WO2006075469A1 - 静電容量型半導体物理量センサ及びその製造方法 - Google Patents

静電容量型半導体物理量センサ及びその製造方法 Download PDF

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bonding
same potential
potential wiring
physical quantity
anodic bonding
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PCT/JP2005/022747
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Inventor
Ryosuke Meshii
Kouji Sakai
Atsushi Ishigami
Eiichi Furukubo
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Matsushita Electric Works, Ltd.
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/84Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators

Definitions

  • the present invention relates to a capacitive semiconductor physical quantity sensor as a micro electro mechanical system (MEMS) device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a countermeasure against discharge at the time of anodic bonding.
  • MEMS micro electro mechanical system
  • FIG. 1 An example of a conventional capacitive semiconductor physical quantity sensor is shown in FIG.
  • an insulating glass substrate 2 is disposed on the upper surface of a silicon semiconductor substrate 1 (hereinafter referred to as a silicon substrate), and both substrates 1 and 2 are anodically bonded in their peripheral region (junction region) 5. It is joined by The silicon substrate 1 is formed with a pressure sensitive portion 4 which is made thin and elastic with respect to the frame-like support frame 3 by etching and is displaceable up and down. Both upper and lower surfaces of the pressure sensing unit 4 become movable electrodes, and a fixed electrode 7 is provided on the inner surface of the upper glass substrate 2 opposite to the movable electrodes.
  • an electrostatic capacitance corresponding to the gap 6 is generated between the movable electrode and the fixed electrode, and pressure is applied to move the pressure-sensitive portion 4, thereby changing the gap 6.
  • the capacitance generated on the ground also changes.
  • the change of the gap that is, the pressure is determined.
  • Signal extraction to an external circuit is performed by insulating film 10 between silicon substrate 1, ie, conductive film 9a electrically connected to the movable electrode through through holes 8a and 8b formed in glass substrate 2, and silicon substrate 1.
  • the conductor film 9b is electrically conducted to the fixed electrode 7 through the lead portion 7c in an insulated state through the above.
  • Reference numeral 11 denotes a power supply when the silicon substrate 1 and the glass substrate 2 are bonded by the anodic bonding method.
  • a short-circuit conductive pattern (same potential wiring) 70 for electrically connecting the fixed electrode 7 of the glass substrate 2 and the movable electrode of the silicon substrate 1 is provided in advance on the glass substrate 2 and the high voltage application for anodic bonding is performed. It is known that the two electrodes are electrically connected via the same potential wiring 70 (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-090300).
  • the fixed electrode and the silicon substrate are at the same potential at the time of anodic bonding, there is also a high bonding strength at which both electrodes do not contact and fuse, which discharge can not occur at the time of anodic bonding. can get.
  • the desired sensor characteristics can not be obtained if the same potential wiring is applied.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and when the insulating substrate and the semiconductor substrate are anodically bonded, discharge does not occur with the fixed electrode on the insulating substrate side and the movable electrode on the semiconductor substrate at the same potential. It is an object of the present invention to provide a capacitive semiconductor physical quantity sensor and a method of manufacturing the same that can obtain high bonding strength and desired sensor characteristics without causing bonding voids and upsizing of a sensor chip.
  • the present invention brings an insulating substrate and a peripheral region (referred to as a bonding region) facing each other of a semiconductor substrate into contact for anodic bonding, and a positive bonding voltage between both substrates.
  • a fixed electrode is provided on the bonding surface side of the insulating substrate
  • a movable electrode is provided on the bonding surface side of the semiconductor substrate.
  • the same potential wiring for shorting the fixed electrode and the movable electrode is formed on the bonding surface side of the insulating substrate inside the bonding region before the anodic bonding.
  • a second step of performing the anodic bonding, and a third step of cutting and removing the same potential wiring after the anodic bonding is performed in the method of manufacturing a capacitive semiconductor physical quantity sensor.
  • the cutting of the same potential wiring can be performed by laser irradiation which is transmitted through the insulating substrate side.
  • the same potential interconnections are cut by applying a voltage between conductive film layers exposed at the bottoms of the through holes for the fixed electrode and the movable electrode provided on the insulating substrate. It can be done by applying a current to the wiring and melting it off due to the heat generated thereby.
  • the insulating substrate and the peripheral region (referred to as a bonding region) facing each other of the semiconductor substrate are brought into contact for anodic bonding, and an anodic bonding voltage is applied between the two substrates for anodic bonding.
  • Manufacturing an electrostatic capacitance type semiconductor physical quantity sensor in which a fixed electrode is provided on the bonding surface side of the insulating substrate, and a movable electrode is provided on the bonding surface side of the semiconductor substrate.
  • the same potential wiring for shorting the fixed electrode and the movable electrode before the anodic bonding is formed on the bonding surface side of the semiconductor substrate inside the bonding region, and the anodic bonding is performed.
  • a third step of cutting and removing the same potential wiring after the anodic bonding is performed.
  • the various methods described above can be similarly applied to the cutting of the same potential wiring.
  • the wiring width of the portion where the same potential wiring is cut is narrowed, even if the above-mentioned deviation occurs.
  • current and voltage concentrate on the narrow portion, and cutting of the same potential wiring can be easily achieved.
  • the insulating substrate and the peripheral region (referred to as a bonding region) facing each other of the semiconductor substrate are brought into contact for anodic bonding, and an anodic bonding voltage is applied between the two substrates to carry out anodic bonding.
  • a fixed electrode is provided on the bonding surface side of the insulating substrate, and a movable electrode is provided on the bonding surface side of the semiconductor substrate.
  • the same potential wiring force for shorting the fixed electrode and the movable electrode is formed on the bonding surface side of the insulating substrate or the semiconductor substrate inside the bonding area, and the same potential wiring is subjected to laser irradiation or anodic bonding It can be cut off by energizing the same potential wiring.
  • the semiconductor substrate (movable electrode) and the fixed electrode are connected by the same potential wiring, which is a conductive short-circuit pattern, and the movable electrode and the fixed electrode have the same potential. Because of this, during anodic bonding, no discharge occurs between the two electrodes, and anodic bonding is ensured.
  • the same potential wiring is cut and removed after completion of bonding.
  • the movable electrode and the fixed electrode are electrically separated, detection of physical quantities such as pressure and acceleration becomes possible, and a sensor with desired characteristics is obtained.
  • the conductive short circuit pattern is not sandwiched between the substrates, no junction void is generated.
  • the conductive short circuit pattern is provided on the insulating substrate inside the junction, the chip size can be reduced.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing that the same potential wiring is cut by laser light irradiation in a capacitance type pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a top view of the same sensor.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing that the same potential wiring is cut by voltage application in the same sensor.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing that the same potential wiring is cut by applying a voltage to the same sensor using a through hole.
  • FIG. 5 is a top view showing narrowing of the wiring width of the same potential wiring in the same sensor.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing cutting of the same potential wiring by laser light irradiation in a capacitance type pressure sensor according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a top view of the same sensor.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional capacitive pressure sensor without the same potential wiring.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional capacitance type pressure sensor wired at the same potential.
  • FIG. 10 is a top view of a conventional capacitance type pressure sensor wired at the same potential.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a capacitive sensor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an upper surface configuration of the same sensor
  • a glass substrate 2 is transparent
  • the silicon substrate 1 semiconductor substrate
  • the glass substrate 2 insulation substrate
  • the above glass base is formed on the surface of a large glass substrate.
  • An area corresponding to board 2 is allocated. The same applies to the silicon substrate 1.
  • the fixed electrode 7 and the lead 7 c having a predetermined pattern shape are simultaneously formed on the bonding side surface of the glass substrate 2 by vapor deposition or sputtering, and the fixed electrode 7 is formed.
  • the same potential wiring 70 is formed as a short-circuit conductive pattern which is simultaneously drawn from the fixed electrode 7 and shorts the fixed electrode 7 and the movable electrode (first step).
  • the same potential wiring 70 is provided inside the bonding region, that is, in the fixed electrode 7 on the glass substrate 2 side. In order to form the same potential wiring 70, it is only necessary to change the shape of the pattern on which the predetermined metal is vapor deposited and sputtered on the surface of the glass substrate 2.
  • the support frame 3 and the pressure sensitive portion 4 are formed on the silicon substrate 1 by etching.
  • the bonding surface side including the pressure sensitive portion 4 of the silicon substrate 1 is a movable electrode.
  • the silicon substrate 1 and the glass substrate 2 are brought into contact with each other with their relative positions aligned.
  • peripheral regions (referred to as bonding regions) 5 opposing each other between silicon substrate 1 and glass substrate 2 are brought into contact for anodic bonding, and an anodic bonding voltage is applied between the two substrates as described in detail later.
  • Carry out the mark and unite by anodic bonding (second step).
  • the same potential wiring 70 is cut and removed as shown in the wiring cut point C (third step).
  • the same potential wiring 70 electrically connects the fixed electrode 7 of the glass substrate 2 to the movable electrode on the silicon substrate 1 side, and is for discharge prevention at the time of anodic bonding.
  • Two through holes 8a and 8b vertically penetrating through for a movable electrode and a fixed electrode are formed at predetermined positions of the glass substrate 2, and a bottom portion of the through hole 8a is formed in the silicon substrate 1.
  • the conductive film 9a electrically connected to the movable electrode is formed so as to be exposed to the surface of the fixed electrode 7, and the electrically conductive film electrically connected to the fixed electrode 7 through the lead portion 7c so as to be exposed at the bottom
  • a membrane 9b is formed.
  • the conductive film 9 b is formed on the insulating film 10 to be in a state of insulation from the silicon substrate 1.
  • the sensor signal is taken out from the conductive films 9a and 9b to the external circuit through the through holes 8a and 8b.
  • a conductive film is formed on the inner wall surface of each through hole, and is conducted to a conductive thin film formed separately from each other on the surface of the glass substrate 2.
  • the silicon substrate 1 is connected to the anode of the power supply for anodic bonding
  • the glass substrate 2 is connected to the negative electrode of the power for anodic bonding
  • a predetermined voltage is applied between the two electrodes.
  • an electric current is caused to flow between the silicon substrate 1 and the glass substrate 2, and in the contact portion of the both, in the present example, the peripheral region (bonding region) 5 is integrally joined (anodic bonding).
  • the fixed electrode 7 and the movable electrode are short-circuited by the same potential wiring 70 and are at the same potential, a potential difference occurs between them.
  • welding due to alloying of the electrodes accompanying the discharge is eliminated, and positive bonding is reliably achieved.
  • the same potential wiring 70 is cut.
  • laser beam irradiation L (arrow in FIG. 1) is used.
  • a laser beam transmits the glass on the side of the glass substrate 2 by using C02, YAG or the like, and irradiates the wiring cut portion C of the same potential wiring 70 to cut the same potential wiring 70. In this way, a sensor with desired characteristics can be obtained.
  • the DC bias power supply 12 is connected to the same potential wiring 70 so that a current flows, and the same potential wiring 70 generates heat and melts when it is energized based on this voltage application.
  • a voltage is applied between the conductive films 9a and 9b provided at the bottom of the through holes 8a and 8b provided on the glass substrate 2 for the movable electrode and the fixed electrode. As the applied voltage is gradually raised, the probability of being cut at a certain site is higher.
  • Through holes 8a and 8b of the glass substrate 2 may be used as the application terminals.
  • Conductive films 13a and 13b are formed on the inner wall surfaces of through holes 8a and 8b, and conductive film portion 14a in conductive state with conductive films 9a and 9b on silicon substrate 1 via conductive films 13a and 13b on glass substrate 2.
  • 14b are formed, and the conductive film portions 14a, 14b are used as voltage application terminals.
  • the process of forming the conductive films 13a and 13b on the inner wall surface of the through hole may be either before or after anodic bonding.
  • the above description is directed to the embodiment in which the same potential wiring 70 in the capacitive sensor is provided on the glass substrate 2 side.
  • the capacitive sensor according to another embodiment provided on the silicon substrate 1 side is shown in FIGS. Will be described below with reference to FIG.
  • the same potential wiring 71 according to this embodiment is provided on the side of the silicon substrate 1 so as to electrically connect the conductive film 9 b for the fixed electrode and the movable electrode of the silicon substrate 1 (first step). Due to the same potential wiring 71, the fixed electrode 7 and the movable electrode have the same potential. For this reason, at the time of the anodic bonding, as in the above embodiment, the discharge between the electrodes is not performed, and a reliable anodic bonding is achieved.
  • the same potential wiring 71 is cut.
  • the cutting of the same potential wiring 71 is performed by transmitting the glass from the glass substrate 2 side and irradiating the wiring cutting point C with a laser beam L (third step).
  • the cutting of the same potential wiring 71 after anodic bonding is performed by applying a DC voltage to the conductive films for the movable electrode and the fixed electrode, as in FIG. 3 described above.
  • the through holes of the glass substrate 2 may be used. Further, in the same manner as described above, it is preferable to narrow the wiring width in the vicinity of the wiring cut portion of the same potential wiring 71.
  • a capacitive type may be used as a MEMS device to be applied.
  • pressure sensors capacitive angular velocity sensors, other piezo pressure sensors, acceleration sensors, angular velocity sensors, MEMS mechanical relays, etc. are also included.
  • the glass substrate 2 if it is an insulating substrate material, it is possible to use glass which is transparent, and other transparent materials which transmit laser light. Besides silicon, GaAs, Ge, etc. can be used as the silicon substrate 1.
  • As the material of the fixed electrode 'conductive film Cr, Al, others, Au, Ag, Cu, Pt, Ti, etc. can be used.
  • the present application is also based on Japanese Patent Application No. 2005-007784, the contents of which are incorporated into the present application by reference.

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Abstract

 静電容量型半導体物理量センサは、ガラス基板とシリコン基板の互いに対向する周辺領域(接合領域)とを陽極接合のために接触させるとともに、両基板間に陽極接合電圧を印加して陽極接合させ、一体化している。ガラス基板の接合面側には固定電極が設けられ、シリコン基板の接合面側には可動電極が設けられており、陽極接合前に、固定電極と可動電極とを短絡する放電対策用の同電位配線を、接合領域の内側でガラス基板の接合面側に形成しておき、陽極接合後に、同電位配線を切断し、除去する。こうしてセンサを製造することにより、絶縁基板と半導体基板とを陽極接合するときに絶縁基板側の固定電極と半導体基板側の可動電極とが同電位となり、放電が生じなくなる。従って、接合ボイドの発生やセンサチップの大型化を招くことなく、高い接合強度と所望のセンサ特性が得られる。

Description

明 細 書
静電容量型半導体物理量センサ及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、 MEMS (Micro Electro Mechanical System)デバイスとしての静電容量 型半導体物理量センサ及びその製造方法に関し、特に、陽極接合時の放電対策に 関する。
背景技術
[0002] 従来の静電容量型半導体物理量センサの一例を図 8に示す。同図に示すように 、シリコン半導体基板 1 (以下、シリコン基板という)の上面に絶縁性のガラス基板 2を 配置し、両基板 1, 2は、その周辺領域 (接合領域) 5において陽極接合法により接合 されている。シリコン基板 1は、エッチングカ卩ェによりフレーム状の支持枠 3に対し、薄 肉にして弾性を持たせ上下に変位可能とした感圧部 4が形成されて ヽる。この感圧 部 4の上下両面が可動電極となり、この可動電極に対向させて上側のガラス基板 2の 内面には固定電極 7が設けられている。そして、可動電極と固定電極との間には、ギ ヤップ 6に応じた静電容量が発生し、圧力が加わることにより、感圧部 4が移動するた めギャップ 6が変化し、両電極間に発生する静電容量も変化する。その静電容量の 変化を検出することにより、ギャップの変化、すなわち圧力を求めるようになつている。
[0003] 外部回路への信号取り出しは、ガラス基板 2に形成されたスルーホール 8a, 8bを介 して、シリコン基板 1つまり可動電極と導通した導電膜 9aと、シリコン基板 1とは絶縁膜 10を介して絶縁状態で固定電極 7にそのリード部 7cを介して導通した導体膜 9bとよ り行われるようになつている。なお、 11はシリコン基板 1とガラス基板 2を陽極接合法 によって接合するときの電源を示す。このシリコン基板 1とガラス基板 2との陽極接合 は、接合のための高電圧印加時に、変位可能な感圧部 4が静電引力によりガラス基 板 2に形成された固定電極 7と接近し、その間で放電 Aが発生し、固定電極 7が熱に よって合金化して感圧部 4と溶着するおそれがある。力かる事態が生じると、感圧部 4 は変位しなくなり、圧力を検出できなくなるという問題がある。
[0004] 力かる問題を解決するため、図 9、図 10に示すように、前述と同等のセンサにおけ るガラス基板 2に、ガラス基板 2の固定電極 7とシリコン基板 1の可動電極とを導通す る短絡導電パターン(同電位配線) 70を予め設けておき、陽極接合のための高電圧 印加時には、同電位配線 70を介して両電極を導通させておくことが知られている(例 えば、特開平 10— 090300号公報参照)。これにより、陽極接合の際には、固定電 極とシリコン基板とが同電位になるので、陽極接合時に放電が生じることがなぐ両電 極が接触して融着することがなぐ高い接合強度も得られる。し力 ながら、同電位配 線を施したままでは所望のセンサ特性が得られない。
[0005] そこで、陽極接合時には短絡導電パターンを介して固定電極とシリコン基板が導通 し、通常の物理量測定時には固定電極とシリコン基板とが非導通となるギャップを有 する短絡導電パターンを設けることが知られている(例えば、特開平 9— 196700号 公報参照)。ところが、この短絡導電パターンは、ガラス基板とシリコン基板の間に設 けているので、短絡導電パターンの周辺に接合ボイド (接合されず、気泡をかんでい るような状態)が生じ易!、と 、う問題がある。
[0006] また、短絡導電パターンをシリコン基板とガラス基板との接合部の外側のシリコン基 板上に設け、この短絡導電パターンを陽極接合後にレーザなどを用いて切断するこ とが提案されている(例えば、特開平 6— 340452号公報参照)。しカゝしながら、この 場合、短絡導電パターンを両基板の接合部の外側に設けるので、チップサイズが大 きくなる問題がある。
発明の開示
[0007] 本発明は、上述した問題を解消するもので、絶縁基板と半導体基板とを陽極接合 するときに絶縁基板側の固定電極と半導体基板側の可動電極とを同電位として放電 が生じないようにし、接合ボイドの発生やセンサチップの大型化を招くことなぐ高い 接合強度と所望のセンサ特性が得られる静電容量型半導体物理量センサ及びその 製造方法を提供することを目的とする。
[0008] 上記課題を解消するために本発明は、絶縁基板と半導体基板の互いに対向する 周辺領域 (接合領域という)とを陽極接合のために接触させるとともに、両基板間に陽 極接合電圧を印カロして陽極接合させて一体ィ匕して成り、前記絶縁基板の接合面側 には固定電極が設けられ、前記半導体基板の接合面側には可動電極が設けられた 静電容量型半導体物理量センサの製造方法において、前記陽極接合前に、前記固 定電極と可動電極とを短絡する同電位配線を、前記接合領域の内側で絶縁基板の 接合面側に形成する第 1の工程と、前記陽極接合を行う第 2の工程と、前記陽極接 合後に、前記同電位配線を切断し、除去する第 3の工程と、を備えたことを特徴とす る。
[0009] 上記第 3の工程において、同電位配線の切断は、絶縁基板側カゝら透過させたレー ザ照射により行うことができる。
[0010] 上記第 3の工程において、同電位配線の切断は、絶縁基板に設けられた固定電極 用及び可動電極用の各スルーホール底部に露出した導電膜層間に電圧を印加する ことにより同電位配線に電流を流し、それに基づく発熱により溶断することにより行うこ とがでさる。
[0011] また、本発明は、絶縁基板と半導体基板の互いに対向する周辺領域 (接合領域と いう)とを陽極接合のために接触させるとともに、両基板間に陽極接合電圧を印加し て陽極接合させて一体ィ匕して成り、前記絶縁基板の接合面側には固定電極が設け られ、前記半導体基板の接合面側には可動電極が設けられた静電容量型半導体物 理量センサの製造方法において、前記陽極接合前に前記固定電極と可動電極とを 短絡する同電位配線を、前記接合領域の内側で半導体基板の接合面側に形成する 第 1の工程と、前記陽極接合を行う第 2の工程と、前記陽極接合後に、前記同電位配 線を切断し、除去する第 3の工程と、を備えたことを特徴とする。
[0012] 上記第 3の工程において、同電位配線の切断には、上述の各種方法を同様に適 用することができる。
[0013] 上記の 、ずれにぉ 、ても、好ましくは、同電位配線の切断される部位の配線幅を狭 くしておく。これにより、切断のために同電位配線に電流を流したときに、その細くな つた部分に電流及び電圧が集中し、同電位配線の切断を容易に達成できる。
[0014] 本発明は、絶縁基板と半導体基板の互いに対向する周辺領域 (接合領域という)と を陽極接合のために接触させるとともに、両基板間に陽極接合電圧を印加して陽極 接合させて一体化して成り、前記絶縁基板の接合面側には固定電極が設けられ、前 記半導体基板の接合面側には可動電極が設けられた静電容量型半導体物理量セ ンサにおいて、前記固定電極と可動電極とを短絡する同電位配線力 前記接合領域 の内側で絶縁基板又は半導体基板の接合面側に形成されており、この同電位配線 は、陽極接合後にレーザ照射又は同電位配線への通電により切断可能な構成とさ れているものである。
[0015] 本発明によれば、陽極接合する際には、半導体基板 (可動電極)と固定電極が導 電短絡パターンである同電位配線により接続されており、可動電極と固定電極は同 電位となっているので、陽極接合する際に、両電極間で放電することがなくなり、陽極 接合が確実に成される。この同電位配線は、接合終了後に、切断し、除去する。これ により、可動電極と固定電極とを電気的に分離させ、圧力、加速度等の物理量の検 出が可能となり、所望の特性のセンサが得られる。そして、導電短絡パターンを基板 間に挟んでいないので、接合ボイドが発生するようなことがない。また、導電短絡バタ ーンを接合部の内側で絶縁基板に設けているので、チップサイズを小さくすることが できる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]図 1は本発明の一実施形態に係る静電容量型圧力センサにおいてレーザ光照 射により同電位配線を切断することを示す断面図。
[図 2]図 2は同センサの上面図。
[図 3]図 3は同センサにおいて電圧印加により同電位配線を切断することを示す断面 図。
[図 4]図 4は同センサにお 、てスルーホールを用いて電圧印加により同電位配線を切 断することを示す断面図。
[図 5]図 5は同センサにおいて同電位配線の配線幅を狭くすることを示す上面図。
[図 6]図 6は本発明の他の実施形態に係る静電容量型圧力センサにおいてレーザ光 照射により同電位配線を切断することを示す断面図。
[図 7]図 7は同センサの上面図。
[図 8]図 8は同電位配線のない従来の静電容量型圧力センサの断面図。
[図 9]図 9は同電位配線された従来の静電容量型圧力センサの断面図。
[図 10]図 10は同電位配線された従来の静電容量型圧力センサの上面図。 発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明の一実施形態に係る静電容量型半導体物理量センサ(以下、容量型 センサと略す)について図面を参照して説明する。図 1は、本発明の一実施形態によ る容量型センサの断面構成を示し、図 2は同センサの上面構成であり、ガラス基板 2 は透明であり、固定電極 7などが透視して表されている。図示では、 1個のセンサチッ プ部分に対応するウェハであるシリコン基板 1 (半導体基板)及びガラス基板 2 (絶縁 基板)を示しており、実際の製造工程では、大きなガラス基板の表面に上記ガラス基 板 2に対応する領域が割り振られる。シリコン基板 1も同様である。
[0018] 両基板を接合する陽極接合前に、ガラス基板 2の接合側表面には、蒸着又はスパ ッタにより所定パターン形状力もなる固定電極 7及びリード部 7cを同時に形成し、この 固定電極 7を形成する際に、それと同時に固定電極 7から引き出され、固定電極 7と 可動電極とを短絡する短絡導電パターンである同電位配線 70を形成しておく(第 1 の工程)。同電位配線 70は、接合領域の内側、つまり、ガラス基板 2側の固定電極 7 内に設けている。この同電位配線 70の形成には、ガラス基板 2の表面に所定の金属 を蒸着 Zスパッタするパターン形状を変更するだけでよい。シリコン基板 1に対しては 、エッチングにより支持枠 3、感圧部 4を形成しておく。シリコン基板 1の感圧部 4を含 む接合面側は可動電極となる。
[0019] このようなシリコン基板 1とガラス基板 2を、その相対位置を合わせて接触させる。こ こに、シリコン基板 1とガラス基板 2との互いに対向する周辺領域 (接合領域という) 5 を、陽極接合のために接触させるとともに、詳細は後述するように、両基板間に陽極 接合電圧を印カロして陽極接合により一体ィ匕する(第 2の工程)。同電位配線 70は、陽 極接合後に、配線切断個所 Cに示すように、切断して除去する(第 3の工程)。同電 位配線 70は、ガラス基板 2の固定電極 7とシリコン基板 1側の可動電極を電気的に接 続するもので、陽極接合時の放電対策用である。
[0020] ガラス基板 2の所定位置には、可動電極用及び固定電極用の、上下に貫通する 2 つのスルーホール 8a, 8bが开成されており、シリコン基板 1には、スルーホール 8aの 底部に露出するように、可動電極と導通した導電膜 9aが形成され、また、スルーホー ル 8bの底部に露出するように、固定電極 7にそのリード部 7cを介して導通した導電 膜 9bが形成されている。この導電膜 9bは、シリコン基板 1とは絶縁状態とするための 絶縁膜 10の上に形成されている。センサ信号は、スルーホール 8a, 8bを介して導電 膜 9a, 9bから外部回路に取り出される。各スルーホールの内壁面には導電膜が形 成され、ガラス基板 2の表面に相互に分離して成膜された導体薄膜にそれぞれに導 通される。
[0021] この種の静電容量型圧力センサは、感圧部 4に圧力が力かることにより、容量ギヤッ プ 6が変化し、このギャップ長を dとし、固定電極 7の面積を Sとしたとき、両電極間の 容量 Cは、 C= ε OSZdの変化を出力するものである。
[0022] 次に、容量型センサのシリコン基板 1とガラス基板 2との陽極接合について詳細説 明する。陽極接合に際しては、シリコン基板 1に陽極接合用電源の陽極を接続すると 共に、ガラス基板 2に陽極接合用電源の負極を接続し、両極間に所定の電圧を印加 する。これにより、シリコン基板 1とガラス基板 2との間に電流を流し、両者の接触部分 、本例では周辺領域 (接合領域) 5を接合一体ィ匕する(陽極接合)。このとき、固定電 極 7と可動電極とは同電位配線 70により短絡されて同電位になっているので、両者 間での電位差が発生しに《なる。これによつて、陽極接合時に電極間で放電するこ とがなくなり、従って、放電に伴う電極同士の合金化による溶着がなくなり、確実に陽 極接合が成される。
[0023] 陽極接合後に、同電位配線 70は切断する。それには、レーザ光照射 L (図 1の矢 印)を用いる。レーザ光は、 C02、 YAGなどを用い、ガラス基板 2側力もガラスを透過 させて同電位配線 70の配線切断個所 Cに照射して、同電位配線 70を切断する。こう して、所望の特性のセンサを得ることができる。
[0024] 次に、容量型センサにおける陽極接合後、同電位配線 70を除去する他の方法に ついて説明する。図 3に示すように、直流バイアス電源 12を同電位配線 70に電流が 流れるように接続し、この電圧印加に基づく通電により同電位配線 70が発熱し、溶断 する。電圧は、ガラス基板 2に設けられた、可動電極用及び固定電極用の各スルー ホール 8a, 8bの底部に露出した導電膜 9a, 9b間に印加する。印加する電圧は、徐 々に上昇させたほうが一定の部位で切断される確率が高くなる。
[0025] 上記電圧印加による同電位配線 70の除去方法において、図 4に示すように、電圧 印加端子としてガラス基板 2のスルーホール 8a, 8bを利用してもよい。スルーホール 8a, 8bの内壁面に導電膜 13a, 13bを形成し、ガラス基板 2上に導電膜 13a, 13bを 介してシリコン基板 1上の導電膜 9a, 9bと導通状態にある導電膜部 14a, 14bを形成 し、この導電膜部 14a, 14bを電圧印加端子とする。スルーホール内壁面の導電膜 1 3a, 13bの形成工程は、陽極接合の前後どちらであってもよい。
[0026] 上述したレーザ光照射による同電位配線 70の切断方法においても、電圧印加によ る同電位配線 70の切断方法においても、図 5に示すように、同電位配線 70の配線 切断個所付近の配線パターン幅を狭くした細幅部 Dを設けることが好ましい。このよう に同電位配線 70に部分的に細幅部 Dが有ることで、レーザ切断法においては、レー ザビームスポットの切断目標位置が分力り易くなり、また、電圧印加切断法において は、配線幅が狭くなつた部分での電気抵抗を高くして切断箇所を安定させることがで きる。
[0027] 以上は、容量型センサにおける同電位配線 70をガラス基板 2側に設けた実施形態 を示した力 シリコン基板 1側に設けた他の実施形態の容量型センサについて、図 6 、図 7を参照して以下に説明する。この実施形態による同電位配線 71は、シリコン基 板 1側に、固定電極用の導電膜 9bとシリコン基板 1の可動電極とを電気的に接続す るように設ける(第 1の工程)。この同電位配線 71により、固定電極 7と可動電極は同 電位となる。このため、陽極接合時に、上記実施形態と同様、電極間で放電すること がなくなり、確実な陽極接合が成される。
[0028] 陽極接合 (第 2の工程)後、この同電位配線 71は切断する。同電位配線 71の切断 は、ガラス基板 2側よりガラスを透過して配線切断個所 Cにレーザ光照射 Lすることに より行う(第 3の工程)。
[0029] 陽極接合後の同電位配線 71の切断は、図示しないが、上述の図 3と同様に、可動 電極用と固定電極用の導電膜に直流電圧を印加して行ってもよぐまた、図 4と同様 に、ガラス基板 2のスルーホールを利用して行ってもよい。また、上記と同様に、同電 位配線 71の配線切断個所付近の配線幅を狭くすることが好ましい。
[0030] 以上、本発明の各種実施形態を説明したが、上記実施形態の構成に限られること なぐ種々の変形が可能であり、適用対象の MEMSデバイスとしても、静電容量型 圧力センサの他に、静電容量型角速度センサ、その他ピエゾ式圧力 ·加速度 ·角速 度センサ、 MEMSメカ-カルリレーなどが揚げられる。また、ガラス基板 2としては、 絶縁基板材料であればよぐガラス、その他透明でレーザ光を透過するものを使用で きる。シリコン基板 1としては、シリコンの他、 GaAs、 Geなどを使用できる。固定電極' 導電膜の材料としては、 Cr、 Al、その他、 Au、 Ag、 Cu、 Pt、 Tiなどを使用できる。 また、本出願は、 日本国特許出願 2005— 007784号に基づいており、その特許出 願の内容は、参照によって本出願に組み込まれる。

Claims

請求の範囲
[1] 1. 絶縁基板と半導体基板の互いに対向する周辺領域 (接合領域という)とを陽極 接合のために接触させるとともに、両基板間に陽極接合電圧を印カロして陽極接合さ せて一体化して成り、前記絶縁基板の接合面側には固定電極が設けられ、前記半 導体基板の接合面側には可動電極が設けられた静電容量型半導体物理量センサ の製造方法において、
前記陽極接合前に、前記固定電極と可動電極とを短絡する同電位配線を、前記接 合領域の内側で絶縁基板の接合面側に形成する第 1の工程と、
前記陽極接合を行う第 2の工程と、
前記陽極接合後に、前記同電位配線を切断し、除去する第 3の工程と、を備えたこ とを特徴とする静電容量型半導体物理量センサの製造方法。
[2] 前記第 3の工程において、絶縁基板側力も透過させたレーザ照射により、前記同電 位配線を切断することを特徴とする請求項 1記載の静電容量型半導体物理量センサ の製造方法。
[3] 前記第 3の工程において、絶縁基板に設けられた固定電極用及び可動電極用の 各スルーホール底部に露出した導電膜層間に電圧を印加することにより、同電位配 線に電流を流し、それに基づく発熱により同電位配線を切断することを特徴とする請 求項 1記載の静電容量型半導体物理量センサの製造方法。
[4] 前記第 1の工程において、同電位配線の切断される部位の配線幅を狭くすることを 特徴とする請求項 2又は請求項 3記載の静電容量型半導体物理量センサの製造方 法。
[5] 絶縁基板と半導体基板の互いに対向する周辺領域 (接合領域という)とを陽極接合 のために接触させるとともに、両基板間に陽極接合電圧を印カロして陽極接合させて 一体化して成り、前記絶縁基板の接合面側には固定電極が設けられ、前記半導体 基板の接合面側には可動電極が設けられた静電容量型半導体物理量センサの製 造方法において、
前記陽極接合前に前記固定電極と可動電極とを短絡する同電位配線を、前記接 合領域の内側で半導体基板の接合面側に形成する第 1の工程と、 前記陽極接合を行う第 2の工程と、
前記陽極接合後に、前記同電位配線を切断し、除去する第 3の工程と、を備えたこ とを特徴とする静電容量型半導体物理量センサの製造方法。
[6] 前記第 3の工程において、絶縁基板側力も透過させたレーザ照射により、前記同電 位配線を切断することを特徴とする請求項 5記載の静電容量型半導体物理量センサ の製造方法。
[7] 前記第 3の工程において、絶縁基板に設けられた固定電極用及び可動電極用の 各スルーホール底部に露出した導電膜層間に電圧を印加することにより、同電位配 線に電流を流し、それに基づく発熱により同電位配線を切断することを特徴とする請 求項 5記載の静電容量型半導体物理量センサの製造方法。
[8] 前記第 1の工程において、同電位配線の切断される部位の配線幅を狭くすることを 特徴とする請求項 6又は請求項 7記載の静電容量型半導体物理量センサの製造方 法。
[9] 絶縁基板と半導体基板の互いに対向する周辺領域 (接合領域という)とを陽極接合 のために接触させるとともに、両基板間に陽極接合電圧を印カロして陽極接合させて 一体化して成り、前記絶縁基板の接合面側には固定電極が設けられ、前記半導体 基板の接合面側には可動電極が設けられた静電容量型半導体物理量センサにお いて、
前記固定電極と可動電極とを短絡する同電位配線が、前記接合領域の内側で絶 縁基板又は半導体基板の接合面側に形成されており、
この同電位配線は、陽極接合後にレーザ照射又は同電位配線への通電により切 断可能な構成とされていることを特徴とする静電容量型半導体物理量センサ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015186445A1 (ja) * 2014-06-03 2015-12-10 ソニー株式会社 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008041607A1 (fr) * 2006-10-02 2008-04-10 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Capteur de pression
JP4858064B2 (ja) * 2006-10-04 2012-01-18 大日本印刷株式会社 力学量検出センサおよびその製造方法
US20080128901A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Peter Zurcher Micro-electro-mechanical systems device and integrated circuit device integrated in a three-dimensional semiconductor structure
JP4636187B2 (ja) * 2008-04-22 2011-02-23 株式会社デンソー 力学量センサの製造方法および力学量センサ
JP5163362B2 (ja) * 2008-08-21 2013-03-13 株式会社村田製作所 半導体センサ装置
DE102008043171A1 (de) * 2008-10-24 2010-04-29 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Drucksensor, insbesondere Drucksensortechnik
KR101044914B1 (ko) * 2009-10-30 2011-06-28 (주) 유니크코리아엔아이 확산방지체가 형성된 정전용량형 압력센서
JP5595145B2 (ja) * 2010-07-02 2014-09-24 株式会社デンソー 半導体力学量センサ
KR101731173B1 (ko) 2015-09-02 2017-04-28 한국과학기술원 다공성 탄성중합체 유전층을 구비하는 정전용량형 압력센서
JP6922788B2 (ja) * 2018-03-05 2021-08-18 三菱電機株式会社 半導体圧力センサ
WO2019187515A1 (ja) * 2018-03-30 2019-10-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 静電容量検出装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09196700A (ja) * 1996-01-13 1997-07-31 Omron Corp 静電容量型半導体力学量センサ及び製造方法
JPH10178181A (ja) * 1996-12-17 1998-06-30 Mitsubishi Materials Corp 半導体慣性センサの製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58100684A (ja) * 1982-11-26 1983-06-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ドライ・エツチング方法
JP3063209B2 (ja) * 1991-03-27 2000-07-12 豊田工機株式会社 容量型加速度センサ
JPH06340452A (ja) 1993-05-31 1994-12-13 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 静電容量型センサの製造方法
JP3304272B2 (ja) * 1996-05-09 2002-07-22 シャープ株式会社 アクティブマトリクス基板およびその構造欠陥処置方法
JPH1020336A (ja) * 1996-07-02 1998-01-23 Sharp Corp アクティブマトリクス基板およびその製造方法
JPH1090300A (ja) * 1996-09-13 1998-04-10 Omron Corp 静電容量型物理量センサ
FR2831714B1 (fr) * 2001-10-30 2004-06-18 Dgtec Assemblage de cellules photovoltaiques
JP2003344446A (ja) * 2002-05-31 2003-12-03 Tamagawa Seiki Co Ltd 静電型加速度センサのシリコン板とガラス板の陽極接合方法
US7244142B2 (en) * 2003-08-07 2007-07-17 Piolax Inc. Connection structure or fastening structure with resonant circuit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09196700A (ja) * 1996-01-13 1997-07-31 Omron Corp 静電容量型半導体力学量センサ及び製造方法
JPH10178181A (ja) * 1996-12-17 1998-06-30 Mitsubishi Materials Corp 半導体慣性センサの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015186445A1 (ja) * 2014-06-03 2015-12-10 ソニー株式会社 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム

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