JP2003098026A - Manufacturing method of capacitance type pressure sensor and capacitance type pressure sensor - Google Patents
Manufacturing method of capacitance type pressure sensor and capacitance type pressure sensorInfo
- Publication number
- JP2003098026A JP2003098026A JP2001292449A JP2001292449A JP2003098026A JP 2003098026 A JP2003098026 A JP 2003098026A JP 2001292449 A JP2001292449 A JP 2001292449A JP 2001292449 A JP2001292449 A JP 2001292449A JP 2003098026 A JP2003098026 A JP 2003098026A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- electrode
- capacitance
- fixed electrode
- pressure sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 136
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 18
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000010408 film Substances 0.000 description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 101000982538 Homo sapiens Inositol polyphosphate 5-phosphatase OCRL Proteins 0.000 description 2
- 102100026724 Inositol polyphosphate 5-phosphatase OCRL Human genes 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定圧力の変化
を静電容量の変化に変換して出力する静電容量型圧力セ
ンサの製造方法及び静電容量型圧力センサに関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an electrostatic capacitance type pressure sensor for converting a change in measured pressure into a change in electrostatic capacitance and outputting the change, and an electrostatic capacitance type pressure sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、固定電極と可動電極との2つ
の電極を容量ギャップを介して対向するように配置し被
測定圧力に応じて可動電極を固定電極に対して相対的に
変位させることによって、被測定圧力と容量ギャップ内
の圧力との差を前記固定電極と前記可動電極との間の静
電容量に変換する静電容量型圧力センサが提供されてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, two electrodes, a fixed electrode and a movable electrode, are arranged so as to face each other via a capacitance gap, and the movable electrode is relatively displaced with respect to the fixed electrode in accordance with the pressure to be measured. Provides a capacitance-type pressure sensor that converts the difference between the measured pressure and the pressure in the capacitance gap into the capacitance between the fixed electrode and the movable electrode.
【0003】この種の静電容量型圧力センサを製造する
にあたっては、特公平5−85857号公報あるいは特
許第2772111号公報に示されるように、固定電極
を備えた第1の基板と可動電極を備えた第2の基板とを
真空中で陽極接合する工程を含む技術が知られている。
この製造方法においては、第1の基板と第2の基板とを
陽極接合させると同時に容量ギャップが封止されること
になる。In manufacturing this type of electrostatic capacitance type pressure sensor, as shown in Japanese Patent Publication No. 85857/1993 or Japanese Patent No. 2772111, a first substrate having a fixed electrode and a movable electrode are provided. A technique including a step of anodic bonding a provided second substrate in a vacuum is known.
In this manufacturing method, the capacitance gap is sealed at the same time when the first substrate and the second substrate are anodically bonded.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に固定
電極を備える第1の基板にはガラス基板を用いることが
多く、一方、可動電極を備える第2の基板にはシリコン
基板が広く採用されている。すなわち、上記の方法で第
1の基板と第2の基板とを接合すると、ガラスとシリコ
ンとを陽極接合することになる。ところが、ガラスとシ
リコンとを陽極接合すると酸素が発生することが知られ
ており、上述のように、第1の基板と第2の基板とを接
合する際に同時に容量ギャップを封止すると、容量ギャ
ップ内に酸素が閉じ込められることがある。By the way, in general, a glass substrate is often used as the first substrate having a fixed electrode, while a silicon substrate is widely adopted as a second substrate having a movable electrode. . That is, when the first substrate and the second substrate are bonded by the above method, glass and silicon are anodically bonded. However, it is known that oxygen is generated when glass and silicon are anodically bonded, and as described above, when the capacity gap is sealed at the same time when the first substrate and the second substrate are bonded, the capacity is reduced. Oxygen may be trapped in the gap.
【0005】この種の問題を回避する手段として、特開
平11−6778号公報には、ゲッター材を容量ギャッ
プに配置するという方法が開示されている。しかしなが
ら、この方法ではゲッター材が別途に必要であり、しか
もゲッター材を容量ギャップ内に配置する工程が必要に
なるから、コスト増につながる。As a means for avoiding this kind of problem, Japanese Patent Laid-Open No. 11-6778 discloses a method of arranging a getter material in a capacity gap. However, in this method, a getter material is additionally required, and a step of disposing the getter material in the capacity gap is required, which leads to an increase in cost.
【0006】本発明は上記事由に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、ゲッター材のような他の手段を用い
ることなく容量ギャップ内の圧力を精度よく設定できる
静電容量型圧力センサの製造方法および静電容量型圧力
センサを提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a capacitance type pressure sensor capable of accurately setting the pressure in the capacitance gap without using any other means such as a getter material. It is to provide a manufacturing method and a capacitance type pressure sensor.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、固定
電極を備える第1の基板と、密封された容量ギャップを
介して前記固定電極に対向する可動電極を備え前記第1
の基板に接合される第2の基板と、前記固定電極および
前記可動電極にそれぞれ電気的に接続された第1の端子
および第2の端子とを備え、前記第2の基板は被測定圧
力を受けて前記可動電極の前記固定電極に対する相対位
置を変化させる受圧部を備え、前記容量ギャップ内の圧
力と被測定圧力との圧力差を前記可動電極と前記固定電
極との間の静電容量に変換する静電容量型圧力センサの
製造方法であって、前記固定電極および前記可動電極に
それぞれ電気的に接続される第1および第2の電極パッ
ドを設けた第2の基板に、前記第1および第2の電極パ
ッドに対応する位置にそれぞれ貫通穴を設けた前記第1
の基板を、少なくとも一方の貫通穴と前記容量ギャップ
とを連通させた形で陽極接合した後、前記容量ギャップ
内の圧力が所定の圧力になるように周囲の圧力を調整し
た状態において各貫通穴をそれぞれ封止するとともに前
記第1および第2の電極パッドにそれぞれ電気的に接続
され且つ前記第1の基板の外側面に露出することにより
前記第1および第2の端子となる導電性薄膜を成膜する
ことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a first substrate having a fixed electrode, and a movable electrode facing the fixed electrode via a sealed capacitance gap.
A second substrate bonded to the first substrate and a first terminal and a second terminal electrically connected to the fixed electrode and the movable electrode, respectively. A pressure receiving unit that receives and changes the relative position of the movable electrode with respect to the fixed electrode is provided, and the pressure difference between the pressure in the capacitance gap and the measured pressure is used as the electrostatic capacitance between the movable electrode and the fixed electrode. A method of manufacturing a capacitance-type pressure sensor for converting, wherein the first substrate is provided on a second substrate provided with first and second electrode pads electrically connected to the fixed electrode and the movable electrode, respectively. And the first electrode having through holes at positions corresponding to the second electrode pad
After anodic bonding the substrate of at least one of the through holes and the capacity gap in communication with each other, and then adjusting the ambient pressure so that the pressure in the capacity gap becomes a predetermined pressure, each through hole And a conductive thin film which is electrically connected to the first and second electrode pads and is exposed on the outer surface of the first substrate to form the first and second terminals. It is characterized by forming a film.
【0008】請求項2の発明は、固定電極を有する第1
の基板と、密封された容量ギャップを介して前記固定電
極に対向する可動電極を備え前記第1の基板に接合され
る第2の基板と、被測定圧力を受けて前記可動電極の前
記固定電極に対する相対位置を変化させる受圧部と、前
記第2の基板における前記第1の基板側の一面に設けら
れ少なくとも前記固定電極および前記可動電極にそれぞ
れ電気的に接続された複数個の電極パッドと、前記第1
の基板において前記各電極パッドに対応した位置にそれ
ぞれ設けた複数個の貫通穴を通して前記電極パッドにそ
れぞれ電気的に接続されかつ第1の基板の外側面に一部
が露出した導電性薄膜である複数個の端子とを備えて成
ることを特徴とする。According to a second aspect of the invention, there is provided a first aspect having a fixed electrode.
Substrate, a second substrate having a movable electrode facing the fixed electrode via a sealed capacitance gap, and a second substrate bonded to the first substrate, and the fixed electrode of the movable electrode receiving a pressure to be measured. And a plurality of electrode pads provided on one surface of the second substrate on the side of the first substrate and electrically connected to at least the fixed electrode and the movable electrode, respectively. The first
Is a conductive thin film which is electrically connected to the electrode pads through a plurality of through holes respectively provided at positions corresponding to the electrode pads on the substrate and is partially exposed on the outer surface of the first substrate. It is characterized by comprising a plurality of terminals.
【0009】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、前記容量ギャップには所望圧力の不活性ガスが充填
されていることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the capacity gap is filled with an inert gas having a desired pressure.
【0010】請求項4の発明は、請求項2又は請求項3
の発明において、前記固定電極の外周を囲むガード電極
が前記第1の基板に付加されるとともに前記電極パッド
と前記貫通穴と前記端子とが前記ガード電極に対応しか
つこの端子の一部が前記容量ギャップと前記貫通穴との
間を封止するように形成されていることを特徴とする。The invention of claim 4 is the invention of claim 2 or claim 3.
In the invention, a guard electrode surrounding the outer periphery of the fixed electrode is added to the first substrate, the electrode pad, the through hole, and the terminal correspond to the guard electrode, and a part of the terminal is It is characterized in that it is formed so as to seal between the capacitance gap and the through hole.
【0011】請求項5の発明は、請求項2乃至請求項4
の発明において、前記端子において前記貫通穴内の部位
に充填された保護部材が付加されていることを特徴とす
る。The invention of claim 5 is the invention of claims 2 to 4.
In the invention described above, a protection member filled in a portion inside the through hole is added to the terminal.
【0012】請求項6の発明は、請求項2乃至請求項5
の発明において、前記端子において前記第1の基板の外
側面に露出した部位を用いて前記第1の基板にフリップ
チップ実装によって実装されたICチップが付加されて
いることを特徴とする。The invention of claim 6 is the invention of claims 2 to 5.
In the invention described above, an IC chip mounted by flip chip mounting is added to the first substrate by using a portion of the terminal exposed on the outer surface of the first substrate.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0014】(実施形態1)本実施形態において説明す
る静電容量型圧力センサは、図2に示すように、板状で
あって一面の中央部に固定電極3を備えた第1の基板1
と、板状であって固定電極3に対向する可動電極4を備
えた第2の基板2とを接合して形成される。第1の基板
1はガラス基板であって例えばパイレックス(登録商
標)からなり、第2の基板2は不純物を高濃度に添加し
た導電性のシリコンからなる。固定電極3は円形であっ
て、固定電極3の周囲の一部から第1の基板1の一辺に
沿う方向に引き出し線7が延設される。固定電極3及び
引き出し線7は第1の基板1における第2の基板2との
対向面にクロムのような金属の薄膜によって形成され
る。第2の基板2は、矩形枠状の支持枠2e(図6参
照)の中央部に支持枠2eより薄肉に形成されたダイア
フラム状の可動電極4を一体に備える。第2の基板2の
一面には円形に開口する窪み2aが形成され、窪み2a
の底面が固定電極3に対向する可動電極4として機能す
る。固定電極3と可動電極4とは窪み2aの深さに相当
する距離だけ離間しており、固定電極3と可動電極4と
は窪み2aの深さに相当する容量ギャップを介して対向
することになる。容量ギャップは内部を所定圧力にして
封止されている。本実施形態では、第2の基板2の基板
材料により可動電極4を形成しているから、可動電極4
において固定電極3に対向する面とは反対側の面が被測
定圧力を受ける受圧部として機能する。すなわち、可動
電極4の一面である受圧部で被測定圧力を受けると、容
量ギャップの内部圧力と被測定圧力との圧力差に応じて
可動電極4が固定電極3に対して変位し、固定電極3と
可動電極4との間の静電容量が変化することになる。言
い換えると、被測定圧力を静電容量に変換することがで
きる。(Embodiment 1) As shown in FIG. 2, the capacitance type pressure sensor described in this embodiment is a plate-shaped first substrate 1 having a fixed electrode 3 at the center of one surface.
And a plate-shaped second substrate 2 having a movable electrode 4 facing the fixed electrode 3 are joined together. The first substrate 1 is a glass substrate made of, for example, Pyrex (registered trademark), and the second substrate 2 is made of conductive silicon to which impurities are added at a high concentration. The fixed electrode 3 has a circular shape, and a lead wire 7 extends from a part of the periphery of the fixed electrode 3 in a direction along one side of the first substrate 1. The fixed electrode 3 and the lead wire 7 are formed on the surface of the first substrate 1 facing the second substrate 2 by a thin film of a metal such as chromium. The second substrate 2 is integrally provided with a diaphragm-shaped movable electrode 4 formed in a central portion of a rectangular frame-shaped support frame 2e (see FIG. 6) to be thinner than the support frame 2e. A circular opening 2a is formed on one surface of the second substrate 2.
The bottom surface of the above functions as the movable electrode 4 facing the fixed electrode 3. The fixed electrode 3 and the movable electrode 4 are separated from each other by a distance corresponding to the depth of the depression 2a, and the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 face each other via a capacitance gap corresponding to the depth of the depression 2a. Become. The capacity gap is sealed with a predetermined pressure inside. In the present embodiment, since the movable electrode 4 is formed of the substrate material of the second substrate 2, the movable electrode 4
In, the surface opposite to the surface facing the fixed electrode 3 functions as a pressure receiving portion that receives the pressure to be measured. That is, when the measured pressure is received by the pressure receiving portion which is one surface of the movable electrode 4, the movable electrode 4 is displaced with respect to the fixed electrode 3 in accordance with the pressure difference between the internal pressure of the capacitance gap and the measured pressure, and the fixed electrode. The electrostatic capacitance between 3 and the movable electrode 4 will change. In other words, the measured pressure can be converted into an electrostatic capacitance.
【0015】第2の基板2における窪み2aの周囲に
は、矩形状に開口する2個の窪み2b、2cが並設さ
れ、一方の窪み2bは連結溝2dを介して窪み2aと連
続する。窪み2bの底面にはシリコンの酸化膜からなる
絶縁膜5を介してアルミニウムのような金属の薄膜から
なる電極パッド6aが形成される。第1の基板1と第2
の基板2とが接合された状態では引き出し線7が連結溝
2dに収納され、引き出し線7の先端部が電極パッド6
aに接触する。したがって、電極パッド6aは固定電極
3と電気的に接続される。一方、窪み2cの底面の一部
にはシリコンの酸化膜からなる絶縁膜5が形成され、ア
ルミニウムのような金属の薄膜からなる電極パッド6b
が窪み2cの底面において絶縁膜5が設けられている部
位と設けられていない部位とに跨る形で形成される。つ
まり、電極パッド6bは第2の基板2に電気的に接続さ
れ、結果的に可動電極4と電気的に接続される。Around the recess 2a of the second substrate 2, two recesses 2b and 2c which are open in a rectangular shape are arranged side by side, and one recess 2b is continuous with the recess 2a via a connecting groove 2d. An electrode pad 6a made of a thin film of a metal such as aluminum is formed on the bottom surface of the recess 2b with an insulating film 5 made of a silicon oxide film interposed therebetween. First substrate 1 and second
The lead wire 7 is housed in the connection groove 2d in a state where the lead wire 7 is joined to the substrate 2 of the electrode pad 6
contact a. Therefore, the electrode pad 6a is electrically connected to the fixed electrode 3. On the other hand, the insulating film 5 made of a silicon oxide film is formed on a part of the bottom surface of the depression 2c, and the electrode pad 6b made of a thin film of a metal such as aluminum.
Are formed so as to extend over the bottom surface of the recess 2c between the portion where the insulating film 5 is provided and the portion where the insulating film 5 is not provided. That is, the electrode pad 6b is electrically connected to the second substrate 2, and as a result, electrically connected to the movable electrode 4.
【0016】第1の基板1において各電極パッド6a,
6bにそれぞれ対応する位置には、各電極パッド6a,
6bにそれぞれ電気的に接続されるとともに第1の基板
1の外側面に一部が露出する端子8a,8b(図1参
照)が設けられる。端子8a,8bはアルミニウムのよ
うな金属の薄膜により形成されており、第1の基板1の
厚み方向に貫通する形で各電極パッド6a,6bに対応
する部位に穿孔された貫通穴1a,1bを通して各電極
パッド6a,6bとそれぞれ接続される。つまり、端子
8a,8bは電極パッド6a,6bの表面、貫通穴1
a,1bの内周面、第1の基板1の外側面(図1の上
面)の一部に跨る部位に形成される。この構成により、
端子8aは電極パッド6aおよび引き出し線7を介して
固定電極3に接続され、端子8bは電極パッド8bを介
して可動電極4に接続されることになる。各貫通穴1
a,1bは第1の基板1において第2の基板2に近い部
位ほど直径を小さくするテーパ状に形成されている。こ
こにおいて、本実施形態では、容量ギャップを形成する
窪み2aと電極パッド6aを設けた窪み2bとが連結溝
2dを介して連通しており、窪み2bと貫通穴1aとの
間は端子8aによって封止されている。すなわち、端子
8aの形成前には容量ギャップと貫通穴1aとは連通し
た状態にあり、端子8aを形成することにより容量ギャ
ップが封止され、容量ギャップへの外気の流通が端子8
aによって阻止される構成を採用している。以下では上
述した静電容量型圧力センサの製造方法の概略を説明
し、その後、製造方法の具体例を詳述する。本実施形態
では、まず図2に示すように、端子8a,8bを形成す
るための2個の貫通穴1a,1bを穿孔した第1の基板
1の一面(図2における下面)に、金属の薄膜によって
固定電極3および引き出し線7を形成する。引き出し線
7の先端は一方の貫通穴1aの近傍まで延長される。こ
こに、固定電極3および引き出し線7を形成する技術に
は蒸着やスパッタのような通常の成膜技術を用いればよ
く0.3〜1μmの膜厚に成膜する。一方、第2の基板
2における第1の基板1との対向面には、可動電極4と
なる部位に窪み2aが形成されるとともに電極パッド6
aを収納する窪み2bおよび引き出し線7が収納される
連結溝2dを形成する。また、電極パッド6bを収納す
る窪み2cも窪み2bに隣接して形成する。その後、窪
み2b,2cの底面に絶縁膜5を形成し、さらに電極パ
ッド6a,6bを堆積させる。ここに、電極パッド6
a,6bの表面が第1の基板1と第2の基板2との接合
面に対して窪み2b,2cの中に0.3〜1μm程度入
るように絶縁膜5と電極パッド6a,6bとの厚みを設
定する。この状態で第1の基板1と第2の基板2とを陽
極接合により接合すれば、図9に示すように、貫通穴1
aの近傍部位には引き出し線7の厚み寸法程度の隙間が
形成されることになり、この隙間を通して容量ギャップ
と貫通穴1aとが連通していることになる。そこで、端
子8a,8bを形成するための蒸着装置またはスパッタ
装置に装着した後に高真空中でしばらく放置すれば、陽
極接合の際に発生した気体(酸素)が貫通孔1aを通し
て容量ギャップから排出される。その後、貫通孔1aに
対応する部位に1μm以上の厚みの端子8aを成膜すれ
ば、容量ギャップが封止されて容量ギャップと貫通孔1
aとが遮断される。つまり、容量ギャップの封止と電極
パッド6a,6bに接続される端子8a,8bの形成と
が同時に行われる。この手順では陽極接合後に容量ギャ
ップの排気を行ってから容量ギャップを封止するので、
陽極接合時に発生した酸素が容量ギャップの内部に残留
するのを防止することができ、容量ギャップの内部を精
度よく所望圧力に設定することが可能になる。次に、上
述した製造方法を実現した一実施例を説明する。以下の
実施例では、通常の半導体製造プロセスと同様に1枚の
基板上に複数個の静電容量型圧力センサを形成した後に
ダイシングにより個々に分離することを想定する。ただ
し、以下では1個の静電容量型圧力センサに着目して説
明する。In the first substrate 1, each electrode pad 6a,
6b, the electrode pads 6a,
Terminals 8a and 8b (see FIG. 1) which are electrically connected to 6b and are partially exposed on the outer surface of the first substrate 1 are provided. The terminals 8a, 8b are formed of a thin film of a metal such as aluminum, and penetrate through the first substrate 1 in the thickness direction, and the through holes 1a, 1b are formed in the portions corresponding to the electrode pads 6a, 6b. Through each of the electrode pads 6a and 6b. That is, the terminals 8a and 8b are the surfaces of the electrode pads 6a and 6b, the through holes 1
It is formed at a portion that extends over the inner peripheral surfaces of a and 1b and a part of the outer surface (upper surface of FIG. 1) of the first substrate 1. With this configuration,
The terminal 8a is connected to the fixed electrode 3 via the electrode pad 6a and the lead wire 7, and the terminal 8b is connected to the movable electrode 4 via the electrode pad 8b. Each through hole 1
a and 1b are formed in a tapered shape in which the diameter of the first substrate 1 becomes smaller toward the second substrate 2. Here, in the present embodiment, the recess 2a forming the capacitance gap and the recess 2b provided with the electrode pad 6a communicate with each other through the connection groove 2d, and the recess 2b and the through hole 1a are connected by the terminal 8a. It is sealed. That is, before the formation of the terminal 8a, the capacitance gap and the through hole 1a are in communication with each other, the formation of the terminal 8a seals the capacitance gap, and the external air flows into the capacitance gap.
It employs a configuration that is blocked by a. Below, the outline of the manufacturing method of the above-mentioned electrostatic capacity type pressure sensor is explained, and then a specific example of the manufacturing method is described in detail. In the present embodiment, first, as shown in FIG. 2, one surface (lower surface in FIG. 2) of the first substrate 1 in which two through holes 1a and 1b for forming the terminals 8a and 8b are drilled, is made of metal. The fixed electrode 3 and the lead wire 7 are formed of a thin film. The tip of the lead wire 7 is extended to the vicinity of the one through hole 1a. Here, as a technique for forming the fixed electrode 3 and the lead wire 7, a normal film forming technique such as vapor deposition or sputtering may be used and a film having a film thickness of 0.3 to 1 μm is formed. On the other hand, on the surface of the second substrate 2 facing the first substrate 1, a recess 2 a is formed in a portion to be the movable electrode 4, and the electrode pad 6 is formed.
A recess 2b for storing a and a connecting groove 2d for storing the lead wire 7 are formed. Further, a recess 2c for accommodating the electrode pad 6b is also formed adjacent to the recess 2b. After that, the insulating film 5 is formed on the bottom surfaces of the depressions 2b and 2c, and the electrode pads 6a and 6b are further deposited. Here, the electrode pad 6
The insulating film 5 and the electrode pads 6a and 6b are formed so that the surfaces of a and 6b are about 0.3 to 1 μm in the depressions 2b and 2c with respect to the bonding surface between the first substrate 1 and the second substrate 2. Set the thickness of. In this state, if the first substrate 1 and the second substrate 2 are joined by anodic bonding, as shown in FIG.
A gap of about the thickness dimension of the lead wire 7 is formed in the vicinity of a, and the capacitance gap and the through hole 1a communicate with each other through this gap. Therefore, if the gas (oxygen) generated during the anodic bonding is discharged from the capacitance gap through the through hole 1a if it is left in a high vacuum for a while after being attached to a vapor deposition device or a sputtering device for forming the terminals 8a and 8b. It After that, if a terminal 8a having a thickness of 1 μm or more is formed in a portion corresponding to the through hole 1a, the capacitance gap is sealed and the capacitance gap and the through hole 1 are formed.
a is cut off. That is, the sealing of the capacitance gap and the formation of the terminals 8a and 8b connected to the electrode pads 6a and 6b are simultaneously performed. In this procedure, the capacity gap is exhausted after the anodic bonding, so the capacity gap is sealed.
Oxygen generated during anodic bonding can be prevented from remaining inside the capacity gap, and the inside of the capacity gap can be accurately set to a desired pressure. Next, an embodiment that realizes the above-described manufacturing method will be described. In the following embodiments, it is assumed that a plurality of capacitive pressure sensors are formed on one substrate and then separated by dicing, as in a normal semiconductor manufacturing process. However, in the following, description will be given focusing on one capacitance type pressure sensor.
【0017】まず、第2の基板2に関する工程を説明す
る。まず、図3に示すように、平板状である第2の基板
2の一面の中央部に円形に開口する窪み2aと、窪み2
aの周囲にそれぞれ矩形状に開口する2個の窪み2b,
2cと、窪み2aと窪み2bとの間を連結する連結溝2
dとに対応するパターンをフォトリソグラフィの技術に
より形成した後に、ドライエッチングを施して3.5μ
mの深さまで堀り込む。次に、第2の基板2において窪
み2aを形成した面に、プラズマCVD法によって2μ
m厚の酸化膜を形成する。その後、図4に示すように、
フォトリソグラフィの技術により絶縁層5に相当する部
分を残すようにパターンを形成し、絶縁層5となる部位
以外の酸化膜をエッチングによって除去する。次工程で
は、第2の基板2において窪み2aを形成した面に1μ
m厚のアルミニウム薄膜を蒸着によって成膜する。その
後、図5に示すように、窪み2b,2cにおいて電極パ
ッド6a,6bとなる部位を残すようにパターニングを
施し、アルミニウム薄膜の他の部分はエッチングにより
除去する。さらに、第2の基板2の表裏両面に保護膜と
しての窒化膜をプラズマCVD法によって成膜した後、
第2の基板2において窪み2aを形成した面とは反対側
の面において窒化膜に可動電極4を形成するためのパタ
ーンを形成し(つまり、窓を開け)、水酸化カリウムを
用いた異方性エッチングを施すことにより、図6に示す
ように、窪み2aに対応する部位に周囲を支持枠2eに
囲まれた薄肉の可動電極4を形成する。なお、可動電極
4の厚みは50μmとした。最後に、窪み2aを形成し
た面の窒化膜をエッチングにより除去する。First, the steps for the second substrate 2 will be described. First, as shown in FIG. 3, a dent 2 a having a circular opening in the central portion of one surface of the second substrate 2 having a flat plate shape, and a dent 2
two cavities 2b that open in a rectangular shape around a,
2c and a connecting groove 2 for connecting between the depressions 2a and 2b
After forming a pattern corresponding to d with the photolithography technique, dry etching is performed to 3.5 μm.
Excavate to a depth of m. Next, 2 μm is formed on the surface of the second substrate 2 on which the depression 2a is formed by the plasma CVD method.
An m-thick oxide film is formed. Then, as shown in FIG.
A pattern is formed by photolithography so as to leave a portion corresponding to the insulating layer 5, and the oxide film other than the portion to be the insulating layer 5 is removed by etching. In the next step, 1 μm is formed on the surface of the second substrate 2 on which the depression 2a is formed.
An aluminum thin film with a thickness of m is formed by vapor deposition. Thereafter, as shown in FIG. 5, patterning is performed so as to leave the portions to be the electrode pads 6a and 6b in the depressions 2b and 2c, and the other portions of the aluminum thin film are removed by etching. Further, after forming a nitride film as a protective film on both front and back surfaces of the second substrate 2 by the plasma CVD method,
An anisotropic pattern using potassium hydroxide is formed by forming a pattern for forming the movable electrode 4 on the nitride film on the surface of the second substrate 2 opposite to the surface on which the depression 2a is formed (that is, opening a window). As shown in FIG. 6, the thin movable electrode 4 surrounded by the support frame 2e is formed in the portion corresponding to the recess 2a by performing the conductive etching. The thickness of the movable electrode 4 was 50 μm. Finally, the nitride film on the surface where the depression 2a is formed is removed by etching.
【0018】一方、第1の基板1に関する工程は以下の
ようになる。まず、平板状である第1の基板1の表裏
に、図7に示すように、貫通する2個の貫通穴1a,1
bをサンドブラストの技術によって形成する。貫通穴1
a,1bは一端から他端に向かって直径を小さくするテ
ーパ状であって、第1の基板1の表裏両面のうち貫通穴
1a,1bの開口面の直径の小さいほうの一面が第2の
基板2との対向面になる。貫通穴1a,1bの形成後
に、第2の基板2との対向面にクロムの薄膜を0.3μ
m厚で成膜する。次に、フォトリソグラフィの技術によ
って、クロムの薄膜に固定電極3および引き出し線7の
パターンを形成しエッチングを施すことによって、図8
に示すように、固定電極3と引き出し線7とを除く部位
を除去する。On the other hand, the steps relating to the first substrate 1 are as follows. First, as shown in FIG. 7, two through-holes 1a, 1 penetrating through are formed on the front and back of the first substrate 1 having a flat plate shape.
b is formed by the technique of sandblasting. Through hole 1
a and 1b are tapered so that the diameter decreases from one end to the other end, and one of the front and back surfaces of the first substrate 1 having the smaller opening diameter of the through holes 1a and 1b is the second surface. It is the surface facing the substrate 2. After forming the through holes 1a and 1b, a chromium thin film of 0.3 μm is formed on the surface facing the second substrate 2.
The film is formed with a thickness of m. Next, a pattern of the fixed electrode 3 and the lead wire 7 is formed on the thin film of chromium by a photolithography technique, and etching is performed to form a pattern of the fixed electrode 3 and the lead wire 7.
As shown in (3), the portion excluding the fixed electrode 3 and the lead wire 7 is removed.
【0019】上述のようにして形成された第1の基板1
と第2の基板2とは、固定電極3と窪み2aとを対向さ
せるとともに貫通穴1a,1bの開口面に電極パッド6
a,6bを位置合わせした状態で陽極接合により接合さ
れる。このとき、図9に示すように引き出し線7と第1
の電極パッド6aとが接触し、固定電極3と可動電極4
との間に窪み2aによる容量ギャップが形成され、容量
ギャップと貫通穴1aとが連結溝2dと第2の窪み2b
とを介して連通する。各電極パッド6a,6bの表面の
面積は各貫通穴1a,1bにおける小径側の開口面の面
積よりも大きく設定してあり、第1の基板1と第2の基
板2とを接合したときに、電極パッド6a,6bの面内
に貫通穴1a,1bにおける小径側の開口面が重複する
ようにしてある。さらに、この状態において引き出し線
7は連結溝2dに収まり第2の基板2とは接触しない。First substrate 1 formed as described above
And the second substrate 2, the fixed electrode 3 and the recess 2a are opposed to each other, and the electrode pad 6 is formed on the opening surface of the through holes 1a and 1b.
It is joined by anodic bonding in a state where a and 6b are aligned. At this time, as shown in FIG.
Of the fixed electrode 3 and the movable electrode 4
A capacitance gap is formed by the depression 2a between the first and second portions, and the capacitance gap and the through hole 1a form a connection groove 2d and a second depression 2b.
Communicate via and. The area of the surface of each electrode pad 6a, 6b is set to be larger than the area of the opening surface on the small diameter side of each through hole 1a, 1b, and when the first substrate 1 and the second substrate 2 are bonded together. The opening surfaces on the small diameter side of the through holes 1a and 1b overlap the surfaces of the electrode pads 6a and 6b. Further, in this state, the lead wire 7 fits in the connecting groove 2d and does not contact the second substrate 2.
【0020】第1の基板1と第2の基板2とを接合した
後に、各貫通穴1a,1b及び各貫通穴1a,1bの大
径側の開口面の周囲のみが露出するようにマスクを形成
し真空蒸着機に投入する。真空蒸着機内を真空状態とし
て容量ギャップ内の気体を1時間程度排気した後、アル
ミニウムの薄膜を2μm厚で蒸着すれば、図1に示すよ
うに、電極パッド6a,6bに接続され、かつ第1の基
板1の外側面に露出する端子8a,8bが形成される。
端子8a,8bを形成しているアルミニウムの薄膜の厚
み寸法は、第1の基板1と各電極パッド6a,6bとの
間の距離より大きいので、端子8a,8bを形成するこ
とによって、第1の貫通穴1aと容量ギャップとを連通
させていた隙間が封止される。すなわち、端子8a,8
bの形成と同時に容量ギャップが封止される。端子8
a,8bの形成後には、ダイシングによって静電容量型
圧力センサを個別に切り離す。After the first substrate 1 and the second substrate 2 are bonded, a mask is exposed so that only the peripheries of the through holes 1a and 1b and the opening surface on the large diameter side of the through holes 1a and 1b are exposed. It is formed and put into a vacuum vapor deposition machine. After evacuation of the gas in the capacity gap for about 1 hour with the vacuum evaporator kept in a vacuum state, a thin aluminum film is vapor-deposited to a thickness of 2 μm to connect to the electrode pads 6a and 6b as shown in FIG. The terminals 8a and 8b exposed on the outer surface of the substrate 1 are formed.
Since the thickness dimension of the aluminum thin film forming the terminals 8a and 8b is larger than the distance between the first substrate 1 and each of the electrode pads 6a and 6b, by forming the terminals 8a and 8b, The gap that communicates the through hole 1a with the capacitance gap is sealed. That is, the terminals 8a, 8
At the same time as the formation of b, the capacitance gap is sealed. Terminal 8
After forming a and 8b, the capacitance type pressure sensor is individually separated by dicing.
【0021】以上の製造方法によれば、第1の基板1と
第2の基板2とを陽極接合した後に容量ギャップを封止
したことによって陽極接合において発生する酸素を容量
ギャップから排気した後に容量ギャップを封止すること
ができ、容量ギャップ内に酸素が留まらないのでゲッタ
ー材が不要であり、容量ギャップ内の圧力を正確に調整
することが可能になる。しかも、容量ギャップの封止は
端子8a,8bの形成と同時に行われるから工程が増加
することもない。According to the above manufacturing method, the capacity gap is sealed by anodic bonding the first substrate 1 and the second substrate 2 so that oxygen generated in the anodic bonding is exhausted from the capacity gap and then the capacity is reduced. Since the gap can be sealed and oxygen does not remain in the capacity gap, a getter material is not required, and the pressure in the capacity gap can be adjusted accurately. Moreover, since the sealing of the capacitance gap is performed at the same time as the formation of the terminals 8a and 8b, the number of steps does not increase.
【0022】(実施形態2)本実施形態は、図10に示
すように、実施形態1の構成に、固定電極3の外周を囲
むガード電極9を付加した構成を有している。ガード電
極9は、固定電極3から引き出し線7を引き出す部位を
除いて、固定電極3のほぼ全周を囲む円弧状に形成され
ている。ガード電極9の一箇所からは引き出し線10が
延設されている。引き出し線10は第2の基板2におけ
る窪み2aを形成した面内で引き出し線7とほぼ対称に
形成される。また、第1の基板1にはガード電極9から
引き出された引き出し線10の先端部の近傍において貫
通穴(図示せず)が形成され、この貫通穴と貫通穴1a
(図2参照)との間に可動電極4と電気的に接続される
端子8bに対応する貫通穴1b(図2参照)が形成され
る。ガード電極9および引き出し線10は固定電極3お
よび引き出し線7と同様に金属薄膜により形成されてお
り、固定電極3および引き出し線7を形成する工程にお
いて同時に形成することができる。一方、第2の基板2
には引き出し線10の端部に対向する位置に矩形状の窪
み2fが形成され、窪み2fの底面には絶縁膜5を介し
て電極パッド6cが形成される。また、第2の基板2に
は引き出し線10を収納可能とするように、窪み2aと
窪み2fとの間を連結する連結溝(図示せず)が形成さ
れる。第1の基板1と第2の基板2とを接合した状態で
は、電極パッド6a,6bに貫通穴1a,1bが対応し
て位置するだけではなく、電極パッド6cに対応する部
位にも図示しない貫通穴が対応し、この貫通穴を通して
電極パッド6cに接続されるとともに一部が第1の基板
1の外側面に露出する端子8cがアルミニウムのような
金属薄膜により形成される。要するに、本実施形態では
固定電極3と可動電極4とに接続される端子8a,8b
のほかに、ガード電極9に接続された端子8cが設けら
れる。ここにおいて、ガード電極9に対応する電極パッ
ド6cを設けた窪み2fは連結溝を介して窪み2aと連
通しているから、第1の基板1と第2の基板2とを接合
した状態で端子8cを形成する前には、窪み2bを通る
経路で窪み2aが貫通穴1aに連通するだけではなく、
窪み2fを通る経路でも窪み2aが図示しない貫通穴と
連通することになり、容量ギャップの排気経路の断面積
を実施形態1よりも大きくすることができる。窪み2f
を通る排気経路は端子8cの形成によって封止されるこ
とはもちろんのことである。本実施形態ではガード電極
9を備えていることにより、ガード電極9に印加する電
圧を適宜に制御することによって外乱の影響を抑制する
ことが可能であり、より正確な圧力検出に用いることが
できる。他の構成及び機能は実施形態1と同様である。(Embodiment 2) As shown in FIG. 10, this embodiment has a structure in which a guard electrode 9 surrounding the outer circumference of the fixed electrode 3 is added to the structure of the first embodiment. The guard electrode 9 is formed in an arc shape that surrounds substantially the entire circumference of the fixed electrode 3 except for the portion where the lead wire 7 is drawn from the fixed electrode 3. A lead wire 10 extends from one position of the guard electrode 9. The lead line 10 is formed substantially symmetrically to the lead line 7 in the plane in which the depression 2a is formed in the second substrate 2. Further, a through hole (not shown) is formed in the first substrate 1 in the vicinity of the tip of the lead wire 10 drawn from the guard electrode 9, and the through hole and the through hole 1a are formed.
A through hole 1b (see FIG. 2) corresponding to the terminal 8b electrically connected to the movable electrode 4 is formed between the through hole 1b and the movable electrode 4 (see FIG. 2). The guard electrode 9 and the lead wire 10 are formed of a metal thin film similarly to the fixed electrode 3 and the lead wire 7, and can be formed simultaneously in the step of forming the fixed electrode 3 and the lead wire 7. On the other hand, the second substrate 2
A rectangular recess 2f is formed at a position facing the end of the lead wire 10, and an electrode pad 6c is formed on the bottom surface of the recess 2f with an insulating film 5 interposed therebetween. In addition, a connection groove (not shown) that connects the recess 2a and the recess 2f is formed in the second substrate 2 so that the lead wire 10 can be stored. In the state where the first substrate 1 and the second substrate 2 are bonded, not only the through holes 1a and 1b are located corresponding to the electrode pads 6a and 6b, but also the portions corresponding to the electrode pads 6c are not shown. Corresponding to the through hole, the terminal 8c which is connected to the electrode pad 6c through the through hole and which is partially exposed on the outer surface of the first substrate 1 is formed of a metal thin film such as aluminum. In short, in this embodiment, the terminals 8a and 8b connected to the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 are used.
Besides, a terminal 8c connected to the guard electrode 9 is provided. Here, since the recess 2f provided with the electrode pad 6c corresponding to the guard electrode 9 communicates with the recess 2a through the connecting groove, the terminals are bonded in the state where the first substrate 1 and the second substrate 2 are joined. Before forming 8c, not only the depression 2a communicates with the through hole 1a in the path passing through the depression 2b,
Even in the path passing through the recess 2f, the recess 2a communicates with a through hole (not shown), and the cross-sectional area of the exhaust path of the capacity gap can be made larger than that in the first embodiment. Dent 2f
Of course, the exhaust path passing through is sealed by the formation of the terminal 8c. In the present embodiment, since the guard electrode 9 is provided, the influence of disturbance can be suppressed by appropriately controlling the voltage applied to the guard electrode 9, and it can be used for more accurate pressure detection. . Other configurations and functions are similar to those of the first embodiment.
【0023】(実施形態3)本実施形態は、図11に示
すように、実施形態1の構成において、各貫通穴1a,
1bの中で各端子8a,8bに囲まれている部位にそれ
ぞれ合成樹脂の保護部材11を充填したものである。保
護部材11は端子8a,8bの形成後に流動性を有する
状態で充填することができ、その後に固化する材料を用
いる。このような保護部材11を充填することによっ
て、端子8a,8bにおいて容量ギャップを封止してい
る部位が保護部材11に埋設されることになり、封止部
分の耐環境性が高くなり信頼性が向上する。なお、保護
部材11として合成樹脂に代えて半田のような低融点金
属を充填することも可能である。他の構成及び機能は実
施形態1と同様である。(Embodiment 3) In this embodiment, as shown in FIG. 11, in the configuration of Embodiment 1, each through hole 1a,
1b, a portion surrounded by the terminals 8a and 8b is filled with a protective member 11 made of synthetic resin. The protective member 11 can be filled in a fluid state after the terminals 8a and 8b are formed, and a material that solidifies after that is used. By filling the protective member 11 as described above, the portions of the terminals 8a and 8b that seal the capacitance gap are buried in the protective member 11, and the environment resistance of the sealed portion is improved and the reliability is improved. Is improved. It should be noted that the protective member 11 may be filled with a low melting point metal such as solder instead of the synthetic resin. Other configurations and functions are similar to those of the first embodiment.
【0024】(実施形態4)本実施形態は、図12に示
すように、実施形態1の構成において、センサ回路など
を備えたICチップ12をフリップチップ実装の技術を
用いて実装したものである。しかして、第1の基板1に
おいて端子8a,8bを露出させた面には、各一対の電
源端子13及び出力端子14が金属薄膜により形成さ
れ、端子8a,8bと電源端子13と出力端子14とに
はそれぞれ金からなるバンプ15が形成される。ICチ
ップ12はバンプ15に圧着することによって第1の基
板1に接続されるのであって、この構成によってボンデ
ィングワイヤを用いることなくICチップ12を一体に
備えた静電容量型圧力センサを作製することが可能にな
る。なお、金のバンプ15代えて半田のバンプを用い、
リフロー工程によってICチップ12を実装することも
可能である。他の構成および機能は実施形態1と同様で
ある。(Embodiment 4) In this embodiment, as shown in FIG. 12, an IC chip 12 having a sensor circuit and the like is mounted in the structure of Embodiment 1 by using a flip-chip mounting technique. . Then, on the surface of the first substrate 1 where the terminals 8a and 8b are exposed, a pair of power supply terminals 13 and output terminals 14 are formed of a metal thin film, and the terminals 8a and 8b, the power supply terminals 13 and the output terminals 14 are formed. The bumps 15 made of gold are formed on the and. The IC chip 12 is connected to the first substrate 1 by pressure bonding to the bumps 15. With this configuration, a capacitance type pressure sensor integrally including the IC chip 12 is manufactured without using a bonding wire. It will be possible. Note that solder bumps are used instead of the gold bumps 15,
The IC chip 12 can be mounted by a reflow process. Other configurations and functions are similar to those of the first embodiment.
【0025】上述した各実施形態では容量ギャップ内は
真空とした絶対圧型の圧力センサを例示したが、所望の
圧力に調整した不活性ガスを容量ギャップに封入するこ
とにより容量ギャップ内の圧力を適宜に設定することが
できる。In each of the above-described embodiments, an absolute pressure type pressure sensor in which the inside of the capacity gap is evacuated has been illustrated, but the pressure in the capacity gap is appropriately adjusted by enclosing an inert gas adjusted to a desired pressure in the capacity gap. Can be set to.
【0026】[0026]
【発明の効果】請求項1の発明は、固定電極を備える第
1の基板と、密封された容量ギャップを介して前記固定
電極に対向する可動電極を備え前記第1の基板に接合さ
れる第2の基板と、前記固定電極および前記可動電極に
それぞれ電気的に接続された第1の端子および第2の端
子とを備え、前記第2の基板は被測定圧力を受けて前記
可動電極の前記固定電極に対する相対位置を変化させる
受圧部を備え、前記容量ギャップ内の圧力と被測定圧力
との圧力差を前記可動電極と前記固定電極との間の静電
容量に変換する静電容量型圧力センサの製造方法であっ
て、前記固定電極および前記可動電極にそれぞれ電気的
に接続される第1および第2の電極パッドを設けた第2
の基板に、前記第1および第2の電極パッドに対応する
位置にそれぞれ貫通穴を設けた前記第1の基板を、少な
くとも一方の貫通穴と前記容量ギャップとを連通させた
形で陽極接合した後、前記容量ギャップ内の圧力が所定
の圧力になるように周囲の圧力を調整した状態において
各貫通穴をそれぞれ封止するとともに前記第1および第
2の電極パッドにそれぞれ電気的に接続され且つ前記第
1の基板の外側面に露出することにより前記第1および
第2の端子となる導電性薄膜を成膜するので、第1の基
板と第2の基板とを陽極接合した後に容量ギャップを封
止したことによって陽極接合において酸素が発生しても
容量ギャップから排気した後に容量ギャップを封止する
ことができ、容量ギャップ内に酸素が留まらないのでゲ
ッター材が不要であり、容量ギャップ内の圧力を正確に
調整することが可能になる。しかも、容量ギャップの封
止は端子の形成と同時に行われるから工程が増加するこ
ともない。According to the first aspect of the present invention, there is provided a first substrate having a fixed electrode, and a movable electrode facing the fixed electrode via a sealed capacitance gap, the first substrate being bonded to the first substrate. Two substrates, and a first terminal and a second terminal electrically connected to the fixed electrode and the movable electrode, respectively, and the second substrate receives the pressure to be measured and the movable electrode A capacitance type pressure sensor that includes a pressure receiving portion that changes a relative position with respect to the fixed electrode, and that converts a pressure difference between the pressure in the capacitance gap and the measured pressure into a capacitance between the movable electrode and the fixed electrode. A method of manufacturing a sensor, comprising: a second electrode provided with first and second electrode pads electrically connected to the fixed electrode and the movable electrode, respectively.
The first substrate, which has through holes at positions corresponding to the first and second electrode pads, is anodically bonded to at least one of the through holes and the capacitance gap. Then, each through hole is sealed while the surrounding pressure is adjusted so that the pressure in the capacitance gap becomes a predetermined pressure, and the through holes are electrically connected to the first and second electrode pads, respectively. Since the conductive thin film to be the first and second terminals is formed by being exposed on the outer surface of the first substrate, the capacitance gap is formed after the anodic bonding of the first substrate and the second substrate. Even if oxygen is generated in the anodic bonding by sealing, the capacity gap can be sealed after being exhausted from the capacity gap, and oxygen does not remain in the capacity gap, so a getter material is not required. Ri, it is possible to accurately adjust the pressure in the volume gaps. In addition, the capacity gap is sealed at the same time when the terminals are formed, so that the number of steps is not increased.
【0027】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、所望の圧力に調整した不活性ガスを容量ギャップに
封入することにより容量ギャップ内の圧力を適宜に設定
することができる。According to the invention of claim 3, in the invention of claim 2, the pressure in the capacity gap can be appropriately set by enclosing the inert gas adjusted to a desired pressure in the capacity gap.
【0028】請求項4の発明は、請求項2又は請求項3
の発明において、前記固定電極の外周を囲むガード電極
が前記第1の基板に付加されるとともに前記電極パッド
と前記貫通穴と前記端子とが前記ガード電極に対応しか
つこの端子の一部が前記容量ギャップと前記貫通穴との
間を封止するように形成されているものであり、ガード
電極を備えていることにより、ガード電極に印加する電
圧を適宜に制御することによって外乱の影響を抑制する
ことが可能であり、より正確な圧力検出に用いることが
できる。The invention of claim 4 is the invention of claim 2 or claim 3.
In the invention, a guard electrode surrounding the outer periphery of the fixed electrode is added to the first substrate, the electrode pad, the through hole, and the terminal correspond to the guard electrode, and a part of the terminal is It is formed so as to seal between the capacitance gap and the through hole, and the provision of a guard electrode suppresses the influence of disturbance by appropriately controlling the voltage applied to the guard electrode. Can be used for more accurate pressure detection.
【0029】請求項5の発明は、請求項2乃至請求項4
の発明において、前記端子において前記貫通穴内の部位
に充填された保護部材が付加されているので、端子にお
いて容量ギャップを封止している部位が保護部材に埋設
されることになり、封止部分の耐環境性が高くなり信頼
性が向上する。The invention of claim 5 is the invention of claims 2 to 4.
In the invention, since the protective member filled in the portion in the through hole is added to the terminal, the portion of the terminal that seals the capacitance gap is embedded in the protective member, and the sealing portion The environmental resistance is improved and the reliability is improved.
【0030】請求項6の発明は、請求項2乃至請求項5
の発明において、前記端子において前記第1の基板の外
側面に露出した部位を用いて前記第1の基板にフリップ
チップ実装によって実装されたICチップが付加されて
いるものであり、この構成によってボンディングワイヤ
を用いることなくICチップを一体に備えた静電容量型
圧力センサを作製することが可能になる。The invention of claim 6 is the invention of claims 2 to 5.
In the invention described above, an IC chip mounted by flip-chip mounting on the first substrate is added by using a portion of the terminal exposed on the outer surface of the first substrate. It is possible to manufacture a capacitance type pressure sensor integrally provided with an IC chip without using a wire.
【図1】本発明の実施形態1を示し、(a)は平面図、
(b)は要部断面図である。FIG. 1 shows Embodiment 1 of the present invention, (a) is a plan view,
(B) is a sectional view of a main part.
【図2】同上の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the above.
【図3】同上における第2の基板の一製造工程を示し、
(a)は平面図、(b)は断面図である。FIG. 3 shows a manufacturing process of the second substrate in the above,
(A) is a plan view and (b) is a sectional view.
【図4】同上における第2の基板の一製造工程を示し、
(a)は平面図、(b)は断面図である。FIG. 4 shows a manufacturing process of the second substrate in the above,
(A) is a plan view and (b) is a sectional view.
【図5】同上における第2の基板の一製造工程を示し、
(a)は平面図、(b)は断面図である。FIG. 5 shows a manufacturing process of the second substrate in the above,
(A) is a plan view and (b) is a sectional view.
【図6】同上における第2の基板の一製造工程を示し、
(a)は平面図、(b)は断面図である。FIG. 6 shows a manufacturing process of the second substrate in the above,
(A) is a plan view and (b) is a sectional view.
【図7】同上における第1の基板の一製造工程を示し、
(a)は平面図、(b)は断面図である。FIG. 7 shows one manufacturing process of the first substrate in the above,
(A) is a plan view and (b) is a sectional view.
【図8】同上における第1の基板の一製造工程を示し、
(a)は平面図、(b)は断面図である。FIG. 8 shows one manufacturing process of the first substrate in the above,
(A) is a plan view and (b) is a sectional view.
【図9】同上における一製造工程を示し、(a)は平面
図、(b)は要部断面図である。9A and 9B show one manufacturing step in the above, FIG. 9A is a plan view, and FIG.
【図10】本発明の実施形態2を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a second embodiment of the present invention.
【図11】本発明の実施形態3を示し、(a)は平面
図、(b)は要部断面図である。11A and 11B show Embodiment 3 of the present invention, in which FIG. 11A is a plan view and FIG.
【図12】本発明の実施形態4を示し、(a)は平面
図、(b)は断面図である。12A and 12B show Embodiment 4 of the present invention, in which FIG. 12A is a plan view and FIG.
1 第1の基板 1a,1b 貫通穴 2 第2の基板 2a 窪み 3 固定電極 4 可動電極 6a,6b、6c 電極パッド 8a,8b,8c 端子 9 ガード電極 11 保護部材 12 ICチップ 1st substrate 1a, 1b through hole 2 Second substrate 2a hollow 3 fixed electrode 4 movable electrodes 6a, 6b, 6c Electrode pad 8a, 8b, 8c terminals 9 Guard electrode 11 Protective member 12 IC chip
Claims (6)
れた容量ギャップを介して前記固定電極に対向する可動
電極を備え前記第1の基板に接合される第2の基板と、
前記固定電極および前記可動電極にそれぞれ電気的に接
続された第1の端子および第2の端子とを備え、前記第
2の基板は被測定圧力を受けて前記可動電極の前記固定
電極に対する相対位置を変化させる受圧部を備え、前記
容量ギャップ内の圧力と被測定圧力との圧力差を前記可
動電極と前記固定電極との間の静電容量に変換する静電
容量型圧力センサの製造方法であって、前記固定電極お
よび前記可動電極にそれぞれ電気的に接続される第1お
よび第2の電極パッドを設けた第2の基板に、前記第1
および第2の電極パッドに対応する位置にそれぞれ貫通
穴を設けた前記第1の基板を、少なくとも一方の貫通穴
と前記容量ギャップとを連通させた形で陽極接合した
後、前記容量ギャップ内の圧力が所定の圧力になるよう
に周囲の圧力を調整した状態において各貫通穴をそれぞ
れ封止するとともに前記第1および第2の電極パッドに
それぞれ電気的に接続され且つ前記第1の基板の外側面
に露出することにより前記第1および第2の端子となる
導電性薄膜を成膜することを特徴とする静電容量型圧力
センサの製造方法。1. A first substrate provided with a fixed electrode, and a second substrate provided with a movable electrode facing the fixed electrode via a sealed capacitance gap and bonded to the first substrate.
A first terminal and a second terminal electrically connected to the fixed electrode and the movable electrode, respectively, and the second substrate receives a measured pressure and a relative position of the movable electrode with respect to the fixed electrode. A method of manufacturing a capacitance-type pressure sensor, comprising: a pressure-receiving section that changes the pressure difference between the pressure in the capacitance gap and the pressure to be measured into a capacitance between the movable electrode and the fixed electrode. The first substrate is provided on the second substrate provided with the first and second electrode pads electrically connected to the fixed electrode and the movable electrode, respectively.
And the first substrate having through holes at positions corresponding to the second electrode pad and at least one through hole and the capacitance gap are connected to each other by anodic bonding, and then the first substrate Outside the first substrate, the through-holes are sealed and electrically connected to the first and second electrode pads, respectively, while the ambient pressure is adjusted so that the pressure becomes a predetermined pressure. A method of manufacturing an electrostatic capacitance type pressure sensor, characterized in that a conductive thin film which becomes the first and second terminals by being exposed on a side surface is formed.
れた容量ギャップを介して前記固定電極に対向する可動
電極を備え前記第1の基板に接合される第2の基板と、
被測定圧力を受けて前記可動電極の前記固定電極に対す
る相対位置を変化させる受圧部と、前記第2の基板にお
ける前記第1の基板側の一面に設けられ少なくとも前記
固定電極および前記可動電極にそれぞれ電気的に接続さ
れた複数個の電極パッドと、前記第1の基板において前
記各電極パッドに対応した位置にそれぞれ設けた複数個
の貫通穴を通して前記電極パッドにそれぞれ電気的に接
続されかつ第1の基板の外側面に一部が露出した導電性
薄膜である複数個の端子とを備えて成ることを特徴とす
る静電容量型圧力センサ。2. A first substrate having a fixed electrode, and a second substrate provided with a movable electrode facing the fixed electrode via a sealed capacitance gap, the second substrate being bonded to the first substrate.
A pressure receiving portion that changes the relative position of the movable electrode with respect to the fixed electrode upon receiving a measured pressure, and at least the fixed electrode and the movable electrode that are provided on one surface of the second substrate on the first substrate side. A plurality of electrically connected electrode pads and a plurality of through holes provided at positions corresponding to the respective electrode pads on the first substrate, and electrically connected to the electrode pads respectively; 2. A capacitance type pressure sensor, comprising: a plurality of terminals, which are conductive thin films, a part of which is exposed on the outer surface of the substrate.
ガスが充填されていることを特徴とする請求項2記載の
静電容量型圧力センサ。3. The capacitance type pressure sensor according to claim 2, wherein the capacitance gap is filled with an inert gas having a desired pressure.
前記第1の基板に付加されるとともに前記電極パッドと
前記貫通穴と前記端子とが前記ガード電極に対応しかつ
この端子の一部が前記容量ギャップと前記貫通穴との間
を封止するように形成されていることを特徴とする請求
項2又は請求項3記載の静電容量型圧力センサ。4. A guard electrode surrounding the fixed electrode is added to the first substrate, and the electrode pad, the through hole and the terminal correspond to the guard electrode and a part of the terminal is formed. 4. The capacitance type pressure sensor according to claim 2, wherein the capacitance type pressure sensor is formed so as to seal between the capacitance gap and the through hole.
充填された保護部材が付加されていることを特徴とする
請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の静電容量
型圧力センサ。5. The capacitance type pressure sensor according to claim 2, wherein a protection member filled in a portion inside the through hole is added to the terminal. .
面に露出した部位を用いて前記第1の基板にフリップチ
ップ実装によって実装されたICチップが付加されてい
ることを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれか1
項に記載の静電容量型圧力センサ。6. The IC chip mounted by flip-chip mounting on the first substrate is added by using a portion of the terminal exposed on the outer surface of the first substrate. Any one of claims 2 to 5
Capacitance type pressure sensor described in the paragraph.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001292449A JP2003098026A (en) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | Manufacturing method of capacitance type pressure sensor and capacitance type pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001292449A JP2003098026A (en) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | Manufacturing method of capacitance type pressure sensor and capacitance type pressure sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003098026A true JP2003098026A (en) | 2003-04-03 |
Family
ID=19114406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001292449A Pending JP2003098026A (en) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | Manufacturing method of capacitance type pressure sensor and capacitance type pressure sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003098026A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006147892A (en) * | 2004-11-22 | 2006-06-08 | Matsushita Electric Works Ltd | Electric signal takeout part structure of semiconductor component and its manufacturing method |
| JP2006250778A (en) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Matsushita Electric Works Ltd | Signal fetch structure of semiconductor micro electro-mechanical device |
| JP2006308350A (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Alps Electric Co Ltd | Electrostatic capacitance type pressure sensor and its manufacturing method |
| JP2012141160A (en) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Seiko Epson Corp | Functional element, method for manufacturing the functional element, physical quantity sensor, and electronic apparatus |
| JP2015007656A (en) * | 2014-09-29 | 2015-01-15 | セイコーエプソン株式会社 | Functional element |
| JP2015165240A (en) * | 2015-04-28 | 2015-09-17 | セイコーエプソン株式会社 | function element |
-
2001
- 2001-09-25 JP JP2001292449A patent/JP2003098026A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006147892A (en) * | 2004-11-22 | 2006-06-08 | Matsushita Electric Works Ltd | Electric signal takeout part structure of semiconductor component and its manufacturing method |
| JP2006250778A (en) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Matsushita Electric Works Ltd | Signal fetch structure of semiconductor micro electro-mechanical device |
| JP2006308350A (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Alps Electric Co Ltd | Electrostatic capacitance type pressure sensor and its manufacturing method |
| JP2012141160A (en) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Seiko Epson Corp | Functional element, method for manufacturing the functional element, physical quantity sensor, and electronic apparatus |
| JP2015007656A (en) * | 2014-09-29 | 2015-01-15 | セイコーエプソン株式会社 | Functional element |
| JP2015165240A (en) * | 2015-04-28 | 2015-09-17 | セイコーエプソン株式会社 | function element |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7080560B2 (en) | Semiconductor pressure sensor | |
| JP2610464B2 (en) | Capacitor type pressure sensor and pressure sensor group | |
| US7950288B2 (en) | Physical quantity sensor | |
| US5695590A (en) | Anodic bonding method for making pressure sensor | |
| JP2000186931A (en) | Small-sized electronic component and its manufacture, and via hole forming method for the small-sized electronic component | |
| CN101248340B (en) | Pressure sensors and methods of making the same | |
| EP2727136B1 (en) | Process for a sealed mems device with a portion exposed to the environment | |
| US8264051B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
| US8334639B2 (en) | Package for electronic component, piezoelectric device and manufacturing method thereof | |
| EP2346083B1 (en) | Mems sensor | |
| JP2006116694A (en) | Hermetically sealed microdevice with getter shield | |
| JP2001189467A (en) | High vacuum packaging micro gyroscope and method of manufacturing the same | |
| JP2012225925A (en) | Sensor device with sealing structure | |
| US20140319628A1 (en) | Physical quantity detection device and physical quantity detector | |
| WO2013080238A1 (en) | Composite sensor and method of manufacture therefor | |
| JP2011142374A (en) | Piezoelectric device and method for manufacturing the same | |
| JP2012210702A (en) | Mems sensing device and method for making same | |
| US7285844B2 (en) | Multiple internal seal right micro-electro-mechanical system vacuum package | |
| JP2009014469A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| JP2001176365A (en) | pressure switch | |
| JP2003098026A (en) | Manufacturing method of capacitance type pressure sensor and capacitance type pressure sensor | |
| JP3405108B2 (en) | External force measuring device and manufacturing method thereof | |
| JPH11326366A (en) | Semiconductor electronic component device and its manufacture | |
| JP5771921B2 (en) | SEALED DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF | |
| JPH06160420A (en) | Semiconductor acceleration sensor and its manufacture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060904 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081119 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090106 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090309 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090407 |