JPS5887812A - 導電性物体と絶縁性物体とを結合するボンディング方法 - 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、一般的には陽極結合技術（ａｎｏｄｉｃｂｏ
ｎｄｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　）により導体と不
導体とを１緒（二結合（接着）させる分野（１関する。

本発明は、更に具体的（二は、圧力変化が容量性基板間
の間隔を変更し、それ（二より検知された圧力に関する
容櫨変化を与える容量性圧力検知素子を製造する陽極結
合技術の分野に関する。

を変更するものであった。かような圧カ倹知素子の１つ
は、本発明と同一譲受人に譲渡されたホー（二よる米国
特許４，２２５，６３２号（二説明されている。かよう
な容量性圧力検知素子（二おいて、１つのコンデンサ基
板は、典型的には、比較的間いベース基板上に収付けら
れ、他方、もう１つのコンデンサ基板は、ベース基板の
コンデンサ基板がら離れて配置され、可撓性ダイアフラ
ム（振動板）上に取付けられる。圧力変化に応答して、
ダイアフラムはたわみ、それ（二よりコンデンサ基板間
の間隔を変化し、検知された圧力を示−ｆ（＃−ｍ（キ
ャパシタンス）変化を与える。

前記に参照した米国特許に説明した如き容量性圧力検知
素子は、検知素子内部（二固定の又は可変の所定基準圧
力を蓄積する内部空所（ｃａｖｉｔｙ）を与え、検知素
子ダイアフラムの外部の圧力がこの基準圧力に関して測
定されるようにする。典型的（二は、ある種の結合材料
は、ベース基板にダイアフラムを取り付けるのに利用さ
れる。この結合材料を使用すると、ダイアフラムとベー
ス基板のコンデンサ基板間の名目上の分離置所（二影響
を与え、従ってこの結合材料の厚さを制御することは、
容量性検知素子の適当な製造を保証するには臨界的とな
る。また、結合材料は、内部苗所（二対して密封シール
の一部分を形成するのに利用される。かような圧力検知
素子は、自動車エンジンを電気的に制御するの（＝利用
される圧力関連容量を与えるため（二、自動車エンジン
の多種の圧力を検知するのに使用される。

ある種の容量性検知素子は、ダイアフラムをベース基板
（二結合させる別個の結合材料の必要性を除去し、かく
して結合材料の厚さを制御する必要性及び結合材料自身
の密封性を保証する必要性を除去した。これは、導電性
半導体材料の薄いクエへを結合する陽極結合技術の使用
を通じて達成され、その導電性半導体材料は、一方のコ
ンデンサ基板として機能する外表面上に金属化部分を有
する比較的厚い誘電体ガラス板のベース基板に対して圧
力検知ダイアフラム及び他方のコンデンサ基板として作
用する。

典型的（二は、個々の容量性検知素子の各々は、中央表
面のくぼみ部分と周囲のくぼんでいない部分を有する半
導体ウェハの一部から成り、この素子は圧力検知ダイア
フラノ・とじて機能する。容量性圧力検知素子のベース
基板は、ガラス基板の外表面の中央に配置された導゛屯
性金属化部分を有するガラス基板の一部から成る。ダイ
アフラムとベース基板とは、陽極結合技術により互（二
結合され、導電性圧力検知ダイアフラムのくぼみ部分が
、ベース基板金属化部分と離隔して絶縁されているがそ
れと対向するようになっており、その金属化部分は、ベ
ース基板の金属化部分が配置されるベース基板表面に結
合されるダイアノラムのくぼんでいない周囲部分を有し
ている。この構造は、内部空所を有する容量性圧力検知
素子を形成し、その内部空所は、圧力検知コンデンサの
２つの゛電極を分離し、その中の１つは、ベース基板金
属化部分から成り、その中の他方は、碑電性圧力検知ダ
イアフラムから成る。典型的（二は、ベース基板の導電
性フィードスルー（ｆｅｅｄｔｈｒｏｕｇｈ　）は、ベ
ース基板電極金属化部分と４電性ダイアフラム（二′峨
気出力接続をつくるのに利用される。

前述したよう（二、導電性半導体ダイアフラムをガラス
プレートのベース基板（二陽極的（二結合させることは
周知である。本発明は、かような検知素子を製造するた
めの改良された結合方法を含む。

これらの容量性圧力検知素子を組立てるのに利用される
周知の陽極結合方法において、負電位はガラス誘電体プ
レート（二印加され、他方、ダイアフラムと誘電体プレ
ートとが互い（二接触して配置され、適当に軸合せ（ａ
ｔｉｇｎ）された後、画素子医相当の温度（二加熱され
、かなりの（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｔ）正電位が導電性
半導体ダイアフラムに印加される。これは、導電性材料
と誘電体材料との間の接着（結合）を与える陽極結合を
利用する標準的技術（−相当する。陽極結合技術の利用
は、従ってダイアフラムと基板との間に別の接着剤の必
要性を除去し、圧力検知素子の公称キャパシタンス（二
対して実質的に一定のしかも予期される値を与えること
（二より容量性検知素子を製造する反復性を改善した。

容量性圧力検知素子をつくる１１１述の陽極結合技術の
利用は実行可能であるが、この先行技術の利用は幾つか
の潜在的な問題を発生することを指摘できる。これらの
問題の１つは、ベース基板電極金属化部分と導電性ダイ
アフラムとの間（１典型的に与えられる密接間隔のため
に、陽極結合プロセス中の電位を印加している間に、こ
れら２つの素子間に実質的なコロナ屯界が存在すると云
うことである。この結果、実質的なエネルギー鼠がベー
ス金属化部分と導電性ダイアフラムとの間のコロナ醒界
を与えるのに消費さＪするから、実際に陽極結合を形成
するの（１利用できるエネルギーはより少なくなる。更
に、陽極結合プロセス中（二、ベース電極金属化部分と
導電性ダイアフラムとの間の領域（１激しいアークが発
生し、その結果、ベース基板電極金属化部分を蒸発させ
、それ（二よりこのと（二なることを指摘できる。また
、陽極結合プロセスの間、ベース電極金属化部分（二向
ってダイアフラムが実質的（二弓形（１曲がり、ダイア
プラムが電極金属化部分に接触すると、所望しないシリ
コン−金の共融合金を形成する結果となる。また、前述
の陽極結合技術が利用された場合、ベース基板電極（二
接続され、容量性圧力検知素子を他の電子素子にハンダ
接続する接続点を形成する金（ｇａｇ）−金属化部分（
１関して陽極結合した後に重大なＩ＼ンダ付は問題が発
生した。

発明の要約 本発明の目的は、容量性圧力検知素子を製造するのに適
合し、先行技術の陽極結合法の前記欠点を克服した陽極
結合法の改良を提供することである。

更に本発明の目的は、容量性圧力検知素子を製造するの
（二適合し、この場合、導電体と不導体とが改良された
結合法により１緒（二結合され、不導体上の金属部分の
ハンダ付は能力及び完全性とが維持される陽極結合法の
改良を提供することである。

本発明の一実施例（二おいて、導電体と不導体とを１緒
に結合する方法が与えられ、次の工程段階（５ｔｅｐ　
）を具える。即ち、第１外表面を有する第１導電材料体
を与える工程、第２外表面を有し、少なくとも１つの電
気的導電性金属部分を有する前記第２外表向のうちの少
なくとも１部領域を具える第２誘電体材料体を提供する
二ｌ二程、くぼんでいない表面部分により実質的に取囲
まれた表面のくぼみ部分を具える少なくとも１つの前記
第１、第２表面を与える工程、前記くぼんでいない表向
部分により実質的（二取囲まれる前記第２表面上で前記
第１表面と前記金属化部分を接触させ、その他方の面を
結合させ、前記１個の表面のくぼんでいない部分（二よ
り前記誘電体材料の第２表曲を前記導電性材料の第１表
面（＝結合させる工程、を具え、前記くほみ部分と前記
表面の他方の面は、少なくとも部分的（二そこに配置さ
れる前記金属化部分とその間に内部空所を形成し、前記
結合工程は、第１電位が前記第１導電体に印加され、実
質的（１異なる第２電位が第２誘電体に印加され、前記
第１゛峨位と実質的（１同−の電位が、前記第１、第２
電位の印加中前記金属部分（二印加され、それにより、
コロナ、アークの影響が、前記結合工程中（二前記くぼ
んだ部分に発生するのを防止する陽極結合法により実行
される。

本発明の他の側面によれば、導電体と不導体とを結合す
る方法は次の工程段階を具える。即ち、第１外表面を有
する第１導電材料体を与える工程、第２外表面を有する
第２誘電体材料を与える工程、を具え、前記第２誘電体
材料体は、引き続いてハンダが適用される少なくとも１
つの電気導電性金属部分を有し、前記誘電体材料の第２
表面を前記導電性材料の第１表面（二結合させる工程、
前記結合工程に引き続いてハンダを前記金属部分に適用
する工程、前記結合工程の後、前記金属部分と前記第１
導電材料体との間（二電気分離を与える工程、を具え、
第１′嘔位が第１導電体に印加され、実質的（１異なる
第２電位が前記第２誘電体（二印加され、前記第１電位
と実質的（１同−の電位が、前記第１、第２電位の印加
中前記金属部分に印加され、それ（二よって分離した導
電性金属部分のハンダ付は能力が維持される。

本発明は、容量性圧力検知素子の製造（＝関して前述し
た発明の２つの側面を利用することを意図している。本
質的（二、本発明は、陽極結合プロセス中（二、導電性
材料（二印加するのと同一の電位を誘電体材料の金属部
分に印加する手段を具える。

この結果、誘電体材料金属部分と第１導電体との間に与
えられる分離（ギャップ）箇所にコロナ電界を減少させ
ることになる。更に、第１導電体と誘電体材料金属部分
（１同−の正電位を印加することにより、ナトリウム（
Ｎａ）イオンの金属部分への移動（マイグレーション）
が減少され、これ（二より金属部分のハンダイ・」け特
性を維持する。金属部分を第１導電体と同゛電位に保持
すること（二より第１導電体から構成されることが望ま
しい圧力検知ダイアフラムの曲がりを除去し、陽極結合
プロセス中に第１導′屯体を誘電体材料の金属部分と接
触させる可能性を除去する。通常陽極結合プロセスは、
望ましくないシリコンと金の共融合金を生成し、誘電体
材料金属部分の完全性を減成させる結果となる。これら
の有益な利点のすべては、前述した陽極結合方法の改良
を利用すること（二より達成される。更（二、本発明の
改良方法の特徴は、本発明の好ましい実施例の説明番−
関連して引き続き説明される。

本発明を更に完全（二理解するため（二、図面が参照さ
れる。

好ましい実施例の説明 第１図は、導電性半導体（シリコン）ウェハ１０と金属
化したガラスプレート１１を組立て結合する直前の素子
を示し、これらは、複数の個々の可変容量性圧力検知素
子を形成し、その後組立てられたウェハとプレートをさ
いの目に切断することにより引き続いて分離される。半
導体ウェハ１０は、導電性半導体材料の比較的薄い平ら
なウエノ１から成り、その半導体拐料は、Ｎ形すンネ純
物を高濃度にドープしたものが望ましい。半導体つよる
ことである。ウェハ１０は、本質的（二は、導電性材料
の第１物体（二相当し、表面１２の関連したくぼんでい
ない部分１４により完全に取囲まれている各々の上（二
複数のエツチングした表面のくぼんだ部分１３を有する
第１ブレーナ外表面１２を具える。表面１２は、第１図
（二図示の如くウェハ１０の底面を具える。くぼんでい
ない表面部分１４は、半導体ウェハ１０の上部ブレーナ
表面１５（＝平行である平面と共（１実質的に平面状で
ある。くぼみ部分１６は、その各々がブレーナ表面１５
と平行（１主表面のくぼんだ部分１３Ａを有し、エツチ
ングした矩形状の空所から成る。

半導体ウェハ１０の主要なくはんだ部分１３Ａは、それ
が誘電体プレート１１に結合された後引き続いてウェハ
をさいの目（−切断され、非電性圧力検知ダイアフラム
を構成し、その各々の主表面のくぼみ部分１３Ａは、本
質的（二、可変容皺コンデンサの可動電極ダイアフラム
を形成する。

ガラス誘電体プレート１１は、ｐｙｒｅ＋”　７７４０
　　ガラス材料から構成されるのが望ましく、プレート
１１は、ウェハ１０より実質的（二厚い。ガラスプレー
ト１１は、誘電体材料の第２物体に対応し、本質的に平
らである第２外表面１６（第１図に見える上表面）を有
する。複数の分離した導電性金属部分１７は、ガラスプ
レート１１の表面１６の上（−具えられ、これらの金属
部分１７の各々は、結局は、個々の容量性圧力検知素子
の固定（ａｔａｔｉ−ｏｎａｒｙ　）電極を形成する。

ガラスプレート１１は、第２図（１最もよく示されてい
る付加的なブレーナ外表面１８を有し、その表面１８は
、表面１６と１８との間（−介在するガラスプレート１
１の表面１６と平行（ニなっている。単一の貫通孔１９
が金属化部分１７の各々に具えられ、これら貫通孔の各
々は、その内部がメタライズされ、表面１６と１８との
間で導電性貫通孔通路１９Ａを具える。導電性貫通孔通
路１９Ａの各々は、表面１６上の金属化部分１７の１つ
を表面１８上の関連した金属部分２０に電気的に接続す
る。更（二、複数の同様な貫通孔２１は、プレー）１１
１に具えられ、その内部がメタライズされ、表面１６か
ら表面１８に具えられている関連した金属部分２２まで
電気的（１導電性の貫通孔通路２１Ａを巧える。導電性
貫通孔通路２１Ａの各々は、分離して配置されているが
、コンデンサ電極金属部分１７の関連した貫通孔（＝は
隣接している。

金属部分２０と２２の外に、誘電体プレート１１の表面
１８上にグリッド金属部分２３が具えられている。この
グリッド金属部分は、個々のグリッド金属フィンガ２５
が′電気的（＝接続されている大きなコーナ探針（ｐｒ
ｏｂｅ　）領域２４を有している。グリッド金属フィン
ガ２５は、表面１８上に並べられ、それらが電極金属部
分１７を横切って横断し、表面１６ではなく表面１８上
（二装置され、表面１８上の金属部分１７と金属化部分
２０．２２とは実質的に電気的に分離される。貫通孔１
９．２１内の電気導電性通路は勿論のこと金属化ｉｉ、
ｌｉ分１７．２０．２２及び２３は、周知の薄膜スパッ
タリング、エラ夢 チング技術を利用することによりガラスプレート上（二
与えられるハンダ付可能な金の金属部分であることが望
ましい。

半導体ウェハ１０及び誘電体プレート１１は、本発明の
陽極結合技術の直前（−１表面１２のくぼんでいない領
域１４が、誘電体材料表面１６上の電気導電性金属部分
１７の関連した１つと対向して配置され、間隔を置いて
隣接して平行に整列したくぼんだ部分１６の各々の主要
部分１３Ａを有する表面１６と接触するよう（二１緒（
二装置される。

くぼんでいない部分１４は、導電性半導体ウェハ１０と
離隔し、絶縁されている金属部分１７の各々を完全（１
横方向（二取囲むことは注目すべきである。この配列は
、１つのコンデンサ電極として１つの金属部分１７と、
もう１つのコンデンサ電極を形成するくぼんだ部分１３
の関連した１つの主要部分１３Ａとから成る各コンデン
サにより複数の個々のコンデンサを形成すること（二な
る。前述した構成は、また、表面のくぼんだ部分１３と
、実質的（二密封境界を形成する表面１６及び金属部分
１７とにより、半導体ウェハ１０とガラスプレート１１
とが複数の内部空所２６を形成させる結果となる。これ
ら内部空所２６の１つは、第６図に図示されている。各
金属部分１７は、空所２６内に少なくとも部分的（二位
置され、図示の如く金属部分１７は、各空所２６内（一
完全（二装置されるのが望ましい。典型的に、空所２６
は、密封され、所定の基準圧力を蓄積する。空所２６の
開孔は、この基準圧力を印加するよう（１具えられ、貫
通孔１９（二相当するこの開孔は、引き続いて密封され
ることが意図される。

本発明によれは、半導体ウェハ１０とガラスプレート１
１は、前述し第２図、第６図（二図示の如く組立てられ
る。結局、ウェハ１０とガラスプレート１１は、組立て
られると半導体ウェハ表面１５を陽極結合プレート２７
（二表面接触させ、第２図（二示す如く電気導゛嘔性加
熱陽極結合プレート２７（二取付けられる。プレート２
７は、組立てられたウェハ１０とガラスプレート１１と
を少なくとも３５０℃の実質的上昇温度（尚温度）まで
加熱するのに利用される。４００℃の上昇ｌ晶度を利用
するのが望ましい。こ＼に使用した１上昇温度”と云う
用語は、通常の室温２３℃よりも実質的に尚い温度を意
味する。

ウェハ１０とガラスプレート１１とは、少なくともこの
上昇温度（１実質的（二維持され、第１の正の直流電位
が、導電性半導体ウェハ１０から成る第１物体に印加さ
れ、他方、実質的に異なる第２の負の直流電位が、ガラ
スプレート１１から成る第２誘電体物体（二印加される
。電圧源２８は、これらの電位を与えることに利用され
、媒体的には、正電位をプレート２７（二印加し、それ
によりこの電位を半導体ウェハ１０に与え、スプリング
負荷の探針２９により相対的に負の′電位なガラスプレ
ートに印加することにより行なわれ、スプリング負荷探
針２９は、グリッド金属部分２４（二接触させるの（−
使用される。半導体ウェハ１０とガラス誘電体プレート
１１に印加される正、負の電位差は、少なくとも５００
ボルトであり、８００ボルトであることが望ましい。少
なくとも５００ボルトの最低電位及び少なくとも３５０
℃の最低上昇温度が表面１２と１６との間の満足すべき
陽極結合を与え、それにより導電性ウェハ１０を誘？ｉ
ｉ体プレー日二結合させる結果になるが、８００ボルト
の好ましい電圧差及び４００℃の温度が利用されるべき
であり、これらの状態は１０分間維持されるべきである
。

前述した条件の存在（二より、表向１２のくぼんでいな
い部分１４と金属部分１７をｇ囲む誘電体ガラスプレー
ト１１の表１ハ１部分１６との間に陽極結合を形成する
こと（二なる。これは、導体と不導体の小組立体間の陽
極結合が、小組立体を加熱し、次いでその間（１実質的
な直流電位を印加すること（二より形成される周知の技
術（二よるものである。

本発明の要点は、メタライズした肖通孔１９と導電性真
通孔通路１９Ａとを接触させるよう（二複数のスプリン
グ負荷探針６０を利用することに存し、それ（二より、
尋′屯性ウェハ１０（二印加される正′電位とはゾ同一
の′電位を誘電体金属部分１７の各々（二印加するよう
にする。これは、スプリング負荷探針３０の各々を半導
体ウェハ１０（′″、正電位を印加している結合プレー
ト２７（二印加されるのど同一の正電位（−接続するこ
とにより本発明によって達成される。この技術は、前述
したプロセスによりつくらｔしる容量性圧力検知素子の
歩留りを実質的（二増大することが見出され、他方、表
面１８上に配置される金属部分２０のノ・ンダ付は能力
を維持し、コンデンサ電極金属部分１７用のハンダ付は
可能な電気出力の金属接続を与える。これらの両方の結
果は、陽極結合中（二金属部分２０．１７を本質的に電
気分離し浮動電位にとゾまらせるのではなくて陽極結合
プロセス中に正゛電位な金属部分１７に勾えるの（二直
接寄与できる。探針２９．３０は、第２図に図示の如く
垂直（二移動司能な探針部品となることが意図される。

第４図は、正電位が陽極結合プロセス中に導電性貫通孔
通路１９Ａの各々（二印加さオｔない先行技術の方法（
′−より製造される場合、単一容量性検知素子（１何が
発生するかを概略的（二説明するものである。かような
場合、誘電体プレート１１と半導体ウェハ１０との間に
印加される実質的な電位は、可撓性圧力検知ダイアフラ
ム及びコンデンサ電極として引き続き機能するように意
図されている半導体ウェハの主要なくぼんだ表面部分１
３Ａが弓形（＝曲がる結果となる。これは、この金属部
分がグリッド金属フィンガ２５じ印加される負電位の影
響（二より負方向（二充電されることじなるから、導電
性ウェハ１０と金属部分１７との間の静電引力によるも
のである。この結果、主要なくぼんだ部分１３Ａと誘電
体金属部分１７との間の間隔（空隙）大する結果となる
。増大したコロナ′屯界は、実質的なエネルギー量を使
用し、従って誘電体表面１６を半導体ウェハのくぼんで
いない表向部分１４（二陽極的に結合させるの（１利用
できるエネルギー量を減少させる。かくして、電源２８
からの少ないエネルギーが、半導体ウエノ凡１０と誘電
体プレート１１との間で陽極結合を生成するの（−利用
できるので、貧弱な陽極結合が形成される。

更に、先行技術の結合方法中（二、主たるくぼみ部分１
３Ａの曲がりは、実際（二金属部分１７に接触するよう
になる。この結果、半導体ウェハと誘電体プレートの上
昇温度により望ましくないシリコン−全共融合金を生成
することになる。これは、シリコン−全共融合金ではな
く金薄膜金属部分を有することを意図している金属部分
１７の完全性を損うことになる。更に、陽極結合プロセ
ス中（＝主たるくほみ部分１３Ａと金属部分１７との間
の狭い空隙を与えることにより、これらの素子間にアー
クを発生させ、金属部分１７の蒸発を将来する。

曲がり（ｂｏｗｉｎｇ）が発生する場合、アークと蒸発
の発生確率が増大する。この蒸発は、また、金属部分１
７の完全性を損うことになり、その蒸発は、空所２６内
で蒸発した金属の再蒸着をもたらし、残余の未蒸発の金
属部分１７と半導体ウェハ１０との間に直接短絡を形成
し、かくして結果として生ずる所望の容量性圧力検知素
子に必要であるコンデンサ電極の電気分離を破壊するこ
とになる。

第４図（二概略的に示される先行技術方法のもう１つの
欠陥は、導電性貫通孔通路１９Ａ及び金属部分１７．２
０が正電位に保持されないから、ガラスプレート１１の
正のＮａイオンが陽極結合中（二金属部分１７．１９Ａ
及び２０に引きつけられることである。金属部分１７．
１９Ａ及び２０中のこれらのＮａイオンの存在は、これ
らの金属部分を砕は易くし、また、それらのハンダ付は
能力を損う。ハンダ付は能力の側面は、金属部分２０（
二関し特に重要である。その理由は、それが、陽極結合
プロセス（二引き続いてハンダがこの金属部分（１適用
され、金属部分１７と容置性圧力検知素子が収付けられ
るセラミック回路板との間（−ハンダイ・」け可能な′
電気接続を与えるよう（ニすることが意図されているか
らである。また、ハンダは、開口１９をまたがるよう（
−金属部分２０に適用され、空所２６に対して密封シー
ルを与えるようにするのが望ましい。

陽極結合後に、結合した誘電体プレート１１と半導体ウ
ェハ１０は、第３図、第４図、第５図（二図示の如き多
数の個々の容は性圧力検知素子を形成するよう（−さい
の目に切断されることが意図される。これは、結合した
ウェハとガラスプレートをのこぎりで切断することによ
り達成できる。陽極結合後、ハンダが金属部分２０．２
２（１適用され、各圧力検知素子及びその電極をセラミ
ック厚膜回路板（図示せず）上の導体金属部にハンダ取
付け、電気接続を可能ならしめることが意図されている
。

ハンダは、陽極結合（二必要な実質的な上昇温度のため
に陽極結合プロセスに先立って金属部分２０．２２に適
用されない。若し、ハンダが陽極結合に先だって適用さ
れる場合（二は、ハンダ付けした金属部分に連続して実
用的な上昇温度を適用することは、ハンダ結合及び金属
化の完全性を損うこと（−なる。

本発明の教示（−よれは、半導体ウェハ１０（二印加さ
れる電位（二等しい正電位は、陽極結合中、金属部分１
７の各々に印加される。この結果、これら素子間の静電
引力が実質的（二除去されるから、金属部分１７（二向
ってウェハの主たるくぼみ部分１３Ａの曲がりを除去す
ること（−なる。この曲がり効果の除去は、金属部分１
７（二接触する主たるくぼみ部分１３Ａの可能性を除去
し、それ（二より陽極結合プロセス中望ましくないシリ
コン−全共融合金の形成を除去すること（二なる。、史
に、結合中、主たるくぼみ部分１３Ａと金属部分１７を
実質的（二同′市位（−維持することにより、これら素
子間のコロナ電界が実質的に除去され、それにより誘電
体プレート１１と半導体ウェハ１０のくぼんでいない表
面領域１４との間の陽極結合を形成するため（−実質的
（二より使用可能なエネルギーを誘導可能にする。また
、アーク及び蒸発のｐ」能性は少なくなる。これらの利
点の他に、陽極結合プロセス中、導電性貫通孔通路１９
Ａに正電位な印加１−ることは、次いでハンダ適用を意
図していない負のグリッド金属フィンガ２５（二Ｎａイ
オンが実質的（二引き付けらねるのみであるから、ナト
リウムイオンの移動（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）効果を最小
にする。かくして、誘電体表面１８上の金属部分２０の
ハンダ付は能力は維持される。

導電性貫通孔に関連した金属ｒ１１Ｌ分２２は、半導体
ウェハ１０（−直結され、それによりガラスプレート１
１を半導体ウェハ１０のくぼんでいない表面領域１４（
二結合させる結果として正電位を受けとるから、導電性
貫通孔通路２１及びその関連した導電性金属部分２２を
接触させるために別個の正電位探針な与えることは必要
がない。かくして、金属部分２２は、陽極結合中本発明
の結合方法又は先行技術の結合方法の何れかによってナ
トリウムイオンの移動（二よりそれらのハンダ付は能力
を不利（二影響させない。

第５図は、本発明方法を概略的（二示し、正電位を導電
性金属部分１９Ａ　Ｅ印加すると、第４図に図示の効果
をもたらす正電位の印加しない場合とは反対に、ナトリ
ウムイオン移動効果及び半導体ウェハ１０の主たるくぼ
み部分１３Ａの曲がりを如何に減少するかを示す。第４
図及び第５図（＝おいて、ナトリウムイオンの移動は、
一般的（１負電位を有する金属部分（二誘導される矢印
の存在（二よって示される。

導電性貫通孔通路１９．２１は、圧力検知素子に対する
圧力検知ダイアフラム電極を構成する主たるくぼみ部分
１３Ａを含むコンデンサ電極金属部分１７及び導電性半
導体ウェハ１０（二夫々接続する表面１８上の電気接続
を与えることは、注目すべき重要な点である。陽極結合
プロセス中、正電位を金属部分１７（−印加すること（
二より、前の歩留り（二対してその結果生ずる容量性圧
力検知素子の歩留りを１０倍以上にすることが出来るこ
とは、注目すべき重要な点である。

本発明の前述の特定の実施例を図示、説明したが、更（
＝変形及び改良が当業技術者（１起るであろう。かよう
な変形の１つは、表面１８上に追加の金属部分を与え、
正′電位を金属部分２０（二印加すること（二より金属
部分２０のすべてを電気的（＝相互接続し、単（１１個
の探針を使用するのみでこれらの電気相互接続金属部分
のすべてを接触させることである。勿論、これらの電気
相互接続金属部分２０は、負のグリッド金属部分２３と
は未だ分離されている。他の可能な変形は、半導体ウェ
ハ１０ではなくてくぼみ部分を有する誘電体プレート１
１を与え、そのくぼんだガラスプレート部分（二金属部
分１７を配置させることである。また、空所２６（二密
封シールを与えるようにくぼみ部分をくぼんでいない部
分（二より完全（二取囲むよう（二することは好ましい
が、ある場合（二は、くぼんでいない部分がくぼみ部分
を殆んど取囲むのみに必要であるから、このシールは必
要ではない。更に、本発明は、陽極結合後、必ずしも導
電性ウェハ１０（二電気的に接続されないプレート１１
上の如何なる金属部分にもハンダ付は能力を維持するの
（１適用可能と思われる。かくして、本発明は、また、
最初導電性ウェハに電気接続されるが陽極結合に続いて
ウェハと電気的（二分離される金属部分にハンダを適用
させることを意図している。これは、陽極結合の前後に
、金属部分１９Ａと２０とがウェハと電気的に分離され
る好ましい実施例とは対照的である。かくして、容量性
圧力検知素子の電極を構成する各金属部分１７とその関
連した主たるくぼみ部分１３Ａとの間に終局（二は電気
分離が与えられる限り、金属部分１７を導電体１０から
物理的（二離隔させる必要がないことが意図されている
。

また、陽極結合中に金属部分１７とウェハ１０に印加さ
れる電位間の僅かな差異は、満足すべき結果をもたらす
であろう。こ＼（＝開示し特許請求した原理（＝基づく
基本原理を保持する前述の変形を含む本発明のあらゆる
変形は、本発明の範囲内（二ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、導電性半導体材料のウェハと金属部分を有す
る誘電体材料のガラスプレートを示し、これら２つの素
子を結合させる前の分離した斜視図を示す。 第２図は、第１図（二図示の方向（二関し反転して１緒
に組立てられ、陽極結合部品に取付けられた第１図のウ
ェハとガラスプレートの斜視図を示す。 第６図は、第２図の線６−６１＝沿って切断した組立て
られたウェハとガラスプレートの拡大断面図を示す。 第４図は、先行技術の陽極結合技術を使用する間、第２
図に図示の組立てられたウェハと誘電体プレートの概略
断面図を示す。 第５図は、本発明の陽極結合技術を使用する間、第２図
（二図示の組立てられたウェハと誘電体プレートを図示
した概略的断面図を示す。 図において（第１図、第２図、第３図、第５図参照）、 １０はＪ４電性半導体ウェハ、１１はガラスプレート、
１２は第１ブレーナ外表面、１３，１３Ａはくほみ部分
、１４はくぼんでいない部分、１７は導電性金属部分、
１９．２１は貫通孔、１９Ａ、２１Ａは貫通孔通路、２
０　、２２　、２’３は金属部分、２９はスプリング負
荷探針、２８は電源、２５はグリッド金属フィンガ。 特許出願人　モトローラ・インコーボレーテッド代理人
弁理士　玉蟲久五部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電性物体と不導体とを結合する方法にして、第１
   外表面を有する導電性材料の第１物体を与える段階、 第２外表面を有する誘電体材料の第２物体（二少なくと
   も１個の′電気的に導電性の金属部分を具える少なくと
   も前記第２表面の１領域を具えさせる段階、 前記第１、第２表面の少なくとも１つに、くぼんでいな
   い表面部分により殆んど収囲ました表面上のくほみ部分
   を具えさせる段階、 前記くぼんでいない表面部分により殆んど取囲まれた前
   記第２表曲上の前記表面の他方と前記金属部分とに接触
   して結合される前記一方の表面の前記くぼんでいない部
   分を有する前記辱′眠性材料の第１表曲（二前記誘電体
   材料の第２表向を結合させる段階、を具え、 前記くぼみ部分と前記表面の他方の他方とは、少なくと
   もそこ（二部公的（二装置される前記金属部分（二より
   その間（−内部空所を形成し、前記結合段階は、第１電
   位が前記第１導電性物体（二印加され、他方、実質的（
   二異なる第２屯位が前記第２誘電体（二印加される陽極
   結合（二より実行され、 前記第１電位と殆んど同一の電位力Ｓ　ＭｉＪ記第１゜
   第２電位印加中前記金属部分（二印加され、それにより
   前記陽極結合段階中前記くぼみ部分に発生するコロナ、
   アーク効果を防止することを特徴とする導電性物体と不
   導体とを１緒（二結合させる方法。 ２、導電性物体と不導体とを１緒（二結合させる方法（
   ′−シて、 第１外表面を有する導電性材料の第１物体を与える段階
   、 第２外表面を有する誘電体材料の第２物体を与え、その
   第２物体は、その上じノ＼ンダが引き続いて適用される
   少なくとも１つの導電性金属部分を具える段階、 前記誘電体材料の第２表向を前記導電性材料の第１表面
   に結合させる段階、 前記結合段階に続いてハンダを前記金属部分に適用する
   段階、 前記結合段階後、前記金属部分と前記第１物体との間の
   電気分離を与える段階、を具え、前記結合段階は、第１
   電位が前記第１Ｊ！４電性物体（−印加され、他方、実
   負的に異なる第２電位が前記第２誘′屯体に印加される
   陽極結合（−よって実行され、 前記第１電位と殆んど同一の゛電位が前記ｖＪ１、第２
   電位の印加中前記金属部分に印加され、それにより分離
   した導電性金属部分のハンダ付は能力が維持されること
   を特徴とする尋゛屯性物体と不導体とを１緒（＝結合さ
   せる方法。 ５、前記第１電位と前記金属部分のνＵ位とは、前記第
   ２電位に関し正極性である前記特許請求の範囲第２項記
   載の方法。 ４、前記第１、第２物体が前記結合段階中高温度になる
   少なくとも上昇温度まで加熱する段階な興える前記特許
   請求の範囲第１、第２項又は第６項の何れか（二記載の
   方法。 ５、導電性物体と不導体とを１緒に結合させる方法にし
   て、 第１外表面を有する導電性材料の第１物体を与える段階
   、 第２外表面を有する誘電体材料の第２物体（二、少なく
   とも１つの電気導電性金属部分を有する前記第２表面の
   少なくとも一領域を具えさせる段階、 前記第１、第２表面の少なくとも１つ（−１くほんでい
   ない表面部分（二より殆んど取囲まれた表面のくぼみ部
   分を具えさせる段階、 前記くぼんでいない表面部分（二より殆んど取囲まれ、
   前記第１導磁性物体と離隔し、分離される前記第２表面
   上で前記表面の他方と前記金属部分に接触して結合され
   る前記一方の表面の前記くぼみのない部分を有する前記
   導電性材料の第１表面（＝前記誘電体材料の第２表面を
   結合させる段階、を具え、 前記金属部分と前記第１導電性物体とは、一方のコンデ
   ンサ電極を形成する前記金属部分と他方のコンデンサ電
   極を形成する第１４電性物体（二よりコンデンサを構成
   し、前記くほみ部分と前記他方の表面とは、少なくとも
   そこに部分的に配置される前記金属部分（二Ｊ−りその
   間に内部空所を形成し、前記結合段階は、陽極結合によ
   り実行され、第１゛屯位が前記第１＃′屯性物体に印加
   され、他方、実質的（１異なる第２電位が前記第２誘電
   体に印加され、前記第１電位と実質的（１同−の電位が
   、ｉｉＪ記第１、第２′屯位の印加中、前記金属部分に
   印加されることを特徴とする導電性物体と不導体とを１
   緒（二結合させる方法。 ６、前記くほんでいない部分は、１１１１記金属部分を
   完全（１横方向に取囲み、前記くほんでいない部分と前
   記表面の他方とは、前記結合段階後、前記表面のくほみ
   部分（二より結合される前記内部空所を形成する前記特
   許請求の範囲第５項記載の方法。 ｌ前記くぼみ部分とくほんでいない部分とは、前記第１
   導電性物体上に具えられる特許請求の範囲第５項（二記
   載の方法。 ａ前記第１物体は、複数の前記くぼみ部分とくぼんでい
   ない部分とを具え、前記くぼみ部分の各々は、関連した
   周囲のくぼみのない部分を具え、前記第２物体は、複数
   の前記金属部分を具え、各金属部分は、前記くぼみ部分
   の１つ（二関連し、関連シタくホみのない部分により取
   囲まれる前記特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９前記第１物体は、前記導電性材料として半導体材料を
   利用すること（二より与えられる前記特許請求の範囲第
   ８項記載の方法。 １ｃＬ前記結合段階に先だってその導電率を強めるため
   （二前記半専体材料に高濃度に不純物ドープする段階を
   具える前記特許請求の範囲第９項記載の方法。 １を前記第２物体は、前記誘電体材料としてガラスを利
   用することにより与えられる前記特許請求の範囲第１０
   項記載の方法。 １２、第１、第２物体を少なくともＡ温まで加熱し、前
   記電位を前記第１、第２物体及び前記金属部分（二印加
   中、前記高温（二前記第１、第２物体を維持する前記特
   許請求の範囲第５項、第６項、第７項、第８項、第９項
   、第１０項又は第１１項の何れかに記載の方法。 １３、前記金属部分の゛電位は、前記第１電位と略々同
   一である前記特許請求の範囲第５項記載の方法。 １４、前記金属部分の電位は、前記第１電位と略々同一
   である前記特許請求の範囲第１２項記載の方法。 １５、第１外表面を有する導電性材料の第１物体（二、
   くぼんでいない表面部分により完全に取囲まれる少なく
   とも１つのくほみ部分を具えさせる段階、 第２外表面を有する誘゛屯体利料の第２物体（二、少な
   くとも１つの電気導電性金属部分を有する前記第２表面
   の少なくとも１つの領域を具えさせる段階、 前記誘電体材料の第２表面を前記導電性材料の第１表面
   のくぼんでいない部分に結合させる段階、を具え、 前記くぼみ部分の主要部は、前記誘電体材料の第２表面
   上で前記導電性金属部分と対向し、離隔してしかも隣接
   して実質的（二平行（二整列して配置され、 前記くぼんでいない部分は、第１導電性物体と離隔し、
   絶縁される前記金属部分を完全（１横方向（＝取囲み、
   それ（二よって一方のコンデンサ′庖極を形成する金属
   部分と他方のコンデンサ電極を形成する第１物体の前記
   くはみ部分の主要部によりコンデンサを構成し、 前記第１、第２物体は、その境界を形成する前記表面く
   ほみ部分を有する内部空所を形成し、前記コンデンサの
   容量は、コンデンサの電極（二作用し、その間の分ａｍ
   所を変化させる１個又はそれ以上の圧力の圧力変化の関
   数として可変となり、 前記結合段階は、陽極結合（二より実行され、第１電位
   が前記第１導電性物体に印加され、他方、実質的（１異
   なる第２電位が前記第２誘電体（−印加され、前記第１
   電位と実質的（１同−の電位が、前記第１、第２電位の
   印加中前記金属部分（二印加されることを特徴とする可
   変容量圧力検知素子を製造する方法。 １６、第１外表面を有する導電性材料の第１物体に、く
   ぼんでいない表面部分（二より殆んど取囲まれる少な（
   とも１個のくぼみ部分な県えさせる段階、 第２外表面を有する誘電体材料の第２物体に、少なくと
   も１個の゛屯気導′屯性金属部分を有する前記第２表面
   の少なくとも１領域を具えさせる段階、 前記誘電体材料の第２表面を前記導電性材料の第１表面
   のくほんでいない部分に結合させる段階、を具え、 前記くぼみ部分の主要部は、前記誘電体材料の第２表面
   上の電気導電性金属部分と対向し、隣接して実質的に平
   行（二整列して配置され、前記金属部分と前記第１導電
   性物体の前記くほみ部分の前記主要部は、１方のコンデ
   ンサ電極を形成する金属部分と他方のコンデンサ電極を
   形成する第１物体の前記くぼみ部分の主要部（二より有
   効にコンデンサを構成し、 前記結合段階は、陽極結合により実行され、第１電位が
   前記第１導電性物体に印加され、他方、実質的に異なる
   第２電位が前記第２誘電体（＝印加され、 前記第１電位と実質的に同一の電位が、前記第１、第２
   ゛峨位の印加中、前記金属部分（二印加されることを特
   徴とする可変容量圧力検知素子を製造する方法。