JP4570912B2 - Vacuum-sealed inertial force sensor - Google Patents
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Description
この発明は、真空封止するためにゲッター剤を挿入する慣性力センサにおいて、ゲッター剤を確実、簡単に挿入することが可能な慣性力センサに関する。 The present invention relates to an inertial force sensor that can insert a getter agent reliably and easily in an inertial force sensor that inserts a getter agent for vacuum sealing.
ゲッター剤を挿入する慣性力センサは、図7に示されるような構造が知られていた。 The inertial force sensor for inserting the getter agent has a known structure as shown in FIG.
即ち、慣性力を検出するために加工された半導体基板A(例えばSi)と、第一の絶縁体基板11(例えばガラス基板)と第二の絶縁体基板10(例えばガラス基板)が陽極接合されている。半導体基板Aには、慣性力を検出するための構造体1が形成され、かつ、構造体1を真空に封止するため、構造体1を囲むように半導体の壁2、3が形成され、かつ、ゲッター剤20を挿入するための壁4が形成されている。ゲッター剤20を挿入するための壁4には、横方向に溝5が設けられ、溝5を通して、慣性力を検出するための構造体1の空間と、ゲッター剤20の挿入されている空間が接続されている。
That is, the semiconductor substrate A (for example, Si) processed to detect inertial force, the first insulator substrate 11 (for example, glass substrate), and the second insulator substrate 10 (for example, glass substrate) are anodically bonded. ing. In the semiconductor substrate A, a
慣性力を検出するセンサは、慣性力によってセンサの変位を検出するのが一般的であり、センサの変位を大きくするためには、大気中よりもセンサを真空中に配置する方が望ましい。 The sensor for detecting the inertial force generally detects the displacement of the sensor by the inertial force. In order to increase the displacement of the sensor, it is desirable to arrange the sensor in a vacuum rather than in the atmosphere.
真空中で図7の半導体基板Aと絶縁体基板10、11を陽極接合しても、陽極接合時に、ガスが発生し、センサを真空に封止することができないため、ゲッター剤20を挿入して、陽極接合時に発生するガスを吸収する事で、センサを真空に封止している。
Even if the semiconductor substrate A and the
また、センサを駆動したり、センサからの信号を外部へ取り出すための電極等は必要になるが、ここでは割愛している(例えば、非特許文献1参照。)。
従来の真空封止しる慣性力センサでは、ゲッター剤を狭い空間に配置する必要があり、さらに、ゲッター剤の粉が接合部分に入りこみ、接合時の歩留まりを低下させるという課題があった。 In conventional inertial force sensors that are vacuum-sealed, it is necessary to place the getter agent in a narrow space, and further, there is a problem that the getter agent powder enters the bonded portion and reduces the yield at the time of bonding.
そこで、この発明の目的は従来のこのような課題を解決するために、生産性が高い真空封止する慣性力センサを得ることを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to obtain an inertial force sensor for vacuum sealing with high productivity in order to solve the conventional problems.
本願発明にかかる真空封止する慣性力センサは、第一の絶縁体基板と、
前記第一の絶縁体基板上に接合され、かつ、慣性力を検出するための加工とゲッター剤を挿入するための加工が施された第一の半導体基板と、前記第一の半導体基板に形成された空間の一部にゲッター剤が配置され、かつ、前記第一の半導体基板上に接合された、第二の絶縁体基板とを有し、前記第一の絶縁体基板と、前記第二の絶縁体基板に挟まれた、慣性力を検出するための加工が施された前記第一の半導体基板の空間が真空に保たれるように、真空封止された慣性力センサにおいて、前記第一の半導体基板のゲッター剤を挿入するための加工は、テーパーが施されている慣性力センサ。
The inertial force sensor for vacuum sealing according to the present invention includes a first insulator substrate,
Formed on the first semiconductor substrate, bonded to the first insulator substrate, and processed to detect inertial force and processed to insert a getter agent, and the first semiconductor substrate A getter agent is disposed in a part of the formed space, and has a second insulator substrate bonded onto the first semiconductor substrate, the first insulator substrate, and the second insulator substrate. In the inertial force sensor sealed in vacuum so that the space of the first semiconductor substrate, which has been processed for detecting the inertial force, is sandwiched between the insulating substrates, the vacuum is sealed. The process for inserting the getter agent of one semiconductor substrate is an inertial force sensor that is tapered.
さらに、本願発明にかかる真空封止する慣性力センサは、前記第一の半導体基板のゲッター剤を挿入するための加工は、上下両側面からテーパーが施されている。 Further, in the inertial force sensor for vacuum sealing according to the present invention, the processing for inserting the getter agent of the first semiconductor substrate is tapered from both upper and lower side surfaces.
またさらに、本願発明にかかる真空封止する慣性力センサは、前記第一の半導体基板のゲッター剤を挿入するための加工は、片面からテーパーが施され、かつ、他方の面からは、ほぼ垂直に削られている。 Still further, in the inertial force sensor for vacuum sealing according to the present invention, the process for inserting the getter agent of the first semiconductor substrate is tapered from one side and substantially perpendicular from the other side. It has been shaved.
さらに、本願発明にかかる真空封止する慣性力センサは、前記第一の絶縁体基板にゲッター剤を挿入するための窪みが形成されている。 Further, in the inertial force sensor for vacuum sealing according to the present invention, a recess for inserting a getter agent is formed in the first insulator substrate.
またさらに、本願発明にかかる真空封止する慣性力センサは、第一の絶縁体基板と、前記第一の絶縁体基板上に接合され、かつ、慣性力を検出するための加工が施された第一の半導体基板と、前記第一の半導体基板上に接合された、第二の絶縁体基板と、前記第一の絶縁体基板の下に、接合されたゲッター剤を挿入する空間を有する第二の半導体基板と、前記第二の半導体基板に形成された空間の一部にゲッター剤が配置され、前記第二の半導体基板の下に接合された第三の絶縁体基板を有する慣性力センサにおいて、前記第一の半導体基板の空間と、前記ゲッター剤が配置された前記第二の半導体基板の空間の一部が、前記第一の絶縁体基板に設けられた少なくとも一つの貫通孔によって、接続され、かつ、その空間が真空であることを特徴とする。 Furthermore, the inertial force sensor for vacuum sealing according to the present invention is bonded to the first insulator substrate and the first insulator substrate, and is processed to detect the inertial force. A first semiconductor substrate; a second insulator substrate bonded on the first semiconductor substrate; and a space for inserting a bonded getter agent under the first insulator substrate. An inertial force sensor comprising: a second semiconductor substrate; and a third insulator substrate in which a getter agent is disposed in a part of a space formed in the second semiconductor substrate and bonded under the second semiconductor substrate In, the space of the first semiconductor substrate and a part of the space of the second semiconductor substrate in which the getter agent is disposed are formed by at least one through hole provided in the first insulator substrate. It is connected and the space is vacuum To.
本願発明にかかる真空封止する慣性力センサは、ゲッター剤を確実、簡単に挿入することで、ゲッター剤から発生される砂塵の影響を極力抑えることが可能で、生産性高く真空封止する慣性力センサを作製できるという効果がある。 The inertial force sensor for vacuum sealing according to the present invention can suppress the influence of dust generated from the getter agent as much as possible by inserting the getter agent reliably and easily, and the inertia for vacuum sealing with high productivity. There is an effect that a force sensor can be manufactured.
上記課題を解決するために、この発明では真空封止する慣性力センサにおいて、ゲッター剤の挿入部分の半導体にテーパー加工を施し、ゲッター剤を簡単かつ確実に配置できるようにした。 In order to solve the above-described problems, in the inertial force sensor that is vacuum-sealed in the present invention, the getter agent is inserted into the semiconductor at a tapered portion so that the getter agent can be arranged easily and reliably.
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第一の実施例を示す真空封止する慣性力センサである。従来の図7との違いは、半導体基板Aの加工において、構造体1を囲むように形成されている半導体の壁3及び、ゲッター剤20を挿入するための壁4に、テーパー加工が施され、それぞれ、103及び104となっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an inertial force sensor for vacuum sealing according to a first embodiment of the present invention. The difference from the conventional FIG. 7 is that, in the processing of the semiconductor substrate A, the
半導体基板Aと第一の絶縁体基板11が陽極接合されたのち、ゲッター剤20を、半導体の壁103と104で囲まれた空間に配置する(落とし込む)。その際、図1に示すように、半導体基板をテーパー加工する事で、スムーズにゲッター剤20を、配置することが可能である。
After the semiconductor substrate A and the first insulator substrate 11 are anodically bonded, the
仮に、ゲッター剤を挿入する時に、ゲッター剤から砂塵が発生したとしても、その砂塵は、下に落ち、半導体基板と第二の絶縁体基板10の接合面に砂塵が残り、接合不良が発生するのを防ぐ事が出きる。
Even if sand dust is generated from the getter agent when the getter agent is inserted, the sand dust falls down and remains on the bonding surface between the semiconductor substrate and the
半導体基板のテーパー加工は、下からRIE等の異方性ドライ・エッチングを行い、上から、TMAHやKOH等の異方性ウエット・エッチングを行う事で、簡単に加工する事ができる。 The taper processing of the semiconductor substrate can be easily performed by performing anisotropic dry etching such as RIE from the bottom and anisotropic wet etching such as TMAH and KOH from the top.
図2は、本発明の第二の実施例を示す真空封止する慣性力センサである。図1との違いは、半導体基板Aの加工において、構造体1を囲むように形成されている半導体の壁103及び、ゲッター剤20を挿入するための壁104に、上下からテーパー加工が施され、それぞれ、113及び114となっている。これによって、ゲッター剤20を挿入する空間が広がり、より多くのゲッター剤を配置することが可能となっている。
FIG. 2 shows an inertial force sensor for vacuum sealing showing a second embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 is that, in the processing of the semiconductor substrate A, the
ゲッターの効果を上げるには、より多くのゲッター剤とともに、封止するのが望ましいが、多くのゲッター剤を挿入するためには、より多くの空間を必要とし、即ち、センサのサイズが大きくなり、センサのコストが上がる。そこで、本発明の第二の実施例では、上下からテーパー加工を施す事で、実施例1と同様に、ゲッター剤を挿入しやすくし、かつ、ゲッター剤を配置するための空間を増やしたので、センサのサイズはそのままで、より多くのゲッターの効果を得る事が出きる。 To getter effectiveness, it is desirable to seal with more getter agent, but inserting more getter agent requires more space, i.e. the size of the sensor increases. The cost of the sensor goes up. Therefore, in the second embodiment of the present invention, by performing taper processing from the top and bottom, the getter agent can be easily inserted and the space for arranging the getter agent is increased as in the first embodiment. It is possible to obtain more getter effects without changing the size of the sensor.
また、図3に示すように、図1に対して構造体1を囲むように形成されている半導体の壁103及び、ゲッター剤20を挿入するための壁104に対して、下からのエッチング領域を拡大する事で、それぞれ、123及び124となっている。これによって、ゲッター剤20を挿入する空間が広がり、より多くのゲッター剤を配置することが可能となっている。
Further, as shown in FIG. 3, an etching region from below is formed on the
図4は、本発明の第三の実施例を示す真空封止する慣性力センサである。図3との違いは、絶縁体基板11に対して、窪みを形成したことで、より多くのゲッター剤を配置することが可能となっている。 FIG. 4 shows an inertial force sensor for vacuum sealing showing a third embodiment of the present invention. The difference from FIG. 3 is that a recess is formed in the insulator substrate 11 so that more getter agents can be arranged.
図5は、本発明の第四の実施例を示す真空封止する慣性力センサである。図6との違いは、絶縁体基板11に対して、少なくとも1つの貫通孔8を形成している。さらに、第一の半導体基板Aと第一の絶縁体基板11と第二の絶縁体基板10は、先に陽極接合し、その後、第二の半導体基板Bと第一の絶縁体基板11を陽極接合する。第二の半導体基板Bは、四角く囲むように壁6、7を形成し、その後、ゲッター剤20を配置(挿入)して、真空中で第三の絶縁体基板12と第二の半導体基板Bを陽極接合する。
FIG. 5 shows an inertial force sensor for vacuum sealing according to a fourth embodiment of the present invention. The difference from FIG. 6 is that at least one through
作製方法としては、第一の半導体基板Aと、第一及び、第二の絶縁体基板11、10を陽極接合後、先に、第二の半導体基板Bと、第三の絶縁体基板12を接合し、ゲッター剤20を配置後に、第二の半導体基板Bと、第一の絶縁体基板10を接合しても良い。その場合は、半導体基板Bに施してあるテーパーは、上側に形成したほうが良い。
As a manufacturing method, after the first semiconductor substrate A and the first and
ゲッター剤20の空間と、慣性力を検出するための構造体1の周囲の空間は、溝5と貫通孔8によって、つながっているため、構造体1の周囲の空間を真空にすることが可能である。
Since the space of the
このような構造にすることで、ゲッター剤20を簡単にかつ、大量に配置することが可能となる。
With such a structure, the
また、図5の構造体では、図1と同様に、ゲッター剤20を配置しやすいように、半導体基板Bの壁6、7にテーパー加工を施しているが、図5の場合、ゲッター剤20を配置する領域が広いので、テーパー加工の有無によらず、簡単、確実にゲッター剤を配置することが可能となる。
Further, in the structure of FIG. 5, the
また、図6に示すように、貫通孔8で、直接構造体1の周囲の空間と、ゲッター剤20の配置してある空間をつないでも構わない。その場合、ゲッター剤20が、構造体1の空間に入りこまないように、貫通孔8の大きさは、ゲッター剤20の大きさよりも、小さくする。
Further, as shown in FIG. 6, the space around the
また、実施例1〜4において、ゲッター剤を配置する空間は一つとして、説明してきたが、複数存在しても構わない。 Moreover, in Examples 1-4, although the space which arrange | positions a getter agent has been demonstrated as one, multiple may exist.
以上説明したように、本発明によれば真空封止する慣性力センサにおいて、ゲッター剤を挿入しやすくするためのテーパー加工を施す事で、簡単かつ確実に、生産性が高い真空封止する慣性力センサを得ることが可能となる。 As described above, according to the present invention, in the inertial force sensor for vacuum sealing, by performing a taper process for facilitating insertion of the getter agent, the inertia for vacuum sealing with high productivity can be achieved easily and reliably. A force sensor can be obtained.
1 慣性力を検出するための構造体
5,8 貫通孔
10、11,12 絶縁体基板
20 ゲッター剤
A、B 半導体
DESCRIPTION OF
A, B semiconductor
Claims (3)
慣性力を検出するための構造体と、前記構造体及びゲッター剤との周囲を取り囲む第1の壁と、前記構造体と前記ゲッター剤とを分離するための第2の壁とを有する、前記第一の絶縁体基板上に接合された半導体基板と、
前記半導体基板の上に接合された、第二の絶縁体基板と、
を有し、前記第一の絶縁体基板と、前記第二の絶縁体基板に挟まれた、前記構造体が配置された第1の空間と前記ゲッター剤が配置された第2の空間とが真空に保たれるように、真空封止された慣性力センサにおいて、
前記第2の空間を取り囲む、前記第1の壁および前記第2の壁の、前記第二の絶縁体基板と接する部分にはテーパーが施され、前記第1の壁及び前記第2の壁の、前記第一の絶縁体基板と接する部分には、テーパーが施されておらず前記第一の絶縁体基板に対しほぼ垂直となっていることを特徴とする真空封止された慣性力センサ。 A first insulator substrate;
A structure for detecting inertial force; a first wall surrounding the structure and the getter agent; and a second wall for separating the structure and the getter agent. A semiconductor substrate bonded onto the first insulator substrate;
A second insulator substrate bonded onto the semiconductor substrate;
A first space in which the structure is disposed and a second space in which the getter agent is disposed, which is sandwiched between the first insulator substrate and the second insulator substrate. In an inertial force sensor sealed in a vacuum so that it is kept in vacuum,
A portion of the first wall and the second wall that surrounds the second space and in contact with the second insulator substrate is tapered , and the first wall and the second wall A vacuum sealed inertial force sensor characterized in that a portion in contact with the first insulator substrate is not tapered and is substantially perpendicular to the first insulator substrate .
前記第一の絶縁体基板上に接合され、かつ、慣性力を検出するための加工が施された第一の半導体基板と、
前記第一の半導体基板上に接合された、第二の絶縁体基板と、
前記第一の絶縁体基板の下に接合された、ゲッター剤を挿入する空間を有する第二の半導体基板と、
前記第二の半導体基板に形成された空間の一部に配置されたゲッター剤と、
前記第二の半導体基板の下に接合された第三の絶縁体基板を有する慣性力センサにおいて、
前記第一の半導体基板の空間と、前記ゲッター剤が配置された前記第二の半導体基板の空間の一部が、前記第一の絶縁体基板に設けられた少なくとも一つの貫通孔によって、接続され、かつ、その空間が真空であり、前記第二の半導体基板が前記第三の絶縁体基板と接する部分にはテーパーが施され、前記第1の壁及び前記第2の壁の、前記第一の絶縁体基板と接する部分には、テーパーが施されておらず前記第一の絶縁体基板に対しほぼ垂直となっていることを特徴とする真空封止された慣性力センサ。 A first insulator substrate;
A first semiconductor substrate bonded onto the first insulator substrate and subjected to processing for detecting inertial force;
A second insulator substrate bonded onto the first semiconductor substrate;
A second semiconductor substrate bonded under the first insulator substrate and having a space for inserting a getter agent;
A getter agent disposed in a part of the space formed in the second semiconductor substrate;
In an inertial force sensor having a third insulator substrate bonded under the second semiconductor substrate,
A space of the first semiconductor substrate and a part of the space of the second semiconductor substrate in which the getter agent is disposed are connected by at least one through hole provided in the first insulator substrate. And the space is a vacuum, and the portion where the second semiconductor substrate is in contact with the third insulator substrate is tapered , and the first wall and the second wall of the first wall A vacuum sealed inertial force sensor characterized in that a portion in contact with the insulator substrate is not tapered and is substantially perpendicular to the first insulator substrate .
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