JPH01259569A - Manufacture of semiconductor pressure sensor - Google Patents

Manufacture of semiconductor pressure sensor

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Publication number
JPH01259569A
JPH01259569A JP8770688A JP8770688A JPH01259569A JP H01259569 A JPH01259569 A JP H01259569A JP 8770688 A JP8770688 A JP 8770688A JP 8770688 A JP8770688 A JP 8770688A JP H01259569 A JPH01259569 A JP H01259569A
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JP
Japan
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pedestal
bonding
semiconductor chip
base
pressure sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP8770688A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahide Hayashi
雅秀 林
Terumi Nakazawa
照美 仲沢
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 Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP8770688A priority Critical patent/JPH01259569A/en
Publication of JPH01259569A publication Critical patent/JPH01259569A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve junction strength by performing solder junction of a pedestal and a substrate without in advance segregating element ions generated from the inside of the pedestal on the junction surface to be soldered of this pedestal at the time of anodic bonding. CONSTITUTION:A silicon chip 7 is positioned on one side of the support bases 5, a + electrode 13 is set on one side surface of the silicon chip 7 in a contact state, while a - electrode 14 is set on the other side of the support bases 5 (a surface of a metallized layer 8) through a dummy glass 15; they undergo anodic bonding. Consequently, Na<+> to be precipitated from the pedestals 5 at the time of anodic bonding is segregated on one side 15' of the dummy glass 15 so that N<+> stops segregating on the surface of the metallized layer 8. Later, the dummy glass 15 is removed and the end face on the diasilicon chip side of the pedestals 5 is soldered with a substrate 1 through the metallized layer 8. Thereby, the junction strength of the pedestals 4 with the substrate 1 is increased.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイヤフラム型の半導体圧力センサに関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a diaphragm type semiconductor pressure sensor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ダイヤフラム型半導体圧力センサ(例えばシリコン圧力
センサ)は、ダイヤフラムの変形に伴う応力によって抵
抗素子の抵抗値が変化する、いわゆるピエゾ抵抗効果を
利用する。
A diaphragm type semiconductor pressure sensor (for example, a silicon pressure sensor) utilizes the so-called piezoresistance effect in which the resistance value of a resistance element changes due to stress caused by deformation of a diaphragm.

この種の圧力センサは、例えば特開昭55−19864
号、特開昭62−72178号公報等に開示されるよう
に、センサハウジング内部に基準圧力室を形成し、この
基準圧力室内部に被測定圧力を導入するための通路と被
測定圧力に感応するダイヤフラム型半導体(例えばシリ
コンチップ)を設け。
This type of pressure sensor is known, for example, from Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-19864.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-72178, a reference pressure chamber is formed inside the sensor housing, and a passage for introducing the pressure to be measured into the reference pressure chamber and a passage sensitive to the pressure to be measured are disclosed. A diaphragm type semiconductor (for example, a silicon chip) is provided.

ダイヤフラムが被測定圧力に感応した時にダイヤフラム
に取付けた歪ゲージがこれを検出して圧力を測定するも
のがある。
Some devices measure pressure by detecting this with a strain gauge attached to the diaphragm when the diaphragm senses the pressure to be measured.

このような圧力センサは、通常、センサハウジングをキ
ャップと基盤とで構成し、基盤上に被測定圧力導入通路
を有する台座を接合配置し、更に台座上に歪ゲージ付の
ダイヤフラム型半導体チップを前記被測定圧力4人通路
の開口に対応させて接合配置する構造を採用する。そし
て、このような構造を採用するため、例えば、ダイヤフ
ラム型半導体としてシリコンチップを用いる場合には、
ダイヤフラム支持用の台座もシリコンと同−若しくはシ
リコンと近似した熱膨張係数を有する材料、例えばパイ
レックスガラスを使用し、この台座上に前記シリコンチ
ップをアノディックボンディング(陽極接合)により接
合していた。また台座と基盤とを接合する場合には、こ
の台座の被接合面側にメタライズ層を設け、このメタラ
イズ層を介して高融点半田付することにより、基盤上に
台座を接合配置していた。なお、基盤も台座同様にシリ
コンと同−或いは近似する熱膨張係数を有する材質によ
って構成される。
Such pressure sensors usually consist of a sensor housing consisting of a cap and a base, a pedestal having a passage for introducing the pressure to be measured is bonded onto the base, and a diaphragm type semiconductor chip with a strain gauge is mounted on the pedestal. A structure is adopted in which the joints are arranged in correspondence with the openings of the four-person passageway to be measured. In order to adopt such a structure, for example, when using a silicon chip as a diaphragm type semiconductor,
The pedestal for supporting the diaphragm is also made of a material having a coefficient of thermal expansion equal to or similar to that of silicon, such as Pyrex glass, and the silicon chip is bonded onto this pedestal by anodic bonding. In addition, when joining a pedestal and a base, a metallized layer is provided on the side of the pedestal to be joined, and high melting point soldering is performed through this metallized layer, thereby bonding the pedestal onto the base. Note that, like the pedestal, the base is also made of a material having a coefficient of thermal expansion that is the same as or similar to that of silicon.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前述した如く、この種の圧力センサを製造する場合には
、先ず台座の一面のダイヤフラム型シリコンチップをア
ノディックボンディングにより接合し、その後で台座の
他面をメタライズ層を介して基盤上に半田付する。
As mentioned above, when manufacturing this type of pressure sensor, first the diaphragm-type silicon chip on one side of the pedestal is bonded by anodic bonding, and then the other side of the pedestal is soldered onto the base via a metallized layer. do.

この作業工程のうちアノディックボンディング工程は、
第4図に示すように(第4図は従来のアノディックボン
ディング工程を表わす図)、台座5の一面に位置合せさ
れたダイヤフラム型シリコンチップ7の一面に(+)極
13をセットし、台座5の他面に予め形成されたメタラ
イズ層8側に(−)電極14をセットしてアノディック
ボンディングを行なっていた。
Among these work processes, the anodic bonding process is
As shown in FIG. 4 (FIG. 4 is a diagram showing the conventional anodic bonding process), the (+) pole 13 is set on one surface of the diaphragm-type silicon chip 7 aligned with one surface of the pedestal 5, and the Anodic bonding was performed by setting a (-) electrode 14 on the metallized layer 8 side previously formed on the other surface of the metallization layer 5 .

ところで、このようなアノディックボンディング工程で
は、メタライズ面8にアノディックボンディングによっ
てパイレックスガラス(台座)5中のNa+が偏析して
、メタライズ面8がNa+によって汚染される。第4図
及び第5図に示される線図は、アノディックボンディン
グ(A/B)後の台座のNa濃度分布をX線強度で表わ
し、横軸を台座5の長さに対応させ、縦軸にX線強度を
表わす。同図の実線グラフに示すように台座5のメタラ
イズ面8側に近づく程、台座内部のNa濃度が大きくな
り、そして、メタライズ面8にけNapが析出する。
By the way, in such an anodic bonding process, Na+ in the Pyrex glass (pedestal) 5 is segregated by the anodic bonding to the metallized surface 8, and the metallized surface 8 is contaminated with Na+. The diagrams shown in FIGS. 4 and 5 represent the Na concentration distribution of the pedestal after anodic bonding (A/B) in terms of X-ray intensity, with the horizontal axis corresponding to the length of the pedestal 5, and the vertical axis represents the X-ray intensity. As shown in the solid line graph in the same figure, the closer to the metallized surface 8 side of the pedestal 5, the greater the Na concentration inside the pedestal, and Nap is precipitated on the metallized surface 8.

このNa十汚染は、台座5と基盤との半田接合時の接合
強度を低下させる原因となる。しかし、従来はこのNa
十汚染について特別な配慮がなされていなかった。従っ
て、例えばこの種圧力センサが自動車などの過酷な使用
環境下に置かれると。
This Na+ contamination causes a reduction in the bonding strength during solder bonding between the pedestal 5 and the base. However, in the past, this Na
No special consideration was given to contamination. Therefore, for example, if this type of pressure sensor is placed in a harsh operating environment such as in an automobile.

台座と基盤との接合間のシール性及び機械的強度を得る
ことが困難となり、その改善が望まれていた。
It has become difficult to obtain sufficient sealing performance and mechanical strength between the joint between the pedestal and the base, and improvements have been desired.

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、アノディックボンディング工程後に行わ
れる台座と基盤との半田付による接合強度を向上させ、
ひいては圧力センサの信頼性を高めることにある。
The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to improve the joint strength by soldering between the pedestal and the base after the anodic bonding process,
Furthermore, the purpose is to improve the reliability of the pressure sensor.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、ダイヤフラム型半導体チップと台座とをアノ
ディックボンディングした時に、台座から生じる元素イ
オン(パイレックスガラスの場合はNap)が、アノデ
ィックボンディング工程後の台座と基盤との接合(メタ
ライズを介して半田付接合)に悪影響を与えることを見
出してなされたもので、課題解決のために次のような手
段を採用する。
In the present invention, when a diaphragm-type semiconductor chip and a pedestal are anodically bonded, elemental ions (Nap in the case of Pyrex glass) generated from the pedestal are bonded to the pedestal and the base (through metallization) after the anodic bonding process. This was done after discovering that it had a negative effect on soldering (soldered joints), and the following measures were adopted to solve the problem.

すなわち、本発明は、上記目的を達成するために半導体
チップを台座の一面にアノディックボンディングにより
接合する工程と、この半導体チップ付の台座をメタライ
ズ層を介して半田付により基盤上に接合する工程等を経
て半導体圧力センサを製造する方法において、台座を基
盤に半田接合する場合には、その前工程のアノディック
ボンディング時に前記台座の内部から生じる元素イオン
を予めこの台座の被半田接合面に偏析させないようにし
て、この台座と基盤との半田接合を行うようにしてなる
That is, in order to achieve the above object, the present invention includes a step of bonding a semiconductor chip to one surface of a pedestal by anodic bonding, and a step of bonding the pedestal with the semiconductor chip onto a substrate by soldering via a metallized layer. In the method of manufacturing a semiconductor pressure sensor using a pedestal, etc., when a pedestal is soldered to a base, elemental ions generated from inside the pedestal are segregated in advance on the surface of the pedestal to be soldered during the anodic bonding step. The pedestal and the base are soldered to each other so as not to cause any damage.

台座の被半田接合面に、アノディックボンディング時に
発生する元素イオンを偏析させない具体的手法としては
1例えば、次のような方法がある。
As a specific method for preventing elemental ions generated during anodic bonding from segregating on the surface of the pedestal to be soldered, for example, there is the following method.

すなわち、アノディックボンディングの工程では、台座
の一面に位置決めされた半導体チップの面上にボンディ
ング用の一方の電極(+電極)をセットし、且つ台座の
他面に該台座と同一材質のダミー部材を配して、このダ
ミー部材の一端面にアノディックボンディング用の他方
の電極をセットし、この状態で半導体チップと台座との
アノディックボンディングを行う。そして、その後の台
座と基盤との半田接合工程では、前記アノディックボン
ディング工程に用いたダミー部材を取り除いて、このダ
ミー部材除去面となる台座面と前記基盤の一面とを半田
付する。
That is, in the anodic bonding process, one electrode (+ electrode) for bonding is set on the surface of the semiconductor chip positioned on one surface of the pedestal, and a dummy member made of the same material as the pedestal is placed on the other surface of the pedestal. The other electrode for anodic bonding is set on one end surface of this dummy member, and in this state anodic bonding is performed between the semiconductor chip and the pedestal. In the subsequent step of soldering the pedestal and the base, the dummy member used in the anodic bonding step is removed, and the pedestal surface, which is the surface from which the dummy member has been removed, is soldered to one surface of the base.

或いは、前記アノディックボンディングの工程では、上
記同様にアノディックボンディング用の(+)電極を半
導体チップ側にセットし、一方、台座を予め設定長より
も延長してその延長端面にアノディックボンディング用
の(−)電極をセットし、この状態で前記半導体チップ
と前記台座とのアノディックボンディングを行う。そし
て、その後の台座と基盤との半田接合工程では、台座の
延長部を切り取って、この台座の切取面と基盤の一面と
を半田付することで行う。
Alternatively, in the anodic bonding process, the (+) electrode for anodic bonding is set on the semiconductor chip side in the same way as above, and on the other hand, the pedestal is extended beyond a preset length and the extended end face is used for anodic bonding. (-) electrode is set, and in this state, anodically bonding is performed between the semiconductor chip and the pedestal. The subsequent step of soldering the pedestal and the base is performed by cutting out the extension of the pedestal and soldering the cut surface of the pedestal to one side of the base.

〔作用〕[Effect]

本発明によれば、半導体チップと台座とのアノディック
ボンディングの時に、台座の被半田接合面(基盤との被
接合面)に元素イオン(例えば台座がパイレックスガラ
スの時にはNap)を偏析させないように配慮したので
、台座と基盤との半田接合工程では、元素イオンの汚染
をなくして、台座と基盤の良好な半田接合が可能となる
According to the present invention, during anodic bonding between a semiconductor chip and a pedestal, elemental ions (for example, Nap when the pedestal is made of Pyrex glass) are not segregated on the solder joint surface of the pedestal (the surface to be joined with the base). With this consideration, in the process of soldering the pedestal and the base, contamination of elemental ions can be eliminated, and a good solder joint between the pedestal and the base can be achieved.

なお、台座の被半田接合面に元素イオンを偏析させない
具体的手法として、台座にダミー部材を取付けるか、台
座を延長させる手法を例示したが、これらの作用につい
ては、〔実施例〕の項で詳述する。
In addition, as specific methods for preventing elemental ions from segregation on the surface to be soldered to the pedestal, we have provided examples of methods such as attaching a dummy member to the pedestal or extending the pedestal, but the effects of these methods will be discussed in the [Example] section. Explain in detail.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例を図面に基づき説明する。 Embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図は、本発明の適用対象となるダイヤフラム型半導
体圧力センサの一例を表わす縦断面図、第2図及び第3
図は上記半導体圧力センサの製造工程の一部を表わす各
具体例である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a diaphragm type semiconductor pressure sensor to which the present invention is applied, and FIGS.
The figures show specific examples showing a part of the manufacturing process of the semiconductor pressure sensor.

第1図において、1は基盤、2は基盤上に被着されるキ
ャップで、これらの要素1,2でセンサハウジングHが
構成される。基盤1には圧力導入孔3が設けられ、基盤
1の下面に圧力導入パイプ4が圧力導入孔3に通じるよ
うにして、ろう剤(例えば銀ろう)を用いて固着されて
いる。
In FIG. 1, 1 is a base, 2 is a cap that is placed on the base, and these elements 1 and 2 constitute a sensor housing H. A pressure introduction hole 3 is provided in the base 1, and a pressure introduction pipe 4 is fixed to the lower surface of the base 1 using a brazing agent (for example, silver solder) so as to communicate with the pressure introduction hole 3.

5はシリコンチップ7を支持するための台座で、この台
座5はシリコンチップ7と熱膨張係数が同一か又は近似
する部材、例えばパイレックスガラス#7740で構成
される。基盤1もシリコンチップ7と熱膨張係数が同一
か又は近似する部材よりなる。また9台座5には、軸心
方向に圧力導入孔6が貫設されている。
Reference numeral 5 denotes a pedestal for supporting the silicon chip 7, and the pedestal 5 is made of a member having the same or similar coefficient of thermal expansion as the silicon chip 7, such as Pyrex glass #7740. The base 1 is also made of a material having a coefficient of thermal expansion that is the same as or similar to that of the silicon chip 7. Further, a pressure introduction hole 6 is provided through the pedestal 5 in the axial direction.

シリコンチップ7は1表面に半導体歪ゲージ(図示せず
)が例えば拡散抵抗を用いて配され、裏面に凹加工を施
して得たダイヤフラム7aを有するもので、台座5上に
アノディックボンディングにより接合される。この場合
、シリコンチップ7は、ダイヤフラム7aが台座5の圧
力導入孔6の開口部に対向した状態で、シール性を保持
して配設される。また、台座5は、後述するメタライズ
層8を介して半田付により基盤1上に接合配置される。
The silicon chip 7 has a semiconductor strain gauge (not shown) arranged on one surface using, for example, a diffused resistor, and has a diaphragm 7a obtained by processing a recess on the back surface, and is bonded to the pedestal 5 by anodic bonding. be done. In this case, the silicon chip 7 is disposed with the diaphragm 7a facing the opening of the pressure introduction hole 6 of the pedestal 5 while maintaining sealing properties. Furthermore, the pedestal 5 is placed on the base 1 by soldering via a metallized layer 8, which will be described later.

この場合、ダイヤフラム支持台5側の圧力導入孔6と基
盤1側の圧力導入孔3とが位置合せされて接合配置され
る。
In this case, the pressure introduction hole 6 on the diaphragm support 5 side and the pressure introduction hole 3 on the base plate 1 side are aligned and bonded.

メタライズ層8は、第1層が支持台5の材質と良好に接
合できる500人〜1500人のTiもしくはCr、N
i−0rなどの接着層、第2層が多層材料の層間拡散を
防止する1000人〜4000人のNiもしくはPt、
Moなどの拡散防止層、第3層が表面の酸化を保護する
1000人〜1500人のAuなどの表面酸化保護層と
なる3層で構成される。
The metallized layer 8 is made of 500 to 1500 Ti, Cr, or N, which allows the first layer to bond well with the material of the support base 5.
Adhesive layer such as i-0r, 1000 to 4000 Ni or Pt, where the second layer prevents interlayer diffusion of multilayer materials;
It is composed of three layers: a diffusion prevention layer such as Mo, and a third layer serving as a surface oxidation protective layer such as Au of 1000 to 1500 to protect the surface from oxidation.

9は基盤1に配設したリードピンで、リートピン9は基
盤1に貫通させた状態でハーメチックシールガラス10
で封着される。このようにして、センサハウジングHは
気密状態となり、また、ハウジングH内が基準圧力室(
真空室)11とし°S設定される。
Reference numeral 9 denotes a lead pin disposed on the base 1, and the lead pin 9 is inserted into the hermetic seal glass 10 while penetrating the base 1.
It is sealed with. In this way, the sensor housing H becomes airtight, and the inside of the housing H becomes the reference pressure chamber (
The vacuum chamber) is set to 11 °S.

リードピン9は、一端がシリコンチップ7側の歪ゲージ
に金属細線12を介して接続され、他端が外部回路と電
気的に接続される。
One end of the lead pin 9 is connected to the strain gauge on the silicon chip 7 side via a thin metal wire 12, and the other end is electrically connected to an external circuit.

このような構成よりなる圧力センサは、圧力導入パイプ
4.圧力導入孔3及び6を介して被測定圧力をシリコン
チップ7側に導き、シリコンダイヤフラム7aが被測定
圧力に感応すると、歪ゲージがその感応度合に応じた出
力をリードピン9を介して外部回路(増幅回路)に送っ
て、圧力の測定を行なうものである。なお、増幅回路、
温度補償回路は外付けではなく、シリコンチップ7側に
集積化して形成してもよい。
A pressure sensor having such a configuration has a pressure introduction pipe 4. The pressure to be measured is guided to the silicon chip 7 side through the pressure introduction holes 3 and 6, and when the silicon diaphragm 7a senses the pressure to be measured, the strain gauge outputs an output according to the degree of sensitivity to the external circuit ( (amplifier circuit) to measure pressure. In addition, the amplifier circuit,
The temperature compensation circuit may be integrated and formed on the silicon chip 7 side instead of being externally attached.

次に本実施例の要旨となる半導体圧力センサの製造法に
ついて説明する。
Next, a method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, which is the gist of this embodiment, will be explained.

本実施例の半導体圧力センサは、基本的には、圧力導入
通路6を有する台座5をパイレックスガラスにより形成
する工程と、シリコンダイヤフラム7aを具えたシリコ
ンチップ7を形成する工程と、台座5の一面にシリコン
チップ7をアノディックボンディングにより接合する工
程と、ダイヤフラム支持台5の他面を基盤1にメタライ
ズ層8を介して半田付により接合する工程等を経て圧力
センサを製造する。そして、これらの工程のうちで、シ
リコンチップ7と台座5とのアノディックボンディング
は次のようにして行われる。
The semiconductor pressure sensor of this embodiment basically consists of a step of forming a pedestal 5 having a pressure introduction passage 6 from Pyrex glass, a step of forming a silicon chip 7 having a silicon diaphragm 7a, and one surface of the pedestal 5. The pressure sensor is manufactured through a process of bonding the silicon chip 7 by anodic bonding, and a process of bonding the other surface of the diaphragm support 5 to the substrate 1 via the metallized layer 8 by soldering. Among these steps, anodic bonding between the silicon chip 7 and the pedestal 5 is performed as follows.

このアノディックボンディングの具体例を第2図及び第
3図に基づき説明する。
A specific example of this anodic bonding will be explained based on FIGS. 2 and 3.

第2図及び第3図は、シリコンチップ7と台座5とのア
ノディックボンディング状態と、アノディックボンディ
ング(A/B)前後のNa濃度の変化をX線強度で表わ
す。
FIGS. 2 and 3 show the anodic bonding state between the silicon chip 7 and the pedestal 5 and the change in Na concentration before and after the anodic bonding (A/B) using X-ray intensity.

第2図の例では1台座5は仕様の寸法(ここでは、長さ
5.0層wn)に形成され、その−面に予めメタライズ
層8が蒸着されている。そして、台座5の他面(反メタ
ライズ層側)にシリコンチップ7をアノディックボンデ
ィングにより接合する場合には、次のようにして行われ
る。
In the example shown in FIG. 2, one pedestal 5 is formed to the specified dimensions (here, the length is 5.0 layers wn), and a metallized layer 8 is preliminarily deposited on its negative surface. When the silicon chip 7 is bonded to the other surface (the side opposite to the metallized layer) of the pedestal 5 by anodic bonding, it is performed as follows.

すなわちアノディックボンディングを行う場合には、同
図に示すように、支持台5の一面にシリコンチップ7の
位置合せをし、シリコンチップ7の片面に(+)電極1
3を接触状態でセットする。
That is, when performing anodic bonding, as shown in the figure, the silicon chip 7 is aligned on one side of the support base 5, and the (+) electrode 1 is placed on one side of the silicon chip 7.
Set 3 in contact state.

また、支持台5の他面(メタライズ層8面)にダミーガ
ラス15を介して(−)電極14をセットして、アノデ
ィックボンディングを行う。ここで、ダミーガラス15
は長さは2m程度で、その−面がメタライズ層8面に、
他面が(−)を極14に接触する。
Further, a (-) electrode 14 is set on the other surface of the support base 5 (the surface of the metallized layer 8) via a dummy glass 15, and anodic bonding is performed. Here, dummy glass 15
The length is about 2m, and its negative side is the 8th metallized layer,
The other surface (-) contacts the pole 14.

このようなアノディックボンディングによれば、アノデ
ィックボンディングの時に台座5から析出されるNa中
はダミーガラス15の一面〔(−)電極14側の一面〕
15′に偏析し、メタライズ層8面にNa中が偏析する
のを防止することができる。
According to such anodic bonding, Na precipitated from the pedestal 5 during anodic bonding is on one surface of the dummy glass 15 [one surface on the (-) electrode 14 side].
It is possible to prevent Na from segregating on the 8th surface of the metallized layer.

この時の台座5及びダミーガラス15の内部のNa濃度
分布をX線強度で表わせば第2図の実線グラフのように
なる(ここで、X線強度の測定時間は20sec、副室
範囲は50X45μmである)。
If the Na concentration distribution inside the pedestal 5 and the dummy glass 15 at this time is expressed in terms of X-ray intensity, it will be as shown in the solid line graph in Figure 2. ).

すなわち、ダミーガラス15を使用した場合には、台座
5内部のNa濃度はアノディックボンディング前と変わ
らず50CPSを保ち、一方、ダミ−ガラス15内部の
Naa度は、(−)電極14側に移るほど濃度が増太し
、最終的にダミーガラスの一端15′にNa中が偏析す
る。
That is, when the dummy glass 15 is used, the Na concentration inside the pedestal 5 remains at 50 CPS, the same as before the anodic bonding, while the Na concentration inside the dummy glass 15 shifts to the (-) electrode 14 side. The concentration increases as the concentration increases, and finally Na is segregated at one end 15' of the dummy glass.

しかして、本実施例では、このアノディックボンディン
グ後に、ダミーガラス15を取り除いて、台座50反シ
リコンチップ側の端面をメタライズ層8を介して基盤1
に半田付けするもので、この手法によれば、台座5の半
田被接合面にNa偏析(汚染)が生ぜず1台座5と基盤
1との良好高融点半田接合を行い得る。その結果、台座
5と基盤1との接合強度が増大し、センサとしての信頼
性を高めることができる。
In this embodiment, after this anodic bonding, the dummy glass 15 is removed, and the end surface of the pedestal 50 on the side opposite to the silicon chip is bonded to the substrate 1 through the metallized layer 8.
According to this method, Na segregation (contamination) does not occur on the surface of the pedestal 5 to be soldered, and a good high-melting point solder bond between the pedestal 5 and the base 1 can be achieved. As a result, the bonding strength between the pedestal 5 and the base 1 increases, and the reliability of the sensor can be improved.

次に、第2図の手法に代わるアノディックボンディング
工程例を第3図に基づき説明する。
Next, an example of an anodic bonding process that replaces the method shown in FIG. 2 will be explained based on FIG. 3.

第3図では、アノディックボンディング工程に際して、
ダイヤフラム支持台5の長さを仕様の長さ(例えば5.
0 mm程度)よりも予めしだけ延長して形成する(こ
の延長部5′は長さ2m程度で第1図のダミーガラス1
5の長さに相当する)、。
In Figure 3, during the anodic bonding process,
The length of the diaphragm support base 5 is set to the specified length (for example, 5.
(approximately 0 mm) (this extended portion 5' is approximately 2 m long and is formed by extending it in advance by an amount greater than dummy glass 1 in Figure 1).
5).

そして、アノディックボンディングを行う場合には、シ
リコンチップ7及び(+)極13については、第2図と
同じくセットし、他方、(−)極14については、支持
台延長部5′の端面に接触状態でセットして行う。この
ようなアノディックボンディング工程によれば、Na中
は台座5の延長部5′の端面に偏析する。
When performing anodic bonding, the silicon chip 7 and the (+) pole 13 are set in the same manner as shown in FIG. Set it in a contact state. According to such an anodic bonding process, Na is segregated on the end face of the extension portion 5' of the pedestal 5.

この時の台座5のNafi度分布をX線強度で表わせば
、第3図の実線グラフに示すようになる。
If the Nafi degree distribution of the pedestal 5 at this time is expressed in terms of X-ray intensity, it will be as shown in the solid line graph in FIG.

すなわち、この場合には、Na濃度は台座5の延長部5
′端部に近づくにつれて上昇して、最終的に延長部5′
端面にNa中が析出し、一方台座5内部のその他のNa
濃度は、アノディック前とほとんど変わらない。
That is, in this case, the Na concentration is
' rises as it approaches the end and finally reaches the extension part 5'
Na inside precipitates on the end face, while other Na inside the pedestal 5
The concentration is almost the same as before anodic.

そして、このアノディックボンディング工程後に台座5
を設定長5aの位置で切断し、この切断面5aにメタラ
イズ層8を蒸着して、切断面Sa側を基盤1側に半田付
する。
After this anodic bonding process, the pedestal 5
is cut at a set length 5a, a metallized layer 8 is deposited on this cut surface 5a, and the cut surface Sa side is soldered to the substrate 1 side.

本実施例では、Na中が偏析した台座延長部5′を切断
し、Na中の偏析がない台座切断面5aをメタライズ層
8を介して基盤1に半田付するので、ダミーガラス15
を使用した場合と同様に、台座5と基盤1との良好な高
融点半田接合を行い得る。
In this embodiment, the pedestal extension 5' in which Na is segregated is cut, and the pedestal cut surface 5a without segregation in Na is soldered to the base 1 via the metallized layer 8.
As in the case where the pedestal 5 and the base 1 are used, a good high melting point solder joint can be made between the pedestal 5 and the base 1.

なお、このような台座へのNa十偏析防止策は、前述し
た各実施例の絶対圧センサの他に相対圧センサにも適用
できる。
Note that such a measure to prevent Na+ segregation on the pedestal can be applied to a relative pressure sensor as well as the absolute pressure sensor of each embodiment described above.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、アノディックボンディン
グ工程後に行われる台座と基盤との半田接合を、元素イ
オンの汚染をなくして行うので、台座と基盤との半田付
による接合強度を向上させ、ひいては圧力センサの信頼
性を高めることができる。
As described above, according to the present invention, the solder joint between the pedestal and the base is performed after the anodic bonding process without contamination of elemental ions, so the strength of the soldered joint between the pedestal and the base is improved, In turn, the reliability of the pressure sensor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の適用対象となる半導体圧力センサの一
例を示す縦断面図、第2図及び第3図は本発明の半導体
圧力センサ製造法におけるアノディックボンディング工
程例を示す説明図、第4図は従来のアノディックボンデ
ィング工程例を示す説明図、第5図は台座にシリコンチ
ップをアノデイックボンディングした時の台座のNaf
i度をX線強度で表わすグラフである。 1・・・基盤、5・・・台座、5′・・・台座延長部、
7・・・半導体チップ、7a・・・ダイヤフラム、8・
・・メタライズ層、13.14・・・アノディックボン
ディング用電極、15・・ダミー部材(ダミーガラス)
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an example of a semiconductor pressure sensor to which the present invention is applied; FIGS. 2 and 3 are explanatory diagrams showing an example of the anodic bonding process in the semiconductor pressure sensor manufacturing method of the invention; Figure 4 is an explanatory diagram showing an example of the conventional anodically bonding process, and Figure 5 is the Naf of the pedestal when a silicon chip is anodically bonded to the pedestal.
It is a graph showing i degrees in terms of X-ray intensity. 1... Base, 5... Pedestal, 5'... Pedestal extension,
7... Semiconductor chip, 7a... Diaphragm, 8.
... Metallized layer, 13.14... Electrode for anodic bonding, 15... Dummy member (dummy glass)
.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体チップに被測定圧力に感応する歪ゲージ付の
ダイヤフラムを形成する工程と、この半導体チップを台
座の一面にアノデイツクボンデイングにより接合する工
程と、この半導体チップ接合後に、前記台座の他面をメ
タライズ層を介した半田付により基盤に接合する工程等
を経て半導体圧カンサを製造する方法において、前記台
座を前記基盤に半田接合する場合には、その前工程のア
ノデイツクボンデイング時に前記台座の内部から生じる
元素イオンを、予めこの台座の被半田接合面に偏析させ
ないようにして、半田接合することを特徴とする半導体
圧力センサの製造方法。 2、半導体チップに被測定圧力に感応する歪ゲージ付の
ダイヤフラムを形成する工程と、この半導体チップを台
座の一面にアノデイツクボンデイングにより接合する工
程と、この半導体チップ接合後に、前記台座の他面をメ
タライズ層を介した半田付により基盤上に半田接合する
工程等を経て半導体圧力センサを製造する方法において
、前記半導体チップと前記台座とのアノデイツクボンデ
イングの工程では、前記台座の一面に位置決めされた前
記半導体チップの面上に、アノデイツクボンデイング用
の一方の電極をセットし、前記台座の他面に該台座と同
一材質のダミー部材を配して、このダミー部材の一端面
にアノデイツクボンデイング用の他方の電極をセットし
、この状態で前記半導体チップと前記台座とのアノデイ
ツクボンデイングを行い、且つ、前記台座と前記基盤と
の半田接合は、前記アノデイツクボンデイング後に前記
ダミー部材を取り除いて、このダミー部材除去面となる
台座面と前記基盤の一面とを半田付することで、行うこ
とを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。 3、半導体チップに被測定圧力に感応する歪ゲージ付の
ダイヤフラムを形成する工程と、この半導体チップを台
座の一面にアノデイツクボンデイングにより接合する工
程と、この半導体チップ付の台座をメタライズ層を介し
た半田付により基盤上に接合する工程等を経て半導体圧
力センサを製造する方法において、前記半導体チップと
前記台座とのアノデイツクボンデイングの工程では、前
記台座の一面に位置決めされた前記半導体チップの面上
に、アノデイツクボンデインク用の一方の電極をセット
し、且つ他方の電極は、前記台座を予め設定長よりも延
長してその延長端面にセットし、この状態で前記半導体
チップと前記台座とのアノデイツクボンデイングを行い
、前記台座と前記基盤との半田接合は、前記アノデイツ
クボンデイング後に前記台座の延長部を切り取つて、こ
の台座の切取面と前記基盤の一面とを半田付することで
、行うことを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。 4、第1請求項ないし第3請求項記載のいずれか1項に
おいて、前記半導体チップはシリコンチップ、前記台座
はパイレックスガラスを用いてなる半導体圧力センサの
製造方法。
[Claims] 1. A step of forming a diaphragm with a strain gauge that is sensitive to the pressure to be measured on a semiconductor chip, a step of bonding the semiconductor chip to one surface of a pedestal by anodically bonding, and a step of bonding the semiconductor chip. In the method of manufacturing a semiconductor pressure sensor through a step of later joining the other surface of the pedestal to the base by soldering via a metallized layer, when the pedestal is soldered to the base, the previous step A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, characterized in that solder bonding is performed by preventing elemental ions generated from inside the pedestal from being segregated on the surface of the pedestal to be soldered during anodically bonding. 2. A step of forming a diaphragm with a strain gauge that is sensitive to the pressure to be measured on the semiconductor chip, a step of bonding this semiconductor chip to one surface of the pedestal by anodically bonding, and a step of bonding the semiconductor chip to one surface of the pedestal after bonding the semiconductor chip to the other surface of the pedestal. In a method for manufacturing a semiconductor pressure sensor through a step of soldering a surface onto a substrate by soldering through a metallized layer, in the step of anodically bonding the semiconductor chip and the pedestal, the step of bonding the semiconductor chip to the pedestal includes: One electrode for anode bonding is set on the surface of the positioned semiconductor chip, a dummy member made of the same material as the pedestal is placed on the other surface of the pedestal, and a dummy member made of the same material as the pedestal is placed on one end surface of the dummy member. The other electrode for anodically bonding is set, and anodically bonding is performed between the semiconductor chip and the pedestal in this state, and the solder bonding between the pedestal and the base is performed after the anodically bonding. A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, characterized in that the dummy member is removed and the pedestal surface, which is the surface from which the dummy member has been removed, is soldered to one surface of the base. 3. A process of forming a diaphragm with a strain gauge that is sensitive to the pressure to be measured on the semiconductor chip, a process of bonding this semiconductor chip to one surface of the pedestal by anodically bonding, and a process of bonding the pedestal with the semiconductor chip with a metallized layer. In the method of manufacturing a semiconductor pressure sensor through a step of bonding the semiconductor chip and the pedestal to a substrate by soldering through a substrate, in the step of anodically bonding the semiconductor chip and the pedestal, the semiconductor chip positioned on one surface of the pedestal is One electrode for anode bonding ink is set on the surface of the pedestal, and the other electrode is set on the extended end surface of the pedestal by extending it beyond a preset length, and in this state, the semiconductor chip and Anodically bonding is performed with the pedestal, and the pedestal and the base are soldered together by cutting an extension of the pedestal after the anodically bonding, and soldering the cut surface of the pedestal and one surface of the base. A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, characterized in that the method is carried out by attaching. 4. A method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor chip is a silicon chip and the pedestal is made of Pyrex glass.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02272339A (en) * 1989-04-14 1990-11-07 Omron Corp Semiconductor pressure sensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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