JPH10281908A - Semiconductor pressure sensor and its manufacture - Google Patents

Semiconductor pressure sensor and its manufacture

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JPH10281908A
JPH10281908A JP9267397A JP9267397A JPH10281908A JP H10281908 A JPH10281908 A JP H10281908A JP 9267397 A JP9267397 A JP 9267397A JP 9267397 A JP9267397 A JP 9267397A JP H10281908 A JPH10281908 A JP H10281908A
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bonding
pedestal
hole
glass
metal film
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Koichi Yoshioka
浩一 吉岡
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensor excellent in heat resistance and durability and in reliability by forming a joining metal film on one face of a glass pedestal except an outer peripheral edge part as a joining surface, and joining the metal film to a metal pedestal with soft solder. SOLUTION: One face of a glass wafer 7 is selected as a joining surface, and a joining metal film 4 adhering to a soft solder 6 is formed on the face except an outer peripheral edge part. A pressure sensitive diaphragm 1a is formed in a silicon wafer 8, which is anodic-joined to the other face of the glass wafer 7. The joined body composed of the glass wafer 7 and the silicon wafer 8 is cut into small pieces having each pressure sensitive diaphragm 1a. A part of each small piece of silicon wafer 8 is selected as a silicon element 1 to form a pressure sensitive tip 3 having a part of the glass wafer 7 as a glass pedestal 2. The joining surface of the pressure sensitive tip 3 is joined to a metal pedestal 5 with a soft solder 6. This method prevents stress caused by the hardening of the soft solder 6 from transmitting to the side of the glass pedestal 2 to make the occurrence of breakage difficult.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性および耐久
性が良く、信頼性の高い半導体圧力センサおよびその製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly reliable semiconductor pressure sensor having good heat resistance and durability, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体圧力センサとしては、図18
に示されるようなものを例示することができる。この半
導体圧力センサは、特公平6−76938号公報に示さ
れるものであって、(A) の図は同半導体圧力センサの
断面図、(B) および(C) は、製造工程途中の状態を
示す断面図である。
2. Description of the Related Art As a conventional semiconductor pressure sensor, FIG.
Can be exemplified. This semiconductor pressure sensor is disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-76938, in which (A) is a cross-sectional view of the semiconductor pressure sensor, and (B) and (C) show the state during the manufacturing process. FIG.

【0003】(A) に示すように、この半導体圧力セン
サは、感圧ダイヤフラム1aを形成したシリコン素子1と
ガラス台座2とを接合して感圧チップ3を形成してい
る。そして、この感圧チップ3におけるガラス台座2の
一表面に、軟ろうに接着する三層の金属膜から成る接合
用金属膜4を形成して金属台座2への接合表面とし、こ
の接合表面を金属台座5に軟ろうによって接合して形成
されている。
As shown in FIG. 1A, in this semiconductor pressure sensor, a silicon element 1 having a pressure-sensitive diaphragm 1a and a glass pedestal 2 are joined to form a pressure-sensitive chip 3. Then, on one surface of the glass pedestal 2 of the pressure-sensitive chip 3, a bonding metal film 4 composed of a three-layer metal film adhered to a soft solder is formed to serve as a bonding surface to the metal pedestal 2. It is formed by joining to the metal pedestal 5 with soft solder.

【0004】また、ガラス台座2には貫通孔2aが形成さ
れ、この貫通孔2aは金属台座5の圧力導入孔5aに連通し
て、感圧ダイヤフラム1aに圧力が導入されるように形成
されている。
A through-hole 2a is formed in the glass pedestal 2, and this through-hole 2a is formed so as to communicate with the pressure introducing hole 5a of the metal pedestal 5 so that pressure is introduced into the pressure-sensitive diaphragm 1a. I have.

【0005】このような半導体圧力センサにおける感圧
チップ3は、(B) に示すように、ガラスウエハ7に貫
通孔2aを多数形成するとともに、接合用金属膜4を一方
の面の全面に形成し、(C) に示すようにして、このガ
ラスウエハ7と感圧ダイヤフラム1aが形成されたシリコ
ンウエハ8とを、感圧ダイヤフラム1aと貫通孔2aとの位
置を一致させて、陽極接合によって接合している。そし
て、このガラスウエハ7とシリコンウエハ8との接合体
を、感圧ダイヤフラム1aと貫通孔2aとを有する個々の小
片に切断して、感圧チップ3を形成している。
In the pressure-sensitive chip 3 of such a semiconductor pressure sensor, as shown in FIG. 1B, a large number of through holes 2a are formed in a glass wafer 7, and a bonding metal film 4 is formed on one entire surface. Then, as shown in FIG. 3C, the glass wafer 7 and the silicon wafer 8 on which the pressure-sensitive diaphragm 1a is formed are joined by anodic bonding so that the positions of the pressure-sensitive diaphragm 1a and the through-hole 2a match. doing. Then, the bonded body of the glass wafer 7 and the silicon wafer 8 is cut into individual small pieces having the pressure-sensitive diaphragm 1a and the through holes 2a to form the pressure-sensitive chips 3.

【0006】上記のガラスウエハ7の貫通穴2aは超音波
ホーンなどによって加工され、また、個々の小片に切断
して感圧チップ3を形成するするには、ダイシングソー
などを用いて行われている。
The through-hole 2a of the glass wafer 7 is processed by an ultrasonic horn or the like, and cut into individual small pieces to form the pressure-sensitive chip 3 by using a dicing saw or the like. I have.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例にあっては、超音波ホーンまたはダイシングソー
による加工が行われているので、ガラス台座2の切断面
および貫通孔2a内面などに多数の細かい傷がマイクロク
ラックとして形成されている。この結果、感圧チップ3
と金属台座5との接合において、接合材料として用いた
軟ろうとガラス台座2との線膨張係数の差に起因する接
合時の熱応力によって、ガラス台座2の金属台座5との
接合部あるいは接合部近傍で、脆性材料であるガラス台
座2が前記マイクロクラックを起点に破壊しやすくなっ
ている。したがって、高強度材料を接合材料に使用でき
なかったり、ガラス台座2と近似の線膨張係数を有する
材料しか使用できないなどの制限があり、ガラス台座2
と金属台座5との接合信頼性を高めることが難しいもの
であった。
However, in the above-described conventional example, since processing is performed by an ultrasonic horn or a dicing saw, a large number of cut surfaces of the glass pedestal 2 and an inner surface of the through hole 2a are formed. Fine scratches are formed as microcracks. As a result, the pressure-sensitive chip 3
In the joining of the glass pedestal 2 and the metal pedestal 5 due to the thermal stress at the time of joining caused by the difference in linear expansion coefficient between the soft solder used as the joining material and the glass pedestal 5, In the vicinity, the glass pedestal 2 which is a brittle material is easily broken starting from the microcracks. Therefore, there are limitations such as that a high-strength material cannot be used as a joining material or that only a material having a linear expansion coefficient similar to that of the glass pedestal 2 can be used.
It is difficult to enhance the reliability of joining between the metal base 5 and the metal pedestal 5.

【0008】本発明は、このような点を鑑みてなされた
ものであり、その目的は、ガラス台座と金属台座との接
合時にガラス台座にストレスを与えることが少なく、耐
熱性や耐久性に優れ、信頼性が高い半導体圧力センサお
よびその製造方法を提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to reduce stress on the glass pedestal when joining the glass pedestal and the metal pedestal, and to provide excellent heat resistance and durability. It is an object of the present invention to provide a highly reliable semiconductor pressure sensor and a method for manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項1記載の発明は、シリコン素子1に感圧ダイヤフラム
1aを形成し、このシリコン素子1とガラス台座2とを接
合して感圧チップ3を形成し、この感圧チップ3におけ
るガラス台座2の一表面に軟ろう6に接着する接合用金
属膜4を形成して金属台座5への接合表面とし、この接
合表面を金属台座5に軟ろう6によって接合して成る半
導体圧力センサにおいて、接合表面の外周縁部を除く部
分に接合用金属膜4を形成して成ることを特徴として構
成している。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a pressure sensitive diaphragm for a silicon device.
1a, the silicon element 1 and the glass pedestal 2 are joined to form a pressure-sensitive chip 3, and a bonding metal film 4 adhered to a soft solder 6 on one surface of the glass pedestal 2 in the pressure-sensitive chip 3. Is formed as a bonding surface to the metal pedestal 5, and the bonding surface is bonded to the metal pedestal 5 by the soft solder 6. It is characterized by being formed.

【0010】このような半導体圧力センサでは、軟ろう
6による接合の際に、この軟ろう6の硬化によって、金
属台座5との接合部からガラス台座2の側面に加わる応
力が発生する。しかし、接合表面の外周縁部に接合用金
属膜4が存在せず、軟ろう6が接着しないので、前記軟
ろう6の硬化による応力が減少しており、ガラス台座2
を破損させにくくなっている。
In such a semiconductor pressure sensor, when the soft solder 6 is joined, a stress applied to the side surface of the glass pedestal 2 from the joint with the metal pedestal 5 is generated due to the hardening of the soft solder 6. However, since the joining metal film 4 does not exist on the outer peripheral edge of the joining surface and the soft solder 6 does not adhere, the stress due to the hardening of the soft solder 6 is reduced, and the glass base 2
Is less likely to be damaged.

【0011】請求項2記載の発明は、シリコン素子1に
感圧ダイヤフラム1aを形成し、ガラス台座2に貫通孔2a
を形成し、感圧ダイヤフラム1aを貫通孔2aの位置に合致
させて、シリコン素子1とガラス台座2とを接合して感
圧チップ3を形成し、この感圧チップ3における貫通孔
2aが開口しているガラス台座2の表面を接合表面とし、
圧力導入孔5aを備えた金属台座5に、圧力導入孔5aと貫
通孔2aとを連通させて、前記接合表面を軟ろう6によっ
て金属台座5に接合して成る半導体圧力センサにおい
て、接合表面の少なくとも貫通孔2a周縁部を除く部分に
接合用金属膜4を形成して成ることを特徴として構成し
ている。
According to a second aspect of the present invention, a pressure-sensitive diaphragm 1a is formed in a silicon element 1, and a through hole 2a is formed in a glass pedestal 2.
Is formed, the pressure-sensitive diaphragm 1a is aligned with the position of the through-hole 2a, and the silicon element 1 and the glass pedestal 2 are joined to form a pressure-sensitive chip 3, and the through-hole in the pressure-sensitive chip 3 is formed.
The surface of the glass pedestal 2 where 2a is open is defined as a bonding surface,
In a semiconductor pressure sensor in which the pressure introducing hole 5a and the through hole 2a are communicated with the metal pedestal 5 having the pressure introducing hole 5a and the joining surface is joined to the metal pedestal 5 by the soft solder 6, The bonding metal film 4 is formed at least in a portion excluding the peripheral portion of the through hole 2a.

【0012】このような半導体圧力センサでは、軟ろう
6による接合の際に、この軟ろう6の硬化によって、金
属台座5との接合部からガラス台座2の貫通孔2a内面に
加わる応力が発生している。しかし、接合表面の少なく
とも貫通孔2a周縁部に軟ろう6が接着しないので、前記
軟ろう6の硬化による応力が減少しており、ガラス台座
2を破損させにくくなっている。
In such a semiconductor pressure sensor, when the soft solder 6 is joined, a stress applied to the inner surface of the through hole 2 a of the glass pedestal 2 from the joint with the metal pedestal 5 is generated due to the hardening of the soft solder 6. ing. However, since the soft solder 6 does not adhere to at least the periphery of the through hole 2a on the joining surface, the stress due to the hardening of the soft solder 6 is reduced, and the glass pedestal 2 is hardly damaged.

【0013】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発
明において、軟ろう6として金系の半田材料を用いて成
ることを特徴として構成し、軟ろう6が耐食性、耐熱性
に優れ、接合部の信頼性を向上させている。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the soft solder 6 is made of a gold-based solder material, and the soft solder 6 is excellent in corrosion resistance and heat resistance. Improves the reliability of the joint.

【0014】請求項4記載の発明は、請求項2記載の発
明において、圧力導入孔5aの径を貫通孔2aの径より小さ
く形成して成ることを特徴として構成し、軟ろう6の熱
収縮をガラス台座2より広い面積で接着している金属台
座5が保持するため、ガラス台座2の貫通孔2a表面に加
わる応力が減少し、ガラス台座2を破損させにくくなっ
ている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the diameter of the pressure introducing hole 5a is formed to be smaller than the diameter of the through hole 2a. Is held by the metal pedestal 5 having a larger area than the glass pedestal 2, the stress applied to the surface of the through hole 2a of the glass pedestal 2 is reduced, and the glass pedestal 2 is hardly damaged.

【0015】請求項5記載の発明は、以下の1)〜5)
の工程を経て製造されることを特徴とする半導体圧力セ
ンサの製造方法において、ガラス台座2における金属台
座5への接合表面の外周縁部を除く部分に接合用金属膜
4を形成することを特徴として構成している。 1)ガラスウエハ7の一方の面を接合表面とし、この接
合表面に軟ろう6に接着する接合用金属膜4を形成する
工程 2)シリコンウエハ8に複数の感圧ダイヤフラム1aを配
列形成する工程 3)ガラスウエハ7の接合用金属膜4が形成された面と
反対側の面にシリコンウエハ8を陽極接合する工程 4)上記ガラスウエハ7とシリコンウエハ8との接合体
を個々の感圧ダイヤフラム1aを有する小片に切断し、こ
の小片のシリコンウエハ8の部分をシリコン素子1と
し、ガラスウエハ8の部分をガラス台座2とした感圧チ
ップ3を形成する工程 5)上記感圧チップ3の接合表面を金属台座5に軟ろう
6によって接合する工程このような半導体圧力センサの
製造方法によれば、接合用金属膜4を接合表面の外周縁
部を除く部分に限定することによって、軟ろう6の硬化
にともなってガラス台座2の側面に伝わる応力が減少し
ており、ガラス台座2を破損させにくくなっている。
[0015] The invention according to claim 5 provides the following 1) to 5).
In the method of manufacturing a semiconductor pressure sensor, the bonding metal film 4 is formed on a portion of the glass pedestal 2 other than the outer peripheral edge of the bonding surface to the metal pedestal 5. It is constituted as. 1) A step of forming one surface of a glass wafer 7 as a bonding surface and forming a bonding metal film 4 adhered to a soft solder 6 on this bonding surface 2) A step of forming a plurality of pressure-sensitive diaphragms 1a on a silicon wafer 8 3) Anodically bonding the silicon wafer 8 to the surface of the glass wafer 7 opposite to the surface on which the bonding metal film 4 is formed. 4) The bonded body of the glass wafer 7 and the silicon wafer 8 is subjected to individual pressure-sensitive diaphragms. Step of cutting into small pieces having 1a and forming the pressure-sensitive chips 3 using the silicon wafer 8 of the small pieces as the silicon elements 1 and the glass wafer 8 as the glass pedestal 2 5) Joining the pressure-sensitive chips 3 Step of bonding surface to metal pedestal 5 with soft solder 6 According to such a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor, the bonding metal film 4 is limited to a portion excluding the outer peripheral edge of the bonding surface. , Stress transmitted to the side of the glass base 2 with the curing of the soft solder 6 are reduced, it is less likely to damage the glass base 2.

【0016】請求項6記載の発明は、以下の1)〜5)
の工程を経て製造されることを特徴とする半導体圧力セ
ンサの製造方法において、ガラス台座2における金属台
座5への接合表面の貫通孔2a周縁部を除く部分に接合用
金属膜4を形成することを特徴として構成している。 1)ガラスウエハ7の一方の面を接合表面とし、貫通孔
2aと軟ろう6とに接着する接合用金属膜4とを形成する
工程 2)シリコンウエハ8に複数の感圧ダイヤフラム1aを配
列形成する工程 3)ガラスウエハ7の接合用金属膜4が形成された面と
反対側の面に、感圧ダイヤフラム1aを貫通孔2の位置に
合致させて、シリコンウエハ8を陽極接合する工程 4)上記ガラスウエハ7とシリコンウエハ8との接合体
を個々の感圧ダイヤフラム1aと貫通孔2aとを有する小片
に切断し、この小片のシリコンウエハ8の部分をシリコ
ン素子1とし、ガラスウエハ7の部分をガラス台座2と
した感圧チップ3を形成する工程 5)上記感圧チップ3の接合表面を圧力導入孔5aを有す
る金属台座5に、貫通孔2aと圧力導入孔5aを連通させ
て、軟ろう6によって接合する工程このような半導体圧
力センサの製造方法によれば、接合用金属膜4を接合表
面の貫通孔2a周縁部を除く部分に限定することによっ
て、軟ろう6の硬化にともなってガラス台座2の貫通孔
2a内面に伝わる応力が減少しており、ガラス台座2を破
損させにくくなっている。
[0016] The invention according to claim 6 provides the following 1) to 5).
Forming the bonding metal film 4 on a portion of the glass pedestal 2 except for the peripheral portion of the through hole 2a on the bonding surface to the metal pedestal 5 in the method for manufacturing a semiconductor pressure sensor. The feature is constituted. 1) One surface of the glass wafer 7 is used as a bonding surface and a through hole
2a) Step of forming bonding metal film 4 to be bonded to soft solder 6) 2) Step of arranging and forming a plurality of pressure-sensitive diaphragms 1a on silicon wafer 8) 3) Bonding metal film 4 of glass wafer 7 is formed Step of anodically bonding the silicon wafer 8 by aligning the pressure-sensitive diaphragm 1a with the position of the through hole 2 on the surface opposite to the surface opposite to the contact surface 4) The bonded body of the glass wafer 7 and the silicon wafer 8 is individually Step of cutting into small pieces having a pressure diaphragm 1a and a through-hole 2a, and forming the pressure-sensitive chips 3 having the silicon wafer 8 as a silicon element 1 and the glass wafer 7 as a glass pedestal 2 in the small piece 5). Step of joining the bonding surface of the pressure-sensitive chip 3 to the metal pedestal 5 having the pressure introduction hole 5a by connecting the through hole 2a and the pressure introduction hole 5a and joining them with the soft solder 6. According to By limiting the bonding metal film 4 in the portion except the through hole 2a periphery of the joint surface, the through-hole of the glass base 2 with the curing of the soft solder 6
The stress transmitted to the inner surface 2a is reduced, and the glass pedestal 2 is hardly damaged.

【0017】請求項7記載の発明は、請求項6記載の発
明において、ガラス台座2における金属台座5への接合
表面の外周縁部および貫通孔2a周縁部を除く部分に接合
用金属膜4を形成することを特徴として構成しているの
で、軟ろう6の硬化にともなってガラス台座2の側面お
よび貫通孔2a内面に伝わる応力が減少しており、ガラス
台座2を破損させにくくなっている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the invention of the sixth aspect, the bonding metal film 4 is formed on a portion of the glass pedestal 2 other than the outer peripheral edge of the bonding surface to the metal pedestal 5 and the peripheral edge of the through hole 2a. Since the soft solder 6 is hardened, the stress transmitted to the side surface of the glass pedestal 2 and the inner surface of the through-hole 2a is reduced, so that the glass pedestal 2 is hardly damaged.

【0018】請求項8記載の発明は、請求項5ないし7
のいずれかに記載の発明において、接合用金属膜4の外
形を略円形に形成することを特徴として構成しているの
で、ガラス台座2に加わる応力が、角部などに集中する
ことがなく、均一になっているので、ガラス台座2を破
損させにくくなっている。
[0018] The invention according to claim 8 is the invention according to claims 5 to 7.
In the invention described in any one of the above, since the outer shape of the bonding metal film 4 is formed to be substantially circular, the stress applied to the glass pedestal 2 does not concentrate on corners and the like, Since it is uniform, the glass pedestal 2 is not easily damaged.

【0019】請求項9記載の発明は、請求項6または7
のいずれかに記載の発明において、貫通孔2aが形成され
たガラスウエハ7をフッ酸系溶液を用いて表面エッチン
グすることを特徴として構成しているので、ガラスウエ
ハ7の表面が平滑化され、破壊の起点となる表面のマイ
クロクラックが除去されている。
The invention according to claim 9 is the invention according to claim 6 or 7.
In the invention according to any one of the above, since the surface of the glass wafer 7 in which the through-hole 2a is formed is etched using a hydrofluoric acid-based solution, the surface of the glass wafer 7 is smoothed, The microcracks on the surface that are the starting points of the destruction have been removed.

【0020】請求項10記載の発明は、請求項5ないし9
のいずれかに記載の発明において、最表面の金属膜を接
合用金属膜4とした多層構膜を形成することを特徴とし
て構成しているので、最表面の金属膜の下層は全面に成
膜するだけでよいので、容易に多層膜が形成される。
[0020] The invention described in claim 10 is the invention according to claims 5 to 9.
In the invention according to any one of the above, the multi-layer structure is formed by using the outermost metal film as the bonding metal film 4, so that the lower layer of the uppermost metal film is formed on the entire surface. It is only necessary to do so, so that a multilayer film is easily formed.

【0021】請求項11記載の発明は、請求項10記載の発
明において、多層膜を最下層、中間層および表面層の三
層構成とし、最下層をチタンまたはクロム、中間層を白
金、ニッケルまたはパラジウム、表面層を金によって成
膜することを特徴として構成しているので、最下層がガ
ラス台座2に良く密着して接合強度が高く、中間層のバ
リヤー効果が高いので、陽極接合時に拡散等の問題が起
こって、接合用金属膜4の性能が劣化することが防止さ
れている。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to the tenth aspect, the multilayer film has a three-layer structure of a lowermost layer, an intermediate layer, and a surface layer, and the lowermost layer is formed of titanium or chromium, and the intermediate layer is formed of platinum, nickel, or nickel. Since the palladium and the surface layer are formed of gold, the lowermost layer is in close contact with the glass pedestal 2 and has a high bonding strength, and the barrier effect of the intermediate layer is high. Is prevented from deteriorating the performance of the bonding metal film 4.

【0022】請求項12記載の発明は、請求項10記載の発
明において、全面に多層膜を形成し、イオンビームを用
いて少なくとも最表面の金属膜における接合表面の外周
縁部または貫通孔2a周縁部を除去することを特徴として
構成しているので、エッチングなどのウエット法と異な
り、成膜用のフィルムが不必要な上、ウエットエッチン
グの工程がないため金属膜表面の清浄性を保ちやすくな
っている。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the tenth aspect of the present invention, a multilayer film is formed on the entire surface, and at least the outer peripheral portion of the bonding surface or the peripheral portion of the through hole 2a in the outermost metal film is formed by using an ion beam. Unlike the wet method such as etching, it is not necessary to use a film for film formation and there is no wet etching process, so it is easy to maintain the cleanliness of the metal film surface. ing.

【0023】請求項13記載の発明は、請求項10記載の発
明において、最表面の金属膜直下の金属膜における接合
表面の外周縁部または貫通孔2a周縁部を酸化させた後、
最表面の金属膜を形成することを特徴として構成してい
るので、接合表面に凹凸がなくなっている。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the tenth aspect of the present invention, after oxidizing the outer peripheral edge of the bonding surface or the peripheral edge of the through hole 2a in the metal film immediately below the outermost metal film,
The feature is that the outermost metal film is formed, so that there is no unevenness on the bonding surface.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を以下に添
付図を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0025】図1ないし図3を用いて、この実施の形態
の一つの半導体圧力センサを以下に説明する。
One semiconductor pressure sensor according to this embodiment will be described below with reference to FIGS.

【0026】図1はこの実施の形態の半導体圧力センサ
を構成する部品の一例を示す断面図であり、感圧チップ
3を金属台座5に接合した状態のものである。図2また
は図3は上記の部品を用いて形成される半導体圧力セン
サをそれぞれ示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of components constituting a semiconductor pressure sensor according to the present embodiment, in which a pressure-sensitive chip 3 is joined to a metal pedestal 5. FIG. 2 or FIG. 3 is a cross-sectional view showing a semiconductor pressure sensor formed using the above components.

【0027】図1に示すように、この半導体圧力センサ
を構成する部品は、シリコン素子1に感圧ダイヤフラム
1aを形成し、このシリコン素子1とガラス台座2とを接
合して感圧チップ3を形成し、この感圧チップ3におけ
るガラス台座2の一表面に軟ろう6に接着する接合用金
属膜4を形成して金属台座5への接合表面とし、この接
合表面を金属台座5に軟ろう6によって接合して形成さ
れている。
As shown in FIG. 1, the components constituting this semiconductor pressure sensor include a silicon element 1 and a pressure-sensitive diaphragm.
1a, the silicon element 1 and the glass pedestal 2 are joined to form a pressure-sensitive chip 3, and a bonding metal film 4 adhered to a soft solder 6 on one surface of the glass pedestal 2 in the pressure-sensitive chip 3. Is formed as a joining surface to the metal pedestal 5, and this joining surface is joined to the metal pedestal 5 by the soft solder 6.

【0028】金属台座5としてはコバール、42アロイな
どの合金が用いられる。また、ガラス台座2の材質とし
ては、シリコン素子1と近似の線膨張係数を有する材
料、例えば硼珪酸ガラスなどが用いられている。
As the metal pedestal 5, an alloy such as Kovar or 42 alloy is used. As a material of the glass pedestal 2, a material having a linear expansion coefficient similar to that of the silicon element 1, for example, borosilicate glass or the like is used.

【0029】この感圧チップ3は、シリコンチップ1と
反対側の面を接合表面とし、軟ろう6としてたとえば半
田を用いて、金属台座5に接合されているが、この場
合、前記接合表面の外周縁部を除く部分に接合用金属膜
4を形成している。つまり、この接合用金属膜4は軟ろ
う6に良く接着し、ガラス台座2に強力に接着するよう
な構成に形成されているものであって、接合表面の感圧
チップ3側面近傍このような接合用金属膜4がないた
め、半田が付着しない構造となっているのである。
The pressure-sensitive chip 3 is joined to the metal pedestal 5 using a surface opposite to the silicon chip 1 as a joining surface, and using, for example, solder as the soft solder 6. The bonding metal film 4 is formed in a portion excluding the outer peripheral edge. In other words, the bonding metal film 4 is formed so as to adhere well to the soft solder 6 and to strongly adhere to the glass pedestal 2. Since there is no bonding metal film 4, the structure is such that solder does not adhere.

【0030】図2には一つの半導体圧力センサの完成状
態が示されている。つまり、以上のようにして感圧チッ
プ3と金属台座5とが接合形成された部品に、信号引き
出しピン9をワイヤボンディングなどで電気的に接続
し、圧力導入穴付きのカバー10を、感圧チップ3を覆っ
た状態に取り付けて形成されている。
FIG. 2 shows a completed state of one semiconductor pressure sensor. That is, the signal extraction pin 9 is electrically connected by wire bonding or the like to the component where the pressure-sensitive chip 3 and the metal pedestal 5 are joined as described above, and the cover 10 with the pressure introducing hole is pressure-sensitive. It is formed so as to cover the chip 3.

【0031】また、図3に示される半導体圧力センサで
は、カバー10内に液体を封入して、この液体を介して圧
力を検知するように構成されている。
In the semiconductor pressure sensor shown in FIG. 3, a liquid is sealed in the cover 10, and the pressure is detected through the liquid.

【0032】図4ないし図6を用いて、この実施の形態
の一つの半導体圧力センサを以下に説明する。
One semiconductor pressure sensor according to this embodiment will be described below with reference to FIGS.

【0033】図4は半導体圧力センサを構成する上記の
ものとは異なる部品の一例を示す断面図であり、感圧チ
ップ3を金属台座5に接合した状態のものである。図5
または図6は、上記の部品における金属台座5を異なる
形状のものとして形成される半導体圧力センサをそれぞ
れ示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a part of the semiconductor pressure sensor, which is different from the above-described parts, in a state where the pressure-sensitive chip 3 is joined to the metal pedestal 5. FIG.
Alternatively, FIG. 6 is a cross-sectional view showing a semiconductor pressure sensor in which the metal pedestal 5 in the above-described component is formed to have a different shape.

【0034】図4に示すように、この部品では前記図1
のものとは異なり、ガラス台座2に貫通孔2aが形成さ
れ、この貫通孔2aから検出しようとする圧力を感圧ダイ
ヤフラム1aに導くように、感圧ダイヤフラム1aを貫通孔
2aの位置に合致させて、シリコン素子1とガラス台座2
とを接合して感圧チップ3が形成されている。そして、
この部品では、接合表面の貫通孔2a周縁部をも除いて接
合用金属膜4が形成され、この接合表面を圧力導入孔5a
を備えた金属台座5に、圧力導入孔5aと貫通孔2aとの中
心を略合致させて、軟ろう6によって接合されている。
As shown in FIG. 4, in this part, as shown in FIG.
Unlike the glass pedestal, a through-hole 2a is formed in the glass pedestal 2. The pressure-sensitive diaphragm 1a is formed through the through-hole 2a so as to guide the pressure to be detected from the through-hole 2a to the pressure-sensitive diaphragm 1a.
2a, the silicon element 1 and the glass pedestal 2
To form a pressure-sensitive chip 3. And
In this part, the joining metal film 4 is formed except for the peripheral portion of the through hole 2a on the joining surface.
Are joined to each other by a soft solder 6 with the center of the pressure introducing hole 5a and the center of the through hole 2a substantially matching each other.

【0035】図5の半導体圧力センサでは、パイプの開
口部分を金属台座5として形成し、この金属台座5と信
号引き出しピン9とを、合成樹脂などの封止材料から形
成されるベース部11に一体に突出形成し、このベース部
11にカバー10を取り付けている。
In the semiconductor pressure sensor shown in FIG. 5, the opening of the pipe is formed as a metal pedestal 5, and the metal pedestal 5 and the signal extraction pin 9 are attached to a base portion 11 made of a sealing material such as a synthetic resin. The base part is formed integrally
The cover 10 is attached to 11.

【0036】また、図6の半導体圧力センサでは、ベー
ス部11を上方開口の容器として形成し、このベース部11
の底部に同様なパイプ状の金属台座5を突出させるとと
もに、信号引き出しピン9を水平方向に突出させ、ベー
ス部11の上方の開口部に平板蓋状のカバー10を取り付け
ている。
In the semiconductor pressure sensor shown in FIG. 6, the base 11 is formed as a container having an upper opening.
The same metal base 5 of a pipe shape is protruded from the bottom, and the signal extraction pin 9 is protruded in the horizontal direction. A flat cover 10 is attached to the opening above the base 11.

【0037】以上のような半導体圧力センサでは、ガラ
ス台座2の接合表面の外周縁部または貫通孔2a周縁部に
接合用金属膜4がなく、この部分に軟ろう6が接着しな
い構造になっている。このため、軟ろう6の硬化に伴っ
て発生する応力がガラス台座2の外周部または貫通孔2a
内壁面に伝わりにくくなっている。したがって、ガラス
台座2に存在するマイクロクラックを起点とする破損が
起こりにくくなって、耐久性、耐熱性が向上した信頼性
が高い半導体圧力センサになっている。つまり、ガラス
台座2の外形および貫通孔2aはダイシングソーまたは超
音波ホーンなどの機械的な加工によって形成され、この
ような機械的加工によってマイクロクラックができてい
るのであって、このマイクロクラックがあるがゆえにガ
ラス台座2の機械的強度が低下しているのである。そし
て、軟ろう6を用いた接合加工によって、接合部に応力
を発生しこの応力が内在されて強度がより弱い状態にな
りやすいのであるが、上記したように前記応力がマイク
ロクラックが形成されている部分に伝わりにくなって、
強度が高く耐食性、耐熱性などの信頼性に優れたものに
なっているのである。
The above-described semiconductor pressure sensor has a structure in which the bonding metal film 4 is not provided on the outer peripheral edge of the bonding surface of the glass pedestal 2 or the peripheral edge of the through hole 2a, and the soft solder 6 does not adhere to this portion. I have. Therefore, the stress generated due to the hardening of the soft solder 6 is caused by the outer peripheral portion of the glass pedestal 2 or the through hole 2a.
It is hard to reach the inner wall. Therefore, damage originating from microcracks existing in the glass pedestal 2 is unlikely to occur, and a highly reliable semiconductor pressure sensor having improved durability and heat resistance is provided. That is, the outer shape of the glass pedestal 2 and the through-hole 2a are formed by mechanical processing such as a dicing saw or an ultrasonic horn, and micro cracks are formed by such mechanical processing. For this reason, the mechanical strength of the glass pedestal 2 is reduced. Then, by the joining process using the soft solder 6, a stress is generated in the joining portion, and the stress is liable to be in a state where the stress is present and the strength is weaker. It ’s hard to get to where you are,
It has high strength and excellent reliability such as corrosion resistance and heat resistance.

【0038】また、図7に示すように、圧力導入孔5aの
径を貫通孔2aの径より小さく形成するとより好ましい。
このような構造によれば、ガラス台座2より広い面積で
金属台座5軟ろう6に接着している。このため、軟ろう
6の熱収縮をガラス台座2より金属台座5が大きく保持
することになり、ガラス台座2の貫通孔2a表面に加わる
応力が減少し、ガラス台座2を破損させにくくなってお
り、より耐久性、耐熱性などの信頼性が向上している。
As shown in FIG. 7, it is more preferable that the diameter of the pressure introducing hole 5a is smaller than the diameter of the through hole 2a.
According to such a structure, the metal pedestal 5 is bonded to the soft solder 6 with an area larger than the glass pedestal 2. For this reason, the metal pedestal 5 holds the heat shrinkage of the soft solder 6 more than the glass pedestal 2, the stress applied to the surface of the through hole 2a of the glass pedestal 2 is reduced, and the glass pedestal 2 is hardly damaged. Reliability such as durability and heat resistance is improved.

【0039】また、軟ろう6として、Au-20Sn 、Au-12G
e 、Au-3Siなどの金系の半田材料を用いることも好まし
く、このような半田材料は耐食性、耐熱性が高く、接合
部の耐食性、耐熱性をより向上させることができる。
As the soft solder 6, Au-20Sn, Au-12G
e, It is also preferable to use a gold-based solder material such as Au-3Si, and such a solder material has high corrosion resistance and heat resistance, and can further improve the corrosion resistance and heat resistance of the joint.

【0040】図8〜図10を用いて、この実施の形態にお
ける半導体圧力センサの一つの製造方法を以下に説明す
る。
One method of manufacturing the semiconductor pressure sensor according to this embodiment will be described below with reference to FIGS.

【0041】図8〜図10はそれぞれ異なる製造方法を示
し、(A) ないし(E) にそれぞれの工程における製品
の状態を示している。
FIGS. 8 to 10 show different manufacturing methods, and FIGS. 8A to 8E show the state of the product in each step.

【0042】図8に示す製造方法について以下に説明す
る。この製造方法では、以下の1)〜5)の工程を行っ
て半導体圧力センサ製造しており、特に、ガラス台座2
における金属台座5への接合表面の外周縁部を除く部分
に接合用金属膜4を形成することを特徴として構成して
いる。 1)ガラスウエハ7の一方の面を接合表面とし、この接
合表面に軟ろう6に接着する接合用金属膜4を形成する
工程 2)シリコンウエハ8に感圧ダイヤフラム1aを形成する
工程 3)ガラスウエハ7の接合用金属膜4が形成された面と
反対側の面にシリコンウエハ8を陽極接合する工程 4)上記ガラスウエハ7とシリコンウエハ8との接合体
を個々の感圧ダイヤフラム1aを有する小片に切断し、こ
の小片のシリコンウエハ8の部分をシリコン素子1と
し、ガラスウエハ8の部分をガラス台座2とした感圧チ
ップ3を形成する工程 5)上記感圧チップ3の接合表面を金属台座5に軟ろう
6によって接合する工程また、(B) または(C) に示
すように、シリコンウエハ7としては、半導体単結晶ウ
エハなどが用いられ、このシリコンウエハ7の一面か
ら、エッチングにより有底穴を形成し、多数のダイヤフ
ラムを形成している。そして、ダイヤフラムの有底穴と
反対側の面に拡散歪ゲージを形成して、感圧ダイヤフラ
ム1aを形成している。このような拡散歪ゲージを形成す
る処理は、シリコンウエハ7全面を熱処理により酸化形
成した絶縁層を選択マスクとし、フォトエッチングによ
り所望箇所にのみ開口された窓から、部分的に、例えば
ボロン等の不純物を熱拡散している。
The manufacturing method shown in FIG. 8 will be described below. In this manufacturing method, a semiconductor pressure sensor is manufactured by performing the following steps 1) to 5).
Is characterized in that the bonding metal film 4 is formed on a portion other than the outer peripheral edge of the bonding surface to the metal pedestal 5. 1) A step of forming one surface of a glass wafer 7 as a bonding surface and forming a bonding metal film 4 adhered to a soft solder 6 on the bonding surface 2) A step of forming a pressure-sensitive diaphragm 1a on a silicon wafer 8 3) Glass Step of anodically bonding the silicon wafer 8 to the surface of the wafer 7 opposite to the surface on which the bonding metal film 4 is formed 4) The bonded body of the glass wafer 7 and the silicon wafer 8 is provided with individual pressure-sensitive diaphragms 1a. Step of cutting into small pieces and forming the pressure-sensitive chips 3 with the silicon wafer 8 portions of the small pieces as the silicon elements 1 and the glass wafer 8 portions with the glass pedestals 5) The bonding surface of the pressure-sensitive chips 3 is made of metal Step of bonding to the pedestal 5 with the soft solder 6 As shown in (B) or (C), as the silicon wafer 7, a semiconductor single crystal wafer or the like is used. From the blind hole is formed by etching to form a plurality of diaphragms. Then, a diffusion strain gauge is formed on the surface of the diaphragm opposite to the bottomed hole to form the pressure-sensitive diaphragm 1a. In the process of forming such a diffusion strain gauge, the insulating layer formed by oxidizing the entire surface of the silicon wafer 7 is used as a selection mask, and a window, which is opened only at a desired position by photoetching, is partially formed of, for example, boron. Impurities are thermally diffused.

【0043】また、ガラスウエハ8としては、シリコン
ウエハ7と線膨張係数が類似した材料、例えば、硼珪酸
ガラスウエハなどが用いられ、その一方の面に最表面に
接合用金属膜4を有する多層膜として、ガラス側からTi
/Pt/Au、Ti/Ni/Au、Ti/Pd/Au、Cr/Pt/Au、Cr/Ni/Auまた
はCr/Pd/Auの3層の金属膜が形成している。なお、これ
らの金属種は元素記号で示している。この多層膜は、
(A) に示すように、略正方形に多数形成され、マトリ
クス状に配列されている。この場合、多層膜の間隔は、
シリコンウエハ7に形成された感圧ダイヤフラム1aと等
ピッチであって、約0.4mm 程度の隙間をあけて形成され
ている。
As the glass wafer 8, a material having a similar linear expansion coefficient to the silicon wafer 7, for example, a borosilicate glass wafer or the like is used, and a multilayer film having the bonding metal film 4 on the outermost surface on one surface thereof is used. As a film, Ti from the glass side
Three metal films of / Pt / Au, Ti / Ni / Au, Ti / Pd / Au, Cr / Pt / Au, Cr / Ni / Au or Cr / Pd / Au are formed. Note that these metal species are indicated by element symbols. This multilayer film
As shown in (A), many are formed in a substantially square shape and arranged in a matrix. In this case, the interval between the multilayer films is
It is formed at the same pitch as the pressure-sensitive diaphragm 1a formed on the silicon wafer 7 and with a gap of about 0.4 mm.

【0044】上記それぞれの金属膜の厚さは、金が500
〜5000オングストローム、その他金属は2000オングスト
ロームである。また、上記のようにマトリクス状に配列
形成するには、全面に三層の金属膜を形成した後、フォ
トレジスト膜を密着させ、露光現像によってフォトレジ
ストパターンを形成した後、例えば、王水などによって
それぞれの金属膜をエッチングして不要部を選択的に除
去するとよい。なお、このとき、最表層の金膜だけを除
去してもよく、これは、エッチレートが異なる3種類の
金属膜をエッチングするより、最表層だけのエッチング
であって容易となるからであり、この最表層の金属膜が
軟ろう6に対して接着性を有する接合用金属膜4となっ
ているのである。また、フォトレジスト膜はエッチング
後除去される。
The thickness of each metal film is 500 for gold.
5,000 Angstroms and 2000 Angstroms for other metals. Further, in order to form an array in a matrix as described above, after forming a three-layer metal film on the entire surface, a photoresist film is adhered, and a photoresist pattern is formed by exposure and development. It is preferable to selectively remove unnecessary portions by etching the respective metal films. At this time, only the outermost gold film may be removed. This is because the etching of only the outermost layer is easier than the etching of three types of metal films having different etch rates. The outermost metal film is the bonding metal film 4 having adhesiveness to the soft solder 6. The photoresist film is removed after the etching.

【0045】(B) に示すように、多層膜を形成後、シ
リコンウエハ7の有底穴と、ガラスウエハの多層膜の中
心とが一致するように、シリコンウエハ7の有底孔の形
成された面とガラスウエハ8の多層膜が形成されていな
い面とを陽極接合によって接合する。
As shown in (B), after the formation of the multilayer film, the bottomed hole of the silicon wafer 7 is formed so that the bottomed hole of the silicon wafer 7 and the center of the multilayer film of the glass wafer coincide with each other. And the surface of the glass wafer 8 on which the multilayer film is not formed is bonded by anodic bonding.

【0046】この後、(C) に示すように、ガラスウエ
ハ8に形成した多層膜の隙間より薄いダイシングソーに
よって、多層膜の隙間のセンター部分で切断し、シリコ
ンウエハ8の部分をシリコン素子1とし、ガラスウエハ
7の部分をガラス台座2とした感圧チップ3を形成す
る。
Thereafter, as shown in FIG. 4C, the silicon wafer 1 is cut at the center of the gap between the multilayer films by a dicing saw thinner than the gap between the multilayer films formed on the glass wafer 8. Then, the pressure-sensitive chip 3 having the glass wafer 7 as the glass pedestal 2 is formed.

【0047】さらに、(D) に示すように、感圧チップ
3を軟ろう6として錫系半田、金系半田などの半田を用
いて金属台座5に接合する。錫系半田としてはSn-0〜1
0.5Sb、Sn-0〜5Ag などがある。金系半田はAu-20Sn な
どを用いることができる。これらの半田はフラックスを
含有せず、窒素あるいは還元雰囲気中で加熱接合され
る。
Further, as shown in (D), the pressure-sensitive chip 3 is made into a soft solder 6 and joined to the metal pedestal 5 using a solder such as a tin-based solder or a gold-based solder. Sn-0 ~ 1 for tin solder
0.5Sb, Sn-0-5Ag, etc. Au-20Sn or the like can be used as the gold-based solder. These solders do not contain flux and are joined by heating in a nitrogen or reducing atmosphere.

【0048】この後、(E) に示すように、シリコン素
子1と信号引き出しピン9とをワイヤボンディングなど
で電気的に接続し、シリコン素子1のワイヤボンディン
グ部ををシリコンゲルで封止し、カバー10を嵌着させて
半導体圧力センサを完成させている。
Thereafter, as shown in (E), the silicon element 1 and the signal extraction pin 9 are electrically connected by wire bonding or the like, and the wire bonding portion of the silicon element 1 is sealed with silicon gel. The semiconductor pressure sensor is completed by fitting the cover 10.

【0049】図9に示す製造方法について以下に説明す
る。この製造方法では、以下の1)〜5)の工程を行っ
て半導体圧力センサを製造しており、特に、ガラス台座
2における金属台座5への接合表面の貫通孔2a周縁部を
除く部分に接合用金属膜4を形成することを特徴として
構成している。 1)ガラスウエハ7の一方の面を接合表面とし、貫通孔
2aと軟ろう6とに接着する接合用金属膜4とを形成する
工程 2)シリコンウエハ8に感圧ダイヤフラム1aを配列形成
する工程 3)ガラスウエハ7の接合用金属膜4が形成された面と
反対側の面に、感圧ダイヤフラム1aと貫通孔2aとの位置
を略一致させて、シリコンウエハ8を陽極接合する工程 4)上記ガラスウエハ7とシリコンウエハ8との接合体
を個々の感圧ダイヤフラム1aと貫通孔2aとを有する小片
に切断し、この小片のシリコンウエハ8の部分をシリコ
ン素子1とし、ガラスウエハ7の部分をガラス台座2と
した感圧チップ3を形成する工程 5)上記感圧チップ3の接合表面を、圧力導入孔5aを有
する金属台座5に、貫通孔2aと圧力導入孔5aを連通させ
て、金属台座5に軟ろう6によって接合する工程つま
り、この製造方法では、前述の図8に示した方法と異な
り、ガラスウエハ7に貫通孔2aを形成して感圧チップ3
を形成し、圧力導入孔5aを有する金属台座5に、貫通孔
2aと圧力導入孔5aを連通させて、金属台座5に感圧チッ
プ3を接合している。したがって、このように製造され
るこの半導体圧力センサでは、検出しようとする圧力
は、圧力導入孔5aから貫通孔2aを経て、感圧チップ1の
感圧ダイヤフラム1aに達することになる。
The manufacturing method shown in FIG. 9 will be described below. In this manufacturing method, the semiconductor pressure sensor is manufactured by performing the following steps 1) to 5). In particular, the semiconductor pressure sensor is bonded to a portion of the glass pedestal 2 excluding the periphery of the through hole 2a on the bonding surface to the metal pedestal 5. It is characterized by forming a metal film 4 for use. 1) One surface of the glass wafer 7 is used as a bonding surface and a through hole
Step of forming bonding metal film 4 bonded to 2a and soft solder 6 2) Step of forming pressure sensitive diaphragm 1a on silicon wafer 8 3) Surface of glass wafer 7 on which bonding metal film 4 is formed Step of anodically bonding the silicon wafer 8 with the position of the pressure-sensitive diaphragm 1a and the position of the through-hole 2a substantially coincident with each other on the surface opposite to the surface of the glass wafer 7 and the silicon wafer 8 Step of cutting into small pieces having a pressure diaphragm 1a and a through-hole 2a, and forming the pressure-sensitive chips 3 having the silicon wafer 8 as a silicon element 1 and the glass wafer 7 as a glass pedestal 2 in the small piece 5). A step of joining the bonding surface of the pressure-sensitive chip 3 to the metal pedestal 5 having the pressure introducing hole 5a by connecting the through-hole 2a and the pressure introducing hole 5a to the metal pedestal 5 with the soft solder 6; So, the above figure Unlike the method shown in FIG. 8, a through hole 2a is formed in a glass wafer
And a through hole is formed in the metal pedestal 5 having the pressure introducing hole 5a.
The pressure-sensitive chip 3 is joined to the metal pedestal 5 by making the 2a communicate with the pressure introducing hole 5a. Therefore, in the semiconductor pressure sensor manufactured as described above, the pressure to be detected reaches the pressure-sensitive diaphragm 1a of the pressure-sensitive chip 1 from the pressure introducing hole 5a via the through hole 2a.

【0050】また、接合用金属膜4は、少なくとも貫通
孔2a近傍0.1mm に、残存しないように形成される。
The bonding metal film 4 is formed so as not to remain at least 0.1 mm in the vicinity of the through hole 2a.

【0051】また、上記貫通孔2aは、超音波加工によっ
て形成されるものであって、この場合、この貫通孔2a
は、接合用金属膜4を形成する前後いづれでもよい。
The through hole 2a is formed by ultrasonic processing. In this case, the through hole 2a
May be before or after the bonding metal film 4 is formed.

【0052】また、この図の製造方法では、(E) に示
すように、金属台座5をパイプの開口部として形成し、
このパイプの通路を圧力導入孔5aとしており、この金属
台座5と信号引き出しピン9とを、合成樹脂などの封止
材料から成るベース部11に一体に突出形成し、ベース部
11にカバー10を取り付けている。
In the manufacturing method shown in this figure, the metal pedestal 5 is formed as an opening of a pipe as shown in FIG.
The passage of the pipe is formed as a pressure introducing hole 5a, and the metal pedestal 5 and the signal extraction pin 9 are integrally formed on a base portion 11 made of a sealing material such as a synthetic resin to form a projection.
The cover 10 is attached to 11.

【0053】図10に示す製造方法について以下に説明す
る。この製造方法では、上記図9の製造方法において、
ガラス台座2における金属台座5への接合表面の貫通孔
2a周縁部のみならず、この接合表面の外周縁部をも除い
た部分に接合用金属膜4を形成している。
The manufacturing method shown in FIG. 10 will be described below. In this manufacturing method, in the manufacturing method of FIG.
Through hole in the surface of the glass pedestal 2 joined to the metal pedestal 5
The bonding metal film 4 is formed not only at the peripheral edge of the 2a but also at the portion excluding the outer peripheral edge of the bonding surface.

【0054】以上のような製造方法によれば、接合用金
属膜4をガラス台座2における接合表面の外周縁部ない
し貫通孔2a周縁部を除く部分に限定して形成する簡単な
工程によって、軟ろう6の硬化にともなって発生し、ガ
ラス台座2の側面に伝わる応力が減少している。したが
って、ガラス台座2を破損させにくくなっており、耐久
性、耐熱性などの信頼性が向上した半導体圧力センサを
容易に製造することができる。
According to the above-described manufacturing method, the bonding metal film 4 is formed in a simple step limited to the portion of the glass pedestal 2 other than the outer peripheral edge of the bonding surface or the peripheral edge of the through hole 2a. The stress that occurs with the hardening of the solder 6 and is transmitted to the side surface of the glass pedestal 2 is reduced. Therefore, the glass pedestal 2 is hardly damaged, and a semiconductor pressure sensor with improved reliability such as durability and heat resistance can be easily manufactured.

【0055】なお、上記のいずれの製造方法において
も、接合用金属膜4の外形を略方形に形成しているが、
略円形に形成することも好ましく、この場合、ガラス台
座2に加わる応力が角部などに集中することがなくて均
一になるので、ガラス台座2を破損させにくくなり、耐
久性、耐熱性などの信頼性をより向上させた半導体圧力
センサを製造することができる。
In each of the above-described manufacturing methods, the outer shape of the bonding metal film 4 is formed in a substantially rectangular shape.
It is also preferable that the glass pedestal 2 is formed in a substantially circular shape. In this case, the stress applied to the glass pedestal 2 is uniform without being concentrated on corners and the like, so that the glass pedestal 2 is hardly damaged, and durability, heat resistance, etc. A semiconductor pressure sensor with further improved reliability can be manufactured.

【0056】また、貫通孔2aが形成されたガラスウエハ
7をフッ酸系溶液を用いて表面エッチングした後、接合
用金属膜4を形成することも好ましい方法である。この
場合、ガラスウエハ7の表面が平滑化され、破壊の起点
となる表面のマイクロクラックが除去されるので、この
点からもガラス台座2を破損させにくくなり、耐熱性な
どの信頼性をより向上させた半導体圧力センサを製造す
ることができる。
It is also a preferable method to form the bonding metal film 4 after the surface of the glass wafer 7 having the through holes 2a formed thereon is etched using a hydrofluoric acid-based solution. In this case, the surface of the glass wafer 7 is smoothed, and microcracks on the surface serving as a starting point of destruction are removed, so that the glass pedestal 2 is hardly damaged from this point, and reliability such as heat resistance is further improved. The semiconductor pressure sensor thus manufactured can be manufactured.

【0057】また、全面に多層膜を形成し、この多層膜
の最表面層を接合用金属膜4として、接合表面の外周縁
部または貫通孔2a周縁部を、イオンビームによって除去
するようにしてもよい。この場合、エッチングなどのウ
エット法と異なり、成膜用のフィルムが不必要な上、ウ
エットエッチングの工程がないため表面の清浄性を保ち
やすく、安定した接着力を有する接合用金属膜4を形成
することができる。
A multilayer film is formed on the entire surface, and the outermost edge of the bonding surface or the edge of the through hole 2a is removed by an ion beam using the outermost surface layer of the multilayer film as the bonding metal film 4. Is also good. In this case, unlike a wet method such as etching, a film for film formation is not required, and since there is no wet etching step, the surface can be easily kept clean and a bonding metal film 4 having stable adhesive strength can be formed. can do.

【0058】また、図11ないし図13に示すように、接合
用金属膜4を含む多層膜を形成することも好ましい製造
方法の一つである。
As shown in FIGS. 11 to 13, forming a multilayer film including the bonding metal film 4 is also a preferable manufacturing method.

【0059】これらの図は、多層膜が形成されたそれぞ
れ異なるガラスウエハ7を、(A)に平面図として、
(B) に断面図として示している。
In these figures, different glass wafers 7 each having a multilayer film formed thereon are shown as plan views in FIG.
(B) shows a sectional view.

【0060】これらの図に示すように、上記多層膜は最
下層4c、中間層4bおよび表面層4aの三層構成に形成され
ているものであって、最下層4cをチタンまたはクロム、
中間層4bを白金、ニッケルまたはパラジウム、接合用金
属膜4である表面層4aを金によって成膜するようにして
いる。このような金属種の層構成によれば、最下層4cが
ガラス台座2に強力に密着するとともに、中間層4bがよ
いバリヤーとなっているので、陽極接合時に拡散等の問
題が起こって、接合用金属膜4の性能が劣化することが
防止されるので好ましい。
As shown in these figures, the multilayer film is formed in a three-layer structure of a lowermost layer 4c, an intermediate layer 4b, and a surface layer 4a, and the lowermost layer 4c is made of titanium or chromium.
The intermediate layer 4b is formed of platinum, nickel or palladium, and the surface layer 4a which is the bonding metal film 4 is formed of gold. According to the layer structure of such a metal type, the lowermost layer 4c strongly adheres to the glass pedestal 2 and the intermediate layer 4b serves as a good barrier. This is preferable because the performance of the metal film 4 for use is prevented from deteriorating.

【0061】そして、以上の三層の内、特に最表面の金
属膜である表面層4aを、接合表面の外周縁部または貫通
孔2a周縁部を除く部分に限定して形成するようにしてお
り、多層構成の下層は全面に成膜するだけとなるので、
多層膜を容易に形成することができている。
Of the three layers, the surface layer 4a, which is the outermost metal film, is formed so as to be limited to the outer peripheral portion of the bonding surface or the portion other than the peripheral portion of the through hole 2a. , Because the lower layer of the multi-layer structure is only formed on the entire surface,
A multilayer film can be easily formed.

【0062】より具体的には、図11のものは、ガラスウ
エハ7に貫通孔2aを形成しない場合を示しており、表面
層4aの金属膜を、接合表面の外周部に限定して除去され
た状態に形成している。また、図12または図13のもの
は、貫通孔2aを形成する場合であって、除去する範囲
を、図12では貫通孔2aの周縁部に限定し、図13では、接
合表面の外周部と貫通孔2aの周縁部に限定している。
More specifically, FIG. 11 shows a case where the through hole 2a is not formed in the glass wafer 7, and the metal film of the surface layer 4a is removed by limiting it to the outer peripheral portion of the bonding surface. It is formed in the state where it was set. 12 or 13 is a case where the through-hole 2a is formed, the removal range is limited to the peripheral portion of the through-hole 2a in FIG. 12, and FIG. It is limited to the periphery of the through hole 2a.

【0063】また、図14の(A) または(B) に示すよ
うに、少なくとも表面層4aの金属膜の外形を略円形に形
成することも好ましい方法の一つである。なお、(A)
の図はガラスウエハ7に貫通孔2aが形成されていないも
のを示し、(B) の図は貫通孔2aが形成されている場合
を示している。これらの場合、ガラス台座2に加わる応
力が、矩形の場合のように、角部に集中することがな
く、均一になっているので、ガラス台座2を破損させに
くくなって、耐熱性、耐久性の向上した半導体圧力セン
サを製造することができる。
As shown in FIG. 14 (A) or (B), it is also a preferable method to form at least the outer shape of the metal film of the surface layer 4a into a substantially circular shape. (A)
3B shows a case where the through hole 2a is not formed in the glass wafer 7, and FIG. 4B shows a case where the through hole 2a is formed. In these cases, the stress applied to the glass pedestal 2 is uniform without being concentrated on the corners as in the case of a rectangular shape, so that the glass pedestal 2 is hardly damaged, and heat resistance and durability are improved. , A semiconductor pressure sensor with improved characteristics can be manufactured.

【0064】また、少なくとも表面層4aの金属膜を、イ
オンビームを照射して、走査することによって除去して
もよく、接合用金属膜4の表面を清浄に保って、軟ろう
6との接着力のよい接合を行うことができる。
Further, at least the metal film of the surface layer 4a may be removed by irradiating with an ion beam and scanning, so that the surface of the bonding metal film 4 is kept clean and adhered to the soft solder 6. Powerful bonding can be performed.

【0065】また、図15ないし図17に示すように、最表
面の金属膜のベースとなる下地層を形成することも好ま
しい製造方法の一つである。
As shown in FIGS. 15 to 17, forming a base layer serving as a base of the outermost metal film is also a preferable manufacturing method.

【0066】これらの図は、最表面の金属膜のベースと
なる下地層が形成されたそれぞれ異なるガラスウエハ7
を、(A) に平面図として、(B) に断面図として示し
ている。
These figures show different glass wafers 7 on which an underlayer serving as a base of the outermost metal film is formed.
(A) is a plan view and (B) is a cross-sectional view.

【0067】これらの図に示すように、この製造方法で
は、接合用金属膜4の最表面の金属層直下の金属膜表面
にあって、接合表面の外周縁部または貫通孔2a周縁部を
酸化させて残した後、最表面の金属膜として金膜を形成
するのである。この場合、金膜が全面に形成され、接合
表面に凹凸がなくなっている。
As shown in these figures, in this manufacturing method, the outer peripheral edge of the bonding surface or the peripheral edge of the through hole 2a on the surface of the metal film immediately below the outermost metal layer of the bonding metal film 4 is oxidized. After that, a gold film is formed as the outermost metal film. In this case, the gold film is formed on the entire surface, and the bonding surface has no irregularities.

【0068】より詳しくは、ガラスウエハ7側から最下
層4cとしてチタンまたはクロムを成膜し、さらに中間層
4bとしてニッケルまたはパラジウムを成膜する。これら
の最下層4cまたは中間層4bの金属膜の厚さは2000オング
ストローム程度としている。
More specifically, titanium or chromium is formed as the lowermost layer 4c from the glass wafer 7 side,
Nickel or palladium is deposited as 4b. The thickness of the metal film of the lowermost layer 4c or the intermediate layer 4b is about 2000 Å.

【0069】そして、中間層4bの金属膜表面全面を酸化
させて酸化膜12を形成した後、フォトレジスト膜を密着
させ、露光現像によってフォトレジストパターンを形成
した後、酸化膜12をエッチングによって選択的に除去
し、フォトレジスト膜を除去した後、表面層4aとなる金
膜を形成するようにしている。
After the entire surface of the metal film of the intermediate layer 4b is oxidized to form an oxide film 12, a photoresist film is adhered, a photoresist pattern is formed by exposure and development, and the oxide film 12 is selected by etching. Then, after removing the photoresist film, a gold film serving as the surface layer 4a is formed.

【0070】また、これらの図の内、図15は貫通孔2aを
有しないガラスウエハ7を示し、この場合、略方形に酸
化膜12をエッチング除去しているが、円形に除去しても
よい。また、図16は貫通孔2aを形成したガラスウエハ7
を示し、接合表面の貫通孔2a周縁部のみに酸化膜12を残
している。また、図17は同様に貫通孔2aを形成したガラ
スウエハ7を示し、接合表面の外周縁部および貫通孔2a
周縁部にその外形を略円形に酸化膜12を残しているが、
略方形または矩形に酸化膜12を残してもよい。
In these figures, FIG. 15 shows a glass wafer 7 having no through hole 2a. In this case, the oxide film 12 is removed by etching in a substantially square shape, but may be removed in a circular shape. . FIG. 16 shows a glass wafer 7 having a through hole 2a formed therein.
The oxide film 12 is left only on the peripheral edge of the through hole 2a on the bonding surface. FIG. 17 shows a glass wafer 7 in which a through-hole 2a is similarly formed.
Although the oxide film 12 is left on the periphery with a substantially circular outer shape,
Oxide film 12 may be left in a substantially square or rectangular shape.

【0071】以上のようにして形成されるガラスウエハ
7を用いて形成される感圧チップ3を、錫系半田または
金系半田などの半田で金属台座5に接合する場合、接合
時に、最表面の金膜は半田中に溶融して、下地層表面に
酸化膜12が存在する部分は半田をはじき(ディウエッテ
ィング)、半田の接合表面への付着が阻止される。一
方、酸化膜12がない部分は、半田が付着し、金属台座4
と感圧チップ3との接合部を形成することになる。
When the pressure-sensitive chip 3 formed by using the glass wafer 7 formed as described above is joined to the metal pedestal 5 with solder such as tin-based solder or gold-based solder, the outermost surface is required at the time of joining. The gold film is melted in the solder, and the portion where the oxide film 12 exists on the surface of the underlayer repels the solder (dewetting), thereby preventing the solder from adhering to the bonding surface. On the other hand, in the portion where the oxide film 12 is not present, the solder adheres and the metal pedestal 4
And the pressure-sensitive chip 3 is formed.

【0072】[0072]

【発明の効果】請求項1記載の発明では、ガラス台座の
接合表面の外周縁部に接合用金属膜がないので、この外
周縁部に軟ろうが接着しない構造になっている。このた
め、軟ろうの硬化に伴って発生する応力がガラス台座の
側面に伝わりにくくなっており、ガラス台座側面に存在
するマイクロクラックを起点とする破損が起こりにくく
なっている。したがって、耐久性、耐熱性が向上した信
頼性が高い半導体圧力センサになっている。
According to the first aspect of the present invention, since there is no bonding metal film on the outer peripheral edge of the joining surface of the glass pedestal, the structure is such that soft solder does not adhere to the outer peripheral edge. For this reason, the stress generated due to the hardening of the soft solder is less likely to be transmitted to the side surface of the glass pedestal, and breakage starting from microcracks existing on the side surface of the glass pedestal is less likely to occur. Therefore, a highly reliable semiconductor pressure sensor having improved durability and heat resistance is provided.

【0073】請求項2記載の発明では、ガラス台座の接
合表面の少なくとも貫通孔周縁部に接合用金属膜がない
ので、この貫通孔周縁部に軟ろうが接着しない構造にな
っている。このため、軟ろうの硬化に伴って発生する応
力がガラス台座の貫通孔内壁面に伝わりにくくなってお
り、ガラス台座の貫通孔内壁面に存在するマイクロクラ
ックを起点とする破損が起こりにくくなっている。した
がって、耐久性、耐熱性が向上した信頼性が高い半導体
圧力センサになっている。
According to the second aspect of the present invention, since there is no bonding metal film at least at the peripheral edge of the through hole on the bonding surface of the glass pedestal, the structure is such that soft solder does not adhere to the peripheral edge of the through hole. For this reason, the stress generated due to the hardening of the soft solder is less likely to be transmitted to the inner wall surface of the through hole of the glass pedestal, and the damage starting from the micro crack existing on the inner wall surface of the through hole of the glass pedestal is less likely to occur. I have. Therefore, a highly reliable semiconductor pressure sensor having improved durability and heat resistance is provided.

【0074】請求項3記載の発明では、軟ろうとして金
系の半田材料を用いているので、この軟ろうによる接合
部の耐食性、耐熱性が向上している。
According to the third aspect of the present invention, since a gold-based solder material is used as the soft solder, the corrosion resistance and the heat resistance of the joining portion due to the soft solder are improved.

【0075】請求項4記載の発明では、軟ろうの熱収縮
をガラス台座より広い面積で接着している金属台座が大
きく保持するため、ガラス台座の貫通孔表面に加わる応
力が減少している。したがって、ガラス台座を破損させ
にくくなっており、耐久性、耐熱性などの信頼性が向上
している。
According to the fourth aspect of the present invention, the thermal shrinkage of the soft solder is largely held by the metal pedestal bonded in a larger area than the glass pedestal, so that the stress applied to the through hole surface of the glass pedestal is reduced. Therefore, the glass pedestal is hardly damaged, and the reliability such as durability and heat resistance is improved.

【0076】請求項5記載の発明では、接合用金属膜を
接合表面の外周縁部を除く部分に限定して形成する簡単
な工程によって、軟ろうの硬化にともなって発生しガラ
ス台座の側面に伝わる応力が減少している。したがっ
て、ガラス台座を破損させにくくなっており、耐久性、
耐熱性などの信頼性が向上した半導体圧力センサを容易
に製造することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, by a simple process of forming the bonding metal film limited to a portion other than the outer peripheral portion of the bonding surface, the metal film is generated along with the hardening of the soft solder and is formed on the side surface of the glass pedestal. The transmitted stress is reduced. Therefore, it is difficult to break the glass pedestal, durability,
A semiconductor pressure sensor having improved reliability such as heat resistance can be easily manufactured.

【0077】請求項6記載の発明では、接合用金属膜を
接合表面の少なくとも貫通孔周縁部を除く部分に限定す
ることによって、軟ろうの硬化にともなって発生しガラ
ス台座の貫通孔内面に伝わる応力が減少している。した
がって、ガラス台座を破損させにくくなっており、耐久
性、耐熱性などの信頼性が向上している。
According to the sixth aspect of the present invention, by limiting the joining metal film to at least the portion of the joining surface other than the peripheral edge of the through hole, the metal film is generated along with the hardening of the soft solder and is transmitted to the inner surface of the through hole of the glass pedestal. Stress is reduced. Therefore, the glass pedestal is hardly damaged, and the reliability such as durability and heat resistance is improved.

【0078】請求項7記載の発明では、軟ろうの硬化に
ともなってガラス台座の側面および貫通孔内面に伝わる
応力が減少している。したがって、ガラス台座をより破
損させにくくなっており、耐久性、耐熱性などの信頼性
が向上している。
According to the seventh aspect of the present invention, the stress transmitted to the side surface of the glass pedestal and the inner surface of the through hole is reduced with the hardening of the soft solder. Therefore, the glass pedestal is less likely to be damaged, and the reliability such as durability and heat resistance is improved.

【0079】請求項8記載の発明では、接合用金属膜の
外形に角部がなく、ガラス台座に加わる応力が前記角部
などに集中することがなくて、均一になっている。した
がって、ガラス台座を破損させにくくなっている。
According to the eighth aspect of the invention, the outer shape of the bonding metal film has no corners, and the stress applied to the glass pedestal does not concentrate on the corners and the like, and is uniform. Therefore, it is difficult to damage the glass pedestal.

【0080】請求項9記載の発明では、フッ酸系溶液を
用いた表面エッチングによって、ガラスウエハの表面が
平滑化され、破壊の起点となる表面のマイクロクラック
が除去されている。したがって、ガラス台座を破損させ
にくくなっており、耐久性、耐熱性などの信頼性が向上
している。
According to the ninth aspect of the present invention, the surface of the glass wafer is smoothed by the surface etching using the hydrofluoric acid solution, and the microcracks on the surface which is the starting point of the destruction are removed. Therefore, the glass pedestal is hardly damaged, and the reliability such as durability and heat resistance is improved.

【0081】請求項10記載の発明では、最表面の金属膜
のみを加工することになって、多層構成の下層は全面に
成膜するだけであり、接合用金属膜を形成する工程が容
易になっている。請求項11記載の発明では、接合用金属
膜が適正な金属種の三層構成になっているので、陽極接
合時に拡散等の問題が起こって、接合用金属膜の性能が
劣化することが防止されている。したがって、ガラス台
座とシリコン素子との接合信頼性が高い半導体圧力セン
サを製造することができる。
According to the tenth aspect of the present invention, only the outermost surface metal film is processed, and the lower layer of the multilayer structure is merely formed on the entire surface, so that the step of forming the bonding metal film can be easily performed. Has become. According to the eleventh aspect of the present invention, since the bonding metal film has a three-layer structure of an appropriate metal type, it is possible to prevent a problem such as diffusion at the time of anodic bonding and to prevent the performance of the bonding metal film from deteriorating. Have been. Accordingly, it is possible to manufacture a semiconductor pressure sensor having high bonding reliability between the glass pedestal and the silicon element.

【0082】請求項12記載の発明では、イオンビームを
用いているので、エッチングなどのウエット法と異な
り、成膜用のフィルムが必要なく、最表面の不要部の金
属膜の除去が容易になっている。また、ウエットエッチ
ングの工程がないため、接合用金属膜表面の清浄性を保
ちやすく、接合信頼性が向上している。
In the twelfth aspect of the present invention, since an ion beam is used, unlike a wet method such as etching, a film for film formation is not required, and the removal of an unnecessary portion of the metal film on the outermost surface is facilitated. ing. Further, since there is no wet etching step, the surface of the bonding metal film can be easily kept clean, and the bonding reliability is improved.

【0083】請求項13記載の発明では、酸化層が最表面
の金属膜の隙間に存在し、接合表面に凹凸がなくなって
いる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the oxide layer exists in the gap between the metal films on the outermost surface, so that the bonding surface has no irregularities.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態の半導体圧力センサを構成
する部品の一例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of components constituting a semiconductor pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上の半導体圧力センサの一例を示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of the semiconductor pressure sensor according to the first embodiment.

【図3】同上の半導体圧力センサの異なる例を示す断面
図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a different example of the semiconductor pressure sensor according to the first embodiment;

【図4】同上の半導体圧力センサを構成する部品の異な
る例を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a different example of components constituting the semiconductor pressure sensor according to the first embodiment.

【図5】同上の半導体圧力センサの一例を示す断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view showing an example of the semiconductor pressure sensor according to the first embodiment.

【図6】同上の半導体圧力センサの異なる例を示す断面
図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a different example of the semiconductor pressure sensor according to the first embodiment.

【図7】同上の半導体圧力センサを構成する部品のさら
に異なる例を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing still another example of components constituting the semiconductor pressure sensor of the above.

【図8】同上の半導体圧力センサの製造方法を示す説明
図であって、(A) ないし(E) にそれぞれの工程にお
ける製品の状態を示している。
FIG. 8 is an explanatory view showing a method of manufacturing the semiconductor pressure sensor according to the first embodiment, wherein (A) to (E) show states of products in respective steps.

【図9】同上の半導体圧力センサの製造方法を示す説明
図であって、(A) ないし(E) にそれぞれの工程にお
ける製品の状態を示している。
FIGS. 9A to 9E are explanatory views showing a method for manufacturing the semiconductor pressure sensor according to the first embodiment, and show states of products in respective steps in FIGS.

【図10】同上の半導体圧力センサの製造方法を示す説明
図であって、(A) ないし(E) にそれぞれの工程にお
ける製品の状態を示している。
FIGS. 10A to 10E are explanatory diagrams illustrating a method for manufacturing the semiconductor pressure sensor according to the first embodiment, and show states of products in respective steps. FIGS.

【図11】同上の半導体圧力センサの製造方法における一
工程の接合用金属膜が形成されたガラスウエハを、
(A) に平面図として、(B) に断面図として示してい
る。
FIG. 11 illustrates a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to the first embodiment.
(A) is a plan view, and (B) is a cross-sectional view.

【図12】同上の半導体圧力センサの製造方法における一
工程の接合用金属膜が形成されたガラスウエハを、
(A) に平面図として、(B) に断面図として示してい
る。
FIG. 12 illustrates a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to the first embodiment.
(A) is a plan view, and (B) is a cross-sectional view.

【図13】同上の半導体圧力センサの製造方法における一
工程の接合用金属膜が形成されたガラスウエハを、
(A) に平面図として、(B) に断面図として示してい
る。
FIG. 13 illustrates a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to the first embodiment.
(A) is a plan view, and (B) is a cross-sectional view.

【図14】同上の半導体圧力センサの製造方法における一
工程の接合用金属膜が形成されたガラスウエハの一例を
平面図として、(A) または(B) に断面図として示し
ている。
FIG. 14 is a plan view showing an example of a glass wafer on which a bonding metal film is formed in one step in the method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, and FIG. 14A or FIG.

【図15】同上の半導体圧力センサの製造方法における一
工程の接合用金属膜が形成されたガラスウエハを、
(A) に平面図として、(B) に断面図として示してい
る。
FIG. 15 illustrates a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to the first embodiment.
(A) is a plan view, and (B) is a cross-sectional view.

【図16】同上の半導体圧力センサの製造方法における一
工程の接合用金属膜が形成されたガラスウエハを、
(A) に平面図として、(B) に断面図として示してい
る。
FIG. 16 illustrates a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to the first embodiment.
(A) is a plan view, and (B) is a cross-sectional view.

【図17】同上の半導体圧力センサの製造方法における一
工程の接合用金属膜が形成されたガラスウエハを、
(A) に平面図として、(B) に断面図として示してい
る。
FIG. 17 shows a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to the first embodiment.
(A) is a plan view, and (B) is a cross-sectional view.

【図18】従来例の同上の半導体圧力センサの製造方法を
示し、(A) の図は同半導体圧力センサの断面図、
(B) および(C) は、製造工程途中の状態を示す断面
図である。
18A and 18B show a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to a conventional example, and FIG. 18A is a cross-sectional view of the semiconductor pressure sensor;
(B) and (C) are cross-sectional views showing states during the manufacturing process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン素子 1a 感圧ダイヤフラム 2 ガラス台座 2a 貫通孔 3 感圧チップ 4 接合用金属膜 4a 表面層 4b 中間層 4c 最下層 5 金属台座 5a 圧力導入孔 6 軟ろう 7 シリコンウエハ 8 ガラスウエハ 9 信号引き出しピン 10 カバー 11 ベース部 12 酸化膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon element 1a Pressure sensitive diaphragm 2 Glass pedestal 2a Through hole 3 Pressure sensitive chip 4 Bonding metal film 4a Surface layer 4b Intermediate layer 4c Lowermost layer 5 Metal pedestal 5a Pressure introduction hole 6 Soft solder 7 Silicon wafer 8 Glass wafer 9 Signal extraction Pin 10 Cover 11 Base 12 Oxide film

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン素子に感圧ダイヤフラムを形成
し、このシリコン素子とガラス台座とを接合して感圧チ
ップを形成し、この感圧チップにおけるガラス台座の一
表面に軟ろうに接着する接合用金属膜を形成して金属台
座への接合表面とし、この接合表面を金属台座に軟ろう
によって接合して成る半導体圧力センサにおいて、接合
表面の外周縁部を除く部分に接合用金属膜を形成して成
ることを特徴とする半導体圧力センサ。
1. A pressure-sensitive diaphragm is formed on a silicon element, the silicon element is bonded to a glass pedestal to form a pressure-sensitive chip, and the pressure-sensitive chip is softly bonded to one surface of the glass pedestal. Forming a metal film for use as a bonding surface to a metal pedestal, and bonding the bonding surface to the metal pedestal with a soft solder to form a bonding metal film on a portion of the bonding surface excluding an outer peripheral portion. A semiconductor pressure sensor characterized by comprising:
【請求項2】 シリコン素子に感圧ダイヤフラムを形成
し、ガラス台座に貫通孔を形成し、感圧ダイヤフラムを
貫通孔の位置に合致させて、シリコン素子とガラス台座
とを接合して感圧チップを形成し、この感圧チップにお
ける貫通孔が開口しているガラス台座の表面を接合表面
とし、圧力導入孔を備えた金属台座に、圧力導入孔と貫
通孔とを連通させて、前記接合表面を軟ろうによって金
属台座に接合して成る半導体圧力センサにおいて、接合
表面の少なくとも貫通孔周縁部を除く部分に接合用金属
膜を形成して成ることを特徴とする半導体圧力センサ。
2. A pressure-sensitive chip by forming a pressure-sensitive diaphragm in a silicon element, forming a through hole in a glass pedestal, aligning the pressure-sensitive diaphragm with the position of the through-hole, and joining the silicon element and the glass pedestal. Forming a surface of the glass pedestal where the through-hole in the pressure-sensitive chip is open as a bonding surface, and connecting the pressure-introducing hole and the through-hole to a metal pedestal having a pressure-introducing hole; A semiconductor pressure sensor in which a bonding metal film is formed on at least a portion of a bonding surface except a peripheral portion of a through hole in a semiconductor pressure sensor which is bonded to a metal pedestal with a soft solder.
【請求項3】 軟ろうとして金系の半田材料を用いて成
ることを特徴とする請求項2記載の半導体圧力センサ。
3. The semiconductor pressure sensor according to claim 2, wherein the soft solder is made of a gold-based solder material.
【請求項4】 圧力導入孔の径を貫通孔の径より小さく
形成して成ることを特徴とする請求項2記載の半導体圧
力センサ。
4. The semiconductor pressure sensor according to claim 2, wherein the diameter of the pressure introducing hole is smaller than the diameter of the through hole.
【請求項5】 以下の1)〜5)の工程を経て製造され
ることを特徴とする半導体圧力センサの製造方法におい
て、ガラス台座における金属台座への接合表面の外周縁
部を除く部分に接合用金属膜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。 1)ガラスウエハの一方の面を接合表面とし、この接合
表面に軟ろうに接着する接合用金属膜を形成する工程 2)シリコンウエハに複数の感圧ダイヤフラムを配列形
成する工程 3)ガラスウエハの接合用金属膜が形成された面と反対
側の面にシリコンウエハを陽極接合する工程 4)上記ガラスウエハとシリコンウエハとの接合体を個
々の感圧ダイヤフラムと接合用金属膜とを有する小片に
切断し、この小片のシリコンウエハの部分をシリコン素
子とし、ガラスウエハの部分をガラス台座とした感圧チ
ップを形成する工程 5)上記感圧チップの接合表面を金属台座に軟ろうによ
って接合する工程
5. A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, which is manufactured through the following steps 1) to 5): bonding to a portion other than an outer peripheral portion of a bonding surface of a glass pedestal to a metal pedestal. A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, comprising forming a metal film for use. 1) a step of forming one surface of a glass wafer as a bonding surface, and forming a bonding metal film that adheres to the bonding surface with a soft solder 2) a step of arranging and forming a plurality of pressure-sensitive diaphragms on a silicon wafer 3) a step of forming a glass wafer Step of anodically bonding the silicon wafer to the surface opposite to the surface on which the bonding metal film is formed. 4) The bonded body of the glass wafer and the silicon wafer is converted into small pieces having individual pressure-sensitive diaphragms and bonding metal films. Step of cutting and forming a pressure-sensitive chip using the silicon wafer portion of the small piece as a silicon element and the glass wafer portion as a glass pedestal 5) Step of bonding the bonding surface of the pressure-sensitive chip to a metal pedestal with a soft solder
【請求項6】 以下の1)〜5)の工程を経て製造され
ることを特徴とする半導体圧力センサの製造方法におい
て、ガラス台座における金属台座への接合表面の貫通孔
周縁部を除く部分に接合用金属膜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。 1)ガラスウエハの一方の面を接合表面とし、貫通孔と
軟ろうに接着する接合用金属膜とを形成する工程 2)シリコンウエハに複数の感圧ダイヤフラムを配列形
成する工程 3)ガラスウエハの接合用金属膜が形成された面と反対
側の面に、感圧ダイヤフラムを貫通孔の位置に合致させ
て、シリコンウエハを陽極接合する工程 4)上記ガラスウエハとシリコンウエハとの接合体を個
々の感圧ダイヤフラムと貫通孔とを有する小片に切断
し、この小片のシリコンウエハの部分をシリコン素子と
し、ガラスウエハの部分をガラス台座とした感圧チップ
を形成する工程 5)上記感圧チップの接合表面を、圧力導入孔を有する
金属台座に、貫通孔と圧力導入孔を連通させて、金属台
座に軟ろうによって接合する工程
6. A method of manufacturing a semiconductor pressure sensor, which is manufactured through the following steps 1) to 5): a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor, the method including: A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, comprising forming a bonding metal film. 1) A step of forming one surface of a glass wafer as a bonding surface and forming a through hole and a bonding metal film bonded to a soft solder 2) A step of arranging and forming a plurality of pressure-sensitive diaphragms on a silicon wafer 3) A step of forming a glass wafer Anodically bonding the silicon wafer by aligning the pressure-sensitive diaphragm with the position of the through-hole on the surface opposite to the surface on which the bonding metal film is formed. 4) The bonded body of the glass wafer and the silicon wafer is individually Cutting into small pieces having a pressure-sensitive diaphragm and through-holes, and forming a pressure-sensitive chip using the silicon wafer portion of the small piece as a silicon element and the glass wafer portion as a glass pedestal. A step of joining a joining surface to a metal pedestal having a pressure introduction hole, communicating the through hole and the pressure introduction hole, and joining the metal pedestal with a soft solder.
【請求項7】 ガラス台座における金属台座への接合表
面の外周縁部および貫通孔周縁部を除く部分に接合用金
属膜を形成することを特徴とする請求項6記載の半導体
圧力センサの製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to claim 6, wherein a bonding metal film is formed on a portion of the glass pedestal other than an outer peripheral portion and a through-hole peripheral portion of a bonding surface to the metal pedestal. .
【請求項8】 接合用金属膜の外形を略円形に形成する
ことを特徴とする請求項5ないし7のいずれかに記載の
半導体圧力センサの製造方法。
8. The method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to claim 5, wherein the outer shape of the bonding metal film is formed in a substantially circular shape.
【請求項9】 貫通孔が形成されたガラスウエハをフッ
酸系溶液を用いて表面エッチングすることを特徴とする
請求項6または7のいずれかに記載の半導体圧力センサ
の製造方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to claim 6, wherein the surface of the glass wafer having the through-hole formed therein is etched using a hydrofluoric acid-based solution.
【請求項10】 最表面の金属膜を接合用金属膜とした多
層膜を形成することを特徴とする請求項5ないし9のい
ずれかに記載の半導体圧力センサの製造方法。
10. The method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to claim 5, wherein a multilayer film is formed using the outermost metal film as a bonding metal film.
【請求項11】 多層膜を最下層、中間層および表面層の
三層構成とし、最下層をチタンまたはクロム、中間層を
白金、ニッケルまたはパラジウム、表面層を金によって
成膜することを特徴とする請求項10記載の半導体圧力セ
ンサの製造方法。
11. The multi-layered film has a three-layer structure of a lowermost layer, an intermediate layer and a surface layer, wherein the lowermost layer is formed of titanium or chromium, the intermediate layer is formed of platinum, nickel or palladium, and the surface layer is formed of gold. 11. The method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to claim 10, wherein
【請求項12】 全面に多層膜を形成し、イオンビームを
用いて少なくとも最表面の金属膜における接合表面の外
周縁部または貫通孔周縁部を除去することを特徴とする
請求項10記載の半導体圧力センサの製造方法。
12. The semiconductor according to claim 10, wherein a multilayer film is formed on the entire surface, and at least an outer peripheral portion of a bonding surface or a peripheral portion of a through hole in the outermost metal film is removed by using an ion beam. Manufacturing method of pressure sensor.
【請求項13】 最表面の金属膜直下の金属膜における接
合表面の外周縁部または貫通孔周縁部を酸化させた後、
最表面の金属膜を形成することを特徴とする請求項10記
載の半導体圧力センサの製造方法。
13. After oxidizing an outer peripheral portion or a through-hole peripheral portion of the bonding surface in the metal film immediately below the outermost metal film,
11. The method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to claim 10, wherein a metal film on the outermost surface is formed.
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JP2000241274A (en) * 1999-02-23 2000-09-08 Matsushita Electric Works Ltd Semiconductor pressure sensor, manufacture thereof and parts thereof

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