JPS61230382A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
- Publication number
- JPS61230382A JPS61230382A JP7194185A JP7194185A JPS61230382A JP S61230382 A JPS61230382 A JP S61230382A JP 7194185 A JP7194185 A JP 7194185A JP 7194185 A JP7194185 A JP 7194185A JP S61230382 A JPS61230382 A JP S61230382A
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- JP
- Japan
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- silicon chip
- diaphragm
- joint surface
- polishing
- bonding
- Prior art date
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- Pending
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、シリコンチップとシリコン基板などをガラス
薄膜を介して陽極接合する半導体圧カセ/すに係り、特
開陽極接合により発生する残留応力を小さくするように
した半導体圧力センサに関する。
薄膜を介して陽極接合する半導体圧カセ/すに係り、特
開陽極接合により発生する残留応力を小さくするように
した半導体圧力センサに関する。
(従来技術)
第3図は%特開昭59−72775号公報等で公知の半
導体圧力変換器の説明図で、シリコンチップとシリコン
基板とを陽極接合する半導体素子を示しである。
導体圧力変換器の説明図で、シリコンチップとシリコン
基板とを陽極接合する半導体素子を示しである。
第3図(a)において% 1は圧力を感知する円板状の
シリコンのダイヤフラムであり% 2はダイヤフラムl
の開放面3を封じる円板状のシリコン基板である。シリ
コン基板20片面にはスバ、タリングによ抄ガラス薄膜
4が形成され、またシリコン基板2の中央には圧力導入
孔5が穿たれている。
シリコンのダイヤフラムであり% 2はダイヤフラムl
の開放面3を封じる円板状のシリコン基板である。シリ
コン基板20片面にはスバ、タリングによ抄ガラス薄膜
4が形成され、またシリコン基板2の中央には圧力導入
孔5が穿たれている。
また、ダイヤフラムlの開放面3の背部には半導体歪ゲ
ージ6が不純物の拡散により形成されている。
ージ6が不純物の拡散により形成されている。
第3図(blおいて、ダイヤ72ムlとシリコン基板2
は衝合されて400℃〜500℃に保持された恒温槽の
中に挿入される。被接合物であるダイヤフラム]は電源
8の正極がワイアリード9を介してダイヤフラム1とシ
リコン基板2との固定も兼用して接続され、電源8の負
極はシリコン基板2に接続される。
は衝合されて400℃〜500℃に保持された恒温槽の
中に挿入される。被接合物であるダイヤフラム]は電源
8の正極がワイアリード9を介してダイヤフラム1とシ
リコン基板2との固定も兼用して接続され、電源8の負
極はシリコン基板2に接続される。
電源8より約150ボルトの電圧を3〜5分間印加する
と400℃〜500℃の温度で軟化したガラス薄膜4に
電源8から印加された電圧による静電力によりダイヤフ
ラムlとシリコン基板2とが陽極接合される。
と400℃〜500℃の温度で軟化したガラス薄膜4に
電源8から印加された電圧による静電力によりダイヤフ
ラムlとシリコン基板2とが陽極接合される。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、陽極接合前にダイヤフラム1若しくはシ
リコン基板2にそりが生じていると、陽極接合に用いら
れるガラス薄膜4は剛性が大きく歪゛を吸収しないので
、そりのないシリコン基板2若しくはダイヤフラム1は
接合によってそりの影響を受ける。この結果、ダイヤフ
ラムlの形状が陽極接合の前後で変化し、残留応力が発
生する。
リコン基板2にそりが生じていると、陽極接合に用いら
れるガラス薄膜4は剛性が大きく歪゛を吸収しないので
、そりのないシリコン基板2若しくはダイヤフラム1は
接合によってそりの影響を受ける。この結果、ダイヤフ
ラムlの形状が陽極接合の前後で変化し、残留応力が発
生する。
第4図は、ダイヤフラム1が平面度曳く構成され、シリ
コン基板2にそりか生じている場合に、陽極接合後ダイ
ヤフラムlにどれだけのそりが生じ残留応力が発生する
かを示すための説明図である。ダイヤフラム1及びシリ
コン基板の直径は5mmで板厚は200μmKなってい
る。第4図(a)に示すようにシリコン基板2の中央部
と周縁部より定まる平面とが0.041Jmずれる上知
を生じていると仮定する。このとき、第4図(b) K
示す如く計算によれば、陽極接合後ダイヤフラムlの中
央部と周縁部より定まる平面とが0.02 p mずれ
るそりを発生し、ダイヤフラム1の半導体歪ゲージ6を
形成した主面には最大残留応力として。
コン基板2にそりか生じている場合に、陽極接合後ダイ
ヤフラムlにどれだけのそりが生じ残留応力が発生する
かを示すための説明図である。ダイヤフラム1及びシリ
コン基板の直径は5mmで板厚は200μmKなってい
る。第4図(a)に示すようにシリコン基板2の中央部
と周縁部より定まる平面とが0.041Jmずれる上知
を生じていると仮定する。このとき、第4図(b) K
示す如く計算によれば、陽極接合後ダイヤフラムlの中
央部と周縁部より定まる平面とが0.02 p mずれ
るそりを発生し、ダイヤフラム1の半導体歪ゲージ6を
形成した主面には最大残留応力として。
σ= 0.05 (kgfzfnm2)σ6 = 0.
05 (kgtAnm2)が生じることが確認された。
05 (kgtAnm2)が生じることが確認された。
ここにσはダイヤフ2ムlの半径方向の応力、σθは円
周方向の応力を表わす、この残留応力によって、半導体
歪ゲージ°0τに0″″苛Vごエヵや7ケ。1□8□オ
るという問題点があった。
周方向の応力を表わす、この残留応力によって、半導体
歪ゲージ°0τに0″″苛Vごエヵや7ケ。1□8□オ
るという問題点があった。
本発明は、上記の問題点を解決したもので、シリコンチ
ップ若しくはシリコン基板にそりがあっても、陽極接合
により残留応力が発生しない半導体圧力センナを実現す
ることを目的とする。
ップ若しくはシリコン基板にそりがあっても、陽極接合
により残留応力が発生しない半導体圧力センナを実現す
ることを目的とする。
(問題点を解決するための手段)
このような目的を達成する本発明は、一方の主面に圧力
検出素子が形成された第1のシリコンチップと、この第
1のシリコンチップの反対側の主面(以下接合面という
)と接合される接合面にガラス薄膜を有する第2のシリ
コンチップとからなる半導体上ンサにおいて、前記第1
シリコンチ。
検出素子が形成された第1のシリコンチップと、この第
1のシリコンチップの反対側の主面(以下接合面という
)と接合される接合面にガラス薄膜を有する第2のシリ
コンチップとからなる半導体上ンサにおいて、前記第1
シリコンチ。
プの接合面と前記第2シリコンチップの接合面の少なく
とも一方を平面度を高くするように研磨加工後に鏡面仕
上げし1次にこれらの接合面の間に電圧を印加して前記
第1及び第2シリコンチップを陽極接合したことを特徴
とするものである。
とも一方を平面度を高くするように研磨加工後に鏡面仕
上げし1次にこれらの接合面の間に電圧を印加して前記
第1及び第2シリコンチップを陽極接合したことを特徴
とするものである。
(実施例)
以下図面に基づいて本発明を説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す説明図である。
尚第1図において、前記第3図と同一作用をするものK
は同一符号をつけ説明を省略する。図において、10は
ダイヤフラム1の主面に形成されたせん断力検出素子、
11はダイヤフラムlの反対側の主面に形成された接合
面、 12はガラス薄膜4の開放面たる接合面である。
は同一符号をつけ説明を省略する。図において、10は
ダイヤフラム1の主面に形成されたせん断力検出素子、
11はダイヤフラムlの反対側の主面に形成された接合
面、 12はガラス薄膜4の開放面たる接合面である。
第1図(a)は陽極接合前のダイヤフラムlとシリコン
基板2とを示し、ここではダイヤ7:7AIKそbが生
じている。ダイヤフラム1の厚さは200μm程度であ
り1反りを除くために接合面11を研摩する厚さは0.
11Jm程度である。従って第1同色)に示す如くに接
合面11を研摩機等により平面度を高くしてそりを除く
ように研摩した後鏡面仕上げする。
基板2とを示し、ここではダイヤ7:7AIKそbが生
じている。ダイヤフラム1の厚さは200μm程度であ
り1反りを除くために接合面11を研摩する厚さは0.
11Jm程度である。従って第1同色)に示す如くに接
合面11を研摩機等により平面度を高くしてそりを除く
ように研摩した後鏡面仕上げする。
その後、第1図(c)に示すように陽極接合すれば。
接合後の半導体圧力変換器には第1図(d)に示すよう
にダイヤフラム1の形状が第1図(b) K示したもの
と変化していないので、ダイヤフラム1に残留応力が生
じない。
にダイヤフラム1の形状が第1図(b) K示したもの
と変化していないので、ダイヤフラム1に残留応力が生
じない。
せん断力検出素子10における主応力をσ、σでy
あられすと、せん断力τは次式で表わされる。
y
τ = □
陽極接合前のダイヤフラムIKは応力が作用していない
ので、せん断力τは零になっている。陽極接合前にダイ
ヤフラム1のそりを除いているのI陽極接合後もダイヤ
フラム1は平面のままであるため、せん断力τはやはり
零になっている。即ち陽極接合の前後で零点が変化しな
い。
ので、せん断力τは零になっている。陽極接合前にダイ
ヤフラム1のそりを除いているのI陽極接合後もダイヤ
フラム1は平面のままであるため、せん断力τはやはり
零になっている。即ち陽極接合の前後で零点が変化しな
い。
第2図は本発明の他の実施例を示す構成図で、シリコン
基板2にそりが生じている場合を示している。ガラス薄
膜4は厚さ3〜5!mであり、シリコン基板2のそりを
除くために必要な研摩量は0.11Jm程度であるから
、ガラス薄膜4を研摩しても陽極接合に悪影響を及埋さ
ない。そこで第2図(b)K示す如く接合面12をそ抄
を除くように鏡面仕上げする。
基板2にそりが生じている場合を示している。ガラス薄
膜4は厚さ3〜5!mであり、シリコン基板2のそりを
除くために必要な研摩量は0.11Jm程度であるから
、ガラス薄膜4を研摩しても陽極接合に悪影響を及埋さ
ない。そこで第2図(b)K示す如く接合面12をそ抄
を除くように鏡面仕上げする。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、接
合面11.12を陽極接合前に平面度を高くするように
鏡面仕上げしてもよい。
合面11.12を陽極接合前に平面度を高くするように
鏡面仕上げしてもよい。
また本発明は半導体圧力センサに限定されるものではな
く、差圧膨圧力センナでもよく、要するにシリコンチッ
プをガラス薄膜を有するシリコン基板に陽極接合する工
程を含む半導体センサであればよい。
く、差圧膨圧力センナでもよく、要するにシリコンチッ
プをガラス薄膜を有するシリコン基板に陽極接合する工
程を含む半導体センサであればよい。
(発明の効果)
以上述べたように本発明によれば、陽極接合前にシリコ
ンチップ又はシリコン基板に生じたそ9を研摩により除
いているので、陽極接合の前後で残留応力が発生せず、
センサの零点変動なく、そのため長期安定性が良く信頼
性の高い半導体圧力センサを実現できる。
ンチップ又はシリコン基板に生じたそ9を研摩により除
いているので、陽極接合の前後で残留応力が発生せず、
センサの零点変動なく、そのため長期安定性が良く信頼
性の高い半導体圧力センサを実現できる。
第1固状本発明の一実施例を示す構成図、第2図は本発
明の他の実施例を示す構成図、第3図は従来装置の構成
図、第4図は従来装置におけるそりの影響を計算した場
合の説明図である。 1・・・ダイヤフラム、2・・・シリコン基板、4・・
・ガラス薄膜、 10・・・せん断力検出素子、11.
12・・・接合面。
明の他の実施例を示す構成図、第3図は従来装置の構成
図、第4図は従来装置におけるそりの影響を計算した場
合の説明図である。 1・・・ダイヤフラム、2・・・シリコン基板、4・・
・ガラス薄膜、 10・・・せん断力検出素子、11.
12・・・接合面。
Claims (1)
- 一方の主面に圧力検出素子が形成された第1のシリコン
チップと、この第1のシリコンチップの反対側の主面(
以下接合面という)と接合される接合面にガラス薄膜を
有する第2のシリコンチップとからなる半導体センサに
おいて、前記第1シリコンチップの接合面と前記第2シ
リコンチップの接合面の少なくとも一方を平面度を高く
するように研磨加工後に鏡面仕上げし、次にこれらの接
合面の間に電圧を印加して前記第1及び第2シリコンチ
ップを陽極接合したことを特徴とする半導体圧力センサ
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7194185A JPS61230382A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7194185A JPS61230382A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61230382A true JPS61230382A (ja) | 1986-10-14 |
Family
ID=13475034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7194185A Pending JPS61230382A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61230382A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6363737U (ja) * | 1986-10-15 | 1988-04-27 | ||
JPS6367841U (ja) * | 1986-10-20 | 1988-05-07 | ||
JPH0269630A (ja) * | 1988-09-05 | 1990-03-08 | Nippon Denso Co Ltd | 半導体圧力センサ |
JPH02151076A (ja) * | 1988-12-01 | 1990-06-11 | Nippondenso Co Ltd | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
WO1999035477A1 (de) * | 1998-01-09 | 1999-07-15 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches bauelement |
WO2003004403A3 (de) * | 2001-07-05 | 2003-10-30 | Bosch Gmbh Robert | Mikromechanische kappenstruktur und entsprechendes herstellungsverfahren |
WO2009104544A1 (ja) * | 2008-02-19 | 2009-08-27 | アルプス電気株式会社 | 半導体圧力センサの製造方法 |
WO2009104545A1 (ja) * | 2008-02-19 | 2009-08-27 | アルプス電気株式会社 | 半導体圧力センサの製造方法 |
CN108254106A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-06 | 中国科学院半导体研究所 | 一种硅硅玻璃硅四层结构谐振式mems压力传感器制备方法 |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP7194185A patent/JPS61230382A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6363737U (ja) * | 1986-10-15 | 1988-04-27 | ||
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US6465854B1 (en) | 1998-01-09 | 2002-10-15 | Robert Bosch Gmbh | Micromechanical component |
WO2003004403A3 (de) * | 2001-07-05 | 2003-10-30 | Bosch Gmbh Robert | Mikromechanische kappenstruktur und entsprechendes herstellungsverfahren |
US7294894B2 (en) | 2001-07-05 | 2007-11-13 | Robert Bosch Gmbh | Micromechanical cap structure and a corresponding production method |
WO2009104544A1 (ja) * | 2008-02-19 | 2009-08-27 | アルプス電気株式会社 | 半導体圧力センサの製造方法 |
WO2009104545A1 (ja) * | 2008-02-19 | 2009-08-27 | アルプス電気株式会社 | 半導体圧力センサの製造方法 |
CN108254106A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-06 | 中国科学院半导体研究所 | 一种硅硅玻璃硅四层结构谐振式mems压力传感器制备方法 |
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