(57)【要約】【課題】圧力測定器を効率的に製造可能な圧力測定器の製造方法を提供する。【解決手段】貫通孔１１、２１が設けられた台座基板１０１、１０２を用意することと、貫通孔１１、２１を挟むようにして、少なくとも二つの切り込み溝１１１を、台座基板１０１、１０２の底面に、第１の刃を用いて形成することと、台座基板１０１、１０２の上面に、ダイアフラム３０を備えるセンサウェハ１０３を、ダイアフラム３０が貫通孔１１、２１を覆うように接合することと、接合されたセンサウェハ１０３及び台座基板１０１、１０２を、台座基板１０１、１０２の少なくとも二つの切り込み溝１１１の上方から、第１の刃より薄い第２の刃を用いて、切断することと、を含む、圧力測定器の製造方法。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が設けられた台座基板を用意することと、
前記貫通孔を挟むようにして、少なくとも二つの切り込み溝を、前記台座基板の底面に、第１の刃を用いて形成することと、
前記台座基板の上面に、ダイアフラムを備えるセンサウェハを、前記ダイアフラムが前記貫通孔を覆うように接合することと、
前記接合されたセンサウェハ及び台座基板を、前記台座基板の切り込み溝の上方から、前記第１の刃より薄い第２の刃を用いて、切断することと、
を含む、圧力測定器の製造方法。
【請求項２】
前記台座基板が、ガラス台座基板と、シリコン台座基板と、の複合体である、請求項１に記載の圧力測定器の製造方法。
【請求項３】
前記第１の刃及び前記第２の刃のそれぞれが、円形刃である、請求項１又は２に記載の圧力測定器の製造方法。
【請求項４】
前記第１の刃及び前記第２の刃のそれぞれが、ダイシングブレードである、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧力測定器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧力測定技術に係り、圧力測定器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体のピエゾ抵抗効果を利用した圧力測定器が、小型、軽量、及び高感度であることから、プラント等で広く利用されている（例えば、特許文献１、２参照。）。このような圧力測定器においては、半導体からなるダイアフラムに、歪ゲージが設けられている。ダイアフラムに加わる圧力によって歪ゲージが変形すると、ピエゾ抵抗効果によって歪ゲージの抵抗値が変化する。したがって、歪ゲージの抵抗値を測定することにより、圧力を測定することが可能となる。圧力測定器を製造する際には、ウェハ上に多数の圧力測定モジュールを形成した後、切削加工によって、個々の圧力測定モジュールを切り出している（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３０７２８１号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０８２３号公報
【特許文献３】特開２００１−１５３７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧力測定器を製造する際には、１枚のウェハからより多くの圧力測定モジュールを切り出すことが、製造コストの削減につながる。そこで、本発明は、圧力測定器を効率的に製造可能な圧力測定器の製造方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様によれば、（ａ）貫通孔が設けられた台座基板を用意することと、（ｂ）貫通孔を挟むようにして、少なくとも二つの切り込み溝を、台座基板の底面に、第１の刃を用いて形成することと、（ｃ）台座基板の上面に、ダイアフラムを備えるセンサウェハを、ダイアフラムが台座基板の貫通孔を覆うように接合することと、（ｄ）接合されたセンサウェハ及び台座基板を、台座基板の切り込み溝の上方から、第１の刃より薄い第２の刃を用いて、切断することと、を含む、圧力測定器の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、圧力測定器を効率的に製造可能な圧力測定器の製造方法を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧力測定器の上面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る圧力測定器の図１のＩＩ−ＩＩ方向から見た断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る圧力測定器の第１の工程断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る圧力測定器の第２の工程断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る圧力測定器の第３の工程断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る圧力測定器の第４の工程断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る圧力測定器の第５の工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【０００９】
実施の形態に係る圧力測定器５は、図１、及びＩＩ−ＩＩ方向から見た断面図である図２に示すように、ガラス台座１及びシリコン台座２からなり、貫通孔１１、２１が設けられた複合台座と、貫通孔１１、２１の上方に位置するダイアフラム３０を有する、複合台座上に固定されたセンサチップ３と、を備える。
【００１０】
センサチップ３は、ケイ素（Ｓｉ）からなる第１のシリコン基板３１、第１のシリコン基板３１上に配置された酸化ケイ素（ＳｉＯ2）からなる酸化ケイ素膜３２、及び酸化ケイ素膜３２上に配置されたケイ素（Ｓｉ）からなる第２のシリコン基板３３を含むＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板から製造される。センサチップ３には、第１のシリコン基板３１の底面から、第２のシリコン基板３３に到達する凹部３４が設けられている。凹部３４は、ウェットエッチング又はドライエッチングにより形成される。
【００１１】
センサチップ３の凹部３４は、ガラス台座１及びシリコン台座２からなる複合台座の貫通孔１１、２１の上方に位置する。センサチップ３の凹部３４上のシリコン基板３３の薄膜の部分が、ダイアフラム３０として機能する。（１００）面を主面とするダイアフラム３０は、上面に加わる圧力と、底面に加わる圧力と、の差圧に従って撓む。
【００１２】
図１に示すように、上方から見て円形のダイアフラム３０には、９０°間隔で（１１０）方向に４つの歪み抵抗ゲージ３０１，３０２，３０３，３０４が設けられている。差圧によってダイアフラム３０が撓むことにより、歪み抵抗ゲージ３０１，３０２，３０３，３０４の電気抵抗値が変化する。歪み抵抗ゲージ３０１，３０２，３０３，３０４のそれぞれの電気抵抗値は、歪み抵抗ゲージ３０１，３０２，３０３，３０４をホイートストーンブリッジに接続することにより計測可能である。したがって、歪み抵抗ゲージ３０１，３０２，３０３，３０４の電気抵抗値を計測することにより、差圧の測定が可能となる。歪み抵抗ゲージ３０１，３０２，３０３，３０４は、例えば、シリコンからなるダイアフラム３０に不純物イオンを注入することにより形成される。
【００１３】
ガラス台座１は、パイレックス（登録商標）又はテンパックスガラス（登録商標）等の耐熱ガラスからなる。耐熱ガラスは、例えば、約３×１０-6／K等の低い熱膨張率を有する。ガラス台座１に設けられた貫通孔１１の断面は、例えば円形である。ガラス台座１上に配置されたシリコン台座２は、ケイ素（Ｓｉ）からなる。シリコン台座２に設けられた貫通孔２１は、ガラス台座１の貫通孔１１に連通している。シリコン台座２の貫通孔２１の断面は、例えばガラス台座１の貫通孔１１の断面と同じ円形である。また、シリコン台座２の貫通孔２１の断面積は、例えば、ガラス台座１の貫通孔１１の断面積と同じである。ガラス台座１の貫通孔１１及びシリコン台座２の貫通孔２１は、ダイアフラム３０の底面に流体を導入するための圧力導入孔として使用される。
【００１４】
圧力測定器５は、ガラス台座１の底面を、ステンレス鋼等からなるパッケージに固定して使用される。ここで、パッケージに直接センサチップ３を固定すると、パッケージに加わった外力が、ダイアフラム３０に伝播しうる。ダイアフラム３０に伝播した外力は、測定対象である差圧とは無関係にダイアフラム３０を撓ませるため、正確な差圧測定の妨げとなる。これに対し、実施の形態においては、センサチップ３の第１のシリコン基板３１と同じ材料からなるシリコン台座２と、ガラス台座１と、を介して、センサチップ３がパッケージに固定される。そのため、パッケージに加わった外力が、ダイアフラム３０に伝播することを抑制することが可能となる。なお、ガラス台座１及びシリコン台座２の厚みが増すほど、パッケージに加わった外力がダイアフラム３０に伝播することをより抑制することが可能となる。
【００１５】
次に、実施の形態に係る圧力測定器５の製造方法について説明する。
【００１６】
（ａ）まず、図３に示すように、複数の貫通孔１１が設けられたガラス台座基板１０１を用意する。上面から見たガラス台座基板１０１は、例えば円形である。また、ガラス台座基板１０１の材料は、図２に示したガラス台座１と同じである。複数の貫通孔１１は、ドリル加工又はサンドブラスト加工により形成される。
【００１７】
（ｂ）図４に示すように、複数の貫通孔２１が設けられたシリコン台座基板１０２を用意する。上面から見たシリコン台座基板１０２は、例えば円形である。また、シリコン台座基板１０２の材料は、図２に示したシリコン台座２と同じである。複数の貫通孔２１は、ドリル加工又はドライエッチングにより形成される。さらに、ガラス台座基板１０１の複数の貫通孔１１と、シリコン台座基板１０２の複数の貫通孔２１と、が連通するように、ガラス台座基板１０１に、シリコン台座基板１０２を、陽極接合により接合する。
【００１８】
（ｃ）図５に示すように、接合されたガラス台座基板１０１及びシリコン台座基板１０２に、複数の切り込み溝１１１を、複数の貫通孔１１のそれぞれを挟むようにして、ガラス台座基板１０１の底面からシリコン台座基板１０２に向かって形成する。このとき、ダイシングブレード等の第１の円形回転刃を用いて、複数の切り込み溝１１１を形成する。複数の切り込み溝１１１は、シリコン台座基板１０２の内部に到達する。その後、複数の貫通孔１１、２１内部を洗浄する。洗浄液が通り抜けるため、複数の貫通孔１１、２１の内部は容易に洗浄可能である。
【００１９】
（ｄ）図６に示すように、複数のダイアフラム３０を備えるセンサウェハ１０３を用意する。上面から見たセンサウェハ１０３は、例えば円形である。また、センサウェハ１０３の材料は、図２に示したセンサチップ３と同じであり、ＳＯＩ基板から製造される。複数のダイアフラム３０のそれぞれには、図１に示した歪み抵抗ゲージ３０１，３０２，３０３，３０４が設けられている。また、複数のダイアフラム３０のそれぞれの直径は、複数の切り込み溝１１１の間隔よりも短い。次に、シリコン台座基板１０２の上面に、複数のダイアフラム３０が、複数の貫通孔２１をそれぞれ覆うように、センサウェハ１０３を接合する。
【００２０】
（ｅ）第１の円形回転刃よりも薄い、ダイシングブレード等の第２の円形回転刃を用意する。次に、接合されたガラス台座基板１０１、シリコン台座基板１０２、及びセンサウェハ１０３を、ガラス台座基板１０１及びシリコン台座基板１０２からなる複合台座基板の切り込み溝１１１の上方から、切り込み溝１１１に向かって、第２の円形回転刃を用いて切断し、図７に示すように、複数の圧力測定器５を切り出し、実施の形態に係る圧力測定器の製造方法を終了する。
【００２１】
上述したように、圧力測定器５においては、ガラス台座１及びシリコン台座２の厚みが厚いほど、差圧の測定精度が向上する傾向にある。しかし、厚みのあるガラス台座１及びシリコン台座２の元となるガラス台座基板１０１及びシリコン台座基板１０２と接合されたセンサウェハ１０３を、薄い刃を用いて１回で切断しようとすると、刃が割れる等の問題が生じる。そのため、ガラス台座基板１０１及びシリコン台座基板１０２と接合されたセンサウェハ１０３を１回で切断するためには、ブレードアスペクト比の低い、厚い刃を使用する必要がある。しかし、厚い刃を用いると、ダイシングストリートが幅広になる。そのため、ダイアフラム３０の直径を一定に保とうとすると、ダイアフラム３０の間隔を広くとらざるを得ず、１枚のウェハから切り出せる圧力測定器の数が、少なくなる。
【００２２】
これに対し、実施の形態に係る圧力測定器５の製造方法によれば、まず、厚みのあるガラス台座基板１０１及びシリコン台座基板１０２に、厚い第１の刃で、複数の切り込み溝１１１を設ける。その後、センサウェハ１０３の切り込み溝１１１の上方の部分を、薄い第２の刃で切断する。これにより、センサウェハ１０３のダイシングストリートが狭くなるため、ダイアフラム３０の直径を一定に保つことが可能となる。したがって、１枚のウェハから、多くの圧力測定器５を切り出すことが可能となる。さらに、厚みのあるガラス台座基板１０１及びシリコン台座基板１０２の総てを、薄い第２の刃で切断する必要がない。そのため、第２の刃の破損を抑制することも可能となる。
【００２３】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施の形態及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、図２ではガラス台座１を使用する例を示したが、ガラス台座１の代わりに、セラミック台座を用いてもよい。また、図２ではガラス台座１とシリコン台座２の複合台座を例に説明したが、単一の台座を用いる場合にも、本発明は適用可能である。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。
【符号の説明】
【００２４】
１      ガラス台座
２      シリコン台座
３      センサチップ
５      圧力測定器
１１、１２      貫通孔
３０    ダイアフラム
３１    第１のシリコン基板
３２    酸化ケイ素膜
３３    第２のシリコン基板
３４    凹部
１０１  ガラス台座基板
１０２  シリコン台座基板
１０３  センサウェハ
１１１  切り込み溝
３０１，３０２，３０３，３０４  抵抗ゲージ
【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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