JPH046888B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的には陽極結合技術（anodic
bonding techniques）により導体と不導体絶縁
性物体とを１緒にボンデイング（bonding、結合
（接着））させる分野に関する。本発明は、更に具
体的には、圧力変化が容量性基板間の間隔を変更
し、それにより検知された圧力に関する容量変化
を与える容量性圧力検知素子を製造する陽極結合
技術の分野に関する。

容量性圧力検知素子は、周知であり、それは、
圧力変化が検知された圧力を示す電気特性の変化
を与えるようにコンデンサ基板間の間隔を変更す
るものであつた。かような圧力検知素子の１つ
は、本発明と同一譲受人に譲渡されたホーによる
米国特許4225632号に説明されている。かような
容量性圧力検知素子において、１つのコンデンサ
基板は、典型的には、比較的剛いベース基板上に
取付けられ、他方、もう１つのコンデンサ基板
は、ベース基板のコンデンサ基板から離れて配置
され、可撓性ダイアフラム（振動板）上に取付け
られる。圧力変化に応答して、ダイアフラムはた
わみ、それによりコンデンサ基板間の間隔を変化
し、検知された圧力を示す容量（キヤパシタン
ス）変化を与える。

前記に参照した米国特許に説明した如き容量性
圧力検知素子は、検知素子内部に固定の又は可変
の所定基準圧力を蓄積する内部空所（cavity）を
与え、検知素子ダイアフラムの外部の圧力がこの
基準圧力に関して測定されるようにする。典型的
には、ある種の結合材料は、ベース基板にダイア
フラムを取り付けるのに利用される。この結合材
料を使用すると、ダイアフラムとベース基板のコ
ンデンサ基板間の名目上の分離箇所に影響を与
え、従つてこの結合材料の厚さを制御すること
は、容量性検知素子の適当な製造を保証するには
臨界的となる。また、結合材料は、内部空所に対
して密封シールの一部分を形成するのに利用され
る。かような圧力検知素子は、自動車エンジンを
電気的に制御するのに利用される圧力関連容量を
与えるために、自動車エンジンの多種の圧力を検
知するのに使用される。

ある種の容量性検知素子は、ダイアフラムをベ
ース基板に結合させる別個の結合材料の必要性を
除去し、かくして結合材料の厚さを制御する必要
性及び結合材料自身の密封性を保証する必要性を
除去した。これは、導電性半導体材料の薄いウエ
ハを結合する陽極結合技術の使用を通じて達成さ
れ、その導電性半導体材料は、一方のコンデンサ
基板として機能する外表面上に金属化部分を有す
る比較的厚い誘電体ガラス板のベース基板に対し
て圧力検知ダイアフラム及び他方のコンデンサ基
板として作用する。

典型的には、個々の容量性検知素子の各々は、
中央表面のくぼみ部分と周囲のくぼんでいない部
分を有する半導体ウエハの一部から成り、この素
子は圧力検知ダイアフラムとして機能する。容量
性圧力検知素子のベース基板は、ガラス基板の外
表面の中央に配置された導電性金属化部分を有す
るガラス基板の一部から成る。ダイアフラムとベ
ース基板とは、陽極結合技術により互に結合さ
れ、導電性圧力検知ダイアフラムのくぼみ部分
が、ベース基板金属化部分と離隔して絶縁されて
いるがそれと対向するようになつており、その金
属化部分は、ベース基板の金属化部分が配置され
るベース基板表面に結合されるダイアフラムのく
ぼんでいない周囲部分を有している。この構造
は、内部空所を有する容量性圧力検知素子を形成
し、その内部空所は、圧力検知コンデンサの２つ
の電極を分離し、その中の１つは、ベース基板金
属化部分から成り、その中の他方は、導電性圧力
検知ダイアフラムから成る。典型的には、ベース
基板の導電性フイードスルー（feedthrough）
は、ベース基板電極金属化部分と導電性ダイアフ
ラムに電気出力接続をつくるのに利用される。

前述したように、導電性半導体ダイアフラムを
ガラスプレートのベース基板に陽極的に結合させ
ることは周知である。本発明は、かような検知素
子を製造するための改良された結合方法を含む。
これらの容量性圧力検知素子を組立てるのに利用
される周知の陽極結合方法において、負電位はガ
ラス誘電体プレートに印加され、他方、ダイアフ
ラムと誘電体プレートとが互いに接触して配置さ
れ、適当に軸合せ（align）された後、両素子が
相当の温度に加熱され、かなりの（substantial）
正電位が導電性半導体ダイアフラムに印加され
る。これは、導電体材料と誘電体材料との間の接
着（結合）を与える陽極結合を利用する標準的技
術に相当する。陽極結合技術の利用は、従つてダ
イアフラムと基板との間に別の接着剤の必要性を
除去し、圧力検知素子の公称キヤパシタンスに対
して実質的に一定のしかも予期される値を与える
ことにより容量性検知素子を製造する反復性を改
善した。

容量性圧力検知素子をつくる前述の陽極結合技
術の利用は実行可能であるが、この先行技術の利
用は幾つかの潜在的な問題を発生することを指摘
できる。これらの問題の１つは、ベース基板電極
金属化部分と導電性ダイアフラムとの間に典型的
に与えられる密接間隔のために、陽極結合プロセ
ス中の電位を印加している間に、これら２つの素
子間に実質的なコロナ電界が存在すると云うこと
である。この結果、実質的なエネルギー量がベー
ス金属化部分と導電性ダイアフラムとの間のコロ
ナ電界を与えるのに消費されるから、実際に陽極
結合を形成するのに利用できるエネルギーはより
少なくなる。更に、陽極結合プロセス中に、ベー
ス電極金属化部分と導電性ダイアフラムとの間の
領域に激しいアークが発生し、その結果、ベース
基板電極金属化部分を蒸発させ、それによりこの
金属化部分の完全性を減成（degradation）させ
ることになることを指摘できる。また、陽極結合
プロセスの間、ベース電極金属化部分に向つてダ
イアフラムが実質的に弓形に曲がり、ダイアフラ
ムが電極金属化部分に接触すると、所望しないシ
リコン−金の共融合金を形成する結果となる。ま
た、前述の陽極結合技術が利用された場合、ベー
ス基板電極に接続され、容量性圧力検知素子を他
の電子素子にハンダ接続する接続点を形成する金
（gold）−金属化部分に関して陽極結合した後に重
大なハンダ付け問題が発生した。

発明の要約 本発明の目的は、容量性圧力検知素子を製造す
るのに適合し、先行技術の導電性物体と不導体絶
縁性物体とを陽極結合技術により１緒に結合する
ボンデイング方法の前記欠点を克服した陽極結合
法の改良を提供することである。

更に本発明の目的は、容量性圧力検知素子を製
造するのに適合し、この場合、導電体と不導体絶
縁性物体とが改良された結合法により１緒に結合
され、不導体絶縁性物体上の金属部分のハンダ付
け能力及び完全性とが維持される導電性物体と不
導体絶縁性物体とを陽極結合技術により１緒に結
合するボンデイング方法の改良を提供することで
ある。

本発明の一実施例において、導電体と不導体絶
縁性物体とを陽極結合技術により１緒に結合する
ボンデイング方法が与えられ、次の工程段階
（step）を具える。即ち、第１外表面を有する第
１導電材料体を与える工程、第２外表面を有し、
少なくとも１つの電気的導電性金属部分を有する
前記第２外表面のうちの少なくとも１部領域を具
える第２誘電体材料体を提供する工程、くぼんで
いない表面部分により実質的に取囲まれた表面の
くぼみ部分を具える少なくとも１つの前記第１、
第２表面を与える工程、前記くぼんでいない表面
部分により実質的に取囲まれる前記第２表面上で
前記第１表面と前記金属化部分を接触させ、その
他方の面を結合させ、前記１個の表面のくぼんで
いない部分により前記誘電体材料の第２表面を前
記導電性材料の第１表面に結合させる工程、を具
え、前記くぼみ部分と前記表面の他方の面は、少
なくとも部分的にそこに配置される前記金属化部
分とその間に内部空所を形成し、前記結合工程
は、第１電位が前記第１導電体に印加され、実質
的に異なる第２電位が第２誘電体に印加され、前
記第１電位と実質的に同一の電位が、前記第１、
第２電位の印加中前記金属部分に印加され、それ
により、コロナ、アークの影響が、前記結合工程
中に前記くぼんだ部分に発生するのを防止する陽
極結合法により実行される。

本発明の他の側面によれば、導電性物体と不導
体絶縁性物体とを陽極結合技術により１緒に結合
するボンデイング方法は次の工程段階を具える。
即ち、第１外表面を有する第１導電材料体を与え
る工程、第２外表面を有する第２誘電体材料を与
える工程、を具え、前記第２誘電体材料体は、引
き続いてハンダが適用される少なくとも１つの電
気導電性金属部分を有し、前記誘電体材料の第２
表面を前記導電性材料の第１表面に結合させる工
程、前記結合工程に引き続いてハンダを前記金属
部分に適用する工程、前記結合工程の後、前記金
属部分と前記第１導電材料体との間に電気分離を
与える工程、を具え、第１電位が第１導電体に印
加され、実質的に異なる第２電位が前記第２誘電
体に印加され、前記第１電位と実質的に同一の電
位が、前記第１、第２電位の印加中前記金属部分
に印加され、それによつて分離した導電性金属部
分のハンダ付け能力が維持される。

本発明は、容量性圧力検知素子の製造に関して
前述した発明の２つの側面を利用することを意図
している。本質的に、本発明は、陽極結合プロセ
ス中に、導電性材料に印加するのと同一の電位を
誘電体材料の金属部分に印加する手段を具える。
この結果、誘電体材料金属部分と第１導電体との
間に与えられる分離（ギヤツプ）箇所にコロナ電
界を減少させることになる。更に、第１導電体と
誘電体材料金属部分に同一の正電位を印加するこ
とにより、ナトリウム（Na）イオンの金属部分
への移動（マイグレーシヨン）が減少され、これ
により金属部分のハンダ付け特性を維持する。金
属部分を第１導電体と同電位に保持することによ
り第１導電体から構成されることが望ましい圧力
検知ダイアフラムの曲がりを除去し、陽極結合プ
ロセス中に第１導電体を誘電体材料の金属部分と
接触させる可能性を除去する。通常陽極結合プロ
セスは、望ましくないシリコンと金の共融合金を
生成し、誘電体材料金属部分の完全性を減成させ
る結果となる。これらの有益な利点のすべては、
前述した陽極結合方法の改良を利用することによ
り達成される。更に、本発明の改良方法の特徴
は、本発明の好ましい実施例の説明に関連して引
き続き説明される。

本発明を更に完全に理解するために、図面が参
照される。

好ましい実施例の説明 第１図は、導電性半導体（シリコン）ウエハ１
０と金属化したガラスプレート１１を組立て結合
する直前の素子を示し、これらは、複数の個々の
可変容量性圧力検知素子を形成し、その後組立て
られたウエハとプレートをさいの目に切断するこ
とにより引き続いて分離される。半導体ウエハ１
０は、導電性半導体材料の比較的薄い平らなウエ
ハから成り、その半導体材料は、Ｎ形リン不純物
を高濃度にドープしたものが望ましい。半導体ウ
エハ１０のドーピング効果は、このウエハが純粋
な（真性）半導体材料とは反対に実質的に導電性
であることである。ウエハ１０は、本質的には、
導電性材料の第１物体に相当し、表面１２の関連
したくぼんでいない部分１４により完全に取囲ま
れている各々の上に複数のエツチングした表面の
くぼんだ部分１３を有する第１プレーナ外表面１
２を具える。表面１２は、第１図に図示の如くウ
エハ１０の底面を具える。くぼんでいない表面部
分１４は、半導体ウエハ１０の上部プレーナ表面
１５に平行である平面と共に実質的に平面状であ
る。くぼみ部分１３は、その各々がプレーナ表面
１５と平行に主表面のくぼんだ部分１３Ａを有
し、エツチングした矩形状の空所から成る。

半導体ウエハ１０の主要なくぼんだ部分１３Ａ
は、それが誘電体プレート１１に結合された後引
き続いてウエハをさいの目に切断され、導電性圧
力検知ダイアフラムを構成し、その各々の主表面
のくぼみ部分１３Ａは、本質的に、可変容量コン
デンサの可動電極ダイアフラムを形成する。

ガラス誘電体プレート１１は、Pyrex7740ガ
ラス材料から構成されるのが望ましく、プレート
１１は、ウエハ１０より実質的に厚い。ガラスプ
レート１１は、誘電体材料の第２物体に対応し、
本質的に平らである第２外表面１６（第１図に見
える上表面）を有する。複数の分離した導電性金
属部分１７は、ガラスプレート１１の表面１６の
上に具えられ、これらの金属部分１７の各々は、
結局は、個々の容量性圧力検知素子の固定
（stati−onary）電極を形成する。ガラスプレー
ト１１は、第２図に最もよく示されている付加的
なプレーナ外表面１８を有し、その表面１８は、
表面１６と１８との間に介在するガラスプレート
１１の表面１６と平行になつている。単一の貫通
孔１９が金属化部分１７の各々に具えられ、これ
ら貫通孔の各々は、その内部がメタライズされ、
表面１６と１８との間で導電性貫通孔通路１９Ａ
を具える。導電性貫通孔通路１９Ａの各々は、表
面１６上の金属化部分１７の１つを表面１８上に
関連した金属部分２０に電気的に接続する。更
に、複数の同様な貫通孔２１は、プレート１１上
に具えられ、その内部がメタライズされ、表面１
６から表面１８に具えられている関連した金属部
分２２まで電気的に導電性の貫通孔通路２１Ａを
与える。導電性貫通孔通路２１Ａの各々は、分離
して配置されているが、コンデンサ電極金属部分
１７の関連した貫通孔には隣接している。

金属部分２０と２２の外に、誘電体プレート１
１の表面１８上にグリツド金属部分２３が具えら
れている。このグリツド金属部分は、個々のグリ
ツド金属フインガ２５が電気的に接続されている
大きなコーナ探針（probe）領域２４を有してい
る。グリツド金属フインガ２５は、表面１８上に
並べられ、それらが電極金属部分１７を横切つて
横断し、表面１６ではなく表面１８上に配置さ
れ、表面１８上の金属部分１７と金属化部分２
０，２２とは実質的に電気的に分離される。貫通
孔１９，２１内の電気導電性通路は勿論のこと金
属化部分１７，２０，２２及び２３は、周知の薄
膜スパツタリング、エツチング技術を利用するこ
とによりガラスプレート１１上に与えられるハン
ダ付可能な金の金属部分であることが望ましい。

半導体ウエハ１０及び誘電体プレート１１は、
本発明の陽極結合技術の直前に、表面１２のくぼ
んでいない領域１４が、誘電体材料表面１６上の
電気導電性金属部分１７の関連した１つと対向し
て配置され、間隔を置いて隣接して平行に整列し
たくぼんだ部分１３の各々の主要部分１３Ａを有
する表面１６と接触するように１緒に配置され
る。くぼんでいない部分１４は、導電性半導体ウ
エハ１０と離隔し、絶縁されている金属部分１７
の各々を完全に横方向に取囲むことは注目すべき
である。この配列は、１つのコンデンサ電極とし
て１つの金属部分１７と、もう１つのコンデンサ
電極を形成するくぼんだ部分１３の関連した１つ
の主要部分１３Ａとから成る各コンデンサにより
複数の個々のコンデンサを形成することになる。
前述した構成は、また、表面のくぼんだ部分１３
と、実質的に密封境界を形成する表面１６及び金
属部分１７とにより、半導体ウエハ１０とガラス
プレート１１とが複数の内部空所２６を形成させ
る結果となる。これら内部空所２６の１つは、第
３図に図示されている。各金属部分１７は、空所
２６内に少なくとも部分的に位置され、図示の如
く金属部分１７は、各空所２６内に完全に配置さ
れるのが望ましい。典型的に、空所２６は、密封
され、所定の基準圧力を蓄積する。空所２６の開
孔は、この基準圧力を印加するように具えられ、
貫通孔１９に相当するこの開孔は、引き続いて密
封されることが意図される。

本発明によれば、半導体ウエハ１０とガラスプ
レート１１は、前述し第２図、第３図に図示の如
く組立てられる。結局、ウエハ１０とガラスプレ
ート１１は、組立てられると半導体ウエハ表面１
５を陽極結合プレート２７に表面接触させ、第２
図に示す如く電気導電性加熱陽極結合プレート２
７に取付けられる。プレート２７は、組立てられ
たウエハ１０とガラスプレート１１とを少なくと
も350℃の実質的上昇温度（高温度）まで加熱す
るのに利用される。400℃の上昇温度を利用する
のが望ましい。こゝに使用した“上昇温度”と云
う用語は、通常の室温23℃よりも実質的に高い温
度を意味する。

ウエハ１０とガラスプレート１１とは、少なく
ともこの上昇温度に実質的に維持され、第１の正
の直流電位が、導電性半導体ウエハ１０から成る
第１物体に印加され、他方、実質的に異なる第２
の負の直流電位が、ガラスプレート１１から成る
第２誘電体物体に印加される。電圧源２８は、こ
れらの電位を与えることに利用され、具体的に
は、正電位をプレート２７に印加し、それにより
この電位を半導体ウエハ１０に与え、スプリング
負荷の探針２９により相対的に負の電位をガラス
プレートに印加することにより行なわれ、スプリ
ング負荷探針２９は、グリツド金属部分２４に接
触させるのに使用される。半導体ウエハ１０とガ
ラス誘電体プレート１１に印加される正、負の電
位差は、少なくとも500ボルトであり、800ボルト
であることが望ましい。少なくとも500ボルトの
最低電位及び少なくとも350℃の最低上昇温度が
表面１２と１６との間の満足すべき陽極結合を与
え、それにより導電性ウエハ１０を誘電体プレー
トに結合させる結果になるが、800ボルトの好ま
しい電圧差及び400℃の温度で利用されるべきで
あり、これらの状態は10分間維持されるべきであ
る。

前述した条件の存在により、表面１２のくぼん
でいない部分１４と金属部分１７を取囲む誘電体
ガラスプレート１１の表面部分１６との間に陽極
結合を形成することになる。これは、導体と不導
体の小組立体間の陽極結合が、小組立体を加熱
し、次いでその間に実質的な直流電位を印加する
ことにより形成される周知の技術によるものであ
る。

本発明の要点は、メタライズした貫通孔１９と
導電性貫通孔通路１９Ａとを接触させるように複
数のスプリング負荷探針３０を利用することに存
し、それにより、導電性ウエハ１０に印加される
正電位とほゞ同一の電位を誘電体金属部分１７の
各々に印加するようにする。これは、スプリング
負荷探針３０の各々を半導体ウエハ１０に正電位
を印加している結合プレート２７に印加されるの
と同一の正電位に接続することにより本発明によ
つて達成される。この技術は、前述したプロセス
によりつくられる容量性圧力検知素子の歩留りを
実質的に増大することが見出され、他方、表面１
８上に配置される金属部分２０のハンダ付け能力
を維持し、コンデンサ電極金属部分１７用のハン
ダ付け可能な電気出力の金属接続を与える。これ
らの両方の結果は、陽極結合中に金属部分２０，
１７を本質的に電気分離し浮動電位にとゞまらせ
るのではなくて陽極結合プロセス中に正電位を金
属部分１７に与えるのに直接寄与できる。探針２
９，３０は、第２図に図示の如く垂直に移動可能
な探針部品となることが意図される。

第４図は、正電位が陽極結合プロセス中に導電
性貫通孔通路１９Ａの各々に印加されない先行技
術の方法により製造される場合、単一容量性検知
素子に何が発生するかを概略的に説明するもので
ある。かような場合、誘電体プレート１１と半導
体ウエハ１０との間に印加される実質的な電位
は、可撓性圧力検知ダイアフラム及びコンデンサ
電極として引き続き機能するように意図されてい
る半導体ウエハの主要なくぼんだ表面部分１３Ａ
が弓形に曲がる結果となる。これは、この金属部
分がグリツド金属フインガ２５に印加される負電
位の影響により負方向に充電されることになるか
ら、導電ウエハ１０と金属部分１７との間の静電
引力によるものである。この結果、主要なくぼん
だ部分１３Ａと誘電体金属部分１７との間の間隔
（空隙）を狭くすることになる。これは、順次に、
金属部分１７と半導体ウエハ１０との間のコロナ
電界を増大する結果となる。増大したコロナ電界
は、実質的なエネルギー量を使用し、従つて誘電
体表面１６を半導体ウエハのくぼんでいない表面
部分１４に陽極的に結合させるのに利用できるエ
ネルギー量を減少させる。かくして、電源２８か
らの少ないエネルギーが、半導体ウエハ１０と誘
電体プレート１１との間で陽極結合を生成するの
に利用できるので、貧弱な陽極結合が形成され
る。

更に、先行技術の結合方法中に、主たるくぼみ
部分１３Ａの曲がりは、実際に金属部分１７に接
触するようになる。この結果、半導体ウエハと誘
電体プレートの上昇温度により望ましくないシリ
コン−金共融合金を生成することになる。これ
は、シリコン−金共融合金ではなく金薄膜金属部
分を有することを意図している金属部分１７の完
全性を損うことになる。更に、陽極結合プロセス
中に主たるくぼみ部分１３Ａと金属部分１７との
間の狭い空隙を与えることにより、これらの素子
間にアークを発生させ、金属部分１７の蒸発を将
来する。曲がり（bowing）が発生する場合、ア
ークと蒸発の発生確率が増大する。この蒸発は、
また、金属部分１７の完全性を損うことになり、
その蒸発は、空所２６内で蒸発した金属の再蒸着
をもたらし、残余の未蒸発の金属部分１７と半導
体ウエハ１０との間に直接短絡を形成し、かくし
て結果として生ずる所望の容量性圧力検知素子に
必要であるコンデンサ電極の電気分離を破壊する
ことになる。

第４図に概略的に示される先行技術方法のもう
１つの欠陥は、導電性貫通孔通路１９Ａ及び金属
部分１７，２０が正電位に保持されないから、ガ
ラスプレート１１の正のNaイオンが陽極結合中
に金属部分１７，１９Ａ及び２０に引きつけられ
ることである。金属部分１７，１９Ａ及び２０中
のこれらのNaイオンの存在は、これらの金属部
分を砕け易くし、また、それらのハンダ付け能力
を損う。ハンダ付け能力の側面は、金属部分２０
に関し特に重要である。その理由は、それが、陽
極結合プロセスに引き続いてハンダがこの金属部
分に適用され、金属部分１７と容量性圧力検知素
子が取付けられるセラミツク回路板との間にハン
ダ付け可能な電気接続を与えるようにすることが
意図されているからである。また、ハンダは、開
口１９をまたがるように金属部分２０に適用さ
れ、空所２６に対して密封シールを与えるように
するのが望ましい。

陽極結合後に、結合した誘電体プレート１１と
半導体ウエハ１０は、第３図、第４図、第５図に
図示の如き多数の個々の容量性圧力検知素子を形
成するようにさいの目に切断されることが意図さ
れる。これは、結合したウエハとガラスプレート
をのこぎりで切断することにより達成できる。陽
極結合後、ハンダが金属部分２０，２２に適用さ
れ、各圧力検知素子及びその電極をセラミツク厚
膜回路板（図示せず）上の導体金属部にハンダ取
付け、電気接続を可能ならしめることが意図され
ている。ハンダは、陽極結合に必要な実質的な上
昇温度のために陽極結合プロセスに先立つて金属
部分２０，２２に適用されない。若し、ハンダが
陽極結合に先だつて適用される場合には、ハンダ
付けした金属部分に連続して実用的な上昇温度を
適用することは、ハンダ結合及び金属化の完全性
を損うことになる。

本発明の教示によれば、半導体ウエハ１０に印
加される電位に等しい正電位は、陽極結合中、金
属部分１７の各々に印加される。この結果、これ
ら素子間の静電引力が実質的に除去されるから、
金属部分１７に向つてウエハの主たるくぼみ部分
１３Ａの曲がりを除去することになる。この曲が
り効果の除去は、金属部分１７に接触する主たる
くぼみ部分１３Ａの可能性を除去し、それにより
陽極結合プロセス中望ましくないシリコン−金共
融合金の形成を除去することになる。更に、結合
中、主たるくぼみ部分１３Ａと金属部分１７を実
質的に同電位に維持することにより、これら素子
間のコロナ電界が実質的に除去され、それにより
誘電体プレート１１と半導体ウエハ１０のくぼん
でいない表面領域１４との間の陽極結合を形成す
るために実質的により使用可能なエネルギーを誘
導可能にする。また、アーク及び蒸発の可能性は
少なくなる。これらの利点の他に、陽極結合プロ
セス中、導電性貫通孔通路１９Ａに正電位を印加
することは、次いでハンダ適用を意図していない
負のグリツド金属フインガ２５にNaイオンが実
質的に引き付けられるのみであるから、ナトリウ
ムイオンの移動（migration）効果を最小にす
る。かくして、誘電体表面１８上の金属部分２０
のハンダ付け能力は維持される。

導電性貫通孔に関連した金属部分２２は、半導
体ウエハ１０に直結され、それによりガラスプレ
ート１１を半導体ウエハ１０のくぼんでいない表
面領域１４に結合させる結果として正電位を受け
とるから、導電性貫通孔通路２１及びその関連し
た導電性金属部分２２を接触させるために別個の
正電位探針を与えることは必要がない。かくし
て、金属部分２２は、陽極結合中本発明の結合方
法又は先行技術の結合方法の何れかによつてナト
リウムイオンの移動によりそれらのハンダ付け能
力を不利に影響させない。

第５図は、本発明方法を概略的に示し、正電位
を導電性金属部分１９Ａに印加すると、第４図に
図示の効果をもたらす正電位の印加しない場合と
は反対に、ナトリウムイオン移動効果及び半導体
ウエハ１０の主たるくぼみ部分１３Ａの曲がりを
如何に減少するかを示す。第４図及び第５図にお
いて、ナトリウムイオンの移動は、一般的に負電
位を有する金属部分に誘導される矢印の存在によ
つて示される。

導電性貫通孔通路１９，２１は、圧力検知素子
に対する圧力検知ダイアフラム電極を構成する主
たるくぼみ部分１３Ａを含むコンデンサ電極金属
部分１７及び導電性半導体ウエハ１０に夫々接続
する表面１８上の電気接続を与えることは、注目
すべき重要な点である。陽極結合プロセス中、正
電位を金属部分１７に印加することにより、前の
歩留りに対してその結果生ずる容量性圧力検知素
子の歩留りを10倍以上にすることが出来ること
は、注目すべき重要な点である。

本発明の前述の特定の実施例を図示、説明した
が、更に変形及び改良が当業技術者に起るであろ
う。かような変形の１つは、表面１８上に追加の
金属部分を与え、正電位を金属部分２０に印加す
ることにより金属部分２０のすべてを電気的に相
互接続し、単に１個の探針を使用するのみでこれ
らの電気相互接続金属部分のすべてを接触させる
ことである。勿論、これらの電気相互接続金属部
分２０は、負のグリツド金属部分２３とは未だ分
離されている。他の可能な変形は、半導体ウエハ
１０ではなくてくぼみ部分を有する誘電体プレー
ト１１を与え、そのくぼんだガラスプレート部分
に金属部分１７を配置させることである。また、
空所２６に密封シールを与えるようにくぼみ部分
をくぼんでいない部分により完全に取囲むように
することは好ましいが、ある場合には、くぼんで
いない部分がくぼみ部分を殆んど取囲むのみに必
要であるから、このシールは必要ではない。更
に、本発明は、陽極結合後、必ずしも導電性ウエ
ハ１０に電気的に接続されないプレート１１上の
如何なる金属部分にもハンダ付け能力を維持する
のに適用可能と思われる。かくして、本発明は、
また、最初導電性ウエハに電気接続されるが陽極
結合に続いてウエハと電気的に分離される金属部
分にハンダを適用させることを意図している。こ
れは、陽極結合の前後に、金属部分１９Ａと２０
とがウエハと電気的に分離される好ましい実施例
とは対照的である。かくして、容量性圧力検知素
子の電極を構成する各金属部分１７とその関連し
た主たるくぼみ部分１３Ａとの間に終局には電気
分離が与えられる限り、金属部分１７を導電体１
０から物理的に離隔させる必要がないことが意図
されている。また、陽極結合中に金属部分１７と
ウエハ１０に印加される電位間の僅かな差異は、
満足すべき結果をもたらすであろう。こゝに開示
し特許請求した原理に基づく基本原理を保持する
前述の変形を含む本発明のあらゆる変形は、本発
明の範囲内に本発明の改良された陽極結合技術
は、容量性圧力検知素子（センサ）の製造に関係
してここに記述されているが、他の部品を製造す
るために用いることもできる。

すなわち、本発明の改良された陽極結合方法
は、導電性物体と不導体とをともに結合するため
の方法をその構成要素として含んでおり、しかも
ここにおいて、結果としてのアセンブリには容量
性圧力検知素子を含むことを特定的に記述されて
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、導電性半導体材料のウエハと金属部
分を有する誘電体材料のガラスプレートを示し、
これら２つの素子を結合させる前の分離した斜視
図を示す。第２図は、第１図に図示の方向に関し
反転して１緒に組立てられ、陽極結合部品に取付
けられた第１図のウエハとガラスプレートの斜視
図を示す。第３図は、第２図の線３−３に沿つて
切断した組立てられたウエハとガラスプレートの
拡大断面図を示す。第４図は、先行技術の陽極結
合技術を使用する間、第２図に図示の組立てられ
たウエハと誘電体プレートの概略断面図を示す。
第５図は、本発明の陽極結合技術を使用する間、
第２図に図示の組立てられたウエハと誘電体プレ
ートを図示した概略的断面図を示す。 図において（第１図、第２図、第３図、第５図
参照）、１０は導電性半導体ウエハ、１１はガラ
スプレート、１２は第１プレーナ外表面、１３，
１３Ａはくぼみ部分、１４はくぼんでいない部
分、１７は導電性金属部分、１９，２１は貫通
孔、１９Ａ，２１Ａは貫通孔通路、２０，２２，
２３は金属部分、２９はスプリング負荷探針、２
８は電源、２５はグリツド金属フインガ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性物体と絶縁性物体とを結合するボンデ
   ング方法にして、第１外表面を有する導電性材料
   の第１物体を与えるステツプと、 第２外表面を有する誘電体材料の第２物体に少
   なくとも１個の電気的に導電性の金属で覆われた
   （金属化された）少なくとも前記第２表面の１領
   域で具えさせるステツプと、 前記第１、第２表面の少なくとも１つに、くぼ
   んでない表面部分に実質的に取囲まれた表面上の
   くぼみ部分を具えさせるステツプと、 前記導電性材料の第１表面と前記誘電性材料の
   第２表面のうちの１表面上の前記くぼんでいない
   部分は、前記２表面のうちのもう１方と接触して
   結合され、前記第２表面上の前記金属化されてい
   る部分は、前記くぼんでいない表面部分に実質的
   に取り囲まれ、前記くぼんでいる部分と前記２表
   面のうちのもう１方の表面とは、その間に内部空
   洞を形成し、その中に前記金属化された少なくと
   も１部分を配置するように、前記誘電性材料の第
   ２表面を前記導電性材料の第１表面に結合するス
   テツプと、を具え、 前記結合ステツプは、第１電位が前記第１導電
   性物体に印加され、他方、実質的に異なる第２電
   位が前記第２誘電体に印加される陽極結合により
   実行され、 前記第１電位と殆んど同一の電位が前記第１、
   第２電位印加中に前記金属部分に印加され、それ
   により前記結合ステツプ中に前記くぼみ部分にコ
   ロナ、アーク効果が発生することを防止すること
   を特徴とする導電性物体と絶縁性物体とを結合す
   るボンデイング方法。 ２ 導電性物体と絶縁性物体とを結合するボンデ
   イング方法にして、 第１外表面を有する導電性材料の第１物体を与
   えるステツプと、 第２外表面を有し、さらに、その上に後からは
   んだ付けを行う少なくとも１部分の導電性の金属
   部分を有する誘電性材料の第２物体を与えるステ
   ツプと、 前記誘電性材料の第２表面を前記導電性材料の
   第１表面に結合させるステツプと、 前記結合ステツプに続いてハンダを前記金属部
   分に適用するステツプと、 前記結合ステツプ後、前記金属部分と前記第１
   物体との間の電気的分離を与えるステツプ、を具
   え、 前記結合ステツプは、第１電位が前記第１導電
   性物体に印加され、他方、実質的に異なる第２電
   位が前記第２の誘電体に印加される陽極結合によ
   つて実行され、 前記第１電位と殆んど同一の電位が前記第１、
   第２電位の印加中に前記金属部分に印加され、そ
   れにより分離した導電性金属部分のハンダ付け能
   力が維持されることを特徴とする導電性物体と絶
   縁性物体とを結合するボンデイング方法。 ３ 前記第１電位と前記金属部分の電位とは、前
   記第２電位に関し正極性である前記特許請求の範
   囲第２項記載の導電性物体と絶縁性物体とを結合
   するボンデイング方法。 ４ 導電性物体と絶縁性物体とを結合するボンデ
   イング方法にして、 第１外表面を有する導電性材料の第１物体を与
   えるステツプと、 第２外表面を有する誘電性材料の第２物体に、
   少なくとも１つの電気導電性金属部分を有する前
   記第２表面の少なくとも一領域を具えさせるステ
   ツプと、 前記第１、第２表面の少なくとも１つに、くぼ
   んでいない表面部分に実質的取囲まれた表面のく
   ぼみ部分を具えさせるステツプと、 前記導電性材料の第１表面と前記誘電性材料の
   第２表面のうちの１表面上の前記くぼんでいない
   部分は、前記２表面のうちのもう１方と接触して
   結合され、前記第２表面上の前記金属化されてい
   る部分は、前記くぼんでいない表面部分に実質的
   に取り囲まれ、前記第１導電性物体と隔離されか
   つ分離され、前記金属部分と前記第１導電性物体
   とは、前記金属部分が１つのコンデンサ電極を形
   成し、第１導電性物体がもう１つのコンデンサ電
   極を形成するように、１個のコンデンサを実際上
   形成し、前記くぼみ部分と前記２表面のうちのも
   う１方の表面とは、その間に内部空洞を形成し、
   その中に前記金属部分の１部分を配置するよう
   に、前記誘電性材料第２表面を前記導電性材料第
   １表面に結合するステツプと、を具え、 前記結合ステツプは、第１電位が前記第１導電
   性物体に印加され、他方、実質的に異なる第２電
   位が前記第２誘電体に印加され、前記第１電位と
   実質的に同一の電位が、前記第１、第２電位の印
   加中、前記金属部分に印加されることを特徴とす
   る陽極結合により実行される導電性物体と絶縁性
   物体とを結合するボンデイング方法。 ５ 前記くぼんでいない部分は、前記金属部分を
   完全に横方向に取囲み、前記くぼんでいない部分
   と前記２表面のもう１方の表面とは、前記結合ス
   テツプ後、前記表面のくぼみ部分によつてもまた
   結合される前記内部空洞を形成する前記特許請求
   の範囲第４項記載の導電性物体と絶縁性物体とを
   結合するボンデイング方法。 ６ 前記くぼみ部分とくぼんでいない部分とは、
   前記第１導電性物体上に具えられる特許請求の範
   囲第４項記載の導電性物体と絶縁性物体とを結合
   するボンデイング方法。 ７ 前記第１物体は、複数の前記くぼみ部分とく
   ぼんでいない部分とを具え、前記くぼみ部分の
   各々は、対応した周囲のくぼみのない部分を具
   え、前記第２物体は、複数の前記金属部分を具
   え、各金属部分は、前記くぼみ部分の１つに対応
   し、対応するくぼみのない部分により取囲まれる
   前記特許請求の範囲第６項記載の導電性物体と絶
   縁性物体とを結合するボンデイング方法。 ８ 前記第１物体は、前記導電性材料として半導
   体材料を利用することにより与えられる前記特許
   請求の範囲第７項記載の導電性物体と絶縁性物体
   とを結合するボンデイング方法。 ９ 前記結合ステツプに先だつてその導電率を強
   めるために前記半導体材料に高濃度に不純物をド
   ープする段階を具え、 前記第２物体は、前記誘電性材料としてガラス
   を利用することにより与えられる前記特許請求の
   範囲第８項記載の導電性物体と絶縁性物体とを結
   合するボンデイング方法。 １０ 前記第１、第２物体が前記結合ステツプ
   中、高濃度になるように少なくとも上昇温度まで
   加熱する段階を具える前記特許請求の範囲第１項
   乃至第９項の内、いずれか１項記載の導電性物体
   と絶縁性物体とを結合するボンデイング方法。 １１ 前記金属部分の電位は、前記第１電位と
   略々同一である。 前記特許請求の範囲第４項記載の導電性物体と
   絶縁性物体とを結合するボンデイング方法。 １２ 第１外表面を有する導電性材料の第１物体
   に、くぼんでいない表面部分により完全に取囲ま
   れる少なくとも１つのくぼみ部分を具えさせるス
   テツプと、 第２外表面を有する誘電体材料の第２物体に、
   少なくとも１つの電気導電性金属部分を有する前
   記第２表面の少なくとも１つの領域を具えさせる
   ステツプと、 前記くぼみ部分の主要部は、前記誘電性材料の
   第２表面上で前記誘電性金属部分と対向し、空間
   を置いて隣り合い、実質的に平行に整列して配置
   され、 前記くぼんでいない部分は、前記第１導電性物
   体と離隔し、絶縁される前記金属部分を完全に横
   方向取囲み、前記金属部分が１つのコンデンサ電
   極を形成し、前記第１物体の前記くぼみ部分の主
   要部がもう１つのコンデンサ電極を形成するよう
   に１個のコンデンサを形成し、 前記第１、第２物体は、その境界を形成する前
   記表面くぼみ部分を有する内部空洞を形成し、前
   記コンデンサの容量は、コンデンサの電極に作用
   し、その間の分離箇所を変化ささる１個又はそれ
   以上の圧力の圧力変化の関数として可変となるよ
   うに、前記誘電性材料の第２表面を前記導電性材
   料の第１表面のくぼんでいない部分に結合するス
   テツプと、を具え、 前記結合ステツプは、第１電位が前記第１導電
   性物体に印加され、他方、実質的に異なる第２電
   位が前記第２誘電性物体に印加され、前記第１電
   位と実質的に同一の電位が、前記第１、第２電位
   の印加中、前記金属部分に印加されることを特徴
   とする陽極結合により実行される可変容量圧力検
   知素子を製造する導電性物体と絶縁性物体とを結
   合するボンデイング方法。 １３ 第１外表面を有する導電性材料の第１物体
   に、くぼんでいない表面部分により殆んど取囲ま
   れる少なくとも１個のくぼみ部分を具えさせるス
   テツプと、 第２外表面を有する誘電性材料の第２物体に、
   少なくとも１個の電気導電性金属部分を有する前
   記第２表面の少なくとも１領域を具えさせるステ
   ツプと、 前記誘電性材料の第２表面を前記誘電性材料の
   第１表面のくぼんでいない部分に結合させるステ
   ツプとを具え、 前記くぼみ部分の主要部は、前記誘電性材料の
   第２表面上の電気導電性金属部分に対向し、隣接
   して実質的に平行に整列して配置され、 前記金属部分と前記第１導電性物体の前記くぼ
   み部分の前記主要部は、１方のコンデンサ電極を
   形成する金属部分と他方のコンデンサ電極を形成
   する第１物体の前記くぼみ部分の主要部により有
   効にコンデンサを構成し、 前記結合ステツプは、第１電位が前記第１導電
   性物体に印加され、他方、実質的に異なる第２電
   位が前記第２誘電体に印加され、 前記第１電位と実質的に同一の電位が、前記第
   １、第２電位の印加中、前記金属部分に印加され
   ることを特徴とする陽極結合によつて実行される
   可変容量圧力検知素子を製造する導電性物体と絶
   縁性物体とを結合させるボンデイング方法。