(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイアフラムを有する半導体基板と前記ダイアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形成されたガラス台座とを接合し、該ガラス台座の前記半導体基板との接合面と反対側の面とパッケージとを半田接合してなる半導体圧力センサにおいて、
前記ガラス台座を２枚のガラス板を接合して構成するとともに前記パッケージ側のガラス板を前記半導体基板側のガラス板よりも強度の弱いガラスで形成し、
ガラス台座のパッケージとの接合面でかつ圧力導入孔の近傍に、複数の切り欠きを形成したことを特徴とする半導体圧力センサ。
【請求項２】
前記パッケージ側のガラス板を前記半導体基板側のガラス板よりも薄く形成したことを特徴とする請求項１記載の半導体圧力センサ。
【請求項３】
ダイアフラムを有する半導体基板と前記ダイアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形成されたガラス台座とを接合し、該ガラス台座の前記半導体基板との接合面と反対側の面とパッケージとを半田接合してなる半導体圧力センサにおいて、
前記ガラス台座を２枚のガラス板を接合して構成するとともに前記パッケージ側のガラス板を前記半導体基板側のガラス板よりも薄く形成し、
ガラス台座のパッケージとの接合面でかつ圧力導入孔の近傍に、複数の切り欠きを形成したことを特徴とする半導体圧力センサ。
【請求項４】
前記２枚のガラス板の接合面でかつ圧力導入孔の近傍に複数の切り欠きを形成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス台座を介してダイアフラムの形成された半導体基板とパッケージとを接合してなる半導体圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業上の様々な分野で圧力センサが用いられている。中でも、信頼性、コスト、小型軽量化の点から車載関係や家電製品等において半導体圧力センサの使用が急増している。
【０００３】
この半導体圧力センサは、図４に示すように、ダイアフラム１１を形成したシリコンチップ（半導体基板）１の一方の面にピエゾ抵抗１２を形成した構造が使用される。このシリコンチップ１はガラス台座２を介してパッケージ３に接合される。シリコンチップ１とガラス台座２とは陽極接合により接合されており、ガラス台座２のシリコンチップ１との接合面と反対側の面とパッケージ３とはメタライズ層４を介して半田５により半田ろう接合されている。これらの接合により、物理的に強固な接合を得ることができる。なお、ガラス台座２にはダイアフラム１１に圧力を導入するための圧力導入孔２１が形成されている。
【０００４】
このような半導体圧力センサは、半田ろう接合に際し、ガラス台座２と半田５との接合部に必要な機械的強度に問題があった。つまり、ガラス台座２とパッケージ３との接合に使用される半田ろう接合は、２００℃〜３００℃において熱処理することによる接合技術であるので、半導体圧力センサの組み立てに適用した場合に、ガラス台座２と半田５の熱膨張係数の違いによって発生する応力により、圧力印加時にガラス台座２の圧力導入孔２１の近傍でクラックが発生し、ガラス台座２が破壊され、結果としてシリコンチップ１の破壊の原因となる。
【０００５】
このような問題を改善するために、特開平９−１０１２１９号公報に開示されているような構成、つまり、図５（ａ）に示すように、ガラス台座２のパッケージ３との接合面でかつ圧力導入孔２１の近傍に切り欠き２２を形成することにより、ガラス台座２の圧力導入孔２１の近傍のクラックの発生を防止することができる。また、図５（ｂ）に示すように、テーパー形状の切り欠き２３により、クラックの発生を防止することもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような半導体圧力センサにあっては、クラックの発生の防止のためにはある程度の大きさの切り欠き２２、２３としなければならず、切り欠き２２、２３の形成に時間がかかったり、その形状に形成するのが難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、容易な構成でガラス台座に発生するクラックの伝達を防止することのできる半導体圧力センサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の半導体圧力センサは、ダイアフラムを有する半導体基板と前記ダイアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形成されたガラス台座とを接合し、該ガラス台座の前記半導体基板との接合面と反対側の面とパッケージとを半田接合してなる半導体圧力センサにおいて、前記ガラス台座を２枚のガラス板を接合して構成するとともに前記パッケージ側のガラス板を前記半導体基板側のガラス板よりも強度の弱いガラスで形成し、ガラス台座のパッケージとの接合面でかつ圧力導入孔の近傍に、複数の切り欠きを形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載の半導体圧力センサは、請求項１記載の半導体圧力センサにおいて、前記パッケージ側のガラス板を前記半導体基板側のガラス板よりも薄く形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載の半導体圧力センサは、ダイアフラムを有する半導体基板と前記ダイアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形成されたガラス台座とを接合し、該ガラス台座の前記半導体基板との接合面と反対側の面とパッケージとを半田接合してなる半導体圧力センサにおいて、前記ガラス台座を２枚のガラス板を接合して構成するとともに前記パッケージ側のガラス板を前記半導体基板側のガラス板よりも薄く形成し、ガラス台座のパッケージとの接合面でかつ圧力導入孔の近傍に、複数の切り欠きを形成したことを特徴とするものである。
請求項４記載の半導体圧力センサは、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体圧力センサにおいて、前記２枚のガラス板の接合面でかつ圧力導入孔の近傍に複数の切り欠きを形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づき説明する。図１は本発明の参考例に係る半導体圧力センサ及びその製造方法を示す工程図である。
【００１２】
本参考例の半導体圧力センサは、まず、図１（ａ）に示すように、表面を研磨したガラス台座２の所定位置に圧力導入孔２１を超音波加工等により形成した後、圧力導入孔２１の近傍に複数のスリット６１を形成したマスク材６によりパターニングを行い、エッチングにより、圧力導入孔２１の近傍に複数の切り欠き２４を形成する。これらの処理は、例えば、マスク材６にウレタン系樹脂を使用し、シリコンカーバイトやアルミナ砥粒を用いたサンドブラスト法により行う。この時、パターニングやエッチング処理の設定により、つまり、ウエットエッチングとドライエッチングの組み合わせ、等方性エッチングと異方性エッチングの組み合わせにより、複数の切り欠き２４を多方向に多数形成することが可能である。
【００１３】
次に、図１（ｂ）に示すように、ガラス台座２の切り欠き２４を形成した面にスパッタリング法または蒸着法によりメタライズ層４を形成する。
【００１４】
次に、図１（ｃ）に示すように、一方の面に拡散によりピエゾ抵抗１２を形成し、他方の面側に凹部を形成することによりダイアフラム１１を形成したシリコンチップ（半導体基板）１とガラス台座２のメタライズ層４の形成されていない面とを電圧（１０００Ｖ）を印加した陽極接合により接合する。
【００１５】
次に、図１（ｄ）に示すように、ガラス台座２のメタライズ層４の形成されている面側とパッケージ３とを半田５を用いて２００℃〜３００℃で半田ろう接合で接合することにより、半導体圧力センサが完成される。
【００１６】
本参考例の半導体圧力センサによれば、ガラス台座２のパッケージ３との接合面でかつ圧力導入孔２１の近傍に、複数の切り欠き２４が形成されているので、ガラス台座２の圧力導入孔２１の近傍のクラックの伝達が複数の切り欠き２４により防止されるので、ガラス台座２の破壊が防止される。また、複数の切り欠き２４を多方向に形成することにより、クラックの伝達防止効果をさらに高めることができる。
【００１７】
図２は本発明の第１の実施形態に係る半導体圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【００１８】
本実施形態の半導体圧力センサは、参考例の半導体圧力センサにおいて、同種のガラス板２ａ、２ｂを接合させてガラス台座２としたものである。この接合は、例えば、金属を介して陽極接合する等により行われる。ガラス板２ｂのメタライズ層４が形成される側の面の圧力導入孔２１の近傍に複数の切り欠き２４が形成される。また、ガラス板２ａ、２ｂの接合面の圧力導入孔２１の近傍にも複数の切り欠き２５が形成される。ここで、パッケージ３側のガラス板２ｂの厚みはなるべく薄くする方が良い。
【００１９】
本実施形態の半導体圧力センサによれば、参考例のものに対して、ガラス台座２の圧力導入孔２１の近傍に発生するクラックの伝達をガラス板２ａ、２ｂの接合面に形成した切り欠き２５によりさらに防止することができる。
【００２０】
図３は本発明の第２の実施形態に係る半導体圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【００２１】
本実施形態の半導体圧力センサは、参考例の半導体圧力センサにおいて、異種のガラス板２ｃ、２ｄを接合させてガラス台座２としたものである。例えば、パッケージ３側のガラス板２ｄの方に強度の比較的弱いものを用いる。異種のガラス板２ｃ、２ｄ間の接合は、例えば、金属を介して陽極接合する等により行われる。ガラス板２ｄのメタライズ層４が形成される側の面の圧力導入孔２１の近傍に複数の切り欠き２４が形成される。また、ガラス板２ｃ、２ｄの接合面の圧力導入孔２１の近傍にも複数の切り欠き２５が形成される。ここで、パッケージ３側のガラス板２ｄの厚みはなるべく薄くする方が良い。
【００２２】
本実施形態の半導体圧力センサによれば、参考例のものに対して、ガラス台座２の圧力導入孔２１の近傍のクラックの伝達をガラス板２ａ、２ｂの接合面に形成した切り欠き２５によりさらに防止することができる。また、ガラス板２ｂとして強度の比較的弱いものを使用しておけば、ガラス板２ｂが緩衝材となり、さらにクラックの伝達の防止効果を高めることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ダイアフラムを有する半導体基板と前記ダイアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形成されたガラス台座とを接合し、該ガラス台座の前記半導体基板との接合面と反対側の面とパッケージとを半田接合してなる半導体圧力センサにおいて、ガラス台座のパッケージとの接合面でかつ圧力導入孔の近傍に、複数の切り欠きを形成したので、ガラス台座の圧力導入孔の近傍のクラックの伝達が複数の切り欠きにより防止されることになり、複数の切り欠きの形成という簡単な構成により、クラックの伝達を防止し、ガラス台座の破壊を防止することのできる半導体圧力センサが提供できた。
【００２４】
また、前記ガラス台座を２枚のガラス板を接合して構成するとともに前記パッケージ側のガラス板として前記半導体基板側のガラス板よりも強度の比較的弱いものを使用しておけば、パッケージ側のガラス板が緩衝材となり、さらにクラックの伝達の防止効果を高めることができる。
なお、パッケージ側のガラス板を半導体基板側のガラス板よりも薄く形成する又はパッケージ側のガラス板を半導体基板側のガラス板よりも強度の弱いガラスで形成することで、パッケージ側のガラス板の強度を半導体側のガラス板の強度よりも弱くすることができる。
また、前記２枚のガラス板の接合面でかつ圧力導入孔の近傍に複数の切り欠きを形成すれば、クラックの伝達の防止効果をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体圧力センサの製造工程を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る半導体圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る半導体圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【図４】従来例に係る半導体圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【図５】他の従来例に係る半導体圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１  シリコンチップ
２  ガラス台座
２ａ〜２ｄ  ガラス台座
３  パッケージ
４  メタライズ層
５  半田
６  マスク材
２１  圧力導入孔
２４  切り欠き
２５  切り欠き
６１  スリット
【図１】
0003918301.tif 000002
【図２】
0003918301.tif 000003
【図３】
0003918301.tif 000004
【図４】
0003918301.tif 000005
【図５】
0003918301.tif 000006