装工程のセンサ素子の実装面を示した図である。

図１０（Ａ）は、樹脂塗布工程におけるセンサ素子の実装面の一例を示した図である。図１０（Ａ）に示すように、接着樹脂２０は、台座１２の裏面の溝１３の形成されていない領域に対応するように制御ＩＣ３０の上面に塗布される。

図１０（Ｂ）は、センサ素子実装工程におけるセンサ素子の実装面の一例を示した図である。センサ素子実装工程においては、センサ素子１０が制御ＩＣ３０の上面に押圧されて接合されるが、その際、接着樹脂２０は、溝１３が形成されていない領域の島状の領域内で薄く広がる。なお、溝１３が形成されている領域にも、接着樹脂２０が入り込む可能性があるが、溝１３が形成されているので、溝１３内に接着樹脂２０は収まり、台座１２の裏面には到達しない。

このように、実施形態１に係る半導体センサによれば、中心領域を含む溝１３が形成された箇所には、センサ素子１０の実装面である台座１２の裏面と被実装面である制御ＩＣ３０との間に接着樹脂２０が介在しないため、半導体センサの温度特性を向上させることができる。

〔実施形態２〕
図１１は、本発明の実施形態２に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。図１１に示すように、実施形態２に係る半導体センサにおいては、センサ素子１０１の実装面である台座１２１の裏面に、中心を通る１本の対角線からなる溝１３１が形成されている。

このように、中心を通る溝１３１であれば、溝１３１の本数を１本としてもよい。これにより、簡素な構成及び加工で半導体センサの温度特性を向上させることができる。また、実施形態２に係る半導体センサにおいては、溝１３１は、センサ素子１０１の実装面の中心を通るとともに、２つの角を通っているので、応力の集中し易いセンサ素子１０１の角への応力を低減することができる。

なお、その他の構成要素は、実施形態１に係る半導体センサと同様であるので、その説明を省略する。

〔実施形態３〕
図１２は、本発明の実施形態３に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。図１２に示すように、実施形態３に係る半導体センサにおいては、センサ素子１０２の実装面である台座１２２の裏面に、中心を通る十字の溝１３２が形成されている。

このように、中心を通る溝１３２であれば、十字をなす溝１３２を実装面に形成するようにしてもよい。この場合にも、センサ素子１０２を実装した際には、中心領域に接着樹脂２０が介在しない構成とすることができるので、半導体センサの温度特性を向上させることができる。

なお、その他の構成要素は、実施形態１に係る半導体センサと同様であるので、その説明を省略する。

〔実施形態４〕
図１３は、本発明の実施形態４に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。図１３に示すように、実施形態４に係る半導体センサのセンサ素子１０３は、台座１２３に形成された溝１３３の断面形状が三角形である点で、長方形である溝１３を有する実施形態１と異なっている。

このように、断面形状が三角形であるＶ字型の溝１３３を台座１２３の裏面に形成してもよい。例えば、ダイシングのブレード８０の先端の形状が三角状であり、Ｖ字型の溝１３３を形成する方が容易である場合には、そのまま三角状のブレード８０を利用することができる。この場合にも、溝１３３が形成された領域には、接着樹脂２０が介在しないので、半導体センサの温度特性を向上させることができる。

なお、その他の構成要素は、実施形態１に係る半導体センサと同様であるので、その説明を省略する。

〔実施形態５〕
図１４は、本発明の実施形態５に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。図１３に示すように、実施形態５に係る半導体センサのセンサ素子１０４は、台座１２４に形成された溝１３４の断面形状が台形である点で、実施形態１及び４に係る半導体センサと異なっている。

このように、断面形状が台形である溝１３４を台座１２４の裏面に形成してもよい。かかる構成により、実装面と被実装面との接触面積を更に小さくすることができ、温度の上昇による影響を確実に低減させることができる。

なお、その他の構成要素は、実施形態１に係る半導体センサと同様であるので、その説明を省略する。

〔実施形態６〕
図１５は、本発明の実施形態６に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。図１５に示すように、実施形態６に係る半導体センサのセンサ素子１０５は、台座１２５に形成された溝１３５の断面形状が半円状又は曲線状である点で、実施形態１、４及び５に係る半導体センサと異なっている。

このように、断面形状が台形である溝１３５を台座１２５の裏面に形成してもよい。この場合であっても、溝１３５が形成された箇所に接着樹脂２０を介在させない機能を果たすことができるので、半導体センサの温度特性を向上させることができる。ダイシング後の断面形状が実施形態６に示すような半円状又は曲線状になる場合も多いが、そのような場合でも、問題なく溝１３５を形成することができる。また、ウェットエッチングにより台座１２５を加工した場合も、溝１３５の形状は半円状又は曲線状になる場合が多いが、そのような場合でも問題無くセンサ素子１０５の実装面を構成する台座１２５として使用することができる。

なお、その他の構成要素は、実施形態１に係る半導体センサと同様であるので、その説明を省略する。

〔実施形態７〕
図１６は、本発明の実施形態７に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。図１６に示すように、実施形態７に係る半導体センサのセンサ素子１０６は、台座１２６に形成された溝１３６の断面形状が２段階の段付き形状である点で、実施形態１、４、５及び６に係る半導体センサと異なっている。

このように、断面形状が段付き形状である溝１３６を台座１２６の裏面に形成してもよい。かかる構成により、台座１２６の平坦面からはみ出して溝１３６に侵入してきた接着樹脂２０の這い上がりを防止することができるとともに、実装面と被実装面との接触面積を小さくすることができるため、温度上昇の影響を確実に低減させることができる。

なお、図１６においては、２段の段付き形状が例として挙げられているが、段数を増やして、３段、４段の段付き形状としてもよい。

また、その他の構成要素は、実施形態１に係る半導体センサと同様であるので、その説明を省略する。

〔実施形態８〕
図１７は、本発明の実施形態８に係る半導体センサの一例を示した図である。実施形態８に係る半導体センサにおいては、センサ素子１０が基板５１上に直接実装され、制御ＩＣ３０がセンサ素子１０に並列して配置された平置き構造である点で、実施形態１に係る半導体センサと異なっている。

このように、制御ＩＣ３０とセンサ素子１０とは必ずしも積層構造にする必要は無く、図１７に示すような平置き構造としてもよい。この場合、センサ素子１０の被実装面は基板５１の表面となるが、平坦面である点で制御ＩＣ３０の上面と何ら変わる所は無いので、センサ素子１０を問題なく基板５１上に実装することができる。この場合にも、実装面となる台座１２の裏面には中心を通る溝１３が形成されているので、中心部に接着樹脂２０を介在させることなく実装することができ、半導体センサの温度特性を向上させることができる。

また、制御ＩＣ４０は、実装位置が異なる以外は、基板５１上に実装されている点でも実施形態１と同様である。基板５１は、段差を設ける必要が無くなり、形状的には凹形状となって簡素化し、加工等が容易となっている。

このように、実施形態８に係る半導体センサによれば、面積は若干増加するものの、高さを低くするとともに構造を簡素化して加工を容易にすることができる。

なお、その他の構成要素については、実施形態１と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

〔実施形態９〕
図１８は、本発明の実施形態９に係る半導体センサのセンサ素子の一例を示した図である。図１８（Ａ）は、実施形態９に係る半導体センサのセンサ素子の一例の断面構成図であり、図１８（Ｂ）は、実施形態９に係る半導体センサのセンサ素子の一例の裏面平面図である。

図１８（Ａ）に示すように、実施形態９に係る半導体センサのセンサ素子１０７は、台座１２７に形成された溝１３７の断面形状が長方形である点では実施形態１に係る半導体センサと同様であるが、溝１３７の深さｔ１が接着樹脂２０の厚さｔ２よりも十分に大きい点で、実施形態１に係る半導体センサと異なっている。

このように、溝１３７の深さｔ１と十分深くすることにより、図９（Ｃ）において説明した樹脂塗布工程において、溝１３７が形成されていない領域も含めて接着樹脂２０を被実装面である制御ＩＣ３０の上面に塗布することが可能となる。

図１８（Ｃ）に示すように、樹脂塗布工程において、台座１２７の中央付近のみに１点塗布で接着樹脂２０が塗布されている。このような塗布方法であっても、溝１３７の深さｔ１が十分に深ければ、溝１３７の底面（又は上面）まで接着樹脂２０は到達しないので、実施形態１の場合と同様に、台座１２７の中央領域に、台座１２７と接触する接着樹脂２０が存在しない状態とすることができる。

このように、実施形態９に係る半導体センサによれば、溝１３７の深さｔ１を塗布される接着樹脂ｔ２の厚さよりも十分に大きくすることにより、１点塗布でセンサ素子１０７の実装を行うことができ、塗布工程を簡略化することができる。

〔実施例〕
図１９は、本発明の実施例に係る半導体センサの温度特性を比較例とともに示した図である。図１９は、本実施例に係る半導体センサと、図１に示した従来の半導体センサを実施して温度特性を示した図である。本実施例に係る半導体センサは、実施形態１に係る半導体センサを実施した。図１９において、横軸は温度［℃］、縦軸は感度変化率［％］を示している。また、曲線Ｐが従来の半導体センサの温度特性であり、曲線Ｉが本実施例に係る半導体センサの温度特性である。

図１９に示すように、曲線Ｉで示された本実施例１に係る半導体センサの温度特性は、ほぼ線形の特性を示したが、曲線Ｐで示された従来例に係る半導体センサは、低温領域と高温領域で傾きが異なり、非線形の温度特性を示した。

よって、図１９に示す通り、本実施例に係る半導体センサは、温度特性を向上させることができた。

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０、１０１〜１０７ センサ素子
１１ ダイヤフラム部
１２、１２１〜１２７ 台座
１３、１３１〜１３７ 溝
１４ 真空基準室
２０、４０ 接着樹脂
３０ 制御ＩＣ
５０ 基板
６０ ボンディングワイヤ
７０ リッド
８０ ブレード
１２００ ウエハ
１２０１ ダイシングライン

Claims (10)

1. 平面状の所定の被実装面上に実装されたセンサ素子を含む半導体センサであって、
   前記被実装面は、基板上に実装された制御ＩＣの上面であり、
   前記センサ素子の実装面は、前記センサ素子のセンサ面を構成する部品を支持する台座の裏面であり、
   前記台座の裏面には、前記台座の裏面の中心及び角を通る対角線上に溝が形成されており、
   前記センサ素子が、前記溝によって分離された複数の島状の領域に形成された低弾性樹脂を含む接着樹脂層を介して前記被実装面上に実装されている半導体センサ。
2. 前記実装面は四角形である請求項１に記載の半導体センサ。
3. 前記溝が直線状に複数設けられている請求項１又は２に記載の半導体センサ。
4. 前記溝の深さは前記接着樹脂層よりも厚い請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体センサ。
5. 前記基板に前記制御ＩＣ及び前記センサ素子が順次積層された積層構造を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体センサ。
6. センサ素子の実装面を構成する前記センサ素子の台座が格子状に配置された集合基板を用意する工程と、
   格子状に配置された前記台座の各々の中心及び角を通る対角線上に溝を一括して形成する工程と、
   前記集合基板を切断し、前記台座を個片化する工程と、
   前記実装面の前記溝によって分離された複数の島状の領域に低弾性樹脂を含む接着樹脂を塗布し、基板上に実装された制御ＩＣの上面に前記センサ素子を接着して実装する工程と、を有する半導体センサの製造方法。
7. 前記集合基板の反対面には、前記センサ素子のセンサ面となる部品が格子状に配列されたセンサ面集合基板が、前記台座の各々と前記センサ面の各々とが対応するように予め接合されており、
   前記台座を個片化する工程において、前記センサ面集合基板が切断されてセンサ素子を形成する請求項６に記載の半導体センサの製造方法。
8. 前記溝を一括して形成する工程と、前記台座を個片化する工程との間に、前記集合基板の前記台座の各々の反対面に、前記センサ素子のセンサ面となる部品を接合する工程を有する請求項７に記載の半導体センサの製造方法。
9. 前記溝は、ブレードを用いた機械加工により形成される請求項６又は８に記載の半導体センサの製造方法。
10. 前記溝を一括して形成する工程は、マスクを用いたエッチングにより形成される請求項６又は８に記載の半導体センサの製造方法。

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