JPH05505024A - Semiconductor cavity device with lead wires - Google Patents

Semiconductor cavity device with lead wires

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JPH05505024A
JPH05505024A JP50187090A JP50187090A JPH05505024A JP H05505024 A JPH05505024 A JP H05505024A JP 50187090 A JP50187090 A JP 50187090A JP 50187090 A JP50187090 A JP 50187090A JP H05505024 A JPH05505024 A JP H05505024A
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JP
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cavity
semiconductor
glass
electrode
insulating layer
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JP50187090A
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Japanese (ja)
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ロジャーズ,トニー・ウィリアム・ジェームズ
Original Assignee
ブリティッシュ・テクノロジー・グループ・リミテッド
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    • G01L9/0073Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm

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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 リード線を有する半導体空洞装置 本発明は、空洞中に電極、及び該空洞中へのリード線(electric 1e ad)を備えてbる半導体空洞袋!に関するものであり、詳しくは、前記半導体 空洞装置の製造方法に関するものである。[Detailed description of the invention] Semiconductor cavity device with lead wires The present invention provides an electrode in the cavity and a lead wire (electric 1e) into the cavity. A semiconductor hollow bag equipped with ad)! In detail, the semiconductor The present invention relates to a method for manufacturing a cavity device.

本発明の背景と本発明を、添付の図面:即ち、本発明が関係している種類の半導 体空洞装置に関する横断面図である図1と、より明確にするために2つの層を取 り除いた図1の装置に関する平面図である図2について説明する。The background of the invention and the invention are illustrated in the accompanying drawings: Figure 1 is a cross-sectional view of the body cavity apparatus, with two layers removed for better clarity. Referring now to FIG. 2, which is a plan view of the device of FIG. 1 with some parts removed.

図に示した装置は、公知の方法で、又は以下に示す本発明に従う改良方法で製造 することができる。前記装置は、以下で述べるように、圧力センサー及び加速度 計として広範な用途を有することが知られている。The device shown in the figure can be manufactured in a known manner or by an improved method according to the invention as described below. can do. The device includes a pressure sensor and an acceleration sensor, as described below. It is known to have a wide range of uses as a meter.

図1と図2の半導体空洞装置は、環状絶縁層4によって不導性支持体3(一般的 にはガラス)に結合された半導体1(一般的にはシリコン)のダイヤフラム(d iaphragm)を含む。支持体3は、金属電極5aを育しており、該電極は 、半導体1と支持体3との間に配置されているが、そこから始まって、半導体1 の縁を越えた地点で終わっていて、外部の回路とつながっている。電極5aが、 支持体3とシリコン1との間の、排気され気密封止された円形空洞7の中に配置 されているような配置は、容量性圧力センサー、加速度計などでは、共通してい る。The semiconductor cavity device of FIGS. 1 and 2 has a nonconducting support 3 (typically A diaphragm (d iaphragm). The support 3 supports a metal electrode 5a, which is , arranged between the semiconductor 1 and the support 3, starting from there, the semiconductor 1 It ends at a point beyond the edge of the circuit and is connected to an external circuit. The electrode 5a is Placed in an evacuated and hermetically sealed circular cavity 7 between the support 3 and the silicon 1 This arrangement is common in capacitive pressure sensors, accelerometers, etc. Ru.

場合によっては、圧力又は加速力によって、シリコン1のダイヤフラムが押さえ つけられて、空洞のキャパシタンスを変化させることがある(ガラス3は比較的 硬い)。このキャパシタンスを測定するために、外部測定回路とつながっている フィードスルー(electrical feedthrough)又はリード 線5bを有する金属電極5aをガラスに取り付けなければならない。例えばフィ ードスルーのために、エツチングされたトンネルを提供し、更に該トンネルを金 属で満たして導電性ガラストンネルを提供する拡散フィードスルーのような、半 導体装置においてフィードスルーを封止するための多(の試みが成されて来た。In some cases, pressure or acceleration forces may cause the silicon 1 diaphragm to press down. (Glass 3 is relatively hard). Connected to an external measurement circuit to measure this capacitance. electrical feedthrough or lead A metal electrode 5a with wire 5b must be attached to the glass. For example, fi Provide an etched tunnel for the wire through, and then add gold to the tunnel. semi-conductor, such as a diffused feedthrough that provides a conductive glass tunnel filled with Many attempts have been made to seal feedthroughs in conductor devices.

これらのアプローチが共通して直面する問題は、大きな直列抵抗、電気絶縁の不 良、ガス漏れ径路、及び複雑でコスト高の工程段階であり、それらは極めて不確 実な問題であるので、製造時における不良率が高くなり、利用できないユニット が生じてコストが更に増大することになる。Common problems faced by these approaches include large series resistance, lack of electrical insulation, and gas leakage paths, and complex and costly process steps that are highly uncertain. This is a real problem, resulting in high defect rates during manufacturing and unusable units. This will further increase costs.

英国特許出願GB 2208754Aにおいては、半導体(例えばシリコン)の 第一面上に電気絶縁層(例えば窒化ケイ素)を製造し、第一面と比べて大きな領 域を占める不導性支持体(例えばガラス)上にそれぞれフィードスルーを有する 1つ又はそれ以上の電極を製造し、それぞれのフィードスルーが第一面を越えて 広がるように窒化ケイ素層をガラスと接触させて配置し、更に半導体層を支持体 に結合させてフィードスルーの周囲に気密封止を提供し、それによって半導体層 と支持体との間に配置された電極の保全性(integrity)を保護するこ とによって前記の問題を克服する半導体空洞装置のための、フィードスルーを気 密封止する方法を提供すること、が提案されている。In British patent application GB 2208754A, semiconductors (e.g. silicon) Fabricate an electrically insulating layer (e.g. silicon nitride) on the first side and have a large area compared to the first side. each with a feedthrough on a non-conductive support (e.g. glass) occupying a fabricate one or more electrodes, each with a feedthrough extending beyond the first surface; The silicon nitride layer is placed in contact with the glass so that it spreads, and the semiconductor layer is placed on the support. to provide a hermetic seal around the feedthrough, thereby allowing the semiconductor layer to and the support. For semiconductor cavity devices, overcoming the above-mentioned problems by It is proposed to provide a method of sealing.

好ましくは、結合工程は、しばしば陽極結合(anodic bonding)  、マロリー結合(Mallory bonding) 、又は静電結合と呼ば れているフィールド補助結合法(field assisted bondin g process)を用いて達成する。この方法では、半導体ソートと支持体 は、適当な高温で、共に静電気的に引き寄せられ、且つ支持体と絶縁層は共に軟 化するので、フィールドの周囲に流したり変形させたりして、絶縁層と支持体と の間に結合を生じさせることが要求される。フィールドと絶縁層との間の「結合 」は、純粋に物理的であると考えられるが、それにもかかわらず空洞に対して気 密封止が提供される。Preferably, the bonding step is often anodic bonding. , Mallory bonding, or electrostatic bonding Field assisted bonding method This is achieved using g process). In this method, semiconductor sort and support are electrostatically attracted together at a suitable high temperature, and both the support and the insulating layer are soft. , so it is poured around the field and deformed to form an insulating layer and support. It is required that a bond be created between the two. “Coupling” between the field and the insulating layer ” is considered to be purely physical, but is nevertheless sensitive to cavities. A hermetic seal is provided.

静電気的結合力は、空洞の保全性を確実なものにするには都合が良いが、それに よって新たな問題が生じる。電力は、時には、その発生地点において、絶縁層4 からのフィードスルーを破壊し、その電気的連続をなくしてしまうのに十分な力 となる。これは、不良品となる更なる原因である。製造工程の終わりになればな る程、製品にはより多くの価値が加えられているので、いかなる不良品にもより 多くのコストがかかっている、ということは容易に理解されると思われる。Although electrostatic bonding forces are advantageous in ensuring cavity integrity, Therefore, a new problem arises. Electric power is sometimes passed through an insulating layer 4 at the point of generation. force sufficient to destroy the feedthrough from the becomes. This is a further cause of defective products. At the end of the manufacturing process The more value you add to the product, the more value you add to the product and the more you pay for any defective product. It is easy to understand that it costs a lot of money.

従って、どの製造工程においても、不良率を低下させることは宵益であるが、半 導体装置(圧力センサー、加速度計など)の最終組み立てであるこの結合工程に おける不良率を低下させることは、特に望ましいと考えられる。Therefore, in any manufacturing process, it is beneficial to reduce the defective rate, but In this joining process, which is the final assembly of conductor devices (pressure sensors, accelerometers, etc.) It is considered particularly desirable to reduce the defective rate in the manufacturing process.

故に、本発明は、不導性支持体上に、リード線と電極の形状で、金属を蒸着させ 、次に必要ならば電極の金属上にではな(、リード線の金属上を含む支持体上に 、空洞の境界線の形状で、環状絶縁層を提供し、更に(好ましくは真空中で)絶 縁層の上に、空洞の残りの部分を画定するように形成された半導体装置し、支持 体と半導体との間に電圧を印加して、絶縁層と半導体間の静電結合を助長させる ことを含む、空洞中に在る電極と、該電極と電気的に連続している空洞中へ伸び ているリード線とを備えている半導体空洞装置を製造する新規な改良方法を提供 する。Therefore, the present invention involves depositing metal in the form of lead wires and electrodes onto a non-conductive support. , then if necessary, not on the metal of the electrodes (including on the metal of the leads) , in the shape of the boundary of the cavity, providing an annular insulating layer and further insulating (preferably in vacuum) A semiconductor device is formed on top of the edge layer to define the remainder of the cavity and supports A voltage is applied between the body and the semiconductor to promote capacitive coupling between the insulating layer and the semiconductor. an electrode located in the cavity and extending into the cavity in electrical continuity with the electrode; Provides a new and improved method for manufacturing semiconductor cavity devices with lead wires do.

又、前記方法によって製造した場合、本発明は、空洞中に在る電極と、該電極と 電気的に連続している空洞中へ伸びているリード線とを備えている半導体空洞装 置も提供する。Further, when manufactured by the above method, the present invention provides an electrode existing in the cavity and the electrode. A semiconductor cavity device having electrically continuous lead wires extending into the cavity. We also provide a location.

支持体は、部会長くはガラス(例えばケイホウ酸ガラス)であり、好ましくは、 該ガラスは、通常は単結晶シリコンである半導体の熱膨張率と一致する熱膨張率 を有する。ガラス以外の材料で、安くて、ばらつきが無くて且つ特性の良い材料 はない。適当な有標ガラスとしては、静電結合に対して適当に高い体積抵抗率を も有するコーニング(Corning) 7070、スコツト(Schott)  824 g、及びコーニング1729が挙げられる。前記3つのガラスうちの 最後のものは、高価であるが、高温(例えば600℃)で結合することができ( 結合しなければならず)、前記温度までは、シリコンと適合する熱膨張率を有す る(他のガラスは、400℃を超えると、適合しなくなる)。金属蒸着は、通常 は、例えば写真平板と関連させたスパッター又は蒸発のようなミクロ電子工学工 業において十分に確立されている方法によって、例えば005μmのようなミク ロン単位の厚さまで、イメージに関して(in+agevise)行われる。The support is generally glass (e.g. silicoborate glass), preferably The glass has a coefficient of thermal expansion that matches that of a semiconductor, usually single crystal silicon. has. A material other than glass that is inexpensive, consistent, and has good characteristics. There isn't. A suitable proprietary glass has a suitably high volume resistivity against electrostatic coupling. Also has Corning 7070, Schott 824g, and Corning 1729. Of the three glasses mentioned above The last one is expensive but can be bonded at high temperatures (e.g. 600°C) ( ) and has a coefficient of thermal expansion compatible with silicon up to the above temperature. (Other glasses are no longer compatible above 400°C). Metal deposition is usually microelectronic techniques such as sputtering or evaporation in conjunction with photolithography. By well-established methods in the industry, for example This is done in+agevise to a thickness of ron.

各電極と各リード線は、例えば金(Au)のうちの1つで被覆されたクロムニッ ケル(NiCr)層の2層構造であることができる。しかし、他の金属の組合せ と合金、特にNiCrの代わりにクロム又はモリブデンを用いることもできる。Each electrode and each lead wire is made of chromium nickel coated with one of, for example, gold (Au). It may have a two-layer structure of NiCr layers. However, other metal combinations It is also possible to use alloys such as chromium or molybdenum instead of NiCr.

NiCr又はクロムは、ガラス支持体に対して極めて良好に接着し、金は低い抵 抗率の電路(electrical path)を提供する。もし望むならば、 NiCr、 Cr、^1. Mo、 Ti。NiCr or chromium adheres very well to glass supports, while gold has low resistance. Provides an electrical path of resistivity. If you wish, NiCr, Cr, ^1. Mo, Ti.

又は他の適当な金属を、ガラスの下面にも蒸着させて(例えばスパッター又は蒸 発させて)、静電結合している間の場の一様性を向上させることができる。or other suitable metals may also be deposited on the underside of the glass (e.g. by sputtering or evaporation). (emitting) to improve field uniformity during capacitive coupling.

絶縁層は、部会長くは、一般的に深さ 1μmまで適用された二酸化ケイ素5i 02又は窒化ケイ素Si3N4である二とができる。前記2つの金属は、ガラス に対してと同様に、金It(即ち電極リード線)上に、うまく均等に蒸着する。The insulating layer is generally made of silicon dioxide 5i applied to a depth of 1 μm. 02 or silicon nitride Si3N4. The two metals are glass As for the gold It (i.e. the electrode leads), it is well and evenly deposited.

Si3N4は、5i02に比べて、はるかに良くガラスと適合する膨張率を有す る。Moは、上記段落のNiCrよりも好ましい。Si3N4 has an expansion coefficient that matches glass much better than 5i02 Ru. Mo is more preferable than NiCr in the above paragraph.

絶縁層は、うまく静電結合させるためには、あまり厚すぎないことが必要である 。そのことを除けば、絶縁層が厚くなると、電極とリード線の電気的分離が良く なり、寄生キャパシタンス(parasitic capacitance)が 低くなる。更に、絶縁層が厚いと、静電結合時における、リード線に対する機械 的保護が強くなる。The insulating layer must not be too thick for good capacitive coupling. . Aside from that, the thicker the insulation layer, the better the electrical isolation between the electrode and lead wire. and the parasitic capacitance is It gets lower. Furthermore, if the insulating layer is thick, mechanical damage to the lead wire during capacitive coupling may occur. protection will be strengthened.

この防御によって、リード線の破損による不良率が低下する。陰極としての支持 体(例えばガラス)との静電結合は、空洞を気密封止する十分な強さがある。陰 極は、不動の8102骨格を与えているガラスの結合面から、カチオンを取り出 す。This protection reduces the failure rate due to broken leads. Support as cathode The capacitive bond with the body (eg glass) is strong enough to hermetically seal the cavity. shadow The pole extracts cations from the bonding surface of the glass that provides the immobile 8102 skeleton. vinegar.

従って、カチオンの濃度分布は、本発明の特徴であり、1−4結合と4−3結合 の相対強度である。Therefore, the concentration distribution of cations is a feature of the present invention, and 1-4 bonds and 4-3 bonds is the relative strength of

静電結合に関与する他の部材は、半導体1、即ち一般的にはシリコンである。The other component involved in the capacitive coupling is the semiconductor 1, typically silicon.

既に述べたように、それは、直径2.5mm、深さ 1μmの円形空洞7の一面 を形成するダイヤフラム(一般的に厚さ400μm)を構成している。ダイヤフ ラムを画定するより良い方法は、任意に、深さ25μm1直径250μm (0 ,25mm)の環状境界溝を、シリコン中にエツチングすることである。As already mentioned, it is one side of the circular cavity 7 with a diameter of 2.5 mm and a depth of 1 μm. It constitutes a diaphragm (generally 400 μm thick) that forms the Diaph A better way to define the ram is, optionally, 25 μm deep by 250 μm diameter (0 , 25 mm) into the silicon.

溝が在ると、より均一にダイヤフラムが運動し、曲げが減少し、更に漂遊キャパ ノタンスが減少する。The grooves allow the diaphragm to move more evenly, reducing bending and further reducing stray capacitance. Notans decreases.

以下、実施例を掲げて、本発明を詳述する。The present invention will be described in detail below with reference to Examples.

シリコン加工 ホウ素の濃厚溶液で処理した(Boron−doped) (0,01Ωcm) 直径3インチ、(111)−配向の7リコンウエフアーを用いて、それぞれが4 mm2の250個の装置を製造する。高い導電率によって、最終的な装置の電気 散逸(electrical dissipation)を最小にし、(111 )配向を選択して、弾性率の温度係数を低くする。silicone processing Boron-doped (0.01 Ωcm) Using 7 recon wafers, 3 inches in diameter and (111)-oriented, each with 4 250 devices of mm2 are manufactured. High conductivity makes the final device electrically Minimize the electrical dissipation and (111 ) Select the orientation to have a low temperature coefficient of elastic modulus.

まず、プラズマ強化薬品蒸気蒸着を用いて、シリコンウェファ−全体を、厚さ0 5μmの二酸化ケイ素の層で被覆する。次に、(溝8になる)暴露円(任意に) と、最後に装置を分離しやすくし、且つリード線5bを開ける暴露グリッドとを 残すポジティブフォトレジスト(positive photoresist) によって、前述の酸化物層を、パターンに関して(patternvise)保 護する。7:1緩衝フツ化水素酸(BHF)を用いて、暴露している酸化物を取 り除いて、酸化物の下に在るシリコンを表面Jこ出す。そのシリコンを、プラズ マ二ノチング法で異方性的にエツチングして、はとんど垂直な側窒とグリッドと を有する深さ 25μmの溝を作る。5iC14とC1□のガス混合物を用いて 、以下に示した望ましい条件支持体温度 20℃ 高周波電力 40ワツト(13,5611Hz)(R,F、 Power) SiC14の流量 28 secm (28secm =標準温度と標準圧力に おける28Ill/分の流量によって与えられる1分間当たりの質量) C12の流量 12SCCva 圧力 40 ミリトル の下で、望ましい分布を得る。First, an entire silicon wafer is deposited using plasma-enhanced chemical vapor deposition to a thickness of 0. Coat with a layer of 5 μm silicon dioxide. Next, the exposed circle (which will be groove 8) (optional) and finally an exposure grid that makes it easier to separate the device and opens the lead wire 5b. positive photoresist The aforementioned oxide layer is preserved patternwise by protect Remove exposed oxides using 7:1 buffered hydrofluoric acid (BHF). The silicon under the oxide is scraped out from the surface. Plasma By anisotropically etching using the maninotching method, the side plates and grids are almost perpendicular to each other. Create a groove with a depth of 25 μm. Using a gas mixture of 5iC14 and C1□ , Desired conditions shown below: Support temperature: 20°C High frequency power 40 watts (13,5611Hz) (R, F, Power) Flow rate of SiC14 28 sec (28 sec = standard temperature and standard pressure) (mass per minute given by a flow rate of 28 Ill/min) C12 flow rate 12SCCva Pressure: 40 millitorr We obtain the desired distribution under .

上記条件によって、5in2マスクに関するシリコンのエツチング選択率は、1 01となる。即ちシリコンエツチング速度は、5in2に関しては10. 7  nm7分であるのに対して、106.7 nm /分である。Under the above conditions, the silicon etching selectivity for the 5in2 mask is 1 It becomes 01. That is, the silicon etching rate is 10. 7 7 nm/min, whereas it is 106.7 nm/min.

溝のエツチングが完了したら、(シリコンを攻撃しない)7:1BHFを用いて 、残っている5102マスキング層を除去し、ウェファ−を結合に備えて清浄に する。Once the groove etching is complete, use 7:1 BHF (which does not attack the silicon) to , remove the remaining 5102 masking layer and clean the wafer in preparation for bonding. do.

ガラス加工 コーニングガラスタイプ7070を、直径3インチのディスク形状で用いる。glass processing Corning glass type 7070 is used in the form of a 3 inch diameter disc.

±1μm以内の平行面、3mm±1μmに制御された厚さを有する鏡面仕上(表 面荒さく25止r、 m、 s、 )まで、その表面を磨く。Mirror finish with parallel surfaces within ±1 μm and thickness controlled to 3 mm ±1 μm (front Polish the surface to a roughness of 25 r, m, s, ).

ガラス3を、洗浄剤、脱イオン水、及び無水アルコールを続けて用いながら、超 音波撹拌で清浄にする。次に、イメージワイズポジ写真平板(imagewis e positive photoresist)によって、250個の領域5 a −5bを除いて、フォトレジストでガラスを被覆する。次に、直流マグネト ロンスパッター(D、C,magnetron sputtering)を用い て、ガラスディスクを二段階総合バッチコーティングする。その第一層は、その 次の30nmの金層のための定着層(keying 1ayer)として役立つ 10nmのニクロムから成っている。アセトンと超音波振動を用いて、下に在る フォトレジストをリフトオフ加工(Lift−off processing)  L、て、望ましいガラス金属被覆パターン5 a15 bを生じさせる。ガラ スを再清浄し、プラズマ強化薬品蒸気蒸着を用いて、1μmの窒化ケイ素で全体 を被覆する:支持体温度 300℃ 圧力 650ミリトル 2%5iT14/ 98%N2流量 2000scc+aN11I3流量 14  secm 高周波電力 20(7秒間13.56MHz、次に1.5秒間187. 5 k Hz 、これを望ましい厚さが得られるまで繰り返した) この切り替え法(switching technique)によって、最適化 された低い引張応力9.378 x 10’ Nm−2を生じさせる。1μmの 厚さの窒化ケイ素層ができたら、フォトレジストの適当なパターンを前記窒化ケ イ素層に適用し、7:1BHFを用いてエツチングする。このエツチングは、下 の金属被覆に影響を与えないが、空洞7を画定する窒化ケイ素コーティングを残 す。Glass 3 was washed with ultra-high water using sequential cleaning agents, deionized water, and absolute alcohol. Clean with sonic agitation. Next, the imagewise positive photographic plate (imagewis 250 areas 5 by positive photoresist) Cover the glass with photoresist, except for a-5b. Next, the DC magnet Using Ron sputtering (D, C, magnetron sputtering) Then, the glass disks are coated in a two-step integrated batch. The first layer is that Serves as a keying layer for the next 30nm gold layer It is made of 10 nm nichrome. Using acetone and ultrasonic vibrations, Lift-off processing of photoresist L, yields the desired glass metal coating pattern 5a15b. gala The base was recleaned and the entire surface was coated with 1 μm silicon nitride using plasma enhanced chemical vapor deposition. Covering: Support temperature 300℃ Pressure 650 millitorr 2%5iT14/98%N2 flow rate 2000scc+aN11I3 flow rate 14  secm High frequency power 20 (13.56MHz for 7 seconds, then 187.5k for 1.5 seconds Hz, this was repeated until the desired thickness was obtained) This switching technique allows optimization resulting in a low tensile stress of 9.378 x 10' Nm-2. 1μm Once a thick silicon nitride layer is created, a suitable pattern of photoresist is applied to the nitride layer. Apply to the ion layer and etch using 7:1 BHF. This etching is does not affect the metallization of the metallization, but leaves behind the silicon nitride coating that defines the cavity 7. vinegar.

この時に行う任意の工程は、細い5a −5bから円周に沿って置き換えられ、 且つ5bから間隔を置いて配置されたプラットホーム(後で説明する)上の接触 パッドを形成するために拡張している絶縁コーティング4の上面(自由表面)に 対して、金属被覆(図には示されていない)を更に提供する工程である。Any steps to be performed at this time are replaced along the circumference from narrow 5a-5b, and a contact on a platform (described later) spaced from 5b. on the upper surface (free surface) of the insulating coating 4 which is extended to form a pad. In contrast, a further step is to provide a metallization (not shown).

ガラスに対する最後の加工工程は、直流マグネトロンスパッターを用いて、10 nmの(透明な)ニクロム層で、裏面全体を被覆して、均一な静電結合を確実な ものにする工程である。これでガラスに関しては、結合の準備が整ったことにな る。The final processing step for the glass was performed using DC magnetron sputtering. A (transparent) nichrome layer covering the entire backside ensures uniform capacitive bonding. This is the process of turning it into something. The glass is now ready for bonding. Ru.

ノリコン/ガラス結合 圧力センサーを製造する場合、ノリコン1とガラス3を真空中で結合させて、「 無圧」基準空洞を確保する必要がある。従って、ターボ分子ポンプでポンピング した室を用いて、圧力<10−’ ミリバールで結合させる。Noricon/Glass bond When manufacturing a pressure sensor, glue 1 and glass 3 are bonded together in a vacuum. It is necessary to ensure a pressure-free reference cavity. Therefore, pumping with a turbomolecular pump Bonding is carried out using a chamber with a pressure of <10-' mbar.

結合させるノリコン1を、XYZIlz (全ての軸を動かすことができ、且つ すべての軸を、軸Zの周りに回転させることができる)マイクロマニプレータス テージ(micro+aanjpulator stage)に取り付けられた 定盤に配置する。マニプレータステージの上方に固定された定盤に取り付け、パ ターン面(即ち、金属5と窒化物4を有している面)を、下に在るノリコンウェ ファ−の方向に向けて対面させる(即ち、図1と比べて全て逆さまである)。定 盤の中心に在る穴から、ガラスを見ることができる。前記視点の上方に双眼実体 顕微鏡を配置する。Connect the Noricon 1 to be connected to XYZIlz (all axes can be moved and Micromanipulator (all axes can be rotated around axis Z) Attached to the stage (micro+aanjpulator stage) Place it on the surface plate. Mounted on a surface plate fixed above the manipulator stage, The turn surface (i.e. the surface with metal 5 and nitride 4) is facing toward the far direction (that is, all are upside down compared to FIG. 1). fixed You can see the glass through the hole in the center of the board. A binocular entity above the viewpoint Place the microscope.

ポンプを止めたら、シリコン1とガラス3の双方が温度400℃になるまで、2 つの定盤を加熱する。次に、双眼実体顕微鏡を通して見た時に、2つのパターン が一致するように、XYとθ2のマニプレータを用いて、シリコンウェファ−を ガラスと整合させる。そして更に、Z制御を用いて、2つの部材を併せて一緒に する。After stopping the pump, heat 2 until both silicon 1 and glass 3 reach a temperature of 400℃. Heat two surface plates. Next, when viewed through a binocular stereomicroscope, two patterns can be seen. Using an XY and θ2 manipulator, place the silicon wafer so that the Align with glass. Then, using Z control, we can move the two parts together. do.

シリコンが陰極になるように、2つの定盤にわたって、4kVの電圧を適用する 。これによって結合プロセスが開始し、完了までに15分間を要する。Apply a voltage of 4 kV across the two plates so that the silicon becomes the cathode. . This begins the bonding process, which takes 15 minutes to complete.

結合アセンブリーを、結合リグ(bonding rig)から取り出す。(こ の時、必要ならば、望ましい加圧力において、ダイヤフラムの現寸撓みを生じさ せる厚さまで、ノリコン1を重ねたり研削したりする。)結合アセンブリーを直 流マグネトロンスパッタリングシステムに再び取り付けて、シリコンの裏面を1 μmのアルミニウムで被覆し、更に15分間450℃において乾燥窒素で処理し て、その後に引き続いて行うリード線の取り付けのためにオーム接触を提供する 。しかし、このアルミニウムコーティング工程は、上記したように、ウェファ− 1の自由表面に適用する前に、層4の自由表面を金属被覆した場合は、省略する ことができる。これで、結合アセンブリーをダイシングして、それぞれを圧力セ ンサーにする準備が整ったことになる。しかしながら、ダイシングして4mmの ピルにする前に、0.125mmダイヤモンドソーを用いて、深さを制御しなが らノリコンをカットして、窒化物層4の15μm以内で止める。圧力センサーを 幅0.125mmのグリッドラインに沿ってカントして一つ一つ分離させる時、 外部回路に結合するようにするために、プラントホーム315bをカットして( 幅0.5mm) 、確実にガラス面上の結合パッド5bが暴露するようにする。The bonding assembly is removed from the bonding rig. (child If necessary, at the desired pressure, the diaphragm should be deflected in its actual size. Overlap and grind Norikon 1 until the desired thickness is reached. ) Directly connect the coupling assembly. Reinstall the flow magnetron sputtering system and sputter the back side of the silicon. coated with µm aluminum and further treated with dry nitrogen at 450 °C for 15 min. to provide ohmic contact for subsequent lead installation. . However, as mentioned above, this aluminum coating process Omitted if the free surface of layer 4 was metallized before application to the free surface of layer 1. be able to. You can now dice the bonded assemblies and place each one in the pressure Now you are ready to use it as a server. However, when diced into 4mm Before making pills, use a 0.125mm diamond saw to control the depth. Cut the silicone and stop it within 15 μm of the nitride layer 4. pressure sensor When separating each piece by canting along a grid line with a width of 0.125 mm, Cut the plant home 315b to connect it to the external circuit ( width 0.5 mm), ensuring that the bonding pad 5b on the glass surface is exposed.

図1と図2の半導体空洞装置は、改良することができる。改良する場合には、シ リコン1の一面に沿って突出しているプラットホーム315aの幅が、0゜5m mではなく 5mmになるように、ガラス支持体を広げる。この新たに作った表 面を用いて、5bにおける金属被覆をより精巧なものにする。詳しくは、前記表 面は、個別部品と、後で加えられるダイ形状の集積回路チップとを有し、更にガ ラスプラットホーム上に在る適当なパッドに結合している外部リード線を有する 薄層混成回路の一部を形成することができる。The semiconductor cavity devices of FIGS. 1 and 2 can be improved. When making improvements, The width of the platform 315a protruding along one side of the recon 1 is 0°5m. Spread the glass support so that it is 5 mm instead of m. This newly created table A surface is used to make the metallization at 5b more elaborate. For details, see the table above. The surface has discrete components and integrated circuit chips in the form of a die that are added later, and having external leads bonded to appropriate pads on the lath platform. It can form part of a thin layer hybrid circuit.

又、シリコン1も改良することができる。即ち、ダイヤフラムの空洞が面してい る表面に任意の金属被覆を蒸着させ、溝8を省略することができる。その金属被 覆は、ノリコン1と絶縁体4との間の径路を経て、プラットホームの方に現れて いる金属被覆9とオーム接触を作る(金属被覆を省略した場合は、ノリコン1が 、オーム接触を作る)。偽キャパシタンス効果(spurious capac itance effect)を避けるために、詳しく述べたように、前記径路 は、径路5a −5bから間隔を置いて配置した。そのような配置は、プラット ホームの長さが可能にしている。Silicon 1 can also be improved. That is, the diaphragm cavity faces An optional metal coating can be deposited on the surface and the grooves 8 can be omitted. The metal coating The cover emerges towards the platform via the path between the Noricon 1 and the insulator 4. Make ohmic contact with metal coating 9 (if metal coating is omitted, Noricon 1 , making an ohmic contact). spurious capacitance effect In order to avoid were arranged at a distance from paths 5a-5b. Such an arrangement The length of the home makes it possible.

前端の回路は圧力センサー中へ一体化されるので、センサーと電気的に接続する ための分離混成回路は必要ではない。従って、パッケージングコストは減少する 。The circuit at the front end is integrated into the pressure sensor so that it is electrically connected to the sensor. No separate hybrid circuit is required for this purpose. Therefore, packaging costs are reduced .

更に、ノリコンの裏面には、結合線がない;そのこともパッケージングにおいて は利点となる。例えば、ウェファ−形状で、ノリコン中の円形空洞と適合する穴 の配列を用いて適当に予備処理した箪二のガラスディスクを、(図1に示したよ うに)ノリコンの上部に結合させることができる。前記ガラスは、次に(ダイシ ングの後で)結合面として働き、圧力を測定する場合に、アセンブリーを保持す ることができる。このガラスディスクは、パッケージング応力からシリコンを隔 離するだけでなく、圧力媒体から関11回路を隔離する。Furthermore, there is no bonding line on the back of Noricon; this is also an issue in packaging. is an advantage. For example, a wafer shape with a hole that fits into a circular cavity in the noricon. The glass disk of Kanji, which was suitably pretreated using the array (as shown in Figure 1), was sea urchin) can be attached to the top of the sea urchin. The glass is then (diced) act as a bonding surface (after mounting) and hold the assembly together when measuring pressure. can be done. This glass disk isolates the silicon from packaging stresses. In addition to isolating the circuit 11 from the pressure medium.

超高圧下では、環状絶縁体4の下のガラス3は、空洞7の下のそれと比べて、よ り強(圧縮される傾向がある。それによって、非弾性の、従って望ましくない追 加のキャバノタンス変化が生じる。上記用途のために、全ての上記工程の後に、 下部の方から薄くして、前記の非弾性効果を最小にすることができ、更にガラス を、弾力的に圧縮するノリコン支持ウェファ−(図示されていない)に結合させ ることができる。Under ultra-high pressure, the glass 3 under the annular insulator 4 will be much weaker compared to that under the cavity 7. (tends to be compressed; thereby creating an inelastic and therefore undesirable additional cavanotance changes occur. For the above uses, after all the above steps, The inelastic effect mentioned above can be minimized by thinning from the bottom, and the glass is bonded to a resiliently compressible Noricon support wafer (not shown). can be done.

国際調査報告 要約書 本発明は、不導性支持体上に、リード線と電極の形状で、金属を蒸着させ、次に 必要ならば電極の金属上にではなく、リード線の金属上を含む支持体上に、空洞 の境界線の形状で、環状絶縁層を提供し、更に(好ましくは真空中で)絶縁層の 上に、空洞の残りの部分を画定するように形成された半導体装置して、支持体と 半導体との間に電圧を印加し、絶縁層と半導体間の静電結合を助長させることを 含む、空洞中に在る電極と、該電極と電気的に連続している空洞中へ伸びている リード線とを備えている半導体空洞装置を製造する方法を提供する。international search report abstract The present invention involves depositing metal in the form of leads and electrodes onto a non-conductive support, and then Cavities should be placed on the support, including on the metal of the leads, but not on the metal of the electrodes if necessary. providing an annular insulating layer in the shape of a border, and further (preferably in vacuum) forming the insulating layer. a support and a semiconductor device formed thereon to define the remainder of the cavity; Applying a voltage between the semiconductor and the insulating layer to promote electrostatic bonding between the insulating layer and the semiconductor. an electrode in the cavity, including an electrode extending into the cavity in electrical continuity with the electrode; A method of manufacturing a semiconductor cavity device comprising lead wires is provided.

国際調査報告 m−−−−h+11++11m1la pr〒1+’:Q Qn/n)n’IQ S^ 43135international search report m---h+11++11m1la pr〒1+':Q Qn/n)n'IQ S^ 43135

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.不導性支持体上に、リード線と電極の形状で、金属を蒸着させ、次に必要な らば電極の金属上にではなく、リード線の金属上を含む支持体上に、空洞の境界 線の形状で、環状絶縁層を提供し、更に(好ましくは真空中で)絶縁層の上に、 空洞の残りの部分を画定するように形成された半導体を配置して、支持体と半導 体との間に電圧を印加して、絶縁層と半導体間の静電結合を助長させることを含 む、空洞中に在る電極と、該電極と電気的に連続している空洞中へ伸びているリ ード線とを備えている半導体空洞装置を製造する方法。1. On a non-conductive support, metal is deposited in the form of leads and electrodes, and then the required On the support, including on the metal of the lead wire, but not on the metal of the mule electrode, the boundary of the cavity providing an annular insulating layer in the form of a wire and further (preferably in vacuum) on top of the insulating layer; Place the formed semiconductor to define the remainder of the cavity and connect the support and semiconductor. It involves applying a voltage between the insulating layer and the semiconductor to promote capacitive coupling between the insulating layer and the semiconductor. an electrode in the cavity, and a link extending into the cavity that is electrically continuous with the electrode. A method of manufacturing a semiconductor cavity device comprising a wire and a wire. 2.支持体が、ガラスである請求項1記載の方法。2. A method according to claim 1, wherein the support is glass. 3.ガラスと半導体を、熱膨張率が一致するように選択する請求項2記載の方法 。3. 3. The method according to claim 2, wherein the glass and the semiconductor are selected such that their coefficients of thermal expansion match. . 4.半導体が、単結晶シリコンである任意の上記請求項に記載の方法。4. A method according to any preceding claim, wherein the semiconductor is single crystal silicon. 5.絶縁層が、SiO2又は窒化ケイ素Si3N4である任意の上記請求項に記 載の方法。5. According to any preceding claim, the insulating layer is SiO2 or silicon nitride Si3N4. How to put it on. 6.請求項1−5のいずれかの方法で製造した時に、空洞中に在る電極と、該電 極と電気的に連続している空洞中へ伸びているリード線とを有する半導体空洞装 置。6. When manufactured by the method according to any one of claims 1 to 5, the electrode existing in the cavity and the electrode A semiconductor cavity device having a pole and a lead wire extending into the cavity in electrical continuity. Place.
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