CN109154531B - 物理量测定装置及其制造方法、以及物理量测定元件 - Google Patents

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Abstract

提供一种使接合层的接合温度降低到不影响半导体芯片动作的温度，确保半导体芯片和基台的绝缘性的物理量测定装置。包括：基台(隔膜(14b))；基于作用于基台的应力来测定物理量的半导体芯片(应变检测元件(30))；将半导体芯片接合到基台的接合层(20)。接合层(20)具有：接合于半导体芯片的第一接合层(21)；接合于基台的第二接合层(22)；配置于第一接合层(21)和第二接合层(22)之间的绝缘基材(23)。第一接合层(21)及第二接合层(22)包含玻璃。第一接合层(21)的热膨胀系数为第二接合层(22)的热膨胀系数以下，第一接合层(21)的软化点为半导体芯片的耐热温度以下，第二接合层(22)的软化点为第一接合层(21)的软化点以下。

Description

物理量测定装置及其制造方法、以及物理量测定元件
技术领域
本发明涉及一种测定例如压力等的物理量的物理量测定装置及其制造方法、以及物理量测定元件。
背景技术
作为以往的物理量测定装置的一例，已知有安装于测定对象的各种设备并测定压力的压 力测定装置(参照下述的专利文献1)。专利文献1所记载的压 力测定装置包括金属壳体和应变检测元件。金属壳体具有压力导入部和隔膜，该隔膜由于从该压力导入部导入的压力而产生变形。应变检测元件检测隔膜中产生的应变。
所述压 力测定装置在所述金属壳体上具有由第一脆性材料构成的基台。在所述压 力测定装置中，所述应变检测元件经由比所述基台的熔点低的第二脆性材料与基台接合。在专利文献1中记载了如下内容：通过所述构成，能够提供一种与隔膜和应变检测元件的接合可靠性高的压力检测元件，所述隔膜由与硅、玻璃相比热膨胀系数相比较大的金属材料构成。
另外，作为物理量测定装置的另外的例子，公开了一种涉及传感器元件被玻璃接合于金属杆的隔膜的压力传感器及其制造方法的发明(参照下述专利文献2)。专利文献2所记载的压力传感器包括金属杆、接合玻璃以及传感器元件。
所述金属杆为设有导入压力介质的压力导入孔的中空圆筒形状，具有以关闭该压力导入孔的一方的方式设于该中空圆筒形状的一端部的隔膜。该隔膜由于导入到该压力导入孔的压力介质的压力而变形。
所述接合玻璃设置在所述金属杆的一端部中的在所述隔膜中与所述压力导入孔相反的一侧。所述传感器元件经由所述接合玻璃接合于所述隔膜，并输出与所述隔膜的应变相对应的传感器信号。该专利文献2所记载的压力传感器的特征在于以下构成中。
所述金属杆具有凸部，所述凸部以从所述隔膜中的配置有所述接合玻璃的基准表面突出的方式设置在该金属杆的一端部。该凸部在所述金属杆的一端部中位于所述接合玻璃的周围。该凸部的高度相对于以所述基准表面为基准的所述接合玻璃的厚度为20％以上的高度。
在专利文献2中记载了如下内容：根据上述构成，通过凸部限制接合玻璃相对于隔膜的位置，进而能够防止接合玻璃相对于隔膜的位置偏差，并且能够防止传感器元件相对于金属杆的隔膜的位置偏差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/098324号
专利文献2：特开2014-235106号公报
发明内容
发明要解决的问题
在所述专利文献1所记载的压 力测定装置中，通过将玻璃胶涂布到隔膜作为底部基台，将玻璃板搭载到底部基台上作为顶部基台并对玻璃板进行烧制，而成形由两层脆性材料构成的基台(参照同一文献第0039段等)。在使用玻璃胶的情况下，存在需要进行粘度管理，需要进行煅烧等的预备工序的问题。另外，由于玻璃胶通常通过丝网印刷等的印刷而涂布，所以存在难以涂布在平坦表面以外的表面的问题。
另一方面，在所述专利文献2中记载了如下内容：将成形粒状玻璃的固体形状的片状玻璃配置于基准表面，将传感器元件配置于该片状玻璃上，烧制该片状玻璃而形成接合玻璃，并经由该接合玻璃将传感器元件接合到隔膜(参照同一文献第0013段以及第0014段)。由此，不需要进行印刷，就能够将传感器元件固定到平坦表面以外的表面。
在所述专利文献2中，作为片状玻璃，例如使用能够以430℃烧制的低熔点玻璃(参照同一文献第0037段)。作为这种低熔点玻璃，通常已知有含有大量的铅、铋或者钒的玻璃。然而，在所述以往的物理量测定装置中，在使用上述那样的低熔点玻璃作为接合隔膜等的基台和测定作用于该基台的压力等的物理量的半导体芯片的接合层的情况下，存在如下问题。
作为所述接合层，例如，当使用含有大量的铋的玻璃时，与含有大量的铅、钒的玻璃相比接合温度变高，可能会给半导体芯片的动作带来不利的影响。另外，作为所述接合层，例如，当使用含有大量的铅的玻璃时，可能会产生RoHS指令等的环境上的问题。另外,作为所述接合层，例如，当使用含有大量的钒的玻璃时，所述接合层具有导电性，可能会导致半导体芯片和基台的绝缘不充分，并且噪音增加。
本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于，提供一种能够提高基台和半导体芯片的接合可靠性以及半导体芯片的动作的可靠性的物理量测定装置及其制造方法、以及物理量测定元件。
解决问题的手段
为了达成上述目的，本发明的物理量测定装置包括：基台；半导体芯片，其基于作用于该基台的应力来测定物理量；接合层，其将该半导体芯片接合到所述基台，所述物理量测定装置的特征在于，所述接合层具有：第一接合层，其接合于所述半导体芯片；第二接合层，其接合于所述基台；绝缘基材，其配置于所述第一接合层和所述第二接合层之间，所述第一接合层以及所述第二接合层包含玻璃，所述第一接合层的热膨胀系数为所述第二接合层的热膨胀系数以下，所述第一接合层的软化点为所述半导体芯片的耐热温度以下，所述第二接合层的软化点为所述第一接合层的软化点以下。
发明效果
根据本发明，能够提供一种物理量测定装置及其制造方法、以及物理量测定元件，该物理量测定装置及其制造方法、以及物理量测定元件能够提高基台和半导体芯片的接合可靠性以及半导体芯片的动作的可靠性。
附图说明
图1是表示本发明的物理量测定装置的一实施方式的概略截面图。
图2是图1所示的物理量测定装置的电路图。
图3是图1所示的物理量测定装置的接合层附近的放大截面图。
图4是表示玻璃的典型的DTA曲线的一例的图。
图5是表示本实施方式的物理量测定装置的制造方法的一例的流程图。
图6是表示图5所示的物理量测定装置的制造方法的变形例的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的物理量测定装置以及物理量测定元件的实施方式进行说明。
(物理量测定装置以及物理量测定元件)
图1是表示本发明的物理量测定装置200以及物理量测定元件100的一实施方式的概略截面图。
图1所示的物理量测定装置200例如为搭载于车辆，并且测定作为物理量的发动机的燃料压力、制动器油压力、各种气体压力等压力的压力测定装置。即，本实施方式的物理量测定装置200包括测定压力的压力测定元件作为物理量测定元件100。此外，本发明的物理量测定装置以及物理量测定元件并不限于压 力测定装置以及压力测定元件，基于作用于基台的应力，例如包含测定质量、加速度、力、压力等的物理量的各种装置以及元件。
如图1所示，本实施方式的物理量测定装置200例如包括：金属壳体10、经由接合层20被固定于该金属壳体10的应变检测元件30、连接于该应变检测元件30的基板40、覆盖该基板40以及应变检测元件30的罩50、以及固定于该罩50的连接器60。另外，本实施方式的物理量测定装置200中使用的物理量测定元件100包括接合层20和应变检测元件30。
金属壳体10包括：中空圆筒状的压力端口11以及从该压力端口11的外周向径向突出的凸缘部12。压力端口11的轴向的一端作为被压力导入口13a打开的压力导入部13，而轴向的另一端被端部壁14封闭。在压力端口11的凸缘部12与压力导入口13a之间的外周面形成有螺纹15，该螺纹15用于将物理量测定装置200联结固定于作为测定压力等物理量的测定对象的流体流经的配管等。
压力端口11的端部壁14在内壁面的中央部例如形成有矩形的凹部14a，在该凹部14a 的底部例如形成有矩形的隔膜14b。隔膜14b为设置在端部壁14的凹部14a的底部的薄壁部，由于被导入到压力端口11的压力而变形，例如产生正交的X方向和Y方向的应变差。在端部壁14的外壁面的与隔膜14b对应的部分经由接合层20接合有应变检测元件30。
凸缘部12例如为连接于压力端口11的外周面并向压力端口11的径向突出的圆形的板状部分。凸缘部12的周缘部例如通过焊接接合于罩50的下端部，并且与罩50以及连接器60一起形成容纳应变检测元件30以及基板40的空间。
应变检测元件30接合于传感器搭载面即压力端口11的端部壁14的外壁面的大致中央部。应变检测元件30为包括一个以上的应变电阻桥的半导体芯片，该应变电阻桥将与金属壳体10的隔膜14b的变形即应变相对应的电信号输出到硅芯片上。
即，在本实施方式的物理量测定装置200中，金属壳体10的压力端口11的端部壁14为用于经由接合层20而接合半导体芯片即应变检测元件30的基台。换而言之，本实施方式的物理量测定装置200以及物理量测定元件100通过作为半导体芯片的应变检测元件30 而检测出作为基台的隔膜14b的应变，并基于作用于作为基台的隔膜14b的应力测定作为导入到压力端口11的流体的物理量的压力。
本实施方式的物理量测定装置200以及物理量测定元件100的特征在于将作为半导体芯片的应变检测元件30接合到作为基台的端部壁14的接合层20。关于该接合层20的详细内容将稍后说明。
基板40例如在金属壳体10的压力端口11的端部壁14中，固定于除外壁面的中央部之外的部分，例如通过引线接合，与经由接合层20而固定于外壁面的中央部的应变检测元件30连接。在基板40例如搭载有：放大从应变检测元件30输出的各检测信号的放大器、将该放大器的模拟输出信号转换为数字信号的A-D转换器、基于该数字信号而进行后述的修正运算的数字信号运算处理电路、存储各种数据的存储器以及电容器等。
罩50在轴向的一端和另一端具有大致圆形的开口，并且轴向的中间部分的外形例如是形成为六边形的螺栓形状的筒状的构件。罩50的下端的开口缘例如朝向径向外侧弯折，并且与金属壳体10的凸缘部12的外缘部的上表面相接，例如通过焊接接合于凸缘部12的外缘部。罩50的上端的开口缘例如铆接于径向内侧，并固定于从罩50的上端的开口插入到罩50的内部的连接器60的一部分。
连接器60例如是树脂制成，通过嵌入成型而一体形成，具有连接于基板的金属制成的针状的接线柱61。连接器60例如具有电源用、接地用和信号输出用的三根接线柱61。物理量测定装置200通过连接器60例如连接于省略图示的布线的端部连接器而能够输出被测定的物理量的信号地连接于汽车的ECU(Electronic Control Unit电子控制单元)。
图2是图1所示的物理量测定装置200的电路图。
应变检测元件30例如包括多个应变电阻桥31、32、33。基板40例如包括：将各应变电阻桥31、32、33的输出信号放大的多个放大器41、42、43；将该放大器41、42、43的输出进行A/D(模拟/数字)转换的A/D转换器44、45、46；作为数字信号运算处理电路的DSP(DigitalSignalProcessor数字信号处理器)47；以及非易失性存储器48。
应变电阻桥31、32、33分别通过将应变仪进行电桥连接而构成，所述应变仪根据作为基台的金属壳体10的端部壁14的隔膜14b的变形而发生应变，由此电阻值发生变化。应变电阻桥31、32、33的输出信号、即基于通过导入到压力端口11的压力而作用于隔膜 14b应力的电桥信号被放大器41、42、43放大，进一步通过A/D转换器44、45、46而被转换为数字信号。从电压源E到应变电阻桥31、32、33的电力的供给经由连接器60的接线柱61进行。
基于从A/D转换器44、45、46输出的各应变电阻桥31、32、33的输出信号，DSP 47 进行输出信号的修正，并将基于修正后的输出信号的物理量作为物理量测定装置200以及物理量测定元件100的测定值而输出。更具体而言，例如，进行通过其他的应变电阻桥32、 33的输出信号而修正一个应变电阻桥31的输出信号的运算处理，并将基于修正后的输出信号的压力值作为测定值输出。此外，修正运算也可以通过模拟电路代替DSP 47而进行。
DSP 47并不限于上述修正运算处理，也可以例如，进行多个应变电阻桥31、32、33的各自的输出值得比较、应变电阻桥31、32、33的输出值和预先存储在非易失性存储器 48的规定压力值中的输出值的比较，而判定测定对象设备、应变检测元件30的劣化。另外，DSP47在进行测定对象设备、应变检测元件30的劣化的判定时，例如还进行输出故障信号等的处理。来自DSP 47的信号的输出经由连接器60的接线柱61进行。
例如，在非易失性存储器48预先存储有在已知的压力的流体被导入到压力端口11时应变电阻桥31、32、33的输出值。非易失性存储器48也可以搭载于与其他电路部件不同的电路芯片。
以下，对作为本实施方式的物理量测定装置200以及物理量测定元件100的特征部分的接合层20进行详细说明。
图3是图1所示的物理量测定装置200以及物理量测定元件100的接合层20附近的放大截面图。
如前所述，本实施方式的物理量测定装置200包括：作为基台的金属壳体10的端部壁14；作为半导体芯片的应变检测元件30，该半导体芯片基于作用于该基台的应力测定物理量；以及将该半导体芯片与基台接合的接合层20。同样地，本实施方式的物理量测定元件100包括：作为半导体芯片的应变检测元件30，该半导体芯片基于作用于基台的应力测定物理量；以及将该半导体芯片与基台接合的接合层20。
接合层20具有：接合于作为半导体芯片的应变检测元件30的第一接合层21；接合于作为基台的金属壳体10的端部壁14的第二接合层22；配置于第一接合层21和第二接合层22之间的绝缘基材23。本实施方式的物理量测定装置200以及物理量测定元件100的特征在于，第一接合层21以及第二接合层22包含玻璃，第一接合层21的热膨胀系数为第二接合层22的热膨胀系数以下，第一接合层21的软化点为半导体芯片的耐热温度以下，第二接合层22的软化点为第一接合层21的软化点以下。
在此，作为金属壳体10的原材料，由于包括作为基台的端部壁14在内，并要求耐腐蚀性和耐高压的高耐力，因而例如能够采用SUS630、SUS430等的不锈钢。另外，作为半导体芯片的应变检测元件30的原材料，例如，能够使用硅。硅的热膨胀系数例如是 37×10-7/℃，不锈钢的热膨胀系数例如是113×10-7/℃。因此，在作为基台的金属壳体10的端部壁14与作为半导体芯片的应变检测元件30之间，存在由于热膨胀系数的差导致的接合不良的问题。此外，在此的热膨胀系数是50℃以上且250℃以下的温度范围内的热膨胀系数。
因此，在将作为半导体芯片的应变检测元件30的热膨胀系数设为α1，将第一接合层 21的热膨胀系数设为α2，将绝缘基材23的热膨胀系数设为α3，将第二接合层22的热膨胀系数设为α4，将作为基台的金属壳体10的热膨胀系数设为α5时，优选满足α1＜α2＜α3 ＜α4＜α5的关系。换言之，优选将接合层20的热膨胀系数设为经由该接合层20接合的半导体芯片以及基台的热膨胀系数之间的值，且使接合层20的热膨胀系数从热膨胀系数较大的基台侧朝向热膨胀系数较小的半导体芯片侧逐渐减小。由此，第一接合层21的热膨胀系数为第二接合层22的热膨胀系数以下，能够高效地缓和由作为基台的金属壳体10的端部壁14和作为半导体芯片的应变检测元件30之间的热膨胀系数的差引起的热应力，能够抑制基台和半导体芯片之间的接合不良，进而能够提高接合的稳定性以及可靠性。
以下，举例说明第一接合层21以及第二接合层22中包含的玻璃的组成。
作为第一接合层21以及第二接合层22所包含的玻璃的组成，例如，能够使用以V2O5和TeO2为主要成分的玻璃组成、以PbO为主要成分的玻璃组成。即，第一接合层21以及第二接合层22中包含的玻璃能够包含钒(V)。在此，所谓玻璃组成的主要成分是指在将玻璃组成换算为氧化物的情况下，含量最多的组成。
通过第一接合层21以及第二接合层22包含钒，能够出于对环境的考虑，使第一接合层21以及第二接合层22中包含的玻璃为无铅的玻璃组成，且为例如熔点是400℃以下的低熔点玻璃。由此，能够使第一接合层21以及第二接合层22的软化点为半导体芯片即应变检测元件30的耐热温度以下，并经由接合层20将应变检测元件30接合于作为基台的金属壳体10的端部壁14。在此，所谓无铅的玻璃组成包含在限制值以下的范围内含有RoHS(Restriction of Hazardous Substances，有害物质限制)指令中的禁止物质的组成。另外，作为半导体芯片的应变检测元件30的耐热温度例如是430℃以下。
第一接合层21所包含的玻璃例如通过氧化换算，能够包含40～50重量％的V2O5、20～ 30重量％的TeO2、5.8～15重量％的P2O5、0～15重量％的Fe2O3、0～10重量％的WO3、以及0～10重量％的ZnO。另外，希望玻璃包含10重量％以上的Fe2O3。通过包含10重量％以上的Fe2O3，能够降低以V2O5为主要成分的玻璃的热膨胀系数，且使玻璃的软化点低温化。由于包含10重量％以上的Fe2O3，虽然玻璃组成容易结晶化，但由于含有0～10 重量％范围的WO3，所以能够抑制该结晶化。另外，通过添加ZnO，能够提高与SiO2系玻璃的粘结性。
第二接合层22所包含的玻璃例如通过氧化换算，能够包含37.2～50重量％的V2O5、20～30重量％的TeO2、0～15重量％的P2O5、0～15重量％的Fe2O3、0～10重量％的WO3、 0～26重量％的BaO、以及0～10重量％的ZnO。另外，玻璃也可以含有0～5重量％的 K2O、Cs2O等的碱金属氧化物作为其他成分。第一接合层21以及第二接合层22例如能够使用玻璃胶而形成。
图4是表示玻璃的典型的DTA曲线的一例的图。
第一接合层21以及第二接合层22所包含的玻璃的玻璃化转变温度Tg、屈服点Td、软化点Ts以及结晶温度Tc的特征温度例如能够通过差热分析(Differential ThermalAnalysis：DTA)而求得。例如，如图4所示，玻璃的软化点Ts是DTA曲线中的第二吸热峰值。
第一接合层21以及第二接合层22例如能够包含热膨胀系数比第一接合层21以及第二接合层22所包含的玻璃小的填充材料。在这种情况下，使第一接合层21的填充材料的含有率比第二接合层22的所述填充材料的含有率高。由此，能够使与作为半导体芯片的应变检测元件30接合的第一接合层21的热膨胀系数比与作为基台的金属壳体10接合的第二接合层22的热膨胀系数小。
作为填充材料例如能够使用锆石、氧化锆、石英玻璃、β-香豆素、堇青石、莫来石、β- 锂霞石、β-石英、磷酸锆、磷酸锆钨酸盐(ZWP)、钨酸锆以及这些材料的固溶体等，或者也能够将这些材料的一种或多种进行组合而使用。
第一接合层21的填充材料的含有率例如为30体积％以上且40体积％以下，更优选为35体积％以上且40体积％以下。另外，作为第二接合层22的填充材料的含有量并没有特别限定，只要比第一接合层21的填充材料的含有率少即可。由此，例如，如前所述，能够将第一接合层21以及第二接合层22的热膨胀系数调节为与热膨胀系数的差较大的半导体芯片和基台的接合相适应的热膨胀系数。
第一接合层21的热膨胀系数例如能够调节为42×10-7/℃以上且62×10-7/℃以下，更优选能够调节为42×10-7/℃以上且50×10-7/℃以下。由此，能够得到与半导体芯片的接合状态以及接合可靠性优良的接合层20，进而能够提供测定精度高的物理量测定装置。
第二接合层22的热膨胀系数例如能够调节为42×10-7/℃以上且113×10-7/℃以下，更优选能够调节为67×10-7/℃以上且102×10-7/℃以下。由此，能够得到与基台的接合状态以及接合可靠性优良的接合层20，进而能够提供测定精度高的物理量测定装置。
绝缘基材23没有特别限定，只要是具有电绝缘性的原材料即可，例如能够使用玻璃、硅或者氧化铝等的通常的高电阻材料。此外，作为绝缘基材23而使用的玻璃例如是以SiO2为主要成分的高电阻玻璃。绝缘基材23的体积电阻率例如优先1010Ωcm以上。
通过接合层20具有这种具有绝缘性的绝缘基材23，能够切断从作为物理量测定装置 200的基台的金属壳体10到作为半导体芯片的应变检测元件30的电噪音，并且能够抑制应变检测元件30的输出中包含的噪音。另外，基于RoHS指令中的限制，绝缘基材23优选无铅材料。
绝缘基材23的热膨胀系数例如为38×10-7/℃以上且100×10-7/℃以下。由此，能够提高绝缘基材23与第一接合层21以及第二接合层22之间的接合可靠性。然而，根据第一接合层21以及第二接合层22的热膨胀系数的关系，优选绝缘基材23的热膨胀系数为 66×10-7/℃以上且84×10-7/℃以下。
另外，绝缘基材23的厚度例如为5μm以上且500μm以下的话，则能够实现绝缘可靠性的确保和噪声的抑制。然而，考虑到绝缘可靠性的提高、噪音的进一步抑制以及绝缘层的薄型化，绝缘基材23的厚度优选20μm以上且100μm以下。
另外，作为基台的金属壳体10的端部壁14以及作为半导体芯片的应变检测元件30优选在与接合层20接合的表面具有包含从由Al、Ni、Ti、Mo构成的组中选择的至少一种以上的金属膜。这样一来，通过在与接合层20接合的表面进行形成包含上述金属元素的金属膜的金属喷镀处理，而在第一接合层21以及第二接合层22所包含的玻璃和金属膜之间形成化合物，进而能够提高半导体芯片以及基台和接合层20的接合的稳定性。此外，进行金属喷镀处理并在接合接合层20的表面形成金属膜的方法并没有特别限定，例如能够使用电镀法、溅射法或者蒸镀法。
如上所述，本实施方式的物理量测定装置200包括：作为基台的金属壳体10的端部壁14；作为半导体芯片的应变检测元件30，该半导体芯片基于作用于该基台的应力来测定物理量；以及将该半导体芯片与基台接合的接合层20。同样地，本实施方式的物理量测定元件100包括：作为半导体芯片的应变检测元件30，该半导体芯片基于作用于基台的应力来测定物理量；以及将该半导体芯片与基台接合的接合层20。
另外，在本实施方式的物理量测定装置200以及物理量测定元件100中，接合层20具有：接合于作为半导体芯片的应变检测元件30的第一接合层21；接合于作为基台的金属壳体10的端部壁14的第二接合层22；配置于第一接合层21和第二接合层22之间的绝缘基材23。并且，第一接合层21以及第二接合层22包含玻璃，第一接合层21的热膨胀系数为第二接合层22的热膨胀系数，第一接合层21的软化点为半导体芯片的耐热温度以下，第二接合层22的软化点为第一接合层21的软化点以下。
这样一来，通过第一接合层21的热膨胀系数为第二接合层22的热膨胀系数以下，从而能够缓和由金属制的基台和硅制的半导体芯片之间的热膨胀系数的差引起的热应力进而提高基台与半导体芯片的接合可靠性。另外，通过第一接合层21的软化点为半导体芯片的耐热温度以下，第二接合层22的软化点为第一接合层21的软化点以下，从而能够使接合层20的接合温度降低到不影响半导体芯片的动作的温度。另外，即使在第一接合层21和第二接合层22具有导电性的情况下，也能够通过绝缘基材23确保半导体芯片和基台的绝缘性，而降低针对半导体芯片的输入输出的噪音。
另外，由于能够使用作为固体的接合层20将半导体芯片接合到基台，所以在将半导体芯片接合到基台时，不需要使用印刷方法，能够从作为半导体芯片的封装表面的基台中的制约条件中解放出来，进而提高接合可靠性。进一步，在第二接合层22的软化点比第一接合层21的软化点低例如7℃以上的情况下，能够降低接合层20的翘曲，从而提高接合可靠性。
如上所述，根据本实施方式，能够提供一种物理量测定装置200以及物理量测定元件 100，该物理量测定装置200以及物理量测定元件100能够提高基台和半导体芯片的接合可靠性以及半导体芯片的动作的可靠性。
(物理量测定装置的制造方法)
接下来，对本发明的物理量测定装置的制造方法的一实施方式进行说明。
图5是表示图1所示的本实施方式的物理量测定装置200的制造方法的一例的流程图。本实施方式的物理量测定装置200的制造方法例如具有：制造部件的制造工序S1；配置接合层20的配置工序S2；通过接合层20将作为半导体芯片的应变检测元件30接合到作为基台的金属壳体10的接合工序S3；以及组装部件的组装工序S4。
在制造工序S1中，例如，制造构成金属壳体10、接合层20、应变检测元件30、基板40、罩50、连接器60等的物理量测定装置200的部件。除接合层20之外的部件能够用与以往一样的方法制造。接合层20例如能够通过将用于形成第一接合层21以及第二接合层 22的玻璃胶涂布在绝缘基材23并进行烧制而制造。
更具体而言，为了制造接合层20，首先，在绝缘基材23的一方的表面涂布用于形成第一接合层21的玻璃胶并使其干燥，然后在绝缘基材23的另一方的表面涂布用于形成第二接合层22的玻璃胶并使其干燥。作为玻璃胶，例如，能够使用将玻璃粉末、填充材料、溶剂、粘合剂混炼而得到的物质。
玻璃胶中使用的玻璃能够通过将配制以及混合了与玻璃的组成对应的氧化物的原料放入铂坩埚，在电炉中以5～10℃/分的升温速度加热至800～1100℃，并且保持温度几个小时而制造。在加热原料并保持温度期间，为了使玻璃均匀而优选进行搅拌。另外、在从电炉中取出坩埚，并从坩埚中取出玻璃时，为了防止水分吸附到玻璃表面，优选将玻璃浇注到预先加热到100～150℃左右的石墨模具、不锈钢板上。
作为玻璃胶中使用的溶剂例如能够使用二甘醇丁醚醋酸酯、α-萜品醇。另外，作为玻璃胶中使用的溶剂例如能够使用乙基纤维素、硝化纤维等。
接下来，通过对涂布于绝缘基材23的两个表面的玻璃胶进行脱粘合剂处理以及煅烧进而切割成希望的大小，能够得到煅烧第一接合层21以及第二接合层22而成的接合层20。通过这种制造方法，能够进行接合层20的大量生产，并降低生产成本。
此外，在制造工序S1中，也可以省略对涂布于绝缘基材23的玻璃胶进行脱粘合剂处理以及煅烧。在这种情况下，在后述的接合工序S3中，能够对涂布于绝缘基材23的玻璃胶进行脱粘合剂处理、煅烧以及本烧制，从而形成第一接合层21以及第二接合层22。
在配置工序S2中，首先，实施第二配置工序S22，在第二配置工序S22中，在作为基台的金属壳体10的端部壁14的形成有隔膜14b的中央部，使第二接合层22相对而配置接合层20。此后，实施第一配置工序S21，在第一配置工序S21中，与配置在作为基台的金属壳体10的端部壁14上的接合层20的第一接合层21相对地配置作为半导体芯片的应变检测元件30。此外，也可以在与接合层20的第一接合层21相对地配置作为半导体芯片的应变检测元件30的第一配置工序S21之后，进行使接合层20的第二接合层22与作为基台的金属壳体10的端部壁14相对地配置的第二配置工序S22。
在接合工序S3中，例如，在进行第一配置工序S21以及第二配置工序S22并将接合层20配置于半导体芯片和基台之间之后，实施第一接合工序S31和第二接合工序S32。在第一接合工序S31中，将接合层20加热到第一接合层21的软化点以上且半导体芯片的耐热温度以下的温度，并且经由第一接合层21接合半导体芯片和接合层20。在第二接合工序S32中，将接合层20加热到第二接合层22的软化点以上且半导体芯片的耐热温度以下的温度，并且经由第二接合层22接合基台和接合层20。在本实施方式的制造方法中，第二接合层22的软化点为第一接合层21的软化点以下，因而能够将接合层20加热到第一接合层21的软化点以上且半导体芯片的耐热温度以下的温度，并一并进行第一接合工序 S31以及第二接合工序S32。
在组装工序S4中，经由接合层20将基板固定到接合有作为半导体芯片的应变检测元件30的金属壳体10的端部壁14，例如通过引线接合连接应变检测元件30的端子和基板40的端子。另外，将连接器60固定于罩50，将连接器60的接线柱61连接到基板40的端子，例如通过焊接而接合罩50和金属壳体10的凸缘部12。由此，能够制造出本实施方式的物理量测定装置200。
根据本实施方式的物理量测定装置200的制造方法，通过第一接合层21的热膨胀系数为第二接合层22的热膨胀系数以下，而能够缓和由基台和半导体芯片之间的热膨胀系数的差引起的应力，从而提高基台与半导体芯片的接合可靠性。另外，通过第一接合层21的软化点为半导体芯片的耐热温度以下，第二接合层22的软化点为第一接合层21的软化点以下，从而能够使接合层20的接合温度降低到不影响半导体芯片的动作的温度。另外，即使在第一接合层21和第二接合层22具有导电性的情况下，也能够通过绝缘基材23确保半导体芯片和基台的绝缘性，而降低针对半导体芯片的输入输出的噪音。
另外，由于能够使用作为固体的接合层20来将半导体芯片接合于基台，所以在将半导体芯片接合于基台时，不需要使用印刷方法，能够从作为半导体芯片的封装表面的基台的形状等的制约条件中解放出来，进而提高接合可靠性。进一步，在第二接合层22的软化点比第一接合层21的软化点低例如7℃以上的情况下，能够降低接合层20的翘曲，从而提高接合可靠性。
图6是表示图5所示的物理量测定装置200的制造方法的变形例的流程图。本发明的物理量测定装置的制造方法并不限于图5所示的实施方式，也能够通过图6所示的实施方式实施。
在图5所示的实施方式中，对以下情况进行了说明：在进行第一配置工序S21以及第二配置工序S22并在半导体芯片和基台之间配置接合层20之后，将接合层20加热到第一接合层21的软化点以上且半导体芯片的耐热温度以下的温度，并一并进行第一接合工序S31以及第二接合工序S32。
与此相对，在图6所示的实施方式中，在制造工序S1之后，实施使半导体芯片和接合层20的第一接合层21相对地配置的第一配置工序S21。接下来，实施将接合层20加热到第一接合层21的软化点以上且半导体芯片的耐热温度以下的温度，并经由第一接合层 21接合半导体芯片和接合层20的第一接合工序S31。由此，如图3所示，能够制造出包括作为半导体芯片的应变检测元件30和接合层20的物理量测定元件100。
接下来，实施使基台和接合层20的第二接合层22相对地配置的第二配置工序S22。接下来，实施将接合层20加热到第二接合层22的软化点以上且半导体芯片的耐热温度以下的温度，并经由第二接合层22接合基台和接合层20的第二接合工序S32。此时，由于第二接合层22的软化点低于第一接合层21的软化点，所以，能够维持第一接合层21和半导体芯片的接合不变，且经由第二接合层22将接合层20接合到基台。
因此，根据图6所示的实施方式，不仅能够获得与图5所示的实施方式同样的效果，而且能够容易地将接合层20和半导体芯片配置于基台上，进而提高接合精度。
以上，使用附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但具体的构成并不限于上述实施方式，只要是不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更等也包含在本发明中。
(实施例以及比较例)
以下，对本发明的实施例的物理量测定装置和不包含在本发明中的比较例的物理测定装置进行说明。
使用五氧化二钒、氧化碲、氧化铁、五氧化二磷、氧化钨、碳酸钡、氧化锑、磷酸钡、碳酸钾、氧化铋、氧化硼、氧化锌、氧化铜作为玻璃的原料，制造以下表1所示的组成的玻璃G1～G13。表1所示的玻璃的组成的任何成分都以氧化物换算的质量百分比表示。
[表1]
Figure GDA0001822592050000131
玻璃G1～G13的制造通过以下顺序进行。首先，将按照表1的组成配制以及混合了原料的混合粉末1kg放入铂坩埚，使用电炉并以5～10℃/分的升温速度加热至800～1200℃的加热温度并且保持两小时。在保持加热温度的过程中，进行搅拌以使得成为均匀的玻璃。接下来，从电炉中取出铂坩埚，将已融化的玻璃浇注到预先加热到100℃的不锈钢板上，进而得到玻璃G1～G13。
接下来，制造用于形成接合层的第一接合层以及第二接合层的玻璃胶。具体而言，首先，使用气流粉碎机将玻璃G1～G13个别地粉碎至平均粒径(D50)约为3μm而得到玻璃G1～G13的粉末。另外，向所得到的玻璃G1～G13的粉末中添加规定量的平均粒径(D50)约为3μm的Zr2(WO4)(PO4)2(以下，存在简称为ZWP的情况)、堇青石(以下，存在简称为CRD的情况)、或者铝(Al)作为填充材料而得到混合粉末。
接下来，将乙基纤维素作为粘合剂添加到已添加玻璃G1～G13的粉末或者填充材料的混合粉末中，并且添加二甘醇丁醚醋酸酯作为溶剂并进行混炼，进而制造玻璃胶。接下来，准备厚度30μm、热膨胀系数66×10-7/℃的薄板玻璃作为接合层的绝缘基材。接下来，通过丝网印刷将玻璃胶涂布到绝缘基材的一方的表面并以150℃的温度使玻璃胶干燥30分钟，然后同样地将玻璃胶涂布到绝缘基材的另一方的表面并使玻璃胶干燥。
之后，作为脱粘合剂处理，以330℃加热涂布有玻璃胶的绝缘基材30分钟。接下来，通过以与接合层的接合温度相同的温度煅烧涂布有玻璃胶的绝缘基材，从而得到具有接合半导体芯片的第一接合层、接合基台的第二接合层、以及配置于第一接合层和第二接合层之间的绝缘基材的实施例以及比较例的接合层。所得到的各接合层的厚度为大致90μm左右。
在以下的表2中，表示实施例E1～E18的接合层的各个的第一接合层以及第二接合层中含有的玻璃的种类及其含量[体积％]、含有的填充材料的种类及其含量[体积％]、热膨胀系数[10-7/℃]、以及软化点[℃]。此外，在表2中，玻璃的种类以表1所示的玻璃 No.表示。
另外，在以下的表3中，表示比较例C1～C11的接合层的各个的第一接合层以及第二接合层中含有的玻璃的种类及其含量[体积％]、含有的填充材料的种类及其含量[体积％]、热膨胀系数[10-7/℃]、以及软化点[℃]。此外，在表3中，玻璃的种类以表1所示的玻璃No.表示。
此外，表2以及表3所示的各个接合层的第一接合层以及第二接合层的热膨胀系数的测定像按照如下那样进行。首先，将不包含粘合剂以及溶剂的玻璃粉末、或者玻璃粉末和填充材料的混合粉末单轴加压成型，然后通过在电炉中精细地烧结并将其切割，从而得到试验片。试验片的尺寸为4mm×4mm×15mm。使用该试验片，使用推杆热机械分析仪测定 50～250℃范围内的热膨胀系数。
另外，表2以及表3所示的各个接合层的第一接合层以及第二接合层的软化点按照如下那样求得。首先，对上述玻璃粉末或者混合粉末以5℃/分的升温速度进行差热分析(DTA)。使用氧化铝粉末作为标准样品。在所得到的DTA曲线中，将第二吸热峰值温度作为软化点Ts。
接下来，准备在接合表面施加金属喷镀处理而形成有Al膜的半导体芯片(4mm×4mm，37×10-7/℃)作为物理量测定装置中使用的半导体芯片。另外，准备不锈钢(SUS630)制成的隔膜(
Figure GDA0001822592050000151
热膨胀系数：113×10-7/℃)作为经由接合层接合半导体芯片的基台。
并且，使用实施例E1～E18以及比较例C1～C11的接合层，进行在上述实施方式中已说明的第一配置工序以及第二配置工序，而使各接合层的第一接合层与半导体芯片的接合表面相对，使各接合层的第二接合层与基台的接合表面相对，并在半导体芯片和基台之间配置接合层。接下来，将各接合层加热到第一接合层的软化点以上的温度接合温度，并且经由接合层将半导体芯片接合到基台。
实施例E1～E18的接合层的接合温度、以及、粘接可否、可靠性、以及芯片动作的评价结果表示在以下的表4中。另外，比较例C1～C11的接合层的接合温度、以及、粘接可否、可靠性、以及芯片动作的评价结果表示在以下的表5中。
[表2]
Figure GDA0001822592050000161
[表3]
Figure GDA0001822592050000171
[表4]
实施例 接合温度(℃) 粘接可否 可靠性 芯片动作
E1 400 ○ ○ ○
E2 400 ○ ○ ○
E3 400 ○ △ ○
E4 400 △ △ ○
E5 400 ○ △ ○
E6 400 ○ △ ○
E7 400 ○ ○ ○
E8 400 ○ △ ○
E9 400 ○ ○ ○
E10 400 ○ ○ ○
E11 400 ○ ○ ○
E12 400 ○ ○ ○
E13 400 ○ ○ ○
E14 400 △ ○ ○
E15 400 ○ △ ○
E16 400 △ ○ ○
E17 400 ○ ○ ○
E18 400 ○ ○ ○
[表5]
比较例 接合温度(℃) 粘接可否 可靠性 芯片动作
C1 600 ○ ○ ×
C2 600 ○ △ ×
C3 490 ○ ○ ×
C4 490 ○ ○ ×
C5 400 × - -
C6 400 × - -
C7 400 △ × -
C8 400 × × -
C9 400 △ △ -
C10 490 × × -
C11 490 × × -
表4以及表5所示的粘接可否将以所有的多个样品能够经由接合体将半导体芯片接合于基台的情况评价为良(○)。另外，多个样品中存在不能够经由接合体将半导体芯片接合于基台的情况，但将包含大量的没有问题的样品的情况评价为及格(△)，将产生半导体芯片的破裂、剥离而不能够将半导体芯片接合于基台的情况评价为不及格(×)。
表4以及表5所示的可靠性通过针对经由接合层接合的半导体芯片和基台进行-40℃～ 150℃的温度循环试验以及剪切强度试验而进行评价。其结果是，将所有的样品中没有产生问题的情况评价为良(○)。另外，根据样品不同，也会产生半导体芯片的破裂、剥离，或接合强度的偏差大，但将包含大量的没有问题的样品的情况评价为及格(△)，将在大量的样品中产生半导体芯片的破裂、剥离的情况、接合强度为10Mpa以下的情况评价为不及格(×)。
表4以及表5所示的芯片动作的评价通过使用经由各接合层接合于作为基台的隔膜的半导体芯片，来制造图1所示的上述实施方式的物理量测定装置，并且评价作为半导体芯片的应变检测元件的动作而进行。其结果是，在物理量测定装置的动作不良不满1％的情况下评价为良(○)，在不满10％的情况下评价为及格(△)，在50％以上的情况下评价为不及格(×)。
根据以上的结果，在使用第一接合层的热膨胀系数为第二接合层的热膨胀系数以下、第一接合层的软化点为半导体芯片的耐热温度(例如430℃)以下、且第二接合层的软化点为第一接合层的软化点以下的实施例E1～E18的接合层的物理量测定装置中，与比较例C1～C11进行比较，能够提高基台和半导体芯片的接合可靠性以及半导体芯片的动作的可靠性。
此时，作为第一接合层的热膨胀系数优选为42×10-7/℃以上且62×10-7/℃以下，作为第二接合层的热膨胀系数优选为42×10-7/℃以上且113×10-7/℃以下。尤其是，在第一接合层的热膨胀系数为42×10-7/℃以上且50×10-7/℃以下，且第二接合层的热膨胀系数为 67×10-7/℃以上且102×10-7/℃以下的情况下，能够得到半导体芯片和基台的接合状态以及接合可靠性都优良的物理量测定装置。
在得到该优良的结果实施例中，在将应变检测元件的热膨胀系数设为α1，将上表面的接合层的热膨胀系数设为α2，将绝缘基材的热膨胀系数设为α3，将下表面的接合层的热膨胀系数设为α4，将隔膜的热膨胀系数设为α5时，热膨胀系数α的关系满足α1＜α2＜α3＜α4＜α5的关系。
另外，作为接合层的填充料的含量，在接合材料的上表面为30～40体积％，下表面为0～40体积％时能得到良好的结果。尤其是，在第一接合层的填充材料的含量比第二接合层的填充材料的含量多的情况下，能得到良好的结果。
另外，作为玻璃的组 成，第一接合层所包含的玻璃的组成的范围为：40～50重量％的 V2O5、20～30重量％的TeO2、5.8～15重量％的P2O5、0～15重量％的Fe2O3、0～10重量％的WO3、以及0～10重量％的ZnO，第二接合层22所包含的玻璃的组成的范围为： 37.2～50重量％的V2O5、20～30重量％的TeO2、0～15重量％的P2O5、0～15重量％的 Fe2O3、0～10重量％的WO3、0～26重量％的BaO、以及0～10重量％的ZnO。另外，作为其他成分，包含0～5重量％的K2O、Cs2O等的碱金属氧化物。
进一步，在第二接合层的软化点比第一接合层的软化点低7℃以上的情况下，接合层的翘曲较小。这可以认为是由玻璃的粘接温度导致的，但考虑到接合层的处理，很明显这是更优选的方案。
接下来，以与上述实施例E1～E18同样的方法制造实施例E19～E21的接合层，并且研究接合层的接合温度对半导体芯片的影响。此外，在实施例E21的接合层中，作为第二接合层的材料，使用市售的铅系玻璃胶(AGC制造，430℃接合用，热膨胀系数72×10-7/℃)。将各接合层的第一接合层以及第二接合层的构成在以下的表6中表示。
[表6]
Figure GDA0001822592050000201
使用表6所示的各接合层，来制造将半导体芯片接合到基台时的接合温度设为430℃的物理量测定装置和设为450℃的物理量测定装置，并且研究接合层的接合温度对半导体芯片的影响。其结果表示在表7中。
[表7]
Figure GDA0001822592050000202
以与表4以及表5所示的各接合层同样的方法进行表7所示的各接合层的粘接可否、以及可靠性以及芯片动作的评价。根据以上的结果，如果接合层的接合温度为半导体芯片的耐热温度(例如430℃)以下的话，则接合状态 以及接合可靠性为良好(○)，芯片动作也为及格(△)，与此相对，当接合层的接合温度超过半导体芯片的耐热温度时，接合会产生不良状况，或半导体芯片的动作会发现异常。因此，优选接合层的接合温度为半导体芯片的耐热温度以下。此外，接合层的接合温度为接合层的第一接合层的软化点以上的温度或者比第一接合层的软化点高的温度。
接下来，为了验证接合层的绝缘基材带来的影响，除了绝缘基材的构成之外，还以与实施例E10同样的方法制造实施例E22～E33的接合层。并且，使用已制造的各接合层来制造物理量测定装置。
另外，制造具有与实施例E10同样的第一接合层以及第二接合层，不具有绝缘基材的比较例C12的接合层。具体而言，首先，将用于形成第二接合层的玻璃胶涂布在作为基台的隔膜上，使其干燥并进行煅烧。之后，将用于第一接合层的玻璃胶涂布到煅烧后的第二接合层上，使其干燥并进行煅烧。之后，将半导体芯片配置于煅烧后的第一接合层上并以400℃进行加热。由此，经由比较例C12的接合层将半导体芯片接合到基台，并且制造物理量测定装置。
之后，以与上述实施例E1至E21相同的方法评价实施例E22～E33以及比较例C12的接合层。在以下的表8中表示实施例E22～E33以及比较例C12的接合层的绝缘基材的构成、接合温度、以及、粘接可否、可靠性、以及芯片动作的评价结果
[表8]
Figure GDA0001822592050000211
在表8中，作为绝缘材基材的玻璃，使用以SiO2为主要成分的SiO2系玻璃。另外，作为绝缘材基材的材料的Si使用未掺杂的纯Si。如表8所示，在使用不具有绝缘基材的比较例C12的接合层的物理量测定装置中，半导体芯片的动作中发现了异常，但在使用具有绝缘基材的实施例E22～E33的接合层的物理量测定装置中，能够确定芯片良好地动作。
另外，作为绝缘基材，确定除了使用以SiO2为主要成分的玻璃之外，也能够使用Si、氧化铝等的一般的高电阻材料。作为绝缘基材的线性热膨胀系数，很明显能够广泛使用38×10-7/℃以上且100×10-7/℃以下的范围，但根据与第一以及第二接合层的线性热膨胀系数的关系可知，尤其优选66×10-7/℃以上且84×10-7/℃以下的范围。另外，绝缘基材的厚度能够广泛使用从5μm至500μm左右的范围，但根据可靠性的观点可知，尤其优选20μm以上。但是，由于当绝缘基材的厚度变厚时，作为物理量测定装置的输出会变小，因而尤其优选绝缘基材的厚度为20μm以上且100μm以下。
最后，对形成于接合基台的接合层的表面的金属膜的效果进行验证。具体而言，使用不锈钢(SUS630)制成的隔膜作为基台，并且在对接合层进行接合的基台的接合表面进行镀Ni和Al溅射的预备处理而形成金属膜。并且，使用实施例E1至E18的接合层来制造物理量测定装置。其结果可知，在实施例E1至E18的接合层的任一情况下，剪切的接合强度提高。因此，优选在基台的接合表面进行预备处理，而形成包含从由Al、Ni、Ti、 Mo构成的组中选择的至少一种以上的金属膜。
符号说明
10 金属壳体(基台)
20 接合层
21 第一接合层
22 第二接合层
23 绝缘基材
30 应变检测元件(半导体芯片)
100 物理量测定元件
200 物理量测定装置
S21 第一配置工序
S31 第一接合工序
S22 第二配置工序
S32 第二接合工序。

Claims (11)

1.一种物理量测定装置，包括：
基台；
半导体芯片，其基于作用于该基台的应力来测定物理量；
接合层，其将该半导体芯片接合到所述基台，
所述物理量测定装置的特征在于，
所述接合层具有：第一接合层，所述第一接合层接合于所述半导体芯片；第二接合层，所述第二接合层接合于所述基台；绝缘基材，所述绝缘基材配置于所述第一接合层和所述第二接合层之间，
所述第一接合层以及所述第二接合层包含玻璃，
所述第一接合层的热膨胀系数为所述第二接合层的热膨胀系数以下，
所述第一接合层的软化点为所述半导体芯片的耐热温度以下，
所述第二接合层的软化点为所述第一接合层的软化点以下，
所述第一接合层以及所述第二接合层含有热膨胀系数比所述玻璃低的填充材料，
所述第一接合层的所述填充材料的含有率比所述第二接合层的所述填充材料的含有率高。
2.如权利要求1所述的物理量测定装置，其特征在于，
所述玻璃包含钒。
3.如权利要求1所述的物理量测定装置，其特征在于，
所述第一接合层的所述填充材料的含有率为30体积％以上且40体积％以下。
4.如权利要求2所述的物理量测定装置，其特征在于，
所述第一接合层中包含的所述玻璃包含40～50重量％的V2O5、20～30重量％的TeO2、5.8～15重量％的P2O5、0～15重量％的Fe2O3、0～10重量％的WO3、以及0～10重量％的ZnO，
所述第二接合层中包含的所述玻璃包含37.2～50重量％的V2O5、20～30重量％的TeO2、0～15重量％的P2O5、0～15重量％的Fe2O3、0～10重量％的WO3、0～26重量％的BaO、0～10重量％的ZnO、以及0～5重量％的碱金属氧化物。
5.如权利要求1所述的物理量测定装置，其特征在于，
所述绝缘基材的热膨胀系数为38×10-7/℃以上且100×10-7/℃以下。
6.如权利要求1所述的物理量测定装置，其特征在于，
所述绝缘基材的原材料为玻璃、硅、或者氧化铝。
7.如权利要求1所述的物理量测定装置，其特征在于，
所述绝缘基材的厚度为5μm以上且500μm以下。
8.如权利要求1所述的物理量测定装置，其特征在于，
所述基台以及所述半导体芯片在用于接合所述接合层的表面上具有金属膜，该金属膜包含从由Al、Ni、Ti、Mo构成的组中选择的至少一种。
9.一种物理量测定装置的制造方法，所述物理量测定装置包括：
基台；
半导体芯片，其基于作用于该基台的应力来测定物理量；
接合层，其将该半导体芯片接合到所述基台，
所述物理量测定装置的制造方法的特征在于，具有：
第一配置工序，在该第一配置工序中，使用所述接合层，将所述半导体芯片和所述接合层的第一接合层相对地配置，所述接合层包括：包含玻璃的第一接合层以及第二接合层；以及配置于所述第一接合层和所述第二接合层之间的绝缘基材，并且，所述第一接合层的热膨胀系数为所述第二接合层的热膨胀系数以下，所述第一接合层的软化点为所述半导体芯片的耐热温度以下，所述第二接合层的软化点为所述第一接合层的软化点以下，所述第一接合层以及所述第二接合层含有热膨胀系数比所述玻璃低的填充材料，所述第一接合层的所述填充材料的含有率比所述第二接合层的所述填充材料的含有率高；
第一接合工序，在该第一接合工序中，将所述接合层加热到所述第一接合层的软化点以上且所述半导体芯片的耐热温度以下的温度，并经由所述第一接合层将所述半导体芯片和所述接合层接合；
第二配置工序，在该第二配置工序中，将所述基台和所述接合层的所述第二接合层相对地配置；
第二接合工序，在该第二接合工序中，将所述接合层加热到所述第二接合层的软化点以上且所述半导体芯片的耐热温度以下的温度，并经由所述第二接合层将所述基台和所述接合层接合。
10.如权利要求9所述的物理量测定装置的制造方法，其特征在于，
在进行所述第一配置工序以及所述第二配置工序并在所述半导体芯片和所述基台之间配置所述接合层之后，将所述接合层加热到所述第一接合层的软化点以上且所述半导体芯片的耐热温度以下的温度，一并进行所述第一接合工序以及所述第二接合工序。
11.一种物理量测定元件，包括：
半导体芯片，其基于作用于基台的应力来测定物理量；
接合层，其将该半导体芯片接合到所述基台，
所述物理量测定元件的特征在于，
所述接合层具有：第一接合层，该第一接合层接合于所述半导体芯片；第二接合层，该第二接合层接合于所述基台；绝缘基材，该绝缘基材配置于所述第一接合层和所述第二接合层之间，
所述第一接合层以及所述第二接合层包含玻璃，
所述第一接合层的热膨胀系数为所述第二接合层的热膨胀系数以下，
所述第一接合层的软化点为所述半导体芯片的耐热温度以下，
所述第二接合层的软化点为所述第一接合层的软化点以下，
所述第一接合层以及所述第二接合层含有热膨胀系数比所述玻璃低的填充材料，
所述第一接合层的所述填充材料的含有率比所述第二接合层的所述填充材料的含有率高。
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