JP2001050841A - 半導体圧力センサおよびその製造方法 - Google Patents
半導体圧力センサおよびその製造方法Info
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- JP2001050841A JP2001050841A JP11221715A JP22171599A JP2001050841A JP 2001050841 A JP2001050841 A JP 2001050841A JP 11221715 A JP11221715 A JP 11221715A JP 22171599 A JP22171599 A JP 22171599A JP 2001050841 A JP2001050841 A JP 2001050841A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧力センサにおいて、基準圧力室に対するリ
ークパスがなくなりセンサの長期安定性が著しく向上す
る半導体圧力センサおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン体１の一部に形成したダイヤフ
ラム部３と前記シリコン体１と接合されたガラス基板２
上に形成された電極膜４との間の静電容量の変化を検出
することによって圧力を測定するセンサにおいて、引き
出し回路４ａ上に形成される絶縁層５に生じた接合面の
凸部５ａを選択的に除去して平坦化してシール性を高め
た。
ークパスがなくなりセンサの長期安定性が著しく向上す
る半導体圧力センサおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン体１の一部に形成したダイヤフ
ラム部３と前記シリコン体１と接合されたガラス基板２
上に形成された電極膜４との間の静電容量の変化を検出
することによって圧力を測定するセンサにおいて、引き
出し回路４ａ上に形成される絶縁層５に生じた接合面の
凸部５ａを選択的に除去して平坦化してシール性を高め
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤやエンジ
ン、ボイラ、ポンプなどの気圧、水圧を測定する静電容
量式の半導体圧力センサおよびその製造方法に関する。
ン、ボイラ、ポンプなどの気圧、水圧を測定する静電容
量式の半導体圧力センサおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】静電容量式の半導体圧力センサは、シリ
コン体を薄く加工したダイヤフラム内外の圧力差を、そ
のダイヤフラムの撓みから、ダイヤフラム表面に形成し
た電気回路の抵抗変化またはダイヤフラムと近接して配
置された他の電極との間の静電容量変化として検出す
る。
コン体を薄く加工したダイヤフラム内外の圧力差を、そ
のダイヤフラムの撓みから、ダイヤフラム表面に形成し
た電気回路の抵抗変化またはダイヤフラムと近接して配
置された他の電極との間の静電容量変化として検出す
る。
【０００３】図３に代表的な静電容量式圧力センサを示
す（例えば米国特許（ＵＳＰ．）Ｎｏ．５，５２８，４
５２参照）。図３のセンサでは、厚さ数μｍのダイヤフ
ラム部３を設けた単結晶シリコン体１をガラス基板２と
接合し、ダイヤフラム部３とガラス基板２との間には適
当な隙間を持たせてある。この隙間は図３に示すよう
に、外部と遮断されており、多くの場合真空に保たれて
いる。この隙間を基準圧力室６と呼ぶ。
す（例えば米国特許（ＵＳＰ．）Ｎｏ．５，５２８，４
５２参照）。図３のセンサでは、厚さ数μｍのダイヤフ
ラム部３を設けた単結晶シリコン体１をガラス基板２と
接合し、ダイヤフラム部３とガラス基板２との間には適
当な隙間を持たせてある。この隙間は図３に示すよう
に、外部と遮断されており、多くの場合真空に保たれて
いる。この隙間を基準圧力室６と呼ぶ。
【０００４】基準圧力室６内部のガラス表面の一部には
金属膜の電極４が形成されているが、この電極４はガラ
ス等の絶縁体膜５で被覆することにより、接合するシリ
コン体１とは電気的に絶縁されている。したがって、シ
リコン体１全体を１つの電極と見れば、シリコン体１と
金属膜電極４とはコンデンサを形成しており、外気圧変
動にともなうダイヤフラム部３の撓みによってその静電
容量は変化する。
金属膜の電極４が形成されているが、この電極４はガラ
ス等の絶縁体膜５で被覆することにより、接合するシリ
コン体１とは電気的に絶縁されている。したがって、シ
リコン体１全体を１つの電極と見れば、シリコン体１と
金属膜電極４とはコンデンサを形成しており、外気圧変
動にともなうダイヤフラム部３の撓みによってその静電
容量は変化する。
【０００５】ダイヤフラム部３は、シリコン体１におい
て隙間の形成部分より一回り小さい領域に、接合面と反
対方向からエッチングを施すことによって作製される。
そして、ガラス基板１面上の前記金属膜電極４は、ダイ
ヤフラム部３と対向する領域にのみ形成することによ
り、浮遊容量を最小に抑え、圧力変化を最も効率良く検
出できるようになっている。
て隙間の形成部分より一回り小さい領域に、接合面と反
対方向からエッチングを施すことによって作製される。
そして、ガラス基板１面上の前記金属膜電極４は、ダイ
ヤフラム部３と対向する領域にのみ形成することによ
り、浮遊容量を最小に抑え、圧力変化を最も効率良く検
出できるようになっている。
【０００６】上記の構造をもつ半導体圧力センサで、基
準圧力室６内の圧力が変化すると測定値はその変化分だ
けずれてくるため同室６の圧力を一定に保つことがセン
サの精度を左右する重要なポイントである。特に半導体
圧力センサを長期間にわたって使用する場合には極めて
重要となる。
準圧力室６内の圧力が変化すると測定値はその変化分だ
けずれてくるため同室６の圧力を一定に保つことがセン
サの精度を左右する重要なポイントである。特に半導体
圧力センサを長期間にわたって使用する場合には極めて
重要となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図３（ｂ）はガラス基
板２とシリコン体１が接合している部分で、基準圧力室
６下にある電極４から外部に向けての引き出し回路部４
ａを含む部分の断面斜視図を示している。前記半導体圧
力センサにおいて、リークパスの原因の一つとして電極
の厚みによる絶縁体膜５（ガラス膜）に一部凸部５ａが
生じることがある。
板２とシリコン体１が接合している部分で、基準圧力室
６下にある電極４から外部に向けての引き出し回路部４
ａを含む部分の断面斜視図を示している。前記半導体圧
力センサにおいて、リークパスの原因の一つとして電極
の厚みによる絶縁体膜５（ガラス膜）に一部凸部５ａが
生じることがある。
【０００８】すなわち、基準圧力室６のガラス基板２側
にある電極４より外に向けての引き出し回路４ａとなる
金属膜がガラス基板２上に形成されるが、このガラス基
板２上に電極膜４と引き出し回路部４ａを金属膜で作製
しパターンニングを行うと、図４に示すように、ガラス
基板２に対してその金属膜はその厚み分だけ凸部とな
る。さらに、上記のように電極４および引き出し回路部
４ａを金属膜のパターニングにより形成したガラス基板
２上に、絶縁体膜５であるガラス膜を成膜すると、ガラ
ス膜表面には金属膜回路パターンの凸部がほぼそのまま
現れて凸部５ａが生じる。このような絶縁体膜５上に前
記シリコン体１を接合するとガラス絶縁体膜５表面の凸
部５ａの両側部に空隙のリークパス７が出来てしまう場
合がある。
にある電極４より外に向けての引き出し回路４ａとなる
金属膜がガラス基板２上に形成されるが、このガラス基
板２上に電極膜４と引き出し回路部４ａを金属膜で作製
しパターンニングを行うと、図４に示すように、ガラス
基板２に対してその金属膜はその厚み分だけ凸部とな
る。さらに、上記のように電極４および引き出し回路部
４ａを金属膜のパターニングにより形成したガラス基板
２上に、絶縁体膜５であるガラス膜を成膜すると、ガラ
ス膜表面には金属膜回路パターンの凸部がほぼそのまま
現れて凸部５ａが生じる。このような絶縁体膜５上に前
記シリコン体１を接合するとガラス絶縁体膜５表面の凸
部５ａの両側部に空隙のリークパス７が出来てしまう場
合がある。
【０００９】従来のセンサでは引き出し回路部４ａにリ
ークパス７が生じたときには、そのリークパス７のた
め、前記基準圧力室６の圧力を逃がしてしまい、基準圧
力室６に圧力を印加して長時間保持すると測定値（静電
容量値）がゆっくりと変化していく問題があった。
ークパス７が生じたときには、そのリークパス７のた
め、前記基準圧力室６の圧力を逃がしてしまい、基準圧
力室６に圧力を印加して長時間保持すると測定値（静電
容量値）がゆっくりと変化していく問題があった。
【００１０】これらのリークレートをラジフローリーク
テストで調べたところ、その値は１０-12〜１０-14（at
m・cc/sec）であった。１０-12（atm・cc/sec）のリーク
が生じると１０気圧に約半月保持したときのセンサの測
定圧力値が約５％変化することに相当する。なお、ラジ
フローリークテストとは放射性同位元素気体を用いた微
少なリークの試験であり、現行のリーク試験方法の中で
もっとも高感度な方法の一つである。
テストで調べたところ、その値は１０-12〜１０-14（at
m・cc/sec）であった。１０-12（atm・cc/sec）のリーク
が生じると１０気圧に約半月保持したときのセンサの測
定圧力値が約５％変化することに相当する。なお、ラジ
フローリークテストとは放射性同位元素気体を用いた微
少なリークの試験であり、現行のリーク試験方法の中で
もっとも高感度な方法の一つである。
【００１１】前記の絶縁体膜５上の凸部５ａをなくすた
めには、レジスト８のパターンを凸部５ａに対応させて
この凸部５ａの高さ分だけ絶縁体膜５（ガラス体膜）を
エッチングすることが考えられる。しかしながら、図５
に示すように、１μｍ程度のパターンアライメントのず
れδが避けられないため、凸部５ａを解消するどころか
新たな凸部５ｂ（あるいは凹部５ｃ）を生じてしまい、
リークパスを増やしてしまう可能性がある。
めには、レジスト８のパターンを凸部５ａに対応させて
この凸部５ａの高さ分だけ絶縁体膜５（ガラス体膜）を
エッチングすることが考えられる。しかしながら、図５
に示すように、１μｍ程度のパターンアライメントのず
れδが避けられないため、凸部５ａを解消するどころか
新たな凸部５ｂ（あるいは凹部５ｃ）を生じてしまい、
リークパスを増やしてしまう可能性がある。
【００１２】本発明は、前記従来の問題点を解消するた
めなされたものであって、基準圧力室への外部からのリ
ークを低減し、長期間にわたって性能が安定した半導体
圧力センサおよびその製造方法を提供することを目的と
する。
めなされたものであって、基準圧力室への外部からのリ
ークを低減し、長期間にわたって性能が安定した半導体
圧力センサおよびその製造方法を提供することを目的と
する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため次の構成を有する。本発明は、シリコン体の
一部に形成したダイヤフラム部と前記シリコン体と接合
されたガラス基板上に形成された電極膜との間の静電容
量の変化を検出することによって圧力を測定するセンサ
において、電極膜に繋がる引き出し回路上に形成される
絶縁層に生じた接合面の凸部を選択的に除去して平坦化
してシール性を高めたことを特徴とする半導体圧力セン
サである。本発明の半導体圧力センサにおいて、例えば
ガラス基板上の電極を、不透明な金属層とし、絶縁膜と
して透明性の高いガラス膜を成膜することができる。本
発明の半導体圧力センサおいて、例えばガラス基板上の
電極金属膜厚が０．０１〜０．１μｍまでであるものに
できる。本発明の半導体圧力センサにおいて、例えばガ
ラス基板上の電極とダイヤフラム部とが前記電極上に被
覆された絶縁層を介して接触し、その接触面積の変化に
よって圧力を検出する、タッチモード動作を行うことが
できる。本発明は、シリコン体の一部に形成したダイヤ
フラム部と前記シリコン体と接合されたガラス基板上に
形成された電極膜との間の静電容量の変化を検出するこ
とによって圧力を測定する半導体圧力センサの製造方法
において、ガラス基板および絶縁膜は電極膜よりも光透
過性が高い（透明性が高い）ものとする。そして、この
電極膜をマスクの役割をさせてフォトリソ工程を行い、
このフォトリソ工程により引き出し回路上に形成される
絶縁層に生じた接合面の凸部を選択的に除去して平坦化
してシール性を高めることを特徴とする半導体圧力セン
サの製造方法である。
決するため次の構成を有する。本発明は、シリコン体の
一部に形成したダイヤフラム部と前記シリコン体と接合
されたガラス基板上に形成された電極膜との間の静電容
量の変化を検出することによって圧力を測定するセンサ
において、電極膜に繋がる引き出し回路上に形成される
絶縁層に生じた接合面の凸部を選択的に除去して平坦化
してシール性を高めたことを特徴とする半導体圧力セン
サである。本発明の半導体圧力センサにおいて、例えば
ガラス基板上の電極を、不透明な金属層とし、絶縁膜と
して透明性の高いガラス膜を成膜することができる。本
発明の半導体圧力センサおいて、例えばガラス基板上の
電極金属膜厚が０．０１〜０．１μｍまでであるものに
できる。本発明の半導体圧力センサにおいて、例えばガ
ラス基板上の電極とダイヤフラム部とが前記電極上に被
覆された絶縁層を介して接触し、その接触面積の変化に
よって圧力を検出する、タッチモード動作を行うことが
できる。本発明は、シリコン体の一部に形成したダイヤ
フラム部と前記シリコン体と接合されたガラス基板上に
形成された電極膜との間の静電容量の変化を検出するこ
とによって圧力を測定する半導体圧力センサの製造方法
において、ガラス基板および絶縁膜は電極膜よりも光透
過性が高い（透明性が高い）ものとする。そして、この
電極膜をマスクの役割をさせてフォトリソ工程を行い、
このフォトリソ工程により引き出し回路上に形成される
絶縁層に生じた接合面の凸部を選択的に除去して平坦化
してシール性を高めることを特徴とする半導体圧力セン
サの製造方法である。
【００１４】本発明者は、半導体圧力センサにおいて、
パターンニングされた電極膜上の絶縁膜層（例えばガラ
ス膜で成膜）に通常凸部が形成されるが、ガラス基板・
ガラス膜が透明であるのに対して引き出し回路の電極膜
は不透明である点に着目して、この電極膜を利用してフ
ォトリソ工程により前記凸部を除去し絶縁層を平坦化す
る。例えば、凸部がある側にネガフォトレジストを塗布
・プリベークした後、凸部がある側の反対側から露光・
現像を行う。この時、透明性の低い電極膜がフォトマス
クと同等の働きをする。その後、化学エツチまたはドラ
イエツチを用い、回路上のガラス膜だけを選択的に除去
し、接合面を平坦化する。
パターンニングされた電極膜上の絶縁膜層（例えばガラ
ス膜で成膜）に通常凸部が形成されるが、ガラス基板・
ガラス膜が透明であるのに対して引き出し回路の電極膜
は不透明である点に着目して、この電極膜を利用してフ
ォトリソ工程により前記凸部を除去し絶縁層を平坦化す
る。例えば、凸部がある側にネガフォトレジストを塗布
・プリベークした後、凸部がある側の反対側から露光・
現像を行う。この時、透明性の低い電極膜がフォトマス
クと同等の働きをする。その後、化学エツチまたはドラ
イエツチを用い、回路上のガラス膜だけを選択的に除去
し、接合面を平坦化する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。実施形態は、シリコン体１の一部に
形成したダイヤフラム部３と前記シリコン体１と接合さ
れたガラス基板２上に形成された金属製の電極膜４との
間の静電容量の変化を検出することによって圧力を測定
するセンサにおいて、電極膜４に繋がる引き出し回路４
ａ上に形成されるガラス層からなる絶縁層５に生じた接
合面の凸部５ａを選択的に除去して平坦化してシール性
を高めた静電容量式の半導体圧力センサである。そし
て、この半導体圧力センサは、ガラス基板２上の電極４
とダイヤフラム部３とが前記電極４上に被覆された絶縁
層５を介して接触し、その接触面積の変化によって圧力
を検出する、タッチモード動作を行うものにできる。
施形態を説明する。実施形態は、シリコン体１の一部に
形成したダイヤフラム部３と前記シリコン体１と接合さ
れたガラス基板２上に形成された金属製の電極膜４との
間の静電容量の変化を検出することによって圧力を測定
するセンサにおいて、電極膜４に繋がる引き出し回路４
ａ上に形成されるガラス層からなる絶縁層５に生じた接
合面の凸部５ａを選択的に除去して平坦化してシール性
を高めた静電容量式の半導体圧力センサである。そし
て、この半導体圧力センサは、ガラス基板２上の電極４
とダイヤフラム部３とが前記電極４上に被覆された絶縁
層５を介して接触し、その接触面積の変化によって圧力
を検出する、タッチモード動作を行うものにできる。
【００１６】より具体的には、実施形態として、０．４
ｍｍ×ｌ．５ｍｍの長方形ダイヤフラムを持った静電容
量式圧力センサを作製した。このセンサは前記図３のセ
ンサの構造と同様に、シリコン体１とガラス基板２を接
合した構造になっており（ＵＳＰ．Ｎｏ．５，５２８，
４５２等参照）、ダイヤフラム部３を第１の電極とし、
ガラス基板２上に成膜した導電体膜の電極４を第２の電
極として、それら電極（３，４）間の静電容量変化を測
定して、圧力変化を検出するものである。
ｍｍ×ｌ．５ｍｍの長方形ダイヤフラムを持った静電容
量式圧力センサを作製した。このセンサは前記図３のセ
ンサの構造と同様に、シリコン体１とガラス基板２を接
合した構造になっており（ＵＳＰ．Ｎｏ．５，５２８，
４５２等参照）、ダイヤフラム部３を第１の電極とし、
ガラス基板２上に成膜した導電体膜の電極４を第２の電
極として、それら電極（３，４）間の静電容量変化を測
定して、圧力変化を検出するものである。
【００１７】次に、実施形態に係る半導体圧力センサの
具体的な製造方法を述べる。この場合の製造工程は、図
１（ａ）〜（ｆ）から図２（ｇ）〜（ｉ）に順次示して
いる。まず、表面が鏡面のガラス基板２上に一定厚さの
導電性膜の成膜は、クロム（Ｃｒ）をＲＦスパッタ法に
よる成膜をおこなった。クロム（Ｃｒ）のターゲットを
用い、１００％アルゴンガスでスパッタ（スパッタリン
グ）を行い、膜厚０．１μｍとした。ただし電極膜厚は
０．０１μｍから０．１μｍの間であれば良い。この範
囲の膜厚にした理由は、以下のとおりである。すなわ
ち、０．１μｍを越えるとガラスのエッチング量が増え
るためエッチング量の面内のバラツキが無視できなくな
る。一方、０．０１μｍより薄いと回路の電気抵抗が急
激に増大する。
具体的な製造方法を述べる。この場合の製造工程は、図
１（ａ）〜（ｆ）から図２（ｇ）〜（ｉ）に順次示して
いる。まず、表面が鏡面のガラス基板２上に一定厚さの
導電性膜の成膜は、クロム（Ｃｒ）をＲＦスパッタ法に
よる成膜をおこなった。クロム（Ｃｒ）のターゲットを
用い、１００％アルゴンガスでスパッタ（スパッタリン
グ）を行い、膜厚０．１μｍとした。ただし電極膜厚は
０．０１μｍから０．１μｍの間であれば良い。この範
囲の膜厚にした理由は、以下のとおりである。すなわ
ち、０．１μｍを越えるとガラスのエッチング量が増え
るためエッチング量の面内のバラツキが無視できなくな
る。一方、０．０１μｍより薄いと回路の電気抵抗が急
激に増大する。
【００１８】成膜したクロム（Ｃｒ）導電性膜を、電極
４および引き出し回路部４ａとなる部分を残してクロム
（Ｃｒ）のエッチャントであるＨＹ（硝酸第二セリウム
・アンモニウムと過塩素酸の混合水溶液） 液を用いて
除去した（図１（ａ））。
４および引き出し回路部４ａとなる部分を残してクロム
（Ｃｒ）のエッチャントであるＨＹ（硝酸第二セリウム
・アンモニウムと過塩素酸の混合水溶液） 液を用いて
除去した（図１（ａ））。
【００１９】上記のようにクロム（Ｃｒ）導電性膜に電
極等のパターンを形成した後には、ガラス基板１と同じ
材質のガラス層の絶縁体膜５を前記パターンを覆うよう
にスパッタして成膜した。絶縁体膜５の成膜後、触針式
表面形状測定器でガラス膜表面を調べたところ、クロム
（Ｃｒ）パターン上の絶縁体膜５はクロム（Ｃｒ）から
なる引き出し回路４ａの厚み分の０．１μｍだけパター
ンのない部分に対して突出している（凸部５ａ）ことを
確認した（図１（ｂ））。
極等のパターンを形成した後には、ガラス基板１と同じ
材質のガラス層の絶縁体膜５を前記パターンを覆うよう
にスパッタして成膜した。絶縁体膜５の成膜後、触針式
表面形状測定器でガラス膜表面を調べたところ、クロム
（Ｃｒ）パターン上の絶縁体膜５はクロム（Ｃｒ）から
なる引き出し回路４ａの厚み分の０．１μｍだけパター
ンのない部分に対して突出している（凸部５ａ）ことを
確認した（図１（ｂ））。
【００２０】次いで、ネガレジスト８をガラス絶縁体膜
５表面に塗布した後、塗布した表面とは逆の裏面（ガラ
ス基板２の底面２ａ側）から光９を当ててレジスト１０
を露光した。この方法を用いることによりクロム（Ｃ
ｒ）パターンとずれることなくレジストを露光できる
（図１（ｃ））。その後現像を行うと凸部５ａのある部
分だけレジスト８がなくなった（図１（ｄ））。この基
板２をフッ酸・フッ化アンモン混合液で０．１μｍだけ
エッチングを行い（図１（ｅ））、その後、レジスト８
を剥離した（図１（ｆ））。クロム（Ｃｒ）引き出し回
路４ａ上のガラス凸部５ａを触針式表面形状測定器で調
べたところ、回路部の段差はガラス膜の表面粗さと等し
く２０ｎｍ以内になっており、前記凸部５ａを除去でき
たことが確認できた。
５表面に塗布した後、塗布した表面とは逆の裏面（ガラ
ス基板２の底面２ａ側）から光９を当ててレジスト１０
を露光した。この方法を用いることによりクロム（Ｃ
ｒ）パターンとずれることなくレジストを露光できる
（図１（ｃ））。その後現像を行うと凸部５ａのある部
分だけレジスト８がなくなった（図１（ｄ））。この基
板２をフッ酸・フッ化アンモン混合液で０．１μｍだけ
エッチングを行い（図１（ｅ））、その後、レジスト８
を剥離した（図１（ｆ））。クロム（Ｃｒ）引き出し回
路４ａ上のガラス凸部５ａを触針式表面形状測定器で調
べたところ、回路部の段差はガラス膜の表面粗さと等し
く２０ｎｍ以内になっており、前記凸部５ａを除去でき
たことが確認できた。
【００２１】さらに、ガラス絶縁体膜５の一部にクロム
（Ｃｒ）導電性膜の電極４と取り出し回路４ａの取り出
し口１０をあけた後、ガラス絶縁体膜５上にボンディン
グパッド部となるアルミニウムＡｌ膜１１を成膜しパタ
ーンを形成した（図２（ｇ））
（Ｃｒ）導電性膜の電極４と取り出し回路４ａの取り出
し口１０をあけた後、ガラス絶縁体膜５上にボンディン
グパッド部となるアルミニウムＡｌ膜１１を成膜しパタ
ーンを形成した（図２（ｇ））
【００２２】次いで、シリコン体基板１と前記ガラス基
板２を重ねて、真空中で加熱しながら、重ねた２枚の基
板の表裏面から厚さ方向に高電圧を印加することにより
両者を接合した。この方法は陽極接合法としてガラス−
シリコン体の接合に一般的に用いられている。このと
き、シリコン体基板１とガラス基板２表面に形成したク
ロム（Ｃｒ）導電性膜の電極４との間にダイヤフラム部
３を撓ませるための隙間として、シリコン体基板１の接
合側面の一部分にエッチングを施して、深さ数μｍの凹
み１２を設けておいた。なお、凹み１２の深さは測定圧
力範囲に応じて１〜１０μｍの間で調整する。接合後こ
の凹み１２とガラスで囲まれた空間は真空となり圧力計
測における基準圧力室６となる（図２（ｈ））。
板２を重ねて、真空中で加熱しながら、重ねた２枚の基
板の表裏面から厚さ方向に高電圧を印加することにより
両者を接合した。この方法は陽極接合法としてガラス−
シリコン体の接合に一般的に用いられている。このと
き、シリコン体基板１とガラス基板２表面に形成したク
ロム（Ｃｒ）導電性膜の電極４との間にダイヤフラム部
３を撓ませるための隙間として、シリコン体基板１の接
合側面の一部分にエッチングを施して、深さ数μｍの凹
み１２を設けておいた。なお、凹み１２の深さは測定圧
力範囲に応じて１〜１０μｍの間で調整する。接合後こ
の凹み１２とガラスで囲まれた空間は真空となり圧力計
測における基準圧力室６となる（図２（ｈ））。
【００２３】さらに、この基準圧力室６と反対側のシリ
コン体表面からエッチングをおこなって凹ませ、厚さ５
〜８μｍのダイヤフラム部３を形成した（図２
（ｉ））。その後、ダイシングを行い、個々のセンサチ
ップを切り出した後、ラジフローリークテストを行っ
た。
コン体表面からエッチングをおこなって凹ませ、厚さ５
〜８μｍのダイヤフラム部３を形成した（図２
（ｉ））。その後、ダイシングを行い、個々のセンサチ
ップを切り出した後、ラジフローリークテストを行っ
た。
【００２４】測定した２００個のセンサすべてについて
リークレートは１０-14（atm・cc/sec）以下であった。
上記のリークレートはセンサを１０気圧に５年間保持し
たときリークによる基準圧力室の圧力変化（上昇）が５
％以内であることを示す。したがって、本発明を実施し
た半導体センサによれば、基準圧力室への外部からのリ
ークを低減し、長期間にわたって性能が安定したものに
なることがわかる。
リークレートは１０-14（atm・cc/sec）以下であった。
上記のリークレートはセンサを１０気圧に５年間保持し
たときリークによる基準圧力室の圧力変化（上昇）が５
％以内であることを示す。したがって、本発明を実施し
た半導体センサによれば、基準圧力室への外部からのリ
ークを低減し、長期間にわたって性能が安定したものに
なることがわかる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体圧
力センサおよびその製造方法によれば、基準圧力室に対
するリークパスがなくなりセンサの長期安定性が著しく
向上する。
力センサおよびその製造方法によれば、基準圧力室に対
するリークパスがなくなりセンサの長期安定性が著しく
向上する。
【図１】（ａ）はガラス基板上にクロム導電性層をパタ
ーニングした断面図、（ｂ）は、パターニングされた導
電性層とガラス基板上にガラス膜を成膜した状態図、
（ｃ）はガラス膜上にネガレジストを塗布しガラス膜上
の凸部とは逆側から露光している状態図、（ｄ）は露光
後現像した状態図、（ｅ）は前記凸部をエッチングして
いる状態図、（ｆ）はレジストを除去した状態図であ
る。
ーニングした断面図、（ｂ）は、パターニングされた導
電性層とガラス基板上にガラス膜を成膜した状態図、
（ｃ）はガラス膜上にネガレジストを塗布しガラス膜上
の凸部とは逆側から露光している状態図、（ｄ）は露光
後現像した状態図、（ｅ）は前記凸部をエッチングして
いる状態図、（ｆ）はレジストを除去した状態図であ
る。
【図２】（ｇ）はアルミニウムＡｌを成膜した後、パタ
ーンを形成した状態図、（ｈ）はシリコン体基板をガラ
ス基板上に陽極接合した状態図、（ｉ）はシリコン体基
板にエッチングによりダイヤフラム部を形成した状態図
である。
ーンを形成した状態図、（ｈ）はシリコン体基板をガラ
ス基板上に陽極接合した状態図、（ｉ）はシリコン体基
板にエッチングによりダイヤフラム部を形成した状態図
である。
【図３】静電容量式圧力センサの概念図であり、（ａ）
は縦断面図、（ｂ）は一部断面斜視図である。
は縦断面図、（ｂ）は一部断面斜視図である。
【図４】（ａ）は半導体圧力センサの全体上面視図、
（ｂ）は（ａ）のａ−ａ’線に沿う断面拡大図である。
（ｂ）は（ａ）のａ−ａ’線に沿う断面拡大図である。
【図５】（ａ）は凸部に対してずれたレジストパターン
の説明図、（ｂ）はパターンエッチングの説明図、
（ｃ）は新たに生じた段差の説明図である。
の説明図、（ｂ）はパターンエッチングの説明図、
（ｃ）は新たに生じた段差の説明図である。
１ シリコン体 ２ ガラス基板 ３ シリコン体のダイヤフラム部 ４ 基板側電極膜 ４ａ 引き出し回路 ５ ガラス膜からなる絶縁層 ５ａ 絶縁層上の凸部 ６ 基準圧力室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒坂 昭人 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB01 CC02 DD05 DD07 EE25 FF43 GG01 GG12 4M112 AA01 BA07 CA11 CA13 CA15 CA16 DA04 DA09 DA15 DA18 EA13 FA06 FA11
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン体の一部に形成したダイヤフラ
ム部と前記シリコン体と接合されたガラス基板上に形成
された電極膜との間の静電容量の変化を検出することに
よって圧力を測定するセンサにおいて、電極膜に繋がる
引き出し回路上に形成される絶縁層に生じた接合面の凸
部を選択的に除去して平坦化してシール性を高めたこと
を特徴とする半導体圧力センサ。 - 【請求項２】 シリコン体の一部に形成したダイヤフラ
ム部と前記シリコン体と接合されたガラス基板上に形成
された電極膜との間の静電容量の変化を検出することに
よって圧力を測定する半導体圧力センサの製造方法にお
いて、 ガラス基板および絶縁膜は電極膜よりも光透過性が高い
ものであり、この電極膜をマスクの役割をさせてフォト
リソ工程を行い、このフォトリソ工程により引き出し回
路上に形成される絶縁層に生じた接合面の凸部を選択的
に除去して平坦化してシール性を高めることを特徴とす
る半導体圧力センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11221715A JP2001050841A (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 半導体圧力センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11221715A JP2001050841A (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 半導体圧力センサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001050841A true JP2001050841A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16771141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11221715A Pending JP2001050841A (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 半導体圧力センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001050841A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002350265A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-04 | Kyocera Corp | 圧力検出装置用パッケージ |
| JP2007248149A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Alps Electric Co Ltd | 静電容量型圧力センサ |
| CN103162894A (zh) * | 2013-01-14 | 2013-06-19 | 楚雄师范学院 | 一种电容压力传感器 |
| CN104848970A (zh) * | 2014-02-14 | 2015-08-19 | 欧姆龙株式会社 | 静电容量型压力传感器、压力检测器及输入装置 |
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| JP2016526157A (ja) * | 2013-05-10 | 2016-09-01 | 株式会社村田製作所 | 改良された圧力センサー |
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-
1999
- 1999-08-04 JP JP11221715A patent/JP2001050841A/ja active Pending
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| CN104848970A (zh) * | 2014-02-14 | 2015-08-19 | 欧姆龙株式会社 | 静电容量型压力传感器、压力检测器及输入装置 |
| CN104848971A (zh) * | 2014-02-14 | 2015-08-19 | 欧姆龙株式会社 | 静电电容型压力传感器、压力检测器及输入装置 |
| CN104848971B (zh) * | 2014-02-14 | 2019-02-15 | 欧姆龙株式会社 | 静电电容型压力传感器、压力检测器及输入装置 |
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