JP2001284603A

JP2001284603A - 半導体圧力センサの製造方法

Info

Publication number: JP2001284603A
Application number: JP2000089595A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Saito; 宏齊藤; Sumio Akai; 澄夫赤井; Hisakazu Miyajima; 久和宮島; Kazushi Kataoka; 万士片岡; Takashi Saijo; 隆司西條; Takuo Ishida; 拓郎石田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-10-12
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: JP4265074B2

Abstract

(57)【要約】【課題】破壊耐圧強度が従来よりも向上する半導体圧
力センサを製造することができる半導体圧力センサの製
造方法を提供する。【解決手段】ガラス基板３２との接合面となるシリコ
ン基板３１の肉厚部底面３６に、厚さが１μｍ〜３μｍ
のアルミニウム層６を形成し、その後、シリコン基板３
１とガラス基板３２を接合することを特徴とする半導体
圧力センサの製造方法。さらに、前記製造方法におい
て、ガラス基板との接合面となるシリコン基板の肉厚部
底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体に、厚さが１
μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形成し、その後、シリ
コン基板とガラス基板を接合することを特徴とする半導
体圧力センサの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体圧力センサ
の製造方法に関し、詳しくは、センサチップとガラス台
座からなるセンサ本体を有する半導体圧力センサの製造
方法であって、センサチップとなる、シリコン基板に掘
り込んで形成したダイヤフラム（肉薄部）と、このダイ
ヤフラムのたわみ量を検出する回路素子とを形成してい
るシリコン基板と、ガラス台座となる検知対象導入用の
貫通孔を形成したガラス基板とを、陽極接合法によって
接合する工程を備える半導体圧力センサの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、半導体圧力センサの製造の際
に使用される、シリコン基板に掘り込んで形成したダイ
ヤフラムとこのダイヤフラムに配置して形成した圧力検
知用回路素子を備えるシリコン基板と、ガラス台座とな
るガラス基板との、従来の接合方法を示す断面図であ
り、図１４は、本発明が適用される半導体圧力センサの
従来例の一例を示す断面図である。

【０００３】図１４に示す半導体圧力センサは、例えば
車載ＣＶＴ（無断変速機）用のオイル圧力検知等の用途
で、高圧領域の圧力検知に使用される。このような半導
体圧力センサでは、圧力によって生ずるダイヤフラム３
の歪みを電気信号として取り出す働きを有するセンサチ
ップ１とガラス台座２からなるセンサ本体が、金属パイ
プ２０を備えているパッケージ１４内に固定されてい
て、センサチップ１の表面には保護樹脂を塗布してオー
バーコート１９が形成されている。ここで、センサ本体
をガラス台座２付きの構造としているのは、パッケージ
１４からの応力の影響を抑えて、センサチップ１の精度
を高めるためである。そして、液体のオイル、水、空気
等の圧力検知対象が金属パイプ２０及びガラス台座２内
の貫通孔５を経由して半導体圧力センサ内に導入され、
導入された流体（検知対象）の圧力によって生じるセン
サチップ１のダイヤフラム３のたわみ量の変化（歪み）
を、ダイヤフラム３に形成されているピエゾ抵抗素子
（回路素子）が電気信号に変換することによって、この
半導体圧力センサでは圧力の検知が行われる。

【０００４】パッケージ１４はＰＰＳやＰＢＴ等のプラ
スチックで形成され、その中心にコバール製等の金属パ
イプ２０が配置されていて、この金属パイプ２０と、下
面にメタライズ２１が施されているガラス台座２とが、
半田等（錫、錫−アンチモン合金、鉛、錫−鉛合金、金
−シリコン合金、錫−銀合金等）の接合用金属１５によ
り接合される。ガラス台座２の下面のメタライズ２１層
は、最下層Ｃｒ／Ｐｔ／最上層Ａｕ、最下層Ｔｉ／Ｎｉ
／最上層Ａｕ、最下層Ｔｉ／Ｐｔ／最上層Ａｕなどの構
成とすることが可能であり、最上層のＡｕの表面に半田
が塗れるようになっている。また、パッケージ１４には
リード１７がプリモールドされており、金又はアルミ製
のワイヤ１６によってセンサチップ１の表面のアルミパ
ッドとリード１７とが電気接続される。図１４で符号１
８はふたを示している。

【０００５】上記のような半導体圧力センサの製造方法
について、図１３を参照して以下に説明する。回路素子
（ピエゾ抵抗素子）４を形成したシリコン基板（シリコ
ンウェハ）３１に、ダイヤフラム３を形成するための窓
開けは、フォトリソグラフィ技術を用い、シリコン基板
３１に形成したシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜をエ
ッチングして形成する。窓開けをしなかった部分のシリ
コン酸化膜及びシリコン窒化膜は、ＫＯＨ水溶液等を用
いてダイヤフラム形成の掘り込みを行わない部分のシリ
コンに対する保護膜（マスク）として用いる。そして、
これら保護膜（マスク）は、一般的にはダイヤフラム３
の形成後に、ドライエッチングやフッ酸等のウェットエ
ッチングで除去される。そして、シリコン基板３１に形
成するダイヤフラム３は、ＫＯＨ水溶液やＴＭＡＨ液
（tetra methyl ammonium hydrooxide solution）等を
用いて、異方性エッチングして形成し、ダイヤフラム３
の厚みは約４０μｍ〜１５０μｍ程度であり、薄いほど
感度が良いが、破壊耐圧強度は低くなる傾向となる。な
お、ここでいう破壊耐圧強度とは印加圧力に耐え得る程
度を表わす特性であって、圧力に耐えられずに破壊に至
るときの印加圧力値で評価する特性を示している（以下
同じ）。一方、ガラス台座２となるガラス基板３２に形
成する検知対象導入用の貫通孔５の加工には、一般に超
音波ホーン加工法が用いられている。

【０００６】上記のようにして複数のダイヤフラム３を
形成したシリコン基板３１とナトリウムやリチウム等の
アルカリイオン成分を含有するガラス基板３２を陽極接
合法により接合する。この陽極接合は、図１３に示すよ
うにシリコン基板３１のダイヤフラム形成の掘り込みを
行った面と反対側の面にセットする電極ピン１２をプラ
ス電極、ガラス基板３２の底面側にセットする下ヒータ
電極１３をマイナス電極として、約４００〜１０００Ｖ
の直流電圧を印加し、約３３０〜５００℃の高温中で、
数百ｇの荷重をかけて、真空又は窒素雰囲気にしている
チャンバー内で行う。この陽極接合では、シリコン基板
３１のシリコン（Ｓｉ）とガラス基板３２中の酸素イオ
ンが静電引力により原子的に結合し、接合界面には数ｎ
ｍ（ナノメータ）のシリコン酸化膜が形成されると考え
られる。シリコン基板３１とガラス基板３２を接合した
後、チップサイズに個々にダイシングして、センサチッ
プ１とガラス台座２からなるセンサ本体は製造され、こ
のセンサ本体をパッケージ１４に装着して図１４に示し
た半導体圧力センサは製造される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の製造方法によって製造した半導体圧力センサで
は、破壊耐圧強度が低く、車載用途等の、より高圧領域
の圧力検知を求められる用途では、さらなる破壊耐圧強
度の向上が求められていた。そして、破壊耐圧強度の向
上のために、ダイヤフラムの形状について、ダイヤフラ
ムの開口形状を方形から楕円状に変更したりしても、改
善効果は顕著ではなく、破壊耐圧強度の向上が達成でき
る他の改善策が求められていた。

【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、破壊耐圧強度が従来
よりも向上する半導体圧力センサを製造することができ
る半導体圧力センサの製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者らは、ガラスに対
する接合強度を各種検討して、シリコンとガラスを接合
した強度より、アルミニウムとガラスを接合した強度の
方が高いという知見を得ると共に、高圧のオイルを貫通
孔から半導体圧力センサ内に導入した際の、半導体圧力
センサの破壊について検討したところ、ダイヤフラムの
厚みが薄い場合（８０μｍ以下の厚さ）には、図１４で
示したセンサチップ１のダイヤフラム部３の付け根部５
１にクラックが入って、ダイヤフラムが吹き飛び、ダイ
ヤフラムの厚みが厚い場合（８０μｍを越える厚さ）に
は、センサチップ１（シリコン基板）とガラス台座２
（ガラス基板）の接合個所の、内部側にあるくさび状角
部５２からクラックがセンサチップ１に入って、その上
方部分が吹き飛んで破壊に至っていて、また、ダイヤフ
ラム３を形成するためのダイヤフラム掘り込み部３４の
内壁傾斜面３５（［１１１面］）にマイクロクラックが
あると、その箇所を起点としてクラックが拡大し破壊に
至るとの知見を得た。また、図１４で示した、金属パイ
プ２０とガラス台座２との接合部分は、その接合強度が
高いため、破壊されることは殆どないということも見出
した。

【００１０】そして、これらの知見を基に、破壊耐圧強
度を向上するための手段を各種検討した結果、本発明に
到ったものである。

【００１１】請求項１に係る発明の半導体圧力センサの
製造方法は、シリコン基板に掘り込んで形成したダイヤ
フラムと、このダイヤフラムのたわみ量を検出する回路
素子を形成しているシリコン基板と、検知対象導入用の
貫通孔を形成したガラス基板とを、シリコン基板のダイ
ヤフラム掘り込み部側を接合面側として、陽極接合法に
よって接合する工程を備える半導体圧力センサの製造方
法において、ガラス基板との接合面となるシリコン基板
の肉厚部底面に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム
層を形成し、その後、シリコン基板とガラス基板を接合
することを特徴とする。

【００１２】この発明では、接合面となるシリコン基板
の肉厚部底面に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム
層を形成しているので、シリコン基板とガラス基板の接
合強度が高まる。アルミニウム層の厚みが１μｍ未満で
は、シリコン基板とガラス基板の接合強度の改善が顕著
でなく、また、３μｍを越えると、形成したアルミニウ
ム膜の応力によって、センサチップとなるシリコン基板
が大きく変形する（反りを生じる）ために接合後に得ら
れるセンサ本体のオフセット電圧がバラツクと共にその
温度特性が悪くなり、センサチップの検知精度が低下す
る問題が生じるために、この発明では、接合面となるシ
リコン基板の肉厚部底面に形成するアルミニウム層の厚
さを１μｍ〜３μｍの範囲内と特定しているものであ
る。

【００１３】請求項２に係る発明の半導体圧力センサの
製造方法は、ガラス基板との接合面となるシリコン基板
の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体に、
厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形成し、その
後、シリコン基板とガラス基板を接合することを特徴と
する請求項１記載の半導体圧力センサの製造方法であ
る。

【００１４】この請求項２に係る発明では、ダイヤフラ
ム掘り込み面全体に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニ
ウム層を形成しているので、図１４に示す、クラックが
入りやすい位置である、ダイヤフラム３の付け根部５１
や、センサチップ１とガラス台座２の接合個所の、内部
側にあるくさび状角部５２などの部分がアルミニウム層
で被覆されて丸くなり、また、ダイヤフラム３を形成す
るダイヤフラム掘り込み部３４の内壁傾斜面３５（［１
１１面］）に生じ易いマクロクラックもアルミニウム層
で被覆されるので、高圧が半導体圧力センサに印加され
ても、応力集中が緩和されクラックが生じにくくなり、
従って、さらなる破壊耐圧強度の向上作用がある。

【００１５】請求項３に係る発明の半導体圧力センサの
製造方法は、ガラス基板との接合面となるシリコン基板
の肉厚部底面に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム
層を形成すると共に、ダイヤフラム掘り込み面全体に、
厚さが１００ｎｍ〜５００ｎｍのアルミニウム層を形成
し、その後、シリコン基板とガラス基板を接合すること
を特徴とする請求項１記載の半導体圧力センサの製造方
法である。

【００１６】この請求項３に係る発明では、ダイヤフラ
ム掘り込み面全体に、厚さが１００ｎｍ〜５００ｎｍの
アルミニウム層を形成しているので、請求項２に係る発
明と同様にさらなる破壊耐圧強度の向上作用があると共
に、ダイヤフラムの受圧面に形成するアルミニウム層の
厚みが薄いので、アルミニウム層に起因する応力のダイ
ヤフラムへの影響を極めて小さくでき、オフセット電圧
の温度特性に悪影響を与えることがないので、半導体圧
力センサの精度低下防止がより確実となる。

【００１７】請求項４に係る発明の半導体圧力センサの
製造方法は、ガラス基板との接合面となるシリコン基板
の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体に、
厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形成し、次い
で、ダイヤフラム掘り込み面に形成したアルミニウム層
の上に厚さが１００ｎｍ〜１．０μｍの金層を形成し、
その後、シリコン基板とガラス基板を接合することを特
徴とする請求項２記載の半導体圧力センサの製造方法で
ある。

【００１８】この請求項４に係る発明では、ダイヤフラ
ム掘り込み面全体に、耐食性が高い金層を形成するの
で、腐食性のオイルや、酸性又はアルカリ性の液体、腐
食性ガス等が検知対象の場合でも、使用可能な半導体圧
力センサを製造することができる。

【００１９】請求項５に係る発明の半導体圧力センサの
製造方法は、ガラス基板との接合面となるシリコン基板
の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体に、
厚さが１００ｎｍ〜１．０μｍの金層を形成した後で、
ガラス基板との接合面となるシリコン基板の肉厚部底面
に形成した金層の上に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミ
ニウム層を形成し、その後、シリコン基板とガラス基板
を接合することを特徴とする請求項１記載の半導体圧力
センサの製造方法である。

【００２０】この請求項５に係る発明では、ダイヤフラ
ム掘り込み面全体を耐食性の高い金層で被覆するので、
オイル等により、高圧が半導体圧力センサに印加されて
も、応力集中が緩和されクラックが生じにくく、破壊耐
圧強度の向上が達成できる半導体圧力センサであって、
且つ、腐食性のオイルや、酸性又はアルカリ性の液体、
腐食性ガス等が検知対象の場合にも、使用可能な半導体
圧力センサを製造できるようになる。

【００２１】請求項６に係る発明の半導体圧力センサの
製造方法は、ガラス基板との接合面となるシリコン基板
の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体に、
厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形成した後、
ダイヤフラム掘り込み面に形成したアルミニウム層の表
面をアルマイト化して耐食性酸化皮膜を形成し、その
後、シリコン基板とガラス基板を接合することを特徴と
する請求項２記載の半導体圧力センサの製造方法であ
る。

【００２２】この請求項６に係る発明では、ダイヤフラ
ム掘り込み面に形成したアルミニウム層の表面をアルマ
イト化して耐食性酸化皮膜を形成するので、腐食性のオ
イルや、酸性又はアルカリ性の液体、腐食性ガス等が検
知対象の場合にも、使用可能な半導体圧力センサを製造
することができる。

【００２３】請求項７に係る発明の半導体圧力センサの
製造方法は、ガラス基板との接合面となるシリコン基板
の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体に、
厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形成し、且
つ、ダイヤフラムの、ダイヤフラム掘り込み面と反対側
の表面に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形
成し、その後、シリコン基板とガラス基板を接合するこ
とを特徴とする請求項２記載の半導体圧力センサの製造
方法である。

【００２４】この請求項７に係る発明では、シリコン基
板に形成しているダイヤフラムの、ダイヤフラム掘り込
み面と反対側の表面にもアルミニウム層を形成して、熱
膨張係数の差を相殺させて、ダイヤフラムに加わる応力
を低減するので、破壊耐圧強度が向上していて、且つオ
フセット電圧の温度特性や熱ヒステリシス等の特性低下
がより確実に防止されている半導体圧力センサを製造す
ることができる。

【００２５】請求項８に係る発明の半導体圧力センサの
製造方法は、ガラス基板との接合面となるシリコン基板
の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体に、
厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形成するに際
し、前記肉厚部底面に形成するアルミニウム層を、ダイ
ヤフラム掘り込み部の開口端の内方に突出する突出部
（オーバーハング）を有するように形成していることを
特徴とする請求項２記載の半導体圧力センサの製造方法
である。

【００２６】この請求項８に係る発明では、図１４で示
す、クラックが入りやすい位置である、センサチップ１
とガラス台座２の接合個所の、内部側にあるくさび状角
部５２をアルミニウムの突出部で補強できるため、オイ
ル等の検知対象により圧力が印加されたときにくさび状
角部５２に応力集中がしにくい構造のセンサ本体が得ら
れる。従って、この請求項８に係る発明によれば、より
破壊耐圧強度が向上した半導体圧力センサを製造するこ
とが可能になる。

【００２７】請求項９に係る発明の半導体圧力センサの
製造方法は、ガラス基板との接合面となるシリコン基板
の肉厚部底面に、厚さが５０ｎｍ〜８００ｎｍのシリコ
ン酸化膜を形成した後で、このシリコン酸化膜の上に、
厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形成し、その
後、シリコン基板とガラス基板を接合することを特徴と
する請求項１記載の半導体圧力センサの製造方法であ
る。

【００２８】請求項９に係る発明で形成するシリコン酸
化膜はアルミニウムとの密着性が良く、アルミニウム層
の密着強度を向上させるので、この請求項９に係る発明
によれば、より破壊耐圧強度が向上した半導体圧力セン
サを製造することが可能になる。

【００２９】請求項１０に係る発明の半導体圧力センサ
の製造方法は、ガラス基板との接合面となるシリコン基
板の肉厚部底面に、厚さが５０ｎｍ〜８００ｎｍのシリ
コン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜の上に厚さが
５０ｎｍ〜２００ｎｍのシリコン窒化膜を形成し、さら
にこのシリコン窒化膜の上に、厚さが１μｍ〜３μｍの
アルミニウム層を形成し、その後、シリコン基板とガラ
ス基板を接合することを特徴とする請求項１記載の半導
体圧力センサの製造方法である。

【００３０】この請求項１０に係る発明では、ダイヤフ
ラムの掘り込み時に、保護膜とすることができるシリコ
ン酸化膜及びシリコン窒化膜を残したままで、シリコン
基板とガラス基板を陽極接合法で接合する。従って、ド
ライエッチングやフッ酸等のウェットエッチングで、保
護膜を除去するという工程を削減できるので、コストダ
ウンが達成できる。

【００３１】請求項１１に係る発明の半導体圧力センサ
の製造方法は、ガラス基板との接合面となるシリコン基
板の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体
に、シリコン酸化膜を形成した後で、ガラス基板との接
合面となるシリコン基板の肉厚部底面に形成したシリコ
ン酸化膜の上に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム
層を形成し、その後、シリコン基板とガラス基板を接合
することを特徴とする請求項１記載の半導体圧力センサ
の製造方法である。

【００３２】この請求項１１に係る発明では、破壊耐圧
強度の向上が達成できていて、且つ、腐食性のオイル
や、腐食性ガス等が検知対象の場合にも、使用可能な半
導体圧力センサを製造することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００３４】図１〜図１２は、本発明に係る半導体圧力
センサの製造方法の実施形態を説明するための断面図で
ある。

【００３５】図１は請求項１に係る発明の実施形態（第
１実施形態）を説明するための断面図である。第１実施
形態では、図１に示すように、ダイヤフラム３に回路素
子４（ピエゾ抵抗素子）を有し、ダイヤフラム３を掘り
込んで形成していてるセンサチップ１を複数備えている
シリコン基板３１の、ダイヤフラム掘り込み部３４側を
接合面として、ガラス基板３２と接合するに際して、接
合面となる、シリコン基板３１の肉厚部底面３６に、ス
パッタ又は蒸着により、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミ
ニウム層６を形成する。この第１実施形態では、ダイヤ
フラム掘り込み部３４を例えばメタルマスク（窓開けし
たＳＵＳ等の金属板）を用いてマスクして、スパッタ又
は蒸着することにより、ダイヤフラム掘り込み部３４に
アルミニウム層は形成せずに、肉厚部底面３６にアルミ
ニウム層６を形成することができる。

【００３６】そして、アルミニウム層６を肉厚部底面３
６に形成したシリコン基板３１とガラス基板３２〔コー
ニング社の「パイレックス」ガラス（ＰＹＲＥＸは登録
商標）等〕とを重ね、陽極接合法で接合する。次いで、
接合を終えたものを、チップサイズに個々にダイシング
して、図１４に示すようなセンサチップ１とガラス台座
２からなるセンサ本体を作製し、次いで、図１４に示し
たパッケージ１４に装着し、ワイヤーボンディング及
び、保護樹脂によるオーバーコート等を行って、半導体
圧力センサを製造する。

【００３７】この製造方法では、陽極接合の際に、金属
原子であるアルミニウムがガラス基板３２中に拡散して
いき、ガラス中のＮａの存在する位置にアルミニウム原
子が到達し、酸化物を形成することにより強固な接合が
達成されるものと考えられる。アルミニウムとガラスを
接合した強度と、シリコンとガラスを接合した強度を比
較するために、ガラス基板〔コーニング社の「パイレッ
クス」ガラス（ＰＹＲＥＸは登録商標）＃７７４０〕に
対し、アルミニウム及びシリコンをそれぞれ同じ温度
（４００℃）と同じ電圧（６００Ｖ）で陽極接合したも
のについて、剪断強度を測定したところ、単位面積当た
りの接合強度は、アルミニウムとガラスが５５ＭＰａ
で、シリコンとガラスは４１ＭＰａであり、アルミニウ
ムとガラスを接合した強度の方が高いことが確認され
た。この点については、アルミニウムはＳｉよりも酸化
物になりやすいため、ガラス中の酸素原子との接合が進
むことが、Ｓｉより接合強度が大きくなる原因の一つと
考えられる。また、アルミニウムは軟らかく、シリコン
面上の微小な凹凸を埋め込み、接合面に多少の突起（但
し１μｍ未満）があっても、アルミニウムの塑性変形に
より吸収でき、ボイド（空隙）等を発生させることな
く、確実な接合を達成できることも、接合強度がシリコ
ンよりも高い原因の一つと考えられる。さらに、アルミ
ニウムが軟らかいという性質より、接合界面に応力が加
わった場合、これを緩衝する作用があることも、接合強
度がシリコンよりも高い有力な原因と考えられる。

【００３８】そして、この第１実施形態では、接合面と
なるシリコン基板３１の肉厚部底面３６に形成するアル
ミニウム層６の厚さは、１μｍ〜３μｍの範囲内である
ことが重要である。アルミニウム層６の厚みが１μｍ未
満では、シリコン基板３１とガラス基板３２の接合強度
の改善が顕著でなく、また、３μｍを越えると、形成し
たアルミニウム膜の応力によって、センサチップとなる
シリコン基板３１が大きく変形する（反りを生じる）た
めに接合後に得られるセンサ本体のオフセット電圧がバ
ラツクと共にその温度特性が悪くなり、センサチップの
検知精度が低下する問題が生じるからである。すなわ
ち、アルミニウムの熱膨張係数は２３．１ｐｐｍ／℃
（於ける２０℃）と、シリコンの熱膨張係数２．６ｐｐ
ｍ／℃（於ける２０℃）に比べると非常に大きいため、
アルミニウム層６の厚みを増すと大きな応力を発生する
ことになるので、アルミニウム層６の厚みを３μｍ以下
にすることは、半導体圧力センサの精度低下を防止する
ために、極めて重要なことである。

【００３９】（請求項１に係る発明の実施例及び比較
例）実施例：図１に示すように、ダイヤフラム３に回路
素子４（ピエゾ抵抗素子）を有し、ダイヤフラム３を掘
り込んで形成しているセンサチップ１を複数備えている
シリコン基板３１の肉厚部底面３６に厚さが１．５μｍ
のアルミニウム層６を形成した後、ガラス基板３２〔コ
ーニング社の「パイレックス」ガラス（ＰＹＲＥＸは登
録商標）〕と重ね、陽極接合法で接合し、次いで、接合
を終えたものを、チップサイズ（２．５ｍｍ角）に個々
にダイシングして、図１４に示すようなセンサチップ１
とガラス台座２からなるセンサ本体を作成した。さら
に、このセンサ本体のガラス台座２にメタライズを施し
た後、パッケージ１４に備わるコバール製の金属パイプ
２０と、センサ本体とを半田ダイボンドして接合し、半
導体圧力センサ（実施例）を作製した。この実施例の半
導体圧力センサについて、金属パイプ２０からオイルを
圧入して、破壊耐圧強度を測定したところ、３１ＭＰａ
との測定結果を得た。

【００４０】比較例：シリコン基板３１の肉厚部底面３
６にアルミニウム層６を形成することなしに、ガラス基
板３２と重ね、陽極接合法で接合するようにした比較例
（他の条件は上記の実施例と同一条件で行ったもの）に
ついて、実施例と同様にして破壊耐圧強度を測定したと
ころ、１８ＭＰａとの測定結果を得た。

【００４１】この実施例と比較例の比較から、請求項１
に係る発明の製造方法によれば、破壊耐圧強度が改善さ
れた半導体圧力センサが製造できることを確認した。

【００４２】図２は請求項２に係る発明の実施形態（第
２実施形態）を説明するための断面図である。第２実施
形態の製造方法では、ガラス基板３２との接合面となる
シリコン基板３１の肉厚部底面３６と共に、ダイヤフラ
ム掘り込み面３３全体に、厚さが１μｍ〜３μｍのアル
ミニウム層６をスパッタ又は蒸着により形成し、その
後、シリコン基板３１とガラス基板３２を陽極接合法で
接合するようにしていて、その他の工程は上記の第1実
施形態と同様である。

【００４３】この第２の実施形態の製造方法では、ダイ
ヤフラム掘り込み面３３全体に、厚さが１μｍ〜３μｍ
のアルミニウム層６を形成するので、図１４に示す半導
体圧力センサにおいて、クラックが入りやすい位置であ
る、ダイヤフラム３の付け根部５１や、センサチップ１
とガラス台座２の接合個所の、内部側にあるくさび状角
部５２などの部分がアルミニウム層６で被覆されて丸く
なり、また、ダイヤフラム掘り込み部３４の内壁斜面３
５（［１１１面］）に生じ易いマクロクラックもアルミ
ニウム層６で被覆されるので、オイル等により高圧が半
導体圧力センサに印加されても、応力集中が緩和されク
ラックが生じにくくなり、従って、破壊耐圧強度が、さ
らに改善された半導体圧力センサを製造することができ
るという効果を奏する。

【００４４】次に、図３は請求項３に係る発明の実施形
態（第３実施形態）を説明するための断面図である。第
３実施形態の製造方法では、ガラス基板３２との接合面
となるシリコン基板３１の肉厚部底面３６に、厚さが１
μｍ〜３μｍのアルミニウム層６をスパッタ又は蒸着に
より形成すると共に、ダイヤフラム掘り込み面３３全体
に、厚さが１００ｎｍ〜５００ｎｍのアルミニウム層６
を形成し、その後、シリコン基板３１とガラス基板３２
を接合する。この場合には、まず、シリコン基板３１の
接合面側にダイヤフラム掘り込み部３４を形成した後、
メタルマスク等を用いて、肉厚部底面３６にアルミニウ
ム層６を形成し、次いで、別のメタルマスク等を用いて
ダイヤフラム掘り込み面３３全体に、厚さが１００ｎｍ
〜５００ｎｍのアルミニウム層６を形成することで、厚
さが異なるアルミニウム層６を形成することができる。

【００４５】この請求項３に係る発明では、ダイヤフラ
ム掘り込み面３３全体に、厚さが１００ｎｍ〜５００ｎ
ｍのアルミニウム層６を形成しているので、請求項２に
係る発明と同様に破壊耐圧強度の向上ができると共に、
ダイヤフラム３の受圧面に形成するアルミニウム層６の
厚みが極めて薄いので、アルミニウム膜に起因する応力
のダイヤフラム３への影響を極めて小さくでき、オフセ
ット電圧の温度特性等に悪影響を与えることがないの
で、半導体圧力センサの精度低下防止がより確実とな
る。

【００４６】次に、図４は請求項４に係る発明の実施形
態（第４実施形態）を説明するための断面図である。第
４実施形態の製造方法では、ガラス基板３２との接合面
となるシリコン基板３１の肉厚部底面３６と共に、ダイ
ヤフラム掘り込み面３３全体に、厚さが１μｍ〜３μｍ
のアルミニウム層６をスパッタ又は蒸着により形成した
後、さらに、ダイヤフラム掘り込み面３３に形成したア
ルミニウム層６の上に、スパッタ又は蒸着により、厚さ
が１００ｎｍ〜１．０μｍの金層７を形成し、その後、
シリコン基板３１とガラス基板３２を陽極接合法で接合
するようにしていて、その他の工程は上記の第1実施形
態と同様である。

【００４７】ダイヤフラム掘り込み面３３に形成したア
ルミニウム層６の上に、金層７を形成する方法は、アル
ミニウム層６を形成した後、レジストをシリコン基板３
１の接合面側の全面（アルミニウム層６の全面）に塗布
し、フォトリソグラフィによりダイヤフラム掘り込み面
３３に塗布したレジストを除去して窓開けを行い、つい
で、金層７を例えばスパッタによりダイヤフラム掘り込
み面３３に形成し、次いで、シリコン基板３１に残存す
るレジストを薬品で除去する（このレジスト上の金も同
時に除去できる。）方法により行うことができる。

【００４８】このように、ダイヤフラム掘り込み面３３
全体に、耐食性が高い金層７を形成すると、腐食性のオ
イルや、酸性又はアルカリ性の液体、腐食性ガス等が検
知対象の場合でも、使用可能な半導体圧力センサを製造
することができるようになる。

【００４９】次に、図５は請求項５に係る発明の実施形
態（第５実施形態）を説明するための断面図である。第
５実施形態の製造方法では、ガラス基板３２との接合面
となるシリコン基板３１の肉厚部底面３６と共に、ダイ
ヤフラム掘り込み面３３全体に、厚さが１００ｎｍ〜
１．０μｍの金層７をスパッタ又は蒸着により形成した
後、さらに、ガラス基板３２との接合面となるシリコン
基板３１の肉厚部底面３６に形成した金層７の上に、厚
さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層６をスパッタ又は
蒸着により形成し、その後、シリコン基板３１とガラス
基板３２を陽極接合法で接合するようにしていて、その
他の工程は上記の第1実施形態と同様である。

【００５０】ダイヤフラム掘り込み面３３全体を耐食性
の高い金層７で被覆しているので、図１４に示す半導体
圧力センサにおいて、クラックが入りやすい位置であ
る、ダイヤフラム３の付け根部５１や、センサチップ１
とガラス台座２の接合個所の内部側にあるくさび状角部
５２などの部分が金層７で被覆され、また、ダイヤフラ
ム掘り込み部３４の内壁傾斜面３５（［１１１面］）に
生じ易いマクロクラックも金層７で被覆されるので、オ
イル等により、高圧が半導体圧力センサに印加されて
も、応力集中が緩和されクラックが生じにくくなり、従
って、上記の第１実施形態の効果に加えて、さらなる破
壊耐圧強度の向上が達成できるようになり、且つ、腐食
性のオイルや、酸性又はアルカリ性の液体、腐食性ガス
等が検知対象の場合にも、使用可能な半導体圧力センサ
を製造することができるようになる。

【００５１】次に、図６は請求項６に係る発明の実施形
態（第６実施形態）を説明するための断面図である。第
６実施形態の製造方法では、ガラス基板３２との接合面
となるシリコン基板３１の肉厚部底面３６と共に、ダイ
ヤフラム掘り込み面３３全体に、厚さが１μｍ〜３μｍ
のアルミニウム層６をスパッタ又は蒸着により形成した
後、さらに、ダイヤフラム掘り込み面３３に形成したア
ルミニウム層６の表面を沸騰水処理又は過蒸気処理を行
ってアルマイト化して耐食性酸化皮膜８を形成し、その
後、シリコン基板３１とガラス基板３２を陽極接合法で
接合するようにしていて、その他の工程は上記の第1実
施形態と同様である。

【００５２】アルミニウム層６の表面をアルマイト化す
るには、例えば沸騰水処理の場合には、ボイルした純水
中にアルミニウム層６を形成したシリコン基板３１を入
れ、数十分処理すればよい。このとき、回路素子４を形
成している表面及び、ガラス基板３２との接合面となる
肉厚部底面３６はポリイミド等のレジストで被覆してお
く。このようにして、ガラス基板３２との接合面となる
肉厚部底面３６のアルミニウム層６の表面はアルマイト
化せずに、ダイヤフラム掘り込み面３３に形成したアル
ミニウム層６の表面をアルマイト化することができる。

【００５３】このアルマイト化では、上記アルミニウム
層６に対し、沸騰水処理を行うことにより、その表面に
不動態である強固な酸化膜（γ−Ａｌ₂Ｏ₃・Ｈ₂Ｏ；ベ
ーマライト）が形成される。この酸化膜は耐食性、絶縁
性が良好な皮膜となるので、第６実施形態の製造方法に
よれば、腐食性のオイルや、酸性又はアルカリ性の液
体、腐食性ガス等が検知対象の場合にも、使用可能な半
導体圧力センサを製造することが可能となる。

【００５４】次に、図７は請求項７に係る発明の実施形
態（第７実施形態）を説明するための断面図である。第
７実施形態の製造方法では、ガラス基板３２との接合面
となるシリコン基板３１の肉厚部底面３６と共に、ダイ
ヤフラム掘り込み面３３全体及び、シリコン基板３１に
形成しているダイヤフラム３の、ダイヤフラム掘り込み
面３３と反対側の表面に、厚さが１μｍ〜３μｍのアル
ミニウム層６をスパッタ又は蒸着により形成し、その
後、シリコン基板３１とガラス基板３２を陽極接合法で
接合するようにしていて、その他の工程は上記の第1実
施形態と同様である。

【００５５】アルミニウムの熱膨張係数は２３．１ｐｐ
ｍ／℃（於ける２０℃）であって、シリコンの熱膨張係
数２．６ｐｐｍ／℃（於ける２０℃）に比べると非常に
大きいため、ダイヤフラム掘り込み面３３（ダイヤフラ
ムの受圧面を含む面）にアルミニウム層６を形成する
と、アルミニウム層６の厚みを３μｍ以下と規制しても
やはり、薄肉のダイヤフラム３にその熱膨張係数の差か
らある程度の応力を与える。この影響を防ぐために、こ
の第７実施形態では、シリコン基板３１に形成している
ダイヤフラム３の、ダイヤフラム掘り込み面３３と反対
側の表面にもアルミニウム層６を形成して、熱膨張係数
の差を相殺させて、ダイヤフラム３に加わる応力を低減
するものである。こうすることにより、オフセット電圧
の温度特性や熱ヒステリシス等の特性低下がより確実に
防止されている半導体圧力センサを製造することができ
る。また、請求項２に係る発明の効果も併せて達成す
る。

【００５６】次に、図８及び図９は請求項８に係る発明
の実施形態（第８実施形態）を説明するための断面図で
ある。第８実施形態の製造方法では、ガラス基板３２と
の接合面となるシリコン基板３１の肉厚部底面３６と共
に、ダイヤフラム掘り込み面３３全体に、厚さが１μｍ
〜３μｍのアルミニウム層６をスパッタ又は蒸着により
形成する。その際に、図８に示すように、ダイヤフラム
掘り込み部３４の開口端の内方に突出する突出部３７
（オーバーハング）を有するようにアルミニウム層６を
形成する。その後、シリコン基板３１とガラス基板３２
を陽極接合法で接合して、図９に示すように、ダイヤフ
ラム掘り込み部３４の開口端がある位置の、シリコン基
板３１とガラス基板３２の接合個所（図１４で示す、セ
ンサチップ１とガラス台座２の接合個所の、内部側にあ
るくさび状角部５２）を、アルミニウムの突出部３７で
補強した状態の接合状態を得る。そして、その他の工程
は上記の第1実施形態と同様である。なお、接合するこ
とにより、ダイヤフラム掘り込み部３４の開口端の内方
に突出する突出部３７（オーバーハング）は変形して、
フィレット状（断面３角形状のヒレ状）となる。

【００５７】図８に示すように、ダイヤフラム掘り込み
部３４の開口端の内方にアルミニウムが突出部３７を有
するようにアルミニウム層６を形成するには、先ず、シ
リコン基板３１の肉厚部底面３６と共に、ダイヤフラム
掘り込み面３３全体に、厚さが約１μｍ程度のアルミニ
ウム層をスパッタ又は蒸着により形成し、例えばメタル
マスク（ダイヤフラム掘り込み部３４の開口端面に合わ
せて窓開けしたＳＵＳ等の金属板）を用い、これをシリ
コン基板３１と重ね、ダイヤフラム掘り込み部３４の内
側のアルミニウム層の表面を５００ｎｍ〜８００ｎｍ程
度ドライエッチングで削り、次に上記メタルマスクを外
し、再度シリコン基板３１の肉厚部底面３６と共に、ダ
イヤフラム掘り込み面３３全体に、アルミニウム層をス
パッタ又は蒸着により形成することによって行うことが
できる。このようにして、アルミニウム層６を形成する
と、最初に形成したアルミニウム層で、ダイヤフラム掘
り込み部３４の内側にあるアルミニウム層の一部は、ド
ライエッチングで削り取られるので、２回目のアルミニ
ウム層形成によって、ダイヤフラム掘り込み部３４の開
口端の内方にアルミニウムの突出部３７が形成できるの
である。

【００５８】接合前（図８の状態）に、ダイヤフラム掘
り込み部３４の開口端の内方に突出していた突出部３７
は、接合により（図９の状態）、押し潰されて、図１４
で示すクラックが入りやすい位置である、センサチップ
１とガラス台座２の接合個所の、内部側にあるくさび状
角部５２をアルミニウムの突出部３７で補強した状態と
なる。そのため、オイル等の検知対象により圧力が印加
されたときに、くさび状角部５２に応力が集中せず、破
壊耐圧強度が向上した半導体圧力センサを製造すること
が可能になる。

【００５９】次に、図１０は請求項９に係る発明の実施
形態（第９実施形態）を説明するための断面図である。
第９実施形態の製造方法では、シリコン基板３１のガラ
ス基板３２との接合面となる肉厚部底面３６に、厚さが
５０ｎｍ〜８００ｎｍのシリコン酸化膜９を形成し、こ
のシリコン酸化膜９の上に厚さが１μｍ〜３μｍのアル
ミニウム層６をスパッタ又は蒸着により形成し、その
後、シリコン基板３１とガラス基板３２を陽極接合法で
接合するようにしていて、その他の工程は上記の第1実
施形態と同様である。

【００６０】シリコン酸化膜９はアルミニウムとの密着
性が良く、アルミニウム層６の密着強度を向上させ、ま
た陽極接合時に、アルミニウム原子がシリコン側に拡散
するのを防止する拡散防止層としての機能がある。陽極
接合時には、アルミニウムは殆どガラス側へ拡散する
が、高温（例えば５００℃以上）で接合する場合、シリ
コン側に拡散していく量が多くなり、ガラスとの接合に
寄与するアルミニウム原子が減少してしまい、接合強度
が低下するので、この対策として、シリコン酸化膜９を
拡散防止層として形成している。特に、ガラス基板が、
例えばホウ珪酸ガラス（熱膨張率をシリコンに近づけ
た、アルカリ偏析物を低減したガラス）等のアルカリ金
属の含有率の少ないガラスの場合、接合性が悪いため、
高温で接合する必要があり、このような場合に、この第
９実施形態の製造方法は極めて有効である。

【００６１】次に、図１１は請求項１０に係る発明の実
施形態（第１０実施形態）を説明するための断面図であ
る。第１０実施形態の製造方法では、シリコン基板３１
のガラス基板３２との接合面となる肉厚部底面３６に、
厚さが５０ｎｍ〜８００ｎｍのシリコン酸化膜９を例え
ばＣＶＤ法で形成し、このシリコン酸化膜９の上に、厚
さが５０ｎｍ〜８００ｎｍのシリコン窒化膜１０を例え
ばスパッタ法で形成し、その上に厚さが１μｍ〜３μｍ
のアルミニウム層６をスパッタ又は蒸着により形成し、
その後、シリコン基板３１とガラス基板３２を陽極接合
法で接合するようにしていて、その他の工程は上記の第
1実施形態と同様である。

【００６２】通常、シリコン基板３１にダイヤフラム３
を形成するために、シリコン基板３１のダイヤフラム掘
り込みを行う面の全面に、シリコン酸化膜を形成し、さ
らにその上にシリコン窒化膜を形成し、次いでフォトリ
ソグラフィ技術を用いて、シリコン酸化膜及びシリコン
窒化膜をエッチングして、ダイヤフラムを形成するため
の窓開けを行う。そして、残存させたシリコン酸化膜及
びシリコン窒化膜は、ＫＯＨ水溶液等でダイヤフラム掘
り込みを行わない部分の保護膜（マスク）として用い
る。この保護膜としたシリコン酸化膜及びシリコン窒化
膜は、通常はダイヤフラム３の形成後、ドライエッチン
グやフッ酸等のウェットエッチングで除去されている。
それに対し、第１０実施形態の製造方法では、保護膜と
したシリコン酸化膜９及びシリコン窒化膜１０を残した
ままで、シリコン基板３１とガラス基板３２を陽極接合
法で接合する。従って、ドライエッチングやフッ酸等の
ウェットエッチングで、保護膜としたシリコン酸化膜９
及びシリコン窒化膜１０を除去する工程を削減できるの
で、コストダウンが達成でき、また、シリコン窒化膜１
０は絶縁性が高く、約１００ｎｍ以上の厚さでは殆ど電
流が流れないため、接合電極（＋極）の電極ピン１２を
図１１に示すように直接アルミニウム層６の表面に接続
して接合できる。このとき、シリコン基板３１の接合面
と反対側の面に、数百ｇの重り１１を載せて接合を行
う。

【００６３】このように、接合電極（＋極）を直接アル
ミニウム層６の表面に接続して接合すると、アルミニウ
ム層６のアルミニウム原子が、ガラス中に含まれるＮａ
₂Ｏが分極することにより発生する酸素原子と結合し、
アルミニウム層６とガラスの界面にＡｌ₂Ｏ₃層が形成さ
れるが、このとき、接合時に印加する高電圧が、上記シ
リコン窒化膜１０の絶縁性により、シリコン基板３１へ
印加されることがないので、シリコン基板３１に形成し
たピエゾ抵抗や、他のＩＣ等の回路が、高電圧破壊され
ることがないという利点がある。

【００６４】次に、図１２は請求項１１に係る発明の実
施形態（第１１実施形態）を説明するための断面図であ
る。第１１実施形態の製造方法では、ガラス基板３２と
の接合面となるシリコン基板３１の肉厚部底面３６と共
に、ダイヤフラム掘り込み面３３全体に、シリコン酸化
膜９を形成し、次いで、ガラス基板３２との接合面とな
るシリコン基板３１の肉厚部底面３６に形成したシリコ
ン酸化膜９の上に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウ
ム層６をスパッタ又は蒸着により形成する。その後、シ
リコン基板３１とガラス基板３２を陽極接合法で接合す
るようにしていて、その他の工程は上記の第1実施形態
と同様である。

【００６５】この実施形態ではダイヤフラム掘り込み面
３３全体にシリコン酸化膜９を形成するため、このシリ
コン酸化膜９が、シリコン腐食に対する保護膜となり、
腐食性媒体（液体、気体）が検知対象である場合に有用
である。シリコン酸化膜９の耐食性は、金より劣るが、
アルマイトよりは少し良い程度の腐食性がある。

【００６６】また、ダイヤフラム掘り込み面３３全体を
シリコン酸化膜９で被覆しているので、図１４に示す半
導体圧力センサにおいて、クラックが入りやすい位置で
ある、ダイヤフラム３の付け根部５１や、シリコン基板
よりなるセンサチップ１とガラス台座２の接合個所の内
部側にある、くさび状角部５２などの部分がシリコン酸
化膜９で被覆されるので、オイル等により、高圧が半導
体圧力センサに印加されても、応力集中が緩和されクラ
ックが生じにくくなり、従って、上記の第１実施形態の
効果に加えて、さらなる破壊耐圧強度の向上が達成でき
るようになり、且つ、腐食性のオイルや、腐食性ガス等
が検知対象の場合にも、使用可能な半導体圧力センサを
製造することが可能となる。

【００６７】

【発明の効果】請求項１〜請求項１１に係る発明の製造
方法では、シリコン基板とガラス基板を接合する際に、
従来のシリコンとガラスの接合から、アルミニウムとガ
ラスの接合に変更し、且つ、アルミニウム層の厚さを特
定範囲に限定しているので、請求項１〜請求項１１に係
る発明の製造方法によれば、センサチップの検知精度が
低下する問題が生じることなしに、破壊耐圧強度が従来
よりも向上している半導体圧力センサを製造することが
できる。

【００６８】請求項２に係る発明の製造方法では、ダイ
ヤフラム掘り込み面全体に、厚さが１μｍ〜３μｍのア
ルミニウム層を形成しているので、高圧が半導体圧力セ
ンサに印加されても、応力集中が緩和されクラックが生
じにくくなり、従って、請求項２に係る発明の製造方法
によれば、請求項１の発明の効果に加え、さらなる破壊
耐圧強度の向上が可能な半導体圧力センサを製造するこ
とができる。

【００６９】請求項３に係る発明の製造方法では、ダイ
ヤフラム掘り込み面全体に、厚さが１００ｎｍ〜５００
ｎｍのアルミニウム層を形成しているので、請求項２に
係る発明と同様にさらなる破壊耐圧強度の向上作用があ
ると共に、ダイヤフラムの受圧面に形成するアルミニウ
ム層の厚みが薄いので、アルミニウム層に起因する応力
のダイヤフラムへの影響を極めて小さくでき、オフセッ
ト電圧の温度特性に悪影響を与えることがない。従っ
て、請求項１の発明の効果に加え、さらなる破壊耐圧強
度の向上が可能であり、且つ、精度低下防止がより確実
になされている半導体圧力センサを製造することができ
る。

【００７０】請求項４に係る発明の製造方法では、ダイ
ヤフラム掘り込み面全体に、耐食性が高い金層を形成す
るので、請求項４に係る発明の製造方法によれば、請求
項２の発明の効果に加え、腐食性のオイルや、酸性又は
アルカリ性の液体、腐食性ガス等が検知対象の場合で
も、使用可能な半導体圧力センサを製造することができ
る。

【００７１】請求項５に係る発明の製造方法では、ダイ
ヤフラム掘り込み面全体を耐食性の高い金層で被覆する
ので、請求項５に係る発明の製造方法によれば、請求項
１の発明の効果に加え、さらなる破壊耐圧強度の向上が
可能であり、且つ、腐食性のオイルや、酸性又はアルカ
リ性の液体、腐食性ガス等が検知対象の場合にも、使用
可能な半導体圧力センサを製造することができる。

【００７２】請求項６に係る発明の製造方法では、ダイ
ヤフラム掘り込み面に形成したアルミニウム層の表面を
アルマイト化して耐食性酸化皮膜を形成するので、請求
項６に係る発明の製造方法によれば、請求項２の発明の
効果に加え、腐食性のオイルや、酸性又はアルカリ性の
液体、腐食性ガス等が検知対象の場合にも、使用可能な
半導体圧力センサを製造することができる。

【００７３】請求項７に係る発明の製造方法では、シリ
コン基板に形成しているダイヤフラムの、ダイヤフラム
掘り込み面と反対側の表面にもアルミニウム層を形成し
て、熱膨張係数の差を相殺させて、ダイヤフラムに加わ
る応力を低減するので、請求項７に係る発明の製造方法
によれば、請求項２の発明の効果に加え、オフセット電
圧の温度特性や熱ヒステリシス等の特性低下がより確実
に防止されている半導体圧力センサを製造することがで
きる。

【００７４】請求項８に係る発明の製造方法では、オイ
ル等の検知対象により圧力が印加されたときにくさび状
角部に応力集中がしにくい構造のセンサ本体が得られ
る。従って、この請求項８に係る発明の製造方法によれ
ば、請求項２の発明の効果に加え、より接合破壊耐圧が
向上した半導体圧力センサを製造することが可能にな
る。

【００７５】請求項９に係る発明で形成するシリコン酸
化膜はアルミニウムとの密着性が良く、アルミニウム層
の密着強度を向上させるので、請求項９に係る発明の製
造方法によれば、請求項１の発明の効果に加え、さらな
る接合破壊耐圧が向上した半導体圧力センサを製造する
ことが可能になる。また、シリコン酸化膜はアルミニウ
ム原子がシリコン側に拡散するのを防止する機能がある
ので、アルカリ金属の含有率の少ないガラス基板を用い
て高温で接合する場合に、請求項９に係る発明の製造方
法によれば接合強度の低下を防止できる。

【００７６】請求項１０に係る発明では、ダイヤフラム
の掘り込み時に、保護膜とすることができるシリコン酸
化膜及びシリコン窒化膜を残したままで、シリコン基板
とガラス基板を陽極接合法で接合する。従って、請求項
１０に係る発明の製造方法によれば、請求項１の発明の
効果に加え、ドライエッチングやフッ酸等のウェットエ
ッチングで、保護膜を除去するという工程を削減できる
ので、コストダウンが達成できる。

【００７７】請求項１１に係る発明の製造方法によれ
ば、請求項１の発明の効果に加え、腐食性のオイルや、
腐食性ガス等が検知対象の場合にも、使用可能な半導体
圧力センサを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る発明の実施形態（第１実施形
態）を説明するための、シリコン基板とガラス基板とを
重ね合せた状態を示す断面図である。

【図２】請求項２に係る発明の実施形態（第２実施形
態）を説明するための、シリコン基板とガラス基板とを
重ね合せた状態を示す断面図である。

【図３】請求項３に係る発明の実施形態（第３実施形
態）を説明するための、シリコン基板とガラス基板とを
重ね合せた状態を示す断面図である。

【図４】請求項４に係る発明の実施形態（第４実施形
態）を説明するための、シリコン基板とガラス基板とを
重ね合せた状態を示す断面図である。

【図５】請求項５に係る発明の実施形態（第５実施形
態）を説明するための、シリコン基板とガラス基板とを
重ね合せた状態を示す断面図である。

【図６】請求項６に係る発明の実施形態（第６実施形
態）を説明するための、シリコン基板とガラス基板とを
重ね合せた状態を示す断面図である。

【図７】請求項７に係る発明の実施形態（第７実施形
態）を説明するための、シリコン基板とガラス基板とを
重ね合せた状態を示す断面図である

【図８】請求項８に係る発明の実施形態（第８実施形
態）を説明するための、接合前のシリコン基板を示す断
面図である。

【図９】請求項８に係る発明の実施形態（第８実施形
態）を説明するための、シリコン基板とガラス基板とを
重ね合せて、接合した状態を示す断面図である。

【図１０】請求項９に係る発明の実施形態（第９実施形
態）を説明するための、シリコン基板とガラス基板とを
重ね合せた状態を示す断面図である。

【図１１】請求項１０に係る発明の実施形態（第１０実
施形態）を説明するための、シリコン基板とガラス基板
とを重ね合せて、接合するプロセスの一例を示す断面図
である。

【図１２】請求項１１に係る発明の実施形態（第１１実
施形態）を説明するための、シリコン基板とガラス基板
とを重ね合せた状態を示す断面図である。

【図１３】シリコン基板とガラス基板とを重ね合せて、
接合するプロセスの従来の一例を示す断面図である。

【図１４】従来の半導体圧力センサの一例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１センサチップ２ガラス台座３ダイヤフラム４回路素子５貫通孔６アルミニウム層７金層８耐食性酸化皮膜９シリコン酸化膜１０シリコン窒化膜１１重り１２電極ピン１３下ヒータ電極１４パッケージ１５接合用金属１６ワイヤ１７リード１８ふた１９オーバーコート２０金属パイプ２１メタライズ３１シリコン基板３２ガラス基板３３ダイヤフラム掘り込み面３４ダイヤフラム掘り込み部３５内壁傾斜面３６肉厚部底面３７突出部５１付け根部５２くさび状角部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮島久和大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者片岡万士大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者西條隆司大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者石田拓郎大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 2F055 AA40 CC02 DD05 EE13 FF07 GG01 GG13 4M112 AA01 BA01 CA15 DA18 EA02 EA06 EA11 EA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン基板に掘り込んで形成したダイ
ヤフラムと、このダイヤフラムのたわみ量を検出する回
路素子を形成しているシリコン基板と、検知対象導入用
の貫通孔を形成したガラス基板とを、シリコン基板のダ
イヤフラム掘り込み部側を接合面側として、陽極接合法
によって接合する工程を備える半導体圧力センサの製造
方法において、ガラス基板との接合面となるシリコン基
板の肉厚部底面に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウ
ム層を形成し、その後、シリコン基板とガラス基板を接
合することを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。
【請求項２】ガラス基板との接合面となるシリコン基
板の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体
に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形成し、
その後、シリコン基板とガラス基板を接合することを特
徴とする請求項１記載の半導体圧力センサの製造方法。
【請求項３】ガラス基板との接合面となるシリコン基
板の肉厚部底面に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウ
ム層を形成すると共に、ダイヤフラム掘り込み面全体
に、厚さが１００ｎｍ〜５００ｎｍのアルミニウム層を
形成し、その後、シリコン基板とガラス基板を接合する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体圧力センサの製
造方法。
【請求項４】ガラス基板との接合面となるシリコン基
板の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体
に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形成し、
次いで、ダイヤフラム掘り込み面に形成したアルミニウ
ム層の上に厚さが１００ｎｍ〜１．０μｍの金層を形成
し、その後、シリコン基板とガラス基板を接合すること
を特徴とする請求項２記載の半導体圧力センサの製造方
法。
【請求項５】ガラス基板との接合面となるシリコン基
板の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体
に、厚さが１００ｎｍ〜１．０μｍの金層を形成した後
で、ガラス基板との接合面となるシリコン基板の肉厚部
底面に形成した金層の上に、厚さが１μｍ〜３μｍのア
ルミニウム層を形成し、その後、シリコン基板とガラス
基板を接合することを特徴とする請求項１記載の半導体
圧力センサの製造方法。
【請求項６】ガラス基板との接合面となるシリコン基
板の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体
に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形成した
後、ダイヤフラム掘り込み面に形成したアルミニウム層
の表面をアルマイト化して耐食性酸化皮膜を形成し、そ
の後、シリコン基板とガラス基板を接合することを特徴
とする請求項２記載の半導体圧力センサの製造方法。
【請求項７】ガラス基板との接合面となるシリコン基
板の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体
に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形成し、
且つ、ダイヤフラムの、ダイヤフラム掘り込み面と反対
側の表面に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を
形成し、その後、シリコン基板とガラス基板を接合する
ことを特徴とする請求項２記載の半導体圧力センサの製
造方法。
【請求項８】ガラス基板との接合面となるシリコン基
板の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体
に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形成する
に際し、前記肉厚部底面に形成するアルミニウム層を、
ダイヤフラム掘り込み部の開口端の内方に突出する突出
部（オーバーハング）を有するように形成していること
を特徴とする請求項２記載の半導体圧力センサの製造方
法。
【請求項９】ガラス基板との接合面となるシリコン基
板の肉厚部底面に、厚さが５０ｎｍ〜８００ｎｍのシリ
コン酸化膜を形成した後で、このシリコン酸化膜の上
に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム層を形成し、
その後、シリコン基板とガラス基板を接合することを特
徴とする請求項１記載の半導体圧力センサの製造方法。
【請求項１０】ガラス基板との接合面となるシリコン
基板の肉厚部底面に、厚さが５０ｎｍ〜８００ｎｍのシ
リコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜の上に厚さ
が５０ｎｍ〜２００ｎｍのシリコン窒化膜を形成し、さ
らにこのシリコン窒化膜の上に、厚さが１μｍ〜３μｍ
のアルミニウム層を形成し、その後、シリコン基板とガ
ラス基板を接合することを特徴とする請求項１記載の半
導体圧力センサの製造方法。
【請求項１１】ガラス基板との接合面となるシリコン
基板の肉厚部底面と共に、ダイヤフラム掘り込み面全体
に、シリコン酸化膜を形成した後で、ガラス基板との接
合面となるシリコン基板の肉厚部底面に形成したシリコ
ン酸化膜の上に、厚さが１μｍ〜３μｍのアルミニウム
層を形成し、その後、シリコン基板とガラス基板を接合
することを特徴とする請求項１記載の半導体圧力センサ
の製造方法。