JP2001168350A - Capacitive pressure sensor and method of manufacturing the same - Google Patents
Capacitive pressure sensor and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】スルーホールの加工コストを低減させ、且つ静
電接合時に生成する酸化膜の影響をなくして、安価な静
電容量式圧力センサを提供する。
【解決手段】固定電極23とコンデンサを形成し、圧力で
変位するシリコン部品1の可動電極部11が、隣合う4つ
のチップで円形となる扇形のスルーホール22a に形成さ
れたスルーホール電極26a とシリコン自体とによって、
ガラス部品2の表面まで電気的に接続されている。実質
的なスルーホールの面積が大きくなり、加工が容易とな
る。また、スルーホール電極26a とシリコン部品1との
接触部をオーミック接触とするために、接触部のシリコ
ン表面にサンドブラストや逆スパッタリングが施され
る。シリコンの切断面を接触部にするのも有効である。
[PROBLEMS] To provide an inexpensive capacitive pressure sensor that reduces the processing cost of through holes and eliminates the influence of an oxide film generated during electrostatic bonding. A movable electrode section of a silicon component, which forms a capacitor with a fixed electrode and is displaced by pressure, has a through-hole electrode formed in a circular sector-shaped through hole formed by four adjacent chips. With the silicon itself,
It is electrically connected to the surface of the glass component 2. The substantial area of the through hole increases, and the processing becomes easy. In order to make ohmic contact between the contact portion between the through-hole electrode 26a and the silicon component 1, sandblasting or reverse sputtering is performed on the silicon surface of the contact portion. It is also effective to use a cut surface of silicon as a contact portion.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ガス等の流体の
圧力を検出し、圧力に応じた信号を出力する静電容量式
圧力センサの構造とその製造方法に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a structure of a capacitance type pressure sensor for detecting a pressure of a fluid such as gas and outputting a signal corresponding to the pressure, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】ガスメータ等に搭載される小型軽量で安
価な静電容量式圧力センサ(以下では圧力センサと略称
する)としては、リング状溝の内側の部分を可動電極と
する単結晶シリコン板からなるシリコン部品と、この可
動電極に対向する位置に固定電極を形成した硼硅酸ガラ
スからなるガラス部品とを、可動電極と固定電極との間
に所定のギャップをもたせて接合した構造の圧力センサ
がある。リング状溝に対応する肉薄部が印加された圧力
によって変形することによって、可動電極は変位する。2. Description of the Related Art As a compact, lightweight and inexpensive capacitive pressure sensor (hereinafter abbreviated as a pressure sensor) mounted on a gas meter or the like, a single-crystal silicon plate having a movable electrode inside a ring-shaped groove is used. And a glass component made of borosilicate glass having a fixed electrode formed at a position facing the movable electrode with a predetermined gap between the movable electrode and the fixed electrode. There are sensors. The movable electrode is displaced by the thin portion corresponding to the ring-shaped groove being deformed by the applied pressure.
【0003】図6は、このような圧力センサの一例の構
造を示し、(a)は平面図、(b)はそのAB断面図で
ある。単結晶シリコン板からなるシリコン部品1には、
上面から、コンデンサのギャップとなるギャップ部と上
側のリング状溝とリング状溝の外側に位置する凹部とが
形成されており、下面から、下側のリング状溝が形成さ
れている。このシリコン部品1のいずれかの面に圧力が
印加されると、この上下のリング状溝によって囲まれた
領域が、リング状溝によって薄肉になった部分(図では
肉薄部)12の変形によって変位する。すなわち、このリ
ング状溝によって囲まれた領域が可動電極部11として機
能する。凹部は、ガラス部品2の内側の固定電極用スル
ーホール電極(図6を含めた全ての図で、各種のスルー
ホール電極を単にスルーホール電極と記す)24とシリコ
ン部品1とが接触することを避けるために形成される。FIG. 6 shows the structure of an example of such a pressure sensor, wherein (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along the line AB. Silicon parts 1 made of a single crystal silicon plate include:
A gap portion serving as a capacitor gap, an upper ring-shaped groove and a concave portion located outside the ring-shaped groove are formed from the upper surface, and a lower ring-shaped groove is formed from the lower surface. When pressure is applied to any surface of the silicon component 1, the area surrounded by the upper and lower ring-shaped grooves is displaced by deformation of the thinned portion (thin portion in the figure) 12 by the ring-shaped grooves. I do. That is, a region surrounded by the ring-shaped groove functions as the movable electrode unit 11. The recesses are provided so that the silicon component 1 comes into contact with the through-hole electrode for fixed electrode inside the glass component 2 (in all the drawings including FIG. 6, various types of through-hole electrodes are simply referred to as through-hole electrodes). Formed to avoid.
【0004】内側の固定電極用スルーホール電極24は、
ガラス部品2に形成された固定電極23を外部回路と接続
するために固定電極用スルーホール(図6を含めた全て
の図で、各種のスルーホールを単にスルーホールと記
す)21に内側面側から形成されたメタライズ層である。
ガラス部品2の内側の固定電極用スルーホール電極24と
シリコン部品1の凹部とが接触すると、可動電極部11と
固定電極23とが短絡された状態となり、このセンサの機
能が失われる。The through-hole electrode 24 for the fixed electrode on the inner side
In order to connect the fixed electrode 23 formed on the glass component 2 to an external circuit, a fixed electrode through-hole (in all drawings including FIG. 6, various through-holes are simply referred to as through-holes) 21 is provided on the inner surface side. Is a metallized layer formed from.
When the fixed electrode through-hole electrode 24 inside the glass part 2 and the concave part of the silicon part 1 come into contact with each other, the movable electrode part 11 and the fixed electrode 23 are short-circuited, and the function of this sensor is lost.
【0005】単結晶シリコン板のエッチング方法として
は、アルミをマスク材料とするプラズマエッチング法が
最も一般的であり、浅いエッチング加工であるギャップ
部及び凹部の加工が先に実施され、次に、深いエッチン
グ加工である上下のリング状溝の加工が別々の工程で実
施される。硼硅酸ガラスからなるガラス部品2には、シ
リコン部品1の可動電極部11に対向する位置に固定電極
23が形成され、シリコン部品1の凹部の中央部に対応し
て固定電極用スルーホール21が形成され、固定電極用ス
ルーホール21の対角位置には可動電極用スルーホール22
が形成されている。固定電極用スルーホール21とその周
辺には、固定電極23が形成されている側から内側の固定
電極用スルーホール電極24が形成され、固定電極23を固
定電極用スルーホール21まで引き出している。[0005] As a method of etching a single crystal silicon plate, a plasma etching method using aluminum as a mask material is most common, and a gap portion and a concave portion, which are shallow etching processes, are performed first, and then a deep etching process is performed. The processing of the upper and lower ring-shaped grooves as etching processing is performed in separate steps. The glass component 2 made of borosilicate glass has a fixed electrode at a position facing the movable electrode portion 11 of the silicon component 1.
23, a through hole 21 for a fixed electrode is formed corresponding to the center of the concave portion of the silicon component 1, and a through hole 22 for a movable electrode is formed at a diagonal position of the through hole 21 for the fixed electrode.
Are formed. A fixed-electrode through-hole electrode 24 is formed inside the fixed-electrode through-hole 21 and the periphery thereof from the side where the fixed electrode 23 is formed, and the fixed electrode 23 is drawn out to the fixed-electrode through-hole 21.
【0006】固定電極用スルーホール21及び可動電極用
スルーホール22は、例えばサンドブラスト等の方法で同
時に形成される。固定電極23及び内側の固定電極用スル
ーホール電極24は、例えばクロムと金との積層金属膜か
らなり、金属マスクを用いて所定の位置に成膜するマス
クスパッタリング法によって形成される。以上のような
シリコン部品1とガラス部品2とが、シリコン部品1の
可動電極部11とガラス部品2の固定電極23とがギャップ
部を挟んで対向するように位置決めされて、外周部で静
電接合される。静電接合の後、ガラス部品2の表面側か
ら、固定電極用スルーホール21とその周辺とに外側の固
定電極用スルーホール電極25が形成され、可動電極用ス
ルーホール22とその周辺とに可動電極用スルーホール電
極26が形成されて、固定電極23と可動電極部11とからな
るコンデンサを備えた圧力センサが完成する。The fixed electrode through-hole 21 and the movable electrode through-hole 22 are simultaneously formed by, for example, a method such as sandblasting. The fixed electrode 23 and the through-hole electrode 24 for the fixed electrode on the inside are made of, for example, a laminated metal film of chromium and gold, and are formed by a mask sputtering method in which a film is formed at a predetermined position using a metal mask. The silicon component 1 and the glass component 2 as described above are positioned so that the movable electrode portion 11 of the silicon component 1 and the fixed electrode 23 of the glass component 2 face each other with a gap therebetween, and the outer peripheral portion has an electrostatic capacitance. Joined. After the electrostatic bonding, an outer fixed-hole through-hole electrode 25 is formed from the surface side of the glass component 2 to the fixed-electrode through-hole 21 and the periphery thereof, and is movable to the movable-electrode through-hole 22 and the periphery thereof. The electrode through-hole electrode 26 is formed, and a pressure sensor including a capacitor including the fixed electrode 23 and the movable electrode unit 11 is completed.
【0007】外側の固定電極用スルーホール電極25及び
可動電極用スルーホール電極26も前記固定電極23等と同
様にマスクスパッタリング法によって形成される。外側
の固定電極用スルーホール電極25の形成によって、外側
の固定電極用スルーホール電極25と内側の固定電極用ス
ルーホール電極24とが固定電極用スルーホール21内で接
続され、外部回路と接続するための端子を兼ねる外側の
固定電極用スルーホール電極25に固定電極23が接続され
た状態になる。一方、可動電極部11の端子を兼ねる可動
電極用スルーホール電極26の形成によって、外側の固定
電極用スルーホール電極25と同じ平面上に、シリコン部
品の可動電極部11の電気配線が取り出された状態にな
る。同一平面上に両端子が形成されることによって、外
部回路との接続が非常に容易となる。[0007] The through-hole electrode 25 for the fixed electrode and the through-hole electrode 26 for the movable electrode on the outside are also formed by the mask sputtering method similarly to the above-mentioned fixed electrode 23 and the like. By forming the outer fixed electrode through-hole electrode 25, the outer fixed electrode through-hole electrode 25 and the inner fixed electrode through-hole electrode 24 are connected in the fixed electrode through-hole 21 and connected to an external circuit. The fixed electrode 23 is connected to the outer fixed-electrode through-hole electrode 25 also serving as a terminal for this purpose. On the other hand, by forming the through-hole electrode 26 for the movable electrode also serving as the terminal of the movable electrode section 11, the electric wiring of the movable electrode section 11 of the silicon component was extracted on the same plane as the outer fixed-hole through-hole electrode 25. State. By forming both terminals on the same plane, connection to an external circuit becomes very easy.
【0008】なお、外側の固定電極用スルーホール電極
25と可動電極用スルーホール電極26とは、同時に形成す
ることができる。以上の工程はウェハ状態で実行され
る。このウェハがダイシング等の方法で切断されて、図
6に示されている圧力センサとなる。The outer fixed electrode through-hole electrode
25 and the movable electrode through-hole electrode 26 can be formed at the same time. The above steps are performed in a wafer state. This wafer is cut by a method such as dicing to obtain a pressure sensor shown in FIG.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上記の構造の圧力セン
サは、固定電極23と可動電極部11とで形成されるコンデ
ンサの静電容量をガラス部品2の表面の端子まで取り出
すために、2つのスルーホール21及び22を使用してい
る。したがって、1枚のガラスウェハに形成するスルー
ホールの数は、圧力センサチップの取れ数×2となる。In the pressure sensor having the above structure, two capacitors are required to extract the capacitance of the capacitor formed by the fixed electrode 23 and the movable electrode portion 11 to the terminal on the surface of the glass component 2. Through holes 21 and 22 are used. Therefore, the number of through holes formed in one glass wafer is the number of pressure sensor chips to be obtained × 2.
【0010】スルーホールの一般的な加工方法として
は、サンドブラストによる方法と超音波加工による方法
とがある。共にウェハ単位で加工するのが一般的であ
る。サンドブラストによる方法の場合には、加工部分の
面積が小さくなると、加工速度が非常に遅くなり、場合
によっては貫通させることができなくなる。このような
場合には、両面から加工することによって加工時間を短
縮したり加工を可能にしたりしている。しかし、両面か
らの加工によると、開口部が広く奥の方が狭くなるの
で、その内面にメタライズ層が形成されるスルーホール
としては、両面からメタライズできる場合に限り採用可
能となる。固定電極用スルーホール21がこれに相当し、
可動電極用スルーホール22は採用できない場合に相当す
る。As a general processing method of a through hole, there are a method by sandblasting and a method by ultrasonic processing. Both are generally processed in wafer units. In the case of the method by sandblasting, when the area of the processed portion becomes small, the processing speed becomes very slow, and in some cases, it becomes impossible to penetrate. In such a case, the processing time is reduced or the processing is enabled by processing from both sides. However, according to the processing from both surfaces, the opening is wide and the depth is narrow, so that the through hole in which the metallized layer is formed on the inner surface can be adopted only when the metallized layer can be formed from both surfaces. The fixed electrode through hole 21 corresponds to this,
This corresponds to a case where the movable electrode through hole 22 cannot be adopted.
【0011】超音波加工による方法の場合には、加工箇
所の数が多くなり、且つ小さくなると、加工ツールの製
作が困難になり、ツールの製作費用が大幅に上昇する。
以上の説明から明らかなように、圧力センサチップを小
型化して、スルーホールも小さくしようとすると、その
加工が非常に難しくなり、その結果として加工コストが
高くなる。In the case of the method using ultrasonic processing, when the number of processed parts is large and small, it is difficult to produce a processing tool, and the production cost of the tool is greatly increased.
As is apparent from the above description, if the pressure sensor chip is reduced in size and the through hole is also reduced, the processing becomes very difficult, and as a result, the processing cost increases.
【0012】また、シリコン部品1とガラス部品2とを
静電接合する際には200 ℃〜500 ℃に加熱する必要があ
るため、シリコンの表面に自然酸化膜が生成される。こ
の酸化膜が可動電極用スルーホール電極26とシリコンと
の間に障壁を作り、両者の接触状態がオーミックではな
くなって、その電流電圧特性がダイオード特性を示し、
直線性や温度特性に悪影響を及ぼす。このような影響
は、接合時温度が300 ℃を越えると顕著になってくる。
直線性や温度特性が悪くなると、これらの補償のために
コストがかかる。Further, when the silicon part 1 and the glass part 2 are electrostatically joined, it is necessary to heat the silicon part 1 to 200 ° C. to 500 ° C., so that a natural oxide film is formed on the silicon surface. This oxide film forms a barrier between the movable electrode through-hole electrode 26 and silicon, the contact state between the two is no longer ohmic, and the current-voltage characteristic shows diode characteristics,
It adversely affects linearity and temperature characteristics. Such an effect becomes remarkable when the joining temperature exceeds 300 ° C.
If the linearity and the temperature characteristics are deteriorated, a cost is required for these compensations.
【0013】この発明の課題は、スルーホールの加工コ
ストを低減させ、且つ静電接合時に生成する自然酸化膜
の悪影響をなくして、安価な圧力センサを提供すること
である。An object of the present invention is to provide an inexpensive pressure sensor that reduces the processing cost of a through-hole and eliminates the adverse effects of a natural oxide film generated during electrostatic bonding.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明において
は、固定電極付きのガラス部品と、溝によって囲まれ溝
部肉薄部の変形で変位する可動電極を有するシリコン部
品とが接合されてなり、シリコン部品の溝の外側には溝
につながる凹部が形成され、この凹部の中央部の直上に
相当するガラス部品の部分には固定電極用スルーホール
が形成され、この固定電極用スルーホールを通して固定
電極からの配線がガラス部品の外側表面に引き出され、
ガラス部品の外周部の他の部分には可動電極用スルーホ
ールが形成され、この可動電極用スルーホールを通して
シリコン部品からの配線がガラス部品の外側表面に引き
出され、測定対象である圧力が可動電極と固定電極との
ギャップの変化を介してその静電容量値の変化分として
検知される静電容量式圧力センサにおいて、可動電極用
スルーホールが、数個の静電容量式圧力センサのセンサ
チップの集合体で円形になるように、ガラス部品の角部
に扇形に形成されている。According to the first aspect of the present invention, a glass part with a fixed electrode and a silicon part having a movable electrode surrounded by a groove and displaced by deformation of a thin part of the groove are joined. A concave portion is formed outside the groove of the silicon component, the concave portion leading to the groove, and a through-hole for a fixed electrode is formed in a portion of the glass component corresponding directly above the central portion of the concave portion. The wiring from is pulled out to the outer surface of the glass part,
A through hole for a movable electrode is formed in the other part of the outer peripheral portion of the glass component. Wiring from the silicon component is drawn out to the outer surface of the glass component through the through hole for the movable electrode, and the pressure to be measured is applied to the movable electrode. In the capacitance type pressure sensor which is detected as a change in the capacitance value through a change in the gap between the fixed electrode and the fixed electrode, the through hole for the movable electrode is a sensor chip of several capacitance type pressure sensors. Are formed in a fan-shape at the corners of the glass component so as to be circular.
【0015】可動電極用スルーホールが、数個のセンサ
チップと合わせて円形になるように、角部に形成される
ので、全体としてのスルーホールは面積が大きくなる。
その結果、加工の容易なスルーホールの大きさを確保し
ながら、圧力センサチップの面積の中に占めるスルーホ
ール部の面積の割合を小さくすることができる。また、
請求項2の発明においては、請求項1の発明において、
前記のガラス部品の角部の角度が90°である。この条件
を満たすセンサチップの形状は正方形または長方形であ
って、ウェハをチップ化するためにダイシングを使用す
ることができ、且つ2つのスルーホールを確保しながら
チップ面積に対する静電容量部の面積の割合を大きくと
ることができる。The through hole for the movable electrode is formed at the corner so as to be circular together with several sensor chips, so that the area of the through hole as a whole becomes large.
As a result, it is possible to reduce the ratio of the area of the through hole portion to the area of the pressure sensor chip while securing the size of the through hole that is easy to process. Also,
In the invention of claim 2, in the invention of claim 1,
The angle of the corner of the glass component is 90 °. The shape of the sensor chip that satisfies this condition is square or rectangular, dicing can be used to chip the wafer, and the area of the capacitance portion with respect to the chip area while securing two through holes is secured. The ratio can be increased.
【0016】上記の2つの発明は構造に関するものであ
るが、以下の3つの発明は製造方法に関するものであ
る。請求項3の発明から請求項5の発明は、固定電極付
きのガラス部品と、溝によって囲まれ溝部肉薄部の変形
で変位する可動電極を有するシリコン部品とが接合され
てなり、シリコン部品の溝の外側には溝につながる凹部
が形成され、この凹部の中央部の直上に相当するガラス
部品の部分には固定電極用スルーホールが形成され、こ
の固定電極用スルーホールを通して固定電極からの配線
がガラス部品の外側表面に引き出され、ガラス部品の外
周部の他の部分には形成され、この可動電極用スルーホ
ールを通してシリコン部品からの配線がガラス部品の外
側表面に引き出され、測定対象である圧力が可動電極と
固定電極とのギャップの変化を介してその静電容量値の
変化分として検知される静電容量式圧力センサの製造方
法であって、請求項3の発明においては、ガラスウェハ
に複数のガラス部品が形成され、且つシリコンウェハに
複数のシリコン部品が形成され、これらのガラスウェハ
とシリコンウェハとが接合されて個々のチップに切断さ
れた後、シリコン部品からの配線がシリコン部品の切断
面にも回り込むようにして形成される。The above two inventions relate to a structure, but the following three inventions relate to a manufacturing method. According to a third aspect of the present invention, a glass component having a fixed electrode and a silicon component having a movable electrode that is surrounded by a groove and that is displaced by deformation of a thin portion of the groove portion are joined to each other. A concave portion leading to the groove is formed on the outside of the concave portion, and a through-hole for a fixed electrode is formed in a portion of the glass component corresponding directly above the central portion of the concave portion, and wiring from the fixed electrode is formed through the through-hole for the fixed electrode. Wiring from the silicon component is drawn out to the outer surface of the glass component and formed on the other portion of the outer peripheral portion of the glass component, and the wiring from the silicon component is drawn out to the outer surface of the glass component through the through hole for the movable electrode. 4. A method for manufacturing a capacitance type pressure sensor, wherein the method detects a change in the capacitance value of the movable electrode and the fixed electrode through a change in a gap between the movable electrode and the fixed electrode. In the present invention, a plurality of glass parts are formed on a glass wafer, and a plurality of silicon parts are formed on a silicon wafer. These glass wafers and the silicon wafer are joined to each other and cut into individual chips. Is formed such that the wiring from the substrate goes around the cut surface of the silicon component.
【0017】シリコンの切断面はメタライズ層とオーミ
ック接触となるので、シリコン部品からの配線をシリコ
ン部品の切断面にも回り込ませることによって、従来技
術のようなダイオード特性が回避できて、オーミックな
特性を得ることができる。また、請求項4の発明におい
ては、ガラスウェハに複数のガラス部品が形成され、且
つシリコンウェハに複数のシリコン部品が形成され、こ
れらのガラスウェハとシリコンウェハとが接合され、そ
の状態で可動電極用スルーホール部が選択的にサンドブ
ラストされた後、シリコン部品からの配線が形成され
て、ウェハが個々の圧力センサに切断される。Since the cut surface of the silicon is in ohmic contact with the metallized layer, the diode characteristics as in the prior art can be avoided by making the wiring from the silicon component go around the cut surface of the silicon component, and the ohmic characteristics can be avoided. Can be obtained. Further, in the invention according to claim 4, a plurality of glass parts are formed on a glass wafer, and a plurality of silicon parts are formed on a silicon wafer. These glass wafers and the silicon wafer are joined, and in this state, the movable electrode is formed. After the through holes are selectively sandblasted, wiring from silicon components is formed and the wafer is cut into individual pressure sensors.
【0018】シリコンウェハとガラスウェハとの接合後
にシリコン表面がサンドブラストされると、接合時に生
成された自然酸化膜が除去されるので、可動電極用スル
ーホール部の底部のシリコンと配線のためのメタライズ
層との接触部はオーミックな特性となる。更に、請求項
5の発明の発明においては、ガラスウェハに複数のガラ
ス部品が形成され、且つシリコンウェハに複数のシリコ
ン部品が形成され、これらのガラスウェハとシリコンウ
ェハとが接合され、その状態で可動電極用スルーホール
部が選択的に逆スパッタリングされた後、シリコン部品
からの配線が形成されて、ウェハが個々の圧力センサに
切断される。If the silicon surface is sandblasted after the bonding of the silicon wafer and the glass wafer, the natural oxide film formed during the bonding is removed, so that the silicon at the bottom of the movable electrode through-hole and the metallization for wiring are formed. The contact with the layer has ohmic properties. Further, in the invention according to claim 5, a plurality of glass parts are formed on a glass wafer, and a plurality of silicon parts are formed on a silicon wafer, and these glass wafers and the silicon wafer are joined to each other. After the through hole for the movable electrode is selectively reverse-sputtered, wiring from the silicon component is formed, and the wafer is cut into individual pressure sensors.
【0019】請求項3の発明と同様に、逆スパッタリン
グによって、接合時に生成された自然酸化膜が除去され
るので、可動電極用スルーホール部の底部のシリコンと
配線のためのメタライズ層との接触部はオーミックな特
性となる。As in the third aspect of the present invention, the natural oxide film generated at the time of bonding is removed by reverse sputtering, so that the silicon at the bottom of the movable electrode through-hole and the metallization layer for wiring are in contact with each other. The part has ohmic characteristics.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態について実
施例を用いて説明する。なお、従来技術と同じ機能の部
分には同じ符号を付した。 〔第1の実施例〕この実施例の圧力センサは、製造工程
の最終段階までウェハ状態で加工処理され、最終段階で
切断されて個々の圧力センサとなる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described with reference to examples. The parts having the same functions as those of the prior art are denoted by the same reference numerals. [First Embodiment] The pressure sensor of this embodiment is processed in a wafer state until the final stage of the manufacturing process, and cut into individual pressure sensors at the final stage.
【0021】図1はこの実施例の構造を示す断面図であ
る。図3は静電接合終了時の構造を示し、(a)は圧力
センサ4個分の部分平面図、(b)はそのAB断面図
で、圧力センサ1個分を示している。図4はサンドブラ
スト時の状態を示し、(a)は圧力センサ4個分の部分
平面図、(b)はそのAB断面図で、圧力センサ1個分
を示している。図5は切断位置と外面側のメタライズ位
置を示す圧力センサ4個分の部分平面図である。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of this embodiment. 3A and 3B show the structure at the end of the electrostatic bonding. FIG. 3A is a partial plan view of four pressure sensors, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the pressure sensor, showing one pressure sensor. 4A and 4B show a state at the time of sandblasting. FIG. 4A is a partial plan view of four pressure sensors, and FIG. 4B is an AB cross-sectional view of the pressure sensor, showing one pressure sensor. FIG. 5 is a partial plan view of four pressure sensors showing a cutting position and a metallized position on the outer surface side.
【0022】単結晶シリコン板からなるシリコン部品1
は、従来技術と同じであって、複数のシリコン部品の集
合体としてシリコンウェハに作りこまれる。このシリコ
ン部品1には、上面から、コンデンサのギャップとなる
ギャップ部と上側のリング状溝とリング状溝の外側に位
置する凹部とが形成されており、下面から、下側のリン
グ状溝が形成されている。このシリコン部品1のいずれ
かの面に圧力が印加されると、この上下のリング状溝に
よって囲まれた領域が、リング状溝によって薄肉になっ
た部分(肉薄部)12の変形によって変位する。すなわ
ち、このリング状溝によって囲まれた領域が可動電極部
11として機能する。凹部は、ガラス部品2aの内側の固定
電極用スルーホール電極24とシリコン部品1とが接触す
ることを避けるために形成される。内側の固定電極用ス
ルーホール電極24は、ガラス部品2aに形成された固定電
極23を外部回路と接続するために固定電極用スルーホー
ル21に内側面側から形成されたメタライズ層である。ガ
ラス部品2aの内側の固定電極用スルーホール電極24とシ
リコン部品1の凹部とが接触すると、可動電極部11と固
定電極23とが短絡された状態となり、このセンサの機能
が失われる。Silicon component 1 made of a single crystal silicon plate
Is the same as the prior art, and is formed on a silicon wafer as an aggregate of a plurality of silicon components. In the silicon component 1, a gap portion serving as a capacitor gap, an upper ring-shaped groove and a concave portion located outside the ring-shaped groove are formed from the upper surface, and the lower ring-shaped groove is formed from the lower surface. Is formed. When pressure is applied to any surface of the silicon component 1, the area surrounded by the upper and lower ring-shaped grooves is displaced by the deformation of the portion (thin portion) 12 thinned by the ring-shaped grooves. That is, the area surrounded by the ring-shaped groove is the movable electrode section.
Functions as 11. The recess is formed in order to prevent the through-hole electrode 24 for the fixed electrode inside the glass component 2a from coming into contact with the silicon component 1. The inner fixed-electrode through-hole electrode 24 is a metallized layer formed on the inner-surface side of the fixed-electrode through-hole 21 to connect the fixed electrode 23 formed in the glass component 2a to an external circuit. When the fixed electrode through-hole electrode 24 inside the glass part 2a comes into contact with the concave part of the silicon part 1, the movable electrode part 11 and the fixed electrode 23 are short-circuited, and the function of this sensor is lost.
【0023】単結晶シリコン板のエッチング方法として
は、アルミをマスク材料とするプラズマエッチング法が
最も一般的であり、浅いエッチング加工であるギャップ
部及び凹部の加工が先に実施され、次に、深いエッチン
グ加工である上下のリング状溝の加工が別々の工程で実
施される。硼硅酸ガラスからなるガラス部品2aは、複数
のガラス部品の集合体としてガラスウェハに作りこまれ
る。この際、図3(a)に示すように、可動電極用スル
ーホール22a が、隣り合った4つのガラス部品2aで円形
になるように、4つのガラス部品の中央部に共通なスル
ーホールとして形成される。As a method of etching a single crystal silicon plate, a plasma etching method using aluminum as a mask material is the most common, and a gap portion and a concave portion, which are shallow etching processes, are performed first, and then a deep etching process is performed. The processing of the upper and lower ring-shaped grooves as etching processing is performed in separate steps. The glass component 2a made of borosilicate glass is formed on a glass wafer as an aggregate of a plurality of glass components. At this time, as shown in FIG. 3A, the movable electrode through-hole 22a is formed as a common through-hole at the center of the four glass parts so that the adjacent four glass parts 2a become circular. Is done.
【0024】このガラス部品2aには、シリコン部品1の
可動電極部11に対向する位置に固定電極23が形成され、
シリコン部品1の凹部の中央部に対応して固定電極用ス
ルーホール21が形成され、固定電極用スルーホール21の
対角位置には円形のスルーホールを4分割した扇形の可
動電極用スルーホール22a が形成されている。固定電極
用スルーホール21とその周辺には、固定電極23の形成側
から内側の固定電極用スルーホール電極24が形成され、
固定電極23を固定電極用スルーホール21まで引き出して
いる。On the glass component 2a, a fixed electrode 23 is formed at a position facing the movable electrode portion 11 of the silicon component 1.
A fixed-electrode through-hole 21 is formed corresponding to the center of the concave portion of the silicon component 1, and a fan-shaped movable-electrode through-hole 22 a obtained by dividing a circular through-hole into four at diagonal positions of the fixed-electrode through-hole 21. Are formed. In the fixed electrode through-hole 21 and its periphery, a fixed electrode through-hole electrode 24 inside is formed from the side where the fixed electrode 23 is formed,
The fixed electrode 23 is drawn out to the fixed electrode through hole 21.
【0025】固定電極用スルーホール21及び可動電極用
スルーホール22a は、例えばサンドブラスト等の方法で
外側面側から同時に形成される。しかし、サンドブラス
トで加工する場合には、圧力センサチップが小型化され
ると、面積の小さい固定電極用スルーホール21が貫通せ
ず、固定電極用スルーホール21だけを内側面側からもサ
ンドブラストして貫通させることもある。The fixed electrode through-holes 21 and the movable electrode through-holes 22a are simultaneously formed from the outer side by, for example, sandblasting. However, when processing by sandblasting, when the pressure sensor chip is reduced in size, the fixed electrode through hole 21 having a small area does not penetrate, and only the fixed electrode through hole 21 is sandblasted from the inner side. It may be penetrated.
【0026】固定電極23及び内側の固定電極用スルーホ
ール電極24は、例えばクロムと金との積層金属膜からな
り、金属マスクを用いて所定の位置に成膜するマスクス
パッタリング法によって形成される。別々の工程で形成
されることもあれば、同時に形成されることもある。以
上のようなシリコン部品1の集合体であるシリコンウェ
ハとガラス部品2aの集合体であるガラスウェハとが、シ
リコン部品1の可動電極部11とガラス部品2aの固定電極
21とがギャップ部を挟んで対向するように位置決めされ
て、静電接合され、図3に示した構造のウェハ接合体と
なる。The fixed electrode 23 and the through-hole electrode 24 for the fixed electrode on the inside are made of, for example, a laminated metal film of chromium and gold, and are formed by a mask sputtering method in which a film is formed at a predetermined position using a metal mask. They may be formed in separate steps or may be formed simultaneously. The silicon wafer, which is an aggregate of the silicon components 1 as described above, and the glass wafer, which is an aggregate of the glass components 2a, are the movable electrode portion 11 of the silicon component 1 and the fixed electrode of the glass component 2a.
21 are positioned so as to oppose each other with the gap therebetween, and are electrostatically bonded to form a wafer bonded body having the structure shown in FIG.
【0027】次いで、図4に示すように、ウェハ接合体
のガラスウェハの表面に、金属製の処理マスク5が、可
動電極用スルーホール22a にマスク開口部51を位置合わ
せされて重ねられた後、処理マスク5側から研磨粒が吹
きつけられて、可動電極用スルーホール22a の底部のシ
リコン表面がサンドブラストされ、静電接合時にシリコ
ン表面に生成された酸化膜が除去される。Next, as shown in FIG. 4, after the metal processing mask 5 is overlaid on the surface of the glass wafer of the wafer bonded body with the mask opening 51 aligned with the movable electrode through hole 22a. Then, abrasive grains are sprayed from the processing mask 5 side to sandblast the silicon surface at the bottom of the movable electrode through-hole 22a, thereby removing an oxide film formed on the silicon surface during electrostatic bonding.
【0028】続いて、ガラスウェハの表面側から、図5
に示された成膜部31及び32、すなわち、固定電極用スル
ーホール21とその周辺部及び可動電極用スルーホール22
a とその周辺部に、メタライズ層がマスクスパッタリン
グ法によって形成され、外側の固定電極用スルーホール
電極25及び可動電極用スルーホール電極26a が形成され
て、固定電極23と可動電極部11とからなるコンデンサを
備えた圧力センサの集合体が完成する。この集合体が、
図4に示された切断部4でダイシングされて、圧力セン
サチップとなる。Subsequently, from the front side of the glass wafer, FIG.
In other words, the film forming units 31 and 32, that is, the fixed electrode through hole 21 and its peripheral portion and the movable electrode through hole 22
a and a peripheral portion thereof, a metallized layer is formed by a mask sputtering method, an outer fixed-hole through-hole electrode 25 and a movable-electrode through-hole electrode 26a are formed, and a fixed electrode 23 and a movable electrode portion 11 are formed. The assembly of the pressure sensor provided with the capacitor is completed. This aggregate is
Dicing is performed at the cutting section 4 shown in FIG. 4 to form a pressure sensor chip.
【0029】固定電極23の端子を兼ねる外側の固定電極
用スルーホール電極25と、可動電極部11の端子を兼ねる
可動電極用スルーホール電極26a とが、同一平面上に形
成されることによって、圧力センサと外部回路との接続
が非常に容易となる。この実施例においては、可動電極
用スルーホール電極26a が4つの圧力センサチップにま
たがったスルーホールとして形成されているので、スル
ーホールの面積を十分に大きく設計することが可能とな
る。言い換えれば、1つの圧力センサ当たりの可動電極
用スルーホール22a の面積を小さくしても、なお、従来
技術のように、個々に独立に可動電極用スルーホール22
を形成する場合よりスルーホールの面積を大きくするこ
とができ、可動電極用スルーホール22a は容易に加工で
き、スルーホール加工のコストを下げることができる。The outer fixed-hole through-hole electrode 25 also serving as a terminal of the fixed electrode 23 and the movable-electrode through-hole electrode 26a also serving as a terminal of the movable electrode section 11 are formed on the same plane, so that the pressure is reduced. The connection between the sensor and the external circuit becomes very easy. In this embodiment, since the through-hole electrode 26a for the movable electrode is formed as a through-hole extending over four pressure sensor chips, the area of the through-hole can be designed to be sufficiently large. In other words, even if the area of the movable electrode through hole 22a per one pressure sensor is reduced, the movable electrode through hole 22a is individually and independently set as in the prior art.
The area of the through hole can be made larger than in the case of forming the through hole, the through hole 22a for the movable electrode can be easily formed, and the cost of the through hole processing can be reduced.
【0030】このような可動電極用スルーホール22a に
することの利点を更に詳しく説明する。固定電極用スル
ーホール21は、これまでの説明から明らかなように、両
面からメタライズ層が形成される。そのため、その大き
さが小さくなって、サンドブラストによるスルーホール
加工が、片面からだけでは不可能になり、両面から加工
されて、開口部が広く奥が狭い形状(逆テーパ部分をも
つ形状)になったとしても、電気的な導通を確保するこ
とができる。しかし、可動電極用スルーホール22a は、
外側からメタライズ層が形成されるだけであるから、両
面からの加工によって逆テーパ部分をもてば、その逆テ
ーパ部分で電気的な導通が確保できなくなる。したがっ
て、片面からの加工で貫通できるだけの大きさが必要で
あり、この実施例のように、数個の圧力センサチップに
またがる形状にして、加工面積を大きくすることが非常
に有効なのである。The advantages of using such a movable electrode through hole 22a will be described in more detail. As is clear from the above description, the fixed electrode through hole 21 has metallized layers formed on both sides. Therefore, its size is reduced, and through-hole processing by sand blasting becomes impossible only from one side, and it is processed from both sides, resulting in a shape with a wide opening and a narrow depth (a shape with an inverse tapered portion). Even so, electrical conduction can be ensured. However, the movable electrode through hole 22a is
Since only the metallized layer is formed from the outside, if a reverse tapered portion is formed by working from both surfaces, electrical conduction cannot be secured at the reverse tapered portion. Therefore, it is necessary to have a size large enough to penetrate by processing from one side, and it is very effective to increase the processing area by forming the shape over several pressure sensor chips as in this embodiment.
【0031】この実施例においては、スルーホールをサ
ンドブラストによって加工しているが、超音波加工に置
き換えることも可能である。この場合においても、スル
ーホールの数が少なくなり、且つ微細な孔の加工部分が
少なくなるので、従来例の加工コストに比べてこの実施
例の加工コストが低減する。また、可動電極用スルーホ
ール電極26a を形成する前に、可動電極用スルーホール
22a の底部のシリコン表面がサンドブラストされて、静
電接合時にシリコン表面に生成された酸化膜が除去され
ているので、可動電極用スルーホール電極26a のメタラ
イズ層とシリコンとがオーミックに接触する。In this embodiment, the through-hole is processed by sandblasting, but it can be replaced by ultrasonic processing. Also in this case, since the number of through holes is reduced and the number of fine holes is reduced, the processing cost of this embodiment is lower than that of the conventional example. Before forming the movable electrode through-hole electrode 26a, the movable electrode through-hole electrode 26a is formed.
Since the silicon surface at the bottom of 22a is sandblasted to remove the oxide film formed on the silicon surface during electrostatic bonding, the metallized layer of the movable electrode through-hole electrode 26a and the silicon come into ohmic contact.
【0032】この実施例による圧力センサの特性を測定
した結果、この圧力センサの特性は直線性及び温度特性
に優れており、可動電極用スルーホール電極26a のメタ
ライズ層とシリコンとがオーミックに接触していること
が確認できた。上記の酸化膜除去のためのサンドブラス
トを、アルゴンイオン等による逆スパッタリングに置き
換えることが可能であり、金属製の処理マスク5をドラ
イフィルム等の感光性のフィルム等に置き換えることも
可能である。As a result of measuring the characteristics of the pressure sensor according to this embodiment, the characteristics of the pressure sensor are excellent in linearity and temperature characteristics, and the metallized layer of the movable electrode through-hole electrode 26a and the silicon come into ohmic contact. Was confirmed. The above sandblast for removing the oxide film can be replaced with reverse sputtering using argon ions or the like, and the metal processing mask 5 can be replaced with a photosensitive film such as a dry film.
【0033】〔第2の実施例〕図2がこの実施例による
圧力センサの構造を示す断面図である。この実施例は、
シリコンウェハとガラスウェハとが静電接合され、図3
に示した構造のウェハ接合体となるところまでは第1の
実施例と同じである。この実施例においては、ウェハ接
合体が、まず、図5の切断部4に沿って個々のチップに
切断される。切断された個々のチップには、マスクスパ
ッタリング法によって、ガラス部品2aの表面側から、固
定電極用スルーホール21とその周辺に外側固定電極用ス
ルーホール電極25が形成され、可動電極用スルーホール
22a とその周辺に可動電極用スルーホール電極26b が形
成されて、固定電極23と可動電極部11とからなるコンデ
ンサを備えた圧力センサが完成する。この実施例のポイ
ントは、可動電極用スルーホール電極26b を形成する際
に、可動電極用スルーホール電極26b のメタライズ層を
シリコン周辺の切断部にも回り込ませて、回り込み部26
1 を形成させることである。マスクスパッタリングでメ
タライズ層を形成する際に、チップの側面に空間を空け
ておけば、スパッタされた金属が切断部にも回り込んで
回り込み部261 を形成する。[Second Embodiment] FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a pressure sensor according to this embodiment. This example is
The silicon wafer and the glass wafer are electrostatically bonded, and FIG.
Is the same as that of the first embodiment up to the point where a wafer bonded body having the structure shown in FIG. In this embodiment, the wafer bonded body is first cut into individual chips along the cutting section 4 in FIG. On each of the cut chips, a fixed electrode through-hole 21 and an outer fixed electrode through-hole electrode 25 are formed around the periphery of the glass component 2a by a mask sputtering method, and the movable electrode through-hole is formed.
A through-hole electrode 26b for a movable electrode is formed around 22a and a periphery thereof, and a pressure sensor including a capacitor including the fixed electrode 23 and the movable electrode portion 11 is completed. The point of this embodiment is that, when forming the through-hole electrode 26b for the movable electrode, the metallized layer of the through-hole electrode 26b for the movable electrode is wrapped around the cut portion around the silicon, and the wraparound portion 26b is formed.
1 is formed. When a metallization layer is formed by mask sputtering, if a space is left on the side surface of the chip, the sputtered metal goes around the cut portion to form a wraparound portion 261.
【0034】シリコンの切断部は静電接合時に生成され
た酸化膜をもたないので、可動電極用スルーホール電極
26b の回り込み部261 が、可動電極用スルーホール電極
26bのメタライズ層とシリコンとのオーミック接触を確
保する。この実施例による圧力センサの特性を測定した
結果、この圧力センサの特性も直線性及び温度特性に優
れており、可動電極用スルーホール電極26b のメタライ
ズ層とシリコンとがオーミックに接触していることが確
認できた。Since the cut portion of silicon does not have an oxide film generated at the time of electrostatic bonding, the through-hole electrode for the movable electrode is used.
26b wrap part 261 is a through-hole electrode for movable electrode
Ensure ohmic contact between the 26b metallization layer and silicon. As a result of measuring the characteristics of the pressure sensor according to this embodiment, the characteristics of this pressure sensor are also excellent in linearity and temperature characteristics, and the metallized layer of the movable electrode through-hole electrode 26b is in ohmic contact with silicon. Was confirmed.
【0035】以上の実施例においては、圧力センサチッ
プの形状が正方形であるものを示したが、その形状を長
方形にすることができるし、可動電極用スルーホールを
6分割する正三角形や3分割する正六角形等にもするこ
とができる。In the above embodiment, the pressure sensor chip has a square shape. However, the pressure sensor chip can have a rectangular shape. It can also be a regular hexagon or the like.
【0036】[0036]
【発明の効果】請求項1の発明によれば、固定電極付き
のガラス部品と、溝によって囲まれ溝部肉薄部の変形で
変位する可動電極を有するシリコン部品とが接合されて
なり、シリコン部品の溝の外側には溝につながる凹部が
形成され、この凹部の中央部の直上に相当するガラス部
品の部分には固定電極用スルーホールが形成され、この
固定電極用スルーホールを通して固定電極からの配線が
ガラス部品の外側表面に引き出され、ガラス部品の外周
部の他の部分には可動電極用スルーホールが形成され、
この可動電極用スルーホールを通してシリコン部品から
の配線がガラス部品の外側表面に引き出され、測定対象
である圧力が可動電極と固定電極とのギャップの変化を
介してその静電容量値の変化分として検知される静電容
量式圧力センサにおいて、可動電極用スルーホールが、
数個の静電容量式圧力センサのセンサチップの集合体で
円形になるように、ガラス部品の角部に扇形に形成され
ているので、全体としてのスルーホールは面積が大きく
なる。その結果、加工の容易なスルーホールの大きさを
確保しながら、圧力センサチップの面積の中に占めるス
ルーホール部の面積の割合を小さくすることができる。
したがって、スルーホールの加工コストが低減されて、
安価な圧力センサを提供することができる。According to the first aspect of the present invention, a glass part having a fixed electrode and a silicon part having a movable electrode which is surrounded by a groove and is displaced by deformation of a thin part of the groove are joined. A concave portion is formed outside the groove and is connected to the groove. A through hole for a fixed electrode is formed in a portion of the glass component corresponding to a portion immediately above the center of the concave portion, and a wiring from the fixed electrode is formed through the through hole for the fixed electrode. Is drawn out to the outer surface of the glass part, and a through hole for a movable electrode is formed in another part of the outer peripheral part of the glass part,
Wiring from the silicon component is drawn out to the outer surface of the glass component through the through hole for the movable electrode, and the pressure to be measured is changed as a change in the capacitance value through a change in the gap between the movable electrode and the fixed electrode. In the capacitance type pressure sensor to be detected, the through hole for the movable electrode is
Since a plurality of sensor chips of the capacitance type pressure sensors are formed in a sector shape at the corners of the glass part so as to form a circle, the through hole as a whole has a large area. As a result, it is possible to reduce the ratio of the area of the through hole portion to the area of the pressure sensor chip while securing the size of the through hole that is easy to process.
Therefore, the processing cost of the through hole is reduced,
An inexpensive pressure sensor can be provided.
【0037】また、請求項2の発明によれば、請求項1
の発明において、前記のガラス部品の角部の角度が90°
である。この条件を満たすセンサチップの形状は正方形
または長方形であって、切断のためにダイシングを使用
することができ、且つ2つのスルーホールを確保しなが
らチップ面積に対する静電容量部の面積の割合を大きく
することができる。したがって、センサチップの小型化
が容易であり、安価な圧力センサを提供することができ
る。According to the invention of claim 2, according to claim 1,
In the invention, the angle of the corner of the glass part is 90 °
It is. The shape of the sensor chip that satisfies this condition is square or rectangular, dicing can be used for cutting, and the ratio of the area of the capacitance portion to the chip area is increased while securing two through holes. can do. Therefore, the size of the sensor chip can be easily reduced, and an inexpensive pressure sensor can be provided.
【0038】上記の2つの発明は構造に関するものであ
るが、以下の3つの発明は製造方法に関するものであ
る。これらの発明による製造方法は、固定電極付きのガ
ラス部品と、溝によって囲まれ溝部肉薄部の変形で変位
する可動電極を有するシリコン部品とが接合されてな
り、シリコン部品の溝の外側には溝につながる凹部が形
成され、この凹部の中央部の直上に相当するガラス部品
の部分には固定電極用スルーホールが形成され、この固
定電極用スルーホールを通して固定電極からの配線がガ
ラス部品の外側表面に引き出され、ガラス部品の外周部
の他の部分には形成され、この可動電極用スルーホール
を通してシリコン部品からの配線がガラス部品の外側表
面に引き出され、測定対象である圧力が可動電極と固定
電極とのギャップの変化を介してその静電容量値の変化
分として検知される静電容量式圧力センサの製造方法で
あって、請求項3の発明によれば、ガラスウェハに複数
のガラス部品が形成され、且つシリコンウェハに複数の
シリコン部品が形成され、これらのガラスウェハとシリ
コンウェハとが接合されて個々のチップに切断された
後、シリコン部品からの配線がシリコン部品の切断面に
も回り込むようにして形成されるので、シリコンの切断
面によって、シリコン部品と配線のためのメタライズ層
とのオーミック接触が確保される。The above two inventions relate to a structure, but the following three inventions relate to a manufacturing method. The manufacturing method according to these inventions comprises joining a glass part having a fixed electrode and a silicon part having a movable electrode which is surrounded by a groove and is displaced by deformation of a thin part of a groove, and a groove is formed outside the groove of the silicon part. Is formed in a portion of the glass component corresponding to a portion immediately above the center of the recess, and a through-hole for the fixed electrode is formed. Through the through-hole for the fixed electrode, wiring from the fixed electrode is formed on the outer surface of the glass component. The wiring from the silicon part is drawn out to the outer surface of the glass part through this through hole for the movable electrode, and the pressure to be measured is fixed to the movable electrode. 4. A method for manufacturing a capacitance type pressure sensor which is detected as a change in the capacitance value through a change in a gap between the electrode and the electrode, wherein the invention according to claim 3 is provided. According to this, a plurality of glass parts are formed on a glass wafer, and a plurality of silicon parts are formed on a silicon wafer. These glass wafers and the silicon wafer are joined and cut into individual chips. Is formed so as to extend to the cut surface of the silicon component, so that the cut surface of the silicon ensures ohmic contact between the silicon component and the metallization layer for the wiring.
【0039】また、請求項4の発明によれば、ガラスウ
ェハに複数のガラス部品が形成され、且つシリコンウェ
ハに複数のシリコン部品が形成され、これらのガラスウ
ェハとシリコンウェハとが接合され、その状態で可動電
極用スルーホール部が選択的にサンドブラストされた
後、シリコン部品からの配線が形成されて、ウェハが個
々の圧力センサに切断されるので、接合時に生成された
自然酸化膜がサンドブラストによって除去され、シリコ
ン部品と配線のためのメタライズ層とのオーミック接触
が確保される。According to the fourth aspect of the present invention, a plurality of glass parts are formed on a glass wafer, and a plurality of silicon parts are formed on a silicon wafer. These glass wafers and the silicon wafer are joined together. After selectively sandblasting the through-hole for the movable electrode in this state, wiring from silicon components is formed and the wafer is cut into individual pressure sensors, so the natural oxide film generated at the time of bonding is sandblasted. It is removed and the ohmic contact between the silicon component and the metallization layer for wiring is ensured.
【0040】更に、請求項5の発明によれば、ガラスウ
ェハに複数のガラス部品が形成され、且つシリコンウェ
ハに複数のシリコン部品が形成され、これらのガラスウ
ェハとシリコンウェハとが接合され、その状態で可動電
極用スルーホール部が選択的に逆スバッタリングされた
後、シリコン部品からの配線が形成されて、ウェハが個
々の圧力センサに切断されるので、接合時に生成された
自然酸化膜が逆スパッタリングによって除去され、シリ
コン部品と配線のためのメタライズ層とのオーミック接
触が確保される。Further, according to the fifth aspect of the present invention, a plurality of glass parts are formed on a glass wafer, and a plurality of silicon parts are formed on a silicon wafer. These glass wafers and the silicon wafer are joined together. After the through hole for the movable electrode is selectively reverse-sputtered in this state, wiring from silicon components is formed and the wafer is cut into individual pressure sensors, so the natural oxide film generated during bonding Is removed by reverse sputtering to ensure ohmic contact between the silicon component and the metallized layer for wiring.
【0041】したがって、請求項3の発明から請求項5
の発明のいずれによっても、静電接合時に生成する自然
酸化膜の悪影響をなくすることができるので、安価な圧
力センサを提供することができる。Therefore, the invention of claim 3 to claim 5
According to any one of the inventions described above, the adverse effect of the natural oxide film generated at the time of electrostatic bonding can be eliminated, so that an inexpensive pressure sensor can be provided.
【図1】この発明による圧力センサの第1の実施例の構
造を示す断面図FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a first embodiment of a pressure sensor according to the present invention.
【図2】第2の実施例の構造を示す断面図FIG. 2 is a sectional view showing a structure of a second embodiment.
【図3】静電接合終了時の構造を示し、(a)は圧力セ
ンサ4個分の部分平面図、(b)は圧力センサ1個分の
部分断面図3A and 3B show a structure at the end of electrostatic bonding, wherein FIG. 3A is a partial plan view of four pressure sensors, and FIG. 3B is a partial cross-sectional view of one pressure sensor.
【図4】サンドブラスト時の状態を示し、(a)は圧力
センサ4個分の部分平面図、(b)は圧力センサ1個分
の部分断面図4A and 4B show a state during sandblasting, where FIG. 4A is a partial plan view of four pressure sensors, and FIG. 4B is a partial cross-sectional view of one pressure sensor.
【図5】切断位置と外面側のメタライズ位置を示す圧力
センサ4個分の部分平面図FIG. 5 is a partial plan view of four pressure sensors showing a cutting position and a metallized position on the outer surface side.
【図6】従来技術による圧力センサの一例の構造を示
し、(a)は平面図、(b)は断面図6A and 6B show a structure of an example of a pressure sensor according to the related art, where FIG. 6A is a plan view and FIG.
1 シリコン部品 11 可動電極部 12 肉薄部 13 外周部 2, 2a ガラス部品 21, 22, 22a スルーホール 23 固定電極 24, 25, 26, 26a, 26b スルーホール電極 261 回り込み部 31, 32 成膜部 4 切断部 5 処理マスク 51 マスク開口部 Reference Signs List 1 silicon part 11 movable electrode part 12 thin part 13 outer peripheral part 2, 2a glass part 21, 22, 22a through hole 23 fixed electrode 24, 25, 26, 26a, 26b through hole electrode 261 wraparound part 31, 32 film forming part 4 Cutting part 5 Processing mask 51 Mask opening
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片倉 英明 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 Fターム(参考) 4M112 AA01 BA07 CA31 CA33 DA03 DA16 DA18 EA03 EA13 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Hideaki Katakura 1-1-1, Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in Fuji Electric Co., Ltd. (Reference) 4M112 AA01 BA07 CA31 CA33 DA03 DA16 DA18 EA03 EA13
Claims (5)
囲まれ溝部肉薄部の変形で変位する可動電極を有するシ
リコン部品とが接合されてなり、シリコン部品の溝の外
側には溝につながる凹部が形成され、この凹部の中央部
の直上に相当するガラス部品の部分には固定電極用スル
ーホールが形成され、この固定電極用スルーホールを通
して固定電極からの配線がガラス部品の外側表面に引き
出され、ガラス部品の外周部の他の部分には可動電極用
スルーホールが形成され、この可動電極用スルーホール
を通してシリコン部品からの配線がガラス部品の外側表
面に引き出され、測定対象である圧力が可動電極と固定
電極とのギャップの変化を介してその静電容量値の変化
分として検知される静電容量式圧力センサにおいて、 可動電極用スルーホールが、数個の静電容量式圧力セン
サのセンサチップの集合体で円形になるように、ガラス
部品の角部に扇形に形成されていることを特徴とする静
電容量式圧力センサ。A glass part having a fixed electrode and a silicon part having a movable electrode which is surrounded by a groove and has a movable electrode which is displaced by deformation of the thin part of the groove, are joined to the outside of the groove of the silicon part. Is formed, and a through-hole for a fixed electrode is formed in a portion of the glass component corresponding directly above the central portion of the concave portion, and wiring from the fixed electrode is drawn out to the outer surface of the glass component through the through-hole for the fixed electrode. A through hole for a movable electrode is formed in another portion of the outer peripheral portion of the glass component, and wiring from the silicon component is drawn out to the outer surface of the glass component through the through hole for the movable electrode, and the pressure to be measured is movable. In a capacitance type pressure sensor which is detected as a change in the capacitance value through a change in a gap between an electrode and a fixed electrode, a through electrode for a movable electrode is provided. A plurality of sensor chips of the capacitance type pressure sensor are formed in a sector shape at a corner of the glass component so as to be circular.
ることを特徴とする請求項1に記載の静電容量式圧力セ
ンサ。2. The capacitance type pressure sensor according to claim 1, wherein the angle of the corner of the glass component is 90 °.
囲まれ溝部肉薄部の変形で変位する可動電極を有するシ
リコン部品とが接合されてなり、シリコン部品の溝の外
側には溝につながる凹部が形成され、この凹部の中央部
の直上に相当するガラス部品の部分には固定電極用スル
ーホールが形成され、この固定電極用スルーホールを通
して固定電極からの配線がガラス部品の外側表面に引き
出され、ガラス部品の外周部の他の部分には可動電極用
スルーホールが形成され、この可動電極用スルーホール
を通してシリコン部品からの配線がガラス部品の外側表
面に引き出され、測定対象である圧力が可動電極と固定
電極とのギャップの変化を介してその静電容量値の変化
分として検知される静電容量式圧力センサの製造方法で
あって、 ガラスウェハに複数のガラス部品が形成され、且つシリ
コンウェハに複数のシリコン部品が形成され、 これらのガラスウェハとシリコンウェハとが接合されて
個々のチップに切断された後、 シリコン部品からの配線がシリコン部品の切断面にも回
り込むようにして形成されることを特徴とする静電容量
式圧力センサの製造方法。3. A glass part having a fixed electrode and a silicon part having a movable electrode which is surrounded by a groove and has a movable electrode which is displaced by deformation of a thin part of the groove, and a concave part connected to the groove outside the groove of the silicon part. Is formed, and a through-hole for a fixed electrode is formed in a portion of the glass component corresponding directly above the central portion of the concave portion, and wiring from the fixed electrode is drawn out to the outer surface of the glass component through the through-hole for the fixed electrode. A through hole for a movable electrode is formed in another portion of the outer peripheral portion of the glass component, and wiring from the silicon component is drawn out to the outer surface of the glass component through the through hole for the movable electrode, and the pressure to be measured is movable. A method for manufacturing a capacitance-type pressure sensor which is detected as a change in capacitance value thereof through a change in a gap between an electrode and a fixed electrode, comprising: After a plurality of glass parts are formed on the wafer and a plurality of silicon parts are formed on the silicon wafer, the glass wafer and the silicon wafer are joined and cut into individual chips. A method for manufacturing a capacitance type pressure sensor, wherein the capacitance type pressure sensor is formed so as to extend around a cut surface of a silicon component.
囲まれ溝部肉薄部の変形で変位する可動電極を有するシ
リコン部品とが接合されてなり、シリコン部品の溝の外
側には溝につながる凹部が形成され、この凹部の中央部
の直上に相当するガラス部品の部分には固定電極用スル
ーホールが形成され、この固定電極用スルーホールを通
して固定電極からの配線がガラス部品の外側表面に引き
出され、ガラス部品の外周部の他の部分には可動電極用
スルーホールが形成され、この可動電極用スルーホール
を通してシリコン部品からの配線がガラス部品の外側表
面に引き出され、測定対象である圧力が可動電極と固定
電極とのギャップの変化を介してその静電容量値の変化
分として検知される静電容量式圧力センサの製造方法で
あって、 ガラスウェハに複数のガラス部品が形成され、且つシリ
コンウェハに複数のシリコン部品が形成され、 これらのガラスウェハとシリコンウェハとが接合され、
その状態で可動電極用スルーホール部が選択的にサンド
ブラストされた後、 シリコン部品からの配線が形成されて、 ウェハが個々の圧力センサに切断されることを特徴とす
る静電容量式圧力センサの製造方法。4. A glass part having a fixed electrode and a silicon part having a movable electrode which is surrounded by a groove and has a movable electrode which is displaced by deformation of a thin part of the groove, and a concave part connected to the groove outside the groove of the silicon part. Is formed, and a through-hole for a fixed electrode is formed in a portion of the glass component corresponding directly above the central portion of the concave portion, and wiring from the fixed electrode is drawn out to the outer surface of the glass component through the through-hole for the fixed electrode. A through hole for a movable electrode is formed in another portion of the outer peripheral portion of the glass component, and wiring from the silicon component is drawn out to the outer surface of the glass component through the through hole for the movable electrode, and the pressure to be measured is movable. A method for manufacturing a capacitance-type pressure sensor which is detected as a change in capacitance value thereof through a change in a gap between an electrode and a fixed electrode, comprising: A plurality of glass parts are formed on the wafer, and a plurality of silicon parts are formed on the silicon wafer. These glass wafers and the silicon wafer are joined,
In this state, after selectively sandblasting the through-hole for the movable electrode, wiring from the silicon component is formed, and the wafer is cut into individual pressure sensors. Production method.
囲まれ溝部肉薄部の変形で変位する可動電極を有するシ
リコン部品とが接合されてなり、シリコン部品の溝の外
側には溝につながる凹部が形成され、この凹部の中央部
の直上に相当するガラス部品の部分には固定電極用スル
ーホールが形成され、この固定電極用スルーホールを通
して固定電極からの配線がガラス部品の外側表面に引き
出され、ガラス部品の外周部の他の部分には可動電極用
スルーホールが形成され、この可動電極用スルーホール
を通してシリコン部品からの配線がガラス部品の外側表
面に引き出され、測定対象である圧力が可動電極と固定
電極とのギャップの変化を介してその静電容量値の変化
分として検知される静電容量式圧力センサの製造方法で
あって、 ガラスウェハに複数のガラス部品が形成され、且つシリ
コンウェハに複数のシリコン部品が形成され、 これらのガラスウェハとシリコンウェハとが接合され、
その状態で可動電極用スルーホール部が選択的に逆スパ
ッタリングされた後、 シリコン部品からの配線が形成されて、 ウェハが個々の圧力センサに切断されることを特徴とす
る静電容量式圧力センサの製造方法。5. A glass part having a fixed electrode and a silicon part having a movable electrode which is surrounded by a groove and has a movable electrode which is displaced by deformation of a thin part of the groove part, and a concave part connected to the groove outside the groove of the silicon part. Is formed, and a through-hole for a fixed electrode is formed in a portion of the glass component corresponding directly above the central portion of the concave portion, and wiring from the fixed electrode is drawn out to the outer surface of the glass component through the through-hole for the fixed electrode. A through hole for a movable electrode is formed in another portion of the outer peripheral portion of the glass component, and wiring from the silicon component is drawn out to the outer surface of the glass component through the through hole for the movable electrode, and the pressure to be measured is movable. A method for manufacturing a capacitance-type pressure sensor which is detected as a change in capacitance value thereof through a change in a gap between an electrode and a fixed electrode, comprising: A plurality of glass parts are formed on the wafer, and a plurality of silicon parts are formed on the silicon wafer. These glass wafers and the silicon wafer are joined,
In this state, after the through-hole portion for the movable electrode is selectively reverse-sputtered, wiring from a silicon component is formed, and the wafer is cut into individual pressure sensors. Manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP35013399A JP4019578B2 (en) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | Manufacturing method of capacitive pressure sensor |
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JP4019578B2 JP4019578B2 (en) | 2007-12-12 |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1082709A (en) * | 1996-09-05 | 1998-03-31 | Nagano Keiki Seisakusho Ltd | Pressure sensor and manufacture thereof |
JPH10148593A (en) * | 1996-11-20 | 1998-06-02 | Fuji Electric Co Ltd | Pressure sensor and capacitance type pressure sensor chip |
JPH1183886A (en) * | 1997-09-11 | 1999-03-26 | Zexel Corp | Capacitance type microflow sensor, its manufacture, and fixture for externally attaching the same |
-
1999
- 1999-12-09 JP JP35013399A patent/JP4019578B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH1082709A (en) * | 1996-09-05 | 1998-03-31 | Nagano Keiki Seisakusho Ltd | Pressure sensor and manufacture thereof |
JPH10148593A (en) * | 1996-11-20 | 1998-06-02 | Fuji Electric Co Ltd | Pressure sensor and capacitance type pressure sensor chip |
JPH1183886A (en) * | 1997-09-11 | 1999-03-26 | Zexel Corp | Capacitance type microflow sensor, its manufacture, and fixture for externally attaching the same |
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