JPS58102124A - Semiconductor pressure sensor - Google Patents

Semiconductor pressure sensor

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JPS58102124A
JPS58102124A JP20183981A JP20183981A JPS58102124A JP S58102124 A JPS58102124 A JP S58102124A JP 20183981 A JP20183981 A JP 20183981A JP 20183981 A JP20183981 A JP 20183981A JP S58102124 A JPS58102124 A JP S58102124A
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JP
Japan
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glass
thickness
pressure
diaphragm
filler
Prior art date
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Pending
Application number
JP20183981A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunji Shiromizu
白水 俊次
Shozo Sato
佐藤 正三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58102124A publication Critical patent/JPS58102124A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/147Details about the mounting of the sensor to support or covering means

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent poor hermetical sealing and adverse effect of strain due to residual stress, by using a glass material which includes a filler and has a reversible property with respect to the repetition of the heating and fusing, as a bonding agent which bonds a pressure sensitive pellet and a seat. CONSTITUTION:The pressure sensitive pellet 11 comprising a piezoelectric resistance gage 13 and a diaphragm 12 is bonded to the silicon seat 14 by a glass bonding layer 15. A filler is mixed in the glass bonding layer 15. The glass bonding layer 15 comprises a glass material which has reversible property with respect to repetition of heating and fusing and has a thickness of 50mum-130mum. In this constitution, the thickness l of the glass bonding layer 15a is specified within the range of 50mum-130mum. Therefore decrease in bonding force due to the size of the filler element and the breakdown of the diaphragm due to the rise T of the glass bonding layer can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 @@0技術分野 本発明線量−性に富みlI#ltl性の高いダイヤフラ
ム構造の半導体圧力センサに関する。
Detailed Description of the Invention @@0 Technical Field The present invention relates to a semiconductor pressure sensor having a diaphragm structure with high dose characteristics and high lI#ltl characteristics.

尭@O背景技術 半導体結晶が圧力中応力によって歪を受けると、その抵
抗値が変化することはピエゾ効果として知られている。
BACKGROUND TECHNOLOGY When a semiconductor crystal is strained by stress during pressure, its resistance value changes, which is known as the piezo effect.

このピエゾ効果現象を有効に利用して各種の半導体圧力
センtが開@され、ま九近年の半導体XC技術と結合し
て、小形で属性能な圧力センサが夾現されてiる。
Various semiconductor pressure sensors have been developed by effectively utilizing this piezo effect phenomenon, and by combining it with semiconductor XC technology in recent years, compact pressure sensors with superior performance have been realized.

第1fgは高精度工業用に開発されている半導体拡散ダ
イヤフラム形圧力七ンサO構造を示す模式図である。こ
のセンサは、n−81(10G)面単結晶からなる10
g+s口のベレット1の中央部に、その表面から約4〜
口0径で7 Oam1i&の厚みに加工し九起歪グイヤ
7ラム1を設け、このダイヤフラムiの表面に岡えばボ
ロン(2)を短冊状に熱拡散してピエゾ抵抗ゲージSを
設けえ構造を有する。そして、このベレット1は台11
44上に固定されたのちパッケージjKマウントされ、
その電極リードに金属線6によって配−結合される。尚
、台座40貫通孔に連通して投砂られたパイプr杜前記
ダイヤフラム部へ流体圧力を導入するものである。重た
台座4は外部からの、特にパッケージ5からo4がビニ
ジ抵抗ゲージ1に伝わるOを防ぐ、歪遮断材として機能
するものでTo、b、このような構造によって−sO〜
85℃なる広い温縦域に亘りて0.211FB と云う
高い性能を得ている。
1fg is a schematic diagram showing a semiconductor diffusion diaphragm type pressure sensor O structure developed for high-precision industrial use. This sensor consists of 10
At the center of the pellet 1 at the g+s mouth, approximately 4~
The diameter of the diaphragm is machined to a thickness of 7 Oam1i, and a diaphragm 7 ram 1 is provided, and a piezoresistance gauge S is provided by thermally diffusing boron (2) into a rectangular shape on the surface of this diaphragm i. have And this bellet 1 is stand 11
After being fixed on 44, the package jK was mounted,
It is interconnected to the electrode lead by a metal wire 6. In addition, the pipe r-mori, which is connected to the through-hole of the pedestal 40 and is thrown with sand, introduces fluid pressure to the diaphragm portion. The heavy pedestal 4 functions as a strain barrier to prevent O from the outside, especially from the package 5, from being transmitted to the vinyl resistance gauge 1.To, b, with this structure, -sO~
It has achieved a high performance of 0.211 FB over a wide temperature range of 85°C.

ところでこのような高fw寂工業用圧カセンサでは、上
記したような特殊なパッケージ構造を縄用して−る為に
そのコストが非常に高い。オ九パッケージのみならず、
その素子部も折角シリコン材料を用いていながら量産I
C的技術を活かせないま普になっている。また近年では
マイクロコンピュータの蕾反によp半導体圧力セシtを
求める4I求が多いが、この場合、高性能化よpもむし
ろ低価格化が!Iiまれている。
However, such a high fw industrial pressure sensor requires a special package structure as described above, and therefore its cost is extremely high. Not only Oku package,
Although the element part also uses silicon material, mass production is possible.
It has become commonplace to not take advantage of C technology. In addition, in recent years, there have been many requests for 4I to find p-semiconductor pressure in the development of microcomputers, but in this case, it is more important to lower the price than to improve the performance! Ii is covered.

そこで最近では、第BE(p)〜(C)に示す構造の低
コスト型の半導体圧力−ンナが開発されて−る。このセ
ンナは、第1図に示す感圧ダイヤ7ツム1部と台座4部
とを、シリコン拡散プロセスを尋人して量産可能にしえ
ものである。第3図−)において、4鴎口、300s1
1 厚のシリコンペレツ)Zjの中央部には、その裏面
から2−口、40μ票厚のダイヤフラム11が形成され
、このダイヤフラム11部表面に拡散抵抗歪ゲージ11
が設けられている。これらは、第1図に示すものと同僚
に形成され、上記飼では2に4 f/as’の流体圧力
に感応するようになっている。しかしてペレッ)71は
、シリコンを材料とする台座14上にガラス15にょ〕
接着層れてお9、この台W114に設けられ九貫通孔l
#よ6前記ダイヤフラム12へ流体圧力が導入されるよ
うkなっている。この台座14は、先の台座4と同様に
ベレットII上に形成された歪ゲージIJに流体圧力以
外の応力等が加わることを防止するものであシ、できる
@シ厚くするようKしている。尚、一般的には貫通孔1
−の加工技術の制約等によりて1關t −S■t11度
O台座14が用いられている。このような構造の圧力セ
ンサは、第2図(b)(c)K示すように、クリコンウ
ェハli上にマトリックス状に4關口のペレット11を
形成し、このシリコンウェハIrK対して貫通孔16を
設は九ウェハ状の土台IIをガラス籠着@ljを介して
接合したのち、Itlml(C)中央部で示す位置にで
個々のベレットに切断して製造される。この場合、ベレ
ットの拡歇工機は従来のバイポーラICとほぼ同一〇半
導体1機によって達せられ、またダイヤフラムの形成も
アルカリ性S品によるエツチング技#によってなし得る
。これによって、圧カセンー?011作工暢が大幅に改
善堪れ、七O量顧化への大暑な前進が1られて−る。
Therefore, recently, low-cost semiconductor pressure sensors having the structures shown in BE(p) to BE(C) have been developed. In this Senna, one part of the pressure-sensitive diamond 7 and four parts of the pedestal shown in FIG. 1 can be mass-produced by using a silicon diffusion process. In Figure 3-), 4 Oguchi, 300s1
A 40 μm thick diaphragm 11 is formed in the center of the silicon pellet (1 thick silicon pellet) from the back side, and a diffused resistance strain gauge 11 is installed on the surface of this diaphragm 11.
is provided. These are constructed in a similar manner to that shown in FIG. 1, and are adapted to be sensitive to fluid pressures of 2 to 4 f/as' in the above animal. Therefore, Pellet 71 is mounted on a glass 15 on a pedestal 14 made of silicon.
The adhesive layer is 9, and the 9 through-holes are provided on this stand W114.
#6 The fluid pressure is introduced into the diaphragm 12. This pedestal 14, like the previous pedestal 4, prevents stress other than fluid pressure from being applied to the strain gauge IJ formed on the pellet II, and is designed to be as thick as possible. . In addition, generally through hole 1
- Due to limitations in processing technology, etc., a pedestal 14 is used. In the pressure sensor having such a structure, as shown in FIGS. 2(b), (c) and K, four pellets 11 are formed in a matrix on a silicon wafer li, and through holes 16 are formed in this silicon wafer IrK. The structure is manufactured by bonding nine wafer-shaped bases II via a glass cage and then cutting them into individual pellets at the position shown in the center of Itlml (C). In this case, Berrett's expansion device can be achieved using a single semiconductor device, which is almost the same as a conventional bipolar IC, and the diaphragm can also be formed by an etching technique using an alkaline S product. Due to this, the pressure is high? 011 writing fluency has improved significantly, and great progress has been made towards becoming a 70-year-old.

ところがこのような間作法を奥行可能とするには、次の
ような必須条件がある。即ち、第3IQ(b)K示すよ
うにペレツシクエハ110土台ウェハIJとを気密接着
し、且つ素子特性を劣化させな−ことが重畳であシ、従
来では専らクリープ特性の点からハンダガラスが用いら
れてiる。ちなみに第111に示す構造にあっては、ペ
レット1と土台4との接着は素子毎に個々に行われるか
ら、その接着剤の熱膨張係数がシリコンと多少異ってi
ても気密性中票子特性等の劣化を招く處れが殆んどな−
。そこで、熱膨張係数が80X10/’C1作業温度が
1s20℃の東芝ハングカラス参503等が接着剤とし
て用いられている。この場合、シリコンの熱膨張係数を
配慮するよシも、むしろ配線@go許容温縦(Mでは5
50℃)よりガラス接着の作業温度が低いと云うことに
重点がおかれて上記ハンダガラスの一14屋が行われる
。普たこのとき、轟然ハンダガラスとシリコンとの熱膨
張係数の異なシによってペレットIK歪応力が加わシ、
その特性劣化を招くことから、ガラス接着層の厚みを3
0 sm憎縦とでき、るだけ薄し、上記歪応力を小さく
抑えて素子特性を確保することが行われている。
However, in order for this type of intercropping to be effective, the following conditions must be met. That is, as shown in 3rd IQ(b)K, it is necessary to airtightly bond the pellet wafer 110 to the base wafer IJ without deteriorating the device characteristics, and conventionally solder glass has been used solely from the viewpoint of creep characteristics. I'm here. Incidentally, in the structure shown in No. 111, since the pellet 1 and the base 4 are bonded individually for each element, the coefficient of thermal expansion of the adhesive is slightly different from that of silicon.
However, there is almost no risk of deterioration of the airtightness or the properties of the card.
. Therefore, Toshiba Hang Karasu 503, which has a thermal expansion coefficient of 80×10/'C1 and a working temperature of 1 s20° C., is used as the adhesive. In this case, even if consideration is given to the coefficient of thermal expansion of silicon, the permissible temperature of the wiring@go is
The above-mentioned soldering process is carried out with emphasis on the fact that the working temperature for glass bonding is lower than 50°C. At this time, the pellet IK strain stress is applied due to the difference in thermal expansion coefficient between the solder glass and silicon.
The thickness of the glass adhesive layer was reduced to 3.
Efforts are being made to ensure element characteristics by making the device as thin as possible and suppressing the strain stress as low as possible.

背景技術の閥一点 しかるに第2図(b)に示すようにしてウニ八単位で接
着を行う場合、接着剤としてのハンダガラスの熱膨張係
数が大きな間−となる。即ち、先ず、接着面積が大きい
為、その接着に際してウニ八に局所的に残留応力が発生
する。を九こ0残留応力の影響によp1ウェハからベレ
ットを切出し九とき、ガラス接着−珊−に−クツツクが
生じて気密率^が生じ易z、を九前記残貿応力が大暑く
、且つ不均一である為、上記残留応力が諷1[Kよって
変化し、これによる歪の影響によって素子の温Jf:I
fI性が大4iK劣化する。しかも、前述し丸ように接
着層からの影響を軽減する為に接着−を薄くすると、ウ
ェハ自体の厚さの不均一によって気臂不良を起し易−と
云う間融を有している。
One point of the background art However, when bonding is performed in units of sea urchins as shown in FIG. 2(b), the coefficient of thermal expansion of solder glass as an adhesive becomes large. That is, first, since the bonding area is large, residual stress is generated locally in the sea urchin during bonding. Due to the influence of residual stress, when the pellet is cut from the P1 wafer, cracks occur in the glass bond and the airtightness is likely to occur. Since the residual stress is uniform, the above residual stress changes by 1 [K, and the temperature of the element Jf:I
The fI property deteriorates by 4iK. Moreover, as mentioned above, if the adhesive layer is made thinner in order to reduce the influence of the adhesive layer, the wafer itself has the disadvantage that it is likely to suffer from defects due to non-uniform thickness of the wafer itself.

発明の目的 本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、気密不良中&W応力による歪の
愚影響を受けることがなく、しかも量g性に富んだ実用
性の高いダイヤ7ツム形構造の半導体圧力センナを提供
することにある。
Purpose of the Invention The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a practical method which is free from the influence of distortion due to &W stress during poor airtightness, and which is rich in quantitative properties. An object of the present invention is to provide a semiconductor pressure sensor having a diamond-shaped structure with high performance.

発明の概要 本発明は感圧ペレットと半導体材料からなる台座とをガ
ラス接着する接着剤として、フィラーを混入し、且つ加
熱溶融の繰返しに対して可逆性を有する厚さ50#翼乃
至180 swrのガラス材を用いたことを特徴とする
ものである。
Summary of the Invention The present invention uses a filler as an adhesive for bonding a pressure-sensitive pellet and a pedestal made of a semiconductor material to glass, and has a thickness of 50# to 180 swr that is reversible to repeated heating and melting. It is characterized by the use of glass material.

発明の効果 かくして上記の如きガラス材を接着剤として感圧ペレッ
トを形成してなるウェハと土台ウェハとをガラス接着す
れば、その接着ii1に11々のペレットに切出しても
、ガラス接着層における気IIB漏れや、残留応力によ
るアンバランスな歪によって素子特性が劣化する等の不
具合を招くことがない。しかも感圧ペレットと台座とを
安定に接着固定し帰る0で、感圧ペレットの所期0特性
を十分に発揮させることが可能となる。
Effects of the Invention Thus, if the base wafer and the wafer formed into pressure-sensitive pellets are bonded to each other using the glass material described above as an adhesive, even if the adhesive is cut into 11 pellets, the air in the glass bonding layer will be reduced. Problems such as IIB leakage and unbalanced strain due to residual stress will not occur, such as deterioration of element characteristics. Moreover, by stably bonding and fixing the pressure-sensitive pellet and the pedestal at zero, it becomes possible to fully exhibit the desired zero-zero characteristics of the pressure-sensitive pellet.

そして上記した量産工rtao*徴を十分に活かして歩
留シ良く半導体圧力センサを量産することが可能となる
等の絶大なる効果を奏する。
Further, by fully utilizing the above-mentioned mass production process rtao* characteristics, it is possible to mass produce semiconductor pressure sensors with high yield, and other great effects are achieved.

発明の実j1例 ) 以下、図面を参照して本発明の実施ガにつ自説明する。Example of invention ) DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

集施飼に係る半導体圧力センナは第2図←)〜(e) 
K示すプロセスに従って製作され九構造を有するもので
あるが、特に感圧ペレット11とシリコン台座14との
ガラス接着に、フィラーを混入し、且つ加熱溶融の繰返
しに対して可逆性を有する犀さSOμ菖乃至130 #
ll Oガラス材、飼えば8電製ハンダガラス(m名t
、s−0104)を用いたことを%像とする。
Semiconductor pressure sensors related to collective feeding are shown in Figure 2 ←) to (e)
It is manufactured according to the process shown in K and has a nine structure, but in particular, filler is mixed in the glass bonding between the pressure sensitive pellet 11 and the silicon pedestal 14, and the rhinoceros SOμ is reversible against repeated heating and melting. Ayano to 130#
ll O glass material, 8 electric solder glass (m name t
, s-0104) is used.

このようなガラス材をガラス接着剤15として用いるこ
とによって奏される作用効果につ龜、以下述べる。
The effects achieved by using such a glass material as the glass adhesive 15 will be described below.

先ず厚さ30μSt揚度のガラス接着剤を用−九ときの
1気f!i翻れ中その他の不具合を解消する為には、ガ
ラス接着剤15としてで自る@p1感圧ベレット11を
構成してなるシリコンの熱a1強率に近iものを用いる
ことが必要である。
First, use a glass adhesive with a thickness of 30μSt - 1F at 9! In order to eliminate other problems during flipping, it is necessary to use a glass adhesive 15 that is close to the thermal a1 intensity of the silicon that composes the @p1 pressure-sensitive pellet 11. .

しかして、要用のハンダガラスの熱膨張率を下げ、シリ
コンのそれと略等しくする為には、フィラーを混入する
しかその手段がなi0次表は、フィラーを混入し九ハン
グガラスと、フィラーを混入しないハンダガラスの王た
る特性を対比して示したものである。
Therefore, the only way to lower the coefficient of thermal expansion of the required solder glass and make it almost equal to that of silicon is to mix filler. This is a comparison of the main characteristics of solder glass that does not contain any contaminants.

ト 「 この表に示されるように、熱膨張係数が5Ox10−シ
℃@1度以下(81は30X1G/’C)であって、且
つ接着作業一度が560℃以下とするハンダガラスを得
る為には、フィラーの混入が必要となる。このフィラー
粒子の大きさは30〜40μ票atとかなp大自(、シ
かも)−フグガラス中の他の成分とその比重が大暑く異
なる。従って従来のように沈澱法によって接着−15を
形成することが出来ず、例えばその形成にスクリーン印
刷法等を用いゐことが必要となる。
As shown in this table, in order to obtain solder glass that has a thermal expansion coefficient of 5Ox10°C @ 1 degree or less (81 = 30x1G/'C) and a single bonding operation of 560°C or less, , it is necessary to mix a filler.The size of the filler particles is 30 to 40 μm, and the specific gravity is very different from other components in the puffer glass. As such, Adhesive-15 cannot be formed by a precipitation method, and it is necessary to use, for example, a screen printing method or the like for its formation.

そこで今、フィラーを混入したハンダガラスを濤媒に鋳
かし、網目状に孔のあいたスクリーンを用いてシリコン
台座I4上にガラス接着層15を被覆形成する。こOと
き従来の沈#法のように比重の異tDKよってガラス接
着@IIが成分毎に部分的に分離する虞れがない。崗、
上記ガラス接着層15の厚さはスクリーンの厚さと網目
の大きさによりて^精度にコントロールすることが可能
である・ ところが、このようにして形成されえガラス接着QJ5
を用−て感圧ベレット11を形1成して表るシリコンウ
ェハ11とシリコン台座11とを接着する場合、次のよ
うな大きな条件が存在する。そO一つは、フィル−の混
入の多いハンダガラス特有の4ので、他の一つは感圧素
子(ベレット12)J11盲のもOである。これらを左
右する大it条件はガラス接着層15の厚拳である。こ
の厚みによって、気密封着性が大暑(左右される。第S
図は、上記したプロセスに従って111作され、個々の
素子ベレットに切出したのちの気密性を―べたもので、
ヘリウムリークデテタタを用いて針歯され九す−タ量が
10−910−9at/aec以下のものを良、それ以
上のものを不良品としてその製造歩留シを求めたと自の
、接着111Jjの厚みに対する特性を示している。
Therefore, solder glass mixed with a filler is cast in a casting medium, and a glass adhesive layer 15 is coated on the silicon pedestal I4 using a screen having mesh-like holes. At this time, unlike the conventional precipitation method, there is no risk that the glass adhesive @II will be partially separated into components due to the different specific gravity of tDK. Gang,
The thickness of the glass adhesive layer 15 can be precisely controlled by the thickness of the screen and the size of the mesh.
When bonding the silicon wafer 11 formed by forming the pressure-sensitive pellet 11 and the silicon pedestal 11 using the silicon pedestal 11, the following major conditions exist. One of them is 4, which is unique to solder glass with a lot of fill, and the other is O, which is blind to the pressure sensitive element (bellet 12) J11. The major condition that influences these is the thickness of the glass adhesive layer 15. The airtightness depends on this thickness.
The figure shows the airtightness after 111 was made according to the process described above and cut into individual element pellets.
Using a helium leak detector, those with a needle toothed quantity of 10-910-9 at/aec or less were considered good, and those with a helium leakage amount of less than 10-910-9 at/aec were considered defective, and the manufacturing yield was determined. It shows the characteristics with respect to the thickness.

尚、この第3崗に示すものは、ガラス接着剤15として
、8電ガラスL8−0104および東芝番SO3を用い
たときの特性である。この特性が示すように、熱膨張係
数がシリコンと大きく^なる東芝番503ハンダガラヌ
にありては、−着層15の厚みが30−50声諷楢置の
と龜、最もリーク歩留シが艮く、それ以下であっても、
或いは以上であっても歩留シが低下する。41に、餐着
4115の厚みが30s鳳以下の場合には、ウェハのフ
ラットネスに起因して歩留如が低下すると考えられる。
Incidentally, what is shown in this third column is the characteristic when 8den glass L8-0104 and Toshiba No. SO3 are used as the glass adhesive 15. As shown by this characteristic, in Toshiba No. 503 solder glass, which has a larger coefficient of thermal expansion than silicon, the leakage yield is the highest when the thickness of the deposited layer 15 is 30-50 mm. Even if it is less than that,
Or even if it is more than that, the yield is reduced. 41, when the thickness of the plate 4115 is less than 30 seconds, it is considered that the yield rate decreases due to the flatness of the wafer.

つまp薄くなシ過ぎると、ウェハ11.1a間にガラス
接着層1jが2m瘍れ崩(なる為である。また6011
11以上の厚さと表つ九場合には、前記し九熱膨儂係1
110葺^により、ガラス接着−IIKクツツタが生じ
る為と考えられる。
If the tab is too thin, the glass adhesive layer 1j will collapse by 2m between the wafers 11.1a.
In the case of a thickness of 11 or more, the thermal expansion coefficient 1 is as described above.
This is thought to be due to glass adhesion-IIK tsutsugi occurring due to the 110 roof.

これに対して、熱膨張係数がシリコンとa%/m日電ガ
ラスt、5−0104を用い丸場合には、七O犀みを@
 Oam以上とすることによってデータ歩留)が一定化
し、非常に員(なることが示される。然し乍ら、接着層
110厚みが60 swr一度と薄(なると、リーク歩
留如が急激に低下/ する。これは、シリコン台座18上にSO−鳳mto*
さにガラス接着層を仮焼成によって形彫し、しかるのち
素子ウェハ1rと合せて本−成しても、七〇H着が完I
NK行われないことKよって裏付けられる。このことは
フィラー粒子O大暑さがsO〜40 sin 11度の
大暑さであることから、これによりてiラス接着@1i
t)接着力が損われる為であると考えられる。これらの
ことを総合すれば、フィラーを混入し九へンダガラスを
接着剤IJとして用い、その厚みを・Oβ型以上とすれ
ばリーク歩留])0向上な閲ヤ得ることが判る。
On the other hand, when using silicon and Nichiden Glass T, 5-0104 with a thermal expansion coefficient of a%/m, the
It is shown that by setting Oam or more, the data yield becomes constant and becomes very large. However, when the thickness of the adhesive layer 110 becomes as thin as 60 swr, the leakage yield rapidly decreases. This is mounted on the silicon pedestal 18.
Even if the glass adhesive layer is die-cut by pre-baking and then combined with the element wafer 1r to form the final product, it will take 70 hours to finish.
It is confirmed by K that NK is not done. This means that the filler particle O is extremely hot at sO ~ 40 sin 11 degrees, so this makes the i-las adhesion @1i
t) This is thought to be due to loss of adhesive strength. Taking these things together, it can be seen that if a filler is mixed in and nine-hender glass is used as the adhesive IJ, and the thickness is made to be .Oβ type or more, the leakage yield can be improved.

ところが、#Ik!シ九ように感圧素子個有の条件があ
るから、単に上記の如く60#諷以上の厚1としてガラ
ス接着−1it)9件を付しても、これだけによって製
造歩留シの向上を期待することはできない、つま如、素
子の鎖着工楊に起因して個有の制限が生じてくる。
However, #Ik! Since there are conditions specific to pressure-sensitive elements as described above, even if we simply add glass adhesion (1it) to a thickness of 60mm or more as described above, it is expected that this alone will improve the manufacturing yield. It is not possible to do so, however, there are inherent limitations due to the chain construction of the device.

jI4図は、接着作業によって変化するガラス接着@X
Sの状態を模式的に示し良もOである。
Figure jI4 shows glass adhesion @X that changes depending on the adhesion work.
The state of S is schematically shown, and the good state is also O.

尚、第4図において12龜は接着作業前のダイヤフラム
面位置を示し、Ilbは接着作秦後のダイヤフラム面位
置を示している。壇″1l=11龜は接着作業前のガラ
ス接着層を、JJbti接着作東後のガラス接着層を示
している。
In FIG. 4, numeral 12 indicates the diaphragm surface position before the bonding operation, and Ilb indicates the diaphragm surface position after the bonding operation. The column "1l=11" shows the glass adhesive layer before the bonding process, and the glass adhesive layer after the JJbti bonding process.

即ち今、シリコン台座14上にフィラーを混入した8電
ガラスL8−0104  を厚さJ(s=70J111
)K塗布し、これを400℃で仮−威してガラス接着H
Xtt龜を得る。ζOガラヌ豪層着−16a上ベレット
110周辺肉厚ll1O端面を対向接触させ、xzaK
示すダイヤフラム面の位置状態とする。しかるのち、こ
れらO関に約20 t/aaMの圧力を加え、この状態
でN。
That is, now, 8-den glass L8-0104 mixed with filler is placed on the silicon pedestal 14 to a thickness of J (s=70J111
) K was applied, and this was temporarily heated at 400°C to bond the glass H.
Get the Xtt head. xzaK
The position of the diaphragm surface is as shown. After that, a pressure of about 20 t/aaM was applied to these O-separators, and N was added in this state.

を九は空気中で460’C@illに加熱してハンダガ
ラス接着層をSS*すると、ガラス接着ll115bの
厚みl/Ii図中tK示すように減少する。この厚み減
少によって押出されるガラス接着剤は、I[,4孔16
に流出すると共に、その一部紘ダイヤ7ラム12の内1
11に沿ってせシ上る。このせシ上シの^さTは、ガラ
ス接着$IS亀の元の厚み11接着後の厚みtとの間に
、実験的に次のような関係を有している。
When the solder glass adhesive layer is SS* heated to 460'C@ill in air, the thickness l/Ii of the glass adhesive 115b decreases as shown by tK in the figure. The glass adhesive extruded by this thickness reduction is I[, 4 holes 16
At the same time, some of it leaked out to 1 of 12 Hirodia 7 Rams.
Climb up along No. 11. The height T of this selvedge has the following relationship experimentally between the original thickness 11 of the glass-adhesive $IS turtle and the thickness t after adhesion.

r=il(J−s)+s冨Ml−を 崗、鹸述し九ように*1ItWkOガラス績着1lll
JbO犀みtは60s富以上とすることが必要である。
r = il (J-s) + s 冨Ml- is written as follows *1ItWkO glass result 1llll
JbO size t needs to be 60s wealth or more.

しかして、このような関係があるから、接着前のガラス
接着t@SS*の厚みlを大きくしておくと、せ)上〉
量Tが増え、これによってダイヤフラム11を破壊する
ことがある。従って、ダイヤ7う^110#さをLとし
九場合、せ〉上つ九ガラス接着鋼によってダイヤ7ツム
I2が破壊されな−ようにする為には T:2l−t(L とすることが必賛となる。
However, because of this relationship, if the thickness l of the glass bonding t@SS* is increased before bonding, then
The amount T increases, which may destroy the diaphragm 11. Therefore, if the diameter of the diamond 7 is L, then in order to prevent the diamond 7 Tsumu I2 from being destroyed by the glass bonded steel, T: 2l-t(L). Must be praised.

しかしてダイヤフラム12は、シリコンウェハJ r 
tHF 、 HNOs Oa合flK ヨJ*強11+
、[OHKよる強アルカリエツチングによって形成され
る。この場合、ダイヤフラム12以外のシリコシ部分を
上記強酸や強アルカリから保朧する為に、通常81mN
+*がマスクとして用いられるが、この811N4[を
用%Altとしても上記ダイヤフラム12の深さLは高
々200m1ali度である。従って、上記ダイヤフラ
ムIIの破壊を防ぐ為には、ガラス接着層15&の厚み
lを#<130μm に抑えておくことが必要となる。
Therefore, the diaphragm 12 is a silicon wafer J r
tHF, HNOs Oa combinationflK YoJ*strong 11+
, [formed by strong alkaline etching with OHK. In this case, in order to protect the silicone parts other than the diaphragm 12 from the above strong acid or strong alkali, the pressure is usually 81 mN.
+* is used as a mask, and even if this 811N4[ is used as %Alt, the depth L of the diaphragm 12 is at most 200 m1ali degree. Therefore, in order to prevent the diaphragm II from being destroyed, it is necessary to keep the thickness l of the glass adhesive layer 15 & to #<130 μm.

以上のように、フィラーを混入し九ガラス接着剤を用い
てウェハJ7.JJを接着する場合、フィラーの粒子の
大きさに起因する接着力の低下を生じない為の条件、ま
たガラス接着@150せシ上、?によるダイヤフラム1
10砿壊を招かない為の条件として、ガラス接着@II
の厚みlを 50<1<、 13G (,5lift)O1梶11に
定めることが必要となる。
As described above, wafer J7 was mixed with filler and used with nine glass adhesives. When bonding JJ, what are the conditions to prevent the adhesive force from decreasing due to the size of filler particles, and what are the conditions for glass bonding @150cm? Diaphragm 1 by
10 Glass adhesion @II as a condition to avoid damage
It is necessary to set the thickness l to 50<1<, 13G (,5lift)O1.

かくして、このように厚み制限され、且つフィラーを混
入して熱膨張係数を低く抑えたガラス材をガラス接着剤
として用いることによp1気1!F性の間−ヤ接着剤の
せシ上シによる素子破壊を招くことのない、特性の良好
な半導体圧力センナを量産性艮く、且つ歩留シ良く製作
することが可能となる。またガラス接着層からペレット
にアンバランスな歪が加わることもなく、素子特性を十
分に発揮させ得る等の効果を奏する。かくしてここに、
特性の良好な実用性の^い構造の半導体圧力センナを提
供することができる。
Thus, by using a glass material with a limited thickness and a filler mixed in to keep the coefficient of thermal expansion low as a glass adhesive, P1 Q1! It becomes possible to mass-produce a semiconductor pressure sensor with good characteristics without causing damage to the device due to the application of the F-type adhesive on the surface, and with a high yield rate. Further, there is no unbalanced strain applied to the pellet from the glass adhesive layer, and the device characteristics can be fully exhibited. Thus here,
It is possible to provide a semiconductor pressure sensor with good characteristics and a practical structure.

尚、本発明は上記実jiINに限定されるものではなく
、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実厖できる
ことは云う壇でもなi0
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned actual implementation, and it is needless to say that it can be implemented with various modifications without departing from the gist of the invention.

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

第1図は^精度工業用圧力セン10概略構成図、纂2図
(&)〜(C)は汎用膨圧力センナの構造とその製造プ
ロセスを説明する為の図、#!3図はガツヌ書着−の犀
さに対するリーク歩留りの関係を示す図、第4図はガラ
ス接着層の状態を模式的に示す図である。 11−ペレット、Jj−・ダイヤ7ツム、11−ピエゾ
抵抗ゲージ、14−$/リコン台座、15・−ガラス接
着層、16−貫通孔。 出顧人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦31plI!
I 矛3図 ・I− 矛4図
Figure 1 is a schematic configuration diagram of a precision industrial pressure sensor 10, and Figures 2 (&) to (C) are diagrams for explaining the structure of a general-purpose expansion pressure sensor and its manufacturing process. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the leakage yield and the stiffness of the adhesive, and FIG. 4 is a diagram schematically showing the state of the glass adhesive layer. 11-Pellet, Jj-・Diamond 7 Tsum, 11-Piezo resistance gauge, 14-$/recon pedestal, 15-Glass adhesive layer, 16-Through hole. Client agent Patent attorney Takehiko Suzue 31plI!
I- Spear figure 3/I- Spear figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 半導体4板の中央部に形成され九肉薄ダイヤフラムvi
K拡散抵抗層を形成してなる感圧ベレットと、中央部に
圧力導入用の貫通孔を有し上記感圧ベレン)0歪を線断
して感圧ペレット。 周辺肉厚sKガラス接着された半導体材料からなる土台
とを備え、上記土台と感圧ペレットとを接着するガラス
喝は、フィラーを混入し、且つ加熱舒−の繰返しに対し
て可逆性を有すゐ厚さs o sm乃至180声諺のガ
ラス材からなることを**とする半導体圧力センサ。
[Claims] A nine-thin diaphragm vi formed in the center of four semiconductor plates.
A pressure-sensitive pellet formed by forming a K diffusion resistance layer and a pressure-sensitive pellet having a through hole for introducing pressure in the center and cutting the zero strain. A base made of a semiconductor material bonded to glass with a peripheral wall thickness of s K, and a glass plate for bonding the base and the pressure-sensitive pellets contains a filler and is reversible against repeated heating. A semiconductor pressure sensor made of glass material with a thickness of s o sm to 180 mm.
JP20183981A 1981-12-15 1981-12-15 Semiconductor pressure sensor Pending JPS58102124A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61266930A (en) * 1985-05-22 1986-11-26 Omron Tateisi Electronics Co Pressure sensor
JPS63228038A (en) * 1985-11-26 1988-09-22 Nippon Denso Co Ltd Semiconductor pressure transducer

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JPS61266930A (en) * 1985-05-22 1986-11-26 Omron Tateisi Electronics Co Pressure sensor
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