JPH09321317A - 力変換素子の製造方法及び力変換素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 力変換素子の製造工程において、力伝達部用
ウェハに電極との接触を避けるため施していた面倒な加
工を無くす。 【解決手段】 シリコンウェハ３１の表面にはゲージ部
等を構成する凸部３１ｂと、電極２９が形成される凸部
３１ｃとがドライエッチングにより凸設されている。電
極２９が形成されている凸部３１ｃは、凸部３１ｂより
一段低い段差状に形成されているため、電極２９の形成
後にシリコンウェハ３１とガラスウェハ４０とを接合す
るとき、ガラスウェハ４０は電極２９に当たることなく
凸部３１ｂの上面にて当接する（図５(a) ）。両ウェハ
３１，４０の接合後、ガラスウェハ４０の表面にダイシ
ングによりマトリクス溝４０ａを形成し（図５(b) ）、
比較的粘着力の弱いテープを貼り付けて剥がすことによ
り、ガラスウェハ４０の不要部分を粘着除去し、その
後、シリコンウェハ３１を素子毎に切り離す（図５(c),
(d) ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば力センサや
圧力センサとして使用され、付加された圧縮力等の機械
エネルギーを電気エネルギーに変換してその圧縮力に応
じた電気信号を出力する力変換素子の製造方法及び力変
換素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の力変換素子が、例えば特公平６
−８２８４７号公報、特公平７−１４０６９号公報、特
開平６−３４４５６号公報に開示されている。力変換素
子は、ピエゾ効果を有する単結晶シリコンからなる基体
と、基体上に接合された例えばガラスブロックからなる
力伝達部と、基体上に形成された入出力端子となる電極
とを備えている。力伝達部の接合部であるゲージ部の抵
抗値は、ピエゾ効果により力伝達部に加えられた力（圧
力）に応じて変化する。２つの入力端子には一定電流が
流されており、２つの出力端子間には加えられた圧縮力
に応じて変化するゲージ抵抗値に応じた電位差が発生
し、その信号値（電圧値）からその加えられた圧縮力の
大きさが検出される。

【０００３】例えば特公平７−１４０６９号公報、特開
平６−３４４５６号公報には、シリコンウェハ上に多数
個の力変換素子を形成しておき、各素子を個々に切り離
すことにより力変換素子の量産を図るようにした力変換
素子の製造方法が開示されている。この製造方法による
と、シリコンウェハの表面に力変換素子複数個分の電極
を形成しておき、このシリコンウェハの表面に力伝達部
用のガラスウェハを接合し、両ウェハの接合体から個々
の力変換素子ごとに切り離すことにより、多数の力変換
素子が一度に量産される。

【０００４】このガラスウェハを接合する以降の工程
は、図９に示す手順で行われていた。同図（ａ）に示す
ように、電極形成工程まで終えたシリコンウェハ７１で
は、力伝達部が接合されるゲージ部７２よりも、電極７
３がその厚み分だけ上方に突出した状態にある。そのた
め、ガラスウェハ７４に電極７３と対向する部位に逃げ
部７４ａを形成し、ガラスウェハ７４がゲージ部７２に
て当接するようにしていた。また、接合後の切り離し時
にガラスウェハ７４の不要部分（力伝達部７５として使
用されない部分）を除去し易いように、ガラスウェハ７
４に切り込み（マトリクス溝）７４ｂを形成していた。
そして、ガラスウェハ７４をシリコンウェハ７１に対
し、電極７３のパターンと逃げ部７４ａやマトリクス溝
７４ｂとを位置決めしてから、陽極接合法等により両ウ
ェハ７１，７４を接合していた。

【０００５】ガラスウェハ７４が例えば結晶化ガラスで
あると白色不透明であるため、シリコンウェハ７１とガ
ラスウェハ７４との位置合わせが困難となる。そこで、
セラミック製の治具を用いて両ウェハ７１，７４を治具
の所定位置に突き当てることにより位置合わせを行い、
事前にシリコンウェハ７１とガラスウェハ７４に直角出
しと位置決めのためのダイシング処理が行われていた。

【０００６】ガラスウェハ７４の接合後、図９（ｂ）に
示すように、ガラスウェハ７４の不要部分をダイシング
により切り捨てる。このときマトリクス溝７４ｂに沿っ
て不要部分が取り除かられることにより力伝達部７５が
形成される。そして、図９（ｃ）に示すように、次にシ
リコンウェハ７１をダイシングにより基体７６毎に切断
し、各力変換素子７７に切り離す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガラス
ウェハ７４にダイシング等により形成する逃げ部７４ａ
の製作に多くの工数がかかっていた。つまり、このガラ
スウェハ７４のダイシング工程は、チッピング（欠け）
防止のため非常に低速で実施されている。その切削速度
は例えばシリコンで１０ｍｍ／sec.以上であるのに対
し、ガラスは２ｍｍ／sec.程度と５分の１以下の速度で
あった。そのため、例えば３インチのガラスウェハ７４
のダイシングによる加工作業に半日程度の時間を要して
いた。

【０００８】また、セラミック製の治具に突き当てて２
枚のウェハ７１，７４を位置決めする位置決め方法によ
ると、治具に突き当てるときばらつきなどのため、比較
的大きな位置合わせ誤差（例えば５０μｍ程度）が生じ
ていた。

【０００９】さらに、ガラスウェハ７４の不要部分をダ
イシングで除去する際、切断されて落下や飛散したガラ
スの破片が電極７３に当たって電極７３を傷つけること
があった。電極７３が傷つくと、ワイヤボンド不良を招
く恐れがあった。そのため、力変換素子の歩留りの低下
の原因となっていた。

【００１０】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その第１の目的は、力伝達部用ウェ
ハに電極との接触を避けるための面倒な加工を施す必要
がない力変換素子の製造方法及び力変換素子を提供する
ことにある。また第２の目的は、力伝達部用ウェハの不
要部分の除去作業時に電極を傷つける心配をなくすこと
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め請求項１に記載の発明では、半導体ウェハ上に力変換
素子複数個分の電極を形成しておき、該半導体ウェハに
力伝達部用ウェハを接合させた後、個々の力変換素子を
切り離す力変換素子の製造方法において、前記電極が前
記力伝達部用ウェハの接合面となるゲージ部より突出し
ないように、前記半導体ウェハに該電極を形成するため
の段差部を形成する段差形成工程と、前記段差形成工程
で形成された段差部に電極を形成する電極形成工程と、
前記電極形成後の半導体ウェハに対し力伝達部用ウェハ
を前記ゲージ部側表面にて接合するウェハ接合工程と、
前記電極上方に位置する前記力伝達部用ウェハの不要部
分を除去するウェハ除去工程とを備えている。

【００１２】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の力変換素子の製造方法において、前記ウェハ除去工
程では、前記力伝達部用ウェハの不要部分に切り込みを
施した後、該不要部分を粘着手段により粘着除去するよ
うにした。

【００１３】請求項３に記載の発明では、力変換素子
は、前記請求項１又は請求項２に記載の力変換素子の製
造方法で製造され、その基体に形成された前記段差部に
電極が形成されることで、該電極が前記ゲージ部より突
出していない。

【００１４】（作用）請求項１に記載の発明によれば、
段差形成工程において、電極をゲージ部より突出させな
いように形成するための段差部が半導体ウェハに形成さ
れ、電極形成工程において、段差形成工程で形成された
段差部上に電極が形成される。そして、ウェハ接合工程
では、電極形成後の半導体ウェハに力伝達部用ウェハを
ゲージ部側表面にて接合する。このとき、電極がゲージ
部より突出していないため、力伝達部用ウェハは電極に
妨げられることなくゲージ部で接触する。そのため、力
伝達部用ウェハに逃げ部等の余分な加工を施さなくて済
む。また、逃げ部等の加工部分を半導体ウェハ側の電極
等の所定箇所に相対させる位置合わせが不要となること
から、半導体ウェハに対する力伝達部用ウェハの位置合
わせにある程度の誤差が許容される。両ウェハの接合
後、ウェハ除去工程において、力伝達部用ウェハの電極
上方の不要部分が除去される。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、ウェハ除
去工程では、力伝達部用ウェハの不要部分に切り込みが
施された後、その不要部分が粘着手段により粘着除去さ
れる。そのため、除去するときにその不要部分が電極に
当たって電極を傷つける心配がなくなる。

【００１６】請求項３に記載の発明では、力変換素子の
基体に形成された段差部に形成されている電極がゲージ
部より突出していないため、その製造時において、請求
項１に記載の発明と同様の作用が得られる。また、力伝
達部用ウェハの接合後にその不要部分に切り込みを施
し、その不要部分を粘着手段により粘着除去する製造方
法を採れば、請求項２に記載の発明と同様の作用が得ら
れる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１は本実施形
態における力変換素子１１の一部破断平面図である。力
変換素子１１を構成する基体１２には、一対ずつの入力
電極部１３，１４及び出力電極部１５，１６と、４つの
ゲージ部１７〜２０と、保護部２１〜２４と、応力調整
部２５，２６とがそれぞれ凸状に形成されている。基体
２の表面中央には、力伝達部としてのガラスブロック２
７が各部１７〜２６に支持された状態で接合されてい
る。

【００１８】基体１２はＮ型の〈１１０〉面方位の単結
晶シリコンからなり、図１における上方向がシリコンの
結晶軸〈１１バー０〉方向に相当し、右方向が同じく
〈００１〉方向に相当している。図１において斜線（但
し、ガラスブロック２７に覆われた部分は省略）を施し
た各部１３〜２６の上層部には、ボロン（Ｂ）がインプ
ラントされたＰ型拡散層２８（図２に図示）が形成され
ている。

【００１９】図１，図２に示すように、基体１２の表面
から略四角環状に凸設されたゲージ部１７〜２０は、こ
の略四角環状の４つの角部にて各電極部１３〜１６と連
接されている。各電極部１３〜１６上にはアルミニウム
からなる電極２９が接合されており、各電極２９と各ゲ
ージ部１７〜２０とはＰ型拡散層２８を介した接続状態
にある。

【００２０】また、保護部２１〜２４および応力調整部
２５，２６は、ゲージ部１７〜２０および各電極部１３
〜１６に対して分断されて凸設されており、上部に形成
されたＰ型拡散層２８も、ゲージ部１７〜２０および各
電極２９に対して分断されている。基体１２の表面は電
極２９を除いて絶縁酸化膜３０で覆われている。

【００２１】力変換素子１１は、各ゲージ部１７〜２０
のゲージ抵抗により図６に示すようなホイートストンブ
リッジ回路を形成している。各ゲージ部１７〜２０に加
えられた圧縮力に応じたそのゲージ抵抗の変化率は、各
ゲージ部１７〜２０のＰ型拡散層２８におけるピエゾ抵
抗係数により決まる。ピエゾ抵抗係数は結晶方位による
異方性を有し、〈００１〉方位に延設されたゲージ部１
７，１９のピエゾ抵抗係数πa ，πc が共に等しく、
〈１１バー０〉方位に延設されたゲージ部１８，２０の
ピエゾ抵抗係数πb ，πd が共に等しい（πa ＝πc ≠
πb ＝πd ）。

【００２２】入力電極部１３，１４間に一定電流Ｉが通
電された状態において、ガラスブロック２７を介して各
ゲージ部１７〜２０に圧縮力が作用すると、その圧縮力
に応じて〈００１〉方位のゲージ部１７，１９のゲージ
抵抗値（Ｒ）と、〈１１バー０〉方位のゲージ部１８，
２０のゲージ抵抗値（Ｒ＋Δｒ）とが、それぞれのピエ
ゾ抵抗係数に応じた異なる値を採る。そのため、出力電
極部１５，１６間にその圧縮力に応じた電位差が生じる
ことになり、この電位差を測定することにより圧縮力の
大きさが検出される。

【００２３】図２に示すように、各電極部１３〜１６
は、ゲージ部１７〜２０の上面より一段低く凸設されて
おり、電極部１３〜１６上に形成された電極２９は、ガ
ラスブロック２７の接合面となる各部１７〜２６の上面
より突出しないように低く位置している。本実施形態で
は、電極２９の上面とガラスブロック２７の下面（つま
り各部１７〜２６の上面）との間に約３μｍ程度の距離
が確保されるように、電極２９の厚み分を考慮して電極
部１３〜１６の高さが設定されている。なお、Ｐ型拡散
層２８の膜厚は約１μｍ、絶縁酸化膜３０の膜厚が約１
００ｎｍ、ガラスブロック２７の厚みが約１ｍｍとなっ
ている。

【００２４】次に、この力変換素子１１の製造方法を図
３〜図５に基づいて説明する。なお、図３，図４に示す
半導体ウェハとしてのシリコンウェハ３１の断面は図２
の力変換素子１１の断面に相当し、図５は電極部１３〜
１６を通らないように切断した同じ断面である。

【００２５】図３（ａ）に示すシリコンウェハ３１は、
Ｎ型の〈１１０〉面方位の単結晶シリコンからなる例え
ば５インチウェハであり、約６００μｍ程度の厚みを有
する。図３（ｂ）に示すように、まずシリコンウェハ３
１の表面（上面）にＣＶＤ（化学蒸着法）によりシリコ
ン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）３２を形成し、その後、シリコ
ンウェハ３１の表面にレジスト３３を塗布（スピンコー
ト）してパターニングをする。レジスト３３は、ガラス
ブロック２７で覆われることになる全領域を被覆するよ
うにパターニングされる。

【００２６】次に、図３（ｃ）に示すように、シリコン
ウェハ３１の表面をドライエッチング処理し、レジスト
３３のパターニング形状に掘り込む。まずＳｉＯ2 膜３
２をパターニング形状にドライエッチングにより除去
し、アッシング（灰化）によりレジスト３３を除去した
後、残ったＳｉＯ2 膜３２をマスクとしてシリコンウェ
ハ３１を所定深さ（約３〜４μｍ）までエッチングす
る。このドライエッチングによりシリコンウェハ３１上
には段差部３１ａが形成される。２段階でドライエッチ
ングを行ったのは、レジスト３３ではシリコン約３μｍ
程度のドライエッチングに耐え切れないためである。

【００２７】次に、ＳｉＯ2 膜３２を一旦除去し、図３
（ｄ）に示すようにシリコンウェハ３１を熱酸化処理し
てその表面に熱酸化膜（ＳｉＯ2 膜）３４を形成する前
処理を行う。その後、インプラント処理を実施してボロ
ン（Ｂ）イオンをシリコンウェハ３１の表面に打ち込
み、さらに拡散のため熱処理を施してボロンを電気的に
活性化させる。こうしてＰ型拡散層２８が形成される。

【００２８】次に、熱酸化膜３４を一旦除去した後、図
４（ａ）に示すようにシリコンウェハ３１の表面にＣＶ
Ｄにより新たなシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）３５を形成
する。そして、レジスト３６を塗布（スピンコート）し
た後、ゲージ部１７〜２０，保護部２１〜２４，応力調
整部２５，２６及び入出力電極部１３〜１６を形成する
ためのパターニングを施す。

【００２９】そして、図４（ｂ）に示すようにシリコン
ウェハ３１の表面をドライエッチングにより掘り込む。
まずレジスト３６のパターニング形状にＳｉＯ2 膜３５
をドライエッチングし、一旦アッシングによりレジスト
３６を除去した後、残ったＳｉＯ2 膜３５をマスクとし
てシリコンウェハ３１を所定深さ（例えば約３μｍ）ま
でエッチングする。このドライエッチングにより、ゲー
ジ部１７〜２０，保護部２１〜２４及び応力調整部２
５，２６となる凸部３１ｂと、入出力電極部１３〜１６
となる凸部３１ｃとがシリコンウェハ３１上に形成され
る。

【００３０】次に、ＳｉＯ2 膜３５を一旦除去し、図４
（ｃ）に示すようにシリコンウェハ３１の表面全体にＣ
ＶＤにより新たな絶縁酸化膜（ＳｉＯ2 膜）３７を形成
する。そして、凸部３１ｃ上の絶縁酸化膜３７の一部を
ウェットエッチングにより除去し、電極２９とのコンタ
クトを取るためのコンタクト部３８を形成する。コンタ
クト部３８形成後、ウェットエッチングに使用したレジ
ストをアッシングにより除去する。

【００３１】続いて図４（ｄ）に示すように、コンタク
ト部３８を形成した後の凸部３１ｃの上面にアルミニウ
ムからなる電極２９を接合する。まずシリコンウェハ３
１の表面にスパッタ法もしくは真空蒸着法によりアルミ
ニウム膜（Ａｌ）３９を形成し、次にレジスト（図示せ
ず）を塗布して電極２９を形成するためのパターニング
を行う。その後、シリコンウェハ３１をウェットエッチ
ングにより不要なアルミニウム膜３９を除去し電極２９
が形成される。そして、レジストをアッシングにより除
去した後、アルミニウム膜３９（電極２９）とシリコン
ウェハ３１とのコンタクトを確実に取るためシンタリン
グ処理を実施する。

【００３２】電極２９の接合工程まで終えることにより
シリコンウェハ３１側の工程が完了し、次にガラスブロ
ック２７となる力伝達部用ウェハとしてのガラスウェハ
４０の接合工程に移る。ここで、ガラスウェハ４０との
接合面となるゲージ部１７〜２０などの凸部３１ｂの上
面は、電極２９の上面より上方へ突出しており、両者間
には約３μｍ程度の距離が確保されている。

【００３３】次に、図５（ａ）に示すように、このシリ
コンウェハ３１（５インチ）の表面に３インチのガラス
ウェハ４０を接合させる。ガラスウェハ４０はシリコン
ウェハ３１に熱膨張係数を合わせた結晶化ガラスからな
る。まず３インチのガラスウェハ４０を５インチのシリ
コンウェハ３１上に重ね合わせるように載置する。ガラ
スウェハ４０は電極２９に当たることなく、ゲージ部な
どの各部１７〜２６を構成する凸部３１ｂに当接する状
態で、シリコンウェハ３１の表面に形成された全パター
ンを覆うようにシリコンウェハ３１上に載置される。こ
の状態でガラスウェハ４０の下面と電極２９との間に約
３μｍ程度の間隔が確保される。

【００３４】そして、シリコンウェハ３１とガラスウェ
ハ４０とを陽極接合法により接合する。この陽極接合時
には両ウェハ３１，４０間に約６００〜１０００ボルト
の電圧が印加されるが、ガラスウェハ４０と電極２９と
の間に約３μｍ程度の間隔が確保されているため、この
接合時に電極２９を介したリーク電流が発生することは
ない。ガラスウェハ４０は凸部３１ｂの上面で絶縁酸化
膜３７を介して接合される（図５（ａ））。

【００３５】次に、図５（ｂ）に示すように、ガラスウ
ェハ４０の表面（上面）にガラスブロック２７の寸法形
状に合わせたハーフカットをダイシングにより入れ、マ
トリクス溝４０ａを形成する。マトリクス溝４０ａを形
成するときのダイシングブレードの位置合わせは、３イ
ンチのガラスウェハ４０からはみ出して見えるシリコン
ウェハ３１のパターンを実際に見ながら、そのパターン
に合わせて行われるので、マトリクス溝４０ａはシリコ
ンウェハ３１側のパターンに対して位置精度良く形成さ
れる。

【００３６】次に、ガラスウェハ４０の上面に粘着力の
比較的弱い粘着手段としてのテープを貼り付けた後、そ
のテープを剥がすことによりガラスウェハ４０の不要部
分をそのテープの粘着力により粘着除去する（図５
（ｃ））。このとき必要に応じて貼着後のテープ上をロ
ーラで押圧して不要部分を破断する。ガラスウェハ４０
の不要部分はテープに付着されるので、除去すべきガラ
ス破片が電極２９に当たってそれを傷つけることがな
い。また、ガラスウェハ４０の不要部分は位置精度良く
形成されたマトリクス溝４０ａに沿って破断除去される
ので、ガラスブロック２７はシリコンウェハ３１側のパ
ターンに対して誤差少なく所定位置に正しく配置され
る。なお、粘着除去用のテープとしては、比較的粘着力
の弱い再剥離型ダイシングテープや、紫外線照射により
粘着力が低下（約１０〜１００分の１程度）するＵＶ硬
化型ダイシングテープを使用するとよい。

【００３７】以上の工程により、シリコンウェハ３１に
は多数の力変換素子１１がマトリクス状に製造される。
そして、図５（ｄ）に示すようにシリコンウェハ３１を
ダイシングにより個々の素子毎に切り離すことにより、
多数の力変換素子１１が得られる。

【００３８】以上詳述したように本実施形態によれば、
以下に列記する効果が得られる。 （ａ）シリコンウェハ３１に段差部３１ａを形成し、ガ
ラスウェハ４０と接合されるゲージ部１７〜２０などの
凸部３１ｂを、電極２９より上方へ突出して形成した。
そのため、シリコンウェハ３１への接合時の電極２９と
の接触を避けるため、ガラスウェハ４０に施していた逃
げ部などの面倒な加工を無くすことができる。ここで、
段差部３１ａを形成するための工程が増えるものの、逃
げ部形成のための工程に比較すれば、その工程数は大幅
に低減される。

【００３９】（ｂ）ガラスウェハ４０にマトリクス溝４
０ａを形成しておき、その不要部分を粘着力の比較的弱
いテープを用いて粘着除去するようにしたので、ガラス
ウェハ４０の不要部分が落下や飛散などして電極２９を
傷つけることを防止することができる。従って、力変換
素子１１の歩留り向上に寄与し、ひいてはワイヤボンド
不良の低減に寄与する。

【００４０】（ｃ）マトリクス溝４０ａを形成するとき
のダイシングブレードの位置合わせは、シリコンウェハ
３１上のパターンを実際に見てそれに合わせなら行われ
るので、ガラスブロック２７の切断位置を決めるマトリ
クス溝４０ａを位置精度良く形成することができ、ひい
ては基体１２に対するガラスブロック２７の位置精度を
高くすることができる。

【００４１】これに対し、従来技術ではガラスウェハに
予め形成しておいた逃げ部等の加工部を、電極に対向さ
せるように位置合わせする必要があり、しかもその位置
合わせに生じた約５０μｍ程度の誤差がそのままガラス
ブロックの誤差となっていた。しかし、本実施形態では
ダイシングブレードの位置合わせ誤差（従来に比較して
約５〜１０分の１程度）だけで済ませることができる。
力変換素子１１の検出精度はガラスブロック２７の位置
精度に影響されるので、本実施形態によれば、検出精度
の一層高い力変換素子１１を提供することができる。

【００４２】（ｄ）ガラスブロック２７の位置精度は、
両ウェハ３１，４０を接合した後にガラスウェハ４０の
不要部分を除去するダイシング精度により決まるので、
ガラスウェハ４０をシリコンウェハ３１に接合するとき
に誤差があってもその誤差をダイシング工程で吸収する
ことができる。そのため、ガラスウェハ４０をシリコン
ウェハ３１に接合するときの位置合わせを簡単に済ませ
ることができる。

【００４３】（ｅ）シリコンウェハ３１にガラスウェハ
４０を載置したときに、ガラスウェハ４０と電極２９と
の間に約３μｍ程度の隙間が開くように、電極部１３〜
１６（段差部３１ａ）形成のためのドライエッチング深
さを決めたので、陽極接合法による高電圧印加時に電極
２９を介したリーク電流の発生を防止することができ
る。従って、接合不良の発生を低減することができ、力
変換素子１１の歩留りの向上に寄与する。

【００４４】（ｆ）段差部３１ａの深さを約３〜４μｍ
程度と比較的小さくしたので、段差部３１ａ形成後のレ
ジスト塗布工程（例えば図４（ａ））におけるレジスト
のスピンコート時にも、レジストを段差に妨げられるこ
となくシリコンウェハの表面全体に確実にコートするこ
とができる。

【００４５】尚、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で例えば次の
ように構成することもできる。 （１）メサ段差構造の力変換素子１１に本発明を適用し
たが、メサ段差構造を有しない図７に示すような力変換
素子５１に本発明の製造方法を適用することもできる。
図７に示すように力変換素子５１は、例えばＰ型シリコ
ン単結晶からなる基体５２と、基体５２のゲージ部５３
にて接合された力伝達部（ガラスブロック）５４と、一
対の入力電極５５ａ，５５ｂと、一対の出力電極５６
ａ，５６ｂとを備える。

【００４６】図８に力変換素子５１の製造方法を示す。
この図は図７の力変換素子５１の III−III 線断面に相
当する。図８（ａ）に示すように、Ｐ型シリコン単結晶
からなるシリコンウェハ６１の表面にドライエッチング
により段差部６１ａを形成し、この段差部６１ａの上面
に電極６２（電極５５ａ〜５６ｂに相当）を形成する。
電極６２はガラスウェハ６３と接合されるゲージ部５３
より低く位置している。このシリコンウェハ６１の表面
にガラスウェハ６３を載置し、陽極接合法により両ウェ
ハ６１，６３を接合する。このときガラスウェハ６３と
電極６２との間隔を適度に確保することにより、陽極接
合時にリーク電流が発生しない。

【００４７】次に図８（ｂ）に示すように、ガラスウェ
ハ６３の上面にダイシングにより切り込み（マトリクス
溝）６３ａを形成する。そして、粘着テープによりガラ
スウェハ６３の不要部分を粘着除去し、図８（ｃ）のよ
うにガラスブロック５４が形成される。そして、図８
（ｄ）に示すように、シリコンウェハ６１をダイシング
により基体５２毎に切断し、各力変換素子５１に切り離
す。

【００４８】この製造方法を採用することにより、メサ
段差構造でない力変換素子５１においても、前記実施形
態と同様の効果が得られる。すなわち、(イ) 接合前のガ
ラスウェハ６３に逃げ部の面倒な加工を施さずに済むこ
と、(ロ) ガラスウェハ６１の接合時に位置決めが不要な
こと、(ハ) ガラスブロック５４の位置精度がガラスウェ
ハ６１のダイシング精度により決まるため、従来方法よ
りもガラスブロック５４の位置精度を向上できること、
(ニ) (ハ) により力変換素子５１の検出精度を向上できる
こと、(ホ) ガラスウェハ６３の不要部分が粘着除去され
るため、電極６２を傷つける心配がなくなり歩留りの向
上に寄与するなどの効果が得られる。

【００４９】さらに従来製造方法では、シリコンウェハ
とガラスウェハとの接合部面積（つまり受圧部面積）の
面積誤差が、マトリクス溝形成時のダイシング精度によ
り決まっていたが、この製造方法ではその面積誤差がダ
イシング精度より十分高い精度をもつ段差部形成時のド
ライエッチング精度により決まるため、この面積誤差を
従来方法に比較して縮小することができる。

【００５０】（２）段差部を形成するための方法は適宜
の方法を採用することができる。例えば、ドライエッチ
ングに代えてアルカリ溶解液等によるウェットエッチン
グにより段差部を形成してもよい。また、必要な寸法精
度が得られればエッチング以外の方法を用いてもよい。

【００５１】（３）マトリクス溝が形成されたガラスウ
ェハからその不要部分を除去する方法は、テープによる
粘着除去に限定されない。例えば吸引除去しても構わな
い。吸引除去しても、ガラス破片が電極を傷つける心配
はない。また、粘着除去方法もテープを用いた方法に限
定されず、ガラス破片を粘着除去できればテープに限定
されない。

【００５２】（４）マトリクス溝をガラスウェハに形成
してその不要部分を粘着除去する方法に代え、ダイシン
グによりガラスウェハの不要部分を直接切り落とす構成
としてもよい。ガラスウェハと電極との間隔をある程度
確保すれば、ダイシングブレードが電極に当たることは
ない。この方法によっても、ガラスブロック（力伝達
部）の位置精度を向上させることができ、力変換素子の
歩留りを向上させることができる。

【００５３】（５）力変換素子の基体１２（５２）を構
成するウェハは、シリコンウェハに限定されず、他の半
導体ウェハを用いることもできる。また、力伝達部用ウ
ェハもガラスウェハに限定されず、圧縮強度の高いその
他の材料を使用することができる。例えば結晶化されて
いないガラスウェハや、Ａｌ2 Ｏ3 等のセラミックウェ
ハとしてもよい。

【００５４】（６）本発明を適用する力変換素子は、前
記実施形態や（１）の実施形態に示したものに限定され
ない。電極形成後の半導体ウェハに対し、力伝達部用ウ
ェハを接合させてから、個々の素子に切り離して量産す
る製造方法により製造される力変換素子に広く本発明を
適用することができる。なお、本発明においては、力伝
達部と接合される半導体ウェハ上の部位をゲージ部とす
る。

【００５５】前記実施の形態から把握され、特許請求の
範囲に記載されていない発明（又は考案）を、その効果
とともに以下に記載する。 （イ）請求項１〜請求項３のいずれか一項の発明におい
て、前記電極と力伝達部用ウェハとの間隔が、両ウェハ
接合のための電圧印加時にリークが発生しない値に設定
されている。この構成によれば、陽極接合法などの手法
により半導体ウェハに対して力伝達部用ウェハを接合す
る際に、電極と力伝達部用ウェハとの間に適度な間隔が
保持されているため、リークの発生を防止することがで
きる。従って、接合不良を低減することができる。

【００５６】（ロ）請求項１〜請求項３のいずれか一項
の発明において、前記段差部はレジストのスピンコート
を妨げない高さに設定されている。この構成によれば、
段差部形成後の半導体ウェハの表面にレジストをスピン
コートしたとき、段差に妨げられることなく半導体ウェ
ハの表面全体にレジストを確実にコートすることができ
る。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、電
極を形成するための段差部を半導体ウェハに形成し、こ
の段差部上に形成した電極がゲージ部より突出しないよ
うにしたので、半導体ウェハに接合する力伝達部用ウェ
ハに、電極を避けるための逃げ部等の面倒な加工を施さ
ずに済む。

【００５８】請求項２に記載の発明によれば、ウェハ除
去工程において、力伝達部用ウェハの不要部分に切り込
みを施した後、その不要部分を粘着手段により粘着除去
するようにしたので、除去すべき不要部分が電極に当た
ってそれを傷つける心配を無くすことができる。

【００５９】請求項３に記載の発明によれば、力変換素
子は、その基体に形成された段差部に電極が形成される
ことで、電極がゲージ部より突出していないので、その
製造時に請求項１に記載の発明と同様の効果を得ること
ができる。また、力伝達部用ウェハの接合後にその不要
部分に切り込みを施し、その不要部分を粘着手段により
粘着除去する製造方法を採れば、請求項２に記載の発明
と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の力変換素子の一部破断平面図。

【図２】図１のII−II線断面図。

【図３】力変換素子の製造工程を示す模式断面図。

【図４】同じく模式断面図。

【図５】同じく模式断面図。

【図６】力変換素子の電気回路図。

【図７】別例の力変換素子の平面図。

【図８】別例の力変換素子の製造工程を示す模式断面
図。

【図９】従来技術における力変換素子の製造工程を示す
模式断面図。

【符号の説明】

１１，５１…力変換素子、１２，５２…基体、１６〜２
０，７２…ゲージ部、３１，６１…半導体ウェハとして
のシリコンウェハ、３１ａ，６１ａ…段差部、４０，６
３…力伝達部用ウェハとしてのガラスウェハ、２９，６
２…電極。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハ上に力変換素子複数個分の
   電極を形成しておき、該半導体ウェハに力伝達部用ウェ
   ハを接合させた後、個々の力変換素子を切り離す力変換
   素子の製造方法において、 前記電極が前記力伝達部用ウェハの接合面となるゲージ
   部より突出しないように、前記半導体ウェハに該電極を
   形成するための段差部を形成する段差形成工程と、 前記段差形成工程で形成された段差部に電極を形成する
   電極形成工程と、 前記電極形成後の半導体ウェハに対し力伝達部用ウェハ
   を前記ゲージ部側表面にて接合するウェハ接合工程と、 前記電極上方に位置する前記力伝達部用ウェハの不要部
   分を除去するウェハ除去工程とを備えたことを特徴とす
   る力変換素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記ウェハ除去工程では、前記力伝達部
   用ウェハの不要部分に切り込みを施した後、該不要部分
   を粘着手段により粘着除去することを特徴とする請求項
   １に記載の力変換素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記請求項１又は請求項２に記載の力変
   換素子の製造方法で製造され、その基体に形成された前
   記段差部に電極が形成されることで、該電極が前記ゲー
   ジ部より突出していないことを特徴とする力変換素子。