JPH02148768A - ガラスパッケージ小型圧力センサ - Google Patents
ガラスパッケージ小型圧力センサInfo
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- JPH02148768A JPH02148768A JP30317888A JP30317888A JPH02148768A JP H02148768 A JPH02148768 A JP H02148768A JP 30317888 A JP30317888 A JP 30317888A JP 30317888 A JP30317888 A JP 30317888A JP H02148768 A JPH02148768 A JP H02148768A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、ガラスパッケージを用いた絶対圧型の小型
圧力センサに関するものである。
圧力センサに関するものである。
さらに詳しくは、この発明は、外部の環境状態に左右さ
れずに安定な特性が維持でき、体内埋め込み用圧力セン
サや局所の圧力計測用センサとして広範な分野での利用
が期待される小型圧力センサに関するものである。
れずに安定な特性が維持でき、体内埋め込み用圧力セン
サや局所の圧力計測用センサとして広範な分野での利用
が期待される小型圧力センサに関するものである。
（従来の技術とその課題）
半導体は、センサ用材料としても優れた特性を持ってお
り、マイクロマシニング等の半導体加工技術の進歩にと
もなってこれまでにも多種多様な半導体センサが開発さ
れてきている。なかでも、半導体圧力センサは自動車用
を中心としてその実用化が進んでおり、現在も活発な研
究が続けられている。
り、マイクロマシニング等の半導体加工技術の進歩にと
もなってこれまでにも多種多様な半導体センサが開発さ
れてきている。なかでも、半導体圧力センサは自動車用
を中心としてその実用化が進んでおり、現在も活発な研
究が続けられている。
しかしながら、これまでに実用化されている半導体圧力
センサは、金属パラゲージを用いた大型のものであり、
体内に埋め込んで生体計測に用いるセンサや、自動車、
その他の機器の局所圧力センサとして使用することがで
きないのが実状である。このようなこれまでのセンサを
小型化するなめには数多くの課題を解決しなければなら
ない状況にあり、たとえば、パッケージングの構成やリ
ード線取り出し方法の改善などの極めて重要な課題が未
解決のままになっている。
センサは、金属パラゲージを用いた大型のものであり、
体内に埋め込んで生体計測に用いるセンサや、自動車、
その他の機器の局所圧力センサとして使用することがで
きないのが実状である。このようなこれまでのセンサを
小型化するなめには数多くの課題を解決しなければなら
ない状況にあり、たとえば、パッケージングの構成やリ
ード線取り出し方法の改善などの極めて重要な課題が未
解決のままになっている。
二の発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、従来の圧力センサの欠点を克服し、小型のパッケ
ージで、バッチプロセスでのパッケージングか可能であ
り、しかもリード線取り付けも容易な、安定で信顆性に
優れた新しい圧力センサを提供することを目的としてい
る。
あり、従来の圧力センサの欠点を克服し、小型のパッケ
ージで、バッチプロセスでのパッケージングか可能であ
り、しかもリード線取り付けも容易な、安定で信顆性に
優れた新しい圧力センサを提供することを目的としてい
る。
（課題を解決するための手段）
この発明は、上記の課Ｕを解決するものとして、マイク
ロマシニング形成したダイヤフラムおよび絶対圧力室を
なす凹部と、圧力の変化によってダイヤフラムの変形量
を抵抗値の変化として検出するＰ”拡散抵抗部とを有す
るシリコン基板を、リード線引き出し用の穴部を有する
ガラス基板と固着し、シリコン基板の凹部とガラス基板
との間に密閉真空室を形成し、Ｐ＋拡散抵抗部のリード
線取り出し電極をガラス基板に接合してなることを特徴
とするガラスパッケージ型圧力センサを提供するもので
あ。
ロマシニング形成したダイヤフラムおよび絶対圧力室を
なす凹部と、圧力の変化によってダイヤフラムの変形量
を抵抗値の変化として検出するＰ”拡散抵抗部とを有す
るシリコン基板を、リード線引き出し用の穴部を有する
ガラス基板と固着し、シリコン基板の凹部とガラス基板
との間に密閉真空室を形成し、Ｐ＋拡散抵抗部のリード
線取り出し電極をガラス基板に接合してなることを特徴
とするガラスパッケージ型圧力センサを提供するもので
あ。
（作 用）
この発明の圧力センサは、たとえばパイレックスガラス
によってパッケージされた絶対圧形の圧力センサとして
いるため、パラゲージ容器か不要で小形化が容易である
。また、圧力変化を検知する拡散抵抗は密閉された状態
とすることができるため、外部の雰囲気に影響されるこ
となく、特性が安定したものとすることができる。さら
にまた、この発明の圧力センサは、受圧面とリード線取
り出し部とを反対の面とすることができるので、壁面へ
の収り付けやカテーテルの先端への収り付けなどが可能
となる。
によってパッケージされた絶対圧形の圧力センサとして
いるため、パラゲージ容器か不要で小形化が容易である
。また、圧力変化を検知する拡散抵抗は密閉された状態
とすることができるため、外部の雰囲気に影響されるこ
となく、特性が安定したものとすることができる。さら
にまた、この発明の圧力センサは、受圧面とリード線取
り出し部とを反対の面とすることができるので、壁面へ
の収り付けやカテーテルの先端への収り付けなどが可能
となる。
（実施例）
以下、図面に沿ってこの発明の詳細な説明する。
第１図は、この発明の圧力センサの構造の一例を示した
断面図である。
断面図である。
シリコン基板（１）中に、マイクロマシニング法により
ダイアフラム（２）と絶対圧力室をなす凹部（３）をと
を形成し、圧力の変化によって起るダイアフラム（２）
の変形量を抵抗値の変化として検出するＰ＋拡散抵抗部
（４）を設けている。
ダイアフラム（２）と絶対圧力室をなす凹部（３）をと
を形成し、圧力の変化によって起るダイアフラム（２）
の変形量を抵抗値の変化として検出するＰ＋拡散抵抗部
（４）を設けている。
このシリコン基板（１）はリード線引き出し用の穴部（
５）を有するガラス基板（６）と固着し、シリコン基板
（１）の凹部（３）とガラス基板（６）との間に密閉′
ｊ７４造の真空室（絶対圧力室）（７）を形成している
。Ｐ“拡散抵抗部（２）のリード線取り出し電極（８）
としてはアルミニウム（Ａ１）薄膜を用いている。シリ
コン基板（１）とガラス基板（６）、あるいはＡ、ｌｌ
とガラス基板（６）との固着は、陽極接合によって行う
ことができる。この固着によって、この発明の特徴であ
る基準圧室（絶対圧室）（７）を形成することができる
。リード線（９）は導電エポキシ（１０）等によって取
り付けることができる。
５）を有するガラス基板（６）と固着し、シリコン基板
（１）の凹部（３）とガラス基板（６）との間に密閉′
ｊ７４造の真空室（絶対圧力室）（７）を形成している
。Ｐ“拡散抵抗部（２）のリード線取り出し電極（８）
としてはアルミニウム（Ａ１）薄膜を用いている。シリ
コン基板（１）とガラス基板（６）、あるいはＡ、ｌｌ
とガラス基板（６）との固着は、陽極接合によって行う
ことができる。この固着によって、この発明の特徴であ
る基準圧室（絶対圧室）（７）を形成することができる
。リード線（９）は導電エポキシ（１０）等によって取
り付けることができる。
上記の陽極接合はたとえば次のようにして行うことがで
きる。ガラスパッケージ材料として、シリコン基板と熱
膨張係数がほぼ等しいバイレックガラスを使用する。そ
して、たとえば０．３ｍ＋ｎ厚のパイレックスガラスに
電解放電加工により、直径２００μｍφのリード線取り
出し用穴を形成した後、Ｐ＋拡散抵抗のリード線取り出
し電極であるアルミニウム電極パターンと穴の位置が一
致するように位置合わせして重ね合わせる。これを、３
００〜４００°Ｃに昇温したホットプレート上にのせて
、シリコン側を（÷）極、ガラス側を［−）Ｓとして、
直流電圧を約６００■加える。アルミニウムは空気中で
高温に加熱すると表面が酸化して絶縁不良となることか
ら、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で上記の陽極接
合を行う。
きる。ガラスパッケージ材料として、シリコン基板と熱
膨張係数がほぼ等しいバイレックガラスを使用する。そ
して、たとえば０．３ｍ＋ｎ厚のパイレックスガラスに
電解放電加工により、直径２００μｍφのリード線取り
出し用穴を形成した後、Ｐ＋拡散抵抗のリード線取り出
し電極であるアルミニウム電極パターンと穴の位置が一
致するように位置合わせして重ね合わせる。これを、３
００〜４００°Ｃに昇温したホットプレート上にのせて
、シリコン側を（÷）極、ガラス側を［−）Ｓとして、
直流電圧を約６００■加える。アルミニウムは空気中で
高温に加熱すると表面が酸化して絶縁不良となることか
ら、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で上記の陽極接
合を行う。
たとえば以上の陽極接合を含めてのこの発明の圧力セン
サの製作プロセスを例示したものが第２図である。
サの製作プロセスを例示したものが第２図である。
以下の番号＜１＞〜く２〉は、図中の各行程に対応して
いる。
いる。
く１〉 厚さ２８０μｍのｎ ｔｙｐｅ（１００） Ｓ
ｉ基板を洗浄したあと、Ｗｅｔ ｇ化する。フォトリ
ングラフィによりＳｌのエツチング用のＳ ｉＯ２パタ
ーンを形成する。このＳ ｉ Ｏ２をマスクとして３５
％に０１１液（７５℃）でｓｉを１．３μｍエツチング
する。
ｉ基板を洗浄したあと、Ｗｅｔ ｇ化する。フォトリ
ングラフィによりＳｌのエツチング用のＳ ｉＯ２パタ
ーンを形成する。このＳ ｉ Ｏ２をマスクとして３５
％に０１１液（７５℃）でｓｉを１．３μｍエツチング
する。
く２〉 再びＷｅｔ ｌｆｉ化した後、フォトリソグラ
フィによりＰ＋拡散抵抗用のＳ ｉＯ２パターンを形成
しＢ（ボロン）のｐｒｅ−ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、 ｄ
ｒｉｖｅ ｉｎを行う。
フィによりＰ＋拡散抵抗用のＳ ｉＯ２パターンを形成
しＢ（ボロン）のｐｒｅ−ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、 ｄ
ｒｉｖｅ ｉｎを行う。
＜ ３ ＞ Ｓ Ｔ Ｎ 、 Ｓ １０２を両面ニＣ
Ｖ Ｄ Ｌ、フォトリングラフィにより表側に拡散抵抗
とのコンタクト用のパターンを形成し、裏側にダイヤプ
ラムのエツチング用のパターンを形成する。
Ｖ Ｄ Ｌ、フォトリングラフィにより表側に拡散抵抗
とのコンタクト用のパターンを形成し、裏側にダイヤプ
ラムのエツチング用のパターンを形成する。
く４〉 表側にＡ、ｆｌを１μｍ蒸着して、コンタクト
パッド用のパターンを形成し、八１のリングリングを行
う。電解放電加工によって穴を開けたパイレックスガラ
スを、陽極接合技術を用いてＳｔウェハと接合する。
パッド用のパターンを形成し、八１のリングリングを行
う。電解放電加工によって穴を開けたパイレックスガラ
スを、陽極接合技術を用いてＳｔウェハと接合する。
＜５＞ Ｓｔウェハの裏側をＳｉＮ膜をマスクとして
３５％ＫＯＨ液（８０°Ｃ）で２５０μｍ異方性エツチ
ングし、ダイヤプラムを形成する。このウェハをダイシ
ングし圧力センサチップとする。その後、ガラスの穴に
リード線を挿入し、導電エポキシで固めリード線付けを
行う。
３５％ＫＯＨ液（８０°Ｃ）で２５０μｍ異方性エツチ
ングし、ダイヤプラムを形成する。このウェハをダイシ
ングし圧力センサチップとする。その後、ガラスの穴に
リード線を挿入し、導電エポキシで固めリード線付けを
行う。
以上の製作プロセスから明らかなように、この発明の圧
力センサはパイレックスガラスによってバッチプロセス
でパラゲージングを行うことができる。このため、安価
で小型の圧力センサが製作可能である。また、パイレッ
クガラスをはり合わせてからシリコンダイアフラムを製
作することができるため、シリコンダイアフラムが変形
したり破損したりする恐れがない。さらに、シリコンダ
イアフラムを再エツチングして感度調整することも可能
である。
力センサはパイレックスガラスによってバッチプロセス
でパラゲージングを行うことができる。このため、安価
で小型の圧力センサが製作可能である。また、パイレッ
クガラスをはり合わせてからシリコンダイアフラムを製
作することができるため、シリコンダイアフラムが変形
したり破損したりする恐れがない。さらに、シリコンダ
イアフラムを再エツチングして感度調整することも可能
である。
第３図（ａ＞（ｂ）は、この発明の他の実施例を示した
平面図および断面図である。基本的な構造は前記の実施
例と同様であるが、Ｐ＋拡散抵抗部（２０）のパターン
を延長し、その一部をり−ド線取り出し電極として用い
ることを特徴としている。これにより、空気中での陽極
接合が可能となるとともに、シリコンウェハにボロンを
拡散させることで低抵抗Ｐ＋層が形成でき、それゆえシ
リコン端面のつら（Ａ）とリード線取り出し電極部のつ
ら（Ｂ）との高さを一致させることが容易であり、これ
により完全に密閉された基準圧室（真空室）を容易に形
成可能となる。
平面図および断面図である。基本的な構造は前記の実施
例と同様であるが、Ｐ＋拡散抵抗部（２０）のパターン
を延長し、その一部をり−ド線取り出し電極として用い
ることを特徴としている。これにより、空気中での陽極
接合が可能となるとともに、シリコンウェハにボロンを
拡散させることで低抵抗Ｐ＋層が形成でき、それゆえシ
リコン端面のつら（Ａ）とリード線取り出し電極部のつ
ら（Ｂ）との高さを一致させることが容易であり、これ
により完全に密閉された基準圧室（真空室）を容易に形
成可能となる。
（発明の効果）
以上詳しく述べたように、この発明により、パイレック
スガラスによってパッケージされた絶対圧形の圧力セン
サが提供される。パラゲージ容器が不要で小形化が容易
である。このため、体内うめ込み型、あるいは自動車、
産業機器等の局所の圧力センサとして使用可能となる。
スガラスによってパッケージされた絶対圧形の圧力セン
サが提供される。パラゲージ容器が不要で小形化が容易
である。このため、体内うめ込み型、あるいは自動車、
産業機器等の局所の圧力センサとして使用可能となる。
第１図は、この発明の圧力センサの一例を示した断面図
である。 第２図は、この発明の圧力センサの製作プロセスを示し
た工程断面図である。 第３図＜ａ）（ｂ）は、この発明の圧力センサの別の例
を示した平面図と断面図である１・・・シリコン基板 ２・・・ダイヤフラム ３・・・凹 部 ４・・・Ｐ＋拡散抵抗部 ５・・・穴 部 ６・・・ガラス基板 ７・・・真 空 室 ８・・・リード線取り出しＴｈ ｆｂ ９・・・リ − ド 線 １０・・・導電エポキシ
である。 第２図は、この発明の圧力センサの製作プロセスを示し
た工程断面図である。 第３図＜ａ）（ｂ）は、この発明の圧力センサの別の例
を示した平面図と断面図である１・・・シリコン基板 ２・・・ダイヤフラム ３・・・凹 部 ４・・・Ｐ＋拡散抵抗部 ５・・・穴 部 ６・・・ガラス基板 ７・・・真 空 室 ８・・・リード線取り出しＴｈ ｆｂ ９・・・リ − ド 線 １０・・・導電エポキシ
Claims (3)
- （１）マイクロマシニング法により形成したダイアフラ
ムおよび絶対圧力室をなす凹部と、圧力の変化にともな
うダイアフラムの変形量を抵抗値の変化として検出する
Ｐ＾＋拡散抵抗部とを有するシリコン基板を、リード線
引き出し用の穴部を有するガラス基板と固着し、シリコ
ン基板の凹部とガラス基板との間に密閉真空室を形成し
、Ｐ＾＋拡散抵抗のリード線取り出し電極をガラス基板
に接合してなることを特徴とするガラスパッケージ小型
圧力センサ。 - （２）リード線取り出し電極をガラス基板に陽極接合し
てなる請求項（１）記載のガラスパッケージ小型圧力セ
ンサ。 - （３）Ｐ＾＋拡散抵抗のパターンを延長しその一部をリ
ード線取り出し電極とした請求項（１）記載のガラスパ
ッケージ小型圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30317888A JPH02148768A (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | ガラスパッケージ小型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30317888A JPH02148768A (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | ガラスパッケージ小型圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02148768A true JPH02148768A (ja) | 1990-06-07 |
Family
ID=17917822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30317888A Pending JPH02148768A (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | ガラスパッケージ小型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02148768A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2664888A1 (fr) * | 1990-07-20 | 1992-01-24 | Sextant Avionique | Structure et procede de scellement d'une enceinte verre/silicium. |
| US5349492A (en) * | 1991-12-26 | 1994-09-20 | Yamatake-Honeywell Co., Ltd. | Capacitive pressure sensor |
| JP2004245783A (ja) * | 2003-02-17 | 2004-09-02 | Denso Corp | 圧力検出装置 |
| FR2867854A1 (fr) * | 2004-03-17 | 2005-09-23 | Denso Corp | Detecteur de pression compact, tres precis et resistant fortement a la corrosion |
| US9360312B2 (en) | 2012-12-11 | 2016-06-07 | Seiko Epson Corporation | MEMS element, electronic device, altimeter, electronic apparatus, and moving object |
-
1988
- 1988-11-29 JP JP30317888A patent/JPH02148768A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2664888A1 (fr) * | 1990-07-20 | 1992-01-24 | Sextant Avionique | Structure et procede de scellement d'une enceinte verre/silicium. |
| US5349492A (en) * | 1991-12-26 | 1994-09-20 | Yamatake-Honeywell Co., Ltd. | Capacitive pressure sensor |
| JP2004245783A (ja) * | 2003-02-17 | 2004-09-02 | Denso Corp | 圧力検出装置 |
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| US7168326B2 (en) | 2004-03-17 | 2007-01-30 | Denso Corporation | Compact pressure sensor with high corrosion resistance and high accuracy |
| US9360312B2 (en) | 2012-12-11 | 2016-06-07 | Seiko Epson Corporation | MEMS element, electronic device, altimeter, electronic apparatus, and moving object |
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