JPS6285470A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
- Publication number
- JPS6285470A JPS6285470A JP22358985A JP22358985A JPS6285470A JP S6285470 A JPS6285470 A JP S6285470A JP 22358985 A JP22358985 A JP 22358985A JP 22358985 A JP22358985 A JP 22358985A JP S6285470 A JPS6285470 A JP S6285470A
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- Japan
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- pressure
- recess
- silicon chip
- anodic bonding
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- Pending
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、圧力センサに係り、特に、真空を基準として
測定圧力を検出する圧力センサに関する。
測定圧力を検出する圧力センサに関する。
真空基準圧力センサとしては、ダイヤフラムの拡散ゲー
ジが形成される面に真空基準室を形成するキャンタイプ
が一般に用いられている。しかしながら、キャンタイプ
は一般に大型化するため、オンボードタイプなどには、
特開昭５５−２２８３８号（＋） 公報の第５図などに示さオしているように拡散ゲージの
面と反対側の凹側に真空基準室を設けるタイプが有利で
ある。
ジが形成される面に真空基準室を形成するキャンタイプ
が一般に用いられている。しかしながら、キャンタイプ
は一般に大型化するため、オンボードタイプなどには、
特開昭５５−２２８３８号（＋） 公報の第５図などに示さオしているように拡散ゲージの
面と反対側の凹側に真空基準室を設けるタイプが有利で
ある。
さて、これらの圧力センサの要求精度は±２％程度であ
ったが、近年エンジンの高精度制御のニーズにあわせ、
圧力センサに対しても±１％程度の精度が要求されてき
ている。このような要求にあわせ、凹側真空基準室タイ
プの圧力センサを試作したところ、所定の精度が得られ
ないという問題があった。
ったが、近年エンジンの高精度制御のニーズにあわせ、
圧力センサに対しても±１％程度の精度が要求されてき
ている。このような要求にあわせ、凹側真空基準室タイ
プの圧力センサを試作したところ、所定の精度が得られ
ないという問題があった。
本発明の目的は、高精度な凹側真空基準室タイプの圧力
センサを提供するにある。
センサを提供するにある。
本発明は、ダイアフラムの凹みに対向する基台部分にも
凹みを設けたものである。
凹みを設けたものである。
本発明の一実施例を説明する前に、本発明に至る過程に
ついて説明する。
ついて説明する。
発明者らは、シリコンウェハーの面に拡散ゲージを形成
した後、他面をエツチングして凹み形成し、シリコンダ
イアフラムを作る。このダイアフラムをパイレフ１〜ガ
ラスの」−にのせ、両者間に高電圧を印加し１両者をア
ノ−ディックボンディング（陽極接合）する。このよう
に作成した圧力センサの精度は、±２％程度であった。
した後、他面をエツチングして凹み形成し、シリコンダ
イアフラムを作る。このダイアフラムをパイレフ１〜ガ
ラスの」−にのせ、両者間に高電圧を印加し１両者をア
ノ−ディックボンディング（陽極接合）する。このよう
に作成した圧力センサの精度は、±２％程度であった。
その原因は追求したが、なかなかわからず、最終的にア
ノ−ディックボンディングそのものにあることが判明し
た。
ノ−ディックボンディングそのものにあることが判明し
た。
！すなわち、アノ−ディックボンディング時に、ガラス
ダイ２中のＳｉＯ２がＳｉＯ２→Ｓｊ＋→−０２−に分
極し、０２−がシリコンチップのＳｉと部分的に結合し
、５ｉｆｔを形成するが同時にガラスダイ２に含まれる
ＮａｚＯがＮ ａ Ｏ→２Ｎａ十＋０２−に分極し、０
２−が０２−→０２＋２０ となり、この発生０２が残
留内圧として基準室に残り真空度を下げていた。尚、こ
の場合、基準室の容積は、１、ｍｎ＋Ｘ１ｍｍで深さが
０．−１．２＋＋＋ｍのため、約０．１２１１ＩＩＩ＋
８であった。また、基準室の圧力は、１１０ｍ＋ｏＴＪ
ｇであった。したがって、この圧力センサでは１１０ｍ
１ＩＩＨｇと測定圧力の差圧力を測定することとなるた
め、１２％の誤差が生じでいた。
ダイ２中のＳｉＯ２がＳｉＯ２→Ｓｊ＋→−０２−に分
極し、０２−がシリコンチップのＳｉと部分的に結合し
、５ｉｆｔを形成するが同時にガラスダイ２に含まれる
ＮａｚＯがＮ ａ Ｏ→２Ｎａ十＋０２−に分極し、０
２−が０２−→０２＋２０ となり、この発生０２が残
留内圧として基準室に残り真空度を下げていた。尚、こ
の場合、基準室の容積は、１、ｍｎ＋Ｘ１ｍｍで深さが
０．−１．２＋＋＋ｍのため、約０．１２１１ＩＩＩ＋
８であった。また、基準室の圧力は、１１０ｍ＋ｏＴＪ
ｇであった。したがって、この圧力センサでは１１０ｍ
１ＩＩＨｇと測定圧力の差圧力を測定することとなるた
め、１２％の誤差が生じでいた。
アノディック接合に関係する要因としては、■シリコン
チップとガラスダイの接合面積■シリコンチップの板１
す ■シリコンチップの基準室の体積 ■接合電流値 ■接合時間 −の５要因がある。
チップとガラスダイの接合面積■シリコンチップの板１
す ■シリコンチップの基準室の体積 ■接合電流値 ■接合時間 −の５要因がある。
ノここで、■は一１―述のように、（’１．１２ｍｍ８
であった。また、他の要因について、■は、（：Ｉ Ｘ
３ ）−（ＩＸＩ）で８ｍｍ”、■は０．１５ｍｍ、
■は５０μＡ、■は５ ｈ ｒであった。ここで、中、
■。
であった。また、他の要因について、■は、（：Ｉ Ｘ
３ ）−（ＩＸＩ）で８ｍｍ”、■は０．１５ｍｍ、
■は５０μＡ、■は５ ｈ ｒであった。ここで、中、
■。
■は接合強度に関するファクタである。すなわち、所定
の接合面積０）の場合、所定の接合電流α）９時間■と
することにより所定の強度が得られる。すなわち、接合
面積が同じで、接合電流を２５μ八に半減した場合接合
時間を１０１＋ ｒの倍増することにより、同じ強度が
得られる。すなわち、要因■、■、■は、接合強度につ
いての設計仕様により決まるものである。
の接合面積０）の場合、所定の接合電流α）９時間■と
することにより所定の強度が得られる。すなわち、接合
面積が同じで、接合電流を２５μ八に半減した場合接合
時間を１０１＋ ｒの倍増することにより、同じ強度が
得られる。すなわち、要因■、■、■は、接合強度につ
いての設計仕様により決まるものである。
次に、板厚■についてであるが、一般の半導体ウェハは
、０．１５ｍｍであり、それ以外の特注品は著しく高価
となる。
、０．１５ｍｍであり、それ以外の特注品は著しく高価
となる。
したがって、板厚０．１．５ｍｍとすると、基準室の深
さも０．１２１１ＩＩ１１程度が限界となる。同様に、
接合面積もある程度の大きさが必要である。例えば、シ
リコンチップを４×４１１ＩＩ１１２とすれば、基準室
の大きさ２．８Ｘ２．８ｍｍ２としても接合面積は）変
らないが、基準室の深さを０．１２ｍｍとすると、ダイ
アフラムが大きすぎるため、強度が弱くなる。
さも０．１２１１ＩＩ１１程度が限界となる。同様に、
接合面積もある程度の大きさが必要である。例えば、シ
リコンチップを４×４１１ＩＩ１１２とすれば、基準室
の大きさ２．８Ｘ２．８ｍｍ２としても接合面積は）変
らないが、基準室の深さを０．１２ｍｍとすると、ダイ
アフラムが大きすぎるため、強度が弱くなる。
したがって、基準室の体積のあまり大きくはできない。
すなわち、上述の要因■〜■のいずれも本質的な変更が
難しい要因である。
難しい要因である。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。シリ
コンチップ］とガラスダイ２を真空中でアノ−ディック
ボンディング法により接合し、基準室２６で基準圧力を
形成する。ここで前記シリコンチップ１には第４図に示
す歪ゲージ１９が形成されており、該歪ゲージ１９は第
５図に示す如くブリッジ回路が形成されているため、圧
力が印加されると出／７電圧Ｅ ｏ として検出される
。前記出力電圧Ｅｏの取出しは、第１図において金網線
１４を介してケーシング１１にモールドされたリードフ
レーム１２を介して行う。尚、Ｍｆ記ガラスダイ２は、
モールドのガラスウケ１３に接着剤１６で接着され、ガ
ラスウケ１３とケーシング１１及びケーシング１１とボ
ート１０はそれぞれ接着剤１７で接着している。又、前
記シリコンチップ１の表面には耐湿保護のため、シリコ
１ンゲル１５を塗布しである。この様な構成において本
発明の主眼は第１図の詳細説明図の第２図構造にある。
コンチップ］とガラスダイ２を真空中でアノ−ディック
ボンディング法により接合し、基準室２６で基準圧力を
形成する。ここで前記シリコンチップ１には第４図に示
す歪ゲージ１９が形成されており、該歪ゲージ１９は第
５図に示す如くブリッジ回路が形成されているため、圧
力が印加されると出／７電圧Ｅ ｏ として検出される
。前記出力電圧Ｅｏの取出しは、第１図において金網線
１４を介してケーシング１１にモールドされたリードフ
レーム１２を介して行う。尚、Ｍｆ記ガラスダイ２は、
モールドのガラスウケ１３に接着剤１６で接着され、ガ
ラスウケ１３とケーシング１１及びケーシング１１とボ
ート１０はそれぞれ接着剤１７で接着している。又、前
記シリコンチップ１の表面には耐湿保護のため、シリコ
１ンゲル１５を塗布しである。この様な構成において本
発明の主眼は第１図の詳細説明図の第２図構造にある。
すなわち従来はガラスダイ２に凹み２５が無かった。こ
こで、畦体面積当りの接合電流の制御が、シリコンチッ
プ１とガラスダイ２との接合力を決定し、先に述べたＳ
ｉ Ｏ２及びＮａｚＯの分極エネルギーとなり、発生
０２の制御となる。
こで、畦体面積当りの接合電流の制御が、シリコンチッ
プ１とガラスダイ２との接合力を決定し、先に述べたＳ
ｉ Ｏ２及びＮａｚＯの分極エネルギーとなり、発生
０２の制御となる。
この結果は第７図に示す如く、凹み２６がなく、基準室
（３０＋２６）の体積が０．１２ （＋ｗｍ’）の時、
封止圧力は１１．０ （ｍｍＨｇ ）となる。この封１
ト圧力は基準室（３０−）４６）の体積に比例し、ボイ
ルシャルルの法則ＰｎＶｔ＝ＰｚＶ２が成立し、封１１
―室（３０＋２６）を増加すれば、封止圧力は低−ドす
る。つまりアノ−ディックボンディングの条件を固定す
れば、発生ｏ２は、はぼ一定であることを示している。
（３０＋２６）の体積が０．１２ （＋ｗｍ’）の時、
封止圧力は１１．０ （ｍｍＨｇ ）となる。この封１
ト圧力は基準室（３０−）４６）の体積に比例し、ボイ
ルシャルルの法則ＰｎＶｔ＝ＰｚＶ２が成立し、封１１
―室（３０＋２６）を増加すれば、封止圧力は低−ドす
る。つまりアノ−ディックボンディングの条件を固定す
れば、発生ｏ２は、はぼ一定であることを示している。
又、シリコンチップ１の板厚５２は、発生０２には依存
せず、アノ−ディックボンディング接合時の発生する微
少の歪の影響に関連し、板厚５２が厚い方がこの影響を
少なくする。一方、シリコンチップ１のダイヤフラム厚
さ５３を一定とするならば、先に述べた如く基準室３０
の体積を増加すれば、発生０２の影響を低減できる。こ
のためには、同一寸法のシリコンチップ１とするなら板
厚５２を厚くした方が望ましいことになる。しかし、板
厚５２を厚くすると板厚５２からダイヤフラム厚さ５３
の差Δｈ＝ｈ−ｔが増え、このため化学薬品等を用いた
エツチングが長くなり、シリコンチップ１の表面５４お
よび裏面の接合面積５２に悪影響をＩｉ−える。またエ
ツチイング後のウェハ切断によってシリコンチップ１を
切出す際に、シリコンチップに歪ダメージを与える問題
があり、さらに圧力に対する出力感度が低下する問題も
ありむやみに厚くできない欠点がある。従って発生０２
の影響を低減するためには、ガラスダイ２に凹みを設け
ることが生産１−および特性上効果がある。
せず、アノ−ディックボンディング接合時の発生する微
少の歪の影響に関連し、板厚５２が厚い方がこの影響を
少なくする。一方、シリコンチップ１のダイヤフラム厚
さ５３を一定とするならば、先に述べた如く基準室３０
の体積を増加すれば、発生０２の影響を低減できる。こ
のためには、同一寸法のシリコンチップ１とするなら板
厚５２を厚くした方が望ましいことになる。しかし、板
厚５２を厚くすると板厚５２からダイヤフラム厚さ５３
の差Δｈ＝ｈ−ｔが増え、このため化学薬品等を用いた
エツチングが長くなり、シリコンチップ１の表面５４お
よび裏面の接合面積５２に悪影響をＩｉ−える。またエ
ツチイング後のウェハ切断によってシリコンチップ１を
切出す際に、シリコンチップに歪ダメージを与える問題
があり、さらに圧力に対する出力感度が低下する問題も
ありむやみに厚くできない欠点がある。従って発生０２
の影響を低減するためには、ガラスダイ２に凹みを設け
ることが生産１−および特性上効果がある。
本発明は、この結果をふまλで、ガラスダイ２の凹形の
基準室２６を設け、刺止体積を増やしてアノディックボ
ンディング時に発生する０２による封止圧力の真空度低
下を少なくしたことにある。
基準室２６を設け、刺止体積を増やしてアノディックボ
ンディング時に発生する０２による封止圧力の真空度低
下を少なくしたことにある。
他の実施例をしては、ガラスダイ２に凹み設ける手段と
して、ガラスパイプを用い、他端を熱などで封着させる
方法もあるが、これは本発明と同様の効果があることは
ｄうまでもない。
して、ガラスパイプを用い、他端を熱などで封着させる
方法もあるが、これは本発明と同様の効果があることは
ｄうまでもない。
尚、第７図に示すように、基準室２６を１×ＩＩＩｍ”
で深さ０．１８ｍ＋ｍとし、基準室（３０＋２６）が０
、３ ｌ１ｍ８とすると、圧力は８０ｍｍＴ（ｇ、深
さ０．２８ｍＩＩで圧力６０＋＋＋＋＊Ｔ（ｇ 、深さ
０．８８ｍｍで圧力４０ ｍｍＴ（ｇ 、深さ０．４８
ｍｍで圧力２５ｍ１ＩＩＨｇとなった。したがって、凹
みの深さ０．２８ｍｍで所望の精度を得ることができた
。また、さらに高精度が要求される場合も、この基準室
２６の容積の変化のみで容易に達成できる。
で深さ０．１８ｍ＋ｍとし、基準室（３０＋２６）が０
、３ ｌ１ｍ８とすると、圧力は８０ｍｍＴ（ｇ、深
さ０．２８ｍＩＩで圧力６０＋＋＋＋＊Ｔ（ｇ 、深さ
０．８８ｍｍで圧力４０ ｍｍＴ（ｇ 、深さ０．４８
ｍｍで圧力２５ｍ１ＩＩＨｇとなった。したがって、凹
みの深さ０．２８ｍｍで所望の精度を得ることができた
。また、さらに高精度が要求される場合も、この基準室
２６の容積の変化のみで容易に達成できる。
さらに他の実施例としては、第３図に示す如くシリコン
ダイ２０の少なくとも表面にＮａ２０Ｘ成分を有するガ
ラス膜２１を形成後、シリコンチップ１とアノ−ディッ
クボンディングしても同様の効果が得られた。
ダイ２０の少なくとも表面にＮａ２０Ｘ成分を有するガ
ラス膜２１を形成後、シリコンチップ１とアノ−ディッ
クボンディングしても同様の効果が得られた。
尚、本発明の如くガラスダイ２に封止室２６を設けるの
ではなく、シリコンチップ１の板厚を増加させ、シリコ
ンチップの封＋ｈ室３０を増加して対策する方法も考え
られるが、シリコンチップ１の封止室３０部の厚さ３１
は一定としなければ、圧力に対する出力感度が悪くなる
ため、この結果封止室３０の形成に時間がかかる問題と
シリコンチップ１の板厚が増加した事によるウェハ状態
でのシリコンチップ１切断が難しくなる問題があり、生
産性が悪い問題がある。
ではなく、シリコンチップ１の板厚を増加させ、シリコ
ンチップの封＋ｈ室３０を増加して対策する方法も考え
られるが、シリコンチップ１の封止室３０部の厚さ３１
は一定としなければ、圧力に対する出力感度が悪くなる
ため、この結果封止室３０の形成に時間がかかる問題と
シリコンチップ１の板厚が増加した事によるウェハ状態
でのシリコンチップ１切断が難しくなる問題があり、生
産性が悪い問題がある。
以−にのように本発明にＪ：れば、アノ−ディックボン
ディング時に発生ずる酸素の影響を少なくできるため、
封１１−圧力の安定した絶対正形圧カセンサを提供でき
る効果がある。
ディング時に発生ずる酸素の影響を少なくできるため、
封１１−圧力の安定した絶対正形圧カセンサを提供でき
る効果がある。
第１図は本発明の実施例の断面図、第２図は第１図の詳
細図、第二う回は他の実施例の詳細図、第４図、第５図
はシリコンチップの説明図、第６図は本発明の発生０！
の影響を考察する図、第７図は本発明の特性例を示す図
である。 １・・・シリコンチップ、２・・・ガラスダイ、２６゜
３０・・・基準室、２０・・・シリコンダイ、２１・・
・ガラス膜。
細図、第二う回は他の実施例の詳細図、第４図、第５図
はシリコンチップの説明図、第６図は本発明の発生０！
の影響を考察する図、第７図は本発明の特性例を示す図
である。 １・・・シリコンチップ、２・・・ガラスダイ、２６゜
３０・・・基準室、２０・・・シリコンダイ、２１・・
・ガラス膜。
Claims (1)
- １．一面に拡散ゲージが形成され、他面に凹みが形成さ
れた半導体ダイアフラムと、このダイアフラムの凹み側
の面が接合される基台とを有し、上記ダイアフラムと上
記基台とをアノーデイツクボンデイング法により接合し
た圧力センサにおいて、上記ダイアフラムの凹みに対向
する上記基台にも凹みを形成したことを特徴とする圧力
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22358985A JPS6285470A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22358985A JPS6285470A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285470A true JPS6285470A (ja) | 1987-04-18 |
Family
ID=16800533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22358985A Pending JPS6285470A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6285470A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04316378A (ja) * | 1991-04-15 | 1992-11-06 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサ |
| JPH0573752U (ja) * | 1991-05-30 | 1993-10-08 | 株式会社ワイ・イー・データ | ディスク装置 |
| US5683947A (en) * | 1994-08-13 | 1997-11-04 | Robert Bosch Gmbh | Method for producing a component according to the anodic bonding method and component |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5522838A (en) * | 1978-08-07 | 1980-02-18 | Hitachi Ltd | Manufacturing method of semiconductor strain gauge type pressure senser chip |
| JPS5599781A (en) * | 1979-01-24 | 1980-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor pressure converter |
-
1985
- 1985-10-09 JP JP22358985A patent/JPS6285470A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5522838A (en) * | 1978-08-07 | 1980-02-18 | Hitachi Ltd | Manufacturing method of semiconductor strain gauge type pressure senser chip |
| JPS5599781A (en) * | 1979-01-24 | 1980-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor pressure converter |
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| JPH04316378A (ja) * | 1991-04-15 | 1992-11-06 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサ |
| JPH0573752U (ja) * | 1991-05-30 | 1993-10-08 | 株式会社ワイ・イー・データ | ディスク装置 |
| US5683947A (en) * | 1994-08-13 | 1997-11-04 | Robert Bosch Gmbh | Method for producing a component according to the anodic bonding method and component |
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