JPH07201691A - 静電接合方法 - Google Patents
静電接合方法Info
- Publication number
- JPH07201691A JPH07201691A JP102394A JP102394A JPH07201691A JP H07201691 A JPH07201691 A JP H07201691A JP 102394 A JP102394 A JP 102394A JP 102394 A JP102394 A JP 102394A JP H07201691 A JPH07201691 A JP H07201691A
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- JP
- Japan
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- thermal expansion
- plate
- plates
- glass
- electrostatic bonding
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】熱膨張係数の異なる材料からなる板を静電接合
すると、反り、割れ、剥がれなどが起きる問題を解決す
る。 【構成】双方の板を重ね合わせ、真空中で直流電圧を印
加して静電接合する際に、熱膨張係数の小さい板の表面
を加熱する。これにより、両板の間に温度差が生じ、熱
膨張量の差が減少するため、冷却の際に反り、割れ、剥
がれ等が発生することがなくなる。この結果、シリコン
板と結合する板に、ソーダ石灰ガラスのような安価な材
料の板が使用可能になる。
すると、反り、割れ、剥がれなどが起きる問題を解決す
る。 【構成】双方の板を重ね合わせ、真空中で直流電圧を印
加して静電接合する際に、熱膨張係数の小さい板の表面
を加熱する。これにより、両板の間に温度差が生じ、熱
膨張量の差が減少するため、冷却の際に反り、割れ、剥
がれ等が発生することがなくなる。この結果、シリコン
板と結合する板に、ソーダ石灰ガラスのような安価な材
料の板が使用可能になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体圧力セン
サの変位検出エレメントと台座の結合のように半導体板
とガラス板との結合等に用いられる静電接合方法に関す
る。
サの変位検出エレメントと台座の結合のように半導体板
とガラス板との結合等に用いられる静電接合方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体圧力センサ等に使われる変位検出
エレメントは、シリコンのピエゾ抵抗効果を利用したも
のであり、導圧パイプとの間をつなぐ台座として、一般
にＳｉと熱膨張係数がほぼ一致するほうけい酸ガラスが
使われている。図２は、半導体圧力センサの構造例を示
す。一般的には、プラズマエッチングなどによって形成
されたダイヤフラム部１１に、変位を電気信号に変換す
るための拡散型ストレインゲージを有し、絶縁層、配線
保護層等を含む表面被覆層２で覆われたシリコン感圧チ
ップ１０を、ダイヤフラムに対応する部分に貫通孔３１
をもつほうけい酸ガラス板３と結合されたガラス台座３
と導圧パイプ４とをはんだ接合によって一体化したもの
である。このような構造は、図３に示すようにＩＣプロ
セスを経たシリコン板１を、貫通孔４１を明けたガラス
板４と静電接合したのち、切断して作製される。
エレメントは、シリコンのピエゾ抵抗効果を利用したも
のであり、導圧パイプとの間をつなぐ台座として、一般
にＳｉと熱膨張係数がほぼ一致するほうけい酸ガラスが
使われている。図２は、半導体圧力センサの構造例を示
す。一般的には、プラズマエッチングなどによって形成
されたダイヤフラム部１１に、変位を電気信号に変換す
るための拡散型ストレインゲージを有し、絶縁層、配線
保護層等を含む表面被覆層２で覆われたシリコン感圧チ
ップ１０を、ダイヤフラムに対応する部分に貫通孔３１
をもつほうけい酸ガラス板３と結合されたガラス台座３
と導圧パイプ４とをはんだ接合によって一体化したもの
である。このような構造は、図３に示すようにＩＣプロ
セスを経たシリコン板１を、貫通孔４１を明けたガラス
板４と静電接合したのち、切断して作製される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】静電接合は、酸化しや
すいアルミニウムのような導体あるいはシリコンのよう
な半導体と、可動イオンを含むアルカリ含有ガラスある
いはβアルミナのような絶縁体との直接接合の一方法で
あり、おもにガラスの加熱と電圧印加によっておきる、
ガラス内のアルカリイオンの移動により発生する静電引
力を利用した接合方法である。静電引力発生の際の電子
の授受によって、金属−ガラス界面は共有結合で介在物
なく接合され、その接合力はたいへん強固なものであ
る。接合はガラス内のイオンが動く高温時に行われるた
め、被接合物の熱膨張係数が互いに異なると、冷却時に
熱応力が発生し、常温での反り、割れ、剥がれの発生等
の不具合の原因となる。そのため被接合材の熱膨張係数
の一致は不可欠な条件であり、材料選定の上で大きな制
約となる。例えば、上述のように高価なほうけい酸ガラ
スを用いなければならない。
すいアルミニウムのような導体あるいはシリコンのよう
な半導体と、可動イオンを含むアルカリ含有ガラスある
いはβアルミナのような絶縁体との直接接合の一方法で
あり、おもにガラスの加熱と電圧印加によっておきる、
ガラス内のアルカリイオンの移動により発生する静電引
力を利用した接合方法である。静電引力発生の際の電子
の授受によって、金属−ガラス界面は共有結合で介在物
なく接合され、その接合力はたいへん強固なものであ
る。接合はガラス内のイオンが動く高温時に行われるた
め、被接合物の熱膨張係数が互いに異なると、冷却時に
熱応力が発生し、常温での反り、割れ、剥がれの発生等
の不具合の原因となる。そのため被接合材の熱膨張係数
の一致は不可欠な条件であり、材料選定の上で大きな制
約となる。例えば、上述のように高価なほうけい酸ガラ
スを用いなければならない。
【０００４】本発明の目的は、以上の点にかんがみ、熱
膨張係数が異なる材料であっても接合可能であり、かつ
簡便で、デバイスのコスト低減などに対して有効な静電
接合方法を提供することにある。
膨張係数が異なる材料であっても接合可能であり、かつ
簡便で、デバイスのコスト低減などに対して有効な静電
接合方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は熱膨張係数の異なる材料からなる板相互
を真空中で重ね合わせ、両板間に直流電圧を印加して静
電接合を行う際に、熱膨張係数の小さい材料からなる板
の表面側から加熱するものとする。熱膨張係数の大きい
材料がガラスであり、熱膨張係数の小さい材料がシリコ
ンであることが有効であり、そのガラスがソーダ石灰ガ
ラスであり、加熱時のガラス板の表面温度が約４００℃
であることが良い。
めに、本発明は熱膨張係数の異なる材料からなる板相互
を真空中で重ね合わせ、両板間に直流電圧を印加して静
電接合を行う際に、熱膨張係数の小さい材料からなる板
の表面側から加熱するものとする。熱膨張係数の大きい
材料がガラスであり、熱膨張係数の小さい材料がシリコ
ンであることが有効であり、そのガラスがソーダ石灰ガ
ラスであり、加熱時のガラス板の表面温度が約４００℃
であることが良い。
【０００６】
【作用】静電接合を行う際に、シリコンのような熱膨張
係数の小さい材料からなる板の表面を加熱すれば、ソー
ダ石灰ガラスのような熱膨張係数の大きい材料からなる
板の間に温度差が生じ、熱膨張係数の小さい材料からな
る板の膨脹が大きくなることにより、両板の熱膨張量の
差が少なくなる。これにより、冷却後の反り、割れ、剥
がれの発生等の不具合が起きない。
係数の小さい材料からなる板の表面を加熱すれば、ソー
ダ石灰ガラスのような熱膨張係数の大きい材料からなる
板の間に温度差が生じ、熱膨張係数の小さい材料からな
る板の膨脹が大きくなることにより、両板の熱膨張量の
差が少なくなる。これにより、冷却後の反り、割れ、剥
がれの発生等の不具合が起きない。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例のシリコン板１とガ
ラス板３の静電接合作業を示す。ガラス板３の材料は、
ソーダ石灰ガラスであり、両方の板の寸法および熱膨張
係数は表１の通りである。
ラス板３の静電接合作業を示す。ガラス板３の材料は、
ソーダ石灰ガラスであり、両方の板の寸法および熱膨張
係数は表１の通りである。
【０００８】
【表１】 静電接合は図１に示すように、シリコン板１とガラス板
３を重ね合わせたものを、真空チャンバ５内の熱板６上
に設置したリードとなるカーボン板７上に載せ、シリコ
ン板１に陽極８を、ガラス板３に陰極９を接触させたの
ち、チャンバ５内を真空にひき、直流電圧を印加するこ
とによって行った。静電接合の条件は表２の通りであ
る。
３を重ね合わせたものを、真空チャンバ５内の熱板６上
に設置したリードとなるカーボン板７上に載せ、シリコ
ン板１に陽極８を、ガラス板３に陰極９を接触させたの
ち、チャンバ５内を真空にひき、直流電圧を印加するこ
とによって行った。静電接合の条件は表２の通りであ
る。
【０００９】
【表２】 以上の条件において、シリコン板１とソーダ石灰ガラス
板３とを重ね合わせ、真空中でシリコン板１側から加熱
すると、加熱側の温度が４００℃の場合、両板の間に２
００℃以上の温度差が生じ、熱膨張による伸びの差が縮
まって静電接合が可能となり、冷却後も割れ、剥がれ等
の不具合は見られなかった。同様にして、適当な片面加
熱温度、加熱方向を設定することにより、ソーダ石灰ガ
ラス板とそれより熱膨張係数の大きいアルミニウム板の
接合も可能であった。
板３とを重ね合わせ、真空中でシリコン板１側から加熱
すると、加熱側の温度が４００℃の場合、両板の間に２
００℃以上の温度差が生じ、熱膨張による伸びの差が縮
まって静電接合が可能となり、冷却後も割れ、剥がれ等
の不具合は見られなかった。同様にして、適当な片面加
熱温度、加熱方向を設定することにより、ソーダ石灰ガ
ラス板とそれより熱膨張係数の大きいアルミニウム板の
接合も可能であった。
【００１０】
【発明の効果】以上に述べたごとく本発明によれば、熱
膨張係数の異なる材料からなる二つの板を静電接合する
際、接合雰囲気を熱伝導のない真空にし、重ね合わせた
試料の片面から加熱することによって、接合時の材料間
の温度差が大きくなり、熱膨張量の差が減少するため、
冷却時の反り、割れ、剥がれ等の不良なく接合すること
が可能となった。これにより、半導体圧力センサのシリ
コンチップと結合されるガラス台座に高価な材料を使用
する必要がなくなり、コスト低減が達成された。
膨張係数の異なる材料からなる二つの板を静電接合する
際、接合雰囲気を熱伝導のない真空にし、重ね合わせた
試料の片面から加熱することによって、接合時の材料間
の温度差が大きくなり、熱膨張量の差が減少するため、
冷却時の反り、割れ、剥がれ等の不良なく接合すること
が可能となった。これにより、半導体圧力センサのシリ
コンチップと結合されるガラス台座に高価な材料を使用
する必要がなくなり、コスト低減が達成された。
【図１】本発明の一実施例の静電接合作業を示す断面図
【図２】製作の際に本発明の実施される半導体圧力セン
サの変位検出エレメントの断面図
サの変位検出エレメントの断面図
【図３】図２の変位検出エレメントの製作のための静電
接合材料の断面図
接合材料の断面図
１ シリコン板 ３ ガラス板 ５ 真空チャンバ ６ 熱板 ７ カーボン板 ８ 陽極 ９ 陰極
Claims (3)
- 【請求項１】熱膨張係数の異なる材料からなる板相互を
真空中で重ね合わせ、両板間に直流電圧を印加して静電
接合を行う際に、熱膨張係数の小さい材料からなる板の
表面側から加熱することを特徴とする静電接合方法。 - 【請求項２】熱膨張係数の大きい材料がガラスであり、
熱膨張係数の小さい材料がシリコンである請求項１記載
の静電接合方法。 - 【請求項３】ガラスがソーダ石灰ガラスであり、加熱時
のガラス板の表面温度が約４００℃である請求項２記載
の静電接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP102394A JPH07201691A (ja) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | 静電接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP102394A JPH07201691A (ja) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | 静電接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07201691A true JPH07201691A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=11489977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP102394A Pending JPH07201691A (ja) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | 静電接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07201691A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012089828A (ja) * | 2010-09-22 | 2012-05-10 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1994
- 1994-01-11 JP JP102394A patent/JPH07201691A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012089828A (ja) * | 2010-09-22 | 2012-05-10 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
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