特許 6296688 センサ、センサを製造する方法およびセンサを取り付ける方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6296688

(24)【登録日】2018年3月2日

(45)【発行日】2018年3月20日

(54)【発明の名称】センサ、センサを製造する方法およびセンサを取り付ける方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/04 20060101AFI20180312BHJP

   G01R 33/02 20060101ALI20180312BHJP

【ＦＩ】

   G01R33/04

   G01R33/02 L

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-63885(P2013-63885)

(22)【出願日】2013年3月26日

(65)【公開番号】特開2013-205417(P2013-205417A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2016年3月24日

(31)【優先権主張番号】10 2012 204 835.9

(32)【優先日】2012年3月27日

(33)【優先権主張国】DE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】390023711

【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】フーベルト ベンツェル

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ シェリング

【審査官】 荒井 誠

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２２２６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０２００９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１９７４３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０６−０４４５３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３３／００−３３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のセンサ（１００）と少なくとも１つの第２のセンサ（１００）とを製造する方法（２００）において、
該方法（２００）は、以下のステップ、すなわち、
結晶質支持体材料からなるウェハ（４００）を準備するステップ（２０２）を有しており、当該ウェハ（４００）のセンサ面（１０２）には第１のセンサ素子（１０６）と、少なくとも１つの第２のセンサ素子（１０６）とが配置されており、
前記方法はさらに、前記ウェハ（４００）の前記センサ面（１０２）に加工面（４０４）を決定するステップ（２０４）を有しており、当該加工面（４０４）は、前記第１のセンサ素子（１０６ａ，ｃ）と、前記第２のセンサ素子（１０６ｂ，ｄ）との間に配置されており、かつ、作製すべき前記センサ素子（１０６ａ−ｄ）を互いに分離しており、
前記方法はさらに、
第１の傾斜面（１０４）と、対向する第２の傾斜面（１０４）とを作製するために前記加工面（４０４）の領域において前記ウェハ（４００）の一部を除去するステップ（２０６）を有しており、非等方性エッチングを使用して前記の除去を行い、ただし前記センサ面（１０２）とは異なる方向に配向される前記第１および第２の傾斜面（１０４）を作製するため、前記センサ面（１０２）に対して所定の角度で前記支持体材料（４００）を除去し、
前記方法はさらに、
前記第１のセンサ素子（１０６）に電気導体路（１１０）を介して電気的に接続するための導電性の構造体である少なくとも１つの第１のコンタクト面（１０８）を前記第１の傾斜面（１０４）に取り付けると共に、前記第１の傾斜面（１０４）における前記第１のコンタクト面（１０８）よりもサイズが小さい導電性の構造体である少なくとも１つの別の第１のコンタクト面を、前記第１のセンサ素子（１０６）が配置されている前記センサ面（１０２）に取り付けるステップ（２０８）と、
前記第１および第２のセンサ（１００）を切り離すため、前記第１の傾斜面（１０４）と前記第２の傾斜面（１０４）との間で前記第１および第２のセンサ（１００）を分離するステップ（２１０）とを有している、
ことを特徴とする方法（２００）。

【請求項2】

請求項１に記載の方法（２００）において、前記第１のセンサ素子（１０６）に電気導体路（１１０）を介して電気的に接続するための前記少なくとも１つの第１のコンタクト面（１０８）を前記第１の傾斜面（１０４）に取り付ける（２０８）のに加えて、前記第２のセンサ素子（１０６）に電気導体路（１１０）を介して電気的に接続するための導電性の構造体である少なくとも１つの第２のコンタクト面（１０８）を前記第２の傾斜面（１０４）に取り付ける、
ことを特徴とする方法（２００）。

【請求項3】

請求項２に記載の方法（２００）において、前記少なくとも１つの第２のコンタクト面（１０８）を前記第２の傾斜面（１０４）に取り付けるのに加えて、前記第２の傾斜面（１０４）における前記第２のコンタクト面（１０８）よりもサイズが小さい導電性の構造体である少なくとも１つの別の第２のコンタクト面を、前記第２のセンサ素子（１０６）が配置されている前記センサ面（１０２）に取り付ける、
ことを特徴とする方法（２００）。

【請求項4】

請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法（２００）において、
前記決定のステップ（２０４）では、所望の加工深さと、あらかじめ設定した角度との間の関係を使用して前記加工面（４０４）を決定する、
ことを特徴とする方法（２００）。

【請求項5】

請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法（２００）において、
前記決定のステップ（２０４）では、前記加工面（４０４）を介さずに隣接する前記第２のセンサ素子（１０６ｂ）と前記第１のセンサ素子（１０６ｃ）との間の、前記センサ面（１０２）とは反対側の前記ウェハ（４００）の下側面に第２の加工面（４０４）を決定し、
前記除去のステップ（２０６）では、第３の傾斜面（１０４）と、対向する第４の傾斜面（１０４）とを作製するため、非等方性エッチングプロセスを使用して前記第２の加工面（４０４）の領域において支持体材料（４００）を除去し、ただし前記ウェハ（４００）の前記下側面とは異なる方向に配向される前記第３および第４の傾斜面（１０４）を作製するため、前記ウェハ（４００）の前記下側面に対して所定の角度で前記支持体材料（４００）を除去する、
ことを特徴とする方法（２００）。

【請求項6】

請求項５に記載の方法（２００）において、
前記決定のステップ（２０４）では、前記センサ面（１０２）の前記加工面（４０４）に対してあらかじめ設定した横方向のシフトで、下側面に前記第２の加工面（４０４）を決定する、
ことを特徴とする方法（２００）。

【請求項7】

センサ（１００）を支持構造体（５００）に取り付ける方法（３００）において、
前記センサ（１００）は、方向性のある測定量の方向成分をピックアップするために構成されたセンサ素子（１０６）が配置されたセンサ面（１０２）を有しており、
前記センサ（１００）は、前記センサ素子（１０６）に電気導体路（１１０）を介して電気的に接続するための導電性の構造体である少なくとも１つのコンタクト面（１０８）が配置された傾斜面（１０４）を有しており、
該傾斜面（１０４）は、前記センサ面（１０２）に対して所定の角度を有しており、
前記傾斜面（１０４）は、前記センサ面（１０２）とは異なる方向に配向されており、
前記方法（３００）は以下のステップ、すなわち、
前記センサ（１００）を前記支持構造体（５００）上に配置するステップ（３０２）を有しており、前記センサ（１００）の前記傾斜面（１０４）と、前記支持構造体（５００）の表面とは取り付け面（５０２）において鋭角をなしており、前記傾斜面（１０４）および前記取り付け面（５０２）の少なくとも１つの部分領域は取り付け材料によって覆われており、
前記方法（３００）はさらに、
液状化した前記取り付け材料の界面張力を使用し、前記センサ面（１０２）と前記傾斜面（１０４）との間の共通のエッジで前記センサ（１００）を傾けることによって前記取り付け面（５０２）に前記傾斜面（１０４）を配置するため、前記取り付け面（５０２）に配置される取り付け材料を液状化するステップ（３０４）と、
前記センサ（１００）と前記支持構造体（５００）とを接続するために前記取り付け材料を硬化するステップ（３０６）とを有する、
ことを特徴とする方法（３００）。

【請求項8】

請求項７に記載の方法（３００）において、
前記支持体材料（４００）は、前記取り付け材料をはじき、
前記液状化のステップ（３０４）において前記液状化した取り付け材料は、前記支持体材料（４００）によってはじかれて、前記取り付け材料が前記コンタクト面（１０８）に付着する、
ことを特徴とする方法（３００）。

【請求項9】

請求項７または８に記載の方法（３００）において、
前記配置のステップ（３０２）では前記センサ（１００）を前記取り付け面（５０２）に対してずらして配置し、
前記取り付け面（５０２）は、前記センサ（１００）の電気的な接触接続のための前記支持構造体（５００）のコンタクト面として構成されており、
前記硬化のステップ（３０６）において前記傾斜面（１０４）に配置される前記センサ（１００）のコンタクト面（１０８）を、前記支持構造体（５００）の前記コンタクト面に導電的に接続する、
ことを特徴とする方法（３００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサと、第１のセンサおよび少なくとも１つの第２のセンサを製造する方法と、センサを支持構造体に取り付ける方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

磁場センサは、今日、加速度センサおよび回転速度センサと共に１つのケーシング内で組み合わされてナビゲージョン用途に使用される。ここではｘ軸およびｙ軸における磁場成分は、フラックスゲートセンサによって測定されるのに対し、z成分はホールＩＣによって求められる。

【0003】

DE 10 2009 028 815 A1には、基板およびマグネットコアを有する磁力計が記載されている。この基板は、上記のマグネットコアに磁束を形成する励磁コイルを有しており、また励磁コイルは、上記の基板の主延在面に対して実質的に垂直に配向されているコイル断面を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】DE 10 2009 028 815 A1

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の課題は、磁場のxz成分ないしはyz成分をホール素子なしに２つのフラックスゲートだけで測定することができるセンサを提供することと、このセンサを製造する方法と、このセンサを取り付ける方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記のセンサについての課題は、本発明の請求項１により、センサにおいて、このセンサは、方向性を有する測定量をピックアップするように構成されたセンサ素子が配置されたセンサ面と、センサ素子に接触接続するための少なくとも１つのコンタクト面が配置された傾斜面とを有しており、この傾斜面は、センサの支持体材料の格子構造に対して所定の角度を有しており、この傾斜面が、センサ面とは異なる方向に配向されている、ことを特徴とするセンサを構成することによって解決される。

【0007】

また上記のセンサを製造する方法についての課題は、本発明の請求項４により、第１のセンサと少なくとも１つの第２のセンサとを製造する方法において、この方法には、以下のステップ、すなわち、結晶質支持体材料からなるウェハを準備するステップを有しており、このウェハのセンサ面には第１のセンサ素子と、少なくとも１つの第２のセンサ素子とが配置されており、上記のウェハのセンサ面に加工面を決定するステップを有しており、この加工面は、第１のセンサ素子と、第２のセンサ素子との間に配置されており、かつ、作製すべきセンサ素子を互いに分離しており、上記の方法はさらに、第１の傾斜面と、対向する第２の傾斜面とを作製するために上記の加工面の領域においてウェハの一部を除去するステップを有しており、非等方性エッチングを使用して前記の除去を行うステップを有しており、ただし上記の傾斜面を作製するため、支持体材料の格子構造に対して所定の角度で支持体材料を除去し、上記の方法はさらに、第１のセンサ素子に接触接続するために少なくとも１つの第１のコンタクト面を第１傾斜面に取り付けるステップと、上記のセンサを切り離すため、第１の傾斜面と第２の傾斜面との間でセンサを分離するステップとを有している、ことを特徴とする方法によって解決される。

【0008】

さらに上記のセンサを取り付ける方法についての課題は、本発明の請求項９により、センサを支持構造体に取り付ける方法において、上記のセンサは、方向性のある測定量の方向成分をピックアップするために構成されたセンサ素子が配置されたセンサ面を有しており、上記のセンサは、センサ素子に接触接続するための少なくとも１つのコンタクト面が配置された傾斜面を有しており、この傾斜面は、センサの支持体材料の格子構造に対して所定の角度を有しており、この傾斜面は、センサ面とは異なる方向に配向されており、上記の方法には以下のステップ、すなわち、上記のセンサを支持構造体上に配置するステップを有しており、センサの傾斜面と、支持構造体の表面とは取り付け面において鋭角をなしており、上記の傾斜面および／または取り付け面の少なくとも１つの部分領域は取り付け材料によって覆われており、上記の方法はさらに、液状化した取り付け材料の界面張力を使用し、エッジでセンサを傾けることによって取り付け面に傾斜面を配置するため、取り付け面に配置される取り付け材料を液状化するステップと、センサと支持構造体とを接続するために取り付け材料を硬化するステップとを有する、ことを特徴とする方法によって解決される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施例によるセンサの１部分を示す図である。

【図2】本発明の実施例にしたがい、センサを製造する方法を示す流れ図である。

【図3】本発明の実施例にしたがい、センサを取り付ける方法を示す流れ図である。

【図4a】センサを製造するプロセスステップを実行した後の種々のコンポーネントの配置構成を示す図である。

【図4b】センサを製造する別のプロセスステップを実行した後の種々のコンポーネントの配置構成を示す図である。

【図4c】センサを製造するさらに別のプロセスステップを実行した後の種々のコンポーネントの配置構成を示す図である。

【図4d】センサを製造するさらに別のプロセスステップを実行した後の種々のコンポーネントの配置構成を示す図である。

【図5a】センサの取り付けステップを実行した後の種々のコンポーネントの配置構成を示す図である。

【図5b】センサの取り付けの別のステップを実行した後の種々のコンポーネントの配置構成を示す図である。

【図5c】センサの取り付けのさらに別のステップを実行した後の種々のコンポーネントの配置構成を示す図である。

【図6a】センサの択一的な取り付けステップを実行した後の種々のコンポーネントの配置構成を示す図である。

【図6b】センサの択一的な別の取り付けステップを実行した後の種々のコンポーネントの配置構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

フラックスゲート／フリップコア原理に基づく磁場センサ、例えばフラックスゲートセンサでは、軟磁性コアが交番に周期的に飽和状態にされる。このコアは、逆巻きの２つのコイルによって巻回される。例えばノコギリ波状の交流電流が（励磁）コイルに流れる場合、この交流電流は、上記の共通の軟磁性コイルコアを介し、上記の磁化の切換時に他方の（受信）コイルにも電流を誘導する。上記の励起電圧および受信電圧は、外部磁場がない場合、大きさが同じであり、また逆巻きのコイルによって互いに打ち消し合う。外部磁場がある場合、上記のコアの方向のベクトル成分により、加えられた磁場に比例する信号が、結果的に上記の受信コイルに形成される。この原理により、極めて小さな磁場を測定することができる。

【0011】

液体と気体との境界面では、界面張力が発生し、この界面張力は、上記の液体が可能な限りに最小の表面積を有するようにする。例えば一滴の水は、可能な限りに球形の形状をとる。それは、この場合にこの水の体積体の表面積が最小になるからである。

【0012】

上記の液体が表面に到達する場合、この液体は、表面における液滴境界において特徴的な接触角を有する。この接触角は、上記の液体と表面との材料組み合わせに依存する。この表面が、上記の液体に対して良好な濡れ性を有する場合、接触角は９０°よりも小さい。上記の表面が、上記の液体に対して良好でない濡れ性を有する場合、接触角は９０°よりも大きい。

【0013】

本発明は、液体、例えば溶融した液状の半田の界面張力が、この液体が上記の面に対して高い濡れ性および／または小さな接触角を有する場合、この液体の液滴が配置されている２つ面を寄せ合わせることができるという知識に基づいている。この際に発生する力は、構成部分を回転させるのに十分な大きさになり得る。上記の液体は、支持体材料に構成部分を取り付けるための取り付け材料とすることができる。例えば構成部分がまっすぐな面に下ろされたとしても、この構成部分は、上記の液体により、斜めになった側に回転させられ得るのである。

【0014】

本発明によってセンサが提供され、このセンサはつぎのような特徴を有する。すなわち、このセンサは、方向性のある測定量の方向成分をピックアップするよう構成されたセンサ素子が配置されたセンサ面と、このセンサ素子に接触接続する少なくとも１つの接触接続面が配置された傾斜面とを有しており、ここでこの傾斜面は、上記のセンサの支持体材料の格子構造に対して所定の角度を有しており、この傾斜面は、上記のセンサ面とは異なる方向に配向されている。

【0015】

さらに本発明により、第１のセンサと少なくとも１つの第２のセンサとを作製する方法が得られ、ここでこの方法にはつぎのステップが含まれている。すなわち、本発明の方法には、結晶質の支持体材料からなるウェハを準備するステップを有しており、ここでこのウェハのセンサ面には第１のセンサ素子と、少なくとも１つの第２のセンサ素子とが配置されている。さらに上記の方法は、上記のウェハのセンサ面に加工面を決めるステップを有しており、ここでは第１のセンサ素子と第２のセンサ素子との間にこの加工面を配置して、作製すべきセンサ素子を互いに切り離し、上記の方法はさらに、第１の傾斜面と、向き合っている第２の傾斜面とを作製するために加工面の領域において上記のウェハの一部を除去するステップを有しており、ここでは非等方性エッチングを使用してこの除去を行い、ただし上記の傾斜面を作製するため、上記の支持体材料の格子構造に対し、あらかじめ設定した角度でこの支持体材料を除去する。上記の方法はさらに、上記の第１のセンサ素子に接触接続するために少なくとも１つのコンタクト面を上記の第１傾斜面に取り付け、上記の第２のセンサ素子に接触接続するために少なくとも１つの第２のコンタクト面を上記の第２傾斜面に取り付けるステップと、上記のセンサを切り分けるため、上記の第１の傾斜面と第２の傾斜面との間でこれらのセンサを分離するステップとを有している。

【0016】

さらに本発明により、支持構造体上にセンサを取り付ける方法が提供され、このセンサは、センサ素子が配置されるセンサ面を有しており、このセンサ素子は、方向性を有する測定量の方向成分をピックアップするように構成されており、このセンサは、上記のセンサ素子に接触接続するための少なくとも１つのコンタクト面が配置された傾斜面を有しており、この傾斜面は、センサの支持体材料の格子構造に対して所定の角度を有しており、ただしこの傾斜面は、上記のセンサ面とは異なる方向に配向されており、この方法には以下のステップ、すなわち、上記の支持構造体上にセンサを配置するステップを有しており、ここではセンサの上記の傾斜面は、取り付け面上において支持構造体の表面と鋭角をなし、上記の傾斜面および／または取り付け面の少なくとも１つの部分領域は、取り付け材料によって覆われており、上記の方法はさらに、液状化した取り付け材料の界面張力を使用し、エッジでセンサを傾けることにより、上記の取り付け面に傾斜面を配置するため、取り付け面に配置される取り付け材料を液状化するステップと、上記のセンサと支持構造体とを接続するために上記の取り付け材料を硬化するステップとを有する。

【0017】

センサとは、半導体構成素子および／またはマイクロエレクトロメカニカル構造体のことと理解することができる。このセンサは、測定可能な物理量を電気信号にマッピングするように構成することが可能である。この測定可能な量は、３次元的な方向を有することができる。このセンサは、３次元方向にこの量のベクトル成分をピックアップするように構成することができる。例えば、このセンサは、磁場の成分をピックアップするように構成可能である。このためにこのセンサは、センサ素子、例えば磁化可能なコアを有することができ、このコアは、逆方向を向いた２つのコイルの影響を受ける領域に配置される。これらのコイルの作用方向により、上記のベクトル成分の方向を求めることができる。このセンサ素子は、マイクロシステム技術によって支持体材料からなるプレートに、すなわち、ウェハに形成することが可能である。ウェハは、例えば、半導体材料から構成することができる。例えばこのウェハは、単結晶シリコンから構成可能である。所要の作業ステップは、このウェハの上側面および／または下側面から行うことができる。センサ面とは、上および／または中に上記のセンサ素子が配置されるウェハの表面と理解することが可能である。傾斜面は、上記の支持体材料の結晶構造に対して、あらかじめ設定した角度を有することができる。上記の傾斜面の経過または配向は、上記の支持体材料の結晶面に配置するかまたはこれと同じにすることが可能である。この傾斜面は、上記のセンサ面に対し、あらかじめ設定した角度を有することができ、この傾斜面は、有利には上記のセンサ面に対して傾けて配向される。コンタクト面は、導電性の構造体とすることが可能である。例えば、このコンタクト面は、上記の支持体材料上の金属面とすることができ、この金属面上において上記のセンサ素子に接触接続させることができる。例えば、この接触接続は、ボンディングワイヤを介して行うことができ、または支持構造体上の半田パッドを介して行うこともできる。加工面は、例えば、マスクを用いて決定することができ、このマスクは、例えば、窒化シリコン製である。上記の除去は、上記の支持体材料を非等方性に浸食する溶媒またはエッチング剤によって行うことができる。例えば上記のエッチング剤は、水酸化カリウムKOHとすることが可能である。この溶媒またはエッチング剤は、上のウェハの結晶構造に対して所定の角度を有する所定の結晶面まで上記の支持体材料を除去することができる。コンタクト面を上記の傾斜面に取り付けるため、この傾斜面を新たにマスキングすることができる。この傾斜面は、上記のコンタクト面の下に絶縁層を有することが可能である。この絶縁層は、上記のマスキングの前に被着することができる。センサを切り分けるためには上記のウェハをノコ引きすることができる。このウェハは、レーザビーム切断によって切り分けることも可能である。取り付け箇所（取り付け面とも称する）は、上記のセンサ用に設けられた箇所ないしはセンサ用に設けられた上記の支持構造体上の面とすることができる。この支持構造体は、例えば、ケーシングの壁部またはプリント基板とすることが可能である。上記の取り付け箇所は、例えば、半田パッドまたは接着パッドすることができる。例えばこの半田は半田ペーストとして被着することができ、熱作用によって溶融して液状化させることが可能である。上記の絶縁層は、半田をはじくようにすることできる。上記のコンタクト面は、半田によって良好に濡らすことが可能である。界面張力とは、混ざらない２つの媒体の間に生じ得る表面張力であり、可能な限りにわずかな共通の表面を形成しようとする媒体の力のことである。液状化した取り付け材料は、上記のコンタクト面に引っ張り力を及ぼしてセンサを回転させることができる。この取り付け材料が冷却すると、上記のセンサは、回転した位置において上記の支持構造体と接続することができる。

【0018】

上記のセンサは、第１の空間方向においてこのセンサを上記の支持構造体に固定するための第１の固定面と、第２の空間方向においてこのセンサを上記の支持構造体に固定するための少なくとも１つの第２の固定面とを備えた基体を有することも可能であり、第１の固定面は、第２の固定面に対して所定の角度で配向されており、第１の固定面と第２の固定面とは共通のエッジを有する。上記のセンサは、第１の固定面に配置されるかまたはこの第１の固定面に対向するこのセンサの表面に配置されるセンサ素子を有することでき、このセンサは、方向性を有する測定量の方向成分をピックアップするように構成されている。このセンサは、上記の表面または第１の固定面に配置されておりかつセンサ素子に接続される少なくとも１つのコンタクト面を有することができる。上記のセンサは、少なくとも１つの第２のコンタクト面を有することができ、この第２のコンタクト面は、上記の第２の固定面に、またはこの第２の固定面に対向して配置されたこのセンサの傾斜面に配置されかつ導電的に第１のコンタクト面に接続されている。第２のコンタクト面は、第１のコンタクト面よりも大きくすることができる。

【0019】

上記のセンサ面と傾斜面とは、共通のエッジを有することができる。このセンサは、取り付けの際に上記の共通のエッジで傾けることができる。この共通のエッジは、上記の取り付けプレート内に配置することができる。

【0020】

上記のセンサ面には、少なくとも１つの別のコンタクト面を配置することができ、ここでこの別のコンタクト面は、上記の傾斜面側のコンタクト面よりもサイズが小さい。上記の液状化した取り付け材料は、上記の比較的大きな面に比較的に大きな力を及ぼすことができるため、取り付け材料が液状化した際には上記のセンサを傾けることができる。

【0021】

上記の加工面は、所望の加工深さと、あらかじめ設定した角度との間の関係を使用して決定することができる。例えば上記の加工深さは、加工面の幅の約半分とすることできる。したがって上記のウェハは、ほぼ完全に切り込みを入れることができ、これにより上記の切り離しのステップでは、比較的わずかな層厚を切断すればよいのである。

【0022】

上記の決定のステップでは、上記のセンサ面とは反対側のウェハの下側面に第２の加工面を決定する。上記の除去のステップでは、別の傾斜面を作製するため、非等方性エッチングプロセスを使用して第２の加工面の領域において支持体材料を除去することができる。別の傾斜面は、後ろ側から上記のウェハに取り付けることができる。これらの別の傾斜面により、上記のセンサを対称に作製することができる。

【0023】

上記の下側面の第２の加工面は、上記のセンサ面上の加工面に対するあらかじめ設定した横方向のシフトで決定することができる。したがってこのセンサは、平行四辺形に類似した断面を有することができる。この場合にこのセンサの重心を傾けエッジの近くにすることが可能である。

【0024】

上記の支持体材料は、取り付け材料をはじくようにすることが可能である。上記の液状化のステップにおいて上記の取り付け材料は、支持体材料によってはじかれ得る。上記の取り付け材料は、コンタクト面に付着することができる。上記のコンタクト面に付着して上記の支持体材料に付着しないことにより、個々のコンタクト面を互いに分離させることができる。これにより、短絡を阻止することができる。

【0025】

上記のセンサは、少なくとも２つの取り付け面にずらして配置することができ、ここでこれらの取り付け面は、センサの電気的な接触接続のために上記の支持構造体のコンタクト面として構成されており、上記の硬化のステップにおいて、上記の傾斜面に配置されるセンサのコンタクト面を、上記の支持構造体のコンタクト面に導電的に接続することができる。これにより、上記のセンサへの複数の電気接続を作製することができる。１つの磁場センサに対し、例えば、少なくとも４つの電気コンタクトを作製することができる。

【実施例】

【0026】

本発明の有利な実施例の以下の説明では、異なる図に示されかつ類似の作用を有するエレメントには同じまたは類似の参照符号を使用し、これらのエレメントを繰り返して説明することは省略する。

【0027】

図１には、本発明の実施例によるセンサ１００の１部分が示されている。センサ１００は、センサ面１０２および傾斜面１０４を有する。傾斜面１０４は、センサ１００の支持体材料の格子構造に対して所定の角度を有する。例えば、この角度は、「１１１面」と「００１面」との間の結晶角度に等しい。センサ面１０２には、方向性を有する測定量の方向成分をピックアップするセンサ素子１０６が配置されている。例えば、センサ素子１０６は、磁場センサであり、この磁場センサは、その測定方向に相応する、周囲の磁場の磁場成分をピックアップする。傾斜面１０４には、センサ素子１０６に接触接続する少なくとも１つのコンタクト面１０８が配置されている。コンタクト面１０８は、電気導体路１１０を介してセンサ素子１０６に接続されている。傾斜面１０４に複数のコンタクト面１０８が設けられる場合、センサ素子１０６は、複数の導体路１１０を介してコンタクト面１０８に接続される。

【0028】

言い換えると図１には、すべてのコンタクト面１０８が、第１の表面１０２に対して斜めに配置されている同じ１つのサイドエッジ１０４に設けられているという特徴を有する構成素子１００が示されているのである。第１表面１０２には電気回路またはＭＥＭＳ素子１０６が組み込まれている。ＭＥＭＳ素子１０６は、磁力計とすることができる。コンタクト面１０８は、最大の面積を有するエッジに配置されている。コンタクト面１０８は、第１表面１０２において、これに対して斜めに配置された面１０４におけるよりも小さい面積を有する。この構成素子は、コンタクト面１０８により、ケーシング底部（例えばプリント基板）に傾けて配置することができ、ここでは殊に傾けるためにツームストーン現象を利用する。

【0029】

図２には本発明の実施例にしたがい、センサを製造する方法２００の流れ図が示されている。方法２００では、図１に示したような少なくとも１つの第１センサと、少なくとも１つの第２センサとが作製される。方法２００は、準備のステップ２０２と、決定のステップ２０４と、除去のステップ２０６と、取り付けステップ２０８と、切り離しのステップ２１０とを有する。準備のステップ２０２では、結晶質の支持体材料からなるウェハが準備される。このウェハのセンサ面には第１センサ素子と、少なくとも１つの第２センサ素子とが配置される。これらのセンサ素子は、先行する加工ステップにおいてウェハのセンサ面に取り付けられる。決定のステップ２０４では加工面が上記のウェハのセンサ面上に決定される。この加工面は、第１のセンサ素子と第２のセンサ素子との間に配置される。この加工面は、作製すべきセンサ素子を互いに分離する。加工面では上記のウェハの支持体材料が露出している。加工面の外側ではウェハは、センサ素子も含めてエッチングマスクによって覆われ、ひいては保護される。除去のステップ２０６では、上記の加工面の領域においてウェハの一部が取り除かれ、これによって第１傾斜面と、これに対向する第２傾斜面とが作製される。第１傾斜面および第２傾斜面は、上記の支持体材料の表面に対し、相異なる角度を形成することが可能である。第１傾斜面は、第１のセンサの領域に配置されており、第２傾斜面は、第２のセンサの領域に配置されている。上記の除去は、非等方性エッチングプロセスを使用して行われる。この非等方性エッチングプロセスでは、支持体材料の格子構造に対して所定の角度でこの支持体材料が除去され、これによって上記の傾斜面が作製される。取り付けステップ２０８では、第１のセンサ素子に接触接続するため、少なくとも１つの第１のコンタクト面が第１の傾斜面に取り付けられる。第２のセンサ素子に接触接続するための第２のコンタクト面は有利には同時に第２の傾斜面に取り付けることができる。この取り付けは、トレンチ作製、蒸着、電気メッキ、パッシベーションなどの公知の製造プロセスを使用して行うことができる。上記のコンタクト面はそれぞれ上記のセンサ素子のうちの１つの電気的に接続される。切り離しのステップ２１０では、上記のセンサが、第１の傾斜面と第２の傾斜面との間で切り離されてこれらのセンサが切り分けられる。この切り離しは、ノコ引き、エッチング、レーザ切断などの公知のプロセスを使用して行うことができる。

【0030】

図３には、本発明の実施例にしたがい、センサを取り付ける方法３００の流れ図が示されている。このセンサは、図１に示したセンサであり、図２に示した製造方法にしたがって製造することができる。このセンサは、センサ素子が配置されるセンサ面を有しており、このセンサ素子は、方向性を有する測定量の方向成分をピックアップするように構成されている。このセンサはさらに、センサ素子に接触接続するための少なくとも１つのコンタクト面が配置されている傾斜面を有する。この傾斜面は、センサの支持体材料の格子構造に対して所定の角度を有しており、ただしこの傾斜面は、上記のセンサ面とは異なる方向に配置されている。このセンサは、例えば、１つのテープ上で切り分けられた複数の構成素子として自動取り付け機械に供給することができる。方法３００は、配置のステップ３０２と、液状化のステップ３０４と、硬化のステップ３０６とを有する。配置のステップ３０２では、上記のセンサが支持構造体上に配置され、センサの上記の傾斜面は、取り付け面における支持構造体の表面と鋭角をなし、上記の傾斜面および／または取り付け面の少なくとも１つの部分領域は、取り付け材料によって覆われる。したがってセンサの上記のセンサ面は、上記の配置の後、上記の支持構造体の表面に対してほぼ平行に配向されるのである。液状化のステップ３０４では、取り付け材料が液状化され、この取り付け材料が上記の取り付け面に配置される。例えばこの取り付け材料は、これが溶融するまで加熱される。この傾斜面は、液状化した取り付け材料の界面張力を使用して上記の取り付け面に引き寄せられる。この際には上記のセンサがエッジを介して傾けられる。硬化のステップ３０６では上記の取り付け材料が硬化されて、センサと支持構造体とが接続される。例えば、上記の取り付け材料が冷却される。

【0031】

言い換えると、図３には構成素子を所定の角度だけ所期のように傾けるため、ないしは、傾斜したチップエッジにセンサチップを接触接続するための方法３００が示されているのである。このセンサ素子は、約５５°だけ回転されるため、感度を有する層が横方向に傾けられるのである。したがって磁場のxz成分ないしはyz成分を、ホール素子なしに２つのフラックスゲートだけで測定することができるのである。

【0032】

図４ａないし４ｄには、本発明の実施例にしたがい、センサ１００を製造するプロセスステップを実行した後のコンポーネントの配置構成が示されている。１つずつのセンサ素子１０６を有する４つのセンサ１００ａないし１００ｄの生成ステップが示されている。

【0033】

図４ａにはウェハ４００が示されており、このウェハの片側の表面には、ウェハ４００上に平らに分散させることも可能な多数のセンサ素子１０６の代表して４つのセンサ素子１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃおよび１０６ｄが一列に配置されている。センサ素子１０６は、センサ素子１０６ａとセンサ素子１０６ｂとの間の間隔が大きい。センサ素子１０６ｂとセンサ素子１０６ｃとの間の間隔は小さい。センサ素子１０６ｃとセンサ素子１０６ｄとの間の間隔はここでも、センサ素子１０６ａとセンサ素子１０６ｂとの間のように大きい。ウェハ４００の下側にはセンサ素子は配置されていない。ウェハ４００は結晶質の支持体材料からなり、これは例えば単結晶シリコンである。上記の大きな間隔は、例えば、ウェハ４００の厚さに等しい。

【0034】

図４ｂには、図２に示した先行する除去のステップの後のウェハ４００が示されている。この除去の前にウェハ４００はマスキングされている。例えば窒化シリコン４０２からなるエッチングマスクにより、センサ素子１０６が覆われる。この際にエッチングマスク４０２は、センサ素子１０６ａとセンサ素子１０６ｂとの間で、加工面４０４ａを露出させる。センサ素子１０６ｂおよび１０６ｃは、中間の加工面なしに共通のエッチングマスク４０２によって覆われている。センサ素子１０６ｃとセンサ素子１０６ｄとの間には再び加工面４０４ｂが配置されている。これらの加工面４０４は大きさが同じである。ウェハ４００の下側面にもエッチングマスクが被着されている。下側のエッチングマスク４０２では、センサ素子１０６ｂとセンサ素子１０６ｃとの間の真ん中に配置される別の加工面４０４ｃが空いている。下側面のエッチングマスク４０２の面積は、上側面の面積と等しくすることができる。センサ素子１０６ａおよび１０６ｂの下側にも１つずつの加工面が配置されている。加工面４０４の領域では、支持体材料がエッチングによってウェハ４００から除去されている。非等方性エッチングプロセスを使用したため、加工面４０４の領域において側方エッジは、支持体材料の結晶構造に対し、あらかじめ設定した角度を有する。上記のエッチングにより、傾斜面が得られる。エッチングは、これらの傾斜面が互いに直接接触するまでウェハ４００に入り込む。これにより、ウェハ４００は、エッジ状の波形状のプロフィールを有するのである。

【0035】

図４ｃでは上記のエッチングマスクが除去されている。図２に示した取り付けのステップでは、コンタクト面１０８が、ウェハ４００のセンサ面内および／またはセンサ面上に、また上記の傾斜面内および／または傾斜面上に取り付けられる。コンタクト面１０８は、上記のセンサ面において１つずつのセンサ１０６から、傾斜面とのエッジにまで延び、さらに傾斜面にまで延びる。

【0036】

図４ｄには切り離し後のセンサ１００ａないし１００ｄが示されている。このためにウェハ４００は、下側面がテープ４０６に接着されている。この実施例においてセンサ１００ａないし１００ｄには、切り離しのためにノコ引きが行われている。さらにノコ引きの切り目は、均一の間隔を有しており、かつ、テープ４０６まで達している。このノコ引きの切れ目は、ウェハ４００の両側において傾斜面の間にあり、かつ、図４ｂの加工面の延在方向に沿って見て、発生したエッチング刻み目の方向の中央に延在している。この段階でセンサは、エッジの欠けた平行四辺形の基本形状を有する。これらの欠けたエッジは、上記の切り離しの際に生じたノコ引きエッジである。センサ１００ｂおよび１００ｄは、センサ１００ａおよび１００ｃに対して鏡映対称に配向されている。

【0037】

言い換えると図４ａから４ｄには、基板にＶ字形のトレンチを入れる製造方法のステップを実行した後のコンポーネントの配置構成が示されているのである。続いて絶縁層が上記のトレンチに入れられる。その後、電気線路が取り付けられ、これらの電気線路は、第１の表面およびセンサ面上にも、トレンチ壁およびノコ引き面の領域にも共に部分的に延在している。

【0038】

上記の製造プロセスは、磁場センサ１０６（フラックスゲート、ＦＧ）の取り付けによって開始することができる。この際にはまずこのフラックスゲート用の絶縁層（例えば酸化物）を被着することができる。引き続いてこのフラックスゲートの下側の金属面を被着することができる。これに続いて上記のフラックスゲート用に別の絶縁層（例えば酸化物）を被着することができる。この上にはフラックスゲートのマグネットコアを載置することができる。オプションではこの上に、フラックスゲート用の付加的な絶縁層（例えば酸化物）を載置することができる。

【0039】

上記のエッチングの前にはKOHエッチング（例えばSiN）用のマスク４０２を被着して構造化する。引き続き、図４ｂに示したようにKOHエッチングを前面に行うことができる。オプションでは同時に背面をエッチングすることができる。この際にはエッチングの深さをウェハの厚さよりも小さく選択する。

【0040】

エッチングの後、KOHエッチングマスク４０２を取り除くことができる。引き続き、支持体材料４００の上に（例えばPECVDによって）絶縁酸化物をデポジットする。第２の金属面（フラックスゲート＋コンタクトパッド）用のコンタクトホールを開けてコンタクトを可能にする。この上には第２の金属面を被着して、例えばスプレーコーティングプロセスによって構造化する。オプションではパッシベーション層、例えば窒化物層を被着する。コンタクトパッド１０８は、別のスプレーコーティングプロセスと、上記のパッシベーションのさらなるエッチングとによって開けられる（図４ｃを参照されたい）。

【0041】

センサ１００は、ノコ引きまたはレーザビーム切断によって切り離され、これは、テープ４０６に向かうアクティブな構造体によって行うことも可能である（図４ｄを参照されたい）。

【0042】

図５ａから５ｃには、本発明の実施例にしたがってセンサ１００の取り付けステップを実行した後のコンポーネントの配置構成の図が示されている。センサ１００は、平行四辺形の断面を有する基体を有する。この平行四辺形の互いに向き合う２つの頂点は、カット面を有する。センサ１００は、センサ面１０２にセンサ素子１０６を有する。センサ素子１０６は、この実施例においてフリップコア素子である。センサ１００は、傾斜面１０４上にコンタクト面１０８を有する。コンタクト面１０８は、センサ素子１０６と接続されており、またセンサ面１０２上に続いている。この基体は、対称でありかつ中央に位置する重心Ｓを有する。重心Ｓは、上記の平行四辺形の短い方の対角線と、長い方の対角線との交点上にある。センサ面１０２と傾斜面１０４とは、共通の折れ曲がり線を有している。センサ面１０２は、この実施例において下側を向いており、傾斜面１０４は、上記の折れ曲がり線において、センサ面１０２に対して約５５°の角度を有する。

【0043】

図５ａでは、テープ４０６からセンサ１００を取り上げた直後のセンサ１００が示されている。センサ１００は、センサ面１０２によってテープ４０６に配置されていたのである。センサ面１０２は、テープ４０６に平行に配向されている。

【0044】

図５ｂでは、センサ１００が、支持構造体としてのプリント基板５００上にどのように配置されるかが示されている。センサ１００は、センサ面１０２がプリント基板５００に配向されている。傾斜面１０４は、取り付け面としての半田パッド５０２を介してプリント基板５００に配置される。半田パッド５０２には取り付け剤としての半田ペーストが被着されている。この半田ペーストは、わずかにセンサ面１０２まで達しており、これによって配置した後には粘着によって保持されるため、センサ１００がずれることがない。このために上記の折れ曲がり線は上記の半田ペーストに押しつけられる。

【0045】

図５ｃには、半田パッド５０２において上記の取り付け剤が液状化した後のセンサ１００が示されている。液状化した半田は、コンタクト面１０８を良好に濡らすため、この半田は、斜めのコンタクト面１０８における毛細管現象により、傾斜面１０４に移動する。この際に半田は、その界面張力を介して傾斜面１０４に引っ張り力を及ぼす。この引っ張り力が十分に大きければ、センサ１００は、折れ曲がり線で傾き、これによって上記の傾斜面上に載置されることになる。センサ面１０２はこの段階でプリント基板５００に対して斜めに配向されるのである。

【0046】

言い換えると、図５ａ〜５ｃには取り付け方法を実行した後のコンポーネントの配置が示されているのであり、ここでは構成素子１００は、斜めになった表面１０４により、半田表面５０２に対して非対象に基板５００に載置されるため、第１表面１０２上のコンタクト面と、半田パッド５０２との間には比較的わずかな重なり合いしかないのである。ここでは上記の製造および取り付け方法は自己調整的である。それは、傾斜角は、非等方性のKOHエッチングプロセスによって自動で調整されるか、ないしは傾斜面１０４への上記の傾斜は、ツームストーン現象によって行われるからである。

【0047】

前面が下側を向いているセンサ素子１００は、テープ４０６からピックアップされ（図５ａを参照されたい）、ケーシング底部５００にすでに施された半田ペースト上に配置される（図５ｂを参照されたい）。構成素子１００の重心Ｓは、有利には折れ曲がり線４９５を介して極めて近くにあり、これによってツームストーン現象を容易にし、ひいては折れ曲がり線４９５での傾けが容易になる。リフロ半田の際には半田ペーストが溶融して、半田の表面張力が構成素子１００に回転モーメントを及ぼす。それはこの構成素子が片側のエッジ４９５だけで固定されているからである。したがってセンサ素子１００は、斜めになっている面１０４（図５ｃを参照されたい）に傾くのである。したがっていまや上記の磁場のxz成分ないしはyz成分を測定することができるのである。ここで示した取り付け方法の大きな利点は、このプロセスが自動調整で行われることである。

【0048】

ショートの危険性は、支持体基板５００上の半田が被着されている短い導体路５０２と、この導体路よりも長いボンディングパッド領域１０８とによって回避することができる。これによってセンサ素子１００は、センタリングされ、発生したメニスカスは、半田をチップ表面から引き離す。KOHエッジ１０４は、酸化層または窒化層により、下にあるメタライゼーションと絶縁されるため、半田がSi表面に付着することはない。これによって上記のノコギリ面に半田が到達することはないのである。

【0049】

図６ａおよび６ｂには、本発明の１つの実施例による、センサ１００の択一的な取り付けステップが示されている。センサ１００は、図５に関連して説明した取り付け方法によって作製可能なセンサに相応する。

【0050】

図６ａでは、図５ａと同様にセンサ１００がどのようにテープ４０６から持ち上げられるかが示されている。図５とは異なり、センサ素子１０６を有するセンサ表面１０２は、テープ１０６から離れた側を向いている。コンタクト面１０８を有する傾斜面１０４もテープ４０６から離れた側を向いている。

【0051】

図６ｂではセンサ１００は、図５ｃと同様に基板５００上に固定されて示されている。図５ｃにおける固定とは異なり、センサ１００は、上記の載置の前、空中で約５５°回転されるため、傾斜面１０４とは反対側にある平行面が基板５００に向かって配向される。これによってセンサ面１０２は、斜めに配向されるのである。引き続き、センサ１００は、接着パッド６００上に下ろされる。コンタクト面１０８を有する傾斜面１０４は、いまや上を向く。複数のコンタクト面１０８のうちの１つには、説明のためにボンディングワイヤ６０２がボンディングされて図示されている。

【0052】

言い換えると図６ａおよび６ｂではセンサ素子１００がテープ４０６からピックアップされ、引き続いて約５５°傾けられて、ケーシング底部５００にすでに施された接着剤の上に配置されるのである。センサ素子１００はいまや斜めになり、これによって磁場のxzないしはyz成分を測定することができる。しかしながらボンディングパッド１０８は、ケーシング底部に平行に延在する、チップ１００の上側に載置される（KOHエッジ１０４）。大きな利点は、パッド１０８が接着面６００の中心のほぼ上になるため、ワイヤボンディングが殊に良好に機能する（接着剤に引っ張り力が加わらない）ことである。

【0053】

説明しかつ図面に示した実施例は、単に例示的に選択したものである。種々異なる実施例を全体的または個々の特徴について互いに組み合わせることが可能である。１つの実施例を、別の実施例の特徴によって補足することも可能である。

【0054】

さらに本発明による方法ステップを繰り返し、ならびに、上記とは異なる順序で実行することが可能である。

【0055】

１つの実施例に、第１の特徴と第２の特徴とを「および／または」で結び付けたものが含まれている場合、このことは、この実施例が、１つの実施形態では、第１の特徴も第２の特徴も共に有し、また別の実施形態では第１の特徴または第２の特徴のいずれかだけを有することを意味する。

【符号の説明】

【0056】

１００，１００ａ−１００ｄ センサ、 １０２ センサ面、 １０４ 傾斜面、 １０６，１０６ａ−１０６ｄ センサ素子、 １０８ コンタクト面、 １１０ 電気導体路、 ４００ ウェハ、 ４０２ エッチングマスク、 ４０４，４０４ａ−４０４ｃ 加工面、 ４０６ テープ、 ５００ 支持構造体、 ５０２ 半田パッド、 ６００ 接着パッド、 ６０２ ボンディングワイヤ、 Ｓ 重心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図4d】

【図5a】

【図5b】

【図5c】

【図6a】

【図6b】