JP2651492B2 - 相対圧圧力センサの製造方法 - Google Patents
相対圧圧力センサの製造方法Info
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- JP2651492B2 JP2651492B2 JP1290459A JP29045989A JP2651492B2 JP 2651492 B2 JP2651492 B2 JP 2651492B2 JP 1290459 A JP1290459 A JP 1290459A JP 29045989 A JP29045989 A JP 29045989A JP 2651492 B2 JP2651492 B2 JP 2651492B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水圧計、気圧計、およびカテーテルの先端
に装着して体内に挿入し各部位の圧力を測定する小型の
容量形の相対圧圧力センサの製造方法に関するものであ
る。
に装着して体内に挿入し各部位の圧力を測定する小型の
容量形の相対圧圧力センサの製造方法に関するものであ
る。
本発明は、圧力の変化をダイアフラムと基板上に形成
した一対の電極に発生する静電容量の変化にてセンシン
グする静電容量計の圧力センサの製造方法において、ガ
ラス上の電極としてNiを使用し、ガラスとSiを接合する
陽極接合後に、H2＋N2のフォーミングガスで還元処理を
施すこと、また、ICの搭載部分のエリアをダイアフラム
と同様に形成して、ダイシングまで該エリアへの液侵入
を防止すること。さらには、切断においては、ダイシン
グをガラス厚みより浅く実施した後ダイシングの溝側よ
りYAG:Ndレーザを照射して裏側のSiカバーを切断するこ
とを特徴とする相対圧圧力センサの製造方法である。
した一対の電極に発生する静電容量の変化にてセンシン
グする静電容量計の圧力センサの製造方法において、ガ
ラス上の電極としてNiを使用し、ガラスとSiを接合する
陽極接合後に、H2＋N2のフォーミングガスで還元処理を
施すこと、また、ICの搭載部分のエリアをダイアフラム
と同様に形成して、ダイシングまで該エリアへの液侵入
を防止すること。さらには、切断においては、ダイシン
グをガラス厚みより浅く実施した後ダイシングの溝側よ
りYAG:Ndレーザを照射して裏側のSiカバーを切断するこ
とを特徴とする相対圧圧力センサの製造方法である。
従来、半導体センサと呼ばれる圧力センサはピエゾ抵
抗を利用した圧力センサが一般的である。従来の製造方
法では、ダイアフラムの部分のみをエッチングで残した
り、また、電極としてはAl,Crなどを用いるのが一般的
であるし、切断はダイシングのみで行うのが常識であっ
た。
抗を利用した圧力センサが一般的である。従来の製造方
法では、ダイアフラムの部分のみをエッチングで残した
り、また、電極としてはAl,Crなどを用いるのが一般的
であるし、切断はダイシングのみで行うのが常識であっ
た。
近年、感度の向上、消費電力の削減を目的に静電容量
形の圧力センサが提案されている。しかし、いまだ小型
サイズでの実用化例はなく、普及していない。何故な
ら、従来の半導体センサの製造方法を適用して小型の相
対圧容量形圧力センサを製造することができないからで
ある。
形の圧力センサが提案されている。しかし、いまだ小型
サイズでの実用化例はなく、普及していない。何故な
ら、従来の半導体センサの製造方法を適用して小型の相
対圧容量形圧力センサを製造することができないからで
ある。
上記のような半導体圧力センサの一般的製造方法で静
電容量型の相対圧型の圧力センサを制作すると、エッチ
ング中にダイアフラムのキャビティの中にエッチング液
が侵入し、ガラス上にあらかじめ形成した電極を破損し
てしまうという欠点を有していた。また、Cr等の酸化さ
れやすい金属を電極として用いると陽極接合時に金属表
面が酸化して、導電性がなくなり、また、酸化した部分
を戻せないために、ICとの接合不良を起こしたりすると
いう欠点を有していた。さらに、ダイシングソーのみで
カッティングを行うとダイシング中にダイアフラムのキ
ャビティに水やゴミが侵入して動作不良を起こしたりす
るという欠点を有していた。
電容量型の相対圧型の圧力センサを制作すると、エッチ
ング中にダイアフラムのキャビティの中にエッチング液
が侵入し、ガラス上にあらかじめ形成した電極を破損し
てしまうという欠点を有していた。また、Cr等の酸化さ
れやすい金属を電極として用いると陽極接合時に金属表
面が酸化して、導電性がなくなり、また、酸化した部分
を戻せないために、ICとの接合不良を起こしたりすると
いう欠点を有していた。さらに、ダイシングソーのみで
カッティングを行うとダイシング中にダイアフラムのキ
ャビティに水やゴミが侵入して動作不良を起こしたりす
るという欠点を有していた。
上記問題点を解決するために、本発明においてはダイ
アフラムの形成と同一の工程でIC搭載部にもSiのカバー
を残し、カッティング後の該カバー部を取り除くことに
した。また、ガラス上の電極としてNiを使用し、陽極接
合後に還元処理をすることにした。さらに、ダイシング
ではガラスの厚みの半分程まで切り込みを入れ、次に裏
側（ダイアフラムの反対側）からYAG:Ndレーザを照射し
て裏側のSiカバーをカッティングすることにより、ダイ
アフラムのキャビティ内に水分が入らないようにした。
アフラムの形成と同一の工程でIC搭載部にもSiのカバー
を残し、カッティング後の該カバー部を取り除くことに
した。また、ガラス上の電極としてNiを使用し、陽極接
合後に還元処理をすることにした。さらに、ダイシング
ではガラスの厚みの半分程まで切り込みを入れ、次に裏
側（ダイアフラムの反対側）からYAG:Ndレーザを照射し
て裏側のSiカバーをカッティングすることにより、ダイ
アフラムのキャビティ内に水分が入らないようにした。
上記のような製造方法にすれば、電極の破損、ダイア
フラムの動作不良などのない容量型の相対圧圧力センサ
を歩留まりよく製造することができる。
フラムの動作不良などのない容量型の相対圧圧力センサ
を歩留まりよく製造することができる。
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明による製造方法の工程図である。
（ａ）工程:n（100）の200μｍ厚みのSiウエハ１にSiO2
膜２を形成し、ダイアフラムのキャビティの部分とIC搭
載部の部分のみのSi表面がでるようにフォトリソグラフ
ィし、SiO2膜をエッチングする。
膜２を形成し、ダイアフラムのキャビティの部分とIC搭
載部の部分のみのSi表面がでるようにフォトリソグラフ
ィし、SiO2膜をエッチングする。
（ｂ）工程:35wt％KOH溶液（温度80℃）を使用してSiの
エッチングをする。これによってダイアフラムとNi電極
間のギャップが形成される。この後、SiO2膜を除去す
る。
エッチングをする。これによってダイアフラムとNi電極
間のギャップが形成される。この後、SiO2膜を除去す
る。
（ｃ）工程：ボロンの高濃度拡散源としてボロンフィル
ム（Emulsitone Co.製Type B）３を、先にエッチングし
た面にスピンコートする。
ム（Emulsitone Co.製Type B）３を、先にエッチングし
た面にスピンコートする。
（ｄ）工程:1190℃で64時間熱処理して、深さ約15μｍ
のP+エッチストップ層４を形成する。
のP+エッチストップ層４を形成する。
（ｅ）工程：酸化後フォトリソグラフィにより上記工程
（ｂ）でエッチングした面のみに接合防止膜としてのSi
O2膜５を残す。
（ｂ）でエッチングした面のみに接合防止膜としてのSi
O2膜５を残す。
（ｆ）工程:200μｍのパイレックスガラス６に電解放電
加工により穴開けしてNi膜７を蒸着した後フォトリソグ
ラフィによって電極パターンとICやリードを接続するパ
ッドを形成する。
加工により穴開けしてNi膜７を蒸着した後フォトリソグ
ラフィによって電極パターンとICやリードを接続するパ
ッドを形成する。
（ｇ）工程：外気導入のためのSiカバー８としてｎ（10
0）面で200μｍのSiウエハに熱酸化でSiO2膜９を形成し
た後、片面のみにCVDによりSiNx10を形成する。次に、S
iO2面をパターニングし、ヒドラジン水溶液（90℃）に
よりエッチングしてＶ溝を形成する。その後、パターニ
ングに用いたSiO2膜９を除去する。
0）面で200μｍのSiウエハに熱酸化でSiO2膜９を形成し
た後、片面のみにCVDによりSiNx10を形成する。次に、S
iO2面をパターニングし、ヒドラジン水溶液（90℃）に
よりエッチングしてＶ溝を形成する。その後、パターニ
ングに用いたSiO2膜９を除去する。
（ｈ）工程：（ｅ）までの工程でできたSiウエハ１と
（ｆ）の工程でできたパイレックスガラス６を陽極接合
によって接合する。（温度380℃、ガラス側の電圧−600
V）。
（ｆ）の工程でできたパイレックスガラス６を陽極接合
によって接合する。（温度380℃、ガラス側の電圧−600
V）。
（ｉ）工程：さらにSiカバー８を同様な条件で陽極接合
する。
する。
（ｊ）工程:35wt％KOH溶液（80℃）によってSiをエッチ
ングしてダイアフラム11を形成する。
ングしてダイアフラム11を形成する。
（ｋ）工程：次にダイシングソーによってガラスの厚さ
の途中まで溝を入れ、IC搭載部上のSiを境界部を押さえ
付けて割ることにより取り除く。
の途中まで溝を入れ、IC搭載部上のSiを境界部を押さえ
付けて割ることにより取り除く。
（ｌ）工程：ここで再度Ni7を還元処理した後、YAG:Nd
レーザ13をガラスに入れた溝側から照射してSiカバーを
切断する。これにＣ−Ｆコンバータ14としてのICを実装
して、さらにリード15を取り付けた後、第２図に示すよ
うにカテーテル先端に装着した。
レーザ13をガラスに入れた溝側から照射してSiカバーを
切断する。これにＣ−Ｆコンバータ14としてのICを実装
して、さらにリード15を取り付けた後、第２図に示すよ
うにカテーテル先端に装着した。
上記のような方法で製造したセンサではダイアフラム
キャビティへの異物の侵入はなく、また、エッチング時
の電極の損傷もなかった。さらに、酸化膜による導通不
良もなかった。
キャビティへの異物の侵入はなく、また、エッチング時
の電極の損傷もなかった。さらに、酸化膜による導通不
良もなかった。
なお、第３図に特性評価システムの構成図を示す。図
中17は加圧あるいは減圧するためのチャンバー、18は圧
力のモニタ、19は温度を一定に保つためのサーモコント
ローラ、20は1MHzの容量計である。得られたデータを第
４図に示す。なお、本発明による製造方法を実施しなか
ったものは電極損傷、導通不良、異物混入などが生じ、
いずれもセンサとしての機能は果たさなかった。
中17は加圧あるいは減圧するためのチャンバー、18は圧
力のモニタ、19は温度を一定に保つためのサーモコント
ローラ、20は1MHzの容量計である。得られたデータを第
４図に示す。なお、本発明による製造方法を実施しなか
ったものは電極損傷、導通不良、異物混入などが生じ、
いずれもセンサとしての機能は果たさなかった。
本発明による製造方法を実施すれば、ダイヤフラムを
形成する際に使用するエッチング液や、ダイシング加工
する際に使用する水や、ダイシング加工によって発生す
るゴミがダイヤフラムキャビティに侵入することを防止
でき、製造工程中で容量型の相対圧センサを損傷するこ
なく製造できる。また、IC搭載部に対しては保護カバー
を設けて、エッチング工程とダイシング工程終了後にこ
の保護カバーを取り除くため、IC搭載用の電極がエッチ
ング液やダイシング時の水やゴミにより汚染、損傷され
ることを防止できる。
形成する際に使用するエッチング液や、ダイシング加工
する際に使用する水や、ダイシング加工によって発生す
るゴミがダイヤフラムキャビティに侵入することを防止
でき、製造工程中で容量型の相対圧センサを損傷するこ
なく製造できる。また、IC搭載部に対しては保護カバー
を設けて、エッチング工程とダイシング工程終了後にこ
の保護カバーを取り除くため、IC搭載用の電極がエッチ
ング液やダイシング時の水やゴミにより汚染、損傷され
ることを防止できる。
第１図は本発明による製造方法の工程図、第２図はカテ
ーテル先端に装着した場合の断面図、第３図は特性評価
システムの構成図、第４図は本発明による製造したセン
サの圧力と容量の関係図である。 １……Siウエハ ２……SiO2 ３……ボロフィルム ４……エッチストップ層 ５……SiO2 ６……ガラス ７……Ni ８……Siカバー ９……SiO2 10……SiNx 11……ダイアフラム 12……ダイシング溝 13……YAG:Ndレーザ 14……Ｃ−Ｆコンバータ 15……リード 16……SUS管 17……圧力チャンバー 18……圧力モニタ 19……サーモコントローラ 20……1M Hz容量計 21……DC電源 22……Ｖメータ 23……ゴム管 24……樹脂
ーテル先端に装着した場合の断面図、第３図は特性評価
システムの構成図、第４図は本発明による製造したセン
サの圧力と容量の関係図である。 １……Siウエハ ２……SiO2 ３……ボロフィルム ４……エッチストップ層 ５……SiO2 ６……ガラス ７……Ni ８……Siカバー ９……SiO2 10……SiNx 11……ダイアフラム 12……ダイシング溝 13……YAG:Ndレーザ 14……Ｃ−Ｆコンバータ 15……リード 16……SUS管 17……圧力チャンバー 18……圧力モニタ 19……サーモコントローラ 20……1M Hz容量計 21……DC電源 22……Ｖメータ 23……ゴム管 24……樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 庄子 習一 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉（番地な し） 東北大学工学部電子工学科内 (72)発明者 松本 佳宣 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉（番地な し） 東北大学工学部電子工学科内 (72)発明者 古田 一吉 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイ コー電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−127637（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−260371（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−47532（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−5965（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−263974（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】圧力に応じて変形するダイアフラムに形成
した電極とそれに対向する電極間に生じる静電容量によ
って圧力をセンシングする静電容量形の圧力センサの製
造方法において、Si基板表面に酸化膜を形成する工程
と、前記酸化膜の一部を除去する工程と、前記酸化膜の
一部を除去されたパターンを介してSi基板をエッチング
しダイアフラム形成部を作る工程と、前記Si基板のダイ
アフラム形成部にエッチストップ用ボロンを拡散する工
程と、ダイアフラム形成部の電極に対向する電極として
Ni薄膜をガラス基台に形成する工程と、前記ダイアフラ
ムを形成するSi基板と前記ガラス基台とを陽極接合する
工程と、基準圧導入溝を形成したSiカバーを前記ガラス
基台に陽極接合する工程と、湿式エッチングにより前記
エッチストップ用ボロンを拡散したSi基板をエッチング
してダイアフラムを形成する工程と、前記陽極接合され
たSi基板とガラス基台をダイシングソーによりガラス厚
みより浅く切る工程と、H2（水素ガス）とN2（窒素ガ
ス）のフォーミングガス中で還元処理する工程と、ダイ
シングにより形成した溝側よりレーザを照射して前記ガ
ラス基台およびSiカバーを切断する工程からなることを
特徴とする相対圧圧力センサの製造方法。 - 【請求項２】圧力に応じて変形するダイアフラムに形成
した電極とそれに対向する電極間に生じる静電容量によ
って圧力をセンシングする静電容量形の圧力センサの製
造方法において、Si基板表面に酸化膜を形成する工程
と、前記酸化膜の一部を除去する工程と、前記酸化膜の
一部を除去されたパターンを介してSi基板をエッチング
しダイアフラム形成部とIC搭載部に対する保護カバー部
を作る工程と、前記Si基板のダイアフラム形成部と保護
カバー部にエッチストップ用ボロンを拡散する工程と、
ダイアフラム形成部の電極に対向する電極およびIC搭載
用電極として還元処理可能な金属をガラス基台に形成す
る工程と、前記ダイアフラムを形成するSi基板と前記ガ
ラス基台とを陽極接合する工程と、基準圧導入溝を形成
したSiカバーを前記ガラス基台に陽極接合する工程と、
湿式エッチングにより前記エッチストップ用ボロンを拡
散したSi基板をエッチングしてダイアフラムとIC搭載部
に対する保護カバーを形成する工程と、前記陽極接合さ
れたSi基板とガラス基台をガラス厚みより浅い溝を切る
工程と、前記ガラス基台に形成した還元処理可能な金属
よりなる電極を還元処理する工程と、前記溝側よりレー
ザを照射して前記ガラス基台およびSiカバーを切断する
工程と、前記IC搭載部に対する保護カバーを取り除く工
程からなることを特徴とする相対圧圧力センサの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1290459A JP2651492B2 (ja) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | 相対圧圧力センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1290459A JP2651492B2 (ja) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | 相対圧圧力センサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03150435A JPH03150435A (ja) | 1991-06-26 |
| JP2651492B2 true JP2651492B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=17756295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1290459A Expired - Fee Related JP2651492B2 (ja) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | 相対圧圧力センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2651492B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5522838A (en) * | 1978-08-07 | 1980-02-18 | Hitachi Ltd | Manufacturing method of semiconductor strain gauge type pressure senser chip |
| JPS6147532A (ja) * | 1984-08-11 | 1986-03-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 歪センサ |
| GB8516573D0 (en) * | 1985-07-01 | 1985-08-07 | Janssen Pharmaceuticaa Nv | Controlling weeds |
| JPS62127637A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-09 | Yokogawa Electric Corp | 半導体圧力変換器 |
| JPS62260371A (ja) * | 1986-05-06 | 1987-11-12 | Omron Tateisi Electronics Co | 半導体圧力センサの製造方法 |
| JPS62263974A (ja) * | 1986-05-07 | 1987-11-16 | Osaka Pref Gov | 多孔質金属ニツケル基板の製造法 |
-
1989
- 1989-11-08 JP JP1290459A patent/JP2651492B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03150435A (ja) | 1991-06-26 |
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