JP3196923B2 - 半導体式力学量センサの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の半導体式力学量セン
サの製造方法は、圧力センサや加速度センサなど半導体
受感部を有する力学量センサを製造する製造技術分野に
属する。

【０００２】

【従来の技術】特開平７−３３８０号公報には、シリコ
ン製のセンサ台座の一面にスパッタ法によりホウ硅酸ガ
ラスの薄膜を形成し、この薄膜を介してセンサ台座と感
圧部をもつシリコン基板とを陽極接合する製造技術が開
示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術では、
形成される薄膜の厚さが極めて薄いので絶縁破壊耐圧が
低く、陽極接合時に十分な電圧を印加できなかった。そ
れゆえ、陽極接合に長い時間を要するうえ、良好な接合
強度や気密性はおぼつかなかった。そこで発明者らは、
十分に高い電圧を印加して陽極接合することが可能な製
造方法を発明し、特願平７−２３９９４６号（先行技
術）として出願した。同先行技術は、半導体製センサ台
座にガラス薄板を陽極接合する第１陽極接合工程と、ガ
ラス薄板を研磨して厚さを減じる薄肉化工程と、その研
磨面に半導体センサ基板を陽極接合する第２陽極接合工
程とからなる製造方法である。同先行技術により、シリ
コン製台座とガラス薄板との陽極接合（第１陽極接合工
程）でも、ガラス薄板とシリコン基板との陽極接合（第
２陽極接合工程）でも、十分高い電圧を印加することが
できるようになっている。

【０００４】ところが、製造条件いかんでは上記先行技
術においても、新たに不都合が生じることがあることが
判ってきた。これらの不都合を大別すると、次の２種類
である。第１の不都合は、第２陽極接合工程において生
じる。すなわち、第２陽極接合工程を終えると、第１陽
極接合工程で接合されたシリコン製台座とガラス薄板と
の接合界面に変化が起きており、良好な接合状態が保存
されていない。その結果、第１陽極接合工程で接合され
た接合界面（第１接合界面）が破壊される場合もあり、
製品の歩留り率が低下している。

【０００５】第２の不都合は、製品として完成したのち
に発現する。すなわち、湿度が高い使用環境のおいて
は、半導体式力学量センサのどこかが吸湿しており、セ
ンサ特性が変動してしまうという不都合が生じている。
センサ出力の変動量（狂い）は数〜十数％にも及ぶ場合
があり、見過ごしにすることはできない。そこで、本発
明の半導体式力学量センサの製造方法は、第１接合界面
での破壊を防止し製品の歩留り率を向上させることと、
使用環境の湿度によるセンサ出力の変動を低減しセンサ
特性を安定化することとを、解決すべき課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】

（不都合原因の究明）前述の先行技術の不都合につい
て、発明者らは、不都合のあった製品の斜め断面をと
り、研磨した上でＸ線マイクロアナリシスによる組織分
析により原因を追求した。その結果、第１接合界面付近
のガラス薄板内にナトリウムが多数偏析していることが
判明した。

【０００７】また、不具合のあった製品の第１接合界面
付近のガラス薄板部の断面ＳＥＭ観察を行った結果、第
１接合界面付近のガラス薄板内にナトリウムが存在した
ことを示す細かい空洞が多数観測されている。これは、
第１接合界面付近でナトリウムの偏析が起きていること
を示唆しているので、発明者らは上記不都合の起きる原
因を次のように推測した。

【０００８】先ず、第１陽極接合工程では、ナトリウム
は陰極の電極へ引きつけられ、ガラス内の飽和濃度を越
えたものはガラスの外部へ放出される。次に、第２陽極
接合工程では、第１陽極接合工程とは異なり、引きつけ
られたナトリウムが半導体製センサ台座に阻まれて行く
先を失ってしまうので、ナトリウムの偏析が起こる。す
なわち、第２陽極接合工程でガラス中のナトリウムイオ
ンＮａ⁺ は、陰極側にあたる半導体製センサ台座に電気
的に引きつけられて第１接合界面に接するガラス中の欠
陥に偏析し、結晶粒を形成してしまう。

【０００９】ここで、第２陽極接合工程での偏析による
ナトリウム結晶粒が大きい場合には、同結晶粒の成長に
伴って生じる内部応力によって第１接合界面の各所に剥
離を生じ、センサ機能は概ね損なわれてしまう。一方、
第２陽極接合工程での偏析によるナトリウム結晶粒が比
較的小さい場合にも、半導体式力学量センサを高湿環境
で使用した際には、結晶粒が吸湿して膨潤し、第１接合
界面に大きな歪みを生じてセンサ出力が変動してしま
う。

【００１０】したがって、第２陽極接合工程で第１接合
界面にナトリウムの偏析を生じないようにすることが上
記課題を解決するための要諦と考え、発明者らは以下の
手段を発明した。 （第１手段）本発明の第１手段は、請求項１記載の半導
体式力学量センサの製造方法である。

【００１１】本手段では、第１陽極接合工程と第２陽極
接合工程との間に、中間接合品を昇温する熱処理工程が
施される。この熱処理工程は、次のように作用するもの
と、発明者らは推測している。まず、第１陽極接合工程
を終了すると、互いに陽極接合された半導体（センサ基
板またはセンサ台座）とガラス薄板との間には、第１接
合界面が形成されている。第１接合界面付近には、ナト
リウムがガラス材料内から陰極に引きつけられて移動し
た結果、ガラス材料内でのナトリウムの欠乏層を生じ
る。この欠乏層には欠陥が多数存在する。

【００１２】次に、熱処理工程では、この状態の第１接
合界面をもつ中間接合品を昇温し、所定温度に所定時間
保って熱処理を施す。すると、第１接合界面付近のガラ
ス組織に多数存在していた欠陥がアニーリングにより減
少する。接合しているガラス組織に欠陥が少ない状態の
第１接合界面では、第２陽極接合工程で第１陽極接合工
程とは逆に電圧を印加されても、ナトリウムの偏析は進
まず、ナトリウム結晶粒はたとえ生じてもほとんど成長
しない。（逆に、本手段とは異なり熱処理を行わない場
合には、第１陽極接合工程で生じた第１接合界面のナト
リウム欠乏層の欠陥に、第２陽極接合工程で引き寄せら
れたナトリウムが偏析する。） したがって、本手段によれば、第１接合界面でナトリウ
ム偏析が進むことがないので、ナトリウム結晶粒がほと
んど成長しない。その結果、次のような効果が生じる。

【００１３】第１に、第１接合界面に生じたナトリウム
結晶粒がほとんど成長しないので、第２陽極接合工程で
第１接合界面が破壊されることがなくなり、製品の歩留
り率を向上させることができる。第２に、吸湿して膨潤
するナトリウム結晶粒がほとんど成長しないので、湿度
の高い使用環境においても、湿度によるセンサ出力の変
動がほとんどなくなり、センサ特性を安定化することが
できる。

【００１４】（第２手段）本発明の第２手段は、請求項
２記載の半導体式力学量センサの製造方法である。穿孔
工程と熱処理工程とを実施する順は、いずれが先であっ
てもよい。本手段では、貫通孔を形成すべきセンサ台座
およびガラス薄板が、第１陽極接合工程で互いに接合さ
れて中間接合品として一体化している。それゆえ、穿孔
工程が一工程で済むうえ、センサ台座とガラス薄板との
接合時の位置合わせが容易であるから、合理的である。

【００１５】したがって本手段によれば、前述の第１手
段の効果に加えて、半導体式力学量センサの貫通孔を容
易かつ安価に形成することができるという効果がある。
（第３手段）本発明の第３手段は、請求項３記載の半導
体式力学量センサの製造方法である。

【００１６】本手段では、熱処理工程での所定温度が４
００°Ｃ以上に限定されているので、第１接合界面での
欠陥の除去が速やかに行われる。それゆえ、例えば所定
温度が４００°Ｃであれば、熱処理工程において中間接
合品が所定温度に保たれる所定時間が６０分間であって
も、第２陽極接合工程において発生する不具合（第１接
合界面の破壊や剥離）は、ほとんど皆無になる。また、
多湿な使用環境において生じるセンサ出力の変動も、熱
処理工程を経ずに製造された製品に比べて半減する。

【００１７】したがって本手段によれば、少なくとも前
述の第１手段の効果に加えて、熱処理工程での所定時間
が６０分であっても、第２陽極接合工程での破壊不具合
がなくなり、多湿な使用環境での出力変動も半減すると
いう効果がある。その結果、製品の歩留り率が向上して
コストが低減するとともに、多湿な使用環境でもセンサ
出力の変動が少ない半導体式力学量センサを製造方法す
ることができるようになるという効果がある。

【００１８】（第４手段）本発明の第４手段は、請求項
４記載の半導体式力学量センサの製造方法である。本手
段では、熱処理工程での所定温度が４５０°Ｃ以上に限
定されているので、第１接合界面での欠陥の除去がいっ
そう速やかに行われる。

【００１９】それゆえ、例えば所定温度が４５０°Ｃで
あれば、熱処理工程において中間接合品が所定温度に保
たれる所定時間が３０分間であっても、第２陽極接合工
程において発生する不具合が皆無になるばかりでなく、
多湿な使用環境で生じるセンサ出力の変動も僅少とな
り、実用上全く問題を生じない。したがって本手段によ
れば、少なくとも前述の第３手段の効果に加えて、熱処
理工程での所定時間が３０分であっても、第２陽極接合
工程での破壊不具合が皆無になり、多湿な使用環境での
出力変動も極めて小さくなるという効果がある。その結
果、製品の歩留り率がさらに向上するうえ、多湿な使用
環境でもセンサ出力の変動が極めて小さく計測精度が高
い半導体式力学量センサを製造することができるように
なる。

【００２０】（所定温度の上限）なお、熱処理工程での
所定温度の上限は、中間接合品を構成する各材料のそれ
ぞれの融点および歪点温度のうち最低の温度未満に制限
されるべきものと、発明者らは考えている。すなわち、
半導体材料とガラス材料とでは、通常、ガラス材料の歪
点温度が低いので、ガラス薄板を形成している材料の歪
点温度未満に上記所定温度は限定される。例えば、ガラ
ス薄板の材料が商品名パイレックスのホウ硅酸ガラスで
あれば、その歪点温度（約５１０°Ｃ）未満に所定温度
は限定される。この場合、さらに歪点温度のばらつきや
熱処理炉の温度誤差を考慮して、所定温度の上限を５０
０°Ｃ程度に置くことが適当である。

【００２１】ここで、ガラスの歪点温度とは、ガラスの
粘度（粘性率）が１０^14.5ポアズである温度であり、Ａ
ＳＴＭ（米国材料試験協会）により定義されている。ま
た、ガラス薄板と陽極接合されている半導体（ウエハま
たは台座）に回路がすでに形成されている場合などに
は、その回路の耐熱限界温度（例えば４００°Ｃ）等で
上記所定温度の上限は制限される。

【００２２】（第５手段）本発明の第５手段は、請求項
５記載の半導体式力学量センサの製造方法である。本手
段では、熱処理工程での所定時間が３０分以上に限定さ
れているので、所定温度が４００°Ｃ未満で第１接合界
面での欠陥の除去が緩やかに進む場合にも、欠陥の除去
が進行するのに必要な時間をとることができる。

【００２３】したがって本手段によれば、前述の第１手
段の効果に加えて、比較的低い所定温度で熱処理工程を
行っても、第１接合界面の欠陥を除去して第１接合界面
でのナトリウムの偏析を防止し、これに起因する不都合
を逓減することができる。 （第６手段）本発明の第６手段は、請求項６記載の半導
体式力学量センサの製造方法である。

【００２４】本手段では、熱処理工程での雰囲気が酸化
性ではないので、中間接合品の材料が酸化する心配がな
い。したがって本手段によれば、前述の第１手段の効果
に加えて、熱処理工程において酸化反応が起きないの
で、酸化に起因する不具合を未然に防止することができ
るという効果がある。

【００２５】

〔実施例〕

（本実施例の製造方法で製造される半導体式力学量セン
サ）本発明の実施例としての製造方法で製造される半導
体式力学量センサは、ダイシング（切り離し）前の状態
で図１に示すように、センサ台座１、ガラス層２および
半導体センサウエハ（基板）３が順に層状に接合されて
構成されている。

【００２６】センサ台座１は、厚さ２ｍｍのシリコン単
結晶の平板からなり、所定の間隔を空けて内周面が円筒
状の貫通孔１０が開けられている。センサ台座１の一方
の平面（図中上面）には、厚さ１５０μｍのホウ硅酸ガ
ラス（商品名パイレックス）の薄板からなるガラス層２
が、気密かつ強固に陽極接合されている。ガラス層２に
は、台座１の貫通孔１０に連続する貫通孔が形成されて
いる。

【００２７】半導体センサウエハ３は、台座１と同一材
質（熱膨張率も同一）のシリコン単結晶の平板からな
り、貫通孔１０と同軸に受感部３１が形成されている。
受感部３１は、圧力センサとしてのダイヤフラムであ
り、図示しない歪み計等が取り付けられてセンサとして
機能する。センサウエハ３の厚さ（肉厚部３２の厚さ）
は３００μｍであり、受感部（薄肉部）３１の厚さは１
２μｍである。受感部３１は、センサウエハ３の一方の
面（図中下面）から材料が除去されて形成されている。

【００２８】センサウエハ３は、厚肉部３２の一面（図
中下面）で、前述のガラス層２の一面（図中上面）に気
密かつ強固に陽極接合されている。つまり、ガラス薄板
２は、両面でウエハ３および台座１の双方に陽極接合さ
れており、ここでは、台座１とガラス薄板２との接合面
を第１接合界面Ｃ１、ガラス薄板２とウエハ３との接合
面を第２接合界面Ｃ２と呼ぶことにする。したがって、
センサウエハ３とセンサ台座１とは、ガラス薄板からな
るガラス層２を介して間接的に互いに接合されており、
ウエハ３の受感部３２の凹部は、貫通孔１０に連通して
いる。

【００２９】上記構成のセンサでは、ガラス層２は、当
初は厚さ５００μｍのガラス薄板が台座１に陽極接合さ
れて形成されている。その後、同ガラス薄板は研摩され
て厚さを１５０μｍにまで減じ、しかるのちウエハ３に
陽極接合されている。なお、ガラス薄板２の熱膨張係数
は、ウエハ３および台座１を形成しているシリコン単結
晶の熱膨張係数とほぼ同程度であって、両者の熱膨張係
数の差は、±１０％以内におさまっている。

【００３０】（一実施例としての製造方法）本発明の一
実施例としての半導体式力学量センサの製造方法は、前
述の半導体式力学量センサを製造する方法であって、図
２（ａ）〜（ｆ）に示すように、二回の陽極接合工程と
両工程の間に施される熱処理工程とを含む製造工程から
構成されている。

【００３１】すなわち、先ず図２（ａ）に示すように、
直径１００ｍｍ、厚さ２ｍｍのシリコン単結晶からなる
円盤状の半導体センサ基台１’の一方の面１１に、同一
直径で厚さ０．５ｍｍの円盤状のガラス薄板２’の一方
の面２１を接合する。この第１陽極接合工程では、図２
（ｂ）に示すように、基台１’およびガラス薄板１’が
カーボン治具５，６に挟持され、所定の押圧力で互いに
接合面１１，２１が圧着された。この状態で、３５０〜
４００°Ｃに昇温され、直流電源９から４００〜１００
０Ｖ程度の電圧が所定時間印加されて、基台１’および
ガラス薄板１’は互いに強固に陽極接合され、第１接合
界面Ｃ１が形成された。その際、図２（ｂ）に示すよう
に、基台１’には相対的に正、ガラス薄板１’には負の
電圧が印加された。

【００３２】第１陽極接合工程が完了すると、基台１’
とガラス薄板２’とは、図２（ｃ）に示すように、第１
接合界面Ｃ１で一体に接合されて合わせ板１２を構成し
ている。次に、合わせ板１２には、貫通孔１０の穿孔工
程とガラス薄板２’の薄肉化加工工程とが順に施され
る。穿孔工程では、超音波ホーニングにより所定の間隔
を空けて複数の貫通孔１０が碁盤目状に開けられる。貫
通孔１０は、ウエハ３の受感部３２の数に合わせて６４
６個穿孔される。

【００３３】薄肉化工程では、ガラス薄板２’が二段階
に分けて研削され、その厚さを５００μｍから１５０μ
ｍに減じる。すなわち、ガラス板２’は、ラッピング加
工で一端１８０μｍの厚さに削られ、さらに研摩加工に
より１５０μｍにまで薄肉化される。薄肉化工程後のガ
ラス薄板２の厚さとその精度は、１５０μｍ±２０μｍ
である。ガラス薄板２を薄肉化することにより、徒に高
い印加電圧（後述の第２陽極接合工程で真空放電等の危
険を伴う）をかける必要がなくなると同時に、熱応力の
発生を抑制することができる。

【００３４】以上の工程で、図２（ｄ）に示すように、
薄肉化されたガラス薄板２と貫通孔１０とを有する合わ
せ板１２が中間接合品として形成される。この状態で
は、第１接合界面Ｃ１付近のガラス組織にはナトリウム
に析出する場を提供する欠陥が多数存在している。後段
の第２陽極接合工程でナトリウムの偏析が起こらないよ
うにするためには、第１接合界面Ｃ１に接するガラス組
織の欠陥を減らして析出の場を奪う必要がある。そこで
本実施例では、図２（ｅ）に示すように、アニーリング
により第１接合界面Ｃ１付近のガラス組織の欠陥を減ら
す熱処理工程を導入している。

【００３５】熱処理工程では、横型拡散炉を使用して中
間接合品としての合わせ板１２を昇温し、還元性雰囲気
内（１０％Ｈ₂ ／Ｎ₂ ）で所定温度Ｔｐに所定時間Ｄだ
け保つことにより、アニーリング熱処理を合わせ板１２
に施した。この熱処理工程での所定温度Ｔｐおよび所定
時間Ｄについては、幾通りかの組合わせを実施して比較
検討に備えた。すなわち、所定温度Ｔｐについては実施
例１が３５０°Ｃ、実施例２が４００°Ｃ、実施例３が
４５０°Ｃ、実施例４が５００°Ｃである。実施例１〜
４と効果を比較する目的で、熱処理工程のみを省略して
製造された同型の半導体式力学量センサも用意した。ま
た、熱処理工程での所定時間Ｄは６０分を標準としてお
り、熱処理時間Ｄが６０分のサンプルを全ての実施例で
製造したが、実施例３（４５０°Ｃ）では、６０分の他
に３０分の変形態様および１２０分の変形態様を用意し
た。なお、実施例１（３５０°Ｃ）および実施例３（４
５０°Ｃ）では、工程の順を変えて前述の穿孔工程以前
に熱処理工程を施す製造方法（変形態様）で製造された
サンプルも用意した。

【００３６】なお、本実施例の熱処理工程では、再び図
２（ｅ）に示すように、室温Ｔｒから処理が始まり、昇
温して所定温度Ｔｐに達したのち、同温度を所定時間保
ったのち徐冷して室温Ｔｒに戻している。以上のように
熱処理工程が完了すると、アニーリングされた合わせ板
１２のガラス層２が形成されているほうの面２２に、セ
ンサウエハ３が位置を合わせて乗せられて陽極接合され
る。

【００３７】すなわち、第２陽極接合工程では、図２
（ｆ）に示すように、センサウエハ３の一面が合わせ板
１２のガラス層２の接合面２２に圧着されて、陽極接合
される。ここで、合わせ板１２およびウエハ３を挟持す
るカーボン治具７およびステンレス治具８により押圧力
と印加電圧とがかけられる。この際の温度は３５０〜４
００°Ｃに昇温されており、直流電源９による印加電圧
は４００〜１０００Ｖである。

【００３８】その際、相対的にウエハ３には正の、台座
１およびガラス薄板２からなる合わせ板１２には負の電
圧が印加された。なお、ステンレス治具８には、ウエハ
３の受感部である薄肉部３１には押圧力と印加電圧とが
かからないように、厚肉部３２のみに当接する形状に形
成されている。この第２陽極接合工程では、高電圧が印
加された場合に貫通孔１０内に放電が生じ、受感部３１
が破損する不具合が出ることがあるが、発明者らはすで
にこの不都合を回避する技術を開発済である（特願平７
−１６４１６９号）。

【００３９】以上の製造方法により、前述の半導体式力
学量センサ（図１参照）が製造され、必要に応じて、歪
み計などが付加された上で各センサユニット毎に切り出
されたりして完成する。場合によっては、一つ一つのセ
ンサユニットに切り離されず、複数の貫通孔１０および
受感部３１をもつ一次元センサアレイや二次元センサア
レイとして使用されることもある。

【００４０】（本実施例の効果）以上詳述した本実施例
の半導体式力学量センサの製造方法においては、第２陽
極接合工程以前に熱処理工程が実施され、第１陽極接合
工程で生じた第１接合界面Ｃ１の欠陥が緩和除去されて
いる。それゆえ、第２陽極接合工程が施されるときに
は、第１接合界面Ｃ１に欠陥がほとんどないので、第１
接合界面Ｃ１にナトリウムの偏析が生じないか、若干生
じてもあまり成長しない。その結果、本実施例では以下
の二つの主要な効果を生じていることが判明した。

【００４１】第１に、第１接合界面に生じたナトリウム
結晶粒がほとんど成長しないので、第２陽極接合工程で
第１接合界面が破壊されることがなくなり、製品の歩留
り率を向上させることができる。すなわち、図３に示す
ように、第２陽極接合工程で第１接合界面Ｃ１が破壊す
る破壊チップ数が、熱処理工程がない比較例ではウエハ
の有効チップ数６４６個中に２５〜５２個もあったの
に、本実施例で製造されたサンプルでは激減している。
具体的には、実施例１（熱処理工程での所定温度３５０
°Ｃ）では破壊チップ数は１〜１０個に激減し、実施例
２（同４００°Ｃ）〜実施例４（同５００°Ｃ）では皆
無になっている。それゆえ、熱処理工程の所定温度をお
およそ４００°Ｃ以上に設定すれば６０分の熱処理で、
第２陽極接合工程での破壊チップの発生を皆無にするこ
とができる。さらに、実施例３（同４５０°Ｃ）の変形
態様では、熱処理時間（所定時間）が３０分であっても
破壊チップ数はゼロという好成績であり、このように高
い熱処理温度であれば、恐らくもっと短時間で熱処理工
程を完了することが可能である。逆に、実施例１のよう
に所定温度が３５０°Ｃであっても、長時間を熱処理工
程にかければ、破壊チップの発生を極めて低い率に抑制
できることも、他の実験で確認してある。

【００４２】また、実施例１および実施例３において穿
孔工程と熱処理工程との順を逆にした変形態様でも、も
との各実施例と遜色のない成績が得られており、穿孔工
程と熱処理工程との順を逆にしても差し支えないことが
確認された。なお、前述の図３の破壊チップ数は、製造
された各サンプルについて、拡大率１００倍程度の顕微
鏡観察により、第１接合界面Ｃ１での破壊の有無を目視
確認して数えた。

【００４３】第２に、吸湿して膨潤するナトリウム結晶
粒がほとんど成長しないので、湿度の高い使用環境にお
いても、湿度によるセンサ出力の変動がほとんどなくな
り、センサ特性を安定化することができる。すなわち、
図４に示すように、熱処理温度（所定温度）を上げるに
つれて、高湿環境下でのセンサ出力の変動量（狂い）が
減少した。熱処理温度が４５０°Ｃ（実施例３）以上で
は、同変動量はほとんどゼロに収束しており、高湿環境
下においても極めて精度の高い半導体力学量センサを製
造することが可能になる。ただし、熱処理温度が３５０
°Ｃ（実施例１）であっても、熱処理時間（所定時間）
に６時間をかければ同様の効果が得られることは、同様
の実験により確認済である。

【００４４】また、実施例３とその変形態様（４５０°
Ｃ）においては、熱処理工程の所定時間が３０分・６０
分・１２０分のいずれにおいても、互いに有意な差が認
められない。それゆえ、熱処理温度が４５０°Ｃ以上の
領域では、もっと短時間で熱処理工程を完了することが
できるものと考えられる。さらに、実施例３の他の変形
態様では、実施例３と穿孔工程およびと熱処理工程の順
を逆にしているが、両者のサンプルを比較しても高湿環
境下での出力変動に違いは見られなかった。それゆえ、
高湿環境下での出力変動に関しても、前述の歩留りと同
様に、穿孔工程と熱処理工程との順を逆にしても差し支
えないことが確認された。

【００４５】なお、図４に示す試験結果は、ダイシング
カットされたチップを圧力センサパッケージに組み込ん
で、温度８５°Ｃ・湿度８５％の高温高湿下に１０００
時間放置してセンサ出力の変動量を測定したものであ
る。 （本実施例の他の変形態様）本実施例ではガラス薄板の
材料に、ホウ硅酸ガラス（商品名パイレックス）を使用
しているが、他のガラス材料を使用する変形態様も可能
である。発明者らは、ガラス材料をアルミノ珪酸ガラス
（特開平４−８３７３３号公報にも開示）に変更した製
造方法もすでに実施しており、前述の本実施例と同様の
試験結果を得ている。

【００４６】また、貫通孔１０を穿孔する必要がない場
合などには、第１陽極接合工程でセンサウエハ３とガラ
ス薄板２とを接合して両者からなる中間接合品を作り、
熱処理工程を施して第２陽極接合工程で中間接合品と台
座１とを接合してもよい。あるいは、熱処理工程での処
理後の冷却を室温Ｔｒまでせず、例えば３５０°Ｃ程度
のまま第２陽極接合工程に進む連続工程をとってもよ
い。同様に、第１陽極接合工程以後に穿孔工程および薄
肉化工程がなければ、第１陽極接合工程での中間接合品
の温度（例えば３５０°Ｃ）を下げることなく（または
室温Ｔｒまで下げずに）、熱処理工程に進む連続工程を
とってもよい。これらの連続工程を採れば、熱エネルギ
ーの節約だけでなく、短時間に能率良く生産が進むの
で、コスト節減にもなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例の半導体式力学量センサ（半製品状
態）の側断面図

【図２】 本実施例の半導体式力学量センサの製造方法
を示す組図 （ａ）接合前のガラス薄板およびセンサ台座を示す側断
面図 （ｂ）第１陽極接合工程を模式的に示す側断面図 （ｃ）陽極接合後のガラス薄板および台座を示す側断面
図 （ｄ）薄肉化工程後のガラス薄板および台座を示す側断
面図 （ｅ）熱処理工程を概念的に示す温度時間線図 （ｆ）第２陽極接合工程を模式的に示す側断面図

【図３】 熱処理温度と第２陽極接合工程での破壊率と
の関係を示す線図

【図４】 熱処理温度と高湿環境下での出力変動量との
関係を示す線図

【符号の説明】

１，１’：センサ台座（貫通孔の形成後／形成前の状
態） ２，２’：ガラス薄板、ガラス層（薄肉化工程以後／薄
肉化工程以前の状態） ２１，２２：陽極接合面 ３：半導体センサウエハ（基板） ３１：受感部（薄
肉部） ３２：肉厚部 ５，６，７：カーボン治具 ８：ステンレス治具
９：直流電源 Ｃ１：第１接合界面 Ｃ２：第２接合界面 Ｔｐ：所定温度 Ｔｒ：室温等 Ｄ：所定時間

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−294354（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−79272（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−298021（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−163943（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−149851（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 9/04 H01L 29/84

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一つの受感部が形成されている
   半導体センサ基板と該基板を固定している半導体製のセ
   ンサ台座とが、該基板と該台座との間に介設されている
   ガラス層との陽極接合により、互いに接合されている半
   導体式力学量センサを製造する方法であって、 前記基板および前記台座のうちいずれか一方と、前記ガ
   ラス層を形成するガラス薄板とを陽極接合して中間接合
   品を製造する第１陽極接合工程と、 該中間接合品を昇温し、所定温度に所定時間保つ熱処理
   工程と、 該熱処理工程を終了した該中間接合品の該ガラス薄板
   と、該基板および該台座のうち他方とを陽極接合する第
   ２陽極接合工程と、を有することを特徴とする半導体式
   力学量センサの製造方法。
2. 【請求項２】前記第１陽極接合工程は、前記台座と前記
   ガラス薄板とを陽極接合して前記中間接合品を製造する
   工程であり、 該第１陽極接合工程と前記第２陽極接合工程との間に、
   圧力連通孔としての貫通孔を該中間接合品に形成する穿
   孔工程を有する請求項１記載の半導体式力学量センサの
   製造方法。
3. 【請求項３】前記熱処理工程において、前記所定温度は
   ４００°Ｃ以上である請求項１記載の半導体式力学量セ
   ンサの製造方法。
4. 【請求項４】前記熱処理工程において、前記所定温度は
   ４５０°Ｃ以上である請求項３記載の半導体式力学量セ
   ンサの製造方法。
5. 【請求項５】前記熱処理工程において、前記所定時間は
   ３０分以上である請求項１記載の半導体式力学量センサ
   の製造方法。
6. 【請求項６】前記熱処理工程は、還元性雰囲気、不活性
   雰囲気および真空雰囲気のうちいずれかの中で行われる
   請求項１記載の半導体式力学量センサの製造方法。