JPS63117233A - 圧力センサーの製造方法 - Google Patents
圧力センサーの製造方法Info
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- JPS63117233A JPS63117233A JP62274625A JP27462587A JPS63117233A JP S63117233 A JPS63117233 A JP S63117233A JP 62274625 A JP62274625 A JP 62274625A JP 27462587 A JP27462587 A JP 27462587A JP S63117233 A JPS63117233 A JP S63117233A
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Classifications
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- G—PHYSICS
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B2210/64—Interconnection or interfacing through or under capping or via rear of substrate in microsensors
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (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】
(1)@明の分野
本発明は、2つのシリコンウェーハがその間にある薄い
ガラス層と共に陽極結合されている、変容室圧カドラン
スデューサーを製造する方法に関する。
ガラス層と共に陽極結合されている、変容室圧カドラン
スデューサーを製造する方法に関する。
(2)従来の技術
米国特許第4,415.948号は2つの高度にr−ピ
ングさn九シリコンウェーハで、その1つに腐刻さまた
空胴を有するものを、1つのウェーハ上に析出さルた中
間のガラス被覆を使用することにより結合することを教
示している。その他方のウェーハは靜゛框精合にエリ被
覆さnたウェーI・に封止さ八る。この装置において、
シリコン自身が導電体の役をなし、フィードスルーは使
用さnない。この′#許に、−度にドーピングされたシ
リコンウェーハが使用さnる場合およびシリコンウェー
ハの間に囲い込まnた空胴の内1Il11表面上の強属
化’it惚への接触がその一度にドーピングされたシリ
コンの中の島い尋11L注の通路によってなさ匹る場合
に有利に用いることのできる特別な構成を教示もしなけ
nは示唆もしていない。
ングさn九シリコンウェーハで、その1つに腐刻さまた
空胴を有するものを、1つのウェーハ上に析出さルた中
間のガラス被覆を使用することにより結合することを教
示している。その他方のウェーハは靜゛框精合にエリ被
覆さnたウェーI・に封止さ八る。この装置において、
シリコン自身が導電体の役をなし、フィードスルーは使
用さnない。この′#許に、−度にドーピングされたシ
リコンウェーハが使用さnる場合およびシリコンウェー
ハの間に囲い込まnた空胴の内1Il11表面上の強属
化’it惚への接触がその一度にドーピングされたシリ
コンの中の島い尋11L注の通路によってなさ匹る場合
に有利に用いることのできる特別な構成を教示もしなけ
nは示唆もしていない。
米国特許第4.420.790号に、二ば化ケイ素の不
動態化層により被覆した2枚のシリコン板の間にシリコ
ンスペーサーを挿入することにより、また二酸化ケイ素
と窒化ケイ素の層を組合わすことにより空胴を形成する
ことを教示している。こnらの層はコンデンサー電極!
極を゛電気的に絶縁する。
動態化層により被覆した2枚のシリコン板の間にシリコ
ンスペーサーを挿入することにより、また二酸化ケイ素
と窒化ケイ素の層を組合わすことにより空胴を形成する
ことを教示している。こnらの層はコンデンサー電極!
極を゛電気的に絶縁する。
センサー空胴は着封されないで、周囲に対して開放され
℃いる。2枚のシリコン板μμんだ降起により結合され
ており、そして板の間の間隔はスペーサーにより一定に
維持されている。
℃いる。2枚のシリコン板μμんだ降起により結合され
ており、そして板の間の間隔はスペーサーにより一定に
維持されている。
米国特許!4,424.713号はガラス、シリコンお
よびガラスの板から成るセンサー構造を1乍ることを教
示している。シリコンはガラスに対して靜′a結合によ
り封止されている。シリコン板は両側に空胴を有し、一
方の側の上の空胴は他の側のものより大きくて、シリコ
ンのp#膜に応力沫去を与える。この特許の教示ば、圧
力センサーのシリコン崗腺かがラス板に七の前と後の表
面両方に陽極精舎により結合さnでいるがラス−シリコ
ン界面における応力を除去することを含む。ガラス板の
上の電極への接触はがラス板の中の金属化された孔によ
ってなされる。
よびガラスの板から成るセンサー構造を1乍ることを教
示している。シリコンはガラスに対して靜′a結合によ
り封止されている。シリコン板は両側に空胴を有し、一
方の側の上の空胴は他の側のものより大きくて、シリコ
ンのp#膜に応力沫去を与える。この特許の教示ば、圧
力センサーのシリコン崗腺かがラス板に七の前と後の表
面両方に陽極精舎により結合さnでいるがラス−シリコ
ン界面における応力を除去することを含む。ガラス板の
上の電極への接触はがラス板の中の金属化された孔によ
ってなされる。
米国特許第4.390.925号は、ガラス板に靜1的
に結合されたシリコン板の中に多数の相互に接続された
空胴を有するセンサーを作ることを教示する。そのよう
な構造は高圧センサーであると教示されている。
に結合されたシリコン板の中に多数の相互に接続された
空胴を有するセンサーを作ることを教示する。そのよう
な構造は高圧センサーであると教示されている。
米国特許第4,184.189号は、封止用がラス混合
物により約500°Oで結合された2枚の金属化ガラス
板を有するセンサーを作ることを教示rる。板の間の間
隔はジムストック(論整用具、例えは、ガラス封止用ス
ペーサーリング)により達成される。コンデンサーのた
めの金属化ガードリングが1史用さ扛る。
物により約500°Oで結合された2枚の金属化ガラス
板を有するセンサーを作ることを教示rる。板の間の間
隔はジムストック(論整用具、例えは、ガラス封止用ス
ペーサーリング)により達成される。コンデンサーのた
めの金属化ガードリングが1史用さ扛る。
米国符、ff−第4.207,604号ζ、ガラスフリ
ットを融解することにより封止され之一対の金属化絶縁
板を有する圧力センサーを作ることを教示する。コンデ
ンサー用金属化が−v IJングが使用される。
ットを融解することにより封止され之一対の金属化絶縁
板を有する圧力センサーを作ることを教示する。コンデ
ンサー用金属化が−v IJングが使用される。
米国特許第4.345.299号は、容量性トランスデ
ユーサ−を形成するため円形封止リングを有する2枚の
金属化セラミック支持体を使用することを教示する。
ユーサ−を形成するため円形封止リングを有する2枚の
金属化セラミック支持体を使用することを教示する。
米国特許第4,177.496号は一対の薄い絶縁板(
アルミナ石英、パイレックス)を金属化してコンデンサ
ーを形成することを教示する。がラスフリット筐たはセ
ラミック基材を焼き付けて封止する。
アルミナ石英、パイレックス)を金属化してコンデンサ
ーを形成することを教示する。がラスフリット筐たはセ
ラミック基材を焼き付けて封止する。
米国特許5g4,261,086号は、腐刻さGた空胴
な有する1枚のシリコンウェーハを使用しかつそれを比
較的厚いガラス支持体(例えは、1 ag〜21111
)に陽&結合することによりセンサーを作ることを教示
する。コンデンサー電極はガラスを金属化すること、お
よびシリコン空胴の狭面を高度rこドーピングすること
VCより形成さ匹る。電気的接触はガラス中の金属化し
た孔ン通して作られる。
な有する1枚のシリコンウェーハを使用しかつそれを比
較的厚いガラス支持体(例えは、1 ag〜21111
)に陽&結合することによりセンサーを作ることを教示
する。コンデンサー電極はガラスを金属化すること、お
よびシリコン空胴の狭面を高度rこドーピングすること
VCより形成さ匹る。電気的接触はガラス中の金属化し
た孔ン通して作られる。
米国特許第4.386,453号に、ガラス支持体に陽
極結合され℃、腐刻さ几た空胴を有する1枚のクリコン
ウェーハを使用することによりセンサーを作ることを教
示する。がラス中にあけられた孔の金属被覆がある。金
属被覆さ往た孔にコンデンサープレートへ接触を作るた
めの電気的フィードスルーとして使用される。
極結合され℃、腐刻さ几た空胴を有する1枚のクリコン
ウェーハを使用することによりセンサーを作ることを教
示する。がラス中にあけられた孔の金属被覆がある。金
属被覆さ往た孔にコンデンサープレートへ接触を作るた
めの電気的フィードスルーとして使用される。
たとい既知の容量型圧力センサーがあるにしても、感知
用空胴の密封の維持において改善さルた信頼性を有しか
つ加熱サイクルによって不利な影響を受けない圧力セン
サーを持つ必要はなお存続する。これらに本発明が克服
する若干の問題である。
用空胴の密封の維持において改善さルた信頼性を有しか
つ加熱サイクルによって不利な影響を受けない圧力セン
サーを持つ必要はなお存続する。これらに本発明が克服
する若干の問題である。
発明の資約
本発明に、空胴な有するシリコンウェーハをシリコン支
持体にパイレックスガラス層を介して陽極結合にエリ結
合してn−型シリコン中に高度にr−ピングされたp十
通路の電気的フィードスルーを有する容量性圧力センサ
ーを形成する技術を含む。1つのコンデンサー電極が高
度にドーピングさnたシリコン六回である場合には、パ
イレックス/金属/パイレックスのサンドインチ層が結
合区域に用いられる。両方の′成極が誘電層によりシリ
コン支持体から絶縁されている場合には、直接のシリコ
ン/パイレックス結合を作ることができる。コンデンサ
ー電極への′電気的接続は軽度にドーピングされたn−
型シリコン中の高度にドーピングされたp十通路によっ
て作られる。n−型シリコンはp十区域に関して逆方向
バイアス電圧を与えられることができ、そしてそれはフ
ィードスルー間のp−n接合絶縁のインピーダンスを増
加させる。
持体にパイレックスガラス層を介して陽極結合にエリ結
合してn−型シリコン中に高度にr−ピングされたp十
通路の電気的フィードスルーを有する容量性圧力センサ
ーを形成する技術を含む。1つのコンデンサー電極が高
度にドーピングさnたシリコン六回である場合には、パ
イレックス/金属/パイレックスのサンドインチ層が結
合区域に用いられる。両方の′成極が誘電層によりシリ
コン支持体から絶縁されている場合には、直接のシリコ
ン/パイレックス結合を作ることができる。コンデンサ
ー電極への′電気的接続は軽度にドーピングされたn−
型シリコン中の高度にドーピングされたp十通路によっ
て作られる。n−型シリコンはp十区域に関して逆方向
バイアス電圧を与えられることができ、そしてそれはフ
ィードスルー間のp−n接合絶縁のインピーダンスを増
加させる。
こ1は、腐刻された空胴を有するクリコンウェーハが厚
い(1〜21)パイレックスガラス支持体へ陽極結合さ
れているシリコン谷量注圧力センサーにおける改良であ
る。本発明のセンサーにおいては、膨張係数の熱的不整
合は2つのシリコン片を結合する薄い(5〜10μm)
パイレックスガラス層に制限される。こArs、熱サイ
クリングの間センサー上の応力を大いに減少させる。第
2に、コンデンサー電極憔への電気的接続は軽度にr−
ピングされたn−型シリコン中の高度にP−ピングされ
たp十通路により作りれる。その接続通路はシリコンの
不可欠な部分でらるので、感知用空胴の密封に影響し得
るような封止の問題に電気的フィー−スルーによって遭
遇さnない。
い(1〜21)パイレックスガラス支持体へ陽極結合さ
れているシリコン谷量注圧力センサーにおける改良であ
る。本発明のセンサーにおいては、膨張係数の熱的不整
合は2つのシリコン片を結合する薄い(5〜10μm)
パイレックスガラス層に制限される。こArs、熱サイ
クリングの間センサー上の応力を大いに減少させる。第
2に、コンデンサー電極憔への電気的接続は軽度にr−
ピングされたn−型シリコン中の高度にP−ピングされ
たp十通路により作りれる。その接続通路はシリコンの
不可欠な部分でらるので、感知用空胴の密封に影響し得
るような封止の問題に電気的フィー−スルーによって遭
遇さnない。
発明の詳細な説明
第1図について、圧力センサー50は、n−型不純物で
駐くげ−ピングされかつ空胴5乞有するシリコンウェー
ハ1をfむ。シリコン支持体ウェーハ2もまたn−型不
純物で軽くドーピングされている。シリコンウェーハ1
の一部μ、空胴5に隣接するその比較的薄い厚さのため
に隔膜3の役をする。高度にホウ素ドーピングさnたp
+の、シリコンウェーハ1のfi[ff14iコンデン
?−’[tfflの役をする。
駐くげ−ピングされかつ空胴5乞有するシリコンウェー
ハ1をfむ。シリコン支持体ウェーハ2もまたn−型不
純物で軽くドーピングされている。シリコンウェーハ1
の一部μ、空胴5に隣接するその比較的薄い厚さのため
に隔膜3の役をする。高度にホウ素ドーピングさnたp
+の、シリコンウェーハ1のfi[ff14iコンデン
?−’[tfflの役をする。
シリコン支持体2を通る尋″*a通路9Aと9Bに高度
にアルミニウムドーピングさGたp十区域から形成され
かつそ:n、−eJt衣面゛祇極4狭面空胴5の区域の
シリコン支持体2に瞬接して形成さGた金属クロム−金
dL憔6Aとに接触を作っている。
にアルミニウムドーピングさGたp十区域から形成され
かつそ:n、−eJt衣面゛祇極4狭面空胴5の区域の
シリコン支持体2に瞬接して形成さGた金属クロム−金
dL憔6Aとに接触を作っている。
その上時に、パイレックスガラス層7Aが7リコン支持
体ウェーハ2の上に析出されている。金属層8(例えば
、クロムlたはニッケルの)が空胴5を囲む陽極結合区
域の中のパイレックス層7Aの部分上に析出されている
。金属層8は陽極結合の際にパイレックス層7Bにバイ
アス電圧を与えるために使用さする。パイレックスガラ
ス層7sは金属層8の上およびパイレックスがラス層7
Aのその他の露出区域の上に形成される。蛍属″戒極6
八は導電性通路9Aの露出区域の上に形成さノL1かつ
空胴5区域内のパイレックスがラス層7Bの上に広がっ
ている。強属パッド6Bは支持体ウェーハ2の上に、制
度にげ−ピングさn fc4 を性通路9Bの露出部分
の区域に形成され、かつパイレックスガラス層7Bの一
部の上に広がっている。
体ウェーハ2の上に析出されている。金属層8(例えば
、クロムlたはニッケルの)が空胴5を囲む陽極結合区
域の中のパイレックス層7Aの部分上に析出されている
。金属層8は陽極結合の際にパイレックス層7Bにバイ
アス電圧を与えるために使用さする。パイレックスガラ
ス層7sは金属層8の上およびパイレックスがラス層7
Aのその他の露出区域の上に形成される。蛍属″戒極6
八は導電性通路9Aの露出区域の上に形成さノL1かつ
空胴5区域内のパイレックスがラス層7Bの上に広がっ
ている。強属パッド6Bは支持体ウェーハ2の上に、制
度にげ−ピングさn fc4 を性通路9Bの露出部分
の区域に形成され、かつパイレックスガラス層7Bの一
部の上に広がっている。
゛電極6Bは空胴5と位置が合致せずかつシリコンウェ
ーハ1の高度にドーピングさ/L fc=面゛延極4に
接触している。ウェーハ1とシリコン支持体2が互いに
厘ねらn1加熱さnて、電圧をかけbすると、金属層8
0区域においてl@極1萌合η5生じる。
ーハ1の高度にドーピングさ/L fc=面゛延極4に
接触している。ウェーハ1とシリコン支持体2が互いに
厘ねらn1加熱さnて、電圧をかけbすると、金属層8
0区域においてl@極1萌合η5生じる。
シリコン支持体ウェーハ2の底側の、空胴5の方に面す
るシリコン支持体2の表面とは反対側の表向上に、それ
ぞれ4′tlL性通路9Aと9Bと合致した位置にシリ
コン支持体2の中へ形成されたくほみであるフィードス
ルー穴21Aと21Bがある。高度にドーピングされた
p十導電性表面区域12人と12Bがそれ七れフィーげ
スルー穴21Aと21Bの壁側に形成さルる。フィード
スルー穴の使用により短かい高P−ピングp十通路9A
と9Bを可能ならしめる。金属の接触パッF10人と1
0Bがフィーげスルー穴21Aと2B内にそれぞれ作ら
れて、導電性通路9Aと9Bの一端にそれぞれ接触し、
そしてシリコン支持体ウェーハ2の底の表面の一部の上
に広がっている。二ば化ケイ素層11がシリコン支持体
2の底の表面を、フィーげスルー穴21Aと27Bの区
域を除く全域に亘って覆っている。フィードスルー壁の
上の高ドーピングホウ素p十表面層12μシリコン支持
体2と金属の接触パッド10との間のp−n接合絶縁を
与える。
るシリコン支持体2の表面とは反対側の表向上に、それ
ぞれ4′tlL性通路9Aと9Bと合致した位置にシリ
コン支持体2の中へ形成されたくほみであるフィードス
ルー穴21Aと21Bがある。高度にドーピングされた
p十導電性表面区域12人と12Bがそれ七れフィーげ
スルー穴21Aと21Bの壁側に形成さルる。フィード
スルー穴の使用により短かい高P−ピングp十通路9A
と9Bを可能ならしめる。金属の接触パッF10人と1
0Bがフィーげスルー穴21Aと2B内にそれぞれ作ら
れて、導電性通路9Aと9Bの一端にそれぞれ接触し、
そしてシリコン支持体ウェーハ2の底の表面の一部の上
に広がっている。二ば化ケイ素層11がシリコン支持体
2の底の表面を、フィーげスルー穴21Aと27Bの区
域を除く全域に亘って覆っている。フィードスルー壁の
上の高ドーピングホウ素p十表面層12μシリコン支持
体2と金属の接触パッド10との間のp−n接合絶縁を
与える。
シリコン支持本ウェーハ2をシリコンウェーハ1iC陽
極結合する方法はスパッタリングによりシリコンウェー
ハ2の上にパイレックス層7Aを約6−5μmの厚さに
町田させることを含む。この方法に層IAをシリコンウ
ェーハ2に結合する。
極結合する方法はスパッタリングによりシリコンウェー
ハ2の上にパイレックス層7Aを約6−5μmの厚さに
町田させることを含む。この方法に層IAをシリコンウ
ェーハ2に結合する。
金層薄膜8(例えば、クロムまたにニッケルの)が、結
合の生じる区域内のパイレックス層7A上に蒸着される
。次に他のパイレックス層γBが金属薄膜8の上に析出
さnる。シリコンウェーハ1をパイレックス層IBへ陽
極結合する際には、約数6ボルトの陽電位が金属薄膜8
に(パイレックス層IBを横切る電界が破壊電界より小
でめるように)印加され、そしてシリコンウェーハ1に
陽電位が印7IIlされる。これrC400−500℃
の温度で行われる。これらの温度でに、パイレックス層
7BV3sのナトリウムイオンニ動くことができて、シ
リコンウェーハ/パイレックス層IBの界面力ら移動し
云ってdラス層7Bとシリコンウェーハ1との間に冶金
を生じさせる。
合の生じる区域内のパイレックス層7A上に蒸着される
。次に他のパイレックス層γBが金属薄膜8の上に析出
さnる。シリコンウェーハ1をパイレックス層IBへ陽
極結合する際には、約数6ボルトの陽電位が金属薄膜8
に(パイレックス層IBを横切る電界が破壊電界より小
でめるように)印加され、そしてシリコンウェーハ1に
陽電位が印7IIlされる。これrC400−500℃
の温度で行われる。これらの温度でに、パイレックス層
7BV3sのナトリウムイオンニ動くことができて、シ
リコンウェーハ/パイレックス層IBの界面力ら移動し
云ってdラス層7Bとシリコンウェーハ1との間に冶金
を生じさせる。
約400−500′’OK &いて、ウェーハ1と2は
真性キギリャの熱発生により支持本ウェーハ2からウェ
ーハ1へ接点6Bにより電気的に短絡される。これらの
温度においてにn−p接合絶縁は無効になる。したがっ
て、支持体ウェーハ2に陽電位をそしてウェーハ1に陽
電位を印加することによりパイレックス薄m7Bをバイ
アスすることはで@ない。これを克服するために、パイ
レックス薄膜7Bi、シリコンウェーハ1と2の両者か
ら4気的に絶縁され℃いる金属層8によりバイアスされ
なければならない。
真性キギリャの熱発生により支持本ウェーハ2からウェ
ーハ1へ接点6Bにより電気的に短絡される。これらの
温度においてにn−p接合絶縁は無効になる。したがっ
て、支持体ウェーハ2に陽電位をそしてウェーハ1に陽
電位を印加することによりパイレックス薄m7Bをバイ
アスすることはで@ない。これを克服するために、パイ
レックス薄膜7Bi、シリコンウェーハ1と2の両者か
ら4気的に絶縁され℃いる金属層8によりバイアスされ
なければならない。
次に述べるのにシリコンウェーハ2のシリコンウェーハ
1への陽極結合におけるカl工@階の散約である。
1への陽極結合におけるカl工@階の散約である。
1) (1−型物質で軽くr−ピングされたシリコン
ウェーハ1と2は酸化されるがまたHffl化ケイ素に
より被覆さnる。
ウェーハ1と2は酸化されるがまたHffl化ケイ素に
より被覆さnる。
2)ウェーハ1上の酸化物はホトリトグラフィ技術を用
いてパターンをつけらnる。空胴の位置にある酸化物は
HF緩衝欣中でエツチングにより除去さ八る。次に異方
性エッチ液(例えば、KOH/ a2o浴液)を用いて
空胴がシリコン中に腐刻される。クリコンウェーハの両
側エツチングが適当な厚さの隔膜3乞得るために必安な
こともるる。
いてパターンをつけらnる。空胴の位置にある酸化物は
HF緩衝欣中でエツチングにより除去さ八る。次に異方
性エッチ液(例えば、KOH/ a2o浴液)を用いて
空胴がシリコン中に腐刻される。クリコンウェーハの両
側エツチングが適当な厚さの隔膜3乞得るために必安な
こともるる。
6)IAりの酸化物がウェーハ1の両側から剥ぎとられ
てから、空胴側の全表面はホウ素により高度にドーピン
グされて高度に導電性のP土層4を形成する。この層は
コンデンサーの電極の1つをなし、かつまた接触パッド
6Bを経由してフィードスルー9に接触を作るために用
いられる。
てから、空胴側の全表面はホウ素により高度にドーピン
グされて高度に導電性のP土層4を形成する。この層は
コンデンサーの電極の1つをなし、かつまた接触パッド
6Bを経由してフィードスルー9に接触を作るために用
いられる。
加工はシリコン支持体ウェーハ2のだめの追加の工程に
より続く。
より続く。
4ン ウェーハ2の上の酸化物11がパターンヶ画かれ
てから第2段階における工うにフィードスルーのための
位置で除去される。深いアクセス孔がこれらの位置でシ
リコン中に腐刻されて、フィードスルー9を作るために
使用さくLるAA!/81共融混合物共融混合物小端を
短縮rる。
てから第2段階における工うにフィードスルーのための
位置で除去される。深いアクセス孔がこれらの位置でシ
リコン中に腐刻されて、フィードスルー9を作るために
使用さくLるAA!/81共融混合物共融混合物小端を
短縮rる。
5)2−5μの厚さのアルミニウム短点がアクセス孔の
底へシャドウマスクを通して蒸層さルる。
底へシャドウマスクを通して蒸層さルる。
次にウェーハはアルゴンのような不后注4囲気中で温度
勾配炉に入れられ、そこでは温度勾配がウェーハに垂直
であり、1200°0において200 ”0/(:II
Lである。生成するアルミニウム/シリコン共融混合物
は温度勾配の方向にウェーハを通過して移行し、後に高
度にp+ドーピングされた通路9を残し、それが電極4
と6Aへの接触を作るための電気的フィーげスルーの役
をする。
勾配炉に入れられ、そこでは温度勾配がウェーハに垂直
であり、1200°0において200 ”0/(:II
Lである。生成するアルミニウム/シリコン共融混合物
は温度勾配の方向にウェーハを通過して移行し、後に高
度にp+ドーピングされた通路9を残し、それが電極4
と6Aへの接触を作るための電気的フィーげスルーの役
をする。
6)アクセス壁六面12Aと12Bはホウ素またにアル
ミニウムでドーピングさ1て、これらの区域をp+にす
る。これは金属接触パッド10&と10Bの、n−型シ
リコン支持体ウェーハ2からのp−n接合絶縁を可能な
らしめ、したがって2つの電極フィーげスルー9−10
間のインピーダンスを増加させる。
ミニウムでドーピングさ1て、これらの区域をp+にす
る。これは金属接触パッド10&と10Bの、n−型シ
リコン支持体ウェーハ2からのp−n接合絶縁を可能な
らしめ、したがって2つの電極フィーげスルー9−10
間のインピーダンスを増加させる。
7)ウェーハ2の空1Jl11111111の改化物が
除去さGてから、厚さ約6−5μmの第1パイレツクス
盾γAがウェーハ上に(例えは、スパッタリングvcよ
りン析出される。次に金属の結合環8(列えは、クロム
またばニッケルの)が、シャドウマスクを通して電子ビ
ーム蒸着にエリ析出される。この正方形の金属環は空胴
な囲み、そしてウェーハ1と2の間の結合区域を形成す
る。次に第2パイVツクス層7Bが析出される。ホトリ
トグラフィーとエツチング技術がフィーげスルーの位t
si9でパイレックスを除去するため′に使用される。
除去さGてから、厚さ約6−5μmの第1パイレツクス
盾γAがウェーハ上に(例えは、スパッタリングvcよ
りン析出される。次に金属の結合環8(列えは、クロム
またばニッケルの)が、シャドウマスクを通して電子ビ
ーム蒸着にエリ析出される。この正方形の金属環は空胴
な囲み、そしてウェーハ1と2の間の結合区域を形成す
る。次に第2パイVツクス層7Bが析出される。ホトリ
トグラフィーとエツチング技術がフィーげスルーの位t
si9でパイレックスを除去するため′に使用される。
8)次にクロム/金の電極接触パッド6ムと接触パッド
6Bがパイレックス層7Bの上に析出さGる。こnは真
空系内でクヤーウマスクを通して蒸着により行うことが
できる。
6Bがパイレックス層7Bの上に析出さGる。こnは真
空系内でクヤーウマスクを通して蒸着により行うことが
できる。
9)ウェーへの陽極結合は次のようにして行わ社る。す
なわち、2枚のウェーハ1と2を仲やきらんとそろえて
から、共に真空中に入れ、400°Cに加熱し、ウェー
ハ1(陽゛域位にある)に関して数百ボルト(パイレッ
クスの破壊磁界以下)の陽電位を金属層8に印加する。
なわち、2枚のウェーハ1と2を仲やきらんとそろえて
から、共に真空中に入れ、400°Cに加熱し、ウェー
ハ1(陽゛域位にある)に関して数百ボルト(パイレッ
クスの破壊磁界以下)の陽電位を金属層8に印加する。
この方法にシリコンウェーハ1とパイレックス層7Bと
の間の気密封止を作ることになる。ウェーハ2へのスパ
ッタリングさ匹たパイレックス層IAの接Ndまた金属
8に陽電位を、そし℃ウェー・・2にI破電位を印加す
ることにより強化することもできる。
の間の気密封止を作ることになる。ウェーハ2へのスパ
ッタリングさ匹たパイレックス層IAの接Ndまた金属
8に陽電位を、そし℃ウェー・・2にI破電位を印加す
ることにより強化することもできる。
1[])ウェーハ2の裏側のフィーダスルーへの金W4
接触パツげ10μシヤドワマスクを通して蒸着またはス
パッタリングされる。
接触パツげ10μシヤドワマスクを通して蒸着またはス
パッタリングされる。
第2図について、第2図上の番号は第1図と同じ型の安
素を示す。単一のパイレックスti517がウェーハ2
の上に析出されている。二酸化ケイ素j−16が・ウェ
ーハ1の空胴5に接して成長され℃、いる。金属電極1
3 rC(vIIJえは、りoAt′fcU金の蒸気か
ら)層16の上に析出される。ウェーハ1上のシリコン
に、結合区域15において層16とシリコンとの間に僅
かに熊視し得る段差しかないように絶縁層16を収容す
るため内側へ腐刻されている。
素を示す。単一のパイレックスti517がウェーハ2
の上に析出されている。二酸化ケイ素j−16が・ウェ
ーハ1の空胴5に接して成長され℃、いる。金属電極1
3 rC(vIIJえは、りoAt′fcU金の蒸気か
ら)層16の上に析出される。ウェーハ1上のシリコン
に、結合区域15において層16とシリコンとの間に僅
かに熊視し得る段差しかないように絶縁層16を収容す
るため内側へ腐刻されている。
第2図について、各童注圧カセンサー60において金属
′iと極13μ二酸化ケイ累16によりウェーハ1から
電気的に絶縁されている。こGに、陽極結合の温度40
0 ’Gにおいて、フィードスルー9相互の間のp−n
接合絶縁が無効になるとき、シリコンウェーハ1はなお
パイレックス層1Tによりシリコンウェーハ2から電気
的に絶縁さ1しているので、有利である。ウェーハ1と
ウェーハ2の間にシリコン/金属間の接続を経由する電
気的通路は存在しない。この事実は、パイレックス層1
7とシリコンウェーハ1との間に陽極請合が、ウェーハ
1を陽にそしてウェーハ2を陰にバイアス′4位を与え
ることにより、生ずること?可能ならしめる。後者の陰
バイアスは結合区域においてパイレックス層をもまた鴎
にバイアスする。
′iと極13μ二酸化ケイ累16によりウェーハ1から
電気的に絶縁されている。こGに、陽極結合の温度40
0 ’Gにおいて、フィードスルー9相互の間のp−n
接合絶縁が無効になるとき、シリコンウェーハ1はなお
パイレックス層1Tによりシリコンウェーハ2から電気
的に絶縁さ1しているので、有利である。ウェーハ1と
ウェーハ2の間にシリコン/金属間の接続を経由する電
気的通路は存在しない。この事実は、パイレックス層1
7とシリコンウェーハ1との間に陽極請合が、ウェーハ
1を陽にそしてウェーハ2を陰にバイアス′4位を与え
ることにより、生ずること?可能ならしめる。後者の陰
バイアスは結合区域においてパイレックス層をもまた鴎
にバイアスする。
第1図に示さ牡たセンサーとのその他の相違点は、位置
14に2げる空胴の端の周囲のシリコンウェーハが僅か
に1エツチバツク”されていることである。これVよ、
二酸化ケイ素層16(ウェーハ1上にスパッタリングさ
几たかまたは成長された)が債会区域のシリコン表面1
5に合致するか僅かに下におることを保証するために行
ゎnる。
14に2げる空胴の端の周囲のシリコンウェーハが僅か
に1エツチバツク”されていることである。これVよ、
二酸化ケイ素層16(ウェーハ1上にスパッタリングさ
几たかまたは成長された)が債会区域のシリコン表面1
5に合致するか僅かに下におることを保証するために行
ゎnる。
こnは、ウェーハ1のシリコン表面がウェーハ2のパイ
レックス層Tと直接に接触することを可能ならしめる。
レックス層Tと直接に接触することを可能ならしめる。
上方の電極13への4気的接触は金属接点6Bおよび高
度にドーピングされたp+フィードスル−9によりなさ
れる。電気的フィードスルー9にケース1に示されたと
同じ<、p−n接接合絶縁にエリ相互から絶縁されてい
る。その絶縁はウェーハ2をフィードスルーに関しバン
クバイアスすることにより強化することができる。その
他の加工段階は第1図に関連して述べた方法と同様でめ
る。
度にドーピングされたp+フィードスル−9によりなさ
れる。電気的フィードスルー9にケース1に示されたと
同じ<、p−n接接合絶縁にエリ相互から絶縁されてい
る。その絶縁はウェーハ2をフィードスルーに関しバン
クバイアスすることにより強化することができる。その
他の加工段階は第1図に関連して述べた方法と同様でめ
る。
第6図は第2図に示された構造に類似の圧力センサーで
ある。相当する部分はプライム符号(′)を付けた同じ
表示番号を有する。g6図のセンサーは第2図のセンサ
ーと、第6図の′成極への′畦気的接続が空胴な有する
ウェーハを通してなされるという点で異なる。第2図で
は、′1気的接続が空胴を有しないウェーハを通してな
さくしている。
ある。相当する部分はプライム符号(′)を付けた同じ
表示番号を有する。g6図のセンサーは第2図のセンサ
ーと、第6図の′成極への′畦気的接続が空胴な有する
ウェーハを通してなされるという点で異なる。第2図で
は、′1気的接続が空胴を有しないウェーハを通してな
さくしている。
いろいろな修正と変形があり得ることは、本発明に関係
ある分野の熟練者には疑V>なく思いつくことであろう
。例えば、圧力センサー用の特別な形の空胴がここに開
示されたものの変形としてあり得るであろう。それによ
り本開示が技術をa歩させた教示に清本的に頼るこれら
およびすべて七の他の変形は本発明の範囲内にあると見
なされることが適当でおる。
ある分野の熟練者には疑V>なく思いつくことであろう
。例えば、圧力センサー用の特別な形の空胴がここに開
示されたものの変形としてあり得るであろう。それによ
り本開示が技術をa歩させた教示に清本的に頼るこれら
およびすべて七の他の変形は本発明の範囲内にあると見
なされることが適当でおる。
第1図に不発明の!−A1の態様によるセンサーの断面
図であり、このセンサーでは陽極、結合が「に気的に絶
縁さ6た金−層を用いてなされている。 42図は不発明の第2の態様によるセンサーの断面図で
あり、このセンサーでは陽極結合が2つの電気的に絶縁
されたシリコンウェーハを用いてなされている。 第6図に第2図の態様の変形でろり、ここでは°這気的
フィードスルー檄続が空胴を有するウェーハを通して作
らnている。 〔記号〕 第1図 1・・・シリコンウェーハ 2・・・シリコン支持体ウェーハ 3・・・隔膜 4・・・コンデンサー成極 5・・・空胴 6A・・・金属電極 6B・・・俊触パッド 7A、7B・・・パイレックスプラス層8・・・金属層 9A、9B・・・フィードスルー 1OA、10B・・・接触パッド 11・・・二は化ケイ素層 12A、12B・・・p−+−4電柱表面層21A、2
1B・・・フィー−スルー穴50・・・圧力センサー 第2図 13・・・金属電極 14・・・空胴の端 15・・・シリコン表面 16・・・二酸化ケイ素層 17・・・パイレックスプラス層 60・・・圧力センサー
図であり、このセンサーでは陽極、結合が「に気的に絶
縁さ6た金−層を用いてなされている。 42図は不発明の第2の態様によるセンサーの断面図で
あり、このセンサーでは陽極結合が2つの電気的に絶縁
されたシリコンウェーハを用いてなされている。 第6図に第2図の態様の変形でろり、ここでは°這気的
フィードスルー檄続が空胴を有するウェーハを通して作
らnている。 〔記号〕 第1図 1・・・シリコンウェーハ 2・・・シリコン支持体ウェーハ 3・・・隔膜 4・・・コンデンサー成極 5・・・空胴 6A・・・金属電極 6B・・・俊触パッド 7A、7B・・・パイレックスプラス層8・・・金属層 9A、9B・・・フィードスルー 1OA、10B・・・接触パッド 11・・・二は化ケイ素層 12A、12B・・・p−+−4電柱表面層21A、2
1B・・・フィー−スルー穴50・・・圧力センサー 第2図 13・・・金属電極 14・・・空胴の端 15・・・シリコン表面 16・・・二酸化ケイ素層 17・・・パイレックスプラス層 60・・・圧力センサー
Claims (12)
- (1)2つのシリコンウェーハを結合して容量性圧力セ
ンサーを製造する方法であつて、 第1のシリコンウェーハを形成する段階、 第2のシリコンウェーハを形成する段階、 第1の容量プレートを前記第1のシリコンウェーハ上に
作る段階、 第2の容量プレートを前記第2のシリコンウェーハ上に
作る段階、 第1と第2の高度にドーピングされた電気半導性フィー
ドスルー通路を第2のシリコンウェーハを通して作り、
その結果第1の導電性通路を第1の容量プレートと接触
させるために使用でき、そして第2の導電性通路を第2
の容量プレートと接触させるために使用できるようにす
る段階、第1と第2のシリコンウェーハの間の陽極結合
が望まれる区域にそれらのシリコンウェーハの1つの上
にガラス層を作る段階、および そのガラス層を他の1つのシリコンウェーハと陽極結合
する段階、 を含む、2つのシリコンウェーハを結合して容量性圧力
センサーを製造する方法。 - (2)陽極結合が望まれるガラス層の上に金属薄膜を作
る段階、および 陽極結合が望まれる金属層の上に第2次のガラス層を作
る段階、 をさらに含み、そして陽極結合の段階が金属薄膜とシリ
コンウェーハとの間に電圧をかけて第2次ガラス層に陽
極結合させることをを含む、特許請求の範囲第1項に記
載の方法。 - (3)第1と第2のシリコンウェーハを形成する段階が
n−型キャリヤで第1と第2のシリコンウェーハを一度
にドーピングすること、 第1容量プレートを作る段階が、第1シリコンウェーハ
の第2シリコンウェーハに面する側に高度にドーピング
されたp+型導電性区域を有する隔膜を形成すること、
および 第2容量プレートを作る段階が、第1のウェーハの隔膜
に面する第2シリコンウェーハ上に金属被覆を作ること
、 を含む、特許請求の範囲第2項に記載の2つのシリコン
ウェーハを結合する方法。 - (4)第1と第2のフィードスルー通路を作る段階が、
第1のフィードスルー通路を、第2容量プレートと間隔
をおいた関係にある第1容量プレートと合致させること
、および第2のフィードスルー通路を第2容量プレート
に合致させることを含む、特許請求の範囲第3項に記載
の2つのシリコンウェーハを結合する方法。 - (5)第1と第2の導電性通路を作る段階が、各通路の
位置に凹んだフィードスルーの穴を作り、それによりそ
の通路の位置において第2シリコンウェーハの厚さを減
少させる段階、 フィードスルー穴の表面上に高度にドーピングされたp
+導電性区域を作る段階、および フィードスルー穴の表面に沿つて金属の導電性通路を形
成する段階、 を含む、特許請求の範囲第4項に記載の2つのシリコン
ウェーハを結合する方法。 - (6)第1の導電性通路の位置において第1のシリコン
ウェーハに面する第2のシリコンウェーハの側に金属の
接触パッドを作る段階をさらに含む、特許請求の範囲第
5項に記載の2つのシリコンウェーハを結合する方法。 - (7)第1容量プレートを作る段階が、 第1のシリコンウェーハ中に空洞を作り、それにより容
量性圧力センサーのための隔膜の輪郭を定めること、 隔膜の第2のシリコンウェーハに面する側の上に二酸化
ケイ素層を形成すること、および 二酸化ケイ素層の上に第1金属被覆を作ること、を含む
、特許請求の範囲第1項に記載の2つのシリコンウェー
ハを結合する方法。 - (8)前記の陽極結合の段階が、第1のシリコンウェー
ハと第2のシリコンウェーハの間に電圧をかけることを
含む、特許請求の範囲第7項に記載の2つのシリコンウ
ェーハを結合する方法。 - (9)第1と第2のシリコンウェーハの間のはまり具合
と結合を改良するため比較的平坦な表面を形成するよう
に二酸化ケイ素層の周辺の第1のシリコンウェーハの表
面をエッチングする段階をさらに含む、特許請求の範囲
第8項に記載の2つのシリコンウェーハを結合する方法
。 - (10)第1容量プレートを作る段階が ガラス層の上に第1の金属被覆の形成を含み、そして第
2容量プレートを作る段階が、 第2のシリコンウェーハ中に空洞を作り、それにより容
量性圧力センサーのための隔膜の輪郭を定めること、 第1のシリコンウェーハに面する側の隔膜の上に二酸化
シリコン層を形成すること、および二酸化シリコン層の
上に第2の金属被覆を作ること、 を含む、特許請求の範囲第1項に記載の2つのシリコン
ウェーハを結合する方法。 - (11)前記の陽極結合の段階が第1のシリコンウェー
ハと第2のシリコンウェーハの間に電圧をかけることを
含む、特許請求の範囲第7項に記載の2つのシリコンウ
ェーハを結合する方法。 - (12)第1と第2のシリコンウェーハの間のはまり具
合と結合を改良するため比較的平坦な表面を形成するよ
うに二酸化ケイ素層の周辺の第2のシリコンウェーハの
表面をエッチングする段階をさらに含む、特許請求の範
囲第8項に記載の2つのシリコンウェーハを結合する方
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