知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024092828
(43)【公開日】2024-07-08
(54)【発明の名称】センサ装置およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
G01R 33/09 20060101AFI20240701BHJP
G01R 33/02 20060101ALI20240701BHJP
【ＦＩ】
G01R33/09
G01R33/02 L
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022209013
(22)【出願日】2022-12-26
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001357
【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】廣田 洋平
(72)【発明者】
【氏名】宮崎 州平
(72)【発明者】
【氏名】佐渡 文哉
【テーマコード（参考）】
2G017
【Ｆターム（参考）】
2G017AA01
2G017AD55
2G017BA05
2G017BA09
2G017BA15
(57)【要約】
【課題】より安定した検出性能を有すると共に、さらなる小型化に対応可能であるセンサ装置を提供する。
【解決手段】センサ装置は、第１の表面を有する支持体と、第２の表面を有する基板と前記第２の表面に設けられたセンサ素子部とを有し、第１の表面に設けられたセンサチップと、第１の表面に設けられた導電性ピラーとを備える。第１の表面から導電性ピラーの上端までのピラー高さは、第１の表面から第２の表面までのチップ高さよりも高く、導電性ピラーは、第１の表面側から順に、第１の断面積を有する第１の階層部分と、第１の断面積よりも小さな第２の断面積を有する第２の階層部分とが積層された構造を含む。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】センサ装置は、第１の表面を有する支持体と、第２の表面を有する基板と前記第２の表面に設けられたセンサ素子部とを有し、第１の表面に設けられたセンサチップと、第１の表面に設けられた導電性ピラーとを備える。第１の表面から導電性ピラーの上端までのピラー高さは、第１の表面から第２の表面までのチップ高さよりも高く、導電性ピラーは、第１の表面側から順に、第１の断面積を有する第１の階層部分と、第１の断面積よりも小さな第２の断面積を有する第２の階層部分とが積層された構造を含む。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の表面を有する支持体と、
第２の表面を有する基板と前記第２の表面に設けられたセンサ素子部とを有する、前記第１の表面に設けられたセンサチップと、
前記第１の表面に設けられた導電性ピラーと
を備え、
前記第１の表面から前記導電性ピラーの上端までのピラー高さは、前記第１の表面から前記第２の表面までのチップ高さよりも高く、
前記導電性ピラーは、前記第１の表面側から順に、第１の断面積を有する第１の階層部分と、前記第１の断面積よりも小さな第２の断面積を有する第２の階層部分とが積層された構造を含む
センサ装置。
第２の表面を有する基板と前記第２の表面に設けられたセンサ素子部とを有する、前記第１の表面に設けられたセンサチップと、
前記第１の表面に設けられた導電性ピラーと
を備え、
前記第１の表面から前記導電性ピラーの上端までのピラー高さは、前記第１の表面から前記第２の表面までのチップ高さよりも高く、
前記導電性ピラーは、前記第１の表面側から順に、第１の断面積を有する第１の階層部分と、前記第１の断面積よりも小さな第２の断面積を有する第２の階層部分とが積層された構造を含む
センサ装置。
【請求項2】
前記第２の階層部分は、前記第１の表面に沿った面内方向において前記センサ素子部と重なり合う位置にある
請求項１記載のセンサ装置。
請求項１記載のセンサ装置。
【請求項3】
前記第１の表面に沿った面内方向において、前記センサチップと前記第１の階層部分との第１距離よりも前記センサチップと前記第２の階層部分との第２距離が長い
請求項１記載のセンサ装置。
請求項１記載のセンサ装置。
【請求項4】
前記センサ素子部は、応力により感度が変化するセンサ素子を含む
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項5】
前記センサ素子は、磁気センサ素子または歪センサ素子である
請求項４記載のセンサ装置。
請求項４記載のセンサ装置。
【請求項6】
前記センサ素子部と前記導電性ピラーとを電気的に接続する配線をさらに備え、
前記センサチップおよび前記導電性ピラーは、前記支持体と前記配線との間の階層にそれぞれ設けられている
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
前記センサチップおよび前記導電性ピラーは、前記支持体と前記配線との間の階層にそれぞれ設けられている
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項7】
前記第１の階層部分の第１高さは、前記第２の階層部分の第２高さよりも大きい
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項8】
前記配線のうちの前記支持体と反対側の面に設けられた導電層をさらに備える
請求項６記載のセンサ装置。
請求項６記載のセンサ装置。
【請求項9】
前記導電性ピラーは、前記第１の表面のうち前記センサチップと異なる位置に設けられ、前記センサ素子部と電気的に接続されている
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項10】
第１の表面を有する支持体を用意することと、
前記第１の表面に第１の階層部分を形成することと、
前記第１の表面のうち前記第１の階層部分と異なる位置に、第２の表面を有する基板と前記第２の表面に設けられたセンサ素子部とを有するセンサチップを配置することと、
前記第１の表面に設けられた前記第１の階層部分および前記センサチップを覆うように絶縁膜を形成することと、
前記絶縁膜のうち前記第１の階層部分と対応する位置に第１の開口を形成し、前記絶縁膜のうち前記センサ素子部と対応する位置に第２の開口を形成することと、
前記第１の開口および前記第２の開口をそれぞれ埋めると共に前記絶縁膜の一部を選択的に覆うように導電膜を形成し、前記第１の階層部分の上に第２の階層部分を設けることで導電性ピラーを形成することと
を含む
センサ装置の製造方法。
前記第１の表面に第１の階層部分を形成することと、
前記第１の表面のうち前記第１の階層部分と異なる位置に、第２の表面を有する基板と前記第２の表面に設けられたセンサ素子部とを有するセンサチップを配置することと、
前記第１の表面に設けられた前記第１の階層部分および前記センサチップを覆うように絶縁膜を形成することと、
前記絶縁膜のうち前記第１の階層部分と対応する位置に第１の開口を形成し、前記絶縁膜のうち前記センサ素子部と対応する位置に第２の開口を形成することと、
前記第１の開口および前記第２の開口をそれぞれ埋めると共に前記絶縁膜の一部を選択的に覆うように導電膜を形成し、前記第１の階層部分の上に第２の階層部分を設けることで導電性ピラーを形成することと
を含む
センサ装置の製造方法。
【請求項11】
前記第１の開口における前記第１の表面に沿った開口断面積を、前記第１の階層部分における前記第１の表面に沿った第１断面積よりも小さくすることにより、前記第１断面積よりも、前記第２の階層部分における前記第１の表面に沿った第２断面積を小さくする
請求項１０記載のセンサ装置の製造方法。
請求項１０記載のセンサ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、センサ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、種々の用途で、基板上にセンサ素子が設けられた小型のセンサ装置が利用されている。センサ素子としては、例えば入射光の光電変換を行う光学素子が透明基板上に設けられた、イメージセンサ装置としての光学装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１４／０８３７４６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、センサ装置は、安定した検出感度を有すると共により小型であるとよい。
【0005】
よって、より安定した検出性能を有すると共に、さらなる小型化に対応可能であるセンサ装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一実施態様としてのセンサ装置は、第１の表面を有する支持基板と、第２の表面を有するセンサ基板と第２の表面に設けられたセンサ素子部とを有し第１の表面に設けられたセンサチップと、支持基板の第１の表面のうちセンサチップと異なる位置に設けられセンサ素子部と電気的に接続された導電性ピラーとを備える。ここで、第１の表面から導電性ピラーの上端までのピラー高さは、第１の表面から第２の表面までのチップ高さよりも高い。さらに、導電性ピラーは、第１の表面側から順に、第１の断面積を有する第１の階層部分と、第１の断面積よりも小さな第２の断面積を有する第２の階層部分とが積層された構造を含む。
【0007】
本開示の一実施態様としてのセンサ装置では、センサチップのセンサ素子部と接続される導電性ピラーが第１の階層部分と第２の階層部分とを含み、第２の階層部分の第２の断面積が第１の階層部分の第１の断面積よりも小さい。このため、環境温度の上昇や外部からの加熱により導電性ピラーが熱膨張した場合であっても、センサチップのセンサ素子部に対する熱応力が低減される。そのため、検出性能が安定化する。
【発明の効果】
【0008】
本開示の一実施態様としてのセンサ装置によれば、より安定した検出性能を有すると共に、さらなる小型化に適する。
なお、本開示の効果はこれに限定されるものではなく、以下に記載のいずれの効果であってもよい。
なお、本開示の効果はこれに限定されるものではなく、以下に記載のいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】本開示の一実施の形態に係る角度センサ装置の全体構成例を表す断面図である。
【図4】本開示の第１変形例としての角度センサ装置の全体構成例を表す断面図である。
【図5】本開示の第２変形例としての角度センサ装置の全体構成例を表す断面図である。
【図6】本開示の第３変形例としての角度センサ装置の全体構成例を表す断面図である。
【図7】本開示の第４変形例としての角度センサ装置の全体構成例を表す断面図である。
【図8A】本開示の第１の参考例としての角度センサ装置の製造方法の一工程を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
０．経緯
１．一実施の形態：磁気抵抗効果素子を有する角度センサ装置の例。
１．１ 角度センサ装置１の構成
１．２ 角度センサ装置１の製造方法
１．３ 作用および効果
２．実施例
０．経緯
１．一実施の形態：磁気抵抗効果素子を有する角度センサ装置の例。
１．１ 角度センサ装置１の構成
１．２ 角度センサ装置１の製造方法
１．３ 作用および効果
２．実施例
【0011】
＜０．経緯＞
従来、外部磁場の変化を検知するなどしてある物体の姿勢や回転角度などを検出する角度センサ装置が使用されている。そのような角度センサ装置は、磁石が取り付けられた回転体の近傍の限られた空間に配置されることから、角度センサ装置の小型化が求められている。また、より高度の測定精度も要求されることから、より多数のセンサ素子を限られた領域内に高密度で実装することが望まれる。
従来、外部磁場の変化を検知するなどしてある物体の姿勢や回転角度などを検出する角度センサ装置が使用されている。そのような角度センサ装置は、磁石が取り付けられた回転体の近傍の限られた空間に配置されることから、角度センサ装置の小型化が求められている。また、より高度の測定精度も要求されることから、より多数のセンサ素子を限られた領域内に高密度で実装することが望まれる。
【0012】
そこで本出願人は、上記課題に鑑みて検討および改良を重ねた結果、高い測定精度を有すると共に、さらなる小型化に対応することのできる角度センサ装置を提供するに至った。
【0013】
＜１．第１の実施の形態＞
［１．１ 角度センサ装置１の構成］
最初に、図１Ａから図２を参照して、本発明の一実施の形態としての角度センサ装置１の構成について説明する。角度センサ装置１は、本発明の一実施形態の「センサ装置」に対応する一具体例である。
［１．１ 角度センサ装置１の構成］
最初に、図１Ａから図２を参照して、本発明の一実施の形態としての角度センサ装置１の構成について説明する。角度センサ装置１は、本発明の一実施形態の「センサ装置」に対応する一具体例である。
【0014】
図１Ａは、角度センサ装置１の任意の断面を模式的に表す断面図である。図１Ｂは、角度センサ装置１の一部を拡大して表す平面図である。図１Ａに示したように、角度センサ装置１は、支持基板２と、センサチップ３と、導電性ピラー４と、配線５と、接続層６と、絶縁膜７とを備えている。センサチップ３は、支持基板２に積層配置されている。より具体的には、センサチップ３は、支持基板２の表面２ＦＳに設けられている。センサチップ３は、絶縁膜７に覆われている。支持基板２の表面２ＦＳには、センサチップ３と異なる位置に、センサチップ３と隣り合うように導電性ピラー４が設けられている。導電性ピラー４は、絶縁膜７を貫通するように厚さ方向（Ｚ軸方向）に延在している。
【0015】
なお、本実施の形態の角度センサ装置１では、支持基板２およびセンサチップ３は、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向を含むＸＹ面に沿ってそれぞれ広がっている。また、本実施の形態では、支持基板２およびセンサチップ３の厚さ方向をＺ軸方向としている。
【0016】
（支持基板２）
支持基板２は、例えばＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を有する基板である。支持基板２の表面２ＦＳには、端子部２１が設けられている。なお、支持基板２は、ＡＳＩＣを有する基板に限定されるものではなく、単なるＳｉ基板やサファイア基板、あるいは、例えばＡＳＩＣを有する基板とセンサチップ３との中継を行う中継基板であってもよい。
支持基板２は、例えばＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を有する基板である。支持基板２の表面２ＦＳには、端子部２１が設けられている。なお、支持基板２は、ＡＳＩＣを有する基板に限定されるものではなく、単なるＳｉ基板やサファイア基板、あるいは、例えばＡＳＩＣを有する基板とセンサチップ３との中継を行う中継基板であってもよい。
【0017】
（センサチップ３）
センサチップ３は、ＸＹ面に沿った平面視において例えば略正方形または略長方形の平面形状を有する略四角柱状の外観を有している。センサチップ３は、センサ基板３１と、センサ素子部３２との積層構造を有する。センサチップ３は、センサ素子部３２と導通されたパッド部３３をさらに有している。
センサチップ３は、ＸＹ面に沿った平面視において例えば略正方形または略長方形の平面形状を有する略四角柱状の外観を有している。センサチップ３は、センサ基板３１と、センサ素子部３２との積層構造を有する。センサチップ３は、センサ素子部３２と導通されたパッド部３３をさらに有している。
【0018】
センサ基板３１は、例えばシリコン基板である。センサ基板３１の厚さは例えば２００μｍ以下である。センサ基板３１は、例えば略正方形または略長方形の平面形状の表面３１ＦＳを有する平板部材である。表面３１ＦＳは、センサ基板３１の厚さ方向であるＺ軸方向と略直交する平面である。
【0019】
センサ素子部３２は、センサ基板３１の表面３１ＦＳ上の例えば中央領域に設けられている。センサ素子部３２は、１以上の磁気センサ素子Ｅを含んでいる。磁気センサ素子Ｅは、例えばトンネル磁気抵抗効果素子（以下、ＴＭＲ素子という。）である。磁気センサ素子Ｅは、熱応力や機械的応力などの応力により、その感度が変化するセンサ素子である。センサ素子部３２は、複数のセンサ素子群を有している。図１Ｂに示した構成例では、センサ素子部３２は、マトリックス状に配列された４つの磁気センサ素子Ｅ１～Ｅ４（便宜上、図１ＢではＥ１～Ｅ４と記載する）を含んでいる。磁気センサ素子Ｅ１～Ｅ４の各々は、例えば複数のＴＭＲ膜と、それら複数のＴＭＲ膜を直列接続する複数の配線とによって構成されている。磁気センサ素子Ｅ１～Ｅ４は、例えば図２に示したフルブリッジ回路８の抵抗部Ｒ１～Ｒ４を構成している。なお、図２は、角度センサ装置１の回路構成例を表す回路図である。角度センサ装置１は、例えばフルブリッジ回路８と、差分検出器ＡＭＰと、演算回路９とを有している。角度センサ装置１は、フルブリッジ回路８の接続点Ｔ１から得られる電位と接続点Ｔ２から得られる電位との差分に基づき、センサチップ３に対する外部磁場の変化を検出可能に構成されている。
【0020】
フルブリッジ回路８は、４つの抵抗部Ｒ１～Ｒ４を含んでいる。抵抗部Ｒ１は磁気センサ素子Ｅ１により構成され、抵抗部Ｒ２は磁気センサ素子Ｅ２により構成され、抵抗部Ｒ３は磁気センサ素子Ｅ３により構成され、抵抗部Ｒ４は磁気センサ素子Ｅ４により構成されている。フルブリッジ回路８は、直列接続された抵抗部Ｒ１および抵抗部Ｒ２と、直列接続された抵抗部Ｒ３および抵抗部Ｒ４とが、互いに並列接続されてなるものである。より具体的には、フルブリッジ回路８は、抵抗部Ｒ１の一端と抵抗部Ｒ２の一端とが接続点Ｔ１において接続され、抵抗部Ｒ３の一端と抵抗部Ｒ４の一端とが接続点Ｔ２において接続され、抵抗部Ｒ１の他端と抵抗部Ｒ４の他端とが接続点Ｔ３において接続され、抵抗部Ｒ２の他端と抵抗部Ｒ３の他端とが接続点Ｔ４において接続されている。接続点Ｔ３は電源Ｖｃｃと接続されており、接続点Ｔ４は接地端子ＧＮＤと接続されている。接続点Ｔ１および接続点Ｔ２は、それぞれ、差分検出器ＡＭＰの入力側端子と接続されている。
【0021】
抵抗部Ｒ１～Ｒ４は、それぞれ、検出対象である信号磁場の変化を検出可能である。例えば抵抗部Ｒ１，Ｒ３は、＋Ｙ方向の信号磁場の印加により抵抗値が減少し、－Ｙ方向の信号磁場の印加により抵抗値が増加する。一方、抵抗部Ｒ２，Ｒ４は、＋Ｙ方向の信号磁場の印加により抵抗値が増加し、－Ｙ方向の信号磁場の印加により抵抗値が減少する。したがって、抵抗部Ｒ１，Ｒ３と抵抗部Ｒ２，Ｒ４とは、信号磁場の変化に応じて互いに例えば１８０°位相の異なる信号を出力する。フルブリッジ回路８から取り出された信号は差分検出器ＡＭＰに流入する。差分検出器ＡＭＰは、接続点Ｔ３と接続点Ｔ４との間に電圧が印加されたときの接続点Ｔ１と接続点Ｔ２との間の電位差を検出し、差分信号ＳＬとして演算回路９へ向けて出力するようになっている。
【0022】
（導電性ピラー４）
上記したように、導電性ピラー４は、支持基板２の表面２ＦＳのうちセンサチップ３と異なる位置に設けられており、配線５、接続層６、およびパッド部３３を介してセンサ素子部３２と電気的に接続されている。導電性ピラー４は、例えばＣｕ（銅）などの高導電性材料により構成される。導電性ピラー４の下端４ＢＴは、支持基板２の表面２ＦＳに設けられた端子部２１に接続されている。表面２ＦＳから導電性ピラー４の上端４ＵＴまでのピラー高さＨ１は、表面２ＦＳから表面３１ＦＳまでのチップ高さＨ２よりも高い。導電性ピラー４は、表面２ＦＳ側から順に、第１階層部分４１と第２階層部分４２とが積層された構造を有する。ここで、図１Ｂに示したように、第１階層部分４１の断面積Ａ４１が第２階層部分４２の断面積Ａ４２よりも大きい。図１Ｂに示した例では、第１階層部分４１および第２階層部分４２はいずれも略円柱状の外形を有する。したがって、第１階層部分４１の外径φ４１が第２階層部分４２の外径φ４２よりも大きい。よって、ＸＹ面内において、第１階層部分４１とセンサチップ３のセンサ基板３１との第１距離Ｄ１よりも、第２階層部分４２とセンサチップ３のセンサ基板３１との第２距離Ｄ２が長い。また、第１階層部分４１は、Ｚ軸方向に第１高さＨ４１を有する。第２階層部分４２は、Ｚ軸方向に第２高さＨ４２を有する。第１高さＨ４１は第２高さＨ４２よりも大きいとよい。
上記したように、導電性ピラー４は、支持基板２の表面２ＦＳのうちセンサチップ３と異なる位置に設けられており、配線５、接続層６、およびパッド部３３を介してセンサ素子部３２と電気的に接続されている。導電性ピラー４は、例えばＣｕ（銅）などの高導電性材料により構成される。導電性ピラー４の下端４ＢＴは、支持基板２の表面２ＦＳに設けられた端子部２１に接続されている。表面２ＦＳから導電性ピラー４の上端４ＵＴまでのピラー高さＨ１は、表面２ＦＳから表面３１ＦＳまでのチップ高さＨ２よりも高い。導電性ピラー４は、表面２ＦＳ側から順に、第１階層部分４１と第２階層部分４２とが積層された構造を有する。ここで、図１Ｂに示したように、第１階層部分４１の断面積Ａ４１が第２階層部分４２の断面積Ａ４２よりも大きい。図１Ｂに示した例では、第１階層部分４１および第２階層部分４２はいずれも略円柱状の外形を有する。したがって、第１階層部分４１の外径φ４１が第２階層部分４２の外径φ４２よりも大きい。よって、ＸＹ面内において、第１階層部分４１とセンサチップ３のセンサ基板３１との第１距離Ｄ１よりも、第２階層部分４２とセンサチップ３のセンサ基板３１との第２距離Ｄ２が長い。また、第１階層部分４１は、Ｚ軸方向に第１高さＨ４１を有する。第２階層部分４２は、Ｚ軸方向に第２高さＨ４２を有する。第１高さＨ４１は第２高さＨ４２よりも大きいとよい。
【0023】
（絶縁膜７）
絶縁膜７は、例えばポリイミドやエポキシ樹脂などの樹脂材料により構成されている。
絶縁膜７は、例えばポリイミドやエポキシ樹脂などの樹脂材料により構成されている。
【0024】
（配線５）
配線５は、センサチップ３および導電性ピラー４の上方に設けられている。したがって、センサチップ３および導電性ピラー４は、支持基板２と配線５との間の階層にそれぞれ設けられている。配線５は、例えばＣｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、またはＷ（タングステン）などの導電性材料により構成され、センサ素子部３２と導電性ピラー４とを電気的に接続している。図１Ａに示した構成例では、配線５の下面が導電性ピラー４の上端４ＵＴと接すると共に接続層６の上端と接している。接続層６の下端は、センサ基板３１の表面３１ＦＳに設けられたパッド部３３と接している。
配線５は、センサチップ３および導電性ピラー４の上方に設けられている。したがって、センサチップ３および導電性ピラー４は、支持基板２と配線５との間の階層にそれぞれ設けられている。配線５は、例えばＣｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、またはＷ（タングステン）などの導電性材料により構成され、センサ素子部３２と導電性ピラー４とを電気的に接続している。図１Ａに示した構成例では、配線５の下面が導電性ピラー４の上端４ＵＴと接すると共に接続層６の上端と接している。接続層６の下端は、センサ基板３１の表面３１ＦＳに設けられたパッド部３３と接している。
【0025】
［１．２ 角度センサ装置１の製造方法］
続いて、図１Ａ，１Ｂに加えて図３Ａから図３Ｅを参照して、本発明の一実施の形態としての角度センサ装置１の製造方法について説明する。図３Ａから図３Ｅは、角度センサ装置１の製造方法の一例における各工程を表す模式図である。
続いて、図１Ａ，１Ｂに加えて図３Ａから図３Ｅを参照して、本発明の一実施の形態としての角度センサ装置１の製造方法について説明する。図３Ａから図３Ｅは、角度センサ装置１の製造方法の一例における各工程を表す模式図である。
【0026】
まず、支持基板２を用意し、図３Ａに示したように、支持基板２の表面２ＦＳに端子部２１を形成する。
【0027】
次に、図３Ｂに示したように、端子部２１の上に、第１高さＨ４１を有する第１階層部分４１を電解めっき法などにより形成する。
【0028】
次に、シリコンウェハなどの、後に複数のセンサ基板３１に切り分けられる母基板の上に、磁気センサ素子Ｅ１～Ｅ４を各々含む複数のセンサ素子部３２と、複数のパッド部３３とを設ける。そののち、センサ素子部３２に対応する領域ごとに上記の母基板を切り分けることで、センサ基板３１の表面３１ＦＳにセンサ素子部３２およびパッド部３３が設けられた複数のセンサチップ３を形成する。そののち、図３Ｃに示したように、支持基板２の表面２ＦＳにセンサチップ３を載置する。この際、第１階層部分４１の第１高さＨ４１よりもセンサチップ３のチップ高さＨ２が高くなるようにセンサ基板３１の厚さを調整する。
【0029】
次に、図３Ｄに示したように、支持基板２の表面２ＦＳ、第１階層部分４１、およびセンサチップ３を覆うように絶縁膜７を形成する。その際、第１階層部分４１とセンサチップ３との隙間を埋めるように絶縁膜７を形成するとよい。また、絶縁膜７の厚さをチップ高さＨ２よりも厚くすることで、絶縁膜７の上面がセンサチップ３の表面３１ＦＳよりも高い位置となるようにする。絶縁膜７を形成する手法としては、例えばスピンコート法、印刷法、ラミネート法、トランスファーモールド法、またはコンプレッションモールド法などが挙げられる。
【0030】
次に、図３Ｅに示したように、絶縁膜７の所定の位置に開口を形成する。具体的には、第１階層部分４１とＺ軸方向に対応する位置に開口４２Ｋを形成すると共に、パッド部３３とＺ軸方向に対応する位置に開口６Ｋを形成する。開口４２Ｋを設けることにより、第１階層部分４１の上面の一部を露出させる。開口６Ｋを設けることにより、パッド部３３の上面の一部を露出させる。ここで、絶縁膜７が感光性材料により構成される場合は、例えばフォトリソグラフィ法を用いて開口４２Ｋおよび開口６Ｋを形成することができる。また、絶縁膜７が非感光性材料により構成される場合は、例えばレーザ加工や薬液処理などにより開口４２Ｋおよび開口６Ｋを形成することができる。ここで、開口４２ＫにおけるＸＹ面に沿った開口断面積を、第１階層部分４１におけるＸＹ面に沿った断面積Ａ４１（図１Ｂ）よりも小さくする。
【0031】
最後に、開口４２Ｋおよび開口６Ｋをそれぞれ埋めると共に絶縁膜７の一部を導電性材料により選択的に覆うことにより、第２階層部分４２、配線５および接続層６を形成する。なお、第２階層部分４２、配線５および接続層６は、スパッタ法、ＣＶＤ法、無電解めっき法、および電解めっき法などを用いて形成することができる。ここで、第２階層部分４２の第２高さＨ４２が第１高さＨ４１よりも小さくなるように、開口４２Ｋに深さ、すなわち絶縁膜７のうちセンサチップ３を覆う部分の厚さを調整しておくとよい。また、開口４２ＫにおけるＸＹ面に沿った開口断面積を、第１階層部分４１におけるＸＹ面に沿った断面積Ａ４１よりも小さくするようにしているので、第２階層部分４２におけるＸＹ面に沿った断面積Ａ４２（図１Ｂ）を、第１階層部分４１の断面積Ａ４１よりも小さくすることができる。
【0032】
以上により、本実施の形態の角度センサ装置１（図１Ａ）が完成する。
【0033】
［１．３ 作用および効果］
以上、説明したように、本実施の形態の角度センサ装置１では、支持基板２の表面２ＦＳに、表面３１ＦＳを有するセンサ基板３１と表面３１ＦＳに設けられたセンサ素子部３２とを有するセンサチップ３と、センサ素子部３２と電気的に接続された導電性ピラー４とが隣り合うように設けられている。ここで、表面２ＦＳから導電性ピラー４の上端４ＵＴまでのピラー高さＨ１が、表面２ＦＳから表面３１ＦＳまでのチップ高さＨ２よりも高い。さらに、導電性ピラー４は、表面２ＦＳ側から順に、断面積Ａ４１を有する第１階層部分４１と、断面積Ａ４１よりも小さな断面積Ａ４２を有する第２階層部分４２とが積層された構造を含む。したがって、本実施の形態の角度センサ装置１では、環境温度の上昇や外部からの加熱により導電性ピラー４が熱膨張した場合であっても、第２階層部分４２の断面積Ａ４２が第１階層部分４１の断面積Ａ４１と実質的に同じときと比較して、センサチップ３のセンサ素子部３２に対する熱応力が低減される。そのため、角度センサ装置１の検出性能が安定化する。角度センサ装置１の小型化を図るにあたっては、導電性ピラー４とセンサチップ３とが、互いにより近接配置されることとなるが、そのような高集積化を図る場合においても熱応力がセンサ素子部３２の検出性能に影響しにくくなる。したがって、本実施の形態の角度センサ装置１によれば、より安定した検出性能を有すると共に、さらなる小型化に対応することができる。
以上、説明したように、本実施の形態の角度センサ装置１では、支持基板２の表面２ＦＳに、表面３１ＦＳを有するセンサ基板３１と表面３１ＦＳに設けられたセンサ素子部３２とを有するセンサチップ３と、センサ素子部３２と電気的に接続された導電性ピラー４とが隣り合うように設けられている。ここで、表面２ＦＳから導電性ピラー４の上端４ＵＴまでのピラー高さＨ１が、表面２ＦＳから表面３１ＦＳまでのチップ高さＨ２よりも高い。さらに、導電性ピラー４は、表面２ＦＳ側から順に、断面積Ａ４１を有する第１階層部分４１と、断面積Ａ４１よりも小さな断面積Ａ４２を有する第２階層部分４２とが積層された構造を含む。したがって、本実施の形態の角度センサ装置１では、環境温度の上昇や外部からの加熱により導電性ピラー４が熱膨張した場合であっても、第２階層部分４２の断面積Ａ４２が第１階層部分４１の断面積Ａ４１と実質的に同じときと比較して、センサチップ３のセンサ素子部３２に対する熱応力が低減される。そのため、角度センサ装置１の検出性能が安定化する。角度センサ装置１の小型化を図るにあたっては、導電性ピラー４とセンサチップ３とが、互いにより近接配置されることとなるが、そのような高集積化を図る場合においても熱応力がセンサ素子部３２の検出性能に影響しにくくなる。したがって、本実施の形態の角度センサ装置１によれば、より安定した検出性能を有すると共に、さらなる小型化に対応することができる。
【0034】
ところが、仮に、第２階層部分４２の断面積Ａ４２が第１階層部分４１の断面積Ａ４１と実質的に同じであるか、第２階層部分４２の断面積Ａ４２が第１階層部分４１の断面積Ａ４１よりも大きい場合、環境温度の上昇や外部からの加熱により、第２階層部分４２が大きく熱膨張してしまうこととなる。その場合、センサチップ３のセンサ素子部３２に対し、より大きな熱応力が印加されることとなり、センサ素子部３２の測定精度に悪影響を及ぼす可能性がある。これに対し本実施の形態では、第２階層部分４２の断面積Ａ４２を第１階層部分４１の断面積Ａ４１よりも小さくすることで、センサ素子部３２の近傍に位置する第２階層部分４２の熱膨張を小さく抑えるようにしている。その結果、本実施の形態の角度センサ装置１によれば、より安定した検出性能を確保することができる。
【0035】
特に、角度センサ装置１では、第２階層部分４２が、表面２ＦＳに沿った面内方向においてセンサ素子部３２と重なり合う位置にあると、熱応力の影響をより効果的に低減することができる。
【0036】
また、角度センサ装置１では、表面２ＦＳに沿った面内方向において、センサチップ３と第１階層部分４１との第１距離Ｄ１よりもセンサチップ３と第２階層部分４２との第２距離Ｄ２が長くなるようにすれば、熱応力の影響をより効果的に低減することができる。
【0037】
さらに、角度センサ装置１では、第１階層部分４１の第１高さＨ４１よりも第２階層部分４２の第２高さＨ４２を低くすることにより、第２階層部分４２を形成する際の開口４２Ｋの外径を小さく抑えることができる。そのため、角度センサ装置１の面内方向の占有面積を小さく抑えることができ、角度センサ装置１の小型化に有利となる。
【0038】
また、本実施の形態の角度センサ装置１の製造方法では、支持基板２の表面２ＦＳに立設した第１階層部分４１を絶縁膜７によって埋設したのち、絶縁膜７に開口４２Ｋを形成し、さらに開口４２Ｋに導電膜を埋め込むことにより第２階層部分４２を形成するようにした。このため、図８Ａ～８Ｄに示した第１の参考例としての角度センサ装置の製造方法と比較して、導電性ピラー４とセンサチップ３との距離を狭めることができる。
【0039】
具体的には、第１の参考例としての角度センサ装置の製造方法では、まず、図８Ａに示したように支持基板１０２の表面１０２ＦＳに端子部１２１を形成したのち、図８Ｂに示したように、表面１０２ＦＳのうち端子部１２１が設けられた位置以外の位置にセンサチップ１０３を形成する。センサチップ１０３は、センサ基板１３１の表面１３１ＦＳに、センサ素子部１３２と、パッド部１３３とを設けることにより予め形成しておく。次に、図８Ｃに示したように支持基板１０２の表面１０２ＦＳおよびセンサチップ１０３を覆うように絶縁膜１０７を形成する。そののち、図８Ｄに示したように、絶縁膜１０７のうち、端子部１２１とＺ軸方向に対応する位置に開口１０４Ｋを形成すると共に、パッド部１３３とＺ軸方向に対応する位置に開口１０６Ｋを形成する。最後に、図８Ｅに示したように、開口１０４Ｋおよび開口１０６Ｋをそれぞれ埋めると共に絶縁膜１０７の一部を導電性材料により選択的に覆うことにより、導電性ピラー１０４、配線１０５および接続層１０６を形成する。以上により、第１の参考例としての角度センサ装置１０１が完成する。しかしながら、このようにして得た角度センサ装置１０１では、導電性ピラー１０４を形成するにあたって深さの大きな開口１０４Ｋを形成するので、導電性ピラー１０４の下端１０４ＢＴの外径に比べて導電性ピラー１０４の上端１０４ＵＴの外径が大きくなりがちである。このため、結果として、第１の参考例としての角度センサ装置１０１の面内方向の占有面積は、本実施の形態の角度センサ装置１の面内方向の占有面積よりも大きくなってしまうことが多い。また、角度センサ装置１０１の製造方法では、導電性ピラー１０４の上端１０４ＵＴの近傍の外径を、導電性ピラー１０４の下端１０４ＢＴの近傍の外径よりも小さくすることは困難である。
【0040】
本実施の形態の角度センサ装置１では、導電性ピラー４を第１階層部分４１と第２階層部分４２との積層構造とし、第１階層部分４１と第２階層部分４２とを別々の工程で作製することで、絶縁膜７の開口４２Ｋの深さを第１の参考例としての開口１０４Ｋの深さよりも浅くすることが可能である。このため、角度センサ装置１の面内方向の占有面積を小さく抑えることができる。また、第１階層部分４１と第２階層部分４２とを別々の工程で作製することから、第２階層部分４２の断面積Ａ４２を第１階層部分４１の断面積Ａ４１よりも小さくすることができる。
【0041】
以上説明した実施形態は、本開示の理解を容易にするために記載されたものであって、本開示発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本開示の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。すなわち、本開示は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【0042】
（第１変形例）
例えば上記実施の形態の角度センサ装置１では、導電性ピラー４の第２階層部分４２の断面積Ａ４２が高さ方向（Ｚ軸方向）に一定である、すなわち第２階層部分４２の外径が略円柱状である場合を例示した。しかしながら、本開示はこれに限定されるものではない。例えば図４に示した第１変形例としての角度センサ装置１Ａのように、第２階層部分４２の外径がＺ軸方向において徐々に変化するようになっていてもよい。図４の構成例では、支持基板２の表面２ＦＳから遠ざかるほど第２階層部分４２の外径が徐々に大きくなっている。図４の角度センサ装置１Ａでは、図１Ａなどに示した角度センサ装置１と比べて導電性ピラー４の配線抵抗を低下させることができる。
例えば上記実施の形態の角度センサ装置１では、導電性ピラー４の第２階層部分４２の断面積Ａ４２が高さ方向（Ｚ軸方向）に一定である、すなわち第２階層部分４２の外径が略円柱状である場合を例示した。しかしながら、本開示はこれに限定されるものではない。例えば図４に示した第１変形例としての角度センサ装置１Ａのように、第２階層部分４２の外径がＺ軸方向において徐々に変化するようになっていてもよい。図４の構成例では、支持基板２の表面２ＦＳから遠ざかるほど第２階層部分４２の外径が徐々に大きくなっている。図４の角度センサ装置１Ａでは、図１Ａなどに示した角度センサ装置１と比べて導電性ピラー４の配線抵抗を低下させることができる。
【0043】
（第２変形例）
また、本開示では、例えば図５に示した第２変形例としての角度センサ装置１Ｂのように、ＸＹ面内において第２階層部分４２の中心位置を第１階層部分４１の中心位置よりもセンサ素子部３２から遠ざけるようにしてもよい。こうすることにより、図１Ａなどに示した角度センサ装置１と比べて第２距離Ｄ２をより大きくすることができる。その結果、角度センサ装置１Ｂでは、第２階層部分４２を流れる電流によって生じる誘導磁場のセンサ素子部３２に対する影響が、角度センサ装置１と比べて低減される。したがって、角度センサ装置１Ｂでは、よりいっそう安定した検出性能を確保することができる。
また、本開示では、例えば図５に示した第２変形例としての角度センサ装置１Ｂのように、ＸＹ面内において第２階層部分４２の中心位置を第１階層部分４１の中心位置よりもセンサ素子部３２から遠ざけるようにしてもよい。こうすることにより、図１Ａなどに示した角度センサ装置１と比べて第２距離Ｄ２をより大きくすることができる。その結果、角度センサ装置１Ｂでは、第２階層部分４２を流れる電流によって生じる誘導磁場のセンサ素子部３２に対する影響が、角度センサ装置１と比べて低減される。したがって、角度センサ装置１Ｂでは、よりいっそう安定した検出性能を確保することができる。
【0044】
（第３変形例）
また、本開示では、例えば図６に示した第３変形例としての角度センサ装置１Ｃのように、配線５のうちの支持基板２と反対側の上面５ＦＳに設けられた導電層１１をさらに備えるようにしてもよい。導電層１１は、例えばはんだ層、フラックス、またはＮｉ／Ａｕの２層めっきなどであり、外部との接続端子として用いられる。
また、本開示では、例えば図６に示した第３変形例としての角度センサ装置１Ｃのように、配線５のうちの支持基板２と反対側の上面５ＦＳに設けられた導電層１１をさらに備えるようにしてもよい。導電層１１は、例えばはんだ層、フラックス、またはＮｉ／Ａｕの２層めっきなどであり、外部との接続端子として用いられる。
【0045】
（第４変形例）
さらに、本開示では、例えば図７に示した第４変形例としての角度センサ装置１Ｄのように、配線５を多層化してもよい。すなわち、複数の配線層５１（５１Ａ～５１Ｃ）をビアＶ（Ｖ１，Ｖ２）を介して積層することで配線５を構成してもよい。
さらに、本開示では、例えば図７に示した第４変形例としての角度センサ装置１Ｄのように、配線５を多層化してもよい。すなわち、複数の配線層５１（５１Ａ～５１Ｃ）をビアＶ（Ｖ１，Ｖ２）を介して積層することで配線５を構成してもよい。
【0046】
また、上記実施の形態では、センサ素子部におけるセンサ素子として磁気センサ素子を例示したが、本開示はこれに限定されるものではない。具体的には、センサ素子として例えば金属箔ひずみゲージなどの歪センサ素子を用いることもできる。
【0047】
また、本開示は以下のような構成を取り得るものである。
＜１＞
第１の表面を有する支持体と、
第２の表面を有する基板と前記第２の表面に設けられたセンサ素子部とを有する、前記第１の表面に設けられたセンサチップと、
前記第１の表面に設けられた導電性ピラーと
を備え、
前記第１の表面から前記導電性ピラーの上端までのピラー高さは、前記第１の表面から前記第２の表面までのチップ高さよりも高く、
前記導電性ピラーは、前記第１の表面側から順に、第１の断面積を有する第１の階層部分と、前記第１の断面積よりも小さな第２の断面積を有する第２の階層部分とが積層された構造を含む
センサ装置。
＜２＞
前記第２の階層部分は、前記第１の表面に沿った面内方向において前記センサ素子部と重なり合う位置にある
上記＜１＞記載のセンサ装置。
＜３＞
前記第１の表面に沿った面内方向において、前記センサチップと前記第１の階層部分との第１距離よりも前記センサチップと前記第２の階層部分との第２距離が長い
上記＜１＞または＜２＞記載のセンサ装置。
＜４＞
前記センサ素子部は、応力により感度が変化するセンサ素子を含む
上記＜１＞から＜３＞のいずれか１つに記載のセンサ装置。
＜５＞
前記センサ素子は、磁気センサ素子または歪センサ素子である
上記＜４＞記載のセンサ装置。
＜６＞
前記センサ素子部と前記導電性ピラーとを電気的に接続する配線５をさらに備え、
前記センサチップおよび前記導電性ピラーは、前記支持体と前記配線との間の階層にそれぞれ設けられている
上記＜１＞から＜５＞のいずれか１つに記載のセンサ装置。
＜７＞
前記第１の階層部分の第１高さは、前記第２の階層部分の第２高さよりも大きい
上記＜１＞から＜６＞のいずれか１つに記載のセンサ装置。
＜８＞
前記配線のうちの前記支持体と反対側の面に設けられた導電層をさらに備える
上記＜６＞に記載のセンサ装置。
＜９＞
前記導電性ピラーは、前記第１の表面のうち前記センサチップと異なる位置に設けられ、前記センサ素子部と電気的に接続されている
上記＜１＞から＜８＞のいずれか１つに記載のセンサ装置。
＜１０＞
第１の表面を有する支持体を用意することと、
前記第１の表面に導電性ピラーを形成することと、
前記第１の表面のうち前記導電性ピラーと異なる位置に、第２の表面を有する基板と前記第２の表面に設けられたセンサ素子部とを有するセンサチップを配置することと、
前記第１の表面に設けられた前記導電性ピラーおよび前記センサチップを埋めるように絶縁膜を形成することと、
前記絶縁膜のうち前記導電性ピラーと対応する第１の部分に第１の開口を形成し、前記絶縁膜のうち前記センサ素子部と対応する第２の部分に第２の開口を形成することと、
前記第１の開口および前記第２の開口をそれぞれ埋めると共に前記絶縁膜の一部を選択的に覆うように導電膜を形成し、前記導電性ピラーと前記センサ素子部とを電気的に接続することと
を含む
センサ装置の製造方法。
＜１１＞
前記第１の開口における前記第１の表面に沿った開口断面積を、前記第１の階層部分における前記第１の表面に沿った第１断面積よりも小さくすることにより、前記第１断面積よりも、前記第２の階層部分における前記第１の表面に沿った第２断面積を小さくする
上記＜１０＞記載のセンサ装置の製造方法。
＜１＞
第１の表面を有する支持体と、
第２の表面を有する基板と前記第２の表面に設けられたセンサ素子部とを有する、前記第１の表面に設けられたセンサチップと、
前記第１の表面に設けられた導電性ピラーと
を備え、
前記第１の表面から前記導電性ピラーの上端までのピラー高さは、前記第１の表面から前記第２の表面までのチップ高さよりも高く、
前記導電性ピラーは、前記第１の表面側から順に、第１の断面積を有する第１の階層部分と、前記第１の断面積よりも小さな第２の断面積を有する第２の階層部分とが積層された構造を含む
センサ装置。
＜２＞
前記第２の階層部分は、前記第１の表面に沿った面内方向において前記センサ素子部と重なり合う位置にある
上記＜１＞記載のセンサ装置。
＜３＞
前記第１の表面に沿った面内方向において、前記センサチップと前記第１の階層部分との第１距離よりも前記センサチップと前記第２の階層部分との第２距離が長い
上記＜１＞または＜２＞記載のセンサ装置。
＜４＞
前記センサ素子部は、応力により感度が変化するセンサ素子を含む
上記＜１＞から＜３＞のいずれか１つに記載のセンサ装置。
＜５＞
前記センサ素子は、磁気センサ素子または歪センサ素子である
上記＜４＞記載のセンサ装置。
＜６＞
前記センサ素子部と前記導電性ピラーとを電気的に接続する配線５をさらに備え、
前記センサチップおよび前記導電性ピラーは、前記支持体と前記配線との間の階層にそれぞれ設けられている
上記＜１＞から＜５＞のいずれか１つに記載のセンサ装置。
＜７＞
前記第１の階層部分の第１高さは、前記第２の階層部分の第２高さよりも大きい
上記＜１＞から＜６＞のいずれか１つに記載のセンサ装置。
＜８＞
前記配線のうちの前記支持体と反対側の面に設けられた導電層をさらに備える
上記＜６＞に記載のセンサ装置。
＜９＞
前記導電性ピラーは、前記第１の表面のうち前記センサチップと異なる位置に設けられ、前記センサ素子部と電気的に接続されている
上記＜１＞から＜８＞のいずれか１つに記載のセンサ装置。
＜１０＞
第１の表面を有する支持体を用意することと、
前記第１の表面に導電性ピラーを形成することと、
前記第１の表面のうち前記導電性ピラーと異なる位置に、第２の表面を有する基板と前記第２の表面に設けられたセンサ素子部とを有するセンサチップを配置することと、
前記第１の表面に設けられた前記導電性ピラーおよび前記センサチップを埋めるように絶縁膜を形成することと、
前記絶縁膜のうち前記導電性ピラーと対応する第１の部分に第１の開口を形成し、前記絶縁膜のうち前記センサ素子部と対応する第２の部分に第２の開口を形成することと、
前記第１の開口および前記第２の開口をそれぞれ埋めると共に前記絶縁膜の一部を選択的に覆うように導電膜を形成し、前記導電性ピラーと前記センサ素子部とを電気的に接続することと
を含む
センサ装置の製造方法。
＜１１＞
前記第１の開口における前記第１の表面に沿った開口断面積を、前記第１の階層部分における前記第１の表面に沿った第１断面積よりも小さくすることにより、前記第１断面積よりも、前記第２の階層部分における前記第１の表面に沿った第２断面積を小さくする
上記＜１０＞記載のセンサ装置の製造方法。
【符号の説明】
【0048】
１…角度センサ装置、２…支持基板、２１…端子部、２ＦＳ…表面、３，３Ａ，３Ｂ…センサチップ、３１…センサ基板、３１ＦＳ…表面、３２…センサ素子部、３３…パッド部、４…導電性ピラー、４ＢＴ…下端、４ＵＴ…上端、４１…第１階層部分、４２…第２階層部分、５…配線、６…接続層、７…絶縁膜、８…フルブリッジ回路、９…演算回路、Ｅ１～Ｅ４…磁気センサ素子、Ｒ１～Ｒ４…抵抗部、Ｔ１～Ｔ４…接続点。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図8E】