JPS58118159A - 半導体圧力変換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体圧力変換器に係り、特に、自動車用基
準型圧力変換器の製造方法に関する。

一般に自動車用の基準圧型圧力変換器は、シリコンダイ
ヤプラムの一方の面にボロン等の不純物を拡散し、歪計
を形成し、この歪計に測定圧力を導入するため、導入孔
の形成されているガラス基ダイを接着して形成されてい
る。このガラス基ダイは、シリコンダイヤフラムと同一
の＃ｌＩ膨張係数を有しているものが材質として用いら
れる。これは、長期間にわ之っで常に特性が一定に保持
されるようにするためである。また、このガラス基ダイ
を介して導入される圧力が充分シリコンダイヤスラムに
伝達されることが重要める。その定め、シリコンとガラ
ス基グイとかより密に接着する必要がある。そこで、ダ
イヤフラムの材質でろるシリコンの熱膨張係数と基ダイ
の材質であるガラスの熱膨張係数とがほぼ同一であると
ころより、両者を約４００Ｃに加熱し、間材質問に約１
０００Ｖ〜１５００Ｖの電圧上印加することにより接着
剤なしに気密で強固に、しかも無歪状態で接合すること
のできる静電接合（アノ−デックボンディングＪによっ
て接合することが行われている。

このようなセンサチップは、従来、次の如き方法によっ
て製造されている。すなわち、まず、第１に、丸い半導
体（シリコンウェハの両面に、酸化膜を形成する。この
シリコンウェハの表面（主表面）がパッシベーション膜
であり、裏面がマスキング用でるる。第２にエピタキシ
が形成される。このエピタキシは使用目的によって形成
されるものであり、必ず形成されるものではない。

第３に、シリコンウェハに数百側の圧力変換器のチップ
が形成され、各チップの一方の面に歪ゲージが形成され
る。第４に、このシリコンウェハの他方の面にシリコン
ダイヤフラム用の窓の部分（凹陥部）の酸化膜を除去す
る。この窓が開けられると、第５にＫＯＨ溶液等による
アルカリエツチングによって、例えば、１００面のシリ
コン単結晶でろれば、エツチング速度が速いが、１１１
面の方位に対してはエツチング速度が違いことを利用し
て、円垂台の如きエツチング形状を得ている。ダイヤプ
ラムが形成さ九ると第６に、エツチングした面に、圧力
導入孔の形成されているガラス基ダイをアノ−ディック
ボンディングによって接合する。すなわち、第１図に示
す如く、シリコンウェハ１００（図では１チップ分だけ
が示されている］とガラス基ダイ２００．！：を直流電
源３００によって、シリコンウェハ１００ｆＩＩＩＫ…
電極、ガラス基ダイ２００側に←）電極を接続して、高
温（約３００Ｃ〜４０　ＱＣ）Ｋ加熱して約１０００Ｖ
〜１５００Ｖの電圧を印加して接合する。このアノ−デ
ィックボンデインクによってガラス基ダイを接合すると
、第７に、シリコンウェハから１個１個のチップに分け
る。この分ける方法としては、いくつかの方法がとられ
ている。その１″：）ハ、スクライバによってスクライ
ビングといってウェハにキズｔつけてブレーキングする
方法がそれである。ブレーキングは、スクライビングし
次ウェハ全テープに乗せてローラをその上より押圧して
割っていた。ま友、別な方法として、ダイヤフラムを形
成し友後、ウェハをシリコン台座にワックスで取り付け
て、この台座までダイサで切る方法がそれである。これ
らの方法によってチップに分けられると、第８に、テー
プによってカットした場合は、粘着剤を、また、シリコ
ン台座を用いたときはワックスを溶かす溶剤につけてテ
ープｂるいは、台座よりチップを１個１個取りはずす。

各チップに分けられた後筒９に、両心ダミーのシリコン
板にワックスをかけて、その上にチップを配列して機械
洗浄を両面にわたって行なり所定表面粗さを出す。

このように、従来の半導体圧力変換器を製造するに際し
工程をふんでい次。このような従来の方法によって製造
された半導体チップは、アノ−ディックボンデインクし
た後、第２図に示す如く、ガラス基グイ側に反りを生じ
、温度、湿度の変化によってドリフトが生じ零点が安定
しない。すなわち、例えば、高温高湿（８５Ｃ，８５％
）の雰囲気中でｉｏｏ時間、２００時間、５００時間と
置くと、零点が変ってしまう。

このように、従来の方法によって製造された半導体圧力
変換器にあって・は、零点が安定せず高精度のものが得
られないという欠点を有していた。

本発明の目的は、零点の安定し次精度の良い半導体圧力
変換器の製造方法全提供することにるる。

本発明の要旨は次の如くである。すなわち、アノ−ディ
ックボンディングによって高温高圧をかけると、ガラス
基ダイに陰極を接続するため、基ダイの材質でめるガラ
スの成分中のナトリウムイオンＣＮａ’）が表面部に偏
析してきて、表面部の組織自体が変化し物性的に変化し
す）　ＩＪウムがリッチな表面部の熱膨張係数が大きく
なっていることを実験によって確認した。そのため、シ
リコンウェハの熱膨張係数とガラス基ダイの熱膨張係数
とが変化し反りを生じてくる。この反りと、ナ）　ＩＪ
ウムの吸湿性より温度、湿度の変化によって零ｔが変化
することが実験によって確認でき九。そこで、このナト
リウムの偏析する部分を取り除くと、反りが戻り、零点
が安定することも実験で確認できた。したがって、本発
明は、従来の製造工程にガラス基ダイのシリコンウェハ
接着面と反対側の面を全域にわたって除去する工程を設
けることによって零点の安定した精度の良い半導体圧力
変換器の製造方法を提供しようというものである。

以下、本発明の実施例について説明する。

第３図には１本発明に係る半導体圧力変換器の製造方法
の一実施例を示す一工程が示されている。

図において、シリコン基板（シリコンウェハ）ｌの一方
の面には、エピタキシ２が形成されている。このエピタ
キシ２の上面には、ボロン等の拡散抵抗３が複数個拡散
されており、この拡散抵抗３１１を歪ゲージを形成して
いる。この拡散抵抗３には電極４が接続されており、こ
の拡散抵抗３の上面には酸化膜であるパッシベーション
５が形成すれている。また、シリコン基板１の他方の面
には酸化膜でろるパッシベーション６が全面に形成され
ている。このパッシベーション６を形成すると、ダイヤ
プラム形成分の窓の部分の酸化膜であるパツシペーショ
／６を除去し、このパッシベーション６の除去された部
分にＫＯＨのアルカリエツチングが施され、第２図に示
す如くダイヤフラム７が形成される。これは１００面′
のシリコン単結晶を用い、方位によるエツチングレート
の相３＋１を利用して設けられたものでるる。

ここまでの製造方法を示すと次の如くなる。

＋１１　　シリコンウエノ・ｌの一方の面を機械的研磨
をかけて、欠陥のない表面を現出する。

（２）研磨をかけたシリコンウエノ・の上にエピタキシ
２を形成する。

（３）　　シリコンウエノ・ｌの両面に酸化膜であるパ
ッシベーション５，６を形１ｆｆｌｆ　ル。

（４）シリコンウェハｌのエピタキシ２形成面にボロン
等の拡散抵抗３を形成するため、酸化膜の窓開は全する
。

（５）　　この酸化膜の除去された部分にボロン等の拡
散抵抗３を形成する。

（６）　　再びウエノ・の拡散抵抗形成面にパッシベー
ションを形成し、電極４を設ける分の窓開け全行なう。

（力　電極４紫設ける。

（８）　　シリコンウエノ・１の他方の面のアルカリエ
ツチングする大きさの酸化膜を除去する。すなわち、ア
ルカリエツチングで形成するダイヤフラム７の分の窓開
は全行なう。

＋９１　　ＫＯＨ液のアルカリエツチングを行なう。こ
のアルカリエツチングによって、１００面のシリコン単
結晶で１１１而の方位に対するエツチング速度の遅いこ
とを利用して円型台の如きエツチング形状？得る。

次に第５図に示す如く、圧力導入孔８の設けられている
ガラス基ダイ９を直流電源ｌＯによって静電接合する。

このアノ−ディックボンデインクによってガラス基ダイ
９のシリコンウェハ接着面の反対の而にナトリウム（Ｎ
ａ”）ｄｆ偏析する。このナトリウムを除去するため第
６図に示す如く、容器ｌＯ内に入れられているエツチン
グ溶液１１例えばフッ酸につけてガラス基ダイ９の表面
全域にわたってエツチングする。このガラス基ダイ９の
一部除去に、必ずしもエツチングによる方法でなくても
、機械的研磨方法によっても良い。この後シリコンウェ
ハをダイサを用いてダイシングしてチップを形成する。

このチップ１０が形成された状態を示すのが第７図であ
る。この第７図までの工程を第４図図示工程の後示すと
次の如くなる。

０１　　シリコンウェハ１のダイヤフラム７形成面にガ
ラス基ダイ９をアノ−ディックボンデインクによって接
合する。

０υ　シリコンウェハ１のガラス基ダイ９の下面に偏析
するナトリウム（Ｎ８勺を除去する。除去の方法はフッ
酸によってエツチングする方法又は、機械的研磨によっ
て除去する方法等かめる。

ａｚ　　エツチング液を洗浄する。

０３１　　シリコンウェハ１の歪ゲージ毎ダイノングし
てチップ化する。

このようにして形成され友半導体圧力変換器は第８図に
示す如く用いられる。すなわち、シリコンウェハ１を圧
力導入孔８を有するガラス基ダイ９上に取り付け、リー
ドフレーム１２が取り付けられているケーシング１３に
接着剤によってガラス基ダイ９が固着されている。この
ケーシング１３の上部には、キャップ１５が取付けられ
ている。また、シリコンウェハ１に形成されている電極
４とリードフレーム１２とはワイヤ１４によつて接続さ
れている。また、リードフレーム１２は、厚膜基板１６
の素子とワイヤ２１によって接続されている。この厚膜
基板１６と、前記ケーシング１３とはハウジング１８内
に収納固着されている。

このハウジング１８には、ターミナル１９が設けられて
おり、このターミナル１９と厚膜基板１６に設けられて
いるパッド１７とはワイヤ２０によって接続されている
。このハウジング１８内には、防湿その他の面よりゲル
２２が封入されている。

また、このハウジング１８の上部は、カバ２３が取付け
られている。

したがって、本実施例によれば、ガラス基ダイに偏析す
るナトリウムを除去するため第９図に示す如く、従来は
第９図Ａに示す如き特性を示すのに対し、第９図Ｂに示
す如き特性となり、時間的に零点変化を小さくすること
ができる。

以上説明したように、本発明によれば、零点を安定させ
精度金良くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアノーテイツクボンボインクを説明するための
図、第２図は反りを示すための図、第３図は本発明の実
施例を示す＝工程の圧力変換器の構造図、第４図は第３
図図示工程の後の工程ケ示す圧力変換器の構造図、第５
図は８ｇ４図図示工程の後の工程を示す圧力変換器の構
造図、第６図は第５図図示工程の後の工程を示す圧力変
換器の構造図、第７図は第６図図示ウェハをチップ化し
た圧力変換器の構造図、第８図は本実施例を用いて製造
された圧力変換器を装置に組込んだ全体構成図、第９図
は本実施例の特性図である。 ｌ・・・シリコンウェハ、３・・・拡散抵抗、９・・・
ガラス′・１Ｙす１ｒ 車１図 顎２図 、ｌｏｏ　　、 ｌ′ 卑４図 、／　　　、′ ６ 党ｑ図 時間（充）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェハの一方の面に歪ゲージを形成し、前記ウェハ
   の他方の面に圧力導入孔の設けられているガラス基グイ
   全アノーデックボンデインクによって接着して形成する
   半導体圧力変換器の製造方法において、上記ガラス基ダ
   イの上記ウェハ接着面と反対側の面を全域にわたって除
   去する除去工程を設けたことを特徴とする半導体圧力変
   換器の製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の発明において、上記除
   去工程は、機械的研削によって行なうこと″を特徴とす
   る半導体圧力変換器の製造方法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の発明において、−ｈ記
   除去工程は、エツチングによって行なうことを特徴とす
   る半導体圧力変換器の製造方法。