JP2000298071A - 半導体圧力センサの構造 - Google Patents
半導体圧力センサの構造Info
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- JP2000298071A JP2000298071A JP10861399A JP10861399A JP2000298071A JP 2000298071 A JP2000298071 A JP 2000298071A JP 10861399 A JP10861399 A JP 10861399A JP 10861399 A JP10861399 A JP 10861399A JP 2000298071 A JP2000298071 A JP 2000298071A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ダイヤフラムの受圧面を充分保護できる薄膜を
形成するとともに、半導体圧力センサチップとガラス台
座との陽極接合による接合強度を充分確保することによ
り、信頼性が高く、圧力媒体に影響されない半導体圧力
センサの構造を提供することにある。 【解決手段】シリコン基板に凹部Ａを形成して設けられ
た半導体圧力センサチップ１の肉薄のダイヤフラム７の
受圧面７ａ、凹部Ａの傾斜面７ｂ、半導体圧力センサチ
ップ１とガラス台座２との接合面１ａに圧力媒体として
用いられる腐食性の液体またはガスに対する耐腐食性を
備えたＡｕ又はＡｕの合金の材料からなる導電性薄膜２
０が形成されている。
形成するとともに、半導体圧力センサチップとガラス台
座との陽極接合による接合強度を充分確保することによ
り、信頼性が高く、圧力媒体に影響されない半導体圧力
センサの構造を提供することにある。 【解決手段】シリコン基板に凹部Ａを形成して設けられ
た半導体圧力センサチップ１の肉薄のダイヤフラム７の
受圧面７ａ、凹部Ａの傾斜面７ｂ、半導体圧力センサチ
ップ１とガラス台座２との接合面１ａに圧力媒体として
用いられる腐食性の液体またはガスに対する耐腐食性を
備えたＡｕ又はＡｕの合金の材料からなる導電性薄膜２
０が形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体圧力センサ
の構造に関し、詳しくは半導体圧力センサの構造におけ
る耐腐食性の改善に関するものである。
の構造に関し、詳しくは半導体圧力センサの構造におけ
る耐腐食性の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６を用いて従来の半導体圧力センサの
構造を説明する。この半導体圧力センサはエアコンや空
調機などの微圧領域の圧力の測定を目的としている。１
はＫＯＨ等で異方性エッチングしてシリコン基板の基板
面Ｋより凹部Ａを形成し、その底面部が肉薄のダイヤフ
ラム７として設けられた半導体圧力センサチップであ
り、半導体圧力センサチップ１の基板面Ｋが硼珪酸系の
ガラス台座２に陽極接合などにより取り付けられてい
る。このガラス台座２の半導体圧力センサチップ１と接
合されていない表面にはメタライズ１３が施されてい
る。
構造を説明する。この半導体圧力センサはエアコンや空
調機などの微圧領域の圧力の測定を目的としている。１
はＫＯＨ等で異方性エッチングしてシリコン基板の基板
面Ｋより凹部Ａを形成し、その底面部が肉薄のダイヤフ
ラム７として設けられた半導体圧力センサチップであ
り、半導体圧力センサチップ１の基板面Ｋが硼珪酸系の
ガラス台座２に陽極接合などにより取り付けられてい
る。このガラス台座２の半導体圧力センサチップ１と接
合されていない表面にはメタライズ１３が施されてい
る。
【０００３】また、ＰＰＳやＰＢＴ等のプラスチックの
パッケージ３には、半導体センサチップ１などが収納さ
れ、その上部にふた１０が設けられる。このパッケージ
３の中心にコバール製の金属パイプ１２が配置され、こ
の金属パイプ１２とガラス台座２が、メタライズ１３を
介して半田４（錫、錫−アンチモン合金、鉛、錫−鉛合
金、金−シリコン合金、錫−銀合金など）により接合さ
れている。また、金属パイプ１２の表面は一般に最上層
にＮｉ、Ａｕメッキされている。そして、ガラス台座
２、金属パイプ１２の中心には、半導体圧力センサチッ
プ１に圧力を印加するための圧力導入孔である貫通孔
５，５ａが形成されている。
パッケージ３には、半導体センサチップ１などが収納さ
れ、その上部にふた１０が設けられる。このパッケージ
３の中心にコバール製の金属パイプ１２が配置され、こ
の金属パイプ１２とガラス台座２が、メタライズ１３を
介して半田４（錫、錫−アンチモン合金、鉛、錫−鉛合
金、金−シリコン合金、錫−銀合金など）により接合さ
れている。また、金属パイプ１２の表面は一般に最上層
にＮｉ、Ａｕメッキされている。そして、ガラス台座
２、金属パイプ１２の中心には、半導体圧力センサチッ
プ１に圧力を印加するための圧力導入孔である貫通孔
５，５ａが形成されている。
【０００４】また、ガラス台座２の表面に設けられたメ
タライズ１３は、最下層Ｃｒ／Ｐｔ／最上層Ａｕ、最下
層Ｔｉ／Ｎｉ／最上層Ａｕ、最下層Ｔｉ／Ｐｔ／最上層
Ａｕ等のように構成されており、最上層のＡｕの表面に
半田４が塗られる。半導体圧力センサチップ１の表面の
図示せぬアルミパッドとリード９が金、あるいはアルミ
のワイヤ８で電気的に接続されており、半導体圧力セン
サチップ１の表面にはオーバーコート１１が施されてい
る。
タライズ１３は、最下層Ｃｒ／Ｐｔ／最上層Ａｕ、最下
層Ｔｉ／Ｎｉ／最上層Ａｕ、最下層Ｔｉ／Ｐｔ／最上層
Ａｕ等のように構成されており、最上層のＡｕの表面に
半田４が塗られる。半導体圧力センサチップ１の表面の
図示せぬアルミパッドとリード９が金、あるいはアルミ
のワイヤ８で電気的に接続されており、半導体圧力セン
サチップ１の表面にはオーバーコート１１が施されてい
る。
【０００５】このように構成された半導体圧力センサ
は、金属パイプ１２とガラス台座２に設けられた貫通孔
５，５ａより導入された圧力により、半導体圧力センサ
チップ１のダイヤフラム７がたわみ、ダイヤフラム７上
に設けられた歪ゲージ抵抗６により電気信号に変換さ
れ、リード９を介して外部に出力される歪ゲージ型半導
体圧力センサ（ゲージ圧型半導体圧力センサ）である。
は、金属パイプ１２とガラス台座２に設けられた貫通孔
５，５ａより導入された圧力により、半導体圧力センサ
チップ１のダイヤフラム７がたわみ、ダイヤフラム７上
に設けられた歪ゲージ抵抗６により電気信号に変換さ
れ、リード９を介して外部に出力される歪ゲージ型半導
体圧力センサ（ゲージ圧型半導体圧力センサ）である。
【０００６】また図７は他の従来例を示しており、図６
と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図６と異なる点は、図７では半導体圧力センサチップ１
などが金属ステムのパッケージ１９（ＴＯ−５形パッケ
ージなど）とその周囲部１７で溶接により取り付けられ
たキャップ１５とにより収納される点である。また、図
７ではパッケージ１９に硼珪酸ガラスのハーメチックシ
ール１６により封止されたピン１４が、半導体圧力セン
サチップ１の表面の図示せぬアルミパッドとワイヤ８で
電気的に接続されており、半導体圧力センサチップ１か
らの電気信号がピン１４を介して出力される。
と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図６と異なる点は、図７では半導体圧力センサチップ１
などが金属ステムのパッケージ１９（ＴＯ−５形パッケ
ージなど）とその周囲部１７で溶接により取り付けられ
たキャップ１５とにより収納される点である。また、図
７ではパッケージ１９に硼珪酸ガラスのハーメチックシ
ール１６により封止されたピン１４が、半導体圧力セン
サチップ１の表面の図示せぬアルミパッドとワイヤ８で
電気的に接続されており、半導体圧力センサチップ１か
らの電気信号がピン１４を介して出力される。
【０００７】このような従来の半導体圧力センサの構造
では、貫通孔５，５ａを介して圧力がダイヤフラム７の
歪ゲージ抵抗６やアルミ配線がない受圧面７ａ側から印
加される。圧力媒体である流体には、半導体圧力センサ
チップ１の材料であるＳｉに対し腐食性がある液体（Ｎ
ａ、Ｋａ等の水酸化物を含む水）や、腐食性ガス（ＮＯ
ｘ、ＳＯｘ、ＨＦ等）や、硫黄を含むガソリン等のオイ
ルが使用できないという問題がある。上記した圧力媒体
である水の中に含まれる可動金属イオン（Ｎａ、Ｋａ
等）からダイヤフラム７を保護するために、図８のよう
にダイヤフラム７の受圧面７ａ側に保護膜となるＳｉＯ
2膜１８を形成した構造がある。尚、図８において図７
と同じものには同じ符号を付している。そしてこの構造
は、ドラックジャパン株式会社の技術カタログの中で、
ＰＴＸ圧力トランスミッタ５００／６００シリーズに紹
介されている。
では、貫通孔５，５ａを介して圧力がダイヤフラム７の
歪ゲージ抵抗６やアルミ配線がない受圧面７ａ側から印
加される。圧力媒体である流体には、半導体圧力センサ
チップ１の材料であるＳｉに対し腐食性がある液体（Ｎ
ａ、Ｋａ等の水酸化物を含む水）や、腐食性ガス（ＮＯ
ｘ、ＳＯｘ、ＨＦ等）や、硫黄を含むガソリン等のオイ
ルが使用できないという問題がある。上記した圧力媒体
である水の中に含まれる可動金属イオン（Ｎａ、Ｋａ
等）からダイヤフラム７を保護するために、図８のよう
にダイヤフラム７の受圧面７ａ側に保護膜となるＳｉＯ
2膜１８を形成した構造がある。尚、図８において図７
と同じものには同じ符号を付している。そしてこの構造
は、ドラックジャパン株式会社の技術カタログの中で、
ＰＴＸ圧力トランスミッタ５００／６００シリーズに紹
介されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＳ
ｉＯ2膜１８を厚くすると、ガラス台座２との接合強度
が低下してしまい、ボイドやリークパスが形成されるの
で、半導体圧力センサの故障を引き起こすため、ＳｉＯ
2膜１８を薄くする必要があり、可動金属イオンの拡散
バリア効果は不十分である。
ｉＯ2膜１８を厚くすると、ガラス台座２との接合強度
が低下してしまい、ボイドやリークパスが形成されるの
で、半導体圧力センサの故障を引き起こすため、ＳｉＯ
2膜１８を薄くする必要があり、可動金属イオンの拡散
バリア効果は不十分である。
【０００９】このＳｉＯ2膜１８や他に考えられるＳｉ3
Ｎ4膜と、ガラス台座２（パイレックスガラス、コーニ
ング社品番♯７７４０）との陽極接合による強度は、特
開昭６３−１１０６７０号によると、接合温度が約４０
０℃の場合、印加直流電圧６００ＶでＳｉＯ2膜が約１
５００Å、Ｓｉ3Ｎ4膜が約７００Åが接合できる限界で
ある。
Ｎ4膜と、ガラス台座２（パイレックスガラス、コーニ
ング社品番♯７７４０）との陽極接合による強度は、特
開昭６３−１１０６７０号によると、接合温度が約４０
０℃の場合、印加直流電圧６００ＶでＳｉＯ2膜が約１
５００Å、Ｓｉ3Ｎ4膜が約７００Åが接合できる限界で
ある。
【００１０】また、同じ温度で印加直流電圧を８００Ｖ
にした場合は、ＳｉＯ2膜が約４０００Å、Ｓｉ3Ｎ4膜
が約２１００Åが限界である。しかし、印加直流電圧を
高くすると、歪ゲージ抵抗６のＰＮジャンクションや、
半導体圧力センサチップ１と一体化して形成したバイポ
ーラＩＣのゲート等が過電圧により破壊される可能性が
ある。
にした場合は、ＳｉＯ2膜が約４０００Å、Ｓｉ3Ｎ4膜
が約２１００Åが限界である。しかし、印加直流電圧を
高くすると、歪ゲージ抵抗６のＰＮジャンクションや、
半導体圧力センサチップ１と一体化して形成したバイポ
ーラＩＣのゲート等が過電圧により破壊される可能性が
ある。
【００１１】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的はダイヤフラムの受圧面を充分保護でき
る薄膜を形成するとともに、半導体圧力センサチップと
ガラス台座との陽極接合による接合強度を充分確保する
ことにより、信頼性が高く、圧力媒体に影響されない半
導体圧力センサの構造を提供することにある。
あり、その目的はダイヤフラムの受圧面を充分保護でき
る薄膜を形成するとともに、半導体圧力センサチップと
ガラス台座との陽極接合による接合強度を充分確保する
ことにより、信頼性が高く、圧力媒体に影響されない半
導体圧力センサの構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、シリコン基板の基板面より凹部
を形成し、その凹部の底面部が肉薄のダイヤフラムとし
て設けられる半導体圧力センサチップに、圧力導入孔が
形成されたガラス台座を陽極接合により接合し、前記圧
力導入孔より導入された圧力を前記ダイヤフラムのたわ
み量として検出し、このたわみ量を電気信号に変換する
半導体圧力センサの構造において、前記ダイヤフラムの
圧力を受ける受圧面と、前記凹部の側面に生じた傾斜面
に、圧力媒体として用いられる腐食性の液体またはガス
に対する耐腐食性を備えたＡｕ又はＡｕの合金の材料か
らなる導電性薄膜が形成されたことを特徴とする。
に、請求項１の発明は、シリコン基板の基板面より凹部
を形成し、その凹部の底面部が肉薄のダイヤフラムとし
て設けられる半導体圧力センサチップに、圧力導入孔が
形成されたガラス台座を陽極接合により接合し、前記圧
力導入孔より導入された圧力を前記ダイヤフラムのたわ
み量として検出し、このたわみ量を電気信号に変換する
半導体圧力センサの構造において、前記ダイヤフラムの
圧力を受ける受圧面と、前記凹部の側面に生じた傾斜面
に、圧力媒体として用いられる腐食性の液体またはガス
に対する耐腐食性を備えたＡｕ又はＡｕの合金の材料か
らなる導電性薄膜が形成されたことを特徴とする。
【００１３】よって、ダイヤフラムの受圧面と凹部の傾
斜面を酸やアルカリに対して強く保護することができ、
充分な耐腐食性、耐久性を有する厚さの薄膜を形成する
とともに、半導体圧力センサチップとガラス台座との陽
極接合による接合強度を充分確保して、信頼性が高く、
耐圧力が大きく、圧力媒体に影響されない半導体圧力セ
ンサを提供できる。
斜面を酸やアルカリに対して強く保護することができ、
充分な耐腐食性、耐久性を有する厚さの薄膜を形成する
とともに、半導体圧力センサチップとガラス台座との陽
極接合による接合強度を充分確保して、信頼性が高く、
耐圧力が大きく、圧力媒体に影響されない半導体圧力セ
ンサを提供できる。
【００１４】また、請求項２の発明は、シリコン基板の
基板面より凹部を形成し、その凹部の底面部が肉薄のダ
イヤフラムとして設けられる半導体圧力センサチップ
に、圧力導入孔が形成されたガラス台座を陽極接合によ
り接合し、前記圧力導入孔より導入された圧力を前記ダ
イヤフラムのたわみ量として検出し、このたわみ量を電
気信号に変換する半導体圧力センサの構造において、前
記ダイヤフラムの圧力を受ける受圧面と、前記凹部の側
面に生じた傾斜面に、圧力媒体として用いられる腐食性
の液体またはガスに対する耐腐食性を備えたＴｉの材料
からなる導電性薄膜が形成され、かつ前記半導体圧力セ
ンサチップとガラス台座の接合面にＳｉ薄膜が形成さ
れ、Ｓｉ薄膜とガラス台座が陽極接合されることを特徴
とする。
基板面より凹部を形成し、その凹部の底面部が肉薄のダ
イヤフラムとして設けられる半導体圧力センサチップ
に、圧力導入孔が形成されたガラス台座を陽極接合によ
り接合し、前記圧力導入孔より導入された圧力を前記ダ
イヤフラムのたわみ量として検出し、このたわみ量を電
気信号に変換する半導体圧力センサの構造において、前
記ダイヤフラムの圧力を受ける受圧面と、前記凹部の側
面に生じた傾斜面に、圧力媒体として用いられる腐食性
の液体またはガスに対する耐腐食性を備えたＴｉの材料
からなる導電性薄膜が形成され、かつ前記半導体圧力セ
ンサチップとガラス台座の接合面にＳｉ薄膜が形成さ
れ、Ｓｉ薄膜とガラス台座が陽極接合されることを特徴
とする。
【００１５】よって、ダイヤフラムの受圧面と凹部の傾
斜面を海水に対して強く保護することができ、充分な耐
腐食性、耐久性を有する厚さの薄膜を形成するととも
に、半導体圧力センサチップとガラス台座との陽極接合
による接合強度を充分確保して、信頼性が高く、耐圧力
が大きく、圧力媒体に影響されない半導体圧力センサを
提供できる。
斜面を海水に対して強く保護することができ、充分な耐
腐食性、耐久性を有する厚さの薄膜を形成するととも
に、半導体圧力センサチップとガラス台座との陽極接合
による接合強度を充分確保して、信頼性が高く、耐圧力
が大きく、圧力媒体に影響されない半導体圧力センサを
提供できる。
【００１６】また、請求項３の発明は、請求項１記載の
発明において、前記圧力導入孔の内壁面と前記ガラス台
座のダイヤフラムの受圧面に対向する面にも、Ａｕ又は
Ａｕ合金の材料からなる導電性薄膜が形成されているこ
とを特徴とする。
発明において、前記圧力導入孔の内壁面と前記ガラス台
座のダイヤフラムの受圧面に対向する面にも、Ａｕ又は
Ａｕ合金の材料からなる導電性薄膜が形成されているこ
とを特徴とする。
【００１７】よって、圧力導入孔の内壁面とガラス台座
のダイヤフラムの受圧面に対向する面についても腐食を
防止することができる。
のダイヤフラムの受圧面に対向する面についても腐食を
防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の実施形態
１を説明する。図１は本発明の実施形態１に対応する半
導体圧力センサの構造を示す断面図であり、図６に示し
た従来例の半導体圧力センサのパッケージ３、ふた１
０、リード９、ワイヤ８を省略したところを示してお
り、図６と同じものには同じ符号を付しその説明を省略
する。さらに図１では図６と異なり、半導体圧力センサ
チップ１のダイヤフラム７の受圧面７ａ側に耐腐食性の
導電性薄膜２０（約０．５μｍ〜数μｍ）が均一に形成
されている。すなわち、半導体圧力センサチップ１のダ
イヤフラム７の受圧面７ａ上、ダイヤフラム７を形成す
る際に、シリコン基板をＫＯＨ等で異方性エッチングし
て生ずる凹部Ａの側面の傾斜面７ｂ上、および半導体圧
力センサチップ１のガラス台座２との接合面１ａ上に導
電性薄膜２０が形成されている。
１を説明する。図１は本発明の実施形態１に対応する半
導体圧力センサの構造を示す断面図であり、図６に示し
た従来例の半導体圧力センサのパッケージ３、ふた１
０、リード９、ワイヤ８を省略したところを示してお
り、図６と同じものには同じ符号を付しその説明を省略
する。さらに図１では図６と異なり、半導体圧力センサ
チップ１のダイヤフラム７の受圧面７ａ側に耐腐食性の
導電性薄膜２０（約０．５μｍ〜数μｍ）が均一に形成
されている。すなわち、半導体圧力センサチップ１のダ
イヤフラム７の受圧面７ａ上、ダイヤフラム７を形成す
る際に、シリコン基板をＫＯＨ等で異方性エッチングし
て生ずる凹部Ａの側面の傾斜面７ｂ上、および半導体圧
力センサチップ１のガラス台座２との接合面１ａ上に導
電性薄膜２０が形成されている。
【００１９】この導電性薄膜２０を介して陽極接合によ
り、半導体圧力センサチップ１とガラス台座２が接合さ
れる。この時の陽極接合条件は、例えば温度４００℃、
真空中で、半導体圧力センサチップ１側を正極とし、ガ
ラス台座２側を負極として、直流電圧約６００Ｖ〜７０
０Ｖを印加する。
り、半導体圧力センサチップ１とガラス台座２が接合さ
れる。この時の陽極接合条件は、例えば温度４００℃、
真空中で、半導体圧力センサチップ１側を正極とし、ガ
ラス台座２側を負極として、直流電圧約６００Ｖ〜７０
０Ｖを印加する。
【００２０】水分中のアルカリイオンや酸（硫酸、フッ
素、硝酸等）に対し、耐腐食性があるもので、金属とし
てはＡｕ、Ｐｔ、Ｔｉ等、非金属としてはＳｉＣ、パイ
レックスガラス薄膜等がある。本実施形態では、導電性
薄膜２０の材料として、Ａｕ又はＡｕ合金を用いる。Ｔ
ｉ、ＳｉＣを用いた場合ではガラス台座２との陽極接合
は困難であるが、Ａｕ又はＡｕ合金は、直接ガラス台座
２と接合でき、Ａｕ又はＡｕ合金からなる導電性薄膜２
０はスパッタリングにより約５０００Åの充分な耐腐食
性、耐久性を備えた厚さで形成され、接合強度も確保さ
れる。
素、硝酸等）に対し、耐腐食性があるもので、金属とし
てはＡｕ、Ｐｔ、Ｔｉ等、非金属としてはＳｉＣ、パイ
レックスガラス薄膜等がある。本実施形態では、導電性
薄膜２０の材料として、Ａｕ又はＡｕ合金を用いる。Ｔ
ｉ、ＳｉＣを用いた場合ではガラス台座２との陽極接合
は困難であるが、Ａｕ又はＡｕ合金は、直接ガラス台座
２と接合でき、Ａｕ又はＡｕ合金からなる導電性薄膜２
０はスパッタリングにより約５０００Åの充分な耐腐食
性、耐久性を備えた厚さで形成され、接合強度も確保さ
れる。
【００２１】また図１では半導体圧力センサチップ１と
ガラス台座２とが接合する接合面１ａの面上に導電性薄
膜２０が形成されているが、図２に示すように接合面１
ａの面上には導電性薄膜２０を形成しない構造でもよ
い。図２で示すように接合面１ａに導電性薄膜２０を形
成しない場合は、Ｓｉ材料の半導体圧力センサチップ１
とガラス台座２は陽極接合により直接接合される。この
接合面１ａには数１０ÅのＳｉＯ2膜が形成され強固に
接合される。
ガラス台座２とが接合する接合面１ａの面上に導電性薄
膜２０が形成されているが、図２に示すように接合面１
ａの面上には導電性薄膜２０を形成しない構造でもよ
い。図２で示すように接合面１ａに導電性薄膜２０を形
成しない場合は、Ｓｉ材料の半導体圧力センサチップ１
とガラス台座２は陽極接合により直接接合される。この
接合面１ａには数１０ÅのＳｉＯ2膜が形成され強固に
接合される。
【００２２】このように、Ａｕ又はＡｕ合金の材料によ
り形成された導電性薄膜２０は酸やアルカリに対し、著
しい耐腐食性があり、半導体圧力センサ１のダイヤフラ
ム７が腐食されることがない。
り形成された導電性薄膜２０は酸やアルカリに対し、著
しい耐腐食性があり、半導体圧力センサ１のダイヤフラ
ム７が腐食されることがない。
【００２３】尚、上記のように構成された半導体圧力セ
ンサの圧力を検出する動作は従来例と同じため、その説
明を省略する。 （実施形態２）図３を用いて実施形態２を説明する。図
１で示した半導体圧力センサチップ１のダイヤフラム７
の受圧面７ａと、ダイヤフラム７を形成する際に、シリ
コン基板をＫＯＨ等で異方性エッチングして生ずる凹部
Ａの側面の傾斜面７ｂと、半導体圧力センサチップ１の
ガラス台座２との接合面１ａに形成される導電性薄膜と
して、図３ではＴｉの材料からなるＴｉ薄膜２１をスパ
ッタリングにより約５０００Åの充分な耐腐食性、耐久
性がある厚さで形成している。尚、図３において図１と
同じものには同じ符号を付しその説明を省略する。この
Ｔｉ薄膜２１は特にＮａＣｌ、ＣａＯ、ＭｇＯが多量に
含まれる海水に対し、強い耐腐食性を示す。
ンサの圧力を検出する動作は従来例と同じため、その説
明を省略する。 （実施形態２）図３を用いて実施形態２を説明する。図
１で示した半導体圧力センサチップ１のダイヤフラム７
の受圧面７ａと、ダイヤフラム７を形成する際に、シリ
コン基板をＫＯＨ等で異方性エッチングして生ずる凹部
Ａの側面の傾斜面７ｂと、半導体圧力センサチップ１の
ガラス台座２との接合面１ａに形成される導電性薄膜と
して、図３ではＴｉの材料からなるＴｉ薄膜２１をスパ
ッタリングにより約５０００Åの充分な耐腐食性、耐久
性がある厚さで形成している。尚、図３において図１と
同じものには同じ符号を付しその説明を省略する。この
Ｔｉ薄膜２１は特にＮａＣｌ、ＣａＯ、ＭｇＯが多量に
含まれる海水に対し、強い耐腐食性を示す。
【００２４】ここで、Ｔｉ薄膜２１を介して、半導体圧
力センサチップ１とガラス台座２を陽極接合することが
困難であるため、ガラス台座２と接合する接合面１ａに
形成されたＴｉ薄膜２１上にＳｉ薄膜２２を形成してい
る。このＳｉ薄膜２２の厚さは例えばポリＳｉの場合は
約５０００Åで、温度６００℃〜６５０℃にて減圧ＣＶ
Ｄ法（１００％ＳｉＨ4をガス圧２０〜２００Ｐａで分
解）により形成される。この他にも単結晶Ｓｉやアモル
ファスＳｉでも良い。このとき、陽極接合は、Ｓｉ薄膜
２２に正電圧（約６００Ｖ〜７００Ｖ）を加え、ガラス
台座２を負電圧として、約４００℃の真空中で実施す
る。
力センサチップ１とガラス台座２を陽極接合することが
困難であるため、ガラス台座２と接合する接合面１ａに
形成されたＴｉ薄膜２１上にＳｉ薄膜２２を形成してい
る。このＳｉ薄膜２２の厚さは例えばポリＳｉの場合は
約５０００Åで、温度６００℃〜６５０℃にて減圧ＣＶ
Ｄ法（１００％ＳｉＨ4をガス圧２０〜２００Ｐａで分
解）により形成される。この他にも単結晶Ｓｉやアモル
ファスＳｉでも良い。このとき、陽極接合は、Ｓｉ薄膜
２２に正電圧（約６００Ｖ〜７００Ｖ）を加え、ガラス
台座２を負電圧として、約４００℃の真空中で実施す
る。
【００２５】このように本実施形態では、ダイヤフラム
７の受圧面７ａ、傾斜面７ｂを保護するためのＴｉ薄膜
の厚さを確保するとともに、Ｓｉ薄膜により半導体圧力
センサチップ１とガラス台座２の接合強度を確保でき
る。
７の受圧面７ａ、傾斜面７ｂを保護するためのＴｉ薄膜
の厚さを確保するとともに、Ｓｉ薄膜により半導体圧力
センサチップ１とガラス台座２の接合強度を確保でき
る。
【００２６】尚、上記のように構成された半導体圧力セ
ンサの圧力を検出する動作は従来例と同じため、その説
明を省略する。 （実施形態３）図４に本発明の実施形態３に対応する半
導体圧力センサの構造を示す。図４では、ダイヤフラム
７の受圧面７ａと傾斜面７ｂの面上に加えて、ガラス台
座２のダイヤフラム７に対向する対向面２ａ上と、ガラ
ス台座２の貫通孔５の内壁面５ｂと、ガラス台座２の底
面のメタライズ１３の下部とに厚さ約１μｍのＡｕの材
料からなる導電性薄膜２３が形成されている。図４にお
いて図１と同じものには同じ符号を付しその説明を省略
する。
ンサの圧力を検出する動作は従来例と同じため、その説
明を省略する。 （実施形態３）図４に本発明の実施形態３に対応する半
導体圧力センサの構造を示す。図４では、ダイヤフラム
７の受圧面７ａと傾斜面７ｂの面上に加えて、ガラス台
座２のダイヤフラム７に対向する対向面２ａ上と、ガラ
ス台座２の貫通孔５の内壁面５ｂと、ガラス台座２の底
面のメタライズ１３の下部とに厚さ約１μｍのＡｕの材
料からなる導電性薄膜２３が形成されている。図４にお
いて図１と同じものには同じ符号を付しその説明を省略
する。
【００２７】この導電性薄膜２３は、半導体圧力センサ
チップ１とガラス台座２を陽極接合した後、真空蒸着法
により形成される。このとき、図５に示すように加熱方
式は抵抗加熱方式を用い、１．３×１０-4Ｐａ以下の高
真空でヒータ２５にてＡｕを蒸発させて上記した箇所へ
導電性薄膜２３を蒸着形成する。尚、半導体圧力センサ
チップ１とガラス台座２は個々に分断される前の状態を
示している。また、上記したようにＡｕの材料を用いて
導電性薄膜２３を形成したが、Ａｕ合金の材料を用いて
形成してもよい。
チップ１とガラス台座２を陽極接合した後、真空蒸着法
により形成される。このとき、図５に示すように加熱方
式は抵抗加熱方式を用い、１．３×１０-4Ｐａ以下の高
真空でヒータ２５にてＡｕを蒸発させて上記した箇所へ
導電性薄膜２３を蒸着形成する。尚、半導体圧力センサ
チップ１とガラス台座２は個々に分断される前の状態を
示している。また、上記したようにＡｕの材料を用いて
導電性薄膜２３を形成したが、Ａｕ合金の材料を用いて
形成してもよい。
【００２８】このように構成された半導体圧力センサの
動作は従来例で説明したものと同じため、その説明を省
略する。
動作は従来例で説明したものと同じため、その説明を省
略する。
【００２９】上記したように本実施形態では、ガラス台
座２のダイヤフラム７に対向する対向面２ａ上と、ガラ
ス台座２の貫通孔５の内壁面５ｂにもＡｕ又はＡｕ合金
の材料により導電性薄膜２３が形成されているので、対
向面２ａ、内壁面５ｂの腐食を防止することができる。
座２のダイヤフラム７に対向する対向面２ａ上と、ガラ
ス台座２の貫通孔５の内壁面５ｂにもＡｕ又はＡｕ合金
の材料により導電性薄膜２３が形成されているので、対
向面２ａ、内壁面５ｂの腐食を防止することができる。
【００３０】
【発明の効果】上記したように、請求項１の発明は、シ
リコン基板の基板面より凹部を形成し、その凹部の底面
部が肉薄のダイヤフラムとして設けられる半導体圧力セ
ンサチップに、圧力導入孔が形成されたガラス台座を陽
極接合により接合し、前記圧力導入孔より導入された圧
力を前記ダイヤフラムのたわみ量として検出し、このた
わみ量を電気信号に変換する半導体圧力センサの構造に
おいて、前記ダイヤフラムの圧力を受ける受圧面と、前
記凹部の側面に生じた傾斜面に、圧力媒体として用いら
れる腐食性の液体またはガスに対する耐腐食性を備えた
Ａｕ又はＡｕの合金の材料からなる導電性薄膜が形成さ
れたため、ダイヤフラムの受圧面と凹部の傾斜面を酸や
アルカリに対して強く保護することができ、充分な耐腐
食性、耐久性を有する厚さの薄膜を形成するとともに、
半導体圧力センサチップとガラス台座との陽極接合によ
る接合強度を充分確保して、信頼性が高く、耐圧力が大
きく、圧力媒体に影響されない半導体圧力センサを提供
できる。
リコン基板の基板面より凹部を形成し、その凹部の底面
部が肉薄のダイヤフラムとして設けられる半導体圧力セ
ンサチップに、圧力導入孔が形成されたガラス台座を陽
極接合により接合し、前記圧力導入孔より導入された圧
力を前記ダイヤフラムのたわみ量として検出し、このた
わみ量を電気信号に変換する半導体圧力センサの構造に
おいて、前記ダイヤフラムの圧力を受ける受圧面と、前
記凹部の側面に生じた傾斜面に、圧力媒体として用いら
れる腐食性の液体またはガスに対する耐腐食性を備えた
Ａｕ又はＡｕの合金の材料からなる導電性薄膜が形成さ
れたため、ダイヤフラムの受圧面と凹部の傾斜面を酸や
アルカリに対して強く保護することができ、充分な耐腐
食性、耐久性を有する厚さの薄膜を形成するとともに、
半導体圧力センサチップとガラス台座との陽極接合によ
る接合強度を充分確保して、信頼性が高く、耐圧力が大
きく、圧力媒体に影響されない半導体圧力センサを提供
できる。
【００３１】また、請求項２の発明は、シリコン基板の
基板面より凹部を形成し、その凹部の底面部が肉薄のダ
イヤフラムとして設けられる半導体圧力センサチップ
に、圧力導入孔が形成されたガラス台座を陽極接合によ
り接合し、前記圧力導入孔より導入された圧力を前記ダ
イヤフラムのたわみ量として検出し、このたわみ量を電
気信号に変換する半導体圧力センサの構造において、前
記ダイヤフラムの圧力を受ける受圧面と、前記凹部の側
面に生じた傾斜面に、圧力媒体として用いられる腐食性
の液体またはガスに対する耐腐食性を備えたＴｉの材料
からなる導電性薄膜が形成され、かつ前記半導体圧力セ
ンサチップとガラス台座の接合面にＳｉ薄膜が形成さ
れ、Ｓｉ薄膜とガラス台座が陽極接合されるため、ダイ
ヤフラムの受圧面と凹部の傾斜面を海水に対して強く保
護することができ、充分な耐腐食性、耐久性を有する厚
さの薄膜を形成するとともに、半導体圧力センサチップ
とガラス台座との陽極接合による接合強度を充分確保し
て、信頼性が高く、耐圧力が大きく、圧力媒体に影響さ
れない半導体圧力センサを提供できる。
基板面より凹部を形成し、その凹部の底面部が肉薄のダ
イヤフラムとして設けられる半導体圧力センサチップ
に、圧力導入孔が形成されたガラス台座を陽極接合によ
り接合し、前記圧力導入孔より導入された圧力を前記ダ
イヤフラムのたわみ量として検出し、このたわみ量を電
気信号に変換する半導体圧力センサの構造において、前
記ダイヤフラムの圧力を受ける受圧面と、前記凹部の側
面に生じた傾斜面に、圧力媒体として用いられる腐食性
の液体またはガスに対する耐腐食性を備えたＴｉの材料
からなる導電性薄膜が形成され、かつ前記半導体圧力セ
ンサチップとガラス台座の接合面にＳｉ薄膜が形成さ
れ、Ｓｉ薄膜とガラス台座が陽極接合されるため、ダイ
ヤフラムの受圧面と凹部の傾斜面を海水に対して強く保
護することができ、充分な耐腐食性、耐久性を有する厚
さの薄膜を形成するとともに、半導体圧力センサチップ
とガラス台座との陽極接合による接合強度を充分確保し
て、信頼性が高く、耐圧力が大きく、圧力媒体に影響さ
れない半導体圧力センサを提供できる。
【００３２】また、請求項３の発明は、請求項１記載の
発明において、前記圧力導入孔の内壁面と前記ガラス台
座のダイヤフラムの受圧面に対向する面にも、Ａｕ又は
Ａｕ合金の材料からなる導電性薄膜が形成されているた
め、圧力導入孔の内壁面とガラス台座のダイヤフラムの
受圧面に対向する面についても腐食を防止することがで
きる。
発明において、前記圧力導入孔の内壁面と前記ガラス台
座のダイヤフラムの受圧面に対向する面にも、Ａｕ又は
Ａｕ合金の材料からなる導電性薄膜が形成されているた
め、圧力導入孔の内壁面とガラス台座のダイヤフラムの
受圧面に対向する面についても腐食を防止することがで
きる。
【図１】本発明の実施形態１に対応する半導体圧力セン
サの構造を示す断面図である。
サの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に対応する他の半導体圧力
センサの構造を示す断面図である。
センサの構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態２に対応する半導体圧力セン
サの構造を示す断面図である。
サの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態３に対応する半導体圧力セン
サの構造を示す断面図である。
サの構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態３に対応する半導体圧力セン
サの製造方法を説明する説明図である。
サの製造方法を説明する説明図である。
【図６】従来の半導体圧力センサの構造を示す断面図で
ある。
ある。
【図７】従来の他の半導体圧力センサの構造を示す断面
図である。
図である。
【図８】従来の更に他の半導体圧力センサの構造を示す
断面図である。
断面図である。
１ 半導体圧力センサチップ １ａ 接合面 ２ ガラス台座 ４ 半田 ５，５ａ 貫通孔 ６ 歪ゲージ抵抗 ７ ダイヤフラム ７ａ 受圧面 ７ｂ 傾斜面 １１ オーバーコート １２ 金属パイプ １３ メタライズ ２０ 導電性薄膜 Ａ 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD01 DD05 DD07 EE13 FF38 FF43 GG14 4M112 AA01 BA01 CA02 CA14 CA15 CA16 DA04 DA08 DA09 DA18 EA02 EA13 FA08 GA01
Claims (3)
- 【請求項１】 シリコン基板の基板面より凹部を形成
し、その凹部の底面部が肉薄のダイヤフラムとして設け
られる半導体圧力センサチップに、圧力導入孔が形成さ
れたガラス台座を陽極接合により接合し、前記圧力導入
孔より導入された圧力を前記ダイヤフラムのたわみ量と
して検出し、このたわみ量を電気信号に変換する半導体
圧力センサの構造において、 前記ダイヤフラムの圧力を受ける受圧面と、前記凹部の
側面に生じた傾斜面に、圧力媒体として用いられる腐食
性の液体またはガスに対する耐腐食性を備えたＡｕ又は
Ａｕの合金の材料からなる導電性薄膜が形成されたこと
を特徴とする半導体圧力センサの構造。 - 【請求項２】 シリコン基板の基板面より凹部を形成
し、その凹部の底面部が肉薄のダイヤフラムとして設け
られる半導体圧力センサチップに、圧力導入孔が形成さ
れたガラス台座を陽極接合により接合し、前記圧力導入
孔より導入された圧力を前記ダイヤフラムのたわみ量と
して検出し、このたわみ量を電気信号に変換する半導体
圧力センサの構造において、 前記ダイヤフラムの圧力を受ける受圧面と、前記凹部の
側面に生じた傾斜面に、圧力媒体として用いられる腐食
性の液体またはガスに対する耐腐食性を備えたＴｉの材
料からなる導電性薄膜が形成され、かつ前記半導体圧力
センサチップとガラス台座の接合面にＳｉ薄膜が形成さ
れ、Ｓｉ薄膜とガラス台座が陽極接合されることを特徴
とする半導体圧力センサの構造。 - 【請求項３】 前記圧力導入孔の内壁面と前記ガラス台
座のダイヤフラムの受圧面に対向する面にも、Ａｕ又は
Ａｕ合金の材料からなる導電性薄膜が形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体圧力センサの構
造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10861399A JP3458761B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 半導体圧力センサの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10861399A JP3458761B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 半導体圧力センサの構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000298071A true JP2000298071A (ja) | 2000-10-24 |
| JP3458761B2 JP3458761B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=14489250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10861399A Expired - Fee Related JP3458761B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 半導体圧力センサの構造 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3458761B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7404330B2 (en) | 2006-03-15 | 2008-07-29 | Denso Corporation | Pressure sensor |
| KR101236678B1 (ko) | 2005-03-23 | 2013-02-22 | 후지 덴키 가부시키가이샤 | 압력 센서 장치 |
| WO2015045779A1 (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 力学量測定装置及びその製造方法 |
| US10578504B1 (en) | 2019-09-04 | 2020-03-03 | Custom Control Sensors, LLC. | Systems and methods for high voltage rating thin film sensors |
| US20220018726A1 (en) * | 2018-12-17 | 2022-01-20 | Robert Bosch Gmbh | Method of manufacturing a sensor set-up for determining at least one pressure of a fluid medium |
-
1999
- 1999-04-15 JP JP10861399A patent/JP3458761B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101236678B1 (ko) | 2005-03-23 | 2013-02-22 | 후지 덴키 가부시키가이샤 | 압력 센서 장치 |
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| DE102007012106B4 (de) * | 2006-03-15 | 2012-12-13 | Denso Corporation | Drucksensor |
| WO2015045779A1 (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 力学量測定装置及びその製造方法 |
| JPWO2015045779A1 (ja) * | 2013-09-30 | 2017-03-09 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 力学量測定装置及びその製造方法 |
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| US10578504B1 (en) | 2019-09-04 | 2020-03-03 | Custom Control Sensors, LLC. | Systems and methods for high voltage rating thin film sensors |
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| US11579032B2 (en) | 2019-09-04 | 2023-02-14 | Custom Control Sensors, LLC | Systems and methods for high voltage rating thin film sensors |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3458761B2 (ja) | 2003-10-20 |
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