JPH06102120A - 半導体圧力センサの製造方法 - Google Patents

半導体圧力センサの製造方法

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JPH06102120A
JPH06102120A JP24952092A JP24952092A JPH06102120A JP H06102120 A JPH06102120 A JP H06102120A JP 24952092 A JP24952092 A JP 24952092A JP 24952092 A JP24952092 A JP 24952092A JP H06102120 A JPH06102120 A JP H06102120A
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JP
Japan
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sensor substrate
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wafer
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JP24952092A
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English (en)
Inventor
Kenichi Aoki
賢一 青木
Yoshiki Yamamoto
芳己 山本
Yukio Takahashi
幸夫 高橋
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】センサ基板,支持部材を陽極接合し、支持部材
をマスク材としてエッチングし薄膜部を形成することに
より、作業工程の低減,作業性,歩留り,信頼性の向上
を図ること。 【構成】ゲージ素子7を形成したセンサ基板1,貫通孔
5を有する支持部材2を陽極接合により接合する。支持
部材2と貫通孔5をマスクとしエッチングを行い薄い膜
部を形成し、圧力センサを製造する。 【効果】支持部材をマスク材とするので、ホトリソグラ
フィーのプロセスを行う必要がなくなり工程が削減でき
る。センサ基板と支持部材を最初に接合するので、強度
が向上し、作業性,歩留りが高くなる。陽極接合による
ので、接合面の信頼性が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体技術を利用した
圧力センサの製作方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体圧力センサの製造方法は、
図3に示すように、センサ基板1のエッチング、センサ
基板1と支持部材2の陽極接合という工程を取ってい
た。まず、センサ基板1の表面には、あらかじめ感歪ゲ
ージ素子7を形成し、裏面には酸化膜等のエッチングマ
スクとなる膜を形成する。この膜にホトリソグラフィー
を行うことで、所定の薄膜部形状を得るための窓部を形
成する。後にこの裏面の窓部のエッチングを行い、薄膜
部6を形成する。ここでは、ホトリソグラフィーの作業
に用いるホトマスク,アライナー等、多くの装置,材料
等が必要となる。次に、薄膜部6が形成されたセンサ基
板1の裏面に形成したエッチングマスクを除去し、所定
の位置に貫通孔5を形成した支持部材2を陽極接合によ
り接合する。これにより、圧力センサ10としての構造
物と成りえる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、圧
力センサをつくりだすのに、あらかじめセンサ基板の裏
面にエッチングマスクを形成する必要があった。このエ
ッチングマスクをつくるのには、ホトリソグラフィーの
作業そのもの、それに用いるホトマスクが必要であっ
た。一般的に、ホトマスクは高価なものであり、ホトリ
ソグラフィーの作業自体、熟練を用するものであった。
また、センサ基板のエッチング,陽極接合という工程に
おいては、最初にセンサ基板をエッチングするため、セ
ンサ基板強度が低下し、薄膜部の割れ、又は、センサ基
板自身の割れなどが発生する場合があった。このエッチ
ング,陽極接合という工程をとる場合、上記のように、
コストが高くなる要因と作業性が悪いという問題があっ
た。
【0004】本発明の目的は、陽極接合,エッチングと
いう工程をとることでホトリソグラフィーの工程をなく
し原価低減をはかること。センサ基板に支持部材を接合
することで、センサ基板の強度低下を防止し歩留りを向
上させること、また、センサ基板と支持部材をウエハ状
態で形成し陽極接合,エッチングという工程をとること
で、歩留りが高く安価なセンサを大量に製造できる圧力
センサの製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、センサ基板と支持部材を陽極接合する。支持部材に
は、後に圧力導入口となるべく貫通孔を開けておく。貫
通孔は、陽極接合後のエッチングによってセンサ基板に
形成される薄膜部のマスクとなるような形状にしてお
く。また、圧力センサを大量に形成できるよう、センサ
基板,支持部材には、それぞれ複数個の感歪ゲージ素
子,貫通孔を設けウエハ状態に形成しておくようにする
ものである。
【0006】
【作用】本発明による圧力センサの製造方法において
は、センサ基板と支持部材を陽極接合により接合するこ
とにより、支持部材とそれに設けられた貫通孔が、エッ
チングマスクとなるため、ホトリソグラィーの作業,ホ
トマスクも不要となるので、作業工数,原価の低減がで
きる。また、センサ基板に支持部材が接合されているた
め、エッチングによる、センサ基板の強度低下が防止で
き、作業性歩留りの向上が図れる。さらに、センサ基
板,支持部材をウエハ状態に形成することで一度に大量
の圧力センサが形成できる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。
【0008】図1は本発明に係る圧力センサの製造方法
の一実施例を示す図である。
【0009】1は、感歪ゲージ素子7を形成したセンサ
基板、2は、後に圧力等入口となる貫通孔5を有した支
持部材である。圧力センサ10としての特性を維持する
ために、センサ基板1は支持部材2によって保持され
る。支持部材2には、圧力センサ10自身の特性に影響
を与えないように、センサ基板1と同じか、または、近
似した熱膨張係数を持つ材料で、なおかつ、センサ基板
1と電気的絶縁を保つために絶縁材料を用いる。これら
のセンサ基板1と支持部材2を所定の位置に合わせ陽極
接合を行う。このとき、センサ基板1の裏面に設けられ
た、Siの保護用のSiO2 膜は接合前に除去しておく
のはいうまでもない。接合されたセンサ基板1と支持部
材2は、強度が向上するので割れなどの心配が少なくな
り作業性が向上し歩留が上がる効果をもつ。次に、この
センサ基板1と支持部材2との接合面側をエッチングし
て薄膜部6を形成する。支持部材2はこの時、エッチン
グのマスク材としての役割をはたすため、耐食性のある
材料を選択しておく。また、貫通孔も、エッチングマス
クとしての役割をはたすため、エッチング後に、薄膜部
6の形状が所定の形状になるような穴を開けておくこと
が必要である。エッチングは大がかりな装置を必要とし
ないウェットエッチングが望ましい。この作業の際に
も、センサ基板1の強度が向上しているので、薄膜部6
が形成されても作業性は良くなる効果を持つ。
【0010】次に、上記のように構成した、センサ基板
1,支持部材2をウエハ状態に形成した場合の実施例に
ついて図2により説明する。
【0011】3は感歪ゲージ素子7を複数個形成したウ
エハ、4は貫通孔5を複数個形成したウエハである。同
様にしてこれらも、陽極接合,エッチングという工程を
とる。センサ基板1がウエハ状態になっても、ウエハ状
態の支持部材2が接合されているので、強度が確保さ
れ、作業性が高いという効果をもつ。エッチングして薄
膜部6を形成したウエハを、後にダイサーやワイヤソー
などでさいの目状に切り出すことで、大量に複数個の圧
力センサを歩留りが高く安価に製作することができる。
【0012】より詳細に説明すると、センサ基板1のウ
エハ3の材料は、半導体プロセスを利用できるシリコン
を用いる。支持部材2のウエハ4の材料には、シリコン
と近似した熱膨張係数を持つ硼珪酸ガラスを用い、これ
らの接合には陽極接合法を用いる。陽極接合法による場
合、センサ基板1のウエハ3と支持部材2のウエハ4を
重ね合わせてセッティングし、センサ基板1のウエハ3
を直流高電圧の正極、支持部材2のウエハ4を同負極に
それぞれ接続する。これを高温雰囲気中、例えば、25
0℃〜400℃で、高電圧、例えば、500V〜150
0Vの電圧を印加すると、支持部材2のウエハ4の材料
である硼珪酸ガラス中の酸化ナトリウム(Na2O)
が、2Na+,O2-に電離し、各々陰極,陽極に移動す
る。陽極側に移動したO2-は、センサ基板1のウエハ3
の材料であるシリコン(Si)と結合してシリコン酸化
膜を生成し、センサ基板1のウエハ3と支持部材2のウ
エハ4を強固に結合する。陰極側には、Naが析出され
る。陽極接合で強固に接合されたウエハは、接合面に成
生された酸化膜と支持部材2のウエハ4自身をマスク材
として持つ。故に、センサ基板1のウエハ3の表面をワ
ックスあるいはOリングシール等により保護しておけ
ば、後のエッチングで貫通孔5がエッチングマスクとな
り薄膜部6が形成される。エッチングは、異方性又は等
方性のウェットエッチングを用いる。ドライエッチング
によると、支持部材2のウエハ4がマスク材としての役
割をはたさなくなり、エッチング中に侵食されてしまう
場合があるためである。特にエッチングでは、異方性エ
ッチングを用いれば、高速にかつ高精度で薄膜部6の加
工が可能となり、薄膜部6の厚さのばらつきを押えられ
るので歩留りの向上が図れる。
【0013】上記の如く陽極接合,エッチングという工
程をとることで、あらかじめセンサ基板1のウエハ3に
行わなければならなかった。エッチングマスクの形成、
すなわち、ホトリソグラフィーのプロセスを行う必要が
なくなり、それに共うホトマスクも必要でなくなった。
これにより、作業工数の低減、ならびに、原価低減に寄
与できる圧力センサの製造方法を提供することができ
る。また、センサ基板1のウエハ3と支持部材2のウエ
ハ4を最初に接合するので、ウエハの強度が向上し作業
性が非常に良くなる。さらに陽極接合によるため、接合
部は均一にしかも気密に接合できるので信頼性の高い圧
力センサを得ることができる。これにより、作業性が良
く、歩留りの高いなおかつ信頼性の高い圧力センサの製
造方法を提供することができる。
【0014】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば次の効果を奏する。
【0015】センサ基板と支持部材を陽極接合により接
合した後、エッチングする工程をとることで、ホトリソ
グラフィーのプロセスを実施することなく、薄膜部を形
成でき、工数を一工程削減できる。また、高価なホトマ
スクを製作する必要がなくなる。さらに、センサ基板と
支持部材があらかじめ接合されているので、基板の強度
が向上し、割れなどの心配が少なくなり作業性が向上,
歩留りも上がる。なおかつ、接合部は陽極接合によるの
で、接合面は均一で気密な接合面になるため信頼性の高
い圧力センサが得られる。これら、センサ基板と支持部
材をウエハ状態に形成しておけば、歩留り,信頼性の高
い安価な圧力センサが大量に製造できる。また、センサ
基板と支持部材の材質を熱膨張係数の近い材質を用いる
ことで、センサへの温度影響が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す図である。
【図3】従来例を示す図である。
【符号の説明】
1…センサ基板、2…支持部材、3…センサ基板のウエ
ハ、4…支持部材のウエハ、5…貫通孔、6…薄膜部、
7…感歪ゲージ素子、8…ダイシングライン、10…圧
力センサ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】差圧や圧力を検出する感歪ゲージ素子を形
    成したセンサ基板と、貫通孔を有し、前記センサ基板を
    支持する支持部材とから成る半導体圧力センサにおい
    て、前記センサ基板と前記支持部材を陽極接合し、その
    後、前記支持部材と前記支持部材の貫通孔をマスク材と
    して前記センサ基板と支持部材の接合面側をエッチング
    により加工し、差圧や圧力に感応する薄膜部を形成する
    ことを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の半導体圧力センサの製造方
    法において、前記センサ基板として、感歪ゲージ素子を
    複数個形成したウエハ、前記支持部材として、貫通孔を
    複数個形成したウエハを用い、一括して陽極接合,エッ
    チングによって薄膜部を加工し、その後に、一括して切
    断して複数個の圧力センサを得ることを特徴とする半導
    体圧力センサの製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載の半導体圧力センサの
    製造方法において、前記センサ基板の材質としてシリコ
    ン、前記支持部材の材質として硼珪酸ガラスを使用する
    ことを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。
JP24952092A 1992-09-18 1992-09-18 半導体圧力センサの製造方法 Pending JPH06102120A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005043351A (ja) * 2003-07-04 2005-02-17 Robert Bosch Gmbh マイクロマシニング型の圧力センサ
JP2005227282A (ja) * 2004-02-09 2005-08-25 Robert Bosch Gmbh 圧力を表す値を検出するためのマイクロメカニックセンサの製作法及び圧力を表す値を検出するためのマイクロメカニックセンサ

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