JPH01187426A - 半導体圧力センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、シリコンなどの半導体単結晶の持つピエゾ抵
抗効果を利用して圧力を電気信号に変換する半導体圧力
センサの製造方法に係り、特にセンサチップ、ガラス基
板、金属の支持台とを接合する接合方法を改良した半導
体圧力センサの製造方法に関する。

〈従来の技術〉 第４図は従来の半導体圧力センサの構造を示すａｖ！ｆ
ｒ面図である。

１０はｎ形のシリコン単結晶で作られたセンサチップで
あり、凹部１１を有しさらに凹部１１の形成により単結
晶の厚さの薄くなった起歪部１２とその周辺の固定部１
３とを有している。

起歪部１２は単結晶の（１００）面とされ、その上には
その中心を通る結晶軸＜１００＞方向で固定部１３との
境界付近に例えば剪断形ゲージ１４が不純物の拡散によ
り伝導形がＰ形として形成されている。

剪断形ゲージ１４はその長手方向に一対の電源端を持ち
ここに電源電圧が印加され、この長平方向のほぼ中央部
に一対の出力端が形成されここで出力電圧を得る。

センサチップ１０は、その固定部１３が例えば中央に導
圧孔１５を持つパイレックスガラスなどのガラス基板１
６に固定され、このガラス基板１６は中央に導圧孔１７
を持つ金属の支持台１８に固定されている。

以上のような構成において、測定圧力Ｐが起歪部１２に
印加されると、これによって剪断応力τが剪断形ゲージ
１４に発生しこれに対応する出力電圧が出力端に得られ
る。

ところで、この様なセンサチップ１０、ガラス基板１６
および金属の支持台１８の相互間を陽極接合して半導体
圧力センサを実現しようとする場合は、第５図に示すよ
うにガラス基板１６に対してセンサチップ１０を電源Ｅ
１により正電位に保持し、かつガラス基板１６に対して
金属の支持台１８を電源Ｅ２により正電位に保持して陽
極接合する。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、この様な従来の半導体圧力センサの製造
方法では、電源Ｅ１、Ｅ２の負電位側をガラス基板１６
の側面に設けた電極１９に印加費せざるを得ない。この
ような形で電圧印加するとガラス基板１６の中の電界が
場所的に不均一となり、このためカラス基板１６に対す
るセンサチップ１０と支持台１８との接合強度に片寄り
が生じるという問題があった。

〈課題を解決するための手段〉 この発明は、以上の問題点を解決するために、第１ガラ
ス基板の片面に導電性シリコン膜を形成し、この導電性
シリコン膜の第１ガラス基板とは反対側に第２ガラス基
板を配置し、この第２カラス基板を負電位に導電性シリ
コン膜を正電位にして陽極接合し、次にピエゾ抵抗素子
を有するダイアフラムが形成されたセンサチップと金属
の支持台とを第１、第２カラス基板の両側にそれぞれ配
置して導電性シリコン膜に対してこれ等のカラス基板を
正電位に保持して陽極接合するようにしたものである。

く作　用〉 第１ガラス基板の片面に導電性シリコン膜を形成しこの
導電性シリコン膜の上に第２のカラス基板を陽極接合し
、この第１、第２のガラス基板の上にそれぞれセンサチ
ップと金属の支持台を配置して陽極接合することにより
、第１、第２のガラス基板の中に均一な電界が形成され
、この結果ガラス基板の両面のセンサチップと支持台の
接合強度が安定に得られる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面に基づき説明する。

なお、従来の技術と同一の機能を有する部分には同一の
記号を付して適宜にその説明を省略する。

第１図は本発明により製造された半導体圧力センサの縦
断面図である。

２０はポリジノコン膜であり、このポリシリコン膜２０
は導電性を持たせるなめにリンをドープしである。２１
．２２はそれぞれポリシリコン膜２０に接合されたガラ
ス基板である。

ガラス基板２１の上には剪断形ゲージ１４が形成された
センサチップ１０の固定部１３が接合されている。

ガラス基板２２の下には、ガラス基板２１．２２の熱膨
張係数に近い熱膨張係数を持つ金属の支持台１８が接合
されている。支持台１８の他端は例えば圧力容器などに
固定される。

第２図は第１図に示す半導体圧力センサを接合する接合
工程を示す工程図である。

第２図（イ）の工程では、ウェハ状のガラス基板２２Ｗ
の上にウェハ状の導電性のポリシリコン膜２０Ｗをスパ
ッタリングにより形成する工程を示している。

第２図（ロ）の工程では、この様にポリシリコン膜２０
Ｗが形成されたガラス基板２２Ｗの上にウェハ状のガラ
ス基板２１Ｗを配置し、ポリシリコンＷＡ２０Ｗとガラ
ス基板２１Ｗとの間にポリシリコンＭ２ＯＷ側を正電位
として電圧を印加してポリシリコン膜２０Ｗとガラス基
板２１Ｗとを陽極接合をする。

第２図（ハ）の工程は、このガラス基板２１Ｗの上に例
えばセンサチップＩＯＡ、ＩＯＢ、１０Ｃを搭載し、さ
らに支持台１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃをカラス基板２２Ｗ
側にそれぞれセンサチップ１０Ａ、ＩＯＢ、１０Ｃに対
応して配置し、この後ポリシリコン膜２０Ｗに対してセ
ンサチップ１０Ａ、１０ｂ、１０Ｃと支持台１８Ａ、１
８Ｂ、１８Ｃがそれぞれ正電位になるように電源Ｅ４、
Ｅ５を印加してこれ等の相互間を一挙に陽極接合する。

この後、ウェハ状のガラス基板をダイシングして第１図
に示す半導体圧力センサを作る。

第３図は第１図に示す接合工程とほぼ同じであるが、第
３図（イ）に示すようにウェハ状のガラス基板２２Ｗの
上にポリシリコン膜の代りに不純物がドープされた導電
性のシリコン基板２３を陽極接合した点が異なる。

シリコン基板２３Ｗ側を正電極、ガラス基板２２Ｗ側を
負電極として電源Ｅ６により所定の環境条件の中で陽極
接合をする。

第３図（ロ）、（ハ）はシリコン基板２３Ｖが異なるだ
けで第２図（ロ）、（ハ）に対応している。

〈発明の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明によ
れば、ガラス基板の中に導電性のシリコン膜を介在させ
てその表裏に配置されたシリコンチップと支持台とを陽
極接合するようにしたので、電界分布が−様となり、ガ
ラス基板の両面に安定した接合強度が得られる。さらに
、電界分布が−様なため複数のセンサチップと支持台を
同時に接合することができるので、大量生産が可能とな
り、コストの低減が出来る。また、この様な接合方法を
とれば、ガラスと金属との接合が直接接合でき、このた
め熱膨張係数の異なる中間車をこれ等の間に介在させる
必要がないので、出力のゼロドリフト、ゼロオフセット
も効果的に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により製造された半導体圧力センサの縦
断面図、第２図は第１図に示す半導体圧力センサを接合
する接合方法を示す工程図、第３図は第２図に示す接合
方法とは異なる他の接合力−７＝ 法を示す工程図、第４図は従来の半導体圧力センサの構
成を示す縦断面図、第５図は第４図に示す半導体圧力セ
ンサを組み立てる接合方法を示す説明図である。 １０、ＩＯＡ、ＩＯＢ、ＩＯＣ・・・センサチップ、１
２・・・起歪部、１３・・・固定部、１４・・・剪断形
ゲージ、１６．２１．２２．２１Ｗ、２２Ｗ・・・ガラ
ス基板、１８・・・支持台、２０．２０Ｗ・・・ポリシ
リコン膜。 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　第１ガラス基板の片面に導電性シリコン膜を形成し、
   この導電性シリコン膜の前記第１ガラス基板とは反対側
   に第２ガラス基板を配置し、この第２ガラス基板を負電
   位に前記導電性シリコン膜を正電位にして陽極接合し、
   次にピエゾ抵抗素子を有するダイアフラムが形成された
   センサチップと金属の支持台とを前記第１、第２ガラス
   基板の両側にそれぞれ配置して前記導電性シリコン膜に
   対してこれ等のガラス基板を正電位に保持して陽極接合
   したことを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。