JP2000241274A - Semiconductor pressure sensor, manufacture thereof and parts thereof - Google Patents

Semiconductor pressure sensor, manufacture thereof and parts thereof

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JP2000241274A
JP2000241274A JP11045420A JP4542099A JP2000241274A JP 2000241274 A JP2000241274 A JP 2000241274A JP 11045420 A JP11045420 A JP 11045420A JP 4542099 A JP4542099 A JP 4542099A JP 2000241274 A JP2000241274 A JP 2000241274A
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JP
Japan
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glass
pedestal
wafer
pressure sensor
metal
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Application number
JP11045420A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Yoshioka
浩一 吉岡
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable semiconductor pressure sensor having high strength and high shock resistance and excellent in adhesion to a glass base. SOLUTION: The semiconductor pressure sensor comprises a joint part 10 including a silicon chip 11 forming a pressure-sensitive diaphragm and a glass base 12 having a coefficient of linear expansion approximate to that of the silicon chip 11 and being bonded thereto, and a metal base 14 being bonded to the glass base 12 through a solder 13. The glass base 12 is made of crystalline glass and a metal film of Cr, Ti is formed on the lower surface thereof. This part is obtained by forming a diaphragm on a silicon wafer, forming a metal film on one surface of a glass wafer principally comprising Li2O-Al2O3- SiO2, making a plurality of through holes in the glass wafer formed with the metal film, anode jointing the surface of the silicon wafer for forming a diaphragm to other surface of the glass wafer, and then separating the wafers individually. A semiconductor pressure sensor is constituted using this part.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力−変位変換要
素としてダイヤフラムを用いる半導体圧力センサに関す
るものである。
The present invention relates to a semiconductor pressure sensor using a diaphragm as a pressure-displacement conversion element.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は従来の一般的な半導体圧力センサ
の概略構造を示す断面図で、この圧力センサは、接合体
10PA、この接合体10PAとはんだ13によって接合さ
れる金属台座44および複数の信号引出ピン25などに
より構成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a sectional view showing the schematic structure of a conventional general semiconductor pressure sensor. This pressure sensor is composed of a joined body 10PA, a metal pedestal 44 joined to the joined body 10PA and solder 13 and , And the like.

【0003】ここで、上記接合体10PAは、感圧ダイヤ
フラムを形成するシリコンチップ11と、例えば、パイ
レックスガラス(アメリカ・コーニング社の商標)によ
り成り、検出圧力導入用の貫通孔121が中央に形成さ
れるガラス台座12PAとを備え、シリコンチップ11の
下面とガラス台座12PAの上面とが陽極接合によって接
合されて構成される。また、この接合体10PAは、はん
だ13によって金属台座44と接合される。
Here, the bonded body 10PA is made of a silicon chip 11 forming a pressure-sensitive diaphragm and, for example, Pyrex glass (trademark of Corning Incorporated, USA), and a through hole 121 for introducing a detection pressure is formed at the center. And a lower surface of the silicon chip 11 and an upper surface of the glass pedestal 12PA are joined by anodic bonding. The joined body 10PA is joined to the metal pedestal 44 by the solder 13.

【0004】このような構成に類似するものとして、特
開平5−9039号公報に記載の結晶化ガラスがある。
[0004] As a structure similar to such a structure, there is a crystallized glass described in JP-A-5-9039.

【0005】また、特開昭55−47425号公報に
は、ダイヤフラム部の歪受感素子の周囲に基準圧室が形
成されるように、シリコンダイヤフラムと類似の線膨張
係数を有する結晶化ガラスを低融点ガラスによってシリ
コンダイヤフラムに接着固定した構造の防水型半導体圧
力変換器が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-47425 discloses a crystallized glass having a linear expansion coefficient similar to that of a silicon diaphragm so that a reference pressure chamber is formed around a strain sensing element in a diaphragm. A waterproof semiconductor pressure transducer having a structure in which a low-melting glass is adhered and fixed to a silicon diaphragm is disclosed.

【0006】さらに、特開昭55−6816号公報に
は、熱膨張係数がシリコンと類似した結晶化ガラスから
なる受圧台の表面に2〜5ミクロンのニッケルメッキ層
(金属膜層)を形成した構造の半導体圧力変換器が開示
されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-6816 discloses that a nickel plating layer (metal film layer) of 2 to 5 microns is formed on the surface of a pressure receiving table made of crystallized glass having a thermal expansion coefficient similar to that of silicon. A semiconductor pressure transducer having a structure is disclosed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
5−9039号公報では、結晶化ガラスと金属台座との
接合方法が不明である。
However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-9039, the method of joining the crystallized glass and the metal pedestal is unknown.

【0008】また、特開昭55−47425号公報で
は、結晶化ガラスとシリコンダイヤフラムとが低融点ガ
ラスによって接着固定されるので、接合温度が500℃
と高温となり、素子や端子への熱の影響が大きく、ワイ
ヤボンドが困難である。また、低融点ガラスは水溶性で
あるので、使用可能な圧力媒体に制限を受ける。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-47425, since a crystallized glass and a silicon diaphragm are bonded and fixed by a low-melting glass, the bonding temperature is 500 ° C.
And the temperature is high, and the effect of heat on the element and the terminal is large, and wire bonding is difficult. Further, since the low-melting glass is water-soluble, there is a limit to the usable pressure medium.

【0009】さらに、特開昭55−6816号公報で
は、結晶化ガラスからなる受圧台の表面に、Ni、A
u、AgまたはCuで金属膜層を形成するので、密着力
に課題がある。
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-6816, Ni, A is attached to the surface of a pressure receiving table made of crystallized glass.
Since the metal film layer is formed of u, Ag or Cu, there is a problem in adhesion.

【0010】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、高強度で衝撃に強い上に、ガラス台座に対する
密着力に優れた高信頼性の半導体圧力センサを提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a highly reliable semiconductor pressure sensor having high strength, high impact resistance, and excellent adhesion to a glass pedestal. .

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項1記載の発明は、半導体圧力センサの部品であ
って、感圧ダイヤフラムを形成するシリコン素子、およ
びこのシリコン素子と近似の線膨張係数を有し前記シリ
コン素子と接合されるガラス台座により構成される接合
体と、前記接合体と軟ろうによって接合される金属台座
とを備え、前記ガラス台座は、結晶性ガラスにより形成
され、一の面にCrまたはTiを成分とする金属膜を有
するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a component of a semiconductor pressure sensor, comprising: a silicon element forming a pressure-sensitive diaphragm; and a line similar to the silicon element. A joined body composed of a glass pedestal having an expansion coefficient and joined to the silicon element, and a metal pedestal joined to the joined body by a soft solder, the glass pedestal is formed of crystalline glass, One surface has a metal film containing Cr or Ti as a component.

【0012】この構造では、ガラス台座が結晶性ガラス
により形成されるので、結晶粒界でのクラックの進展が
抑制されるようになる。また、CrまたはTiを成分と
する金属膜によってガラス台座に対する密着力が向上す
る。これにより、本部品を用いて半導体圧力センサを構
成すれば、高強度で衝撃に強い上に、ガラス台座に対す
る密着力に優れた高信頼性の半導体圧力センサを得るこ
とができる。
In this structure, since the glass pedestal is formed of crystalline glass, the development of cracks at the crystal grain boundaries can be suppressed. Further, the adhesion to the glass pedestal is improved by the metal film containing Cr or Ti as a component. Thus, if a semiconductor pressure sensor is configured using the present component, a highly reliable semiconductor pressure sensor having high strength, high impact resistance, and excellent adhesion to the glass pedestal can be obtained.

【0013】請求項2記載の発明は、半導体圧力センサ
であって、感圧ダイヤフラムを形成するシリコン素子、
およびこのシリコン素子と近似の線膨張係数を有し前記
シリコン素子と接合されるガラス台座により構成される
接合体と、前記接合体と軟ろうによって接合される金属
台座とを備え、前記ガラス台座は、結晶性ガラスにより
形成され、一の面にCrまたはTiを成分とする金属膜
を有するものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor pressure sensor, comprising: a silicon element forming a pressure-sensitive diaphragm;
And a bonded body composed of a glass pedestal having a linear expansion coefficient similar to that of the silicon element and bonded to the silicon element, and a metal pedestal bonded to the bonded body by a soft solder, wherein the glass pedestal is , Made of crystalline glass and having a metal film containing Cr or Ti on one surface.

【0014】この構造では、ガラス台座が結晶性ガラス
により形成されるので、結晶粒界でのクラックの進展が
抑制されるようになる。また、CrまたはTiを成分と
する金属膜によってガラス台座に対する密着力が向上す
る。これにより、高強度で衝撃に強い上に、ガラス台座
に対する密着力に優れた高信頼性の半導体圧力センサを
得ることができる。
In this structure, since the glass pedestal is formed of crystalline glass, the development of cracks at the crystal grain boundaries can be suppressed. Further, the adhesion to the glass pedestal is improved by the metal film containing Cr or Ti as a component. This makes it possible to obtain a highly reliable semiconductor pressure sensor having high strength, high impact resistance, and excellent adhesion to the glass pedestal.

【0015】なお、前記ガラス台座には3層または4層
の金属膜が形成され、最外層の金属膜はAuにより形成
され、その下地層の金属膜はPtまたはNiにより形成
される構造でもよい(請求項3)。この構造によれば、
接合体と金属台座との例えば陽極接合の際、その加熱に
よる劣化が防止され、接合体と金属台座との接合信頼性
が向上する。なお、前記3層の金属膜は4種類の材料に
より形成されるものでもよい(請求項4)。
The glass pedestal may have a structure in which three or four metal films are formed, the outermost metal film is formed of Au, and the metal film of the underlayer is formed of Pt or Ni. (Claim 3). According to this structure,
At the time of, for example, anodic bonding between the joined body and the metal pedestal, deterioration due to heating is prevented, and the joining reliability between the joined body and the metal pedestal is improved. The three-layer metal film may be formed of four types of materials (claim 4).

【0016】また、前記軟ろうは金系材料であって前記
接合体と前記金属台座との気密接合用に使用されるもの
でもよい(請求項5)。これによれば、Sn−Pbの軟
ろうやSn系の軟ろうよりも接合箇所の耐熱性および耐
久性が向上する。
Further, the soft solder may be a gold-based material and used for hermetic joining between the joined body and the metal pedestal. According to this, the heat resistance and the durability of the joining portion are improved as compared with the Sn-Pb soft solder or the Sn-based soft solder.

【0017】また、前記ガラス台座および金属台座の各
々は測定すべき媒体の圧力を通す貫通孔を有し、前記ガ
ラス台座が有する貫通孔の孔径は前記金属台座が有する
貫通孔の孔径よりも大きい構造でもよい(請求項6)。
この構造によれば、軟ろうの熱収縮が金属台座により抑
制され、ガラス台座に加わる応力が減少し、接合箇所の
耐熱性および耐久性が向上する。
Each of the glass pedestal and the metal pedestal has a through hole through which the pressure of the medium to be measured passes, and the diameter of the through hole of the glass pedestal is larger than the diameter of the through hole of the metal pedestal. It may have a structure (claim 6).
According to this structure, the heat shrinkage of the soft solder is suppressed by the metal pedestal, the stress applied to the glass pedestal is reduced, and the heat resistance and durability of the joint are improved.

【0018】さらに、前記ガラス台座における前記金属
台座との接合面の粗度がRmax0.5〜6μmである
ものでもよい(請求項7)。この設計によれば、接合信
頼性が向上する。
Furthermore, the glass pedestal may have a surface having a roughness Rmax of 0.5 to 6 μm at the joint surface with the metal pedestal. According to this design, bonding reliability is improved.

【0019】請求項8記載の発明は、上記半導体圧力セ
ンサを製造する方法であって、Siウエハにダイヤフラ
ムを形成する工程と、Li2O−Al23−SiO2を主
成分として形成されるガラスウエハの一の面上に金属膜
を形成する工程と、前記Siウエハのダイヤフラムを形
成する面と前記ガラスウエハの他の面とを陽極接合する
工程と、前記陽極接合されたSiウエハおよびガラスウ
エハを個々に分断して前記接合体を得る工程と、前記各
接合体を前記金属台座に接合する工程とを有する。
An eighth aspect of the present invention is a method of manufacturing the semiconductor pressure sensor, comprising the steps of forming a diaphragm on a Si wafer, and forming the diaphragm mainly on Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2. Forming a metal film on one surface of the glass wafer to be formed, anodically bonding the surface of the Si wafer on which the diaphragm is formed and the other surface of the glass wafer, A step of individually dividing the glass wafer to obtain the joined body; and a step of joining each of the joined bodies to the metal pedestal.

【0020】この方法によれば、ガラス台座がLi2
−Al23−SiO2を主成分とする結晶性ガラスによ
り形成されるので、結晶粒界でのクラックの進展が抑制
されるようになる。また、CrまたはTiを成分とする
金属膜によってガラス台座に対する密着力が向上する。
これにより、高強度で衝撃に強い上に、ガラス台座に対
する密着力に優れた高信頼性の半導体圧力センサを得る
ことができる。さらに、ガラス台座がNaを主成分とし
ないので、Naによるシリコン素子の耐電圧劣化の不具
合が生じなくなる。
According to this method, the glass pedestal is made of Li 2 O.
Since it is formed of crystalline glass containing -Al 2 O 3 -SiO 2 as a main component, the development of cracks at the crystal grain boundaries can be suppressed. Further, the adhesion to the glass pedestal is improved by the metal film containing Cr or Ti as a component.
This makes it possible to obtain a highly reliable semiconductor pressure sensor having high strength, high impact resistance, and excellent adhesion to the glass pedestal. Further, since the glass pedestal does not contain Na as a main component, the problem of the withstand voltage deterioration of the silicon element due to Na does not occur.

【0021】請求項9記載の発明は、上記半導体圧力セ
ンサを製造する方法であって、Siウエハにダイヤフラ
ムを形成する工程と、Li2O−Al23−SiO2を主
成分として形成されるガラスウエハの一の面上に金属膜
を形成する工程と、前記金属膜が形成されたガラスウエ
ハに複数の貫通孔を形成する工程と、前記Siウエハの
ダイヤフラムを形成する面と前記ガラスウエハの他の面
とを陽極接合する工程と、前記陽極接合されたSiウエ
ハおよびガラスウエハを個々に分断して前記接合体を得
る工程と、前記各接合体を圧力導入孔を有する金属台座
に接合する工程とを有する。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing the semiconductor pressure sensor, comprising the steps of forming a diaphragm on a Si wafer, and forming the diaphragm with Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 as a main component. Forming a metal film on one surface of the glass wafer, forming a plurality of through-holes in the glass wafer on which the metal film is formed, and forming a surface of the Si wafer on which a diaphragm is formed and the glass wafer. Anodically bonding the other surface of the substrate, the step of individually dividing the anodically bonded Si wafer and the glass wafer to obtain the bonded body, and bonding each of the bonded bodies to a metal pedestal having a pressure introducing hole. And

【0022】この方法によれば、ガラス台座がLi2
−Al23−SiO2を主成分とする結晶性ガラスによ
り形成されるので、結晶粒界でのクラックの進展が抑制
されるようになる。また、CrまたはTiを成分とする
金属膜によってガラス台座に対する密着力が向上する。
これにより、高強度で衝撃に強い上に、ガラス台座に対
する密着力に優れた高信頼性の半導体圧力センサを得る
ことができる。また、ガラス台座がNaを主成分としな
いので、Naによるシリコン素子の耐電圧劣化の不具合
が生じなくなる。さらに、シリコン素子の感圧ダイヤフ
ラムによる圧力の直接検出が可能になるので、測定レス
ポンスの向上が図れる。
According to this method, the glass pedestal is made of Li 2 O.
Since it is formed of crystalline glass containing -Al 2 O 3 -SiO 2 as a main component, the development of cracks at the crystal grain boundaries can be suppressed. Further, the adhesion to the glass pedestal is improved by the metal film containing Cr or Ti as a component.
This makes it possible to obtain a highly reliable semiconductor pressure sensor having high strength, high impact resistance, and excellent adhesion to the glass pedestal. Further, since the glass pedestal does not contain Na as a main component, the problem of the withstand voltage deterioration of the silicon element due to Na does not occur. Further, since the pressure can be directly detected by the pressure-sensitive diaphragm of the silicon element, the measurement response can be improved.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第1実施形態に係
る半導体圧力センサの部品を示す拡大断面図で、この図
を用いて以下に第1実施形態の説明を行う。
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing components of a semiconductor pressure sensor according to a first embodiment of the present invention. The first embodiment will be described below with reference to this drawing.

【0024】本半導体圧力センサの部品は、感圧ダイヤ
フラムを下面側に形成するシリコンチップ(シリコン素
子)11、およびこのシリコンチップ11と近似の線膨
張係数を有し、シリコンチップ11の下面側と陽極接合
などで接合されるガラス台座12により構成される接合
体10と、例えばコバールまたは42アロイにより板状
に形成され、接合体10のガラス台座12の下面側とは
んだ(軟ろう)13によって接合される金属台座14と
を備えている。ただし、ガラス台座12は、測定すべき
媒体の圧力をシリコンチップ11へ通す貫通孔121を
有している。また、金属台座14は、ガラス台座12の
貫通孔121よりも大きい径の貫通孔141を中央に有
している。
The components of the present semiconductor pressure sensor include a silicon chip (silicon element) 11 having a pressure-sensitive diaphragm formed on the lower surface side and a linear expansion coefficient similar to that of the silicon chip 11. A bonded body 10 composed of a glass pedestal 12 bonded by anodic bonding or the like, formed into a plate shape by, for example, Kovar or 42 alloy, and bonded to a lower surface side of the glass pedestal 12 of the bonded body 10 by a solder (soft solder) 13. And a metal base 14 to be formed. However, the glass pedestal 12 has a through-hole 121 for passing the pressure of the medium to be measured to the silicon chip 11. Further, the metal pedestal 14 has a through hole 141 having a diameter larger than the through hole 121 of the glass pedestal 12 at the center.

【0025】ここで、ガラス台座12は、例えば、Li
2O−Al23−SiO2を主成分とする結晶性ガラスに
より形成される。このように、ガラス台座12を結晶性
ガラスにより形成すると、結晶粒界でのクラックの進展
が抑制される。したがって、例えば、本部品を図示しな
いボディブロックに固着し、基板や信号引出ピンなどと
シリコンチップ11とをボンディングワイヤなどで電気
的に接続して半導体圧力センサを構成すれば、高強度で
衝撃に強い高信頼性の半導体圧力センサを得ることがで
きる。また、ガラス台座12がNaを主成分としないの
で、Naによるシリコンチップ11の耐電圧劣化の不具
合が生じなくなる。
Here, the glass pedestal 12 is made of, for example, Li
It is formed of crystalline glass containing 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 as a main component. Thus, when the glass pedestal 12 is formed of crystalline glass, the development of cracks at the crystal grain boundaries is suppressed. Therefore, for example, if this component is fixed to a body block (not shown), and a semiconductor pressure sensor is formed by electrically connecting a substrate, a signal extraction pin or the like to the silicon chip 11 with a bonding wire or the like, a high-strength impact can be obtained. A highly reliable semiconductor pressure sensor can be obtained. Further, since the glass pedestal 12 does not contain Na as a main component, the problem of deterioration of the withstand voltage of the silicon chip 11 due to Na does not occur.

【0026】また、ガラス台座12の下面にはCrまた
はTiを成分とする金属膜(図示せず)が形成される。
このような金属膜をガラス台座12の下面に形成すれ
ば、ガラス台座に対する密着力が向上する。
On the lower surface of the glass pedestal 12, a metal film (not shown) containing Cr or Ti as a component is formed.
If such a metal film is formed on the lower surface of the glass pedestal 12, the adhesion to the glass pedestal is improved.

【0027】さらに、シリコンチップ11の感圧ダイヤ
フラムに至る貫通孔121,141が形成されているの
で、感圧ダイヤフラムによる圧力の直接検出が可能にな
り、測定レスポンスの向上が可能となる。
Further, since the through holes 121 and 141 reaching the pressure-sensitive diaphragm of the silicon chip 11 are formed, the pressure can be directly detected by the pressure-sensitive diaphragm, and the measurement response can be improved.

【0028】図2は本発明の第2実施形態に係る半導体
圧力センサを示す拡大断面図で、この図を用いて第2実
施形態について、本発明の半導体圧力センサの部品に係
る別の実施形態とともに説明する。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a semiconductor pressure sensor according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, another embodiment according to the components of the semiconductor pressure sensor of the present invention will be described. It will be explained together.

【0029】本半導体圧力センサは、感圧ダイヤフラム
を形成するシリコンチップ(シリコン素子)21、およ
びこのシリコンチップ21と近似の線膨張係数を有し、
シリコンチップ21と陽極接合などで接合されるガラス
台座22により構成される接合体20と、複数の孔24
2を有し、接合体20のガラス台座22の下面側とはん
だ13によって接合される金属台座24と、孔242の
径よりも小さい外径を有し各孔242に挿入される信号
引出ピン25と、これら各信号引出ピン25の一端側と
シリコンチップ21(の所定の電極)とを電気的に接続
するボンディングワイヤ26と、例えばソーダバリウム
系の硼珪酸ガラスなどの絶縁材料により成り、信号引出
ピン25が挿入されて生じる各孔242の隙間を封止す
る封止材27と、圧力導入パイプ281を上部中央に有
し、接合体20、各信号引出ピン25の一端側および各
ボンディングワイヤ26を閉塞する箱状のカバー28
と、このカバー28の内部に封入される液体29とを備
え、この液体29を介して圧力導入パイプ281からの
圧力をシリコンチップ21で検知するものである。ただ
し、図2に示す例では、感圧ダイヤフラムはシリコンチ
ップ21の下面側に形成されている。また、金属台座2
4は例えばコバールまたは42アロイにより板状に形成
される。
This semiconductor pressure sensor has a silicon chip (silicon element) 21 forming a pressure-sensitive diaphragm, and a linear expansion coefficient similar to that of the silicon chip 21.
A bonded body 20 composed of a glass pedestal 22 bonded to a silicon chip 21 by anodic bonding or the like;
2, a metal pedestal 24 joined to the lower surface side of the glass pedestal 22 of the joined body 20 by the solder 13, and a signal extraction pin 25 having an outer diameter smaller than the diameter of the hole 242 and inserted into each hole 242. And a bonding wire 26 for electrically connecting one end of each of the signal extraction pins 25 to (the predetermined electrode of) the silicon chip 21 and an insulating material such as soda barium borosilicate glass. A sealing member 27 for sealing a gap between the holes 242 generated by the insertion of the pins 25 and a pressure introducing pipe 281 are provided at the upper center, and the joined body 20, one end of each signal extraction pin 25 and each bonding wire 26 are provided. Box-shaped cover 28 for closing
And a liquid 29 sealed in the cover 28, and the pressure from the pressure introducing pipe 281 is detected by the silicon chip 21 via the liquid 29. However, in the example shown in FIG. 2, the pressure-sensitive diaphragm is formed on the lower surface side of the silicon chip 21. In addition, metal pedestal 2
4 is formed in a plate shape by, for example, Kovar or 42 alloy.

【0030】ここで、ガラス台座22は、例えば、Li
2O−Al23−SiO2を主成分とする結晶性ガラスに
より形成される。このように、ガラス台座22を結晶性
ガラスにより形成すると、結晶粒界でのクラックの進展
が抑制される。この結果、高強度で衝撃に強い高信頼性
の半導体圧力センサを得ることができる。
Here, the glass pedestal 22 is made of, for example, Li
It is formed of crystalline glass containing 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 as a main component. Thus, when the glass pedestal 22 is formed of crystalline glass, the development of cracks at the crystal grain boundaries is suppressed. As a result, a highly reliable semiconductor pressure sensor having high strength and strong impact resistance can be obtained.

【0031】また、ガラス台座12の下面にはCrまた
はTiを成分とする金属膜が形成される。このような金
属膜をガラス台座12の下面に形成すれば、ガラス台座
に対する密着力が向上する。
On the lower surface of the glass pedestal 12, a metal film containing Cr or Ti as a component is formed. If such a metal film is formed on the lower surface of the glass pedestal 12, the adhesion to the glass pedestal is improved.

【0032】さらに、測定すべき圧力を伝達する液体2
9に対する耐圧および耐食性を高くすることが可能にな
る。
Furthermore, the liquid 2 transmitting the pressure to be measured
9 can be increased in pressure resistance and corrosion resistance.

【0033】図3は本発明の第3実施形態に係る半導体
圧力センサを示す拡大断面図で、この図を用いて第3実
施形態について、本発明の半導体圧力センサの部品に係
る別の実施形態とともに説明する。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a semiconductor pressure sensor according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, another embodiment relating to the components of the semiconductor pressure sensor of the present invention will be described. It will be explained together.

【0034】本半導体圧力センサは、第1実施形態と同
様の接合体10と、下方に伸びる圧力導入パイプ343
を有し、接合体10のガラス台座12の下面側とはんだ
13によって接合される金属台座34と、複数の信号引
出リード線35と、これら各信号引出リード線35の一
端側とシリコンチップ11とを電気的に接続するボンデ
ィングワイヤ26と、各信号引出リード線35の他端側
を外部に引き出した状態で、接合体10、各信号引出リ
ード線35の一端側およびボンディングワイヤ26を閉
塞するカバー38とを備え、圧力導入パイプ343から
の圧力をシリコンチップ11で検知するものである。た
だし、金属台座34は例えばコバールまたは42アロイ
により上部にフランジ部を有する筒状に形成される。ま
た、カバー38は例えば液晶ポリマーの耐熱性樹脂によ
り形成される。
The present semiconductor pressure sensor includes a joint 10 similar to that of the first embodiment and a pressure introducing pipe 343 extending downward.
A metal pedestal 34 joined to the lower surface of the glass pedestal 12 of the joined body 10 by the solder 13, a plurality of signal extraction lead wires 35, one end of each of the signal extraction lead wires 35, and the silicon chip 11. And a cover for closing the bonding body 10, one end of each signal extraction lead 35 and the bonding wire 26 in a state where the other end of each signal extraction lead 35 is pulled out to the outside. 38, and the pressure from the pressure introducing pipe 343 is detected by the silicon chip 11. However, the metal pedestal 34 is formed in a cylindrical shape having a flange portion on the upper portion by, for example, Kovar or 42 alloy. The cover 38 is made of, for example, a heat-resistant resin such as a liquid crystal polymer.

【0035】以上、第3実施形態によれば、第1実施形
態と同様の接合体10が使用されるので、第1実施形態
と同様の効果を奏することが可能となる。
As described above, according to the third embodiment, since the same joined body 10 as that of the first embodiment is used, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0036】図4は本発明の第4実施形態に係る半導体
圧力センサを示す拡大断面図で、この図を用いて第4実
施形態について、本発明の半導体圧力センサの部品に係
る別の実施形態とともに説明する。
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a semiconductor pressure sensor according to a fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, another embodiment relating to the components of the semiconductor pressure sensor of the present invention will be described. It will be explained together.

【0037】本半導体圧力センサは、第1実施形態と同
様の接合体10と、例えばコバールまたは42アロイに
より成り、下方に伸びる圧力導入パイプ443を有し、
接合体10のガラス台座12の下面側とはんだ13によ
って接合される金属台座44と、複数の信号引出ピン2
5と、これら各信号引出ピン25の一端側とシリコンチ
ップ11とを電気的に接続するボンディングワイヤ26
と、例えばソーダバリウム系の硼珪酸ガラスなどの絶縁
材料により成り、金属台座44の内側の孔全てを封止す
る封止材47と、接合体10、各信号引出ピン25の一
端側およびボンディングワイヤ26を閉塞する箱状のカ
バー48とを備え、圧力導入パイプ443からの圧力を
シリコンチップ11で検知するものである。
The present semiconductor pressure sensor has a joint 10 similar to that of the first embodiment and a pressure introducing pipe 443 made of, for example, Kovar or 42 alloy and extending downward.
A metal pedestal 44 joined to the lower surface of the glass pedestal 12 of the joined body 10 by the solder 13, and a plurality of signal extraction pins 2
And bonding wires 26 for electrically connecting one end of each of the signal extraction pins 25 to the silicon chip 11.
And a sealing material 47 made of an insulating material such as soda barium borosilicate glass for sealing all holes inside the metal pedestal 44, the joined body 10, one end of each signal extraction pin 25, and a bonding wire. And a box-shaped cover 48 for closing the pressure sensor 26. The pressure from the pressure introducing pipe 443 is detected by the silicon chip 11.

【0038】以上、第4実施形態によれば、第1実施形
態と同様の接合体10が使用されるので、第1実施形態
と同様の効果を奏することが可能となる。
As described above, according to the fourth embodiment, since the same joined body 10 as that of the first embodiment is used, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0039】図5は本発明の第5実施形態に係る半導体
圧力センサを示す拡大断面図で、この図を用いて第5実
施形態について、本発明の半導体圧力センサの部品に係
る別の実施形態とともに説明する。
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a semiconductor pressure sensor according to a fifth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, another embodiment relating to the components of the semiconductor pressure sensor of the present invention will be described. It will be explained together.

【0040】本半導体圧力センサは、第1実施形態と同
様の接合体10と、下方に伸びる圧力導入パイプ543
を中央に有する板状に例えばコバールまたは42アロイ
により形成されるとともに、その板状部に複数の孔54
2が穿設されて成り、接合体10のガラス台座12の下
面側とはんだ13によって接合される金属台座54と、
複数の信号引出ピン25と、これら各信号引出ピン25
の一端側とシリコンチップ11とを電気的に接続するボ
ンディングワイヤ26と、例えばソーダバリウム系の硼
珪酸ガラスなどの絶縁材料により成り、信号引出ピン2
5が挿入されて生じる各孔542の隙間を封止する封止
材27と、接合体10、各信号引出ピン25の一端側お
よびボンディングワイヤ26を閉塞する箱状のカバー5
8とを備え、圧力導入パイプ543からの圧力をシリコ
ンチップ11で検知するものである。
The present semiconductor pressure sensor includes a joint 10 similar to that of the first embodiment and a pressure introducing pipe 543 extending downward.
Is formed of, for example, Kovar or 42 alloy in a plate shape having a center at the center, and a plurality of holes 54
2, a metal pedestal 54 joined to the lower surface side of the glass pedestal 12 of the joined body 10 and the solder 13;
A plurality of signal extraction pins 25 and each of the signal extraction pins 25
And a bonding wire 26 for electrically connecting one end of the semiconductor chip 11 to the silicon chip 11 and an insulating material such as soda barium borosilicate glass.
And a box-shaped cover 5 for closing the joint body 10, one end of each signal extraction pin 25, and the bonding wire 26.
The pressure from the pressure introducing pipe 543 is detected by the silicon chip 11.

【0041】ここで、ガラス台座12は、第1実施形態
と同様に、Li2O−Al23−SiO2を主成分とする
結晶性ガラスにより形成されるので、高強度で衝撃に強
い高信頼性の半導体圧力センサを得ることができる。
Since the glass pedestal 12 is made of crystalline glass mainly composed of Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 as in the first embodiment, the glass pedestal 12 is high in strength and resistant to impact. A highly reliable semiconductor pressure sensor can be obtained.

【0042】また、ガラス台座12の下面にはCrまた
はTiを成分とする金属膜が形成されるので、ガラス台
座に対する密着力が向上する。
Further, since a metal film containing Cr or Ti is formed on the lower surface of the glass pedestal 12, the adhesion to the glass pedestal is improved.

【0043】さらに、ガラス台座12の貫通孔121
は、圧力導入パイプ543の貫通孔541よりも径が大
きくなっている。これにより、接合材料(はんだ13)
の熱収縮が金属台座54により抑制され、貫通孔121
表面に加わる応力が減少するので、接合部の耐熱性およ
び耐久性が向上する。
Further, the through-hole 121 of the glass pedestal 12
Has a larger diameter than the through hole 541 of the pressure introduction pipe 543. Thereby, the joining material (solder 13)
Of the through hole 121 is suppressed by the metal pedestal 54.
Since the stress applied to the surface is reduced, the heat resistance and durability of the joint are improved.

【0044】図6は本発明の第6実施形態に係る半導体
圧力センサの部品を示す拡大断面図で、この図を用いて
以下に第6実施形態の説明を行う。
FIG. 6 is an enlarged sectional view showing components of a semiconductor pressure sensor according to a sixth embodiment of the present invention. The sixth embodiment will be described below with reference to FIG.

【0045】本半導体圧力センサの部品は、感圧ダイヤ
フラムを下面側に形成するシリコンチップ(シリコン素
子)11、およびこのシリコンチップ11と近似の線膨
張係数を有し、シリコンチップ11の下面側と陽極接合
などで接合されるガラス台座62により構成される接合
体60と、例えばコバールまたは42アロイにより板状
に形成され、接合体60のガラス台座62の下方側とは
んだ13によって接合される金属台座64とを備えてい
る。
The components of the present semiconductor pressure sensor include a silicon chip (silicon element) 11 having a pressure-sensitive diaphragm formed on the lower surface side, and a linear expansion coefficient similar to that of the silicon chip 11. A joined body 60 constituted by a glass pedestal 62 joined by anodic joining or the like, and a metal pedestal formed in a plate shape by, for example, Kovar or 42 alloy and joined to the lower side of the glass pedestal 62 of the joined body 60 by the solder 13 64.

【0046】ここで、ガラス台座62の貫通孔621の
径Aは、金属台座64の貫通孔641の径Bよりも大き
くなっている。これにより、接合材料(はんだ13)の
熱収縮が金属台座64により抑制され、接合部の耐熱性
および耐久性が向上する。
Here, the diameter A of the through hole 621 of the glass pedestal 62 is larger than the diameter B of the through hole 641 of the metal pedestal 64. Thereby, the heat shrinkage of the bonding material (solder 13) is suppressed by the metal pedestal 64, and the heat resistance and durability of the bonding portion are improved.

【0047】また、ガラス台座62の下端側には、層
(金属膜)621〜623がこの順に形成されている。
層621は厚みが0.2μm程度でTiまたはCrによ
り成り、層622は厚みが0.2μm程度でPtまたは
Niにより成り、そして、層623は厚みが0.05〜
0.5μmでAuにより成る。このように、ガラス台座
62にTiまたはCrにより成る層621を形成する
と、ガラス台座62に対する密着力が向上する。また、
最外層(最下層)にAuにより成る層623を用いると
ともに、その下地層(上層)にPtまたはNiにより成
る層622を用いると、接合体60と金属台座64との
陽極接合の際、その加熱による当該部品の劣化が防止さ
れ、接合体60と金属台座64との接合信頼性が向上す
る。このような条件を満足する限り、ガラス台座62の
下端側に4層の金属膜を形成する構造でもよい。また、
3層の場合でも、4種類の材料を使用するようにしても
よい。
On the lower end side of the glass pedestal 62, layers (metal films) 621 to 623 are formed in this order.
Layer 621 has a thickness of about 0.2 μm and is made of Ti or Cr, layer 622 has a thickness of about 0.2 μm and is made of Pt or Ni, and layer 623 has a thickness of 0.05 to 0.05 μm.
It is made of Au at 0.5 μm. As described above, when the layer 621 made of Ti or Cr is formed on the glass pedestal 62, the adhesion to the glass pedestal 62 is improved. Also,
When the layer 623 made of Au is used for the outermost layer (lowermost layer) and the layer 622 made of Pt or Ni is used for the base layer (upper layer), the anodic bonding between the joined body 60 and the metal pedestal 64 is performed. The deterioration of the component due to the above is prevented, and the joining reliability between the joined body 60 and the metal base 64 is improved. As long as such a condition is satisfied, a structure in which four metal films are formed on the lower end side of the glass pedestal 62 may be used. Also,
Even in the case of three layers, four types of materials may be used.

【0048】なお、上記第1〜第6実施形態では、接合
体と金属台座との接合には、はんだが使用されるが、こ
のはんだは、Sn,Pbを主成分とするものでもよく、
あるいは、例えばAu−20Sn,Au−12Ge,A
u−3Siの金系を主成分とするものでもよい。後者の
場合には前者よりも接合部の耐熱性および耐久性が向上
する。
In the first to sixth embodiments, a solder is used for joining the joined body and the metal pedestal. The solder may be one containing Sn and Pb as main components.
Alternatively, for example, Au-20Sn, Au-12Ge, A
A material mainly composed of u-3Si gold may be used. In the latter case, the heat resistance and the durability of the joint are improved as compared with the former.

【0049】また、接合体の金属台座との接合面の粗度
をRmax=0.5〜6μmにすれば接合信頼性が向上
する。なぜなら、粗度が0.5μm以下であれば、アン
カー効果が小さくなって接合強度が落ち、逆に6μm以
上であれば、ダイシングテープの粘着部分が残存して接
合部のボンドの原因となるからである。
When the roughness of the joint surface of the joined body with the metal pedestal is set to Rmax = 0.5 to 6 μm, the joining reliability is improved. If the roughness is 0.5 μm or less, the anchor effect is reduced and the bonding strength is reduced. Conversely, if the roughness is 6 μm or more, the adhesive portion of the dicing tape remains and causes bonding at the bonding portion. It is.

【0050】図7は本発明の半導体圧力センサの製造方
法を示す一実施形態の説明図で、この図を用いて以下に
その実施形態の説明を行う。ただし、本実施形態では、
第6実施形態の半導体圧力センサの部品を製造してから
半導体圧力センサを製造するものとする。
FIG. 7 is an explanatory view of an embodiment showing a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to the present invention. The embodiment will be described below with reference to this figure. However, in this embodiment,
The semiconductor pressure sensor is manufactured after manufacturing the components of the semiconductor pressure sensor of the sixth embodiment.

【0051】まず、半導体単結晶ウエハ、例えばシリコ
ンウエハ1の下面にエッチングによって複数の丸状の溝
(有底の丸穴)111を形成してダイヤフラムを形成し
(図1参照)、これら各ダイヤフラムに位置的に対応す
るシリコンウエハ1の上面に図略の拡散歪ゲージを設置
する。各拡散歪ゲージは、シリコンウエハ全面を熱処理
により酸化形成した絶縁層を選択マスクとし、フォトエ
ッチングにより所望箇所にのみ開口された窓から部分的
に例えばボロンなどの不純物を熱拡散して形成される。
First, a plurality of circular grooves (bottomed round holes) 111 are formed on the lower surface of a semiconductor single crystal wafer, for example, a silicon wafer 1 by etching to form diaphragms (see FIG. 1). A diffusion strain gauge (not shown) is installed on the upper surface of the silicon wafer 1 corresponding to the position (1). Each diffusion strain gauge is formed by selectively diffusing impurities such as boron, for example, through a window opened only at a desired location by photoetching, using an insulating layer formed by oxidizing the entire surface of a silicon wafer by heat treatment as a selection mask. .

【0052】次に、Li2O−Al23−SiO2を主成
分とするガラスウエハ2の上面に対して面粗度Rmax
が0.1μm以下になるように加工を施すとともに、そ
の下面に対して面粗度Rmaxが0.5〜6μmになる
ように加工を施す。
Next, the surface roughness Rmax of the upper surface of the glass wafer 2 containing Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 as a main component.
Is made to be 0.1 μm or less, and the lower surface thereof is made to have a surface roughness Rmax of 0.5 to 6 μm.

【0053】この後、ガラスウエハ2の下面(以下成膜
面)に対して、例えば、厚みが2000Å程度でTiに
より成る層(図6の621参照)を形成し、この層上に
厚みが2000Å程度でPtにより成る層(図6の62
2参照)を形成し、そして、この層上に厚みが500〜
5000ÅでAuにより成る層(図6の623参照)を
形成する。なお、これら3層は、Ti,Pt,Auに限
らず、Ti,Ni,Auでもよく、Cr,Pt,Auで
もよく、あるいはCr,Ni,Auでもよいのは言うま
でもない。
Thereafter, a layer of Ti, for example, having a thickness of about 2000 ° (see 621 in FIG. 6) is formed on the lower surface (hereinafter referred to as a film forming surface) of the glass wafer 2, and a thickness of 2000 ° is formed on this layer. A layer made of Pt to the extent (62 in FIG. 6)
2) and a thickness of 500 to 500
A layer made of Au is formed at 5000 ° (see 623 in FIG. 6). It is needless to say that these three layers are not limited to Ti, Pt, and Au, but may be Ti, Ni, and Au, Cr, Pt, and Au, or Cr, Ni, and Au.

【0054】この後、図7(a)に示すように、上記3
層が形成されたガラスウエハ2に超音波加工によって複
数の丸状の貫通孔621を形成する。なお、各貫通孔6
21の形成は、上記3層の形成前後のいずれでもよい
が、形成後の方が貫通孔内部に金属膜が形成されないの
で望ましい。
Thereafter, as shown in FIG.
A plurality of round through holes 621 are formed in the glass wafer 2 on which the layer is formed by ultrasonic processing. In addition, each through hole 6
The formation of the layer 21 may be before or after the formation of the above three layers, but is preferably performed after the formation because a metal film is not formed inside the through hole.

【0055】次に、各溝111の中心軸と各貫通孔62
1の中心軸とが一致するように、シリコンウエハ1のダ
イヤフラム側とガラスウエハ2の非成膜面とを陽極接合
により接合する(図7(b)参照)。陽極接合の条件
は、温度が350℃〜450℃で、電圧が800〜12
00Vである。
Next, the central axis of each groove 111 and each through hole 62
Then, the diaphragm side of the silicon wafer 1 and the non-film-forming surface of the glass wafer 2 are joined by anodic bonding so that the center axis of the wafer 1 coincides with the center axis (see FIG. 7B). The conditions of the anodic bonding are as follows: a temperature of 350 ° C. to 450 ° C .;
00V.

【0056】次に、接合後のシリコンウエハ1およびガ
ラスウエハ2を、メタライズ面を密着させてダイシング
ソーによって切断する(図7(c)参照)。これによ
り、複数の接合体60が得られることになる。
Next, the bonded silicon wafer 1 and glass wafer 2 are cut with a dicing saw with the metallized surfaces in close contact (see FIG. 7C). Thereby, a plurality of joined bodies 60 are obtained.

【0057】この後、図7(d)に示すように、接合体
60を金属台座(例えば図4に示す金属台座44)にS
n系またはAu系などのはんだ13を用いて接合する。
Sn系のはんだには、Sn−0〜10.5SbまたはS
n−0〜5Agなどがある。また、Au系のはんだには
Au−20Snなどがある。これらのはんだはフラック
スを含有せず、窒素あるいは還元雰囲気中で加熱接合さ
れる。
Thereafter, as shown in FIG. 7D, the joined body 60 is placed on a metal pedestal (for example, the metal pedestal 44 shown in FIG. 4).
The bonding is performed by using an n-based or Au-based solder 13.
For Sn-based solder, Sn-0 to 10.5Sb or S
n-0 to 5 Ag. Au-based solder includes Au-20Sn. These solders do not contain flux and are heated and joined in a nitrogen or reducing atmosphere.

【0058】この後、各信号引出ピン25とシリコンチ
ップ11とをワイヤボンディングなどで電気的に接続
し、これら配線部をシリコンゲルで封止し、カバー48
を固着する。これにより、半導体圧力センサの製造が完
了する。
Thereafter, each signal extraction pin 25 and the silicon chip 11 are electrically connected by wire bonding or the like, and these wiring portions are sealed with silicon gel.
Is fixed. Thus, the manufacture of the semiconductor pressure sensor is completed.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
1記載の発明によれば、感圧ダイヤフラムを形成するシ
リコン素子、およびこのシリコン素子と近似の線膨張係
数を有し前記シリコン素子と接合されるガラス台座によ
り構成される接合体と、前記接合体と軟ろうによって接
合される金属台座とを備え、前記ガラス台座は、結晶性
ガラスにより形成され、一の面にCrまたはTiを成分
とする金属膜を有するので、高強度で衝撃に強い上に、
ガラス台座に対する密着力に優れた高信頼性の半導体圧
力センサを得ることができる。
As is apparent from the above, according to the first aspect of the present invention, a silicon element forming a pressure-sensitive diaphragm, and a silicon element having a linear expansion coefficient similar to that of the silicon element, It comprises a joined body constituted by a glass pedestal to be joined, and a metal pedestal joined to the joined body by a soft solder, wherein the glass pedestal is formed of crystalline glass and has Cr or Ti on one surface. Since it has a metal film that is strong and resistant to impact,
A highly reliable semiconductor pressure sensor having excellent adhesion to the glass pedestal can be obtained.

【0060】請求項2記載の発明によれば、感圧ダイヤ
フラムを形成するシリコン素子、およびこのシリコン素
子と近似の線膨張係数を有し前記シリコン素子と接合さ
れるガラス台座により構成される接合体と、前記接合体
と軟ろうによって接合される金属台座とを備え、前記ガ
ラス台座は、結晶性ガラスにより形成され、一の面にC
rまたはTiを成分とする金属膜を有するので、高強度
で衝撃に強い上に、ガラス台座に対する密着力に優れた
高信頼性の半導体圧力センサを得ることができる。
According to the second aspect of the invention, a silicon element forming the pressure-sensitive diaphragm, and a joined body constituted by a glass pedestal having a linear expansion coefficient similar to that of the silicon element and joined to the silicon element And a metal pedestal joined to the joined body by a soft solder. The glass pedestal is formed of crystalline glass, and has a C surface on one surface.
Since it has a metal film containing r or Ti as a component, it is possible to obtain a highly reliable semiconductor pressure sensor that is high in strength and resistant to impact and excellent in adhesion to a glass pedestal.

【0061】請求項3記載の発明によれば、前記ガラス
台座には3層または4層の金属膜が形成され、最外層の
金属膜はAuにより形成され、その下地層の金属膜はP
tまたはNiにより形成されるので、また、請求項4記
載の発明によれば、前記3層の金属膜は4種類の材料に
より形成されるので、接合体と金属台座との接合信頼性
の向上が可能になる。
According to the third aspect of the present invention, three or four metal films are formed on the glass pedestal, the outermost metal film is formed of Au, and the metal film of the underlayer is P.
According to the fourth aspect of the present invention, since the three-layer metal film is formed of four types of materials, the reliability of bonding between the bonded body and the metal pedestal is improved. Becomes possible.

【0062】請求項5記載の発明によれば、前記軟ろう
は金系材料であって前記接合体と前記金属台座との気密
接合用に使用されるので、Sn−Pbの軟ろうやSn系
の軟ろうよりも接合箇所の耐熱性および耐久性の向上が
可能になる。
According to the fifth aspect of the present invention, the soft solder is a gold-based material and is used for hermetic bonding between the joined body and the metal pedestal. It is possible to improve the heat resistance and the durability of the joints as compared with the soft solder.

【0063】請求項6記載の発明によれば、前記ガラス
台座および金属台座の各々は測定すべき媒体の圧力を通
す貫通孔を有し、前記ガラス台座が有する貫通孔の孔径
は前記金属台座が有する貫通孔の孔径よりも大きいの
で、接合箇所の耐熱性および耐久性の向上が可能にな
る。
According to the present invention, each of the glass pedestal and the metal pedestal has a through hole through which the pressure of the medium to be measured is passed, and the diameter of the through hole of the glass pedestal is such that the metal pedestal has Since the diameter of the through hole is larger than the diameter of the through hole, the heat resistance and durability of the joint can be improved.

【0064】請求項7記載の発明によれば、前記ガラス
台座における前記金属台座との接合面の粗度がRmax
0.5〜6μmであるので、接合信頼性の向上が可能に
なる。
According to the seventh aspect of the present invention, the roughness of the bonding surface of the glass pedestal with the metal pedestal is Rmax.
Since the thickness is 0.5 to 6 μm, the bonding reliability can be improved.

【0065】請求項8記載の発明によれば、請求項2〜
7のいずれかに記載の半導体圧力センサを製造する方法
であって、Siウエハにダイヤフラムを形成する工程
と、Li2O−Al23−SiO2を主成分として形成さ
れるガラスウエハの一の面上に金属膜を形成する工程
と、前記Siウエハのダイヤフラムを形成する面と前記
ガラスウエハの他の面とを陽極接合する工程と、前記陽
極接合されたSiウエハおよびガラスウエハを個々に分
断して前記接合体を得る工程と、前記各接合体を前記金
属台座に接合する工程とを有するので、高強度で衝撃に
強い上に、ガラス台座に対する密着力に優れた高信頼性
の半導体圧力センサを得ることができる。また、シリコ
ン素子の耐電圧の向上を図ることが可能になる。
According to the eighth aspect of the present invention,
7. A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to any one of claims 7, wherein a step of forming a diaphragm on a Si wafer and a step of forming a diaphragm on a Si wafer are performed by using a glass wafer formed mainly of Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2. Forming a metal film on the surface of the silicon wafer, anodically bonding the surface of the Si wafer on which the diaphragm is formed and the other surface of the glass wafer, and individually bonding the anodically bonded Si wafer and the glass wafer. Since it has a step of dividing and obtaining the joined body and a step of joining each of the joined bodies to the metal pedestal, a high-reliability semiconductor having high strength and strong impact and excellent adhesion to the glass pedestal A pressure sensor can be obtained. Further, the withstand voltage of the silicon element can be improved.

【0066】請求項9記載の発明は、請求項2〜7のい
ずれかに記載の半導体圧力センサを製造する方法であっ
て、Siウエハにダイヤフラムを形成する工程と、Li
2O−Al23−SiO2を主成分として形成されるガラ
スウエハの一の面上に金属膜を形成する工程と、前記金
属膜が形成されたガラスウエハに複数の貫通孔を形成す
る工程と、前記Siウエハのダイヤフラムを形成する面
と前記ガラスウエハの他の面とを陽極接合する工程と、
前記陽極接合されたSiウエハおよびガラスウエハを個
々に分断して前記接合体を得る工程と、前記各接合体を
圧力導入孔を有する金属台座に接合する工程とを有する
ので、高強度で衝撃に強い上に、ガラス台座に対する密
着力に優れた高信頼性の半導体圧力センサを得ることが
できる。また、シリコン素子の耐電圧の向上を図ること
が可能になる。さらに、測定レスポンスの向上が可能に
なる。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to any one of the second to seventh aspects, wherein a step of forming a diaphragm on a Si wafer,
Forming a metal film 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 on one surface of the glass wafer which is formed as a main component, to form a plurality of through-holes in the glass wafer to the metal film is formed A step of anodically bonding a surface of the Si wafer on which a diaphragm is formed and another surface of the glass wafer,
A step of individually dividing the anodically bonded Si wafer and the glass wafer to obtain the joined body; and a step of joining each of the joined bodies to a metal pedestal having a pressure introducing hole, so that the joint body has a high strength and is resistant to impact. It is possible to obtain a highly reliable semiconductor pressure sensor that is strong and has excellent adhesion to the glass pedestal. Further, the withstand voltage of the silicon element can be improved. Further, the measurement response can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係る半導体圧力センサ
の部品を示す拡大断面図である。
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing components of a semiconductor pressure sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施形態に係る半導体圧力センサ
を示す拡大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a semiconductor pressure sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施形態に係る半導体圧力センサ
を示す拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a semiconductor pressure sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4実施形態に係る半導体圧力センサ
を示す拡大断面図である。
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a semiconductor pressure sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5実施形態に係る半導体圧力センサ
を示す拡大断面図である。
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a semiconductor pressure sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6実施形態に係る半導体圧力センサ
の部品を示す拡大断面図である。
FIG. 6 is an enlarged sectional view showing components of a semiconductor pressure sensor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の半導体圧力センサの製造方法を示す一
実施形態の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of one embodiment showing a method for manufacturing a semiconductor pressure sensor of the present invention.

【図8】従来の一般的な半導体圧力センサの概略構造を
示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a schematic structure of a conventional general semiconductor pressure sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20,60 接合体 11,21 シリコンチップ 12,22,62 ガラス台座 13 はんだ 14,24,34,44,54,64 金属台座 25 信号引出ピン 26 ボンディングワイヤ 27,47 封止材 28,38,48,58 カバー 29 液体 35 信号引出リード線 10, 20, 60 Joined body 11, 21, Silicon chip 12, 22, 62 Glass pedestal 13 Solder 14, 24, 34, 44, 54, 64 Metal pedestal 25 Signal extraction pin 26 Bonding wire 27, 47 Sealant 28, 38 , 48, 58 Cover 29 Liquid 35 Signal lead wire

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 感圧ダイヤフラムを形成するシリコン素
子、およびこのシリコン素子と近似の線膨張係数を有し
前記シリコン素子と接合されるガラス台座により構成さ
れる接合体と、 前記接合体と軟ろうによって接合される金属台座とを備
え、 前記ガラス台座は、結晶性ガラスにより形成され、一の
面にCrまたはTiを成分とする金属膜を有する半導体
圧力センサの部品。
1. A silicon element forming a pressure-sensitive diaphragm, a joined body composed of a glass pedestal having a linear expansion coefficient similar to that of the silicon element and joined to the silicon element, and a soft solder with the joined body A glass pedestal formed of crystalline glass and having a metal film containing Cr or Ti as a component on one surface.
【請求項2】 感圧ダイヤフラムを形成するシリコン素
子、およびこのシリコン素子と近似の線膨張係数を有し
前記シリコン素子と接合されるガラス台座により構成さ
れる接合体と、 前記接合体と軟ろうによって接合される金属台座とを備
え、 前記ガラス台座は、結晶性ガラスにより形成され、一の
面にCrまたはTiを成分とする金属膜を有する半導体
圧力センサ。
2. A silicon element forming a pressure-sensitive diaphragm, a joined body composed of a glass pedestal having a linear expansion coefficient similar to that of the silicon element and joined to the silicon element, and a soft solder with the joined body. And a metal pedestal joined by a metal pedestal, wherein the glass pedestal is formed of crystalline glass, and has a metal film containing Cr or Ti as a component on one surface.
【請求項3】 前記ガラス台座には3層または4層の金
属膜が形成され、最外層の金属膜はAuにより形成さ
れ、その下地層の金属膜はPtまたはNiにより形成さ
れる請求項2記載の半導体圧力センサ。
3. A three-layer or four-layer metal film is formed on the glass pedestal, the outermost metal film is formed of Au, and the underlying metal film is formed of Pt or Ni. A semiconductor pressure sensor according to claim 1.
【請求項4】 前記3層の金属膜は4種類の材料により
形成される請求項3記載の半導体圧力センサ。
4. The semiconductor pressure sensor according to claim 3, wherein the three metal films are formed of four kinds of materials.
【請求項5】 前記軟ろうは金系材料であって前記接合
体と前記金属台座との気密接合用に使用される請求項2
〜4のいずれかに記載の半導体圧力センサ。
5. The soft solder is a gold-based material and is used for hermetic joining between the joined body and the metal pedestal.
5. The semiconductor pressure sensor according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 前記ガラス台座および金属台座の各々は
測定すべき媒体の圧力を通す貫通孔を有し、前記ガラス
台座が有する貫通孔の孔径は前記金属台座が有する貫通
孔の孔径よりも大きい請求項2記載の半導体圧力セン
サ。
6. The glass pedestal and the metal pedestal each have a through hole through which the pressure of the medium to be measured is passed, and the diameter of the through hole of the glass pedestal is larger than the diameter of the through hole of the metal pedestal. The semiconductor pressure sensor according to claim 2.
【請求項7】 前記ガラス台座における前記金属台座と
の接合面の粗度がRmax0.5〜6μmである請求項
2記載の半導体圧力センサ。
7. The semiconductor pressure sensor according to claim 2, wherein a roughness of a bonding surface of the glass pedestal with the metal pedestal is Rmax 0.5 to 6 μm.
【請求項8】 請求項2〜7のいずれかに記載の半導体
圧力センサを製造する方法であって、 Siウエハにダイヤフラムを形成する工程と、 Li2O−Al23−SiO2を主成分として形成される
ガラスウエハの一の面上に金属膜を形成する工程と、 前記Siウエハのダイヤフラムを形成する面と前記ガラ
スウエハの他の面とを陽極接合する工程と、 前記陽極接合されたSiウエハおよびガラスウエハを個
々に分断して前記接合体を得る工程と、 前記各接合体を前記金属台座に接合する工程とを有する
半導体圧力センサの製造方法。
8. A method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to any of claims 2-7, forming a diaphragm on Si wafer, Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 main Forming a metal film on one surface of a glass wafer formed as a component; anodically bonding a surface of the Si wafer on which a diaphragm is formed and another surface of the glass wafer; A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, comprising: a step of individually dividing the Si wafer and the glass wafer to obtain the joined body; and a step of joining each of the joined bodies to the metal pedestal.
【請求項9】 請求項2〜7のいずれかに記載の半導体
圧力センサを製造する方法であって、 Siウエハにダイヤフラムを形成する工程と、 Li2O−Al23−SiO2を主成分として形成される
ガラスウエハの一の面上に金属膜を形成する工程と、 前記金属膜が形成されたガラスウエハに複数の貫通孔を
形成する工程と、 前記Siウエハのダイヤフラムを形成する面と前記ガラ
スウエハの他の面とを陽極接合する工程と、 前記陽極接合されたSiウエハおよびガラスウエハを個
々に分断して前記接合体を得る工程と、 前記各接合体を圧力導入孔を有する金属台座に接合する
工程とを有する半導体圧力センサの製造方法。
9. A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to claim 2, wherein a step of forming a diaphragm on a Si wafer and a step of forming a diaphragm on a Si wafer are performed mainly by using Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 . A step of forming a metal film on one surface of a glass wafer formed as a component; a step of forming a plurality of through holes in the glass wafer on which the metal film is formed; and a surface of the Si wafer on which a diaphragm is formed. Anodically bonding the silicon wafer and the other surface of the glass wafer to each other; a step of individually dividing the anodically bonded Si wafer and the glass wafer to obtain the bonded body; and each of the bonded bodies having a pressure introducing hole. Joining to a metal pedestal.
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