压力传感器及制造方法

专利名称：压力传感器及制造方法
技术领域：
本发明涉及压力传感器及制造方法，尤其涉及具有隔膜(diaphragm)的压力传感 器及该传感器的制造方法。
背景技术：
利用半导体的压阻效应的压力传感器，由于具有小型、轻量、高敏感度等优点，所 以被广泛地应用于工业测量、医疗等领域。这样的压力传感器具备具有膜片部的半导体基 板、形成有压力导入孔的玻璃台座、和金属基座(管座(stem))。而且，半导体基板与玻璃台 座的上表面通过阳极接合法接合。并且，玻璃台座的下面与金属基座通过焊料接合。由于焊料与玻璃的浸润性较差，所以通常在玻璃台座的下面形成金属薄膜层(金 属化层)。金属薄膜层通过利用蒸镀法或溅射法而形成在玻璃台座的下面。由于玻璃台座 的压力导入孔的孔径遍布玻璃台座的上下面近似相同，所以当金属薄膜成膜时，导致在该 压力导入孔的侧壁上也形成有金属薄膜。因此，焊料还浸润到压力导入孔的侧壁的形成了 金属薄膜的部分。换言之，导致焊料沿着压力导入孔的侧壁向上蔓延。而且，难以控制金属 薄膜向压力导入孔的侧壁的成膜范围。因此，难以控制焊料在压力导入孔的侧壁部分向上 蔓延的高度。而且，存在焊料向上蔓延到半导体基板附近的可能。由此，有可能给半导体基 板带来基于焊料与半导体基板的热膨胀率差异的应力(热应力)等影响。而且，由于该热 应力等，会导致半导体基板的特性不良。因此，在专利文献1中公开了一种使用了形成有锥状的压力导入孔的玻璃台座的 压力传感器。具体而言，压力导入孔的孔径从玻璃台座的下面朝向上面逐渐变大。由此，可 以防止当在玻璃台座的下面形成金属薄膜层时，在压力导入孔的侧壁形成金属薄膜。因此， 可以防止焊料在压力导入孔中向上蔓延。专利文献1 日本特开平10-030972号公报但是，在专利文献1所记载的压力传感器中，当利用溅射法在玻璃台座的下面形 成了金属薄膜层时，在压力导入孔的侧壁，几乎没有金属薄膜形成。而且，焊料几乎不浸润 到压力导入孔的侧壁。因此，有可能导致玻璃台座与金属基座的接合强度不够。并且，在专利文献1所记载的压力传感器中，还有可能导致多余的焊料堆积在压 力导入孔中，使得压力导入孔被焊料堵塞。

发明内容
本发明为了解决这样的问题而提出，其目的在于，提供一种能够更有效地抑制特 性不良的发生，并且能够提高玻璃台座与金属基座间的接合强度的压力传感器及制造方 法。本发明的第1方式涉及的压力传感器具备具有隔膜部的半导体基板、和设置在 所述半导体基板的下侧的玻璃台座。而且，所述半导体基板的下表面与所述玻璃台座的上 表面接合。并且，在所述玻璃台座中，形成有贯通该玻璃台座上下面的压力导入孔。而且，所述压力导入孔，从所述玻璃台座的下面到第1位置形成所述压力导入孔的第1孔径，所述 玻璃台座的上面的所述压力导入孔的第2孔径大于所述第1孔径。而且，在所述玻璃台的 下面形成有金属薄膜层。根据本发明的第1方式，玻璃台座的上面的压力导入孔的第2孔径，大于玻璃台座 的下面的压力导入孔的第1孔径。因此，即使在该玻璃台座的下面形成金属薄膜层，也可以 防止在压力导入孔的半导体基板侧的侧壁形成金属薄膜。由此，能够防止焊料浸润到压力 导入孔的半导体基板侧的侧壁。因此，能够更有效地抑制因焊料浸润到半导体基板的附近 而产生的特性不良。而且，在从玻璃台座的下面到第1位置的范围内，设置于玻璃台座的压力导入孔 的孔径成为大致同样的大小。因此，当在玻璃台座的下面形成金属薄膜层时，在从玻璃台座 的下面到该第1位置的范围内，会在压力导入孔的侧壁形成金属薄膜。由此，在从玻璃台座 的下面到该第1位置的范围内，焊料浸润到压力导入孔的侧壁。因此，玻璃台座与设置在玻 璃台座的下侧的金属基座，通过焊料被更可靠地接合。即，可以提高玻璃台座与金属基座的 接合强度。并且，更优选所述金属薄膜层从所述玻璃台座的下面，遍及至所述压力导入孔的 侧壁、成膜范围从所述玻璃台座的下面至少延伸到第1位置的侧壁的一部分。由此，能够更可靠地提高玻璃台座与金属基座的接合强度。而且，优选所述压力导入孔的所述第2孔径，形成于所述玻璃台座的上面到第2位置。由此，在从玻璃台座的上面到该第2位置的范围内，压力导入孔的孔径大于玻璃 台座的下面的压力导入孔的孔径。因此，能够更可靠地防止在与半导体基板接近的压力导 入孔的侧壁，形成金属薄膜。换言之，可以防止焊料浸润到与半导体基板接近的压力导入孔 的侧壁。从而，能够更有效地抑制压力传感器的特性不良。还具有上面通过焊料与所述玻璃台座的下面隔着所述金属薄膜层接合的金属基 座。而且，在所述金属基座中形成有贯通孔部，贯通该金属基座的上下面且与所述玻璃台座 的所述压力导入孔连通。并且，优选所述贯通孔部的孔径大于所述压力导入孔的所述第1 孔径。在通过焊料将玻璃台座与金属基座接合时，多余的焊料由于重力作用在贯通孔部 的侧壁上传播流动。这时，由于贯通孔部的孔径大于压力导入孔的第1孔径，所以可以防止 贯通孔部被焊料堵塞。并且，在形成于玻璃台座的下面的金属薄膜层中，形成有孔径的大小与压力导入 孔的第1孔径大致相同的贯通孔。而且，在将玻璃台座与金属基座通过焊料接合时，多余的 焊料在金属薄膜层的该贯通孔与金属基座的贯通孔部之间的阶差部分形成角焊缝。因此， 可以提高金属基座的上表面与玻璃台座的下表面的接合强度。本发明的第2方式涉及一种压力传感器的制造方法，所述压力传感器具备具有 隔膜部的半导体基板、和设置在所述半导体基板的下侧的玻璃台座。该压力传感器的制造 方法具有压力导入孔形成处理、金属薄膜成膜处理、玻璃台座接合处理。在压力导入孔形 成处理中，在该玻璃台座上作压力导入孔形成处理，贯通所述玻璃台座的上下面，形成压力 导入孔。在金属薄膜层成膜处理中，在形成了所述压力导入孔的所述玻璃台座的下面作金属薄膜层成膜处理，形成金属薄膜层。在玻璃台座接合处理中，将所述半导体基板的下表面 与所述玻璃台座的上表面接合。而且，在所述压力导入孔形成处理中，从所述玻璃台座的下 面到第1位置形成所述压力导入孔的第1孔径，并且，按照所述玻璃台座的上面的所述压力 导入孔的第2孔径大于所述第1孔径的方式，形成所述压力导入孔。根基本发明涉及的第2方式，按照玻璃台座的上面的压力导入孔的第2孔径，大于 玻璃台座的下面的压力导入孔的第1孔径的方式，形成压力导入孔。因此，即使在该玻璃 台座的下面形成金属薄膜层，也可以防止在压力导入孔的半导体基板侧的侧壁形成金属薄 膜。由此，可以防止焊料浸润到压力导入孔的半导体基板侧的侧壁上。因此，可以更有效地 抑制因焊料浸润到半导体基板的附近而产生的特性不良。而且，在从玻璃台座的下面到第1位置的范围内，按照设置在玻璃台座的压力导 入孔的孔径成为大致同样的大小的方式，形成压力导入孔。因此，当在玻璃台座的下面形 成金属薄膜层时，从玻璃台座的下面到该第1位置的范围内，在压力导入孔的侧壁上形成 金属薄膜。由此，在从玻璃台座的下面到该第1位置的范围内，焊料浸润到压力导入孔的侧 壁。因此，通过焊料，玻璃台座与在玻璃台座的下侧设置的金属基座更可靠地接合。即，能 够提高玻璃台座与金属基座的接合强度。并且，更优选在所述金属薄膜成膜处理中，所述金属薄膜从所述玻璃台座的下面， 遍及至所述压力导入孔的侧壁、成膜范围从所述玻璃台座的下面至少延伸到第1位置的侧 壁的一部分。由此，能够更可靠地提高玻璃台座与金属基座的接合强度。而且，优选在所述压力导入孔形成处理中，将所述压力导入孔的所述第2孔径，形 成于所述玻璃台座的上面到第2位置。由此，在从玻璃台座的上面到该第2位置的范围内，压力导入孔的孔径大于玻璃 台座的下面的压力导入孔的孔径。因此，能够更可靠地防止金属薄膜形成在与半导体基板 接近的压力导入孔的侧壁上。换言之，能够更可靠地防止焊料浸润到与半导体基板接近的 压力导入孔的侧壁。从而，可以更有效地抑制压力传感器的特性不良。并且，具备金属基座接合处理。在金属基座接合处理中，通过焊料，将所述玻璃台 座的下表面和金属基座的上表面隔着所述金属薄膜层而接合。而且，在所述金属基座中形 成有贯通孔，贯通该金属基座的上下面，且与所述玻璃台座的所述压力导入孔连通。并且， 所述贯通孔部的孔径大于所述压力导入孔的所述第1孔径。在通过焊料将玻璃台座和金属基座接合时，多余的焊料由于重力作用在贯通孔部 的侧壁上传播流动。这时，由于贯通孔部的孔径大于压力导入孔的第1孔径，所以可以防止 贯通孔部被焊料堵塞。并且，在玻璃台座的下面形成的金属薄膜层中，形成有孔径的大小与压力导入孔 的第1孔径大致同样的贯通孔，而且，在通过焊料将玻璃台座和金属基座接合时，多余的焊 料在金属薄膜层的该贯通孔与金属基座的贯通孔部之间的阶差部分形成角焊缝。因此，可 以进一步提高金属基座的上表面与玻璃台座的下表面的接合强度。根据本发明，不仅能够更有效地抑制特性不良的发生，而且还能够提高玻璃台座 与金属基座的接合强度。


图1是表示本发明的实施方式1涉及的传感器芯片的构成的俯视图。图2是图1的II-II剖面图。图3是图1的III-III剖面图。图4是表示本发明的实施方式1涉及的压力传感器的构成的剖面图。图5是表示本发明的实施方式1涉及的传感器芯片的制造工序的图。图6是表示本发明的实施方式1涉及的传感器芯片的制造工序的工序剖面图。图7是表示本发明的实施方式1涉及的压力传感器的制造工序的工序剖面图。图8是表示本发明的实施方式1涉及的压力传感器的制造工序的工序剖面图。图9是表示本发明的实施方式1涉及的压力传感器的制造工序的工序剖面图。图10是表示本发明的实施方式2涉及的压力传感器的构成的剖面图。图11是表示本发明的实施方式3涉及的压力传感器的构成的剖面图。符号说明4_差压用隔膜(隔膜部)；10-传感器芯片(半导体基板)；18、22、 23-玻璃台座；18A、22A、23A-压力导入孔；19-金属薄膜层；21-金属基座；21A-贯通孔部； 100、200、300_压力传感器。
具体实施例方式(实施方式1)下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。下面，一边参照附图，一边对应用了本发明的具体实施方式
进行详细说明。图1是 表示本实施方式涉及的压力传感器100中采用的传感器芯片10 (半导体基板)的构成的俯 视图。图2是图1的II-II剖面图，图3是III-III剖面图。本实施方式涉及的压力传感 器100是利用了半导体的压阻效应的半导体压力传感器。压力传感器100具有由半导体基板构成的传感器芯片10。传感器芯片10为正方 形。如图1所示，将正方形的传感器芯片10的各顶点分别设为A、B、C、D。如图1所示，将 左上角设为角A、右下角设为角B、右上角设为角C、左下角设为角D。将连接角A和角B的 对角线设为对角线AB。将连接角C和角D的对角线设为对角线CD。由于传感器芯片10是 正方形，所以对角线AB和对角线⑶直交。如图2所示，传感器芯片10成为作为基台的第1半导体层1、绝缘层2及第2半导 体层3的三层构造。例如，可以使用由第1半导体层1、和厚度为0. 5μπι左右的绝缘层2、 及第2半导体层3构成的SOI (Silicon OnInsulator)基板，作为传感器芯片10。第1半 导体层1及第2半导体层3，例如由η型单晶硅层构成。绝缘层2例如由SiO2层构成。在 第1半导体层1上，形成有绝缘层2。并且，在绝缘层2上，形成有第2半导体层3。因此， 在第1半导体层1与第2半导体层3之间，配设有绝缘层2。在蚀刻第1半导体层1时，绝 缘层2作为蚀刻阻止器(stopper)发挥作用。第2半导体层3构成了差压用隔膜4(隔膜 部)。如图2所示，差压用隔膜4被配设在芯片的中央部分。在传感器芯片10的中央部，设置有用于检测差压的差压用隔膜4。如图2所示， 通过去除第1半导体层1，形成了差压用隔膜4。即，通过差压用隔膜4，使得传感器芯片10 变薄。这里，如图1所示，差压用隔膜4形成为正方形。而且，差压用隔膜4的中心与传感
6器芯片10的中心一致。即，传感器芯片10的中心点位于对角线AB与对角线⑶的交点上。 并且，差压用隔膜4被配置成相对正方形的传感器芯片10倾斜45°。因此，对角线AB垂直 通过差压用隔膜4的对置的2边的中心。并且，对角线⑶垂直通过差压用隔膜4的对置的 另2边的中心。在差压用隔膜4的表面上设有差压用测定仪5A 5D。将这4个差压用测定仪 5A 5D统称为差压用测定仪5。差压用测定仪5被设置在差压用隔膜4的端部。S卩，差压 用测定仪5形成在差压用隔膜4的周边部上。这里，在正方形的差压用隔膜4的各个边上 分别设置有1个差压用测定仪5。压差用测定仪5被设置在差压用隔膜4的各个边的中央。 因此，差压用测定仪5A被配置在差压用隔膜4的中心和角A之间。差压用测定仪5B被配 置在差压用隔膜4的中心和角B之间，差压用测定仪5C被配置在差压用隔膜4的中心和角 C之间，差压用测定仪5D被配置在差压用隔膜4的中心和角D之间。压差用测定仪5A和差 压用测定仪5B隔着传感器芯片10的中心对置。压差用测定仪5C和压差用测定仪5D隔着 传感器芯片10的中心对置。差压用测定仪5是具有压阻效应的应变片。因此，当传感器芯片10发生形变时， 各差压用测定仪5A 5D的电阻发生变化。另外，在传感器芯片的上面形成有与各差压用 测定仪5A 5D连接的布线(未图示)。例如，在各个差压用测定仪5A 5D的两端连接有 布线。通过该布线，4个差压用测定仪5被连接成桥接电路。由于被差压用隔膜4隔开的 空间的压力差，使得差压用隔膜4发生变形。差压用测定仪5根据差压用隔膜4的变形量， 电阻发生变化。通过对该电阻变化进行检测，可以测定压力。差压用测定仪5如图2及图 3所示，形成在传感器芯片10的表面。4个差压用测定仪5A 5D被配置成相互平行。即，4个差压用测定仪5A 5D的 长边方向沿对角线AB设置。而且，在差压用测定仪5A 5D的长边方向的两端，连接有布 线(未图示)。差压用测定仪5被形成为在传感器芯片10的结晶面方位(100)中，与压阻 系数最大的<110>的晶轴方向平行。接着，参照图4，对本实施方式涉及的压力传感器100进行说明。图4是表示压力 传感器100的剖面图。压力传感器100如图4所示，具有传感器芯片10、玻璃台座18、金
属基座21等。对于玻璃台座18而言，传感器芯片10的下表面和玻璃台座18的上表面接合。而 且，玻璃台座18由派莱克斯玻璃(Pyrex glass)(注册商标)或陶瓷等形成。并且，玻璃台 座18例如利用阳极接合法与传感器芯片10接合。而且，在玻璃台座18中，按照延伸到玻璃台座18的上下面贯通玻璃台座18的方 式形成有压力导入孔18A。并且，压力导入孔18A形成在相当于传感器芯片10的差压用隔 膜4的位置。而且，压力导入孔18A与在相当于传感器芯片10的差压用隔膜4的位置处形 成的凹部连通。这里，将玻璃台座18的下面的压力导入孔18A的孔径设为第1孔径。并且，将玻璃 台座18的上面的压力导入孔18A的孔径设为第2孔径。此时，压力导入孔18A的第2孔径 大于第1孔径。具体而言，压力导入孔18A从玻璃台座18的下面到第1位置，以第1孔径 形成。并且，压力导入孔18A从玻璃台座18的上面到第2位置，以第2孔径形成。而且，如 图4所示，在本实施方式中，玻璃台座18的该第1位置与玻璃台座18的该第2位置一致。换言之，压力导入孔18A由相互连通的第1孔部18B和第2孔部18C形成。而且，第1孔部 18B从玻璃台座18的下面到第1位置以第1孔径形成。而第2孔部18C从玻璃台座18的 上面到第2位置以第2孔径形成。并且，在玻璃台座18的下面形成有金属薄膜层19。金属薄膜层19是使用蒸镀法 或溅射法被形成在玻璃台座18的下面。在本实施方式中，利用金属粒子的直进性优异的溅 射法，将金属薄膜层19形成在玻璃台座18的下面。虽然溅射法的金属粒子直进性出色，但 当在玻璃台座18的下面形成金属薄膜层19时，会在压力导入孔18A的侧壁形成若干金属 薄膜。不过，在本实施方式涉及的压力传感器100中，压力导入孔18A在玻璃台座18的下 侧，由具有第1孔径的第1孔部18B形成；在玻璃台座18的上侧，由具有大于第1孔径的第 2孔径的第2孔部18C形成。因此，当在玻璃台座18的下面形成金属薄膜层19时，虽然会 在第1孔部18B的侧壁形成若干金属薄膜，但第2孔部18C的侧壁上几乎不形成金属薄膜。并且，金属薄膜层19中，在相当于玻璃台座18的压力导入孔18A的位置，形成了 具有与压力导入孔18A的第1孔径大致同样大小的孔径的贯通孔。金属基座21被设置在玻璃台座18的下侧。而且，金属基座21的上面与玻璃台座 18的下面隔着金属薄膜层19，通过焊料接合。换言之，在玻璃台座18的下面与金属基座21 的上面之间，形成有金属薄膜层19和焊料层20。而且，在金属基座21中，按照延伸到金属基座21的上下面而贯通金属基座21的 方式形成有贯通孔部21A。并且，贯通孔部21A形成在相当于玻璃台座18的压力导入孔18A 的位置。而且，贯通孔部21A与玻璃台座18的压力导入孔18A连通。另外，贯通孔部21A的孔径大于压力导入孔18A的第1孔径。在通过焊料将玻璃台座18和金属基座21接合时，多余的焊料会浸润到金属薄膜 层19的贯通孔、玻璃台座18的压力导入孔18A、金属基座21的贯通孔部21A。这里，由于焊料与玻璃的浸润性较差，所以压力导入孔18A的第1孔部18B的侧壁 的形成了金属薄膜的部分被浸润。另一方面，由于在压力导入孔18A的第2孔部18C中，几 乎没有形成金属薄膜，所以，没有被焊料浸润。其中，如果第2孔径比第1孔径稍大，则能够 防止在压力导入孔18A的第2孔部18C形成金属薄膜。而且，从玻璃台座18的下面到第1 位置的长度(即第1孔部18B的长度)，根据在玻璃台座18的下面形成的金属薄膜层19的 膜厚等，成为最佳的长度。而且，通过焊料将玻璃台座18和金属基座21接合时，多余的焊料由于重力作用， 会浸润到金属基座21的贯通孔部21A。这时，金属薄膜层19的贯通孔的孔径与压力导入孔 18A的第1孔径是大致同样的大小。因此，金属薄膜层19的贯通孔的孔径小于金属基座21 的贯通孔部21A的孔径。从而，在金属薄膜层19与金属基座21之间形成了阶差。因此，通 过焊料将玻璃台座18和金属基座21接合时余的焊料随重力流动，在该阶差部分形成角焊 缝(fillet)。接着，用图5及图6，对传感器芯片10的制造方法进行说明。图5是表示传感器芯 片10的制造方法的图，表示了从上方观察传感器芯片10的构成。图6是表示传感器芯片 10的制造方法的工序剖面图，表示了图5的VI-VI剖面的构成。首先，准备由第1半导体层1、厚度为0. 5 μ m左右的绝缘层2、及第2半导体层3 构成的SOI (Silicon On Insulator)晶片。为了制作该SOI晶片，可以使用向Si基板中注
8入氧来形成SiO2层的511\ (5印3仪^011 byIMplanted OXygen)技术，也可以使用将2枚 Si基板贴合的SDB(Silic0nDirect Bonding)技术，还可以使用其他方法。其中，可以将第 2半导体层3平坦化及薄膜化。例如,通过被称作CCP (Computer ControlledPolishing)的 研磨法等，将第2半导体层3研磨到规定的厚度。在第2半导体层3的上面，通过杂质扩散或离子注入法形成由ρ型Si构成的差压 用测定仪5A 5D。由此，成为如图5(a)及图6(a)所示的构成。各个测定仪如图1等所示 那样，形成在成为各个隔膜的部位的规定位置。另外，也可以在如下所示的隔膜的形成工序 后，形成差压用测定仪5A 5D。在如此形成的SOI晶片的下面形成抗蚀剂9。抗蚀剂9的图案通过公知的光刻工 序形成在第1半导体层1上。即，通过涂敷感光性树脂膜、并对其曝光、显像，来形成抗蚀剂 9的图案。抗蚀剂9在相当于感压区域(形成隔膜的区域)的部分具有开口部。即，在形成 隔膜的部分，露出了第1半导体层1。由此，成为图6(b)所示的构成。然后，将抗蚀剂9作为掩模，对第1半导体层1进行蚀刻。由此，成为图5(b)及图 6(c)所示的构成。例如，可以使用公知的ICP蚀刻等干蚀刻，对第1半导体层1进行蚀刻。 当然，还可以通过使用了 KOH或TMAH等溶液的湿蚀刻等，对第1半导体层1进行蚀刻。在 对第1半导体层1进行蚀刻后，形成了差压用隔膜4。这里，绝缘层2作为蚀刻阻止器发挥 作用。从而，从抗蚀剂9的开口部露出了绝缘层2。然后，在除去抗蚀剂9及隔膜部4的绝缘层2之后，成为图6(d)所示的构成。蒸 镀形成用于与差压用测定仪5实现电连接的布线(未图示)。由此，完成了传感器芯片10 的制造。另外，形成布线的工序也可以在图6(d)之前进行。例如，可以在图6(a)之前形成 布线，也可以在图6(a) 图6(c)之间，形成布线。另外，如上所述，也可以在图6(d)之后 进行差压用测定仪5的形成，还可以在图6(a) 图6(d)之间进行。即，布线的形成工序、 和形变测定仪的形成工序的顺序并未被特殊限定。接着，使用图7至图9，对压力传感器100的制造方法进行说明。图7至图9是表 示压力传感器100的制造方法的工序剖面图。首先，如图7(a)所示，准备成为玻璃台座18的基板。使用派莱克斯玻璃(注册商 标)或陶瓷等平坦的基板作为基板。然后，在玻璃台座18中形成压力导入孔18A(压力导 入孔形成处理)。即，在玻璃台座18的中央，形成贯通玻璃台座18的圆形压力导入孔18A。 由此，成为图7(b)所示的构成。压力导入孔18A例如可以通过钻孔加工形成，也可以通过 双面喷砂加工来形成。接着，如图8(a)所示，在玻璃台座18的下面形成金属薄膜层19 (金属薄膜层成膜 处理)。可以使用蒸镀法或溅射法来形成金属薄膜层19。在本实施方式中，使用溅射法在 玻璃台座18的下面形成金属薄膜层19。接着，如图8(b)所示，将传感器芯片10和玻璃台座18接合(玻璃台座接合处理)。 例如，通过阳极结合，使得玻璃台座18被接合在传感器芯片10的第1半导体层1上。在玻 璃台座18的中心，形成有与在相当于差压用隔膜4的位置形成的凹部连通的压力导入孔 18A。接着，如图9所示，通过焊料将玻璃台座18的下面和金属基座21的上面接合(金 属基座接合处理)。由此，在玻璃台座18的下面形成金属薄膜层19，并在金属薄膜层19与金属基座21的上面之间形成焊料层20。这样，完成了压力传感器100的制造。如此制成的 压力传感器小型且高性能。在本发明的实施方式1涉及的压力传感器100中，玻璃台座18的上面的压力导入 孔18A的第2孔径，大于玻璃台座18的下面的压力导入孔18A的第1孔径。因此，即使在 该玻璃台座18的下面形成金属薄膜层19，也能够防止在压力导入孔18A的传感器芯片10 侧的侧壁上形成金属薄膜。由此，可以防止焊料浸润到压力导入孔18A的传感器芯片10侧 的侧壁。因此，可以更有效地抑制因焊料浸润到传感器芯片10的附近而导致的特性不良。并且，在从玻璃台座18的下面到第1位置的范围内，设置在玻璃台座的压力导入 孔18A的孔径为大致同样的大小。因此，当在玻璃台座18的下面形成金属薄膜层19时，在 从玻璃台座18的下面到该第1位置的范围内，在压力导入孔18A的侧壁形成金属薄膜。由 此，在从玻璃台座18的下面到该第1位置的范围内，焊料浸润到压力导入孔18A的侧壁。因 此，玻璃台座18能够通过焊料与设置在玻璃台座18的下侧的金属基座21更可靠地接合。 即，可以提高玻璃台座18与金属基座21的接合强度。而且，压力导入孔18A以从第2孔径，从玻璃台座18的上面形成到第2位置。由此，从在玻璃台座18的上面到该第2位置的范围内，压力导入孔18A的孔径大 于玻璃台座18的下面的压力导入孔18A的孔径。因此，能够更可靠地防止在接近传感器芯 片10的压力导入孔18A的侧壁形成金属薄膜。换言之，能够更可靠地防止焊料浸润到与传 感器芯片10接近的压力导入孔18A的侧壁。从而，可以更有效地抑制压力传感器100的特 性不良。并且，具有上面通过焊料与玻璃台座18的下面隔着金属薄膜层19连接的金属基 座21。另外，在金属基座21中，以延伸到金属基座21的上下面贯通金属基座21的方式、 且与玻璃台座18的压力导入孔18A连通的方式，形成有贯通孔部21A。而且，贯通部部21A 的孔径大于压力导入孔18A的第1孔径。在通过焊料将玻璃台座18与金属基座21接合时，多余的焊料由于重力作用，在贯 通孔部21A的侧壁上传播流动。这时，由于贯通孔部21A的孔径大于压力导入孔18A的第 1孔径，所以，可以防止贯通孔部21A被焊料堵塞。并且，在形成于玻璃台座18的下面的金属薄膜层19中，形成了孔径与压力导入孔 18A的第1孔径大致同样大小的贯通孔。而且，在通过焊料将玻璃台座18和金属基座21接 合时，多余的焊料在金属薄膜层19的该贯通孔与金属基座21的贯通孔部21A之间的阶差 部分形成角焊缝。从而，可以进一步提高金属基座21的上面与玻璃台座18的下面的接合 强度。(实施方式2)参照图10，对本发明的实施方式2涉及的压力传感器200进行说明。图10是表示 压力传感器200的构成的剖面图。如图10所示，由于实施方式2涉及的压力传感器200与 实施方式1涉及的压力传感器100的不同之处，只在于玻璃台座22的构成，所以，对于同样 的构成赋予相同的符号，并且省略其说明。对于玻璃台座22而言，传感器芯片10的下面与玻璃台座22的上面接合。而且， 玻璃台座22由派莱克斯玻璃(注册商标)或陶瓷等形成。并且，玻璃台座22例如使用阳 极接合法，与传感器芯片10接合。
而且，在玻璃台座22中，以延伸到玻璃台座22的上下面贯通玻璃台座22的方式， 形成有压力导入孔22A。另外，压力导入孔22A形成在相当于传感器芯片10的差压用隔膜 4的位置。而且，压力导入孔22A与在相当于传感器芯片10的差压用隔膜4的位置形成的 凹部连通。这里，将玻璃台座22的下面的压力导入孔22A的孔径设为第1孔径。并且，将玻 璃台座22的上面的压力导入孔22k的孔径设为第2孔径。这时，压力导入孔22k的第2孔 径大于第1孔径。具体而言，压力导入孔22A以第1孔径从玻璃台座22的下面形成到第1 位置。并且，压力导入孔22k形成为从玻璃台座22的上面到第2位置，压力导入孔22k的 孔径从第2孔径逐渐变小成第1孔径。而且，如图10所示，在本实施方式中，玻璃台座22 的该第1位置和玻璃台座22的该第2位置一致。换言之，压力导入孔22A由相互连通的第 1孔部22B、和第2孔部22C形成。而且，第1孔部22B以第1孔径从玻璃台座22的下面形 成到第1位置。并且，第2孔部22C形成为从玻璃台座22的上面到第2位置，压力导入孔 22k的孔径从第2孔径逐渐变小成第1孔径。而且，在玻璃台座22的下面形成有金属薄膜层19。使用蒸镀法或溅射法，在玻璃 台座22的下面形成金属薄膜层19。在本实施方式中，使用金属粒子的直进性出色的溅射 法，将金属薄膜层19形成在玻璃台座22的下面。虽然溅射法的金属粒子直进性出色，但当 在玻璃台座22的下面形成金属薄膜层22时，会在压力导入孔22A的侧壁形成若干的金属 薄膜。不过，在本实施方式涉及的压力传感器200中，压力导入孔22A在玻璃台座22的下 侧，由具有第1孔径的第1孔部22B形成，在玻璃台座22的上侧，由具有孔径比第1孔径大 的第2孔部22C形成。因此，当在玻璃台座22的下面形成金属薄膜层19时，虽然在第1孔 部22B的侧壁形成若干金属薄膜，但在第2孔部22C的侧壁，几乎没有金属薄膜形成。其中， 如果第2孔径比第1孔径稍大，则可以防止在压力导入孔22k的第2孔部22C形成金属薄 膜。并且，从玻璃台座22的下面到第1位置的长度(即第1孔部22B的长度)根据在玻璃 台座22的下面形成的金属薄膜层19的膜厚等，成为最佳的长度。实施方式2涉及的压力传感器200通过将玻璃台座22的压力导入孔22A设定为 这样的构成，可以获得与实施方式1涉及的压力传感器100同样的效果。(实施方式3)参照图11，对本发明的实施方式3涉及的压力传感器300进行说明。图11是表示 压力传感器300的构成的剖面图。如图11所示，由于实施方式3涉及的压力传感器300与 实施方式1涉及的压力传感器100的不同之处，只在于玻璃台座23的构成，所以对于同样 的构成赋予同一符号，并且省略其说明。对于玻璃台座23而言，传感器芯片10的下面与玻璃台座23的上面接合。而且， 玻璃台座23由派莱克斯玻璃(注册商标)或陶瓷等形成。并且，玻璃台座23例如利用阳 极接合法与传感器芯片10接合。另外，在玻璃台座23中，按照延伸到玻璃台座23的上下面贯通玻璃台座23的方 式形成有压力导入孔23A。而且，压力导入孔23A形成在相当于传感器芯片10的差压用隔 膜4的位置。并且，压力导入孔23A与在相当于传感器芯片10的差压用隔膜4的位置形成 的凹部连通。这里，将玻璃台座23的下面的压力导入孔23A的孔径设为第1孔径。并且，将玻璃台座23的上面的压力导入孔23A的孔径设为第2孔径。这时，压力导入孔23A的第2孔 径大于第1孔径。具体而言，压力导入孔23A以第1孔径从玻璃台座23的下面形成到第1 位置。而且，压力导入孔23A以第2孔径从玻璃台座23A的上面形成到第2位置。并且，压 力导入孔23A以第1孔径与第2孔径之间的大小的孔径，从第1位置形成到第2位置。换 言之，压力导入孔23A由相互连通的第1孔部23B、第2孔部23C和第3孔部23D形成。而 且，第1孔部23B以第1孔径从玻璃台座23的下面形成到第1位置。并且，第2孔部23C 以第1孔径与第2孔径之间的大小的孔径从第1位置形成到第2位置，而第3孔部23D以 第2孔径从玻璃台座23的上面形成到第2位置。另外，在玻璃台座23的下面形成有金属薄膜层19。使用蒸镀法或溅射法，在玻璃 台座23的下面形成金属薄膜层19。在本实施方式中，利用金属粒子的直进性出色的溅射 法，将金属薄膜层19形成在玻璃台座23的下面。虽然溅射法的金属粒子直进性出色，但当 在玻璃台座23的下面形成金属薄膜层19时，会在压力导入孔23A的侧壁形成若干金属薄 膜。不过，在本实施方式涉及的压力传感器300中，压力导入孔23A在玻璃台座23的下侧， 由具有第1孔径的第1孔部23B形成，在玻璃台座23的上侧，由具有孔径大于第1孔径的 第2孔径的第3孔部23D形成。因此，当在玻璃台座23的下面形成金属薄膜层19时，会在 第1孔部23B的侧壁形成若干金属薄膜，但在第3孔部23D的侧壁，几乎没有金属薄膜形成。 其中，如果第2孔径比第1孔径稍大，则可以防止在压力导入孔23A的第3孔部23D形成金 属薄膜。而且，从玻璃台座23的下面到第1位置的长度(即第1孔部23B的长度)，根据在 玻璃台座23的下面形成的金属薄膜层19的膜厚等，成为最佳的长度。实施方式3涉及的压力传感器300通过将玻璃台座23的压力导入孔23A设为这 样的构成，可以得到与实施方式1涉及的压力传感器100同样的效果。另外，本发明还可以在所具备的形变测定仪具有静压用压阻效应的压力传感器中 应用。
权利要求
一种压力传感器，具备具有隔膜部的半导体基板、和设置在所述半导体基板的下侧的玻璃台座，其特征在于，所述半导体基板的下表面与所述玻璃台座的上表面接合，在所述玻璃台座中，形成有贯通该玻璃台座上下面的压力导入孔，所述压力导入孔，从所述玻璃台座的下面到第1位置形成所述压力导入孔的第1孔径，所述玻璃台座的上面的所述压力导入孔的第2孔径大于所述第1孔径，在所述玻璃台座的下面，形成有金属薄膜层。
2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述金属薄膜层从所述玻璃台座的下面，遍及至所述压力导入孔的侧壁、成膜范围从 所述玻璃台座的下面至少延伸到第1位置的侧壁的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的压力传感器，其特征在于，所述压力导入孔的所述第2孔径，形成于所述玻璃台座的上面到第2位置。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的压力传感器，其特征在于，具有上表面通过焊料与所述玻璃台座的下表面隔着所述金属薄膜层接合的金属基座， 在所述金属基座中形成有贯通孔部，贯通该金属基座的上下面且与所述玻璃台座的所 述压力导入孔连通，，所述贯通孔部的孔径大于所述压力导入孔的所述第1孔径。
5.一种压力传感器的制造方法，所述压力传感器具备具有隔膜部的半导体基板、和 设置在所述半导体基板的下侧的玻璃台座，该压力传感器的制造方法的特征在于，具有在所述玻璃台座上作压力导入孔形成处理，贯通该玻璃台座的上下面，形成压力导入孔；在形成了所述压力导入孔的所述玻璃台座的下面作金属薄膜层成膜处理，形成金属薄 膜层；和将所述半导体基板的下表面与所述玻璃台座的上表面接合的玻璃台座接合处理； 在所述压力导入孔形成处理中，从所述玻璃台座的下面到第1位置，形成所述压力导 入孔的第1孔径，并且，按照所述玻璃台座的上面的所述压力导入孔的第2孔径大于所述第 1孔径的方式，形成所述压力导入孔。
6.根据权利要求5所述的压力传感器的制造方法，其特征在于，在所述金属薄膜成膜处理中，所述金属薄膜从所述玻璃台座的下面，遍及至所述压力 导入孔的侧壁、成膜范围从所述玻璃台座的下面至少延伸到第1位置的侧壁的一部分。
7.根据权利要求5或6所述的压力传感器的制造方法，其特征在于，在所述压力导入孔形成处理中，将所述压力导入孔的所述第2孔径，形成于所述玻璃 台座的上面到第2位置。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的压力传感器的制造方法，其特征在于，具有通过焊料，将所述玻璃台座的下表面与金属基座的上表面隔着所述金属薄膜层接 合的金属基座接合处理，在所述金属基座中形成有贯通孔部，贯通该金属基座的上下面且与所述玻璃台座的所 述压力导入孔连通，所述贯通孔部的孔径大于所述压力导入孔的所述第1孔径。
全文摘要
本发明涉及能够更有效地抑制特性不良的发生，并能够提高玻璃台座与金属基座的接合强度的压力传感器及制造方法。该压力传感器具备具有差压用隔膜(4)的半导体基板(10)、和在半导体基板(10)的下侧设置的玻璃台座(18)。半导体基板(10)的下面与玻璃台座(18)的上面接合，并在玻璃台座(18)中，形成有贯通玻璃台座(18)上下面的压力导入孔(18A)。压力导入孔(18A)以玻璃台座的下面的压力导入孔(18A)的第1孔径，从玻璃台座(18)的下面形成到第1位置，并且，玻璃台座(18)的上面的压力导入孔(18A)的第2孔径大于第1孔径，在玻璃台座的下面形成有金属薄膜层。
文档编号G01L9/04GK101943622SQ20101022076
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月2日 优先权日2009年7月6日
发明者东条博史 申请人:株式会社山武