JP2002365152A - Pressure sensor, and manufacturing method therefor - Google Patents

Pressure sensor, and manufacturing method therefor

Info

Publication number
JP2002365152A
JP2002365152A JP2001177522A JP2001177522A JP2002365152A JP 2002365152 A JP2002365152 A JP 2002365152A JP 2001177522 A JP2001177522 A JP 2001177522A JP 2001177522 A JP2001177522 A JP 2001177522A JP 2002365152 A JP2002365152 A JP 2002365152A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon wafer
silicon substrate
frame
upper silicon
surface side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001177522A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Kusuyama
幸一 楠山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Unisia Jecs Corp filed Critical Unisia Jecs Corp
Priority to JP2001177522A priority Critical patent/JP2002365152A/en
Publication of JP2002365152A publication Critical patent/JP2002365152A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance detection precision and reliability for pressure detection, and reduce a size. SOLUTION: A pressure receiving recessed groove 4 is provided in a lower silicon substrate 1 to form a thin-walled part 5. A frame-like protrusion 6 is formed in a surface side of the thin-walled part 5, and a surface thereof is coated with a polycrystal membrane 7. A piezo-resistance element 8 is formed in a diaphragm part 5A of the thin-walled part 5, and an electrode 9 connected to the piezo-resistance element 8 is arranged on the surface 1A side of the silicon substrate 1. An upper silicon substrate 10 is anode-joined to the polycrystal membrane 7 of the frame-like protrusion 6 via a glass film 11 to partition a pressure chamber A, and a chamfer-like upper tapered part 10A is formed in the vicinity of the electrode 9. A space between the glass film 11 and the polycrystal membrane 7 is thereby joined with no clearance, and pressure inside the pressure chamber A is held thereby at a constant value to enhance the detection precision and the like.

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、例えばエッチング
加工等の手段によってシリコン基板に形成され、ダイヤ
フラム部の撓み変形を利用して圧力を検出するのに好適
に用いられる圧力センサ及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure sensor formed on a silicon substrate by means of, for example, etching, and preferably used for detecting pressure by utilizing the bending deformation of a diaphragm, and a method of manufacturing the same. .

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、圧力センサとしては、シリコン
材料からなる基板と、該基板の裏面側に受圧凹溝を形成
することにより該基板の表面側に設けられた薄肉部と、
該薄肉部の一部を枠状に取囲んで該薄肉部の表面側に設
けられ取囲まれた内側をダイヤフラム部とする枠状突部
と、該枠状突部上に接合して設けられ前記ダイヤフラム
部を閉塞して基準圧力を与える圧力室を画成するガラス
板と、前記ダイヤフラム部に位置して前記薄肉部に設け
られ前記受圧凹溝と圧力室との間の差圧によって前記ダ
イヤフラム部が変形するときの撓みを検出する撓み検出
素子とから構成したものが知られている(例えば、特開
平11−118642号公報等)。
2. Description of the Related Art Generally, a pressure sensor includes a substrate made of a silicon material, a thin portion provided on a front surface side of the substrate by forming a pressure receiving groove on the back surface side of the substrate,
A frame-like projection that surrounds part of the thin-walled portion in a frame shape and is provided on the surface side of the thin-walled portion and has an enclosed inside as a diaphragm portion; A glass plate defining a pressure chamber which closes the diaphragm portion and applies a reference pressure, and the diaphragm is provided by a differential pressure between the pressure receiving groove provided in the thin portion and the pressure chamber located in the diaphragm portion. There is known a device comprising a deflection detecting element for detecting a deflection when a portion is deformed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-118642).

【0003】そして、このような従来技術による圧力セ
ンサは、流体圧等がダイヤフラム部に作用すると、この
圧力に応じて薄肉部のうちダイヤフラム部が撓み変形す
る。このとき、撓み検出素子はダイヤフラム部に設けら
れているから、撓み検出素子はダイヤフラム部の歪に応
じた信号を出力する。このため、圧力センサは、撓み検
出素子からの信号を検出することによって、ダイヤフラ
ム部に加わる圧力を検出するものである。
In such a conventional pressure sensor, when a fluid pressure or the like acts on the diaphragm, the diaphragm of the thin portion is bent and deformed in accordance with the pressure. At this time, since the deflection detecting element is provided in the diaphragm, the deflection detecting element outputs a signal corresponding to the distortion of the diaphragm. For this reason, the pressure sensor detects the pressure applied to the diaphragm by detecting a signal from the deflection detecting element.

【0004】また、他の従来技術による圧力センサとし
て、シリコン基板の表面側と裏面側には表面側凹溝と裏
面側凹溝とをそれぞれ設けて表面側凹溝と裏面側凹溝と
の間に薄肉部を形成し、該薄肉部に撓み検出素子をなす
電極を設けると共に、前記シリコン基板の表面側には表
面側凹溝を閉塞して他のシリコン基板を接合する構成と
したものが知られている(例えば、Proceedings of TRA
NSDUCER'87, S.Shojiet.al., pp.305-308)。
Further, as another conventional pressure sensor, a front side groove and a back side groove are provided on the front side and the back side of a silicon substrate, respectively, so that a gap between the front side groove and the back side groove is provided. There is known a configuration in which a thin portion is formed, an electrode serving as a deflection detecting element is provided in the thin portion, and a surface-side groove is closed on the surface side of the silicon substrate to join another silicon substrate. (For example, Proceedings of TRA
NSDUCER'87, S.Shojiet.al., Pp.305-308).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した特
開平11−118642号公報に記載された従来技術で
は、基板上には撓み検出素子に接続された電極を設ける
と共に、該電極をガラス板の周囲に配置する構成として
いる。このため、電極に外部からの配線をボンディング
によって接続するときには、ガラス板の端部がボンディ
ング用ツールに干渉する虞があり、ガラス板と電極との
間隔を十分に確保する必要があるから、圧力センサを微
細化、小型化することが難しいという問題があった。
In the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-118642, an electrode connected to a deflection detecting element is provided on a substrate, and the electrode is formed on a glass plate. It is configured to be arranged around. For this reason, when an external wiring is connected to the electrode by bonding, the end of the glass plate may interfere with the bonding tool, and it is necessary to ensure a sufficient distance between the glass plate and the electrode. There is a problem that it is difficult to miniaturize and downsize the sensor.

【0006】また、Proceedings of TRANSDUCER'87の第
305〜308頁に記載された他の従来技術では、シリ
コン基板には表面側凹溝を閉塞する他のシリコン基板を
接合すると共に、該他のシリコン基板の端面に面取り状
の傾斜部を設けた構成が開示されているから、この傾斜
部によってボンディング用ツールとの干渉を防止するこ
とができる。しかし、他の従来技術では、2枚のシリコ
ン基板を酸化膜を介して接合する構成となっているか
ら、これらを隙間なく接合するためには、いずれのシリ
コン基板の接合面も原子レベルで平坦化する必要があ
る。この結果、接合面の僅かな凹凸によっても2枚のシ
リコン基板間に隙間が発生することがあるから、表面側
凹溝の内部に画成した圧力室の圧力が時間的に変化する
虞があり、圧力の検出精度が低下し易く、信頼性が低い
という問題がある。
According to another conventional technique described in Proceedings of TRANSDUCER '87, pp. 305 to 308, another silicon substrate for closing the front side groove is bonded to the silicon substrate, and the other silicon substrate is bonded to the silicon substrate. Since a configuration in which a chamfered inclined portion is provided on the end surface of the substrate is disclosed, interference with a bonding tool can be prevented by the inclined portion. However, in another conventional technique, two silicon substrates are bonded via an oxide film. Therefore, in order to bond them without gaps, the bonding surface of each silicon substrate is flat at the atomic level. Need to be As a result, a gap may be generated between the two silicon substrates due to slight unevenness of the bonding surface, and the pressure of the pressure chamber defined inside the front-side groove may change with time. However, there is a problem that the accuracy of pressure detection is apt to be lowered and reliability is low.

【0007】また、他の従来技術では、下部シリコン基
板の表面側凹溝を閉塞するため、上部シリコン基板を接
合した後に上部シリコン基板に異方性エッチングを施し
ている。しかし、上部シリコン基板は不透明なため、下
部シリコン基板の表面側凹溝に対してエッチングによっ
て断面台形状となった上部シリコン基板を精度良く位置
合わせすることが難しいという問題もある。
In another conventional technique, the upper silicon substrate is anisotropically etched after the upper silicon substrate is joined in order to close the groove on the surface of the lower silicon substrate. However, since the upper silicon substrate is opaque, there is a problem that it is difficult to accurately position the upper silicon substrate having a trapezoidal cross section by etching with respect to the surface-side concave groove of the lower silicon substrate.

【0008】さらに、他の従来技術では、上部シリコン
基板と下部シリコン基板とをアルミニウムの融点よりも
高温である800℃以上の高温処理を用いて接合するか
ら、予め平坦な上部シリコン基板上にトランジスタ、抵
抗、アルミ配線等の回路素子、配線を形成し、その後、
上部シリコン基板に異方性エッチングを施す必要があ
る。このため、上部シリコン基板のうちエッチングによ
って残存する表面側部分(断面台形状の短辺側部分)に
しか回路素子、配線を形成することができず、回路素
子、配線の実装面積を確保するために、圧力センサ全体
の面積が大きくなるという問題がある。
Further, in another conventional technique, an upper silicon substrate and a lower silicon substrate are joined by using a high-temperature treatment of 800 ° C. or higher, which is higher than the melting point of aluminum, so that a transistor is previously formed on a flat upper silicon substrate. , Resistors, circuit elements such as aluminum wiring and wiring, and then
It is necessary to perform anisotropic etching on the upper silicon substrate. For this reason, circuit elements and wirings can be formed only on the surface side portion (short side portion of the trapezoidal cross section) of the upper silicon substrate remaining by etching, and the mounting area of the circuit elements and wirings is secured. In addition, there is a problem that the area of the entire pressure sensor becomes large.

【0009】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は圧力の検出精度および信頼性が
高く、小型化が可能な圧力センサを提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a pressure sensor having high pressure detection accuracy and high reliability and capable of being miniaturized.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1の発明による圧力センサは、シリコン
材料からなる下部シリコン基板と、該下部シリコン基板
の裏面側に受圧凹溝を形成することにより該基板の表面
側に設けられた薄肉部と、該薄肉部を枠状に取囲んで該
薄肉部の表面側に設けられ取囲まれた内側をダイヤフラ
ム部とする枠状突部と、該枠状突部上に配置され前記ダ
イヤフラム部を閉塞して基準圧力を与える圧力室を画成
するシリコン材料からなる上部シリコン基板と、該上部
シリコン基板と枠状突部との間に設けられ上部シリコン
基板を枠状突部に接合するガラス膜と、前記ダイヤフラ
ム部に位置して前記薄肉部に設けられ前記受圧凹溝と圧
力室との間の差圧によって前記ダイヤフラム部が変形す
るときの撓みを検出する撓み検出素子とによって構成し
たことにある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a pressure sensor, comprising: a lower silicon substrate made of a silicon material; and a pressure receiving groove formed on a back surface of the lower silicon substrate. A thin portion provided on the front surface side of the substrate, and a frame-like projection that surrounds the thin portion in a frame shape and is provided on the surface side of the thin portion and is surrounded by a diaphragm portion. An upper silicon substrate made of a silicon material which is disposed on the frame-shaped protrusion and defines a pressure chamber for closing the diaphragm portion and applying a reference pressure, and provided between the upper silicon substrate and the frame-shaped protrusion. A glass film that joins the upper silicon substrate to the frame-shaped protrusion, and the diaphragm portion is deformed by a pressure difference between the pressure-receiving groove provided in the thin portion and the pressure chamber located in the diaphragm portion. Check for deflection Deflection lies in the structure by the detecting element to.

【0011】このように構成したことにより、枠状突部
と上部シリコン基板との間にガラス膜を設けたから、こ
れらを陽極接合を用いて接合することができる。このた
め、陽極接合時にガラス膜が流動するから、接合面に僅
かな凹凸(例えば、10〜20nm程度)があっても、
枠状突部と上部シリコン基板とを隙間無く接合すること
ができ、圧力室を確実に密閉することができる。
With this configuration, since the glass film is provided between the frame-shaped protrusion and the upper silicon substrate, they can be joined using anodic bonding. For this reason, since the glass film flows at the time of anodic bonding, even if there are slight irregularities (for example, about 10 to 20 nm) on the bonding surface,
The frame-shaped protrusion and the upper silicon substrate can be joined without any gap, and the pressure chamber can be securely sealed.

【0012】請求項2の発明は、上部シリコン基板の外
周側には、表面側から裏面側に向けて漸次拡開する上側
テーパ部を設け、下部シリコン基板の表面側には該上側
テーパ部の周囲に位置して撓み検出素子と接続される電
極を設ける構成としたことにある。
According to a second aspect of the present invention, an upper tapered portion is provided on the outer peripheral side of the upper silicon substrate, the upper tapered portion gradually expanding from the front surface to the rear surface, and the upper tapered portion is formed on the front surface of the lower silicon substrate. The present invention has a configuration in which an electrode is provided at the periphery and connected to the deflection detecting element.

【0013】これにより、ボンディングによって電極を
外部の配線等に接続するときであっても、上部シリコン
基板の上側テーパ部によってボンディング用ツールが上
部シリコン基板に接触、干渉するのを防止することがで
き、電極を上部シリコン基板に近付けて配置することが
できる。
Thus, even when the electrode is connected to an external wiring or the like by bonding, the upper taper portion of the upper silicon substrate can prevent the bonding tool from contacting and interfering with the upper silicon substrate. The electrodes can be arranged closer to the upper silicon substrate.

【0014】請求項3の発明は、上部シリコン基板の外
周側には、裏面側から表面側に向けて漸次拡開する下側
テーパ部と、該下側テーパ部の表面側に位置して裏面側
から表面側に向けて漸次縮小する上側テーパ部とを設
け、前記下部シリコン基板の表面側には該下側テーパ部
と上側テーパ部との周囲に位置して撓み検出素子と接続
される電極を設ける構成としたことにある。
According to a third aspect of the present invention, a lower tapered portion is formed on the outer peripheral side of the upper silicon substrate, the lower tapered portion gradually expanding from the rear surface side to the front surface side, and a rear surface located on the front surface side of the lower tapered portion. An upper taper portion that gradually reduces from the side toward the front surface, and an electrode connected to the flexure detecting element located on the surface side of the lower silicon substrate around the lower taper portion and the upper taper portion. Is provided.

【0015】これにより、上部シリコン基板の外周側に
は、上側テーパ部に加えて下側テーパ部を設けるから、
上部シリコン基板の外周側で上側テーパ部と下側テーパ
部とを交差させ、その端部断面の角度を鈍角にすること
ができる。このため、上部シリコン基板に上側テーパ部
のみを設けた場合に比べて、上部シリコン基板の端部断
面の角度を大きくすることができ、端部の強度を高める
ことができる。
Thus, a lower tapered portion is provided on the outer peripheral side of the upper silicon substrate in addition to the upper tapered portion.
The upper tapered portion and the lower tapered portion intersect on the outer peripheral side of the upper silicon substrate, and the angle of the cross section at the end can be made obtuse. Therefore, as compared with the case where only the upper tapered portion is provided on the upper silicon substrate, the angle of the cross section at the end of the upper silicon substrate can be increased, and the strength of the end can be increased.

【0016】また、請求項4の発明による圧力センサの
製造方法は、シリコン材料からなる下部シリコンウエハ
には、その表面側に枠状に取囲む枠状突部と、該枠状突
部の内側に位置して撓みを検出する撓み検出素子とを設
け、シリコン材料からなる上部シリコンウエハには、異
方性のエッチング処理を用いて端面が傾斜した貫通孔を
設け、前記下部シリコンウエハの枠状突部にはガラス膜
を介して上部シリコンウエハの裏面側を接合し、前記下
部シリコンウエハの裏面側には、前記枠状突部に対応し
た位置に受圧凹溝を設け、前記下部シリコンウエハの表
面側に枠状突部に取囲まれたダイヤフラム部を形成し、
前記受圧凹溝を取囲んで前記下部シリコンウエハと上部
シリコンウエハと一緒に切断する構成としたことにあ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a pressure sensor manufacturing method, wherein a lower silicon wafer made of a silicon material has a frame-shaped projection on the surface side surrounding the lower silicon wafer and an inner side of the frame-shaped projection. And a deflection detecting element for detecting a deflection positioned at an upper end of the lower silicon wafer. The upper silicon wafer made of a silicon material is provided with a through hole having an inclined end face by using an anisotropic etching process. The rear surface side of the upper silicon wafer is joined to the protrusion via a glass film, and a pressure receiving groove is provided on the rear surface side of the lower silicon wafer at a position corresponding to the frame-shaped protrusion. Form a diaphragm part surrounded by a frame-shaped protrusion on the front side,
In another embodiment, the lower silicon wafer and the upper silicon wafer are cut along the pressure receiving groove.

【0017】このように構成したことにより、下部シリ
コンウエハの枠状突部と上部シリコンウエハとをガラス
膜を介して陽極接合することができる。そして、下部シ
リコンウエハに受圧凹溝を形成した後に、該受圧凹溝を
取囲んで下部シリコンウエハと上部シリコンウエハと一
緒に切断し、下部シリコン基板に上部シリコン基板が接
合された圧力センサを形成することができる。
With this configuration, the frame-shaped protrusion of the lower silicon wafer and the upper silicon wafer can be anodic-bonded via the glass film. Then, after forming the pressure-receiving groove in the lower silicon wafer, the pressure-receiving groove surrounding the pressure-receiving groove is cut together with the lower silicon wafer and the upper silicon wafer to form a pressure sensor in which the upper silicon substrate is joined to the lower silicon substrate. can do.

【0018】また、上部シリコンウエハと下部シリコン
ウエハとをガラス膜を介して陽極接合できるから、電極
等を形成するアルミニウムの融点よりも低い温度で接合
を行うことができる。このため、下部シリコンウエハに
トランジスタ、抵抗、アルミ配線等の回路素子、配線を
形成した後に、異方性エッチング処理が終了した上部シ
リコンウエハを接合することができると共に、上部シリ
コンウエハに設けた貫通孔を通じて上部シリコンウエハ
と下部シリコンウエハとを十分な精度をもって位置合わ
せすることができる。さらに、下部シリコンウエハに回
路素子、配線を形成することができるから、他の従来技
術に比べて圧力センサ全体の面積を小さくし、小型化す
ることができる。
Further, since the upper silicon wafer and the lower silicon wafer can be anodically bonded via the glass film, the bonding can be performed at a temperature lower than the melting point of aluminum forming the electrodes and the like. For this reason, after forming transistors, resistors, circuit elements such as aluminum wiring, and wiring on the lower silicon wafer, the upper silicon wafer that has been subjected to the anisotropic etching process can be joined, and the through-hole provided on the upper silicon wafer can be formed. The upper silicon wafer and the lower silicon wafer can be aligned with sufficient accuracy through the holes. Further, since circuit elements and wiring can be formed on the lower silicon wafer, the area of the entire pressure sensor can be reduced and the size can be reduced as compared with other conventional techniques.

【0019】請求項5の発明は、下部シリコンウエハの
表面側には撓み検出素子と接続した電極を設け、貫通孔
を、下部シリコンウエハの枠状突部に上部シリコンウエ
ハを接合したときに前記電極が露出する位置に前記上部
シリコンウエハの表面側から異方性のエッチング処理を
施すことによって形成する構成としたことにある。
According to a fifth aspect of the present invention, an electrode connected to a deflection detecting element is provided on the surface side of the lower silicon wafer, and the through hole is formed when the upper silicon wafer is joined to the frame-shaped projection of the lower silicon wafer. The structure is such that anisotropic etching is performed from the surface side of the upper silicon wafer at the position where the electrodes are exposed.

【0020】これにより、貫通孔の内壁面を傾斜させて
形成し、貫通孔を上部シリコンウエハの裏面側から表面
側に向かって漸次拡開して開口させることができる。こ
のため、下部シリコンウエハ等を切断して圧力センサを
形成した後には、傾斜した貫通孔によって、上部シリコ
ン基板の外周側を面取り状に傾斜させることができる。
この結果、ボンディングによって電極を外部の配線等に
接続するときであっても、ボンディング用ツールが上部
シリコン基板に接触、干渉するのを防止することができ
る。
Thus, the inner wall surface of the through hole is formed to be inclined, and the through hole can be gradually opened from the back side to the front side of the upper silicon wafer to be opened. Therefore, after the pressure sensor is formed by cutting the lower silicon wafer or the like, the outer peripheral side of the upper silicon substrate can be inclined in a chamfered shape by the inclined through hole.
As a result, even when the electrode is connected to an external wiring or the like by bonding, it is possible to prevent the bonding tool from contacting and interfering with the upper silicon substrate.

【0021】請求項6の発明は、下部シリコンウエハの
表面側には撓み検出素子と接続した電極を設け、貫通孔
を、下部シリコンウエハの枠状突部に上部シリコンウエ
ハを接合したときに前記電極が露出する位置に前記上部
シリコンウエハの表面側と裏面側とから異方性のエッチ
ング処理を施すことによって形成する構成としたことに
ある。
According to a sixth aspect of the present invention, an electrode connected to a deflection detecting element is provided on the front side of the lower silicon wafer, and a through hole is formed when the upper silicon wafer is joined to a frame-shaped projection of the lower silicon wafer. The configuration is such that the upper silicon wafer is formed by performing anisotropic etching from the front side and the back side of the upper silicon wafer at positions where the electrodes are exposed.

【0022】これにより、貫通孔の内壁面には、上部シ
リコンウエハの裏面側から表面側に向かって開口面積が
縮小した下側の傾斜面と、該下側の傾斜面に連続して裏
面側から表面側に向かって開口面積が漸次拡開した上側
の傾斜面とを設けることができる。このため、内壁面の
端面端部でこれら下側の傾斜面と下側の傾斜面とを交差
させることができる。この結果、内壁面の端部断面の角
度を鈍角にすることができ、貫通孔を表面側からのみ異
方性のエッチング処理を用いて形成した場合に比べて、
貫通孔の内壁面の端部断面の角度を大きくすることがで
き、端部の強度を高めることができる。また、上部シリ
コンウエハの表面側と裏面側との両面からエッチングを
実施することができるから、片面から実施した場合に比
べてエッチング時間を半分程度にすることができる。
Thus, on the inner wall surface of the through hole, a lower inclined surface whose opening area is reduced from the rear surface side to the front surface side of the upper silicon wafer, and a rear inclined surface continuous with the lower inclined surface. And an upper inclined surface whose opening area gradually expands from the top toward the front side. Therefore, the lower inclined surface and the lower inclined surface can intersect at the end of the inner wall. As a result, the angle of the cross section at the end of the inner wall surface can be made obtuse, and the through hole is formed only from the surface side using anisotropic etching.
The angle of the cross section at the end of the inner wall surface of the through hole can be increased, and the strength of the end can be increased. Further, since the etching can be performed from both the front side and the rear side of the upper silicon wafer, the etching time can be reduced to about half as compared with the case where the etching is performed from one side.

【0023】請求項7の発明は、下部シリコンウエハに
は、複数個の単位センサを列状に並べて形成し、貫通孔
をこれら単位センサの列に沿って長溝状に形成したこと
にある。
According to a seventh aspect of the present invention, a plurality of unit sensors are formed in a row on the lower silicon wafer, and the through holes are formed in a long groove shape along the rows of the unit sensors.

【0024】これにより、列状に並ぶ複数の単位センサ
(圧力センサ)に対して共通した貫通孔を使用すること
ができる。
Thus, a common through hole can be used for a plurality of unit sensors (pressure sensors) arranged in a line.

【0025】請求項8の発明は、下部シリコンウエハに
は、複数個の単位センサを格子状に並べて形成し、貫通
孔を各単位センサに対応して網目状に配置して形成した
ことにある。
According to an eighth aspect of the present invention, a plurality of unit sensors are formed in a lattice pattern on the lower silicon wafer, and the through holes are formed in a mesh pattern corresponding to each unit sensor. .

【0026】これにより、各単位センサに対応して貫通
孔を網目状に配置したから、各貫通孔を小さくし、加工
時、接合時等の上部シリコンウエハの強度を高めること
ができる。
Thus, since the through holes are arranged in a mesh shape corresponding to each unit sensor, each through hole can be reduced, and the strength of the upper silicon wafer at the time of processing, bonding, etc. can be increased.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
圧力センサを添付図面に従って詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a pressure sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0028】まず、図1ないし図11は第1の実施の形
態を示し、図において、1は例えばシリコン単結晶等に
よって形成された四角形状の下部シリコン基板で、該下
部シリコン基板1の表面1Aと裏面1Bには、酸化膜
2,3がそれぞれ形成されている。
First, FIGS. 1 to 11 show a first embodiment. In the figures, reference numeral 1 denotes a rectangular lower silicon substrate formed of, for example, silicon single crystal or the like, and a surface 1A of the lower silicon substrate 1 Oxide films 2 and 3 are formed on and back surface 1B, respectively.

【0029】4は圧力センサに加わる圧力を受圧するた
めの受圧凹溝で、該受圧凹溝4は、下部シリコン基板1
の中央に位置して裏面1B側に略四角形状に凹設されて
いる。そして、受圧凹溝4は、下部シリコン基板1の裏
面1B側に酸化膜3を介して異方性のエッチング処理を
施すことにより、下部シリコン基板1の裏面1Bから表
面1Aに向けて漸次縮小したテーパ状の有底穴をなすも
のである。
Reference numeral 4 denotes a pressure receiving groove for receiving a pressure applied to the pressure sensor.
And is formed in a substantially square shape on the back surface 1B side. The pressure receiving groove 4 is gradually reduced from the back surface 1B of the lower silicon substrate 1 to the front surface 1A by performing anisotropic etching on the back surface 1B side of the lower silicon substrate 1 via the oxide film 3. It forms a tapered bottomed hole.

【0030】5は受圧凹溝4によって下部シリコン基板
1の表面1A側に設けられた薄肉部で、該薄肉部5は受
圧凹溝4に対応して略四角形状をなしている。
Reference numeral 5 denotes a thin portion provided on the surface 1A side of the lower silicon substrate 1 by the pressure receiving groove 4. The thin portion 5 has a substantially square shape corresponding to the pressure receiving groove 4.

【0031】6は薄肉部5の表面側に設けられた枠状突
部で、該枠状突部6は、例えば酸化シリコン等によって
略四角形の枠状に形成され、その表面側には多結晶シリ
コンからなる多結晶膜7が形成されている。また、枠状
突部6は、薄肉部5の一部を枠状に取囲んでいる。これ
により、薄肉部5のうち枠状突部6に取囲まれた内側の
部位は、受圧凹溝4内の圧力と後述する圧力室A内の圧
力との差圧に応じて撓み変形するダイヤフラム部5Aを
なしている。
Reference numeral 6 denotes a frame-shaped protrusion provided on the surface side of the thin portion 5. The frame-shaped protrusion 6 is formed in a substantially rectangular frame shape by, for example, silicon oxide or the like. A polycrystalline film 7 made of silicon is formed. Further, the frame-shaped protrusion 6 surrounds a part of the thin portion 5 in a frame shape. As a result, the inner portion of the thin portion 5 that is surrounded by the frame-shaped protrusions 6 has a diaphragm that bends and deforms in accordance with the pressure difference between the pressure in the pressure-receiving groove 4 and the pressure in the pressure chamber A described later. 5A.

【0032】8,8,…はダイヤフラム部5A内に設け
られた例えば4個のピエゾ抵抗素子で、該各ピエゾ抵抗
素子8は、狭幅の細線状をなし、ホウ素等の不純物を下
部シリコン基板1の表面1A側に注入、拡散してピエゾ
抵抗化することによって形成されている。また、各ピエ
ゾ抵抗素子8には広幅の拡散層配線(図示せず)が接続さ
れ、これらの拡散層配線を通じてピエゾ抵抗素子8は後
述の電極9に接続されている。そして、ピエゾ抵抗素子
8は、ダイヤフラム部5Aの撓み変形に応じてその抵抗
値が変化するものである。
, 8,... Are, for example, four piezoresistive elements provided in the diaphragm portion 5A. 1 is formed by injecting and diffusing into the surface 1A side to make piezoresistance. Further, a wide diffusion layer wiring (not shown) is connected to each piezoresistive element 8, and the piezoresistance element 8 is connected to an electrode 9 described later through these diffusion layer wirings. The resistance value of the piezoresistive element 8 changes according to the bending deformation of the diaphragm 5A.

【0033】9,9,…は下部シリコン基板1の表面1
A側に位置して酸化膜2上に形成された電極で、該電極
9は、アルミニウム等の金属導電性材料を用いて薄膜に
よって形成されている。また、電極9は、酸化膜2に設
けられた貫通孔(図示せず)を介して拡散層配線に接続さ
れると共に、該拡散層配線を通じてピエゾ抵抗素子8に
接続されている。そして、電極9は、金属ワイヤ等をボ
ンディングすることによって外部の配線等に接続される
ものである。
9, 9, ... are the surface 1 of the lower silicon substrate 1.
The electrode 9 is formed on the oxide film 2 on the side A, and the electrode 9 is formed of a thin film using a metal conductive material such as aluminum. The electrode 9 is connected to the diffusion layer wiring through a through hole (not shown) provided in the oxide film 2 and is connected to the piezoresistive element 8 through the diffusion layer wiring. The electrode 9 is connected to an external wiring or the like by bonding a metal wire or the like.

【0034】10は枠状突部6の表面側に設けられたシ
リコン単結晶からなる上部シリコン基板で、該上部シリ
コン基板10は、後述のガラス膜11を介して枠状突部
6表面上の多結晶膜7に対して陽極接合されている。そ
して、上部シリコン基板10は、ダイヤフラム部5Aを
閉塞して基準圧力を与える圧力室Aを画成している。ま
た、上部シリコン基板10の外周のうち左,右両端側に
は、面取り状に傾斜した上側テーパ部10Aが形成され
ている。これにより、上部シリコン基板10の断面は表
面側から裏面側に向けて拡開する略台形状をなし、その
端部は例えば54.74度程度の傾斜角度θ1をもって
傾斜している。
Reference numeral 10 denotes an upper silicon substrate made of silicon single crystal provided on the surface side of the frame-shaped protrusion 6. The upper silicon substrate 10 is provided on the surface of the frame-shaped protrusion 6 via a glass film 11 described later. Anodically bonded to the polycrystalline film 7. The upper silicon substrate 10 defines a pressure chamber A for closing the diaphragm 5A and applying a reference pressure. On the left and right ends of the outer periphery of the upper silicon substrate 10, an upper tapered portion 10A that is inclined in a chamfered shape is formed. As a result, the cross section of the upper silicon substrate 10 has a substantially trapezoidal shape that expands from the front side to the rear side, and its end is inclined at an inclination angle θ1 of, for example, about 54.74 degrees.

【0035】11は上部シリコン基板10の裏面側と枠
状突部6表面上の多結晶膜7との間に形成されたガラス
膜で、該ガラス膜11は、上部シリコン基板10の裏面
側に例えばナトリウムと含む硼珪酸ガラスをスパッタリ
ングすることによって薄膜状に形成されると共に、陽極
接合によって下部シリコン基板1側の多結晶膜7に接合
されている。
Reference numeral 11 denotes a glass film formed between the back surface of the upper silicon substrate 10 and the polycrystalline film 7 on the surface of the frame-shaped protrusion 6. The glass film 11 is formed on the back surface of the upper silicon substrate 10. For example, it is formed into a thin film by sputtering borosilicate glass containing sodium, and is joined to the polycrystalline film 7 on the lower silicon substrate 1 side by anodic bonding.

【0036】本実施の形態による圧力センサは上述の如
き構成を有するもので、次にその製造方法について図4
ないし図11を参照しつつ説明する。
The pressure sensor according to the present embodiment has the above-described configuration.
This will be described with reference to FIG.

【0037】まず、図4および図5に示すように表面と
裏面が{100}面となった単結晶シリコンからなる上
部シリコンウエハ12を形成した後、図6および図7に
示すように上部シリコンウエハ12の表面12Aと裏面
12Bとに酸化膜13,14をそれぞれ形成する。次
に、表面12A側の酸化膜13上にフォトレジスト(図
示せず)を塗布した状態でエッチング処理を施し、後述
の貫通孔15に対応した位置に略四角形の長溝状をなし
た開口部13Aを複数個形成する。
First, as shown in FIGS. 4 and 5, an upper silicon wafer 12 made of single-crystal silicon having a {100} face on the front and back sides is formed. Then, as shown in FIGS. Oxide films 13 and 14 are formed on front surface 12A and back surface 12B of wafer 12, respectively. Next, an etching process is performed with a photoresist (not shown) applied on the oxide film 13 on the surface 12A side, and a substantially rectangular long groove-shaped opening 13A is formed at a position corresponding to a through hole 15 described later. Are formed.

【0038】次に、酸化膜13をマスクとして上部シリ
コンウエハ12の表面12A側から異方性のエッチング
処理を施し、図8に示すように内壁面が{111}面に
沿った貫通孔15を形成する。これにより、貫通孔15
は、裏面12Bから表面12Aに向けて漸次拡開すると
共に、後述の単位センサ18の列に沿って長溝状に形成
され、上部シリコンウエハ12の前,後方向に延びてい
る。また、上部シリコンウエハ12には、隣合う2つの
貫通孔15間に位置して断面台形状をなした上部シリコ
ン基板部16が形成され、該上部シリコン基板部16は
略平行な棒状をなして貫通孔15に沿って前,後方向に
延びている。
Next, using the oxide film 13 as a mask, an anisotropic etching process is performed from the surface 12A side of the upper silicon wafer 12 to form a through hole 15 having an inner wall surface along the {111} plane as shown in FIG. Form. Thereby, the through hole 15
Are gradually expanded from the back surface 12B toward the front surface 12A, are formed in a long groove shape along a row of unit sensors 18 described later, and extend forward and backward of the upper silicon wafer 12. An upper silicon substrate portion 16 having a trapezoidal cross section is formed in the upper silicon wafer 12 between two adjacent through holes 15, and the upper silicon substrate portion 16 has a substantially parallel rod shape. It extends forward and backward along the through hole 15.

【0039】次に、上部シリコンウエハ12から酸化膜
13,14を除去した後、上部シリコンウエハ12の裏
面12Bには、スパッタリング等の手段を用いてナトリ
ウムを含む硼珪酸ガラスを薄膜状に形成し、ガラス膜1
1を形成する。
Next, after the oxide films 13 and 14 are removed from the upper silicon wafer 12, borosilicate glass containing sodium is formed in a thin film on the back surface 12B of the upper silicon wafer 12 by means such as sputtering. , Glass film 1
Form one.

【0040】なお、ガラス膜11は、上部シリコンウエ
ハ12の裏面12Bに代えて後述する下部シリコンウエ
ハ17の枠状突部6上に形成してもよい。この場合、ガ
ラス膜11を上部シリコンウエハ12に形成したときに
対して、陽極接合時に上部シリコンウエハ12と下部シ
リコンウエハ17とに印加する高電圧の極性を逆転させ
るものである。
The glass film 11 may be formed on a frame-shaped protrusion 6 of a lower silicon wafer 17 to be described later, instead of the back surface 12B of the upper silicon wafer 12. In this case, the polarity of the high voltage applied to the upper silicon wafer 12 and the lower silicon wafer 17 at the time of anodic bonding is reversed with respect to the case where the glass film 11 is formed on the upper silicon wafer 12.

【0041】一方、下部シリコンウエハ17には、後述
の単位センサ18(圧力センサ)を構成する酸化膜2,
3、枠状突部6、多結晶膜7、ピエゾ抵抗素子8、電極
9を予め形成しておく。このとき、枠状突部6等は上部
シリコン基板部16に沿って前,後方向に向けて列状に
配置するものである。また、下部シリコンウエハ17に
はトランジスタ、抵抗、配線等の回路素子、配線を予め
形成してもよい。
On the other hand, the lower silicon wafer 17 has an oxide film 2 and a unit sensor 18 (pressure sensor) to be described later.
3. The frame-shaped protrusion 6, the polycrystalline film 7, the piezoresistive element 8, and the electrode 9 are formed in advance. At this time, the frame-shaped protrusions 6 and the like are arranged in a row along the upper silicon substrate 16 toward the front and the rear. Also, circuit elements such as transistors, resistors, and wirings and wirings may be formed on the lower silicon wafer 17 in advance.

【0042】そして、図9に示すように下部シリコンウ
エハ17の枠状突部6には、ガラス膜11を挟んだ状態
で上部シリコンウエハ12の上部シリコン基板部16を
載置する。この状態で、下部シリコンウエハ17に対し
て上部シリコンウエハ12を陽極接合することによっ
て、枠状突部6上の多結晶膜7には上部シリコンウエハ
12の裏面12Bに形成されたガラス膜11を接合す
る。
Then, as shown in FIG. 9, the upper silicon substrate 16 of the upper silicon wafer 12 is placed on the frame-like projection 6 of the lower silicon wafer 17 with the glass film 11 interposed therebetween. In this state, the upper silicon wafer 12 is anodically bonded to the lower silicon wafer 17 so that the polycrystalline film 7 on the frame-shaped protrusion 6 has the glass film 11 formed on the back surface 12B of the upper silicon wafer 12. Join.

【0043】その後、図11に示すように下部シリコン
ウエハ17の裏面側には、枠状突部6に対応した位置に
異方性のエッチング処理を施し、受圧凹溝4を形成す
る。これにより、下部シリコンウエハ17の表面側には
枠状突部6に取囲まれたダイヤフラム部5Aが形成され
る。
Thereafter, as shown in FIG. 11, on the back surface of the lower silicon wafer 17, a position corresponding to the frame-shaped projection 6 is subjected to anisotropic etching to form the pressure receiving groove 4. As a result, a diaphragm portion 5A surrounded by the frame-shaped protrusion 6 is formed on the front surface side of the lower silicon wafer 17.

【0044】最後に、図10および図11に示すように
下部シリコンウエハ17を上部シリコンウエハ12と一
緒に各受圧凹溝4を取囲んで切断し、二点鎖線で示す単
位センサ18(圧力センサ)毎に切り離す。このとき、
下部シリコンウエハ17から略四角形状の下部シリコン
基板1を取り出し、上部シリコンウエハ12から上部シ
リコン基板10を取り出すことができると共に、貫通孔
15の傾斜面によって上部シリコン基板10には上側テ
ーパ部10Aを形成することができる。これにより、図
1ないし図3に示す圧力センサを加工することができ
る。
Finally, as shown in FIGS. 10 and 11, the lower silicon wafer 17 is cut together with the upper silicon wafer 12 so as to surround each pressure receiving groove 4, and the unit sensor 18 (pressure sensor) indicated by a two-dot chain line is cut. ) Disconnect each time. At this time,
The lower silicon substrate 1 having a substantially quadrangular shape can be taken out from the lower silicon wafer 17 and the upper silicon substrate 10 can be taken out from the upper silicon wafer 12, and the upper silicon substrate 10 has an upper tapered portion 10A due to the inclined surface of the through hole 15. Can be formed. Thereby, the pressure sensor shown in FIGS. 1 to 3 can be processed.

【0045】ここで、単位センサ18は、下部シリコン
ウエハ17の裏面側に設けた受圧凹溝4と、表面側に設
けた枠状突部6と、該枠状突部6に取囲まれたダイヤフ
ラム部5Aに設けたピエゾ抵抗素子8と、枠状突部6に
接合された上部シリコンウエハ12とによって構成され
た1個(1単位)の圧力センサを示すものである。
Here, the unit sensor 18 is surrounded by the pressure-receiving groove 4 provided on the back surface of the lower silicon wafer 17, the frame-shaped protrusion 6 provided on the front surface, and the frame-shaped protrusion 6. This shows one (one unit) pressure sensor constituted by a piezoresistive element 8 provided on a diaphragm 5A and an upper silicon wafer 12 joined to a frame-shaped protrusion 6.

【0046】本実施の形態による圧力センサは、上述の
ような製造方法によって形成されるものであり、この圧
力センサの受圧凹溝4に流体圧等が作用すると、受圧凹
溝4と圧力室Aとの間に差圧が発生する。このとき、受
圧凹溝4と圧力室Aとの差圧よって薄肉部5のうちダイ
ヤフラム部5Aが撓み変形するから、ピエゾ抵抗素子8
の抵抗値がダイヤフラム部5Aに生じる撓み(歪み)に
応じて変化する。このため、電極9を通じてピエゾ抵抗
素子8の抵抗値を検出することによって、受圧凹溝4に
作用した圧力を検出するものである。
The pressure sensor according to the present embodiment is formed by the above-described manufacturing method. When fluid pressure or the like acts on the pressure receiving groove 4 of the pressure sensor, the pressure receiving groove 4 and the pressure chamber A , A pressure difference is generated. At this time, the diaphragm portion 5A of the thin portion 5 is bent and deformed by the pressure difference between the pressure receiving groove 4 and the pressure chamber A.
Changes according to the bending (strain) generated in the diaphragm portion 5A. Therefore, the pressure acting on the pressure receiving groove 4 is detected by detecting the resistance value of the piezoresistive element 8 through the electrode 9.

【0047】かくして、本実施の形態では、下部シリコ
ン基板1の枠状突部6と上部シリコン基板10との間に
ガラス膜11を設けたから、これらを陽極接合を用いて
接合することができる。このため、陽極接合時にガラス
膜11が流動するから、枠状突部6の表面上に多結晶膜
7を形成することによって接合面に僅かな凹凸(例え
ば、10〜20nm程度)があっても、枠状突部6と上
部シリコン基板10とを隙間無く接合することができ、
圧力室Aを確実に密閉することができる。この結果、圧
力室A内の圧力を一定値に保持することができ、圧力の
検出値の変動を抑制して信頼性を高めることができる。
Thus, in this embodiment, since the glass film 11 is provided between the frame-shaped protrusion 6 of the lower silicon substrate 1 and the upper silicon substrate 10, they can be joined by using anodic bonding. For this reason, since the glass film 11 flows at the time of anodic bonding, even if the bonding surface has slight irregularities (for example, about 10 to 20 nm) by forming the polycrystalline film 7 on the surface of the frame-shaped protrusion 6. The frame-shaped protrusion 6 and the upper silicon substrate 10 can be joined without any gap,
The pressure chamber A can be securely sealed. As a result, the pressure in the pressure chamber A can be maintained at a constant value, and fluctuation in the detected value of the pressure can be suppressed to improve reliability.

【0048】また、ガラス板と比較して上部シリコン基
板10(上部シリコンウエハ12)は容易に切断できる
から、切断時の加工性を向上することができると共に、
切断によって除去される切断代を小さくすることができ
る。このため、1枚の下部シリコンウエハ17から多数
の圧力センサ(単位センサ18)を製造することがで
き、生産性を向上することができる。
Further, since the upper silicon substrate 10 (upper silicon wafer 12) can be easily cut as compared with a glass plate, workability at the time of cutting can be improved, and
The cutting margin removed by cutting can be reduced. For this reason, many pressure sensors (unit sensors 18) can be manufactured from one lower silicon wafer 17, and productivity can be improved.

【0049】さらに、上部シリコン基板10の外周側に
は、表面側から裏面側に向けて漸次拡開する上側テーパ
部10Aを設け、下部シリコン基板1の表面1A側には
該上側テーパ部10Aの周囲に位置してピエゾ抵抗素子
8と接続した電極9を設ける構成としたから、ボンディ
ング等を用いて電極を外部の配線等に接続するときであ
っても、上部シリコン基板10の上側テーパ部10Aに
よってボンディング用ツールが上部シリコン基板10に
接触、干渉するのを防止することができる。このため、
電極9を上部シリコン基板10に近付けて配置すること
ができ、圧力センサを小型化することができる。
Further, on the outer peripheral side of the upper silicon substrate 10, there is provided an upper tapered portion 10A gradually expanding from the front side to the rear side, and on the front surface 1A side of the lower silicon substrate 1, the upper tapered portion 10A is formed. Since the electrode 9 connected to the piezoresistive element 8 is provided on the periphery, the upper tapered portion 10A of the upper silicon substrate 10 can be used even when the electrode is connected to an external wiring or the like using bonding or the like. This can prevent the bonding tool from contacting and interfering with the upper silicon substrate 10. For this reason,
The electrode 9 can be arranged close to the upper silicon substrate 10, and the size of the pressure sensor can be reduced.

【0050】また、上部シリコンウエハ12と下部シリ
コンウエハ17とをガラス膜11を介して陽極接合でき
るから、電極9等を形成するアルミニウムの融点よりも
低い温度で接合を行うことができる。このため、下部シ
リコンウエハ17にトランジスタ、抵抗、アルミ配線等
の回路素子、配線を形成した後に、異方性エッチング処
理が終了した上部シリコンウエハ12を接合することが
できると共に、上部シリコンウエハ12に設けた貫通孔
15を通じて上部シリコンウエハ12と下部シリコンウ
エハ17とを十分な精度をもって位置合わせすることが
できる。さらに、下部シリコンウエハ17に回路素子、
配線を形成することができるから、他の従来技術に比べ
て圧力センサ全体の面積を小さくし、小型化することが
できる。
Since the upper silicon wafer 12 and the lower silicon wafer 17 can be anodically bonded via the glass film 11, the bonding can be performed at a temperature lower than the melting point of aluminum forming the electrodes 9 and the like. Therefore, after forming transistors, resistors, circuit elements such as aluminum wiring, and wiring on the lower silicon wafer 17, the upper silicon wafer 12 having been subjected to the anisotropic etching process can be joined, and The upper silicon wafer 12 and the lower silicon wafer 17 can be positioned with sufficient accuracy through the through holes 15 provided. Further, circuit elements are provided on the lower silicon wafer 17,
Since the wiring can be formed, the area of the entire pressure sensor can be reduced and the size can be reduced as compared with other conventional technologies.

【0051】また、下部シリコンウエハ17には、複数
個の単位センサ18を列状に並べて形成し、上部シリコ
ンウエハ12には単位センサ18の列に沿って長溝状の
貫通孔15を形成したから、列状に並ぶ多数の圧力セン
サに対して共通した貫通孔15を使用することができ
る。
A plurality of unit sensors 18 are formed in a row on the lower silicon wafer 17, and a long groove-shaped through hole 15 is formed on the upper silicon wafer 12 along the row of the unit sensors 18. A common through hole 15 can be used for a large number of pressure sensors arranged in a line.

【0052】次に、図12ないし図16は第2の実施の
形態を示し、本実施の形態の特徴は、上部シリコン基板
の外周側には上側テーパ部に加えて下側テーパ部を形成
したことにある。なお、本実施の形態では、前記第1の
実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その
説明を省略するものとする。
Next, FIGS. 12 to 16 show a second embodiment. The feature of this embodiment is that a lower taper portion is formed on the outer peripheral side of the upper silicon substrate in addition to the upper taper portion. It is in. Note that, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0053】21は枠状突部6の表面側に設けられたシ
リコン単結晶からなる上部シリコン基板で、該上部シリ
コン基板21は、後述のガラス膜22を介して枠状突部
6表面上の多結晶膜7に対して陽極接合されている。そ
して、上部シリコン基板21は、ダイヤフラム部5Aを
閉塞して基準圧力を与える圧力室Aを画成している。ま
た、上部シリコン基板21の外周のうち左,右両端側に
は、裏面側から表面側に向けて漸次拡開した下側テーパ
部21Aと、該下側テーパ部21Aの表面側に位置して
裏面側から表面側に向けて漸次縮小した上側テーパ部2
1Bとが設けられ、上部シリコン基板21の外周側は、
下側テーパ部21Aと上側テーパ部21Bとによって表
面側と裏面側とがいずれも面取り状に傾斜している。
Reference numeral 21 denotes an upper silicon substrate made of a silicon single crystal provided on the surface side of the frame-shaped protrusion 6, and the upper silicon substrate 21 is provided on the surface of the frame-shaped protrusion 6 via a glass film 22 described later. Anodically bonded to the polycrystalline film 7. The upper silicon substrate 21 defines a pressure chamber A that closes the diaphragm 5A and applies a reference pressure. On the left and right ends of the outer periphery of the upper silicon substrate 21, a lower tapered portion 21A gradually expanding from the back surface to the front surface, and a lower tapered portion 21A positioned on the front surface side of the lower tapered portion 21A. Upper tapered portion 2 gradually reduced from the back side to the front side
1B, and the outer peripheral side of the upper silicon substrate 21 is
Both the front surface side and the back surface side are inclined in a chamfered shape by the lower taper portion 21A and the upper taper portion 21B.

【0054】これにより、上部シリコン基板21の断面
は、表面側から裏面側に向けて拡開する略六角形状をな
し、その端部は、下側テーパ部21Aと上側テーパ部2
1Bとが交差することによって、例えば109.48度
程度の傾斜角度θ2をもって傾斜している。
As a result, the cross section of the upper silicon substrate 21 has a substantially hexagonal shape that expands from the front side to the back side, and its ends are formed by the lower tapered portion 21A and the upper tapered portion 2A.
1B, it is inclined at an inclination angle θ2 of, for example, about 109.48 degrees.

【0055】22は上部シリコン基板21の裏面側と枠
状突部6表面上の多結晶膜7との間に形成されたガラス
膜で、該ガラス膜22は、第1の実施の形態によるガラ
ス膜11と同様に上部シリコン基板21の裏面側にスパ
ッタリング等の手段を用いて形成され、陽極接合によっ
て下部シリコン基板1側の多結晶膜7に接合されてい
る。
Reference numeral 22 denotes a glass film formed between the back side of the upper silicon substrate 21 and the polycrystalline film 7 on the surface of the frame-shaped protrusion 6. The glass film 22 is made of the glass according to the first embodiment. Like the film 11, it is formed on the back surface of the upper silicon substrate 21 by means such as sputtering, and is joined to the polycrystalline film 7 on the lower silicon substrate 1 by anodic bonding.

【0056】本実施の形態による圧力センサは上述の如
き構成を有するもので、次にその製造方法について図1
4ないし図16を参照しつつ説明する。
The pressure sensor according to the present embodiment has the above-described configuration.
This will be described with reference to FIGS.

【0057】まず、表面と裏面が{100}面となった
単結晶シリコンからなる上部シリコンウエハ23を形成
し、図14に示すように上部シリコンウエハ23の表面
23Aと裏面23Bとに酸化膜24,25をそれぞれ形
成する。次に、表面23Aと裏面23Bの酸化膜24,
25上にフォトレジスト(図示せず)を塗布した状態でエ
ッチング処理を施し、後述の貫通孔26に対応した位置
に略四角形の長溝状をなした開口部24A,25Aを形
成する。
First, an upper silicon wafer 23 made of single crystal silicon having a {100} plane on the front and back surfaces is formed, and an oxide film 24 is formed on the front surface 23A and the back surface 23B of the upper silicon wafer 23 as shown in FIG. , 25 are formed. Next, the oxide films 24 on the front surface 23A and the back surface 23B,
An etching process is performed in a state where a photoresist (not shown) is applied on the surface 25 to form openings 24A and 25A having a substantially rectangular long groove shape at positions corresponding to through holes 26 described later.

【0058】次に、図15に示すように酸化膜24,2
5をマスクとして上部シリコンウエハ23の表面23A
側、裏面23B側からそれぞれ異方性のエッチング処理
を施し、内壁面が{111}面に沿った貫通孔26を形
成する。これにより、上部シリコンウエハ23には、厚
さ方向中間位置から表面23A、裏面23Bに向けてそ
れぞれ拡開した貫通孔26が形成され、貫通孔26の内
壁面には、裏面23B側から表面23A側に向けて開口
面積が漸次縮小した下側の傾斜面26Aと、該下側の傾
斜面26Aに連続して裏面側から表面側に向かって開口
面積が漸次拡開した上側の傾斜面26Bとを設けること
ができる。
Next, as shown in FIG.
5 as a mask, surface 23A of upper silicon wafer 23
Anisotropic etching is performed from the side and the back surface 23B side to form a through hole 26 whose inner wall surface is along the {111} plane. As a result, through holes 26 are formed in the upper silicon wafer 23 from the middle position in the thickness direction toward the front surface 23A and the back surface 23B, respectively, and the inner wall surface of the through hole 26 has the front surface 23A from the back surface 23B side. A lower inclined surface 26A whose opening area is gradually reduced toward the side, and an upper inclined surface 26B whose opening area is gradually expanded from the back surface side to the front surface side continuously from the lower inclined surface 26A. Can be provided.

【0059】この結果、隣合う2つの貫通孔26間には
断面六角形状をなした上部シリコン基板部27が形成さ
れると共に、該上部シリコン基板部27の端面端部
(左,右の両端部)でこれら下側の傾斜面26Aと上側
の傾斜面26Bとを交差し、この端部断面の角度は例え
ば109.48度程度の傾斜角度θ2に設定される。
As a result, an upper silicon substrate portion 27 having a hexagonal cross section is formed between two adjacent through holes 26, and an end surface end portion (left and right end portions) of the upper silicon substrate portion 27 is formed. ), The lower inclined surface 26A and the upper inclined surface 26B intersect with each other, and the angle of the end section is set to, for example, an inclination angle θ2 of about 109.48 degrees.

【0060】次に、上部シリコンウエハ23から酸化膜
24,25を除去した後、上部シリコンウエハ23の裏
面23Bには、スパッタリング等の手段を用いてナトリ
ウムと含む硼珪酸ガラスを薄膜状に形成し、ガラス膜2
2を形成する。
Next, after removing the oxide films 24 and 25 from the upper silicon wafer 23, a borosilicate glass containing sodium is formed in a thin film on the back surface 23B of the upper silicon wafer 23 by means such as sputtering. , Glass film 2
Form 2

【0061】そして、図16に示すように下部シリコン
ウエハ17の枠状突部6には、ガラス膜22を挟んだ状
態で上部シリコンウエハ23の上部シリコン基板部27
を載置する。この状態で、下部シリコンウエハ17に対
して上部シリコンウエハ23を陽極接合することによっ
て、枠状突部6上の多結晶膜7には上部シリコンウエハ
23の裏面23Bに形成されたガラス膜22が接合され
る。
As shown in FIG. 16, the upper silicon substrate portion 27 of the upper silicon wafer 23 is sandwiched between the frame-shaped projections 6 of the lower silicon wafer 17 with the glass film 22 interposed therebetween.
Is placed. In this state, the upper silicon wafer 23 is anodically bonded to the lower silicon wafer 17, so that the polycrystalline film 7 on the frame-shaped protrusion 6 has the glass film 22 formed on the back surface 23B of the upper silicon wafer 23. Joined.

【0062】その後、下部シリコンウエハ17の裏面側
には、枠状突部6に対応した位置に異方性のエッチング
処理を施し、受圧凹溝4を形成する。これにより、下部
シリコンウエハ17の表面側には枠状突部6に取囲まれ
たダイヤフラム部5Aが形成される。
Thereafter, on the back surface of the lower silicon wafer 17, anisotropic etching is performed at a position corresponding to the frame-shaped protrusion 6, thereby forming the pressure receiving groove 4. As a result, a diaphragm portion 5A surrounded by the frame-shaped protrusion 6 is formed on the front surface side of the lower silicon wafer 17.

【0063】最後に、第1の実施の形態と同様に下部シ
リコンウエハ17を上部シリコンウエハ12と一緒に切
断し、各受圧凹溝4毎に切り離す。これにより、図12
および図13に示す圧力センサを加工することができ
る。
Finally, similarly to the first embodiment, the lower silicon wafer 17 is cut together with the upper silicon wafer 12, and cut into each pressure receiving groove 4. As a result, FIG.
And the pressure sensor shown in FIG. 13 can be processed.

【0064】かくして、本実施の形態でも前記第1の実
施の形態と同様の作用効果を得ることができる。しか
し、本実施の形態では、上部シリコン基板21の外周側
には、裏面側から表面側に向けて漸次拡開する下側テー
パ部21Aと、該下側テーパ部21Aの表面側に位置し
て裏面側から表面側に向けて漸次縮小する上側テーパ部
21Bとを設けたから、上部シリコン基板21の外周側
で下側テーパ部21Aと上側テーパ部21Bとを交差さ
せ、その端部断面の角度(傾斜角度θ2)を鈍角にする
ことができる。このため、第1の実施の形態による上部
シリコン基板10のように上側テーパ部10Aのみを設
けた場合に比べて、上部シリコン基板21の端部断面の
角度を大きくすることができ、端部の強度を高めること
ができる。
Thus, in the present embodiment, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained. However, in the present embodiment, on the outer peripheral side of the upper silicon substrate 21, a lower tapered portion 21A gradually expanding from the back surface side to the front surface side, and the lower tapered portion 21A is located on the surface side of the lower tapered portion 21A. Since the upper tapered portion 21B that gradually reduces from the back surface side to the front surface side is provided, the lower tapered portion 21A and the upper tapered portion 21B intersect on the outer peripheral side of the upper silicon substrate 21, and the angle of the end section ( The inclination angle θ2) can be made obtuse. Therefore, as compared with the case where only the upper tapered portion 10A is provided as in the upper silicon substrate 10 according to the first embodiment, the angle of the cross section at the end of the upper silicon substrate 21 can be increased, and Strength can be increased.

【0065】また、上部シリコンウエハ23には表面2
3A、裏面23Bの両側から異方性のエッチング処理を
施したから、貫通孔26の内壁面には、下側テーパ部2
1Aとなる下側の傾斜面26Aと上側テーパ部21Bと
なる上側の傾斜面26Bとを容易に形成することができ
る。
The upper silicon wafer 23 has the surface 2
Since the anisotropic etching process is performed from both sides of 3A and the back surface 23B, the inner wall surface of the through hole 26 has a lower tapered portion 2
The lower inclined surface 26A serving as 1A and the upper inclined surface 26B serving as the upper tapered portion 21B can be easily formed.

【0066】さらに、上部シリコンウエハ23の表面2
3A側と裏面23B側との両面からエッチングを実施す
ることができるから、片面からエッチングを実施した場
合に比べてエッチング時間を半分程度にすることがで
き、生産性を向上することができる。
Further, the surface 2 of the upper silicon wafer 23
Since etching can be performed from both sides of the 3A side and the back surface 23B side, the etching time can be reduced to about half compared with the case where etching is performed from one side, and productivity can be improved.

【0067】次に、図17ないし図19は第3の実施の
形態を示し、本実施の形態の特徴は、下部シリコンウエ
ハには複数個の単位センサを格子状に並べて形成し、貫
通孔を各単位センサに対応して網目状に配置して形成し
たことにある。なお、本実施の形態では、前記第1の実
施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説
明を省略するものとする。
FIGS. 17 to 19 show a third embodiment. The feature of this embodiment is that a plurality of unit sensors are formed in a lower silicon wafer in a grid pattern, and a through hole is formed. That is, they are arranged in a mesh shape corresponding to each unit sensor. Note that, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0068】31は枠状突部6の表面側に設けられたシ
リコン単結晶からなる上部シリコン基板で、該上部シリ
コン基板31は、前,後方向に延びる両端側に左,右方
向に延びる先端部32,32を有し、全体として略
「エ」字形状をなしている。また、上部シリコン基板3
1は、後述のガラス膜33を介して枠状突部6表面上の
多結晶膜7に対して陽極接合され、ダイヤフラム部5A
を閉塞して基準圧力を与える圧力室Aを画成している。
Reference numeral 31 denotes an upper silicon substrate made of a silicon single crystal provided on the surface side of the frame-shaped protrusion 6. The upper silicon substrate 31 has front ends extending leftward and rightward at both ends extending forward and backward. It has portions 32, 32, and has a substantially "D" shape as a whole. Also, the upper silicon substrate 3
1 is anodically bonded to a polycrystalline film 7 on the surface of the frame-shaped protrusion 6 via a glass film 33 described later, and a diaphragm 5A
To define a pressure chamber A for providing a reference pressure.

【0069】また、上部シリコン基板31の外周のうち
略「コ」字形状をなす左,右両端側には、裏面側から表
面側に向けて漸次拡開した下側テーパ部31Aと、該下
側テーパ部31Aの表面側に位置して裏面側から表面側
に向けて漸次縮小した上側テーパ部31Bとが設けら
れ、上部シリコン基板31の外周側は、下側テーパ部3
1Aと上側テーパ部31Bとによって表面側と裏面側と
がいずれも面取り状に傾斜している。これにより、上部
シリコン基板31の断面は、表面側から裏面側に向けて
拡開する略六角形状をなしている。
The lower and right taper portions 31A which gradually expand from the back side to the front side are formed on the left and right ends of the outer periphery of the upper silicon substrate 31, each of which has a substantially "U" shape. An upper taper portion 31B is provided on the front surface side of the side taper portion 31A and gradually reduced from the back surface side to the front surface side.
Both the front surface side and the back surface side are inclined in a chamfered shape by 1A and the upper tapered portion 31B. Thereby, the cross section of the upper silicon substrate 31 has a substantially hexagonal shape that expands from the front surface side to the rear surface side.

【0070】33は上部シリコン基板31の裏面側と枠
状突部6表面上の多結晶膜7との間に形成されたガラス
膜で、該ガラス膜33は、第1の実施の形態によるガラ
ス膜11と同様に上部シリコン基板31の裏面側にスパ
ッタリング等の手段を用いて形成され、陽極接合によっ
て下部シリコン基板1側の多結晶膜7に接合されてい
る。
Reference numeral 33 denotes a glass film formed between the back side of the upper silicon substrate 31 and the polycrystalline film 7 on the surface of the frame-shaped protrusion 6, and the glass film 33 is made of the glass according to the first embodiment. Like the film 11, it is formed on the back surface of the upper silicon substrate 31 by means such as sputtering, and is joined to the polycrystalline film 7 on the lower silicon substrate 1 by anodic bonding.

【0071】本実施の形態による圧力センサは上述の如
き構成を有するもので、次にその製造方法について図1
9を参照しつつ説明する。
The pressure sensor according to the present embodiment has the above-described configuration.
This will be described with reference to FIG.

【0072】単結晶シリコンからなる上部シリコンウエ
ハ34には、第2の実施の形態による貫通孔26と同様
に上部シリコンウエハ34の表面と裏面とから異方性の
エッチング処理を施すことによって、厚さ方向中間位置
から表面、裏面に向けてそれぞれ拡開した貫通孔35を
形成する。このとき、下部シリコンウエハ17には、二
点鎖線で示す単位センサ36を格子状に配置すると共
に、貫通孔35は、各単位センサ36に対応して単位セ
ンサ36(圧力センサ)の電極9の周囲のみに設け、略
網目状に配置する。そして、上部シリコンウエハ34の
裏面側にガラス膜33を形成した後、上部シリコンウエ
ハ34を下部シリコンウエハ17の枠状突部6に陽極接
合する。
The upper silicon wafer 34 made of single-crystal silicon is anisotropically etched from the front and back surfaces of the upper silicon wafer 34 in the same manner as the through holes 26 according to the second embodiment, to thereby increase the thickness. A through-hole 35 is formed which is expanded from the middle position in the vertical direction toward the front surface and the back surface. At this time, the unit sensors 36 indicated by two-dot chain lines are arranged in a lattice pattern on the lower silicon wafer 17, and the through holes 35 correspond to the electrode 9 of the unit sensor 36 (pressure sensor) corresponding to each unit sensor 36. Provided only on the periphery and arranged in a substantially mesh shape. Then, after forming the glass film 33 on the back surface side of the upper silicon wafer 34, the upper silicon wafer 34 is anodically bonded to the frame-shaped protrusion 6 of the lower silicon wafer 17.

【0073】その後、第1の実施の形態と同様に下部シ
リコンウエハ17に受圧凹溝4を形成した後に、下部シ
リコンウエハ17を上部シリコンウエハ34と一緒に各
受圧凹溝4を取囲んで切断し、図19中の二点鎖線で示
す単位センサ36毎に切り離す。これにより、図17お
よび図18に示す圧力センサを加工することができる。
After forming the pressure receiving grooves 4 in the lower silicon wafer 17 in the same manner as in the first embodiment, the lower silicon wafer 17 is cut together with the upper silicon wafer 34 by surrounding each pressure receiving groove 4. Then, each unit sensor 36 shown by a two-dot chain line in FIG. 19 is separated. Thereby, the pressure sensor shown in FIGS. 17 and 18 can be processed.

【0074】かくして、本実施の形態でも前記第1の実
施の形態と同様の作用効果を得ることができる。しか
し、本実施の形態では、上部シリコンウエハ34には網
目状に貫通孔35を配置したから、第1,第2の実施の
形態にように長溝状の貫通孔15,26を形成する場合
に比べて、上部シリコンウエハ34の強度を高めること
ができ、上部シリコンウエハ34の異方性エッチング時
等のような加工時に加え、接合時や切断時の上部シリコ
ンウエハ34の損傷を防ぎ、信頼性や生産歩留まりを高
めることができる。
Thus, in the present embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. However, in the present embodiment, since the through holes 35 are arranged in a mesh shape in the upper silicon wafer 34, when forming the long groove-like through holes 15 and 26 as in the first and second embodiments, In comparison, the strength of the upper silicon wafer 34 can be increased, and the upper silicon wafer 34 can be prevented from being damaged at the time of processing such as anisotropic etching at the time of bonding, cutting, and the like. And increase the production yield.

【0075】なお、前記各実施の形態では、下部シリコ
ン基板は単結晶シリコンによって形成するものとした
が、例えばSOI(Silicon on Insulator)基板によっ
て形成するものとしてもよい。
In each of the above embodiments, the lower silicon substrate is formed of single crystal silicon. However, the lower silicon substrate may be formed of, for example, an SOI (Silicon on Insulator) substrate.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項1の発明によ
れば、下部シリコン基板の枠状突部と上部シリコン基板
との間にガラス膜を設けたから、これらを陽極接合を用
いて接合することができる。このため、陽極接合時にガ
ラス膜が流動するから、接合面に僅かな凹凸があって
も、枠状突部と上部シリコン基板とを隙間無く接合する
ことができ、圧力室を確実に密閉することができる。こ
の結果、圧力室内の圧力を一定値に保持することがで
き、圧力の検出値の変動を抑制して信頼性を高めること
ができる。
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, a glass film is provided between the frame-shaped protrusion of the lower silicon substrate and the upper silicon substrate, and these are joined by anodic bonding. can do. For this reason, since the glass film flows at the time of anodic bonding, even if there is slight unevenness on the bonding surface, the frame-shaped protrusion and the upper silicon substrate can be bonded without a gap, and the pressure chamber is securely sealed. Can be. As a result, the pressure in the pressure chamber can be maintained at a constant value, and fluctuations in the detected value of the pressure can be suppressed to improve reliability.

【0077】請求項2の発明によれば、上部シリコン基
板の外周側には、表面側から裏面側に向けて漸次拡開す
る上側テーパ部を設け、下部シリコン基板の表面側には
該上側テーパ部の周囲に位置して撓み検出素子と接続し
た電極を設ける構成としたから、ボンディングによって
電極を外部の配線等に接続するときであっても、上部シ
リコン基板の上側テーパ部によってボンディング用ツー
ルが上部シリコン基板に接触、干渉するのを防止するこ
とができ、電極を上部シリコン基板に近付けて配置する
ことができ、圧力センサを小型化することができる。
According to the second aspect of the present invention, the upper silicon substrate is provided with an upper tapered portion which gradually expands from the front surface to the rear surface on the outer peripheral side, and the upper tapered portion is formed on the front surface of the lower silicon substrate. Since the electrode connected to the deflection detecting element is provided around the portion, the bonding tool is formed by the upper tapered portion of the upper silicon substrate even when the electrode is connected to an external wiring or the like by bonding. Contact and interference with the upper silicon substrate can be prevented, the electrodes can be arranged closer to the upper silicon substrate, and the size of the pressure sensor can be reduced.

【0078】請求項3の発明によれば、上部シリコン基
板の外周側には、裏面側から表面側に向けて漸次拡開す
る下側テーパ部と、下側テーパ部の表面側に位置して裏
面側から表面側に向けて漸次縮小する上側テーパ部とを
設けたから、上部シリコン基板の外周側で上側テーパ部
と下側テーパ部とを交差させ、その端部断面の角度を鈍
角にすることができる。このため、上部シリコン基板に
上側テーパ部のみを設けた場合に比べて、上部シリコン
基板の端部断面の角度を大きくすることができ、端部の
強度を高めることができる。
According to the third aspect of the present invention, on the outer peripheral side of the upper silicon substrate, a lower tapered portion gradually expanding from the back surface side to the front surface side, and a lower tapered portion located on the front surface side. Since the upper tapered portion that gradually reduces from the back surface side to the front surface side is provided, the upper tapered portion and the lower tapered portion are crossed on the outer peripheral side of the upper silicon substrate, and the angle of the end section is made obtuse. Can be. Therefore, as compared with the case where only the upper tapered portion is provided on the upper silicon substrate, the angle of the cross section at the end of the upper silicon substrate can be increased, and the strength of the end can be increased.

【0079】また、請求項4の発明による圧力センサの
製造方法によれば、下部シリコンウエハには、枠状突部
と、撓み検出素子とを設け、上部シリコンウエハには、
異方性のエッチング処理を用いて端面が傾斜した貫通孔
を設け、前記下部シリコンウエハの枠状突部にはガラス
膜を介して上部シリコンウエハの裏面側を接合し、下部
シリコンウエハに受圧凹溝を形成した後、該受圧凹溝を
取囲んで前記下部シリコンウエハと上部シリコンウエハ
と一緒に切断する構成としたから、下部シリコンウエハ
の枠状突部と上部シリコンウエハとをガラス膜を介して
陽極接合することができる。そして、下部シリコンウエ
ハに受圧凹溝を形成した後に、該受圧凹溝を取囲んで下
部シリコンウエハと上部シリコンウエハと一緒に切断
し、下部シリコン基板に上部シリコン基板が接合された
圧力センサを形成することができる。
According to the method of manufacturing a pressure sensor according to the fourth aspect of the present invention, the lower silicon wafer is provided with the frame-shaped protrusion and the deflection detecting element, and the upper silicon wafer is provided with the
A through-hole having an inclined end surface is provided by using anisotropic etching, and the lower silicon wafer is joined to the lower silicon wafer via a glass film at the frame-shaped protrusion, and a pressure receiving recess is formed in the lower silicon wafer. After the grooves are formed, the pressure receiving groove is surrounded and cut together with the lower silicon wafer and the upper silicon wafer. Therefore, the frame-shaped protrusion of the lower silicon wafer and the upper silicon wafer are interposed via a glass film. Anodic bonding. Then, after forming the pressure-receiving groove in the lower silicon wafer, the pressure-receiving groove surrounding the pressure-receiving groove is cut together with the lower silicon wafer and the upper silicon wafer to form a pressure sensor in which the upper silicon substrate is joined to the lower silicon substrate. can do.

【0080】また、上部シリコンウエハと下部シリコン
ウエハとをガラス膜を介して陽極接合できるから、電極
等を形成するアルミニウムの融点よりも低い温度で接合
を行うことができる。このため、下部シリコンウエハに
トランジスタ、抵抗、アルミ配線等の回路素子、配線を
形成した後に、異方性エッチング処理が終了した上部シ
リコンウエハを接合することができると共に、上部シリ
コンウエハに設けた貫通孔を通じて上部シリコンウエハ
と下部シリコンウエハとを十分な精度をもって位置合わ
せすることができる。さらに、下部シリコンウエハに回
路素子、配線を形成することができるから、他の従来技
術に比べて圧力センサ全体の面積を小さくし、小型化す
ることができる。
Further, since the upper silicon wafer and the lower silicon wafer can be anodically bonded via the glass film, the bonding can be performed at a temperature lower than the melting point of aluminum forming the electrodes and the like. For this reason, after forming transistors, resistors, circuit elements such as aluminum wiring, and wiring on the lower silicon wafer, the upper silicon wafer that has been subjected to the anisotropic etching process can be joined, and the through-hole provided on the upper silicon wafer can be formed. The upper silicon wafer and the lower silicon wafer can be aligned with sufficient accuracy through the holes. Further, since circuit elements and wiring can be formed on the lower silicon wafer, the area of the entire pressure sensor can be reduced and the size can be reduced as compared with other conventional techniques.

【0081】請求項5の発明によれば、下部シリコンウ
エハの表面側には撓み検出素子と接続した電極を設け、
貫通孔を下部シリコンウエハの枠状突部に上部シリコン
ウエハを接合したときに電極が露出する位置に上部シリ
コンウエハの表面側から異方性のエッチング処理を施す
ことによって形成する構成としたから、貫通孔の内壁面
を傾斜させて形成し、貫通孔を上部シリコンウエハの裏
面側から表面側に向かって漸次拡開して開口させること
ができる。このため、下部シリコンウエハ等を切断して
圧力センサを形成した後には、傾斜した貫通孔によっ
て、上部シリコン基板の外周側を面取り状に傾斜させる
ことができる。この結果、ボンディングによって電極を
外部の配線等に接続するときであっても、ボンディング
用ツールが上部シリコン基板に接触、干渉するのを防止
することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, an electrode connected to the deflection detecting element is provided on the surface side of the lower silicon wafer,
Since the through hole was formed by performing anisotropic etching from the surface side of the upper silicon wafer at a position where the electrode was exposed when the upper silicon wafer was joined to the frame-shaped protrusion of the lower silicon wafer, The inner wall surface of the through-hole is formed to be inclined, and the through-hole can be gradually expanded and opened from the rear surface side to the front surface side of the upper silicon wafer. Therefore, after the pressure sensor is formed by cutting the lower silicon wafer or the like, the outer peripheral side of the upper silicon substrate can be inclined in a chamfered shape by the inclined through hole. As a result, even when the electrode is connected to an external wiring or the like by bonding, it is possible to prevent the bonding tool from contacting and interfering with the upper silicon substrate.

【0082】請求項6の発明によれば、下部シリコンウ
エハの表面側には撓み検出素子と接続した電極を設け、
貫通孔を下部シリコンウエハの枠状突部に上部シリコン
ウエハを接合したときに電極が露出する位置に上部シリ
コンウエハの表面側と裏面側とから異方性のエッチング
処理を施すことによって形成する構成としたから、貫通
孔の内壁面には、裏面側から表面側に向かって漸次縮小
した下側の傾斜面と、該下側の傾斜面に連続して裏面側
から表面側に向かって漸次拡開した上側の傾斜面とを形
成し、貫通孔の内壁面でこれら2つの傾斜面を交差させ
ることができる。このため、内壁面の端部断面の角度を
鈍角にすることができ、貫通孔を表面側からのみ異方性
のエッチング処理を用いて形成した場合に比べて、貫通
孔の内壁面の端部断面の角度を大きくすることができ、
端部の強度を高めることができる。
According to the invention of claim 6, an electrode connected to the deflection detecting element is provided on the surface side of the lower silicon wafer,
A structure in which through holes are formed by performing anisotropic etching from the front side and the back side of the upper silicon wafer at positions where electrodes are exposed when the upper silicon wafer is joined to the frame-shaped projection of the lower silicon wafer. Therefore, on the inner wall surface of the through-hole, the lower inclined surface gradually reduced from the back surface side to the front surface side, and gradually expanded from the back surface side to the front surface side continuously with the lower inclined surface. An open upper inclined surface is formed, and these two inclined surfaces can intersect on the inner wall surface of the through hole. For this reason, the angle of the cross section of the end of the inner wall surface can be made obtuse, and the end of the inner wall surface of the through hole can be compared with the case where the through hole is formed only from the surface side using anisotropic etching. The angle of the cross section can be increased,
The strength of the end can be increased.

【0083】また、上部シリコンウエハの表面側と裏面
側との両面からエッチングを実施することができるか
ら、片面から実施した場合に比べてエッチング時間を半
分程度にすることができ、生産性を向上することができ
る。
Further, since the etching can be performed from both the front side and the rear side of the upper silicon wafer, the etching time can be reduced to about half as compared with the case where the etching is performed from one side, and the productivity is improved. can do.

【0084】請求項7の発明によれば、下部シリコンウ
エハには、複数個の単位センサを列状に並べて形成し、
貫通孔をこれら単位センサの列に沿って長溝状に形成し
たから、列状に並ぶ複数の単位センサ(圧力センサ)に
対して共通した貫通孔を使用することができる。
According to the seventh aspect of the present invention, a plurality of unit sensors are formed in a row on the lower silicon wafer.
Since the through holes are formed in a long groove shape along the row of the unit sensors, a common through hole can be used for a plurality of unit sensors (pressure sensors) arranged in a row.

【0085】請求項8の発明によれば、下部シリコンウ
エハには、複数個の単位センサを格子状に並べて形成
し、貫通孔を各単位センサに対応して網目状に配置して
形成したから、各単位センサに対応して貫通孔を網目状
に配置したから、各貫通孔を小さくし、加工時、接合時
等の上部シリコンウエハの強度を高めることができる。
According to the eighth aspect of the present invention, a plurality of unit sensors are formed in a lattice pattern on the lower silicon wafer, and the through holes are formed in a mesh pattern corresponding to each unit sensor. Since the through-holes are arranged in a mesh shape corresponding to each unit sensor, each through-hole can be made small, and the strength of the upper silicon wafer at the time of processing, bonding and the like can be increased.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態による圧力センサを
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a pressure sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1中の圧力センサを示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a pressure sensor in FIG.

【図3】圧力センサを図1中の矢示III−III方向からみ
た断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the pressure sensor as viewed from a direction indicated by arrows III-III in FIG.

【図4】第1の実施の形態による上部シリコンウエハを
示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing an upper silicon wafer according to the first embodiment.

【図5】上部シリコンウエハを図4中の矢示V−V方向
からみた断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the upper silicon wafer as viewed from a direction indicated by arrows VV in FIG. 4;

【図6】上部シリコンウエハに酸化膜を形成した状態を
示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a state where an oxide film is formed on an upper silicon wafer.

【図7】上部シリコンウエハを図6中の矢示VII−VII方
向からみた拡大断面図である。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the upper silicon wafer viewed from the direction of arrows VII-VII in FIG.

【図8】上部シリコンウエハを貫通孔を形成した状態を
示す拡大断面図である。
FIG. 8 is an enlarged sectional view showing a state in which a through hole is formed in the upper silicon wafer.

【図9】下部シリコンウエハに上部シリコンウエハを接
合する状態を示す拡大断面図である。
FIG. 9 is an enlarged sectional view showing a state in which an upper silicon wafer is joined to a lower silicon wafer.

【図10】下部シリコンウエハに上部シリコンウエハを
接合した状態を示す平面図である。
FIG. 10 is a plan view showing a state where an upper silicon wafer is joined to a lower silicon wafer.

【図11】下部シリコンウエハと上部シリコンウエハの
一部を図10中の矢示XI−XI方向から拡大してみた拡大
断面図である。
11 is an enlarged cross-sectional view of a part of the lower silicon wafer and a part of the upper silicon wafer, which is enlarged from a direction indicated by an arrow XI-XI in FIG.

【図12】第2の実施の形態による圧力センサを示す断
面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing a pressure sensor according to a second embodiment.

【図13】図12中の圧力センサを示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing the pressure sensor in FIG.

【図14】第2の実施の形態による上部シリコンウエハ
に酸化膜を形成した状態を示す拡大断面図である。
FIG. 14 is an enlarged sectional view showing a state in which an oxide film is formed on an upper silicon wafer according to the second embodiment.

【図15】上部シリコンウエハに貫通孔を形成した状態
を示す拡大断面図である。
FIG. 15 is an enlarged sectional view showing a state in which a through hole is formed in an upper silicon wafer.

【図16】下部シリコンウエハに上部シリコンウエハを
接合する状態を示す拡大断面図である。
FIG. 16 is an enlarged sectional view showing a state in which an upper silicon wafer is joined to a lower silicon wafer.

【図17】第3の実施の形態による圧力センサを示す断
面図である。
FIG. 17 is a sectional view showing a pressure sensor according to a third embodiment.

【図18】図17中の圧力センサを示す平面図である。18 is a plan view showing the pressure sensor in FIG.

【図19】下部シリコンウエハに上部シリコンウエハを
接合する状態を示す平面図である。
FIG. 19 is a plan view showing a state in which an upper silicon wafer is joined to a lower silicon wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下部シリコン基板 4 受圧凹溝 5 薄肉部 5A ダイヤフラム部 6 枠状突部 7 多結晶膜 8 ピエゾ抵抗素子(撓み検出素子) 9 電極 10,21,31 上部シリコン基板 11,22,33 ガラス膜 10A,21B,31B 上側テーパ部 12,23,34 上部シリコンウエハ 15,26,35 貫通孔 17 下部シリコンウエハ 18,36 単位センサ 21A,31A 下側テーパ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower silicon substrate 4 Pressure receiving groove 5 Thin part 5A Diaphragm 6 Frame-shaped protrusion 7 Polycrystalline film 8 Piezoresistive element (bending detection element) 9 Electrode 10, 21, 31 Upper silicon substrate 11, 22, 33 Glass film 10A , 21B, 31B Upper taper portion 12, 23, 34 Upper silicon wafer 15, 26, 35 Through hole 17 Lower silicon wafer 18, 36 Unit sensor 21A, 31A Lower taper portion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F055 AA40 BB05 CC02 DD05 EE14 FF43 GG01 4M112 AA01 BA01 CA01 CA03 CA04 CA05 CA08 CA11 CA12 CA13 EA03 EA04 EA06 EA11 EA13 FA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F055 AA40 BB05 CC02 DD05 EE14 FF43 GG01 4M112 AA01 BA01 CA01 CA03 CA04 CA05 CA08 CA11 CA12 CA13 EA03 EA04 EA06 EA11 EA13 FA01

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン材料からなる下部シリコン基板
と、該下部シリコン基板の裏面側に受圧凹溝を形成する
ことにより該基板の表面側に設けられた薄肉部と、該薄
肉部を枠状に取囲んで該薄肉部の表面側に設けられ取囲
まれた内側をダイヤフラム部とする枠状突部と、該枠状
突部上に配置され前記ダイヤフラム部を閉塞して基準圧
力を与える圧力室を画成するシリコン材料からなる上部
シリコン基板と、該上部シリコン基板と枠状突部との間
に設けられ上部シリコン基板を枠状突部に接合するガラ
ス膜と、前記ダイヤフラム部に位置して前記薄肉部に設
けられ前記受圧凹溝と圧力室との間の差圧によって前記
ダイヤフラム部が変形するときの撓みを検出する撓み検
出素子とによって構成してなる圧力センサ。
1. A lower silicon substrate made of a silicon material, a thin portion provided on a front surface side of the lower silicon substrate by forming a pressure receiving groove on a back surface side of the lower silicon substrate, and the thin portion formed into a frame shape. A frame-shaped projection provided on the surface side of the thin-walled portion and having the inside surrounded by a diaphragm, and a pressure chamber disposed on the frame-shaped projection and closing the diaphragm to apply a reference pressure. An upper silicon substrate made of a silicon material that defines the glass substrate, a glass film provided between the upper silicon substrate and the frame-shaped protrusion to join the upper silicon substrate to the frame-shaped protrusion, and a glass film positioned on the diaphragm. A pressure sensor comprising a deflection detecting element provided in the thin portion and configured to detect a deflection when the diaphragm portion is deformed by a pressure difference between the pressure receiving groove and the pressure chamber.
【請求項2】 前記上部シリコン基板の外周側には、表
面側から裏面側に向けて漸次拡開する上側テーパ部を設
け、前記下部シリコン基板の表面側には該上側テーパ部
の周囲に位置して前記撓み検出素子と接続される電極を
設ける構成としてなる請求項1に記載の圧力センサ。
2. An upper tapered portion which gradually expands from a front surface side to a rear surface side is provided on an outer peripheral side of the upper silicon substrate, and is located around the upper tapered portion on a front side of the lower silicon substrate. The pressure sensor according to claim 1, wherein an electrode connected to the deflection detecting element is provided.
【請求項3】 前記上部シリコン基板の外周側には、裏
面側から表面側に向けて漸次拡開する下側テーパ部と、
該下側テーパ部の表面側に位置して裏面側から表面側に
向けて漸次縮小する上側テーパ部とを設け、前記下部シ
リコン基板の表面側には該下側テーパ部と上側テーパ部
との周囲に位置して前記撓み検出素子と接続される電極
を設ける構成としてなる請求項1に記載の圧力センサ。
3. A lower tapered portion that gradually expands from a back surface to a front surface on an outer peripheral side of the upper silicon substrate;
An upper taper portion which is located on the front surface side of the lower taper portion and gradually reduces from the back surface side to the front surface side, and the lower taper portion and the upper taper portion are provided on the front surface side of the lower silicon substrate. 2. The pressure sensor according to claim 1, wherein the pressure sensor is configured to be provided at a periphery and connected to the deflection detecting element.
【請求項4】 シリコン材料からなる下部シリコンウエ
ハには、その表面側に枠状に取囲む枠状突部と、該枠状
突部の内側に位置して撓みを検出する撓み検出素子とを
設け、 シリコン材料からなる上部シリコンウエハには、異方性
のエッチング処理を用いて端面が傾斜した貫通孔を設
け、 前記下部シリコンウエハの枠状突部にはガラス膜を介し
て上部シリコンウエハの裏面側を接合し、 前記下部シリコンウエハの裏面側には、前記枠状突部に
対応した位置に受圧凹溝を設け、前記下部シリコンウエ
ハの表面側に枠状突部に取囲まれたダイヤフラム部を形
成し、 前記受圧凹溝を取囲んで前記下部シリコンウエハと上部
シリコンウエハと一緒に切断する構成としてなる圧力セ
ンサの製造方法。
4. A lower silicon wafer made of a silicon material includes a frame-shaped projection on the surface side of the lower silicon wafer and a deflection detection element positioned inside the frame-shaped projection to detect deflection. The upper silicon wafer made of a silicon material is provided with a through hole having an inclined end surface by using an anisotropic etching process. The frame-shaped projection of the lower silicon wafer is provided with a glass film through the upper silicon wafer. A back face side is joined, a pressure receiving groove is provided on a back side of the lower silicon wafer at a position corresponding to the frame-shaped projection, and a diaphragm surrounded by the frame-shaped projection on the front side of the lower silicon wafer. A method for manufacturing a pressure sensor, comprising forming a portion and cutting the pressure receiving groove along with the lower silicon wafer and the upper silicon wafer.
【請求項5】 前記下部シリコンウエハの表面側には前
記撓み検出素子と接続した電極を設け、前記貫通孔は、
下部シリコンウエハの枠状突部に上部シリコンウエハを
接合したときに前記電極が露出する位置に前記上部シリ
コンウエハの表面側から異方性のエッチング処理を施す
ことによって形成する構成としてなる請求項4に記載の
圧力センサの製造方法。
5. An electrode connected to the deflection detecting element is provided on a surface side of the lower silicon wafer, and the through hole is
5. A structure in which anisotropic etching is performed from a surface side of the upper silicon wafer at a position where the electrodes are exposed when the upper silicon wafer is joined to the frame-shaped projection of the lower silicon wafer. 3. The method for manufacturing a pressure sensor according to claim 1.
【請求項6】 前記下部シリコンウエハの表面側には前
記撓み検出素子と接続した電極を設け、前記貫通孔は、
下部シリコンウエハの枠状突部に上部シリコンウエハを
接合したときに前記電極が露出する位置に前記上部シリ
コンウエハの表面側と裏面側とから異方性のエッチング
処理を施すことによって形成する構成としてなる請求項
4に記載の圧力センサの製造方法。
6. An electrode connected to the deflection detecting element is provided on a surface side of the lower silicon wafer, and the through hole is
When the upper silicon wafer is joined to the frame-shaped projection of the lower silicon wafer, the electrode is exposed by performing anisotropic etching from the front side and the back side of the upper silicon wafer. The method for manufacturing a pressure sensor according to claim 4.
【請求項7】 前記下部シリコンウエハには、複数個の
単位センサを列状に並べて形成し、前記貫通孔はこれら
単位センサの列に沿って長溝状に形成してなる請求項
4,5または6に記載の圧力センサの製造方法。
7. The lower silicon wafer is formed with a plurality of unit sensors arranged in a row, and the through-holes are formed in a long groove shape along the rows of the unit sensors. 7. The method for manufacturing a pressure sensor according to 6.
【請求項8】 前記下部シリコンウエハには、複数個の
単位センサを格子状に並べて形成し、前記貫通孔は各単
位センサに対応して網目状に配置して形成してなる請求
項4,5または6に記載の圧力センサの製造方法。
8. The lower silicon wafer is formed by arranging a plurality of unit sensors in a grid pattern, and the through holes are formed in a mesh pattern corresponding to each unit sensor. 7. The method for manufacturing a pressure sensor according to 5 or 6.
JP2001177522A 2001-06-12 2001-06-12 Pressure sensor, and manufacturing method therefor Pending JP2002365152A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001177522A JP2002365152A (en) 2001-06-12 2001-06-12 Pressure sensor, and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001177522A JP2002365152A (en) 2001-06-12 2001-06-12 Pressure sensor, and manufacturing method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002365152A true JP2002365152A (en) 2002-12-18

Family

ID=19018354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001177522A Pending JP2002365152A (en) 2001-06-12 2001-06-12 Pressure sensor, and manufacturing method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002365152A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005125232A (en) * 2003-10-23 2005-05-19 Dkk Toa Corp Gas-liquid separation membrane and its manufacturing method
US20100052473A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 Fujitsu Media Devices Limited Acoustic wave device and method for manufacturing the same
KR20110075400A (en) * 2009-12-28 2011-07-06 삼성전자주식회사 Pressure sensor using nano-wire
CN104819789A (en) * 2015-02-10 2015-08-05 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 Stress sensor and manufacture method thereof
US20160033349A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Silicon Microstructures, Inc. Pressure sensor having cap-defined membrane
US9360312B2 (en) 2012-12-11 2016-06-07 Seiko Epson Corporation MEMS element, electronic device, altimeter, electronic apparatus, and moving object
JP2017512307A (en) * 2014-02-28 2017-05-18 メジャメント スペシャリティーズ, インコーポレイテッド Differential pressure detection die
KR20190042998A (en) * 2017-10-17 2019-04-25 에이치에스디엔진 주식회사 Dynamic pressure sensor

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4552002B2 (en) * 2003-10-23 2010-09-29 東亜ディーケーケー株式会社 Gas-liquid separation membrane and method for producing the same
JP2005125232A (en) * 2003-10-23 2005-05-19 Dkk Toa Corp Gas-liquid separation membrane and its manufacturing method
US20100052473A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 Fujitsu Media Devices Limited Acoustic wave device and method for manufacturing the same
US8154170B2 (en) * 2008-08-26 2012-04-10 Taiyo Yuden Co., Ltd. Acoustic wave device and method for manufacturing the same
KR20110075400A (en) * 2009-12-28 2011-07-06 삼성전자주식회사 Pressure sensor using nano-wire
KR101597769B1 (en) 2009-12-28 2016-02-25 삼성전자주식회사 Pressure sensor using nano-wire
US9360312B2 (en) 2012-12-11 2016-06-07 Seiko Epson Corporation MEMS element, electronic device, altimeter, electronic apparatus, and moving object
JP2017512307A (en) * 2014-02-28 2017-05-18 メジャメント スペシャリティーズ, インコーポレイテッド Differential pressure detection die
US20160033349A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Silicon Microstructures, Inc. Pressure sensor having cap-defined membrane
JP2017509860A (en) * 2014-07-29 2017-04-06 シリコン マイクロストラクチャーズ, インコーポレイテッドSilicon Microstructures, Inc. PRESSURE SENSOR HAVING CAP-DEFINED MEMBRANE
CN104819789A (en) * 2015-02-10 2015-08-05 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 Stress sensor and manufacture method thereof
CN104819789B (en) * 2015-02-10 2017-05-24 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 Stress sensor and manufacture method thereof
KR20190042998A (en) * 2017-10-17 2019-04-25 에이치에스디엔진 주식회사 Dynamic pressure sensor
KR102068343B1 (en) * 2017-10-17 2020-01-20 에이치에스디엔진 주식회사 Dynamic pressure sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100236501B1 (en) Pressure sensor of electrostatic capacitance type
US7111518B1 (en) Extremely low cost pressure sensor realized using deep reactive ion etching
EP1316786B1 (en) Capacity type pressure sensor and method of manufacturing the pressure sensor
EP2346083B1 (en) Mems sensor
JPH0425735A (en) Semicondcutor diaphragm for measuring pressure and differential pressure
JP2002365152A (en) Pressure sensor, and manufacturing method therefor
JP2006349563A (en) Inertial force sensor
JP2008032451A (en) Variable capacitance pressure sensor
JP2003332586A (en) External force sensor and its manufacturing method
JPH0554709B2 (en)
KR100442824B1 (en) A micromachine and a method for fabricating the same
JP2009250874A (en) Physical quantity sensor and method for manufacturing the same
JP3552963B2 (en) Pressure sensor
JPH0554708B2 (en)
JP2007057455A (en) Pressure sensor and manufacturing method thereof
JP2000065662A (en) Pressure sensor and its manufacture
JP3552964B2 (en) Manufacturing method of pressure sensor
JP2001044449A (en) Force detection sensor and manufacture of force detection sensor
JPH08247874A (en) Semiconductor pressure sensor and its manufacture
JP2007093234A (en) Pressure sensor
JPH05256869A (en) Semiconductor type acceleration sensor and its manufacture
JP2002357497A (en) Pressure sensor
JP3336236B2 (en) Pressure sensor
JPH08320340A (en) Semiconductor accelerometer
JP2007047100A (en) Electrostatic capacitive pressure sensor and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040316

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20041217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051206

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060404