JPH06129925A - Semiconductor pressure switch - Google Patents
Semiconductor pressure switchInfo
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- JPH06129925A JPH06129925A JP4277270A JP27727092A JPH06129925A JP H06129925 A JPH06129925 A JP H06129925A JP 4277270 A JP4277270 A JP 4277270A JP 27727092 A JP27727092 A JP 27727092A JP H06129925 A JPH06129925 A JP H06129925A
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/50—Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイヤフラム上の電極とガラス基板上の電極
から構成されている構造で、大気側からの圧力によって
受圧ダイヤフラムが歪み前記２つの電極が接触し電気的
な導通の状態を感知し、スイッチＯＮの時の抵抗値が低
く、温度特性、信頼性の優れた半導体圧力スイッチ。
【構成】 シリコン基板１上面とダイヤフラム９上のダ
イヤフラム電極５およびガラス基板２上のガラス電極６
とシリコン基板１上面のボンディングパット７、１８等
の配線電極をすべて金属配線とし、シリコン基板１と実
装パッケージ１０をダイヤフラム９が外側になるように
気密性良くハンダ１９で接着し、真空雰囲気中で実装パ
ッケージ１０の蓋１４をして、前記シリコン基板１で大
気とパッケージ内を遮断することによってシリコン基板
１の上面に形成された凹部３とガラス基板２に覆われた
前記凹部３内を真空に保持し、実装する。
(57) [Abstract] [Purpose] A structure consisting of an electrode on a diaphragm and an electrode on a glass substrate. The pressure receiving diaphragm is distorted by the pressure from the atmosphere side and the two electrodes come into contact with each other to establish an electrical conduction state. Is a semiconductor pressure switch with high temperature characteristics and high reliability. [Structure] A diaphragm electrode 5 on the upper surface of a silicon substrate 1 and a diaphragm 9 and a glass electrode 6 on a glass substrate 2.
And the wiring electrodes such as the bonding pads 7 and 18 on the upper surface of the silicon substrate 1 are all metal wiring, and the silicon substrate 1 and the mounting package 10 are bonded with solder 19 so that the diaphragm 9 is on the outside with good airtightness, and in a vacuum atmosphere. By closing the lid 14 of the mounting package 10 and blocking the atmosphere from the inside of the package by the silicon substrate 1, a vacuum is created in the recess 3 formed on the upper surface of the silicon substrate 1 and the recess 3 covered with the glass substrate 2. Hold and implement.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体圧力スイッチの
構造に関するものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the structure of a semiconductor pressure switch.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の半導体圧力スイッチを図４（平面
図）、図５（断面図）に沿って説明する。１は厚み５２
５μｍのＮ型のシリコン基板であり、３はプラズマエッ
チング装置によってシリコン基板上面に深さ約３μｍエ
ッチングされた凹部で、凹部３と逆側にエッチングによ
って両者の間に厚み約２０μｍの肉薄となったダイヤフ
ラム９が形成されている。１６はボロンのイオン注入に
よって拡散されたボロン電極である。凹部３上の配線電
極５の下地の絶縁膜として酸化膜４が成膜されており、
この酸化膜４上にスパッタによって成膜された厚み約１
μｍのＡｕ，Ｃｒのダイヤフラム電極５が形成されてお
り、ボロン電極１６に接続されている。７はアルミのボ
ンディングパッドである。2. Description of the Related Art A conventional semiconductor pressure switch will be described with reference to FIG. 4 (plan view) and FIG. 5 (cross-sectional view). 1 is thickness 52
Reference numeral 3 denotes an N-type silicon substrate having a thickness of 5 μm. Reference numeral 3 denotes a recessed portion having a depth of about 3 μm etched on the upper surface of the silicon substrate by a plasma etching apparatus. The diaphragm 9 is formed. Reference numeral 16 is a boron electrode diffused by boron ion implantation. An oxide film 4 is formed as an underlying insulating film of the wiring electrode 5 on the concave portion 3,
Thickness of about 1 formed by sputtering on this oxide film 4
A μm Au, Cr diaphragm electrode 5 is formed and connected to a boron electrode 16. 7 is an aluminum bonding pad.
【０００３】一方のガラス基板２にはスパッタによって
形成された厚み１μｍのＡｕ、Ｃｒのガラス電極６が形
成され、このガラス電極６を形成したガラス基板２とシ
リコン基板１はダイヤフラム電極５とガラス電極６が向
かい合うようにセットされ、真空雰囲気で陽極接合する
ことによって凹部３を真空に保持し、密閉封止され接着
されている。A glass electrode 6 of Au and Cr having a thickness of 1 μm formed by sputtering is formed on one glass substrate 2, and the glass substrate 2 and the silicon substrate 1 on which the glass electrode 6 is formed are a diaphragm electrode 5 and a glass electrode. 6 are set so as to face each other, and the recess 3 is held in vacuum by anodic bonding in a vacuum atmosphere, and hermetically sealed and bonded.
【０００４】続いて、ボンディングパッド７、１８と他
の図示しない実装部品にワイヤーボンディングすること
で、圧力がダイヤフラム９にかかり真空雰囲気の凹部３
側にたわみダイヤフラム電極５とガラス電極６が接触し
た状態を検知する構造である。Subsequently, wire bonding is performed between the bonding pads 7 and 18 and other mounting components (not shown), so that pressure is applied to the diaphragm 9 and the recess 3 in the vacuum atmosphere is formed.
This is a structure for detecting the state where the flexible diaphragm electrode 5 and the glass electrode 6 are in contact with each other.
【０００５】もう一つの従来の半導体圧力スイッチを図
６（平面図）図７（断面図）に沿って説明する。図のよ
うに、陽極接合部の電極部、即ち、ダイヤフラム電極
５、ガラス電極６及びボンディング電極１８を金属配線
とした場合、シリコン基板１とガラス基板２に図示しな
い隙間ができてしまい、凹部３内と大気とを遮断できな
いため、接合部にエポキシ系接着剤１７を塗布すること
で大気とを遮断し圧力を検出していた。Another conventional semiconductor pressure switch will be described with reference to FIG. 6 (plan view) and FIG. 7 (cross-sectional view). As shown in the figure, when the electrode portion of the anodic bonding portion, that is, the diaphragm electrode 5, the glass electrode 6, and the bonding electrode 18 are made of metal wiring, a gap (not shown) is formed between the silicon substrate 1 and the glass substrate 2, and the recess 3 is formed. Since the inside cannot be shielded from the atmosphere, the adhesive is applied to the joint to shield the atmosphere and detect the pressure.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、シリコン基板
とガラス基板との陽極接合部の配線電極をイオン注入等
のボロン電極で行った場合、一応圧力の検出は可能であ
るが、ボロン電極はシリコン基板中に高濃度に拡散して
もシート抵抗が約数十Ωと高く、つまり、圧力がかかり
導通しても抵抗が約２００Ωになってしまうという課題
があった。However, when the wiring electrode at the anodic junction between the silicon substrate and the glass substrate is formed by a boron electrode such as ion implantation, the pressure can be detected for a while, but the boron electrode is made of silicon. There is a problem that the sheet resistance is as high as about several tens Ω even if it is diffused in a high concentration in the substrate, that is, the resistance becomes about 200 Ω even if pressure is applied to conduct electricity.
【０００７】また、陽極接合部も金属配線とした場合、
抵抗値は下がるがシリコン基板とガラス基板との隙間を
エポキシ系接着剤等によって埋めるため、凹部と大気を
遮断はできているものの、凹部内が真空ではないため温
度特性が悪く、また、接着剤の劣化等による信頼性に課
題があった。Further, when the anodic bonding portion is also made of metal wiring,
Although the resistance value decreases, the gap between the silicon substrate and the glass substrate is filled with epoxy adhesive etc., so that the recess and the atmosphere can be shielded, but the temperature characteristics are poor because the inside of the recess is not vacuum, and the adhesive However, there was a problem in reliability due to deterioration.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、すべての配線
電極を金属電極で配線し、シリコン基板と実装パッケー
ジをダイヤフラムが外側になるように気密性良く接着
し、真空雰囲気中で実装パッケージの蓋をして、前記シ
リコン基板で大気とパッケージ内を遮断することによっ
てシリコン基板、ガラス基板に覆われた凹部内を真空に
保持した構造にする。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, all wiring electrodes are wired by metal electrodes, and a silicon substrate and a mounting package are adhered to each other with good airtightness so that a diaphragm is on the outside, and the mounting package is mounted in a vacuum atmosphere. The lid is covered, and the inside of the package is isolated from the atmosphere by the silicon substrate, so that the inside of the recess covered with the silicon substrate and the glass substrate is kept in vacuum.
【０００９】[0009]
【作用】上記のような構造により、ダイヤフラム上の配
線が金属であるため、スイッチがＯＮした際の抵抗値が
低く、また、シリコン基板と実装パッケージをダイヤフ
ラムが外側になるように気密性良く接着し、真空雰囲気
中で実装パッケージの蓋をして、前記シリコン基板で大
気とパッケージ内を遮断することによって凹部内を真空
に保持した構造であるため、温度特性、信頼性が優れた
半導体圧力スイッチを提供できる。With the above structure, since the wiring on the diaphragm is metal, the resistance value when the switch is turned on is low, and the silicon substrate and the mounting package are bonded with good airtightness so that the diaphragm is on the outside. The semiconductor pressure switch has excellent temperature characteristics and reliability because the mounting package is covered in a vacuum atmosphere and the inside of the package is kept vacuum by blocking the atmosphere from the package with the silicon substrate. Can be provided.
【００１０】[0010]
【実施例】本発明の半導体圧力スイッチを図１（実装
図）、図２（平面図）、図３（断面図）に沿って説明す
る。１は厚み５２５μｍのＮ型のシリコン基板であり、
３はプラズマエッチング装置によってシリコン基板１の
上面が深さ約３μｍエッチングされた凹部で、凹部３と
逆側のエッチングによって両者の間に厚み約２０μｍの
肉薄となったダイヤフラム９が形成されている。凹部３
上の左側２／３及びシリコン基板１の左右の上面上には
配線電極の下地の絶縁膜として酸化膜４が成膜されてお
り、この酸化膜４上にスパッタによって成膜された厚み
約１μｍのＡｕ，Ｃｒのダイヤフラム電極５がシリコン
基板１の左側に形成されており、アルミのボンディング
パッド７に接続されている。シリコン基板１の右側上面
の酸化膜４上には、スパッタによって成膜された厚み約
１μｍのアルミのボンディングパット１８が形成されて
いる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor pressure switch of the present invention will be described with reference to FIG. 1 (mounting diagram), FIG. 2 (plan view) and FIG. 3 (cross-sectional view). 1 is an N-type silicon substrate having a thickness of 525 μm,
Reference numeral 3 denotes a recess in which the upper surface of the silicon substrate 1 is etched to a depth of about 3 μm by a plasma etching device, and a diaphragm 9 having a thickness of about 20 μm is formed between the recess 3 and the opposite side by etching. Recess 3
An oxide film 4 is formed as an underlying insulating film of the wiring electrode on the upper left 2/3 and on the left and right upper surfaces of the silicon substrate 1, and the thickness of the oxide film 4 formed by sputtering is about 1 μm. The Au and Cr diaphragm electrode 5 is formed on the left side of the silicon substrate 1 and is connected to the aluminum bonding pad 7. On the oxide film 4 on the upper right side of the silicon substrate 1, an aluminum bonding pad 18 having a thickness of about 1 μm formed by sputtering is formed.
【００１１】一方のガラス基板２にはスパッタによって
形成された厚み１μｍのＡｕ、Ｃｒのガラス電極６がガ
ラス２の下面の右側に形成され、このガラス電極６を形
成したガラス基板２とシリコン基板１のダイヤフラム電
極５はガラス電極６が向かい合うようにセットされ、陽
極接合されている。８はダイヤフラム電極５がガラス基
板２が接触しないようにするためにガラス基板２の左右
に形成された深さ１．８μｍのガラス凹部であり、２０
はガラス電極６とボンディングパッド１８が０．２μｍ
だけ断面方向に接触している部分である。On one glass substrate 2, a glass electrode 6 of Au and Cr having a thickness of 1 μm formed by sputtering is formed on the right side of the lower surface of the glass 2, and the glass substrate 2 and the silicon substrate 1 on which the glass electrode 6 is formed. The diaphragm electrode 5 is set so that the glass electrodes 6 face each other and is anodically bonded. Reference numeral 8 denotes a glass concave portion having a depth of 1.8 μm formed on the left and right of the glass substrate 2 so that the diaphragm electrode 5 does not contact the glass substrate 2.
The glass electrode 6 and the bonding pad 18 are 0.2 μm
It is the part that is only in contact with the cross-sectional direction.
【００１２】続いて、ダイヤフラム９がパッケージ１０
の通気孔１２に対面するようにシリコン基板１をパッケ
ージ１０にハンダ１９によって気密性良く接着する。１
１はパッケージ１０のリードピンでガラス封止剤１３に
よってパッケージ１０と絶縁され、固定されている。ス
イッチチップ上、即ち、シリコン基板１上のボンディン
グパッド７、１８と２本のリードピン１１はＡｕワイヤ
ー１５によって電気的に接続されている。ボンディング
終了後、真空雰囲気中で実装パッケージの蓋１４をし
て、抵抗溶接によってパッケージ１０と蓋１４と接合
し、パッケージ内を真空雰囲気を保持した構造とする。
このような構造により、凹部３内を真空とすることがで
き、通気孔１２からくる圧力に対してダイヤフラム９が
変化することが可能となった。Subsequently, the diaphragm 9 is attached to the package 10.
The silicon substrate 1 is adhered to the package 10 with solder 19 so as to face the air holes 12 of the above with good airtightness. 1
Reference numeral 1 denotes a lead pin of the package 10, which is insulated and fixed to the package 10 by the glass sealant 13. The bonding pads 7 and 18 on the switch chip, that is, the silicon substrate 1 and the two lead pins 11 are electrically connected by the Au wires 15. After the bonding is completed, the lid 14 of the mounting package is closed in a vacuum atmosphere, and the package 10 and the lid 14 are joined by resistance welding, so that the inside of the package is kept in a vacuum atmosphere.
With such a structure, the inside of the recess 3 can be evacuated, and the diaphragm 9 can be changed with respect to the pressure coming from the ventilation hole 12.
【００１３】この製作した半導体圧力スイッチを圧力容
器にいれ、加圧して２本のリードピン１１の間の導通を
確認をした結果、２．０kg/cm2で導通が確認でき、その
時の抵抗値は約３Ωであった。そして、−２０℃から８
０℃における温度変化における導通時の圧力は違いはな
かった。さらに加圧測定を１００回繰り返し、導通する
圧力のばらつきを測定したところ、すべての圧力が±
０．０２５kg/cm2以内に入っていた。また、加圧を２万
回行っても破壊等は起こらず、導通する圧力の値の変動
はなかった。The manufactured semiconductor pressure switch was put in a pressure vessel, and pressure was applied to confirm the conduction between the two lead pins 11. As a result, conduction was confirmed at 2.0 kg / cm 2 , and the resistance value at that time was It was about 3Ω. And from -20 ° C to 8
There was no difference in the pressure during conduction in the temperature change at 0 ° C. Further, the pressurization measurement was repeated 100 times, and the variation in the conducted pressure was measured.
It was within 0.025 kg / cm 2 . Further, even if the pressurization was performed 20,000 times, no breakage or the like occurred, and there was no change in the value of the conducting pressure.
【００１４】このように、この発明に係る機構によっ
て、導通時の抵抗値の低く、しかも温度特性、信頼性の
優れた半導体圧力スイッチが製作できるようになった。As described above, the mechanism according to the present invention makes it possible to manufacture a semiconductor pressure switch having a low resistance value when conducting, and having excellent temperature characteristics and reliability.
【００１５】[0015]
【発明の効果】この発明は、ダイヤフラム電極とガラス
電極が金属で、かつ、これらと接続するボンディング電
極も金属であるため、スイッチがＯＮした際の抵抗値が
３Ωと従来例の２００Ωに比べ格段に低く、また、シリ
コン基板と実装パッケージをダイヤフラムが外側になる
ように気密性良く接着し、真空雰囲気中で実装パッケー
ジの蓋をして、前記シリコン基板で大気とパッケージ内
を遮断することによってシリコン基板上の凹部内を真空
に保持した構造であるため、温度特性、信頼性が優れた
半導体圧力スイッチを提供できるようになった。According to the present invention, since the diaphragm electrode and the glass electrode are made of metal, and the bonding electrode connected to them is also made of metal, the resistance value when the switch is turned on is 3Ω, which is much higher than the conventional 200Ω. In addition, the silicon substrate and the mounting package are adhered to each other with good airtightness so that the diaphragm is on the outside, the mounting package lid is covered in a vacuum atmosphere, and the silicon substrate isolates the atmosphere from the inside of the package. Since the inside of the recess on the substrate is kept in a vacuum, it is possible to provide a semiconductor pressure switch having excellent temperature characteristics and reliability.
【図１】本発明の半導体圧力スイッチの実装断面を示す
図である。FIG. 1 is a view showing a mounting cross section of a semiconductor pressure switch of the present invention.
【図２】本発明の半導体圧力スイッチの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the semiconductor pressure switch of the present invention.
【図３】本発明の半導体圧力スイッチの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor pressure switch of the present invention.
【図４】従来の半導体圧力スイッチの平面図である。FIG. 4 is a plan view of a conventional semiconductor pressure switch.
【図５】従来の半導体圧力スイッチの断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a conventional semiconductor pressure switch.
【図６】従来の半導体圧力スイッチの平面図である。FIG. 6 is a plan view of a conventional semiconductor pressure switch.
【図７】従来の半導体圧力スイッチの断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a conventional semiconductor pressure switch.
１ シリコン基板 ２ ガラス基板 ３ 凹部 ５ ダイヤフラム電極 ６ ガラス電極 ９ ダイヤフラム １０ パッケージ １１ リードピン １４ 蓋 1 Silicon Substrate 2 Glass Substrate 3 Recess 5 Diaphragm Electrode 6 Glass Electrode 9 Diaphragm 10 Package 11 Lead Pin 14 Lid
Claims (1)
リコン基板と、上記シリコン基板を覆って接合されたガ
ラス基板とからなり、上記受圧用ダイヤフラムには、上
記凹部を隔てて対向するガラス基板側に検出電極を形成
し、反対側を受圧面とし、上記ガラス基板には、上記検
出電極に対向する側に対向電極を形成してなる半導体圧
力スイッチにおいて、 上記各電極およびこれに接続される配線電極はすべて金
属材からなり、かつ、上記シリコン基板には、上記ガラ
ス基板を接合した側が上記ガラス基板を含めて実装用パ
ッケージで蓋をされ、その内部が上記凹部とともに真空
に保持されていることを特徴とする半導体圧力スイッ
チ。1. A silicon substrate having a pressure-reception diaphragm formed in a recess, and a glass substrate bonded to cover the silicon substrate, wherein the pressure-reception diaphragm faces the glass substrate facing the recess. A semiconductor pressure switch comprising a detection electrode formed on the opposite side as a pressure receiving surface, and a counter electrode formed on the glass substrate on a side facing the detection electrode, wherein each electrode and a wiring electrode connected thereto. Is made of a metal material, and the side of the silicon substrate to which the glass substrate is joined is covered with a mounting package including the glass substrate, and the inside thereof is held in vacuum together with the recess. Characteristic semiconductor pressure switch.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4277270A JPH06129925A (en) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | Semiconductor pressure switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4277270A JPH06129925A (en) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | Semiconductor pressure switch |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06129925A true JPH06129925A (en) | 1994-05-13 |
Family
ID=17581188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4277270A Pending JPH06129925A (en) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | Semiconductor pressure switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06129925A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103257007A (en) * | 2012-02-17 | 2013-08-21 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | Pressure sensor dielectric medium isolation packaging structure and packaging method of same |
| CN103487176A (en) * | 2013-09-24 | 2014-01-01 | 中国科学院微电子研究所 | Packaging structure and method for a pressure sensor |
-
1992
- 1992-10-15 JP JP4277270A patent/JPH06129925A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103257007A (en) * | 2012-02-17 | 2013-08-21 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | Pressure sensor dielectric medium isolation packaging structure and packaging method of same |
| CN103257007B (en) * | 2012-02-17 | 2015-07-08 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | Pressure sensor dielectric medium isolation packaging structure and packaging method of same |
| CN103487176A (en) * | 2013-09-24 | 2014-01-01 | 中国科学院微电子研究所 | Packaging structure and method for a pressure sensor |
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