(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定面を備える被測定物と、
第１主面、前記第１主面側に形成されたひずみセンサ素子、前記第１主面の反対側に位置する第２主面、および前記第１主面の周縁部において前記第１主面に連なる側面を備え、前記被測定物に前記被測定面と前記第２主面が対向するように固定されるひずみセンサチップと、
前記被測定面と前記ひずみセンサチップの前記第２主面の間に介在し、前記被測定面および前記ひずみセンサチップの前記第２主面に接合される金属接合材と、
を有し、
前記ひずみセンサチップの前記第２主面全体および前記側面は連続的に形成された金属膜に覆われ、
前記金属接合材は、前記ひずみセンサチップの前記側面に形成された前記金属膜に接合され、
前記金属膜と前記金属接合材の接合界面には、前記金属接合材よりも融点が低い金属層が配置されていることを特徴とするひずみセンサチップ実装構造体。
【請求項２】
被測定面を備える被測定物と、
第１主面、前記第１主面側に形成されたひずみセンサ素子、前記第１主面の反対側に位置する第２主面、および前記第１主面の周縁部において前記第１主面に連なる側面を備え、前記被測定物に前記被測定面と前記第２主面が対向するように固定されるひずみセンサチップと、
前記被測定面と前記ひずみセンサチップの前記第２主面の間に介在し、前記被測定面および前記ひずみセンサチップの前記第２主面に接合される金属接合材と、
を有し、
前記ひずみセンサチップの前記第２主面全体および前記側面は連続的に形成された金属膜に覆われ、
前記金属接合材は、前記ひずみセンサチップの前記側面に形成された前記金属膜に接合され、
前記金属接合材は、錫（Ｓｎ）および銀（Ａｇ）を主成分として含む共晶半田材であって、前記金属膜と前記金属接合材の接合界面は、前記金属接合材の前記接合界面以外の部分よりもビスマス（Ｂｉ）の濃度が高いことを特徴とするひずみセンサチップ実装構造体。
【請求項３】
被測定面を備える被測定物と、
第１主面、前記第１主面側に形成されたひずみセンサ素子、前記第１主面の反対側に位置する第２主面、および前記第１主面の周縁部において前記第１主面に連なる側面を備え、前記被測定物に前記被測定面と前記第２主面が対向するように固定されるひずみセンサチップと、
前記被測定面と前記ひずみセンサチップの前記第２主面の間に介在し、前記被測定面および前記ひずみセンサチップの前記第２主面に接合される金属接合材と、
を有し、
前記ひずみセンサチップの前記第２主面全体および前記側面は連続的に形成された金属膜に覆われ、
前記金属接合材は、前記ひずみセンサチップの前記側面に形成された前記金属膜に接合され、
前記金属接合材は、金（Ａｕ）および錫（Ｓｎ）、金（Ａｕ）およびゲルマニウム（Ｇｅ）、または金（Ａｕ）および珪素（Ｓｉ）を主成分として含む共晶半田材であって、前記金属膜と前記金属接合材の接合界面は、前記金属接合材の前記接合界面以外の部分よりも錫（Ｓｎ）の濃度が高いことを特徴とするひずみセンサチップ実装構造体。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうちの何れか１項に記載のひずみセンサチップ実装構造体において、
前記ひずみセンサチップの前記側面を覆うように接合される前記金属接合材は、前記側面において、前記第１主面と前記第２主面の間の中間位置、または前記中間位置よりも前記第１主面側までを覆うように形成されていることを特徴とするひずみセンサチップ実装構造体。
【請求項５】
請求項４に記載のひずみセンサチップ実装構造体において、
前記ひずみセンサチップの前記第２主面の周縁部には段差部が設けられ、
前記段差部は、前記金属接合材に覆われていることを特徴とするひずみセンサチップ実装構造体。
【請求項６】
請求項５に記載のひずみセンサチップ実装構造体において、
前記ひずみセンサチップの前記第２主面の面積は前記第１主面の面積よりも小さく、
前記段差部は、前記第２主面の周囲を連続的に囲むように配置されていることを特徴とするひずみセンサチップ実装構造体。
【請求項７】
第１主面、前記第１主面側に形成されたひずみセンサ素子、前記第１主面の反対側に位置する第２主面、および前記第１主面の周縁部において前記第１主面に連なる側面を備え、
前記第２主面全体および前記側面は連続的に形成された金属膜に覆われ、
前記金属膜は、複数の金属層が積層された積層膜であって、
前記積層膜の最表金属層は、下地金属層よりも融点が低いことを特徴とするひずみセンサチップ。
【請求項８】
第１主面、前記第１主面側に形成されたひずみセンサ素子、前記第１主面の反対側に位置する第２主面、および前記第１主面の周縁部において前記第１主面に連なる側面を備え、
前記第２主面全体および前記側面は連続的に形成された金属膜に覆われ、
前記金属膜は、複数の金属層が積層された積層膜であって、
前記金属膜は、複数の金属層が積層された積層膜であって、
前記積層膜の最表金属層は、下地金属層よりもビスマス（Ｂｉ）または錫（Ｓｎ）の濃度が高いことを特徴とするひずみセンサチップ。
【請求項９】
第１主面、前記第１主面側に形成されたひずみセンサ素子、前記第１主面の反対側に位置する第２主面、および前記第１主面の周縁部において前記第１主面に連なる側面を備え、
前記第２主面全体および前記側面は連続的に形成された金属膜に覆われ、
前記金属膜は、複数の金属層が積層された積層膜であって、
前記金属膜は、ビスマス（Ｂｉ）または錫（Ｓｎ）を含有することを特徴とするひずみセンサチップ。
【請求項１０】
請求項７〜請求項９のうちの何れか１項に記載のひずみセンサチップにおいて、
前記金属膜は、前記側面において、前記第１主面と前記第２主面の間の中間位置、または前記中間位置よりも前記第１主面側までを覆うように形成されていることを特徴とするひずみセンサチップ。
【請求項１１】
請求項７〜請求項９のうちの何れか１項に記載のひずみセンサチップにおいて、
前記第２主面の周縁部には段差部が設けられ、
前記段差部は、前記金属膜に覆われていることを特徴とするひずみセンサチップ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のひずみセンサチップにおいて、
前記第２主面の面積は前記第１主面の面積よりも小さく、
前記段差部は、前記第２主面の周囲を連続的に囲むように配置されていることを特徴とするひずみセンサチップ。
【請求項１３】
（ａ）行列状に配置される複数のチップ領域、前記複数のチップ領域の間に配置されるスクライブ領域を備える半導体ウエハを準備して、前記半導体ウエハの第１主面側に前記複数のチップ領域毎にひずみセンサ素子を形成する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記スクライブ領域に沿って前記半導体ウエハを切断し、前記複数のチップ領域を個片に分割する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記第１主面の反対側に位置する第２主面、および個片化された前記複数のチップ領域それぞれの前記第１主面の周縁部において前記第１主面に連なる側面に金属膜を形成し、ひずみセンサチップを取得する工程、
（ｄ）金属接合材を介して被測定物の被測定面と前記ひずみセンサチップの前記第２主面が対向するように前記ひずみセンサチップを配置した後、前記金属接合材を溶融させることで前記金属接合材を前記金属膜に接合する工程、
を備え、
前記（ｃ）工程では、前記ひずみセンサチップの前記側面において、前記第１主面と前記第２主面の間の中間位置、または前記中間位置よりも前記第１主面側までを覆うように前記金属膜が形成され、
前記（ｂ）工程には、
（ｂ１）前記（ａ）工程の後、前記スクライブ領域に沿って前記半導体ウエハの前記第１主面側から切削加工を施し、第１の幅の第１溝を形成する工程、
（ｂ２）前記（ｂ１）工程の後、前記半導体ウエハの前記裏面側から前記第１の幅よりも大きい第２の幅の第２溝を前記スクライブ領域に沿って形成することで前記半導体ウエハを切断し、前記複数のチップ領域を個片に分割する工程、
が含まれることを特徴とするひずみセンサチップ実装構造体の製造方法。
【請求項１４】
（ａ）行列状に配置される複数のチップ領域、前記複数のチップ領域の間に配置されるスクライブ領域を備える半導体ウエハを準備して、前記半導体ウエハの第１主面側に前記複数のチップ領域毎にひずみセンサ素子を形成する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記スクライブ領域に沿って前記半導体ウエハを切断し、前記複数のチップ領域を個片に分割する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記第１主面の反対側に位置する第２主面、および個片化された前記複数のチップ領域それぞれの前記第１主面の周縁部において前記第１主面に連なる側面に金属膜を形成し、ひずみセンサチップを取得する工程、
（ｄ）金属接合材を介して被測定物の被測定面と前記ひずみセンサチップの前記第２主面が対向するように前記ひずみセンサチップを配置した後、前記金属接合材を溶融させることで前記金属接合材を前記金属膜に接合する工程、
を備え、
前記（ｃ）工程では、ビスマス（Ｂｉ）または錫（Ｓｎ）を含有する前記金属膜を形成することを特徴とするひずみセンサチップ実装構造体の製造方法。
【請求項１５】
（ａ）行列状に配置される複数のチップ領域、前記複数のチップ領域の間に配置されるスクライブ領域を備える半導体ウエハを準備して、前記半導体ウエハの第１主面側に前記複数のチップ領域毎にひずみセンサ素子を形成する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記スクライブ領域に沿って前記半導体ウエハを切断し、前記複数のチップ領域を個片に分割する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記第１主面の反対側に位置する第２主面、および個片化された前記複数のチップ領域それぞれの前記第１主面の周縁部において前記第１主面に連なる側面に金属膜を形成し、ひずみセンサチップを取得する工程、
（ｄ）金属接合材を介して被測定物の被測定面と前記ひずみセンサチップの前記第２主面が対向するように前記ひずみセンサチップを配置した後、前記金属接合材を溶融させることで前記金属接合材を前記金属膜に接合する工程、
を備え、
前記（ｃ）工程には、半導体基板に複数の金属層を積層して積層膜から成る前記金属膜を形成する工程を含み、
前記積層膜の最表金属層には、下地金属層よりも融点が低い材料から成る金属層を形成することを特徴とするひずみセンサチップ実装構造体の製造方法。
【請求項１６】
（ａ）行列状に配置される複数のチップ領域、前記複数のチップ領域の間に配置されるスクライブ領域を備える半導体ウエハを準備して、前記半導体ウエハの第１主面側に前記複数のチップ領域毎にひずみセンサ素子を形成する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記スクライブ領域に沿って前記半導体ウエハを切断し、前記複数のチップ領域を個片に分割する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記第１主面の反対側に位置する第２主面、および個片化された前記複数のチップ領域それぞれの前記第１主面の周縁部において前記第１主面に連なる側面に金属膜を形成し、ひずみセンサチップを取得する工程、
（ｄ）金属接合材を介して被測定物の被測定面と前記ひずみセンサチップの前記第２主面が対向するように前記ひずみセンサチップを配置した後、前記金属接合材を溶融させることで前記金属接合材を前記金属膜に接合する工程、
を備え、
前記（ｃ）工程には、半導体基板に複数の金属層を積層して積層膜から成る前記金属膜を形成する工程を含み、
前記積層膜の最表金属層には、下地金属層よりもビスマス（Ｂｉ）または錫（Ｓｎ）の濃度が高い金属膜を形成することを特徴とするひずみセンサチップ実装構造体の製造方法。
【請求項１７】
請求項１４〜新請求項１６のうちの何れか１項に記載のひずみセンサチップ実装構造体の製造方法において、
前記（ｃ）工程では、前記ひずみセンサチップの前記側面において、前記第１主面と前記第２主面の間の中間位置、または前記中間位置よりも前記第１主面側までを覆うように前記金属膜を形成することを特徴とするひずみセンサチップ実装構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ひずみセンサ装置に関し、特に、特に被測定物の貼り付け面内のひずみを計測する半導体ひずみセンサチップの実装構造体に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００９−２６４９７６号公報（特許文献１）には、被測定物の貼り付け面内のひずみを計測するひずみセンサチップを金属製のベース板に金属はんだを用いて接合されることが記載されている。また、特開平０９−３２０９９６号公報（特許文献２）には、半導体チップの裏面の周縁部にテーパ溝を形成した状態でダイシングすることで、ダイシング時の欠け等の発生を抑制する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６４９７６号公報
【特許文献２】特開平０９−３２０９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
構造物のひずみや応力を測定する方法として、半導体ひずみセンサを用いた測定技術がある。半導体ひずみセンサは、例えばシリコン（Ｓｉ）などの半導体に不純物をドープして形成した半導体ピエゾ抵抗素子を利用して、ひずみ検知部を構成するデバイスであって、金属薄膜の変形を利用したひずみゲージよりも感度を向上させることができる。本願発明者は、半導体ひずみセンサを用いた測定技術について検討を行い、以下の課題を見出した。【０００５】
半導体ひずみセンサを用いた測定では、被測定物の被測定面上にひずみセンサチップ（半導体チップ）を接合して被測定面のひずみを計測する。ひずみセンサチップにはひずみセンサ素子（検知部）が形成され、被測定面からひずみセンサチップに伝達されたひずみを検知部で計測する。したがって、ひずみセンサチップの測定精度を向上させる観点から被測定面とひずみセンサチップを接合する接合材料は、はんだ等の金属接合材を用いることが好ましい。【０００６】
ところが、本願発明者の検討によれば、はんだ等の金属接合材を用いてひずみセンサチップを接合した場合であっても、例えば１００℃以上の高温環境下で使用される場合には金属接合材がクリープ挙動を起こすため、ひずみセンサチップで検知されるひずみが徐々に減少し、見かけ上ひずみが減少しているように測定される。つまり、経時的に測定誤差が変化する。【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ひずみセンサチップを用いた測定において、経時的な測定誤差の変化を抑制する技術を提供することである。【０００８】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、以下のとおりである。【００１０】
すなわち、本願の一態様であるひずみセンサチップは、ひずみセンサチップの実装面である裏面に加え、側面にも金属膜を形成するものである。また、本願の一態様であるひずみセンサチップ実装構造体は、被測定物の被測定面に金属接合材を介して前記ひずみセンサチップが固定される。そして、前記金属接合材は、前記ひずみセンサチップの前記側面に形成された金属膜に接合されるものである。また、本願の一態様であるひずみセンサチップ実装構造体の製造方法は、半導体ウエハをダイシングして個片化した後で、前記半導体ウエハの裏面側から金属膜を形成することでひずみセンサチップの実装面である裏面に加え、側面にも金属膜を形成するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。【００１２】
すなわち、ひずみセンサチップを用いた測定において、経時的な測定誤差の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態であるひずみセンサチップ実装構造体を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【図３】図１に示す半導体チップの表面側の構成を模式的に示す平面図である。
【図４】図３に対する変形例である半導体チップを示す平面図である。
【図５】図２に対する変形例であるひずみセンサチップ実装構造体を示す断面図である。
【図６】図２に対する他の変形例であるひずみセンサチップ実装構造体を示す断面図である。
【図７】図２に対する他の変形例であるひずみセンサチップ実装構造体を示す断面図である。
【図８】図１に示すひずみセンサチップ実装構造体と図１９に示すひずみセンサチップ実装構造体について、出力変化量と温度の関係を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態であるひずみセンサチップ実装構造体の製造方法で準備する半導体ウエハの平面図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ線に沿った断面において、チップ領域毎に個片化した状態を示す拡大断面図である。
【図１１】図１０に示す個片化後のチップ領域のそれぞれに金属膜を形成した状態を示す拡大断面図である。
【図１２】図１１に示す個片化されたチップ領域の平面レイアウトを示す拡大平面図である。
【図１３】図１１に対する変形例を示す拡大断面図である。
【図１４】本発明の他の実施の形態であるひずみセンサチップ実装構造体を示す平面図である。
【図１５】図１４に示すひずみセンサチップ実装構造体の製造方法のうち、個片化工程において表面側からダイシングした状態を示す拡大断面図である。
【図１６】図１５に示す半導体ウエハの上下を反転し、裏面側からダイシングした状態を示す拡大断面図である。
【図１７】図２に示す半導体チップの側面と金属接合材の接合界面の一例を示す拡大断面図である。
【図１８】図１７に対する変形例を示す拡大断面図である。
【図１９】図２に対する比較例であるひずみセンサチップ実装構造体を示す断面図である。
【図２０】図２に対する他の比較例であるひずみセンサチップ実装構造体を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の実施の形態では同一または同様の部分は同一または類似の符号または参照番号で示し、特に必要なとき以外は同一または同様の部分の説明を原則として繰り返さない。さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
＜ひずみセンサチップ実装構造体＞
まず、本実施の形態のひずみセンサチップ実装構造体（力学量測定装置）の基本構成について、説明する。図１は、本実施の形態のひずみセンサチップ実装構造体を示す平面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図３は、図１に示す半導体チップの表面側の構成を模式的に示す平面図、図４は図３に対する変形例である半導体チップを示す平面図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態のひずみセンサチップ実装構造体であるセンサモジュール（力学量測定装置）１は、半導体ひずみセンサである半導体チップ（センサチップ、ひずみセンサチップ）１０と、被測定面２０ａを備える起歪体（被測定物）２０と、半導体チップ１０と起歪体２０を接合する金属接合材（半田材）３０とを有している。また図２に示すように、センサモジュール１は、半導体チップ１０の実装面である裏面１０ｂが、例えば半田材である金属接合材３０を介して起歪体２０に接着固定される。センサモジュール１は、起歪体２０の被測定面２０ａで発生したひずみを、金属接合材３０を介して半導体チップ１０に伝達し、半導体チップ１０に伝わったひずみを検知して測定する、ひずみ測定装置である。
【００１７】
半導体チップ１０で検知したひずみ信号は、例えば半導体チップ１０に接続する配線部２を介して外部に取り出す。図１および図２に模式的に示すように、半導体チップ１０は、配線部（引出配線部、フレキシブル配線板）２を介して計測回路部３と電気的に接続されている。計測回路部３では、例えば半導体チップ１０から出力されるひずみ値データ信号に対して処理（例えば演算処理）を行う。また、配線部２は特に限定されないが、例えば複数の金属パターンである配線（図示は省略）が樹脂フィルム（図示は省略）内に封止された、所謂フレキシブル配線板を用いることができる。また例えば、フレキシブル配線板の端子と半導体チップ１０の電極１１を、ボンディングワイヤ（図示は省略）を介して接続し、これを配線部２とすることができる。
【００１８】
半導体チップ１０は、図２に示すように表面（主面、回路素子形成面）１０ａ、表面１０ａの反対側に位置する裏面（主面、実装面）１０ｂ、および表面１０ａの周縁部において表面１０ａに連なる側面１０ｃを備える。表面１０ａおよび裏面１０ｂはそれぞれ四辺形（四角形）を成す。また、図３に示すように、半導体チップ１０は、表面１０ａ側の中央部に位置するセンサ領域１３に形成された複数の抵抗素子１２を備える。また、半導体チップ１０は、表面１０ａ側のセンサ領域（コア領域）１３よりも周縁部側に位置する入出力回路領域１４に形成され、複数の抵抗素子（ピエゾ抵抗素子）１２と電気的に接続される複数の電極（パッド、電極パッド）１１を備える。この複数の抵抗素子１２は、例えば（１００）面を有するシリコン基板の素子形成面に不純物をドープし、拡散させた不純物拡散領域により構成される。半導体チップ１０は、例えば４本の抵抗素子１２を電気的に接続してホイートストンブリッジ回路を形成し、ピエゾ抵抗効果による抵抗素子１２の抵抗変化を計測してひずみを検知する、検知回路（ひずみ検知回路、センサ素子）１５を備える。また、検知回路１５は、複数の配線１６を介して複数の電極１１に接続される。複数の電極１１は、半導体チップ１０の入出力端子となっており、例えば、半導体チップ１０に電源電位（第１電源電位）を供給する端子Ｖｃｃ、基準電位（第２電源電位）を供給する端子ＧＮＤ、および検知信号を出力する端子ＳＩＧが含まれる。
【００１９】
また、検知回路１５を構成する複数の抵抗素子１２のレイアウトは、図３に示す態様に限定されるものではないが、本実施の形態では以下の構成としている。すなわち、半導体チップ１０が備える半導体基板（例えばシリコン（Ｓｉ）から成るシリコン基板）を単結晶（シリコン単結晶）とした場合、検知回路（センサ素子、センサ領域）１５を構成する複数の抵抗素子１２が延びる方向（長手方向）は、それぞれ（１００）面を有する半導体基板の＜１１０＞方向または＜１００＞方向と一致する。例えば、半導体チップ１０が備える半導体基板（シリコン基板）には、シリコン単結晶の＜１１０＞方向（図３ではＸ方向およびＸ方向と直交するＹ方向）の結晶方位に沿って電流が流れるように４本のｐ型拡散領域（導電型がｐ型である不純物をドープした領域）が形成される。詳しくは、Ｘ方向に延びる２本の抵抗素子１２と、Ｘ方向と直交するＹ方向に延びる２本の抵抗素子１２により、ホイートストンブリッジ回路が形成される。言い換えれば、半導体チップ１０では、シリコン基板のシリコン単結晶の＜１１０＞方向の結晶方位に沿って延びるように４箇所にｐ型の不純物をドープして、４本の抵抗素子１２ａが形成される。また、変形例として図４に示す例では、半導体チップ１０が備える半導体基板（シリコン基板）には、シリコン単結晶の＜１００＞方向の結晶方位に沿って電流が流れるように４本のｐ型拡散領域（導電型がｐ型である不純物をドープした領域）が形成される。言い換えれば、半導体チップ１０では、シリコン基板のシリコン単結晶の＜１００＞方向の結晶方位に沿って延びるように４箇所にｎ型の不純物をドープして、４本の抵抗素子１２ｂが形成される。
【００２０】
図３および図４に示すように、検知回路１５を構成する複数の抵抗素子１２が延びる方向が、それぞれ（１００）面を有する半導体基板の＜１１０＞方向または＜１００＞方向と一致する半導体チップ１０は、例えば図３および図４に示すＸ方向のひずみと、Ｙ方向のひずみの差分を出力することができる。詳しくは、図３および図４に示す端子ＳＩＧから、Ｘ方向のひずみとＹ方向のひずみの差分を電位差として出力することができる。このように、Ｘ方向のひずみとＹ方向のひずみの差分を出力する計測方式は、半導体チップ１０に印加される熱ひずみの影響を低減する観点から有利である。ただし、図３および図４以外の方向に抵抗素子１２を配置する場合であっても、熱ひずみの影響を算出する方法は複雑になるが、ひずみを検知することは可能である。
【００２１】
また、図２に示すように、半導体チップ１０は、裏面１０ｂと起歪体２０の被測定面２０ａが対向するように、金属接合材３０を介して起歪体２０に固定されている。起歪体２０はひずみ測定の対象物、すなわち被測定物であって、構成材料は特に限定されないが、本実施の形態では例えば鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、所謂ステンレス鋼（クロム元素を含む鉄合金）あるいは、所謂ジュラルミン（アルミニウム合金）などの金属材料から成る。
【００２２】
また、図２に示すように半導体チップ１０と起歪体２０の間には、半導体チップ１０と起歪体２０を接着固定する金属接合材３０が配置される。金属接合材３０は、半導体チップ１０の裏面１０ｂ全体、および側面１０ｃを覆うように配置される。言い換えれば金属接合材３０の周縁部は、半導体チップ１０の側面１０ｃの外側まで広がり、フィレット３１が形成される。半導体チップ１０と起歪体２０を単に接着固定するのみであれば、接合材として例えば熱硬化性樹脂などの樹脂製接着材を用いることができる。しかし、樹脂製接着材は金属接合材と比較してクリープ変形が発生し易い。このため、起歪体２０で発生したひずみを半導体チップ１０に伝達し、測定精度を向上させる観点から、本実施の形態では例えば半田材から成る金属接合材３０を介して半導体チップ１０と起歪体２０を接合する。つまり本実施の形態によれば、半田材など、金属接合材３０を介して半導体チップ１０と起歪体２０を接合することで、金属接合材３０のクリープ変形を抑制し、半導体ひずみセンサである半導体チップ１０の測定精度を向上させることができる。
【００２３】
ところが、本願発明者がさらに検討を行った所、図１９に比較例として示す構成においては、起歪体２０と半導体チップＨ１０の接合材として金属接合材３０を用いた場合であっても測定精度が低下することが判った。図１９は、図２に対する比較例であるひずみセンサチップ実装構造体を示す断面図である。図１９に示すセンサモジュールＨ１は、半導体チップＨ１０の裏面１０ｂのみが金属膜１７で覆われ、側面１０ｃは、半導体基板が露出している点で、図２に示すセンサモジュール１と相違する。センサモジュールＨ１のように、裏面１０ｂを覆うように金属膜１７が形成され、側面１０ｃには金属膜１７が形成されていない構造の半導体チップＨ１０を実装する場合、金属接合材３０は、半導体チップＨ１０の側面１０ｃには濡れ広がらない。このため、センサモジュールＨ１の接合材３０の周縁部には図１や図２に示すようなフィレット３１が形成されない。そしてセンサモジュールＨ１の起歪体２０に大きな引張力を作用させて放置すると、半導体チップＨ１０で検知されるひずみが徐々に減少し、見かけ上ひずみが減少しているように測定されることが判った。つまり、経時的に測定誤差が変化することにより、センサモジュールＨ１の測定精度が低下することが判った。また、この現象（測定誤差の変化）は、センサモジュールＨ１の周辺温度（環境温度）が高くなると特に顕著になる。本願発明者の検討結果によれば、センサモジュールＨ１の測定誤差が変化する主原因として、以下の２つの減少が考えられる。
【００２４】
第一の原因としては、異種材料を接合することに起因して発生する応力集中場と半導体チップＨ１０の距離が近いことが考えられる。異種材料を接合する場合、接合界面に異種材料の接合に起因する応力が発生する。この応力値は、平面視において接合領域の中央部からの距離が遠くなる程大きくなる。つまり、接合領域の周縁部に、応力集中場が発生する。したがって、図１９に示す起歪体２０に、例えば引張ひずみＳＴ（測定対象となるひずみ）が作用した場合、半導体チップＨ１０の裏面１０ｂと側面１０ｃが交わる角部（裏面１０ｂの周縁部）に強い応力集中が生じ、この応力が半導体チップＨ１０の検知するひずみ値に大きな影響を与える。ここで、金属接合材３０を用いた場合、樹脂接着材を用いた場合と比較するとクリープ変形を大幅に抑制できるが、完全に防止することは難しい。特に、温度が高くなる程、クリープ変形が発生し易くなり、例えば１００℃以上の高温環境下で使用される場合には、特に発生し易くなる。このため、引張ひずみＳＴ（測定対象となるひずみ）が作用した直後に、裏面１０ｂの周縁部に発生する強い応力が、金属接合材３０のクリープ変形により徐々に緩和される。この結果、半導体チップＨ１０が検知するひずみ値は時間の経過とともに徐々に低下し、センサモジュールＨ１の測定誤差が変化する。
【００２５】
また、第二の原因としては、起歪体２０にひずみが作用した場合に半導体チップＨ１０の周縁部に生じる曲げ応力の影響が考えられる。図１９に示す起歪体２０に、例えば引張ひずみＳＴ（測定対象となるひずみ）が作用した場合、半導体チップＨ１０には、表面１０ａの中央部が周縁部よりも低くなる反り変形（凹反り変形）が生じ、圧縮の曲げ応力（曲げ圧縮応力）が発生する。また、この曲げ応力の反力として半導体チップＨ１０の裏面１０ｂの周縁部において、金属接合材３０には強い引張応力が発生する。また、半導体チップＨ１０が均一に反ろうとすることで、曲げ圧縮応力は、半導体チップＨ１０の周縁部（表面１０ａの周縁部および裏面１０ｂの周縁部）だけでなく、中央部にも影響を及ぼす。ここで、前記したように金属接合材３０を用いた場合であっても、クリープ変形を完全に防止することは難しい。このため、引張ひずみＳＴ（測定対象となるひずみ）が作用した直後に発生する曲げ圧縮応力が、金属接合材３０のクリープ変形により徐々に緩和される。この結果、半導体チップＨ１０が検知するひずみ値は時間の経過とともに徐々に低下し、センサモジュールＨ１の測定誤差が変化する。
【００２６】
一般的な半導体チップを実装する場合、接合材にクリープ変形が生じた場合でも、クリープ変形に起因するデバイス特性の劣化は生じない。また、クリープ変形により異種材料の接合により発生する応力を緩和することができれば、半導体チップに加わるストレスを低減できるので、半導体チップの実装信頼性を向上させる点で好ましい。ところが本実施の形態のようにひずみセンサチップである半導体チップ１０に適用する場合には、クリープ変形によりデバイス特性が低下することになる。つまり、上記した本願発明者が見出した課題は、ひずみセンサチップ実装構造体に適用した時に生じる特有の課題である。
【００２７】
本願発明者は、上記検討結果を踏まえてさらに検討し、本実施の形態の構造を見出した。すなわち、本実施の形態のセンサモジュール１は、図２に示すように、半導体チップ１０の裏面１０ｂ全体および側面１０ｃが、連続的に形成された金属膜１７に覆われる。金属膜１７は、金属接合材３０と半導体チップ１０の接合性を向上させるためのメタライズ層（金属層）であって、例えば、蒸着法あるいはめっき法により形成される。本実施の形態のように裏面１０ｂおよび側面１０ｃの少なくとも一部を、連続的に形成された金属膜１７で覆うことにより、図２に示すように、半導体チップ１０の側面１０ｃに金属接合材３０の一部を接合することができる。言い換えれば、半導体チップ１０の側面１０ｃに金属膜１７を形成することで、金属接合材３０の周縁部に、半導体チップ１０の裏面１０ｂおよび側面１０ｃを包むフィレット３１を形成することができる。このように金属接合材３０の一部を半導体チップ１０の側面１０ｃに接合し、フィレット３１を形成することで、半導体チップ１０の裏面１０ｂと側面１０ｃが交わる角部（裏面１０ｂの周縁部）に生じる応力を、フィレット３１に分散させることができる。例えば図２に示す起歪体２０に、例えば引張ひずみＳＴ（測定対象となるひずみ）が作用した場合、異種材料の接合に起因する応力が発生する。しかし、フィレット３１により応力が分散されるため、引張ひずみＳＴを作用させた直後であっても半導体チップ１０の裏面１０ｂの周縁部近傍には、応力集中場が生じない。一方、起歪体２０と金属接合材３０の接合界面では、その周縁部に応力集中場が発生する。言い換えれば、フィレット３１を形成することにより、応力集中場は、半導体チップ１０の裏面１０ｂ近傍から起歪体２０との接合界面の周縁部近傍に移動する。ここで、金属接合材３０と起歪体２０の接合界面ではクリープ変形が発生することで、徐々に応力緩和されるが、半導体チップ１０との距離が遠いので、半導体チップ１０が検知する値に対する影響は小さい。つまり、金属接合材３０の一部を半導体チップ１０の側面１０ｃに接合し、フィレット３１を形成することで、異種材料を接合することに起因して発生する応力集中場と半導体チップ１０の距離を遠ざけることができる。これにより、金属接合材３０のクリープ変形による測定誤差の変化量を小さく抑制することができる。
【００２８】
また、図２では半導体チップ１０の側面１０ｃ全体が金属膜１７に覆われ、側面１０ｃ全体に金属接合材３０が接合された例について示している。しかし、図５に示す変形例の半導体チップ１０ｚ１ように、側面１０ｃの裏面１０ｂ側の一部が金属膜１７に覆われ、表面１０ａ側の他部は半導体基板が露出する構造とすることができる。図５は図２に対する変形例であるひずみセンサチップ実装構造体を示す断面図である。図５に示す半導体チップ１０ｚ１は、側面１０ｃの裏面１０ｂ側の一部が金属膜１７に覆われ、表面１０ａ側の他部は半導体基板が露出する点で図２に示す半導体チップ１０と相違する。その他の点では半導体チップ１０と同様である。図５に示すセンサモジュール１ｚ１の構造であっても、半導体チップ１０ｚ１の側面１０ｃの一部を覆うように金属接合材３０の一部（フィレット３１）が接合されるので、図１９に示す比較例よりも、金属接合材３０のクリープ変形による測定誤差の変化量を小さく抑制することができる。また、センサモジュール１ｚ１の構造とすれば、金属膜１７と電極１１の距離、および金属接合材３０と電極１１の距離を図２に示す構造よりも遠ざけることができる。したがって、金属膜１７や金属接合材３０が電極１１と導通してしまう懸念を低減することができる。
【００２９】
ただし、センサモジュール１ｚ１の場合、金属接合材３０のフィレット３１の大きさが、図２に示す場合と比較して小さくなるので、測定誤差変化の抑制効果は図２に示す構造と比較して小さくなる。言い換えれば、異種材料を接合することに起因して発生する応力集中場と半導体チップ１０の距離が近いことによる測定誤差変化を抑制する観点からは、側面１０ｃと金属接合材３０の接合面積は広い程好ましく、図２に示すセンサモジュール１のように側面１０ｃ全体に金属接合材３０が接合されていることが特に好ましい。
【００３０】
また、測定誤差が変化する第二の原因として説明したように、起歪体２０にひずみが作用した場合に半導体チップ１０に生じる曲げ応力の影響を低減する観点からは、側面１０ｃのうち、裏面１０ｂ側の半分以上の領域に金属接合材３０が接合されていることが好ましい。言い換えると、半導体チップ１０の側面１０ｃを覆うように接合される金属接合材３０は、側面１０ｃにおいて、表面１０ａと裏面１０ｂの間の中間位置、または中間位置よりも表面１０ａ側までを覆うように形成されていることが好ましい。さらに言い換えると、フィレット３１の頂点は、側面１０ｃにおいて、表面１０ａと裏面１０ｂの間の中間位置中間位置よりも表面１０ａ側に接合されていることが好ましい。これにより、引張ひずみＳＴ（測定対象となるひずみ）が作用した直後であっても、半導体チップ１０に生じる曲げ圧縮応力を低減することができる。この結果、金属接合材３０のクリープ変形により応力が緩和された場合であっても、測定誤差の変化量を小さく抑制することができる。
【００３１】
なお、詳細は後述するが、金属接合材３０は、熱処理（加熱処理、リフロー処理）を施すことで、金属接合材３０を溶融させて接合対象物（金属膜１７または起歪体２０）と接合し、その後、冷却処理を施すことで接合部を硬化させる。したがって、金属膜１７の材料や熱処理の時間によっては、金属膜１７が溶融し、金属接合材３０と一体化する場合がある。この場合には、例えば図６に変形例として示すセンサモジュール１ｚ２のように、見掛け上、半導体チップ１０ｚ２の裏面１０ｂおよび側面１０ｃを構成する半導体基板に金属接合材３０が直接接合されているような構造となる。
【００３２】
また、図７に他の変形例として示すセンサモジュール１ｚ３のように、起歪体２０の被測定面２０ａに金属膜２１を予め形成することで、金属接合材３０との接合性を向上させる構造とすることができる。この場合、金属膜２１の形成位置により、金属接合材３０の周縁部の位置を制御することが出来るので、フィレット３１の大きさや形状を制御することができる。例えば、金属膜２１の形成領域の面積を半導体チップ１０の裏面１０ｂよりも大きくし、金属膜２１の中央部と半導体チップ１０の裏面１０ｂの中央部が一致するように搭載することで、フィレット３１と起歪体２０の接合界面の周縁部を、半導体チップ１０から安定的に遠ざけることができる。
【００３３】
次に、図２に示すセンサモジュール１と図１９に示すセンサモジュールＨ１を作成し、半導体チップ１０、Ｈ１０からの出力変化量を評価した結果について説明する。図８は、図１に示すひずみセンサチップ実装構造体と図１９に示すひずみセンサチップ実装構造体について、出力変化量と温度の関係を示す説明図である。図８では、３０分当たりの出力変化量をクリープ量として縦軸に示し、センサモジュール１、Ｈ１の周辺温度を横軸に示している。図８に示すようにセンサモジュール１、Ｈ１はいずれも温度上昇によりクリープ量（出力変化量）が増大する。また、センサモジュール１、Ｈ１を比較すると、センサモジュール１の方が、より高温になるまでクリープ量（出力変化量）の増加を抑制できることが判る。つまり、センサモジュール１はセンサモジュールＨ１よりも、高温環境下における計測分解能が高いことが判る。
【００３４】
＜ひずみセンサチップ実装構造体の製造方法＞
次に前記したセンサモジュール１の製造方法について説明する。
【００３５】
まず、回路素子形成工程として、図９に示すウエハ（半導体ウエハ）４０を準備して、半導体ウエハ４０の表面１０ａ側（詳しくは半導体基板の素子形成面）にひずみセンサを形成する。図９は本実施の形態のひずみセンサチップ実装構造体の製造方法で準備する半導体ウエハの平面図である。本工程で準備する半導体ウエハ４０は、表面１０ａおよび表面１０ａの反対側に位置する裏面（図示は省略）を有している。また、表面１０ａは、行列状に配置される複数のチップ領域４０ａおよび複数のチップ領域４０ａの間に配置されるスクライブ領域４０ｂを備えている。チップ領域４０ａのそれぞれは、図１〜図４を用いて説明した半導体チップ１０の１個分に相当する。本実施の形態では、本工程において、チップ領域４０ａのそれぞれに、図３および図４を用いて説明した複数の抵抗素子（ピエゾ抵抗素子）１２を形成する。また複数の抵抗素子を電気的に接続して検知回路（ひずみ検知回路、センサ素子）１５を形成する。また、配線１６および入出力端子となる複数の電極１１を形成する。
【００３６】
回路素子形成工程の後、個片化工程として、スクライブ領域４０ｂに沿って半導体ウエハ４０を切断し、複数のチップ領域４０ａを個片に分割する。図１０は、図９のＢ−Ｂ線に沿った断面において、チップ領域毎に個片化した状態を示す拡大断面図である。本工程では、例えば図１０に示すように半導体ウエハ４０の裏面１０ｂ側に支持部材４１を貼り付けた状態で表面１０ａ側から裏面１０ｂに向かってスクライブ領域４０ｂに切削加工を施すことで、スクライブ領域４０ｂを切断する。切断方法は特に限定されないが、例えばダイシングブレードと呼ばれる回転刃を用いて切削加工を施すことで切断できる。支持部材４１は特に限定されないが、例えばダイシングテープと呼ばれる粘着テープを用いることができる。また、変形例としては、裏面１０ｂから表面１０ａに向かって切削加工を施すこともできる。ただし、表面１０ａ側にはアライメントマークなどを形成できるので、切削加工位置の精度を向上させる観点からは、表面１０ａ側から加工することが好ましい。
【００３７】
個片化工程の後、金属膜形成工程として、図１１に示すように、各チップ領域４０ａの裏面１０ｂ、および個片化された複数のチップ領域４０ａそれぞれの表面１０ａの周縁部において表面１０ａに連なる側面１０ｃに金属膜１７を形成する。図１１は、図１０に示す個片化後のチップ領域のそれぞれに金属膜を形成した状態を示す拡大断面図である。また図１２は、図１１に示す個片化されたチップ領域の平面レイアウトを示す拡大平面図である。また図１３は、図１１に対する変形例を示す拡大断面図である。本工程では、図１１に示すように各チップ領域４０ａの表面１０ａが覆われるようにマスク（治具、保護治具、粘着テープ）４２を貼り付ける。また、前記個片化工程で、裏面１０ｂに貼り付けられていた支持部材４１は取り除き裏面１０ｂを露出させる。この状態で、金属膜１７を形成すると、露出面である裏面１０ｂおよび側面１０ｃに金属膜１７を形成することができる。つまり、本実施の形態では、個片化工程で各チップ領域の側面１０ｃを露出させた後で、金属膜１７を形成することで、金属膜１７を側面１０ｃに形成することができる。金属膜１７を形成する方法は金属薄膜を形成可能な方法であれば特に限定されず、例えば蒸着法、あるいはめっき法により形成することができる。
【００３８】
また蒸着法やめっき法で側面１０ｃに確実に金属膜１７を形成する観点からは、隣り合う個片化されたチップ領域４０ａの配置間隔を広く取ることが好ましい。例えば、図１０に示す支持部材４１が貼り付けられた状態で、表面１０ａ側にマスク４２（図１１参照）を貼り付け、その後、支持部材４１を取り除けば、複数のチップ領域４０ａの配置間隔はスクライブ領域４０ｂの幅で規定される。しかし、個片化されたチップ領域４０ａを個別にピックアップして、順次表面１０ａをマスク４２の接着面に貼り付けることで、図１１や図１２に示すようにスクライブ領域４０ｂ（図１０参照）よりも広い配置間隔４０ｃで各チップ領域４０ａを配置することができる。これにより、蒸着法やめっき法で側面１０ｃに確実に金属膜１７を形成することができる。本固定により、裏面１０ｂおよび側面１０ｃに金属膜１７が形成された半導体チップ１０を複数個取得することができる。
【００３９】
また、図１３に示す変形例のように、マスク４２に複数の窪み部４２ａを設け、窪み部４２ａに各チップ領域４０ａの表面１０ａが収まるように貼り付けることで、隣り合う窪み部４２ａの間の突起部が側面１０ｃの一部を覆うマスクとして機能する。これにより、図５を用いて説明した変形例の半導体チップ１０ｚ１が得られる。
【００４０】
次に、実装工程として、図２に示すように半導体チップ１０を起歪体２０の被測定面２０ａに実装する。本工程では、まず、金属接合材３０を介して起歪体２０の被測定面２０ａが半導体チップ１０の裏面１０ｂと対向するように、半導体チップ１０を配置する。図２では、被測定面２０ａ上に半導体チップ１０を配置する例を示しているが、被測定面２０ａと裏面１０ｂが対向配置されていれば、図２に示す態様には限定されない。また、半導体チップ１０の裏面１０ｂと金属接合材３０を密着させる観点から、半導体チップ１０を配置する時点では、金属接合材３０は半導体チップ１０よりも柔らかい状態であることが好ましい。例えば、半田成分（金属成分）とバインダ樹脂を混合した半田ペーストと呼ばれる接合材は、加熱処理前にはペースト状の性状を備えるので、この条件に合致する。
【００４１】
次に、例えばペースト状の金属接合材３０を加熱することで金属接合材３０を金属膜１７に接合する。言い換えれば、金属接合材３０に熱処理（加熱処理、リフロー処理）を施すことで、半田成分（金属成分）を溶融させて金属膜１７と接合する。この時、金属膜１７は、裏面１０ｂから側面１０ｃに至るまで連続的に形成されているので、加熱処理前の金属接合材３０を裏面１０ｂに密着させておけば、金属膜１７を覆うように側面１０ｃまで金属接合材３０が濡れ上がる。つまり、裏面１０ｂから側面１０ｃに至るまで連続的に形成された金属膜１７で半導体チップ１０を覆うことで、側面１０ｃと金属接合材３０を確実に接合し、フィレット３１を形成することができる。次に、金属接合材３０を冷却することで、硬化させて、半導体チップ１０を起歪体２０の被測定面２０ａに固定する。
【００４２】
なお、図２に対する変形例として図６に示すセンサモジュール１ｚ２や図７に示すセンサモジュール１ｚ３のように種々の変形例をとり得ることは既に述べた通りであるので、重複する説明は省略する。
【００４３】
（実施の形態２）
前記実施の形態では、金属接合材３０の周縁部に半導体チップ１０の側面１０ｃに接合されたフィレット３１を形成することにより、経時的な測定誤差の変化を抑制する技術について説明した。本実施の形態では、前記実施の形態１に加え、経時的な測定誤差の変化を抑制することができる技術について説明する。図１４は本実施の形態２のひずみセンサチップ実装構造体を示す断面図である。なお、図１４は前記実施の形態１で説明した図２に対する変形例となっており、以下に説明する相違点を除き、前記実施の形態１で説明したセンサモジュール１と同様なので繰り返しの説明は省略する。
【００４４】
図１４に示すセンサモジュール１ｚ４は、半導体チップ１０ｚ４の裏面１０ｂの周縁部に段差部１０ｄが設けられている点で、前記実施の形態１で説明したセンサモジュール１と相違する。段差部１０ｄは、裏面１０ｂの周縁部を囲むように連続的に形成されており、裏面１０ｂよりも表面１０ａ側に窪んだ形状となっている。言い換えると、半導体チップ１０ｚ４は、裏面１０ｂの面積が表面１０ａの面積よりも小さくなっており、裏面１０ｂの周囲を連続的に囲むように第２の裏面（段差部１０ｄ）が配置されている。この第２の裏面（段差部１０ｄ）は、裏面１０ｂよりも表面１０ａに近い位置に配置される。更に言い換えると、段差部１０ｄから表面１０ａまでの厚さは裏面１０ｂから表面１０ａまでの厚さよりも薄くなっている。また、金属接合材３０は、裏面１０ｂから段差部１０ｄを経由して側面１０ｃに到達するまで連続的に接合され、段差部１０ｄは金属接合材３０に覆われている。このセンサモジュール１ｚ４のように、半導体チップ１０ｚ４の裏面１０ｂの周縁部に段差部１０ｄを設けた構成によれば、前記実施の形態１で説明したセンサモジュール１よりもさらに測定誤差の変化を抑制することができる。
【００４５】
まず、段差部１０ｄを設けることで、半導体チップ１０ｚ４の裏面１０ｂ近傍において金属接合材３０に発生する応力をさらに分散させることができる。例えば図１４に示す起歪体２０に、例えば引張ひずみＳＴ（測定対象となるひずみ）が作用した場合、異種材料の接合に起因する応力が発生する。しかし、段差部１０ｄと裏面１０ｂが交差する角部、および側面１０ｃと段差部１０ｄが交差する角部に応力が分散されるため、引張ひずみＳＴを作用させた直後であっても半導体チップ１０の裏面１０ｂの周縁部近傍には、応力集中場が生じない。これにより、金属接合材３０のクリープ変形による測定誤差の変化量を小さく抑制することができる。
【００４６】
また、段差部１０ｄを裏面１０ｂの周縁部に設けると、段差部１０ｄと起歪体２０の被測定面２０ａの間では金属接合材３０の厚さが裏面１０ｂと被測定面２０ａの間よりも厚くなる。このため前記実施の形態１で測定誤差が変化する第二の原因として説明した半導体チップ１０の反り変形を抑制することができる。つまり、起歪体２０にひずみが作用した場合に半導体チップ１０に生じる曲げ応力の影響を低減することができる。例えば図１４に示す起歪体２０に引張ひずみＳＴ（測定対象となるひずみ）が作用した直後であっても、半導体チップ１０の周縁部に生じる曲げ圧縮応力を低減することができる。この結果、金属接合材３０のクリープ変形により応力が緩和された場合であっても、測定誤差の変化量を小さく抑制することができる。
【００４７】
また、重複する説明は省略するが、図１４に示すように裏面１０ｂの周縁部に段差部１０ｄを設ける技術を、図５、図６、あるいは図７を用いて説明した変形例と組み合わせて適用することができる。これにより、各変形例で説明したセンサモジュール１ｚ１、１ｚ２、１ｚ３における経時的な測定誤差の変化をさらに抑制することができる。
【００４８】
ただし、段差部１０ｄを設けた場合であっても図２０に示すように表面１０ａに連なる側面１０ｃに金属膜１７を形成しないセンサモジュールＨ２の場合には、フィレットが形成されない。このため、引張ひずみＳＴ（測定対象となるひずみ）が作用した直後では半導体チップＨ２０の近傍に大きな応力集中が発生する。この結果、金属接合材３０のクリープ変形により応力が緩和されることで、測定誤差の変化量が大きくなる。また、金属接合材３０が側面１０ｃに接合されないため、前記実施の形態１で測定誤差が変化する第二の原因として説明した、半導体チップ１０の反り変形の抑制効果が低下する。このように、表面１０ａに連なる側面１０ｃに金属接合材３０を接合し、かつ、裏面１０ｂの周縁部に段差部１０ｄを設けることで、測定誤差の変化量を抑制する効果が増大する。しかし、裏面１０ｂの周縁部に段差部１０ｄを設けるのみでは、測定誤差の変化量を抑制する効果が十分に得られない。つまり、測定誤差の変化量を低減するためには、表面１０ａに連なる側面１０ｃに金属接合材３０を接合することが好ましい。
【００４９】
次に図１４に示すセンサモジュール１ｚ４の製造方法について説明する。センサモジュール１ｚ４は以下で説明するダイシング工程を除き、前記実施の形態１で説明したセンサモジュール１の製造方法と同様である。したがって、本実施の形態では、前記実施の形態１との相違点を説明し、重複する説明は省略する。
【００５０】
図１５は、図１４に示すひずみセンサチップ実装構造体の製造方法のうち、個片化工程において表面側からダイシングした状態を示す拡大断面図である。また図１６は、図１５に示す半導体ウエハの上下を反転し、裏面側からダイシングした状態を示す拡大断面図である。図１４に示す段差部１０ｄは、例えば個片化工程で形成することができる。すなわち、本実施の形態のひずみセンサチップ実装構造体の製造方法では、前記実施の形態１で説明した回路素子形成工程の後、図１５に示すように半導体ウエハ４０の表面１０ａ側から切削加工する工程と、図１６に示すように半導体半導体ウエハ４０の裏面１０ｂ側から切削加工する工程と、を含んでいる。
【００５１】
詳しくは、本実施の形態の個片化工程では、図１５に示すように半導体ウエハ４０表面１０ａ側から表面１０ａと裏面１０ｂの間の位置（半導体ウエハ４０の厚さ方向の途中）まで、第１の幅Ｗ１で切削加工を施す。言い換えれば、本工程では、半導体ウエハ４０の表面１０ａ側に、スクライブ領域４０ｂに沿って第１の幅Ｗ１の溝４３を形成する。この時、溝４３の深さは、図１４に示す側面１０ｃの高さ（厚さ）を規定するので、半導体ウエハ４０の厚さ（表面１０ａから裏面１０ｂまでの距離）に対して５０％以上の深さで形成することが好ましい。言い換えれば、本工程では、表面１０ａと裏面１０ｂの間の中間位置、または中間位置よりも裏面１０ｂ側の位置に達する深さで溝４３を形成することが好ましい。ただし、本工程では、溝４３の底面を裏面１０ｂまでは到達させないことが好ましい。言い換えると、溝４３の深さは、半導体ウエハ４０の厚さよりも浅くすることが好ましい。切削方法は特に限定されないが、例えば前記実施の形態１と同様に、例えばダイシングブレードと呼ばれる回転刃を用いて加工することができる。切削加工時の幅（切削幅）は、ダイシングブレードの幅で制御することができる。
【００５２】
次に、図１６に示すように半導体ウエハの上下を反転し、半導体ウエハ４０の裏面１０ｂ側から第１の幅Ｗ１よりも大きい第２の幅Ｗ２で切削加工を施す。言い換えれば、本工程では、半導体ウエハ４０の裏面１０ｂ側に、スクライブ領域４０ｂに沿って第１の幅Ｗ１よりも大きい第２の幅の溝４４を形成する。この時、溝４３と溝４４を連結することで半導体ウエハ４４は切断され、複数のチップ領域４０ａが個片に分割される。また、裏面１０ｂ側の切削加工時に相対的に幅の広い溝４４を形成することで、図１６に示すように段差部１０ｄを形成することができる。また、前記したように経時的な測定誤差の変化を抑制する観点から、側面１０ｃ（図１４参照）の高さ（厚さ）は大きくすることが好ましいので、溝４４の深さは溝４３の深さよりも小さく（浅く）することが好ましい。
【００５３】
また、裏面１０ｂ側から切削加工を施す際には、裏面１０ｂ側が露出している必要がある。したがって、図１６に示すように支持部材４５をチップ領域４０ａの表面１０ａに貼り付けて半導体ウエハ４０を支持し、かつ、支持部材４１（図１５参照）は裏面１０ｂから取り除いた状態で切削加工を施すことが好ましい。例えば、図１５に示すように、溝４３を形成した後で表面１０ａを覆うように支持部材４５（図１６参照）を貼り付け、次に上下を反転させた後で、支持部材４１を剥離することで、図１６に示す接着状態にすることができる。また、支持部材４５は特に限定されないが、例えば支持部材４１と同様にダイシングテープと呼ばれる粘着テープを用いることができる。
【００５４】
また、切削方法は特に限定されないが、例えば溝４３を形成する際に使用したダイシングブレードよりも幅の太いダイシングブレードを用いて切削することができる。また、相対的に幅の狭い溝４３を先に形成し、後で相対的に幅の広い溝４４を形成することで、加工精度等の理由により、溝４４の形成位置がずれた場合であっても、溝４３と確実に連結することができる。ただし、図示は省略するが、裏面１０ｂ側からの切削加工時の位置合わせ精度を向上させる観点から、裏面１０ｂ側にアライメントマークを形成することができる。裏面１０ｂ側にアライメントマークを形成する方法としては、例えば両面フォトリソグラフィ技術を用いて形成する方法、あるいは表面１０ａ側から裏面１０ｂ側に達する貫通孔を形成し、該貫通孔をアライメントマークとして利用する方法が挙げられる。
【００５５】
（実施の形態３）
前記実施の形態では、金属接合材３０の周縁部に半導体チップ１０の側面１０ｃに接合されたフィレット３１を形成することにより、経時的な測定誤差の変化を抑制する技術について説明した。本実施の形態では、前記実施の形態１で説明した金属膜１７や金属接合材３０に適用して好適な材料構成について説明する。なお、本実施の形態では前記実施の形態１で説明した金属膜１７および金属接合材３０の構成例を説明するが、以下で説明する構成材料を前記実施の形態２と組み合わせて適用することができる。
【００５６】
前記実施の形態１で説明したように、半田材など、金属接合材３０を介して半導体チップ１０と起歪体２０を接合することで、金属接合材３０のクリープ変形を抑制し、半導体ひずみセンサである半導体チップ１０の測定精度を向上させることができる。
【００５７】
ここで、金属接合材３０のクリープ変形を抑制する観点からは、高融点の金属材料を用いることが好ましい。高融点の金属材料は、以下には限定されないが、例えば、以下の半田材を挙げることができる。まず、錫（Ｓｎ）および銀（Ａｇ）を主成分として含む共晶半田材（以下、錫銀（ＳｎＡｇ）系半田と記載する）を金属接合材３０とした場合、例えば錫（Ｓｎ）を主成分とする半田材（以下、錫半田と記載する）よりも融点が高いので、クリープ変形を抑制することができる点で好ましい。なお、半田材は、主成分のみで構成される他、種々の元素が添加元素として含まれる場合がある。上記した主成分とは半田材に含まれる構成元素のうち、最も多い元素をいう。また、複数元素の共晶半田材の場合には、上記した主成分とは半田材に含まれる構成元素のうち、最も多い元素および第２番目に多い元素をいう。以下、本願において半田材の主成分について記載する時は、上記と同じ定義で用いる。
【００５８】
また、錫銀（ＳｎＡｇ）系半田の他、金（Ａｕ）および錫（Ｓｎ）を主成分として含む共晶半田材（以下、金錫（ＡｕＳｎ）系半田と記載する）、金（Ａｕ）およびゲルマニウム（Ｇｅ）を主成分として含む共晶半田材（以下、金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）系半田と記載する）、金（Ａｕ）および珪素（Ｓｉ）を主成分として含む共晶半田材（以下、金シリコン（ＡｕＳｉ）系半田と記載する）もそれぞれ錫半田よりも融点が高い。したがって、これらの材料を金属接合材３０とした場合、錫半田を用いた場合よりもクリープ変形を抑制できる点で好ましい。
【００５９】
また、図２に示すように、半導体チップ１０の側面１０ｃに金属接合材３０を接合するためには、前記実施の形態１で説明した実装工程において、側面１０ｃに沿って溶融した金属接合材３０を濡れ上がらせる必要がある。この濡れ性を向上させる観点から、金属膜１７と金属接合材３０の接合界面に、金属接合材３０よりも融点が低い材料を配置することが好ましい。図１７は、図２に示す半導体チップの側面と金属接合材の接合界面の一例を示す拡大断面図である。
【００６０】
図１７に示す例では、金属膜１７は、半導体基板１８を覆う下地金属層１７ａと、下地金属層１７ａを覆う最表金属層１７ｂを備える積層膜となっている。ここで、金属接合材３０と接触する最表金属層１７ｂを、金属接合材３０よりも融点が低い金属材料で構成する場合、前記した実装工程において、最表金属層１７ｂの方が金属接合材３０よりも先に溶融することになる。これにより、フィレット３１の形成時である溶融時に接合界面の融点が下がり、溶融金属の粘性が低下させることができる。そして、溶融金属の粘性を低下させれば、半導体チップ１０の側面１０ｃにおいて、溶融した金属接合材３０が重力に逆らって積極的に濡れ上がるようになる。この結果、半導体チップ１０の側面１０ｃに接合されるフィレット３１の厚さ（側面１０ｃに対して直交する方向の厚さ）が厚くなる。そして、フィレット３１を厚く形成することで、前記実施の形態１で、測定誤差が変化する第一の原因として説明した半導体チップ１０の裏面１０ｂの周縁部近傍における応力を分散させることができる。前記実施の形態１で測定誤差が変化する第二の原因として説明した半導体チップ１０の反り変形を抑制することができる。
【００６１】
一方、半導体基板１８との接合強度を向上させる観点から、半導体チップ１０と密着する下地金属層１７ａは、半導体基板１８との接合強度を向上させる材料、例えば、チタン（Ｔｉ）やニッケル（Ｎｉ）元素を含む金属層とすることが好ましい。この場合、最表金属層１７ｂの融点は、下地金属層１７ａの融点よりも低くなる。このように、金属膜１７を積層膜とすることで、金属膜１７と半導体基板１８の接合強度を向上し、かつ、金属膜１７と金属接合材３０の濡れ性を向上させることができる。なお、金属膜１７は、２層の金属層を有する積層膜として説明したが、積層数は２層に限定されない。例えば図１７に示す下地金属層１７ａと最表金属層１７ｂの間に中間金属層（図示は省略）を一層または複数層配置する構成としても良い。
【００６２】
次に、前記した金属接合材３０の具体例との組み合わせで、金属膜１７の構成材料として好ましい材料を説明する。前記したように、錫銀（ＳｎＡｇ）系半田を用いる場合には、最表金属層１７ｂに含まれるビスマス（Ｂｉ）の濃度を、金属接合材３０の接合界面以外の部分におけるビスマス（Ｂｉ）の濃度よりも高くすることで、金属接合材３０よりも融点を低下させることができる。また、最表金属層１７ｂに含まれるビスマス（Ｂｉ）の濃度は、下地金属層１７ａに含まれるビスマス（Ｂｉ）の濃度よりも高くなる。また、前記したように、金錫（ＡｕＳｎ）系半田、金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）系半田、または、金シリコン（ＡｕＳｉ）系半田を金属接合材３０とした場合、最表金属層１７ｂに含まれる錫（Ｓｎ）の濃度を、金属接合材３０の接合界面以外の部分における錫（Ｓｎ）の濃度よりも高くすることで、金属接合材３０よりも融点を低下させることができる。また、最表金属層１７ｂに含まれる錫（Ｓｎ）の濃度は、下地金属層１７ａに含まれる錫（Ｓｎ）の濃度よりも高くなる。
【００６３】
ところで、最表金属層の濡れ性向上機能は、金属接合材３０に溶け込んでその機能を発言するものであるから、実装構造体としては、明確な接合界面が目視確認できない場合がある（例えば図６に示す変形例参照）。しかし、元素分析を行うことで、金属接合材３０の露出面と半導体基板１８の側面１８ｃの間にビスマス（Ｂｉ）あるいは錫（Ｓｎ）の濃度が他よりも高い領域が存在することになるので、これにより接合界面を識別できる。
【００６４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００６５】
例えば前記実施の形態３では、金属膜１７を積層膜とする例について説明したが、例えば図１８に変形例として示すように金属膜１７を一層構造とすることもできる。この場合、金属膜１７を金属接合材３０の構成材料よりも融点の低い金属材料で構成することにより、金属接合材３０の濡れ性を向上させることができる。具体的には、金属膜１７に金属接合材３０よりも高い濃度のビスマス（Ｂｉ）または錫（Ｓｎ）を含有させることで、金属接合材３０の濡れ性を向上させることができる。
【００６６】
また、前記実施の形態３では、金属膜１７を積層膜構造として半田材からなる金属接合材３０の濡れ性を向上させる実施態様について説明したが、例えば図７に示す金属膜２１に適用することができる。つまり、金属膜２１を積層膜とし、最表面の金属層は金属接合材３０よりも融点が低い材料で構成する。これにより、金属接合材３０と起歪体２０の濡れ性を向上させ、接合強度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、力学量測定装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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