JP2005043159A

JP2005043159A - 圧力センサ

Info

Publication number: JP2005043159A
Application number: JP2003201943A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kusuyama; 幸一楠山
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】ダイアフラム部の厚さが不均一であることに起因する検出精度の低下と、研磨粒子の付着に起因する歩留まりの低下を防止する圧力センサを提供する。
【解決手段】ダイアフラム形成用シリコン基板２の裏面側に検出圧力導入凹部４を形成し、検出圧力導入凹部４によってダイアフラム形成用シリコン基板２の表層側に薄肉のダイアフラム部５を形成し、ダイアフラム部５にピエゾ抵抗７等を形成し、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表面にダイアフラム部５の個所を基準室用凹部１０とするシリコン用接合層９を形成し、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表面にダイアフラム固定用シリコン基板３を直接接合し、ダイアフラム固定用シリコン基板３で基準室用凹部１０を閉塞して圧力基準室１３を形成した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイアフラム部の撓み変形を利用して圧力を検出する圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧力センサとしては、図１６に示すものがある（非特許文献１）。図１６において、圧力センサ１００は、ダイアフラム固定用シリコン基板１０１とダイアフラム形成用シリコン基板１０２とを有し、ダイアフラム固定用シリコン基板１０１の表面側にダイアフラム形成用シリコン基板１０２が直接接合されている。ダイアフラム固定用シリコン基板１０１の表面側にはダイアフラム形成用シリコン基板１０２に閉塞されることによって圧力基準室１０３が形成されている。ダイアフラム形成用シリコン基板１０２は薄肉に形成され、圧力基準室１０３の上面側がダイアフラム部１０４として形成されている。このダイアフラム部にはピエゾ抵抗１０５等の半導体領域部が形成されている。
【０００３】
このような構成において、ダイアフラム形成用シリコン基板１０２の表面側を圧力検出エリアとして圧力センサ１００が設置される。圧力検出エリアと圧力基準室１０３との間に圧力差が発生すると、ダイアフラム部１０４が撓み変形し、この撓み変形によってダイアフラム部１０４の内部に圧縮力又は引っ張り力が発生する。すると、これら内部応力に応じてピエゾ抵抗１０５の抵抗値が変化することより、圧力センサ１００が圧力値に応じた電気信号を出力するものである。
【０００４】
次に、前記圧力センサ１００の製造方法を簡単に説明する。図１７（ａ）に示すように、ダイアフラム固定用シリコン基板１０１の表面には基準室用凹部１０１ａと位置合わせ用凹部１０１ｂとをそれぞれ形成し、ダイアフラム形成用シリコン基板１０２の裏面には開口用凹部１０２ａを形成する。そして、図１７（ｂ）に示すように、ダイアフラム固定用シリコン基板１０１とダイアフラム形成用シリコン基板１０２とを直接接合する。これにより、基準室用凹部１０１ａの上面が閉塞されて圧力基準室１０３が形成される。
【０００５】
次に、図１７（ｃ）に示すように、ダイアフラム形成用シリコン基板１０２の表面側を研磨し、ダイアフラム形成用シリコン基板１０２の厚みを薄肉Ｄに形成する。これにより、圧力基準室１０３の上方に位置するダイアフラム形成用シリコン基板１０２の個所がダイアフラム部１０４に形成される。又、ダイアフラム形成用シリコン基板１０２の開口用凹部１０２ａが開口してダイアフラム固定用シリコン基板１０１の位置合わせ用凹部１０１ｂが露出される。
【０００６】
次に、位置合わせ用凹部１０１ｂを基準としてダイアフラム形成用シリコン基板１０２のダイアフラム部１０４にピエゾ抵抗１０５等の半導体領域部を形成する。
【０００７】
【非特許文献１】
ＡＮｏｖｅｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＰｒｅｓｓｕｒｅＳｅｎｓｏｒｓ：ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎＥＤ，Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ８，ｐｐ．１７９７−１８０２，Ａｕｇ．１９９１．
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の圧力センサ１００では、ダイアフラム形成用シリコン基板１０２を研磨する際に、圧力基準室１０３の上面側の個所（つまり、後にダイアフラム部１０４となる個所）が研磨時の圧力で下方に変形するため、ダイアフラム部１０４の厚みを均一に作成できない。ダイアフラム部１０４の厚みが不均一であると、圧力基準室１０３と圧力検出エリア間の圧力差に比例してダイアフラム部１０４が撓み変形しないため、検出精度が低下するという問題がある。又、ピエゾ抵抗１０５等の露光工程では、ピエゾ抵抗１０５等を露光するダイアフラム形成用シリコン基板１０２の表面とダイアフラムの位置を示す位置合わせ用凹部１０２ａが形成されているダイアフラム固定用シリコン基板１０１の表面には研磨後のダイアフラム形成用シリコン基板１０２の厚さ、すなわちダイアフラムの厚さ分だけ高さが異なる。このため露光に使用するアライナーの光軸の傾きに起因する位置合わせズレが発生する。例えば、アライナーの光軸が１度傾き、ダイアフラムの厚さが１００μｍの場合、位置合わせズレ、即ちピエゾ抵抗１０５とダイアフラム部１０４のズレは１００×ｔａｎ１°＝１．７μｍとなり、完成した圧力センサの精度低下の原因となる。
【０００９】
又、研磨時に使用する研磨粒子、および研磨によって発生する異物がダイアフラム形成用シリコン基板１０２の表面に付着すると、露光時の欠陥等の原因となり、ピエゾ抵抗パターン等の欠損、変形等が発生するため歩留まりが低下する。
【００１０】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ダイアフラム部の厚さが不均一であることに起因する検出精度の低下等を防止できると共に、研磨粒子の付着に起因する歩留まりの低下を防止できる圧力センサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ダイアフラム形成用シリコン基板の裏面側に検出圧力導入凹部を形成して表層側に薄肉のダイアフラム部を形成し、ダイアフラム部にピエゾ抵抗を形成し、ダイアフラム形成用シリコン基板の表面に基準室用凹部を有するシリコン用接合層を形成し、ダイアフラム形成用シリコン基板の表面にダイアフラム固定用シリコン基板を直接接合したことを趣旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、ダイアフラム形成用シリコン基板の裏面側をエッチング等して検出圧力導入凹部を形成することによってダイアフラム部を形成し、従来例にようにダイアフラム形成用シリコン基板を研磨してダイアフラム部を形成する必要がないため、ダイアフラム部の厚さを均一に形成できる。従って、ダイアフラム部の厚さが不均一であることに起因する検出精度の低下等を防止できると共に、研磨粒子の付着に起因する歩留まりの低下を防止できる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、ダイアフラム形成用シリコン基板の裏面に裏面位置マーク部を設け、ダイアフラム形成用シリコン基板の表面に表面位置合わせマーク部を設けた構成としている。
【００１４】
上記構成によれば、ダイアフラム形成用シリコン基板の裏面では、裏面位置マーク部に基づいて検出圧力導入凹部を形成し、ダイアフラム形成用シリコン基板の表面では、裏面位置マーク部に対し位置決めされた表面位置合わせマーク部の位置を基準としてピエゾ抵抗、基準室用凹部等を形成する。このときピエゾ抵抗と基準室用凹部は、ピエゾ抵抗と基準室用凹部と同じダイアフラム形成用シリコン基板の表面に形成された表面位置合わせマーク部を利用して形成するため、シリコン基板の表面の凹凸や露光装置の光軸の傾きに起因する位置合わせ精度の劣化が発生しないので、高精度に位置合わせすることができる。
【００１５】
また、ダイアフラム形成用シリコン基板の表面側に形成する表面位置合わせマーク部を各センサ素子と比較して十分小さくすることができるため、シリコン基板上に数カ所の位置合わせマーク部しか必要としないが、位置合わせ精度の悪いアライナーの代わりにレティクル単位でマーク部が必要ではあるが、高精度の位置合わせを実施することができるステッパーを用いて露光することができるため、ピエゾ抵抗、基準室用凹部の位置合わせ精度をさらに向上することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の発明は、ダイアフラム固定用シリコン基板に貫通孔を設け、この貫通孔に配置した配線部によってピエゾ抵抗への給電や信号授受を行う構成としている。
【００１７】
上記構成によれば、ダイアフラム部の真上位置に電極を配置できるため、圧力センサの占有面積を小さくでき、圧力センサのコンパクト化に寄与する。又、ダイアフラム固定用シリコン基板の表面に信号処理回路を形成すれば、ダイアフラム固定用シリコン基板と信号処理回路とをボンディングワイヤなどによって接続する必要がない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）以下、本発明を具現化した第１の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１〜図１３は第１の実施形態を示し、図１は圧力センサ１の断面図、図２は圧力センサ１の平面図、図３〜図１３は圧力センサ１の各製造工程をそれぞれ示す図である。
【００２０】
図１及び図２において、圧力センサ１は、共にシリコン単結晶等から形成されるダイアフラム形成用シリコン基板２とダイアフラム固定用シリコン基板３とを有する。ダイアフラム形成用シリコン基板２の裏面側には検出圧力導入凹部４が形成され、この検出圧力導入凹部４によってダイアフラム形成用シリコン基板２の表層側に薄肉のダイアフラム部５が形成されている。このダイアフラム部５及びその周囲にｎ型半導体領域部６が形成されていると共に、ｎ型半導体領域部６内にピエゾ抵抗７及び拡散層配線８が形成されている。ピエゾ抵抗７はダイアフラム部５の位置に配置され、ダイアフラム部５の撓み変形による応力を受ける位置に設定されている。
【００２１】
ダイアフラム形成用シリコン基板２の表面にはダイアフラム部５の領域を除いてシリコン用接合層９が形成されている。このシリコン用接合層９によってダイアフラム部５の表面上には基準室用凹部１０が形成されている。
【００２２】
又、ダイアフラム形成用シリコン基板２の裏面に裏面位置マーク部である裏面開口１１が、表面に十字形突起の表面位置合わせマーク部１２がそれぞれ形成されている。表面位置合わせマーク部１２は裏面開口１１の位置を基準に設定されている。そして、表面位置合わせマーク部１２を基準としてｎ型半導体領域部６、ピエゾ抵抗７、拡散層配線８、基準室凹部１０等の位置を決定して形成されている。裏面開口１１の範囲に検出圧力導入凹部４が形成されている。
【００２３】
このように構成されたダイアフラム形成用シリコン基板２の表面にダイアフラム固定用シリコン基板３が直接接合されている。そして、ダイアフラム固定用シリコン基板３で基準室用凹部１０を密閉することによって圧力基準室１３が形成されている。
【００２４】
ダイアフラム固定用シリコン基板３には、表面と裏面の間を貫通する複数の貫通孔１５が形成され、この各貫通孔１５に配線部１６が配置されている。この各配線部１６の下端はピエゾ抵抗７、拡散層配線８、ｎ型半導体領域部６等の適所に接続されている。各配線部１６の上端にはアルミ配線部１７が接続され、この各アルミ配線部１７はダイアフラム固定用シリコン基板３の表面に露出されている。配線部１６及びアルミ配線部１７によってピエゾ抵抗７等への給電や信号授受を行うようになっている。
【００２５】
上記構成において、ダイアフラム形成用シリコン基板２の検出圧力導入凹部４を圧力検出側として圧力センサ１が設置される。圧力検出側と圧力基準室１３との間に圧力差が発生すると、ダイアフラム部５が撓み変形し、この撓み変形によってダイアフラム部５の内部に圧縮力又は引っ張り力が発生する。すると、これら内部応力に応じてピエゾ抵抗７の抵抗値が変化することより、圧力センサ１が圧力値に応じた電気信号を出力するものである。
【００２６】
次に、圧力センサ１の製造手順を説明する。図３に示すように、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表面及び裏面の両方にシリコン酸化膜２０，２１をそれぞれ形成する。次に、表面側のシリコン酸化膜２０の表面に表面保護膜２２を、裏面側のシリコン酸化膜２１の裏面に裏面保護膜２３をそれぞれ形成する。表面及び裏面保護膜２２，２３は例えばシリコン窒化膜である。
【００２７】
次に、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、裏面保護膜２３の一部をパターニングして裏面位置マーク部としての裏面開口１１を形成する。裏面開口１１のパターニング工程は、フォトレジスト塗布、露光・現像、エッチング、フォトレジスト除去の各工程からなり、以降のパターニング工程も同様である。又、表面保護膜２２の一部のみを残し、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表面側に十字形状に突出する表面位置合わせマーク部１２を形成する。この表面位置合わせマーク部１２の位置は、裏面開口１１の位置を基準にして設定されている。この表面位置合わせマーク部１２も上記と同様のパターニング工程より作成する。
【００２８】
次に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表層側に、表面位置合わせマーク部１２を基準にして後の工程でダイアフラム部５となるダイアフラム領域を決定し、このダイアフラム領域を中心としてｎ型半導体領域部６を形成する。
【００２９】
尚、図５（ｂ）は、ｎ型半導体領域６の位置と形をわかりやすくするために、ｎ型半導体領域６の上部だけ表面側のシリコン酸化膜２０を除去した平面図である。
【００３０】
次に、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表層側に、表面位置合わせマーク部１２を基準にしてｎ型半導体領域部６にピエゾ抵抗７、拡散層配線８を形成する。ピエゾ抵抗７及び拡散層配線８はイオン注入等で形成する。ピエゾ抵抗７及び拡散層配線８は、同時に形成しても別々に形成してもよく、又、同一濃度のｐ型半導体層とすることができるので、一層として形成できる。
【００３１】
尚、図６（ｂ）も図５と同様にｎ型半導体領域６の上部だけ、表面側のシリコン酸化膜２０を除去した平面図である。
【００３２】
次に、図７に示すように、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表面に更にシリコン酸化膜２６を形成する。シリコン酸化膜２６は、酸化法、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等で形成する。この工程によって、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表面には２重のシリコン酸化膜２０，２６が形成され、この２重のシリコン酸化膜２０，２６によって所定厚みのシリコン用接合層９（図８（ａ）等参照）が形成される。以降の工程では、２重のシリコン酸化膜２０，２６はシリコン用接合層９として説明し、且つ、図示する。
【００３３】
次に、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、位置合わせマーク部１２を基準として後工程でダイアフラム部５となる領域のシリコン用接合層９をパターニングして基準室用凹部１０を形成する。このとき、同時に表面位置合わせマーク部１２上に形成されているシリコン用接合層９も除去し、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表面の凹凸を小さくする。
【００３４】
次に、図９に示すように、ダイアフラム形成用シリコン基板２の基準室用凹部１０にシリコン酸化膜２７を形成する。これにより、ｎ型半導体領域部６とピエゾ抵抗７及び拡散層配線８の露出面を覆う。ｎ型半導体領域部６とｐ型半導体領域であるピエゾ抵抗７及び拡散層配線８とが共に露出されていると汚染に弱い構造となるため、汚染に強い構造とするためである。
【００３５】
次に、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表面にダイアフラム固定用シリコン基板３を酸素雰囲気中で熱処理することによって直接接合する。すると、ダイアフラム固定用シリコン基板３の裏面で基準室用凹部１０が密閉され、基準室凹部１０によって圧力基準室１３が形成される。
【００３６】
又、この直接接合の際に、ダイアフラム固定用シリコン基板３の表面に酸化膜２８が形成される。そして、このシリコン酸化膜２８に裏面開口１１の位置を基準として所定位置に複数の上部コンタクト孔２９をパターニング工程で形成する。
【００３７】
次に、図１１に示すように、ダイアフラム固定用シリコン基板３に、各上部コンタクト孔２９の下部に連続する下部コンタクト孔３０を形成し、上部コンタクト孔２９と下部コンタクト孔３０によってダイアフラム固定用基板３の表面と裏面の間を貫通する貫通孔１５がそれぞれ形成される。下部コンタクト孔３０は、異方性のドライエッチング法等を用いて形成する。次に、貫通孔１５の側壁に側壁酸化膜３１を形成し、この際に形成される貫通孔１５の底面部の酸化膜（図示せず）を異方性のドライエッチング法等を用いて除去する。
【００３８】
次に、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、ダイアフラム固定用シリコン基板３の各貫通孔１５にＣＶＤ法等を用いて導電性の配線部１６をそれぞれ形成する。導電性の配線部１６は、多結晶シリコン、金属等を用いて形成できる。
【００３９】
次に、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、貫通孔１５の上端個所及びシリコン酸化膜２８上にスパッタリング法等でアルミ膜を形成し、このアルミ膜を所定形状にパターニングして複数のアルミ配線部１７を形成する。
【００４０】
次に、ダイアフラム固定用シリコン基板３の表面に各アルミ配線１７を保護するための保護膜３２として、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等を形成する。次に、センサ素子からの信号を取り出すためのワイヤボンディングを接続するためのパッド開孔部を形成する。
【００４１】
次に、ダイアフラム形成用シリコン基板２の裏面側に、裏面開口１１の範囲を電気化学的異方性エッチング（ＥＣＥ：ＥｌｅｃｔｒｏＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ）法等によって削成して検出圧力導入凹部４を形成する。この検出圧力導入凹部４によってダイアフラム形成用シリコン基板２の表層側に薄肉のダイアフラム部５が形成される。裏面開口１１に基づいて形成される検出圧力導入凹部４の底面の寸法、つまり、ダイアフラム部５を含む裏面開口の底面の寸法は、基準圧力室１３のスペースよりも少なくとも大きく設定される。このことより、検出圧力導入凹部４から導入された圧力によって変形するダイアフラム部５の領域を圧力基準室１３に対応させることができ、基準圧力室１３の外側に形成されているシリコン用接合層９によって固定されたダイアフラム形成用シリコン基板２は圧力によって変形しない。
【００４２】
以上、第１実施形態の圧力センサ１では、ダイアフラム形成用シリコン基板２の裏面側に検出圧力導入凹部４を形成して表層側に薄肉のダイアフラム部５を形成し、ダイアフラム部５にピエゾ抵抗７及び拡散層配線８を形成し、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表面に基準室用凹部１０を有するシリコン用接合層９を形成し、このように構成したダイアフラム形成用シリコン基板２の表面にダイアフラム固定用シリコン基板３を直接接合している。つまり、ダイアフラム形成用シリコン基板２には裏面側に検出圧力導入凹部４を形成することによって表層側にダイアフラム部５を形成し、従来例のようにダイアフラム形成用シリコン基板の研磨によってダイアフラム部を形成しないため、ダイアフラム部５の厚さを均一に形成でき、又、ダイアフラム部５の形成工程で研磨粒子が発生しない。以上より、ダイアフラム部５の厚さが不均一であることに起因する検出精度の低下等を防止できると共に、研磨粒子の付着に起因する歩留まりの低下を防止できる。
【００４３】
尚、ダイアフラム形成用シリコン基板２とダイアフラム固定用シリコン基板３とをガラス膜を介して陽極接合することが考えられるが、陽極接合した後の工程で高温（例えば４００℃以上）処理工程があるとガラス膜のＮａ拡散が発生し、圧力センサ１の電気特性の変動が発生する可能性がある。従って、陽極接合した場合にはその後の処理工程の選択自由度が狭められる等の不都合があるが、本発明ではこのような不都合が発生しない。
【００４４】
また、第１実施形態では、ダイアフラム形成用シリコン基板２の裏面に裏面位置マーク部である裏面開口１１を設け、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表面に裏面開口１１に位置設定された表面位置合わせマーク部１２を設けたので、ダイアフラム形成用シリコン基板２の裏面では、裏面開口１１に基づいて検出圧力導入凹部４を形成し、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表面では、表面位置合わせマーク部１２の位置を基準としてダイアフラム部５の位置を特定してピエゾ抵抗７及び拡散層配線８を形成したり、基準室用凹部１０の位置を決定したりするため、基準室凹部１０の内側に形成される圧力によって変形する領域であるダイアフラム部５と、圧力によるダイアフラム部５の変形を電気信号に変換するピエゾ抵抗７の位置を高精度に形成でき、高精度の圧力センサ１を製造できる。
【００４５】
ここで、第１実施形態では、ダイアフラム形成用シリコン基板２の表面に突起形状の表面位置合わせマーク部１２を設けたので、従来例の位置合わせ用凹部に比べて微小スペースで設けることができる。従って、シリコンウエハより多数の圧力センサ素子を作成する場合にあっても、各圧力センサ素子毎に表面位置合わせマーク部を設けても圧力センサ素子として利用できないスペースが小さく抑えられ、製造コストの低減になる。又、従来例の場合には、スペース的な理由によりシリコンウエハ上に２箇所程度しか位置合わせ用凹部を形成できないと、露光に際してパターン精度の悪いアライナーしか利用できない。しかし、本発明では、微小スペースで形成可能であるため、各圧力センサ素子毎に表面位置合わせマーク部１２を形成できる。従って、各センサ素子毎に位置合わせができるため、高精度の位置合わせが必要なピエゾ抵抗７等の露光にステッパーを使用することができる。
【００４６】
さらに、第１実施形態では、ダイアフラム固定用シリコン基板３に貫通孔１５を設け、この貫通孔１５に配置した配線部１６によってピエゾ抵抗７等への給電や信号授受を行うので、ダイアフラム部５の真上位置に外部との配線を行うアルミ配線部１７を配置できるため、圧力センサ１の占有面積を小さくでき、圧力センサ１のコンパクト化に寄与する。
【００４７】
この第１実施形態では、裏面開口１１に基づいて形成される検出圧力導入凹部４の底面の寸法、つまり、ダイアフラム部５の裏面側の寸法は、基準圧力室１３のスペースよりも少なくとも表面と裏面の位置合わせ精度によって生じるズレ量より大きくなるよう設定されている。ダイアフラム部５の有効寸法は、基準圧力室１３と検出圧力導入凹部４の小さい方の寸法で決定されるため、圧力導入凹部４の底面を常に基準圧力室１３より大きく設定することによってダイアフラム部５の有効寸法を基準圧力室１３の寸法に一義的に特定できる。従って、常に検出特性が同じ圧力センサ１を製造できる。
【００４８】
第１実施形態では、裏面位置マーク部は検出圧力導入凹部４の範囲を決定する裏面開口１１として形成されているが、表面側のように検出圧力導入凹部４の範囲自体ではなく単なるマーク部として形成しても良い。しかし、第１実施形態のように裏面開口１１として形成すれば、検出圧力導入凹部４の位置を特定する必要がなく、単純に裏面開口１１の範囲に圧力導入凹部４を形成すれば良いため、製造工程の簡略化になる。
【００４９】
（第２の実施形態）以下、本発明を具現化した第２の実施形態について図面を参照して説明する。
【００５０】
図１４は第２実施形態を示し、圧力センサ１Ａの断面図である。図１４に示すように、第２実施形態では、ダイアフラム形成用シリコン基板として、内部に埋込み酸化膜４０を有するＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎｏｎｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板４１が使用されている。
【００５１】
他の構成は前記第１実施形態と同様であるため、図１４の同一構成個所には同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
この第２実施形態の圧力センサ１Ａでは、検出圧力導入凹部４を形成する工程で、埋込み酸化膜４０がエッチングストッパーとして作用するため、エレクトロケミカルエッチング等の高度の技術を使用する必要がないという利点がある。
【００５３】
（第３の実施形態）以下、本発明を具現化した第３の実施形態について図面を参照して説明する。
【００５４】
図１５は第３実施形態を示し、圧力センサ１Ｂの断面図である。図１５に示すように、この第３実施形態では、ダイアフラム固定用シリコン基板３の表面に信号処理回路４２が形成されている。
【００５５】
他の構成は前記第１実施形態と同様であるため、図１５の同一構成個所には同一符号を付して説明を省略する。
【００５６】
この第３実施形態の圧力センサ１Ｂでは、ダイアフラム固定用シリコン基板３の表面に信号処理回路４２が形成されているので、ダイアフラム固定用シリコン基板３と信号処理回路４２とをボンディングワイヤなどによって接続する必要がないという利点がある。
【００５７】
また、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００５８】
（イ）ダイアフラム形成用シリコン基板の表層側にピエゾ抵抗及び拡散層配線を形成し、前記ダイアフラム形成用シリコン基板の表面に少なくとも前記ピエゾ抵抗の位置を含むダイアフラム領域を設定し、前記ダイアフラム形成用シリコン基板の表面に前記ダイアフラム領域を基準室用凹部にするシリコン用接合層を設け、前記ダイアフラム形成用シリコン基板の裏面側には前記ダイアフラム領域に対応する位置に検出圧力導入凹部を形成し、前記検出圧力導入凹部によって表層側に薄肉のダイアフラム部を形成し、
前記ダイアフラム形成用シリコン基板の表面にダイアフラム固定用シリコン基板を直接接合し、前記ダイアフラム固定用シリコン基板で前記基準室用凹部を閉塞して圧力基準室を形成したことを特徴とする圧力センサ。
【００５９】
この構成によれば、ダイアフラム形成用シリコン基板の裏面側をエッチング等して検出圧力導入凹部を形成することによってダイアフラム部を形成し、従来例にようにダイアフラム形成用シリコン基板を研磨してダイアフラム部を形成する必要がないため、ダイアフラム部の厚さを均一に形成でき、又、研磨粒子が発生しない。従って、ダイアフラム部の厚さが不均一であることに起因する検出精度の低下等を防止できると共に、研磨粒子の付着に起因する歩留まりの低下を防止できる。
【００６０】
（ロ）ダイアフラム形成用シリコン基板の表層側にピエゾ抵抗及び拡散層配線を形成し、次に、ダイアフラム形成用シリコン基板の表面にシリコン用接合層を形成し、次に、シリコン用接合層の少なくともピエゾ抵抗の位置を含む領域に基準室用凹部を形成し、次に、ダイアフラム形成用シリコン基板の表面にダイアフラム固定用シリコン基板を直接接合して、ダイアフラム固定用シリコン基板で基準室用凹部を閉塞して圧力基準室を形成し、次に、ダイアフラム形成用シリコン基板の裏面側で、且つ、少なくともピエゾ抵抗を含む領域に対応する位置に検出圧力導入凹部を形成し、この検出圧力導入凹部によって表層側に薄肉のダイアフラム部を形成したことを特徴とする圧力センサの製造方法。
【００６１】
この構成によれば、ダイアフラム形成用シリコン基板の裏面側をエッチング等して検出圧力導入凹部を形成することによってダイアフラム部を形成し、従来例のようにダイアフラム形成用シリコン基板を研磨してダイアフラム部を形成する必要がないため、ダイアフラム部の厚さを均一に形成でき、又、研磨粒子が発生しない。従って、ダイアフラム部の厚さが不均一であることに起因する検出精度の低下等を防止できると共に、研磨粒子の付着に起因する歩留まりの低下を防止できる。
【００６２】
（ハ）上記（ロ）項において、ダイアフラム形成用シリコン基板の裏面に裏面位置マーク部を設け、ダイアフラム形成用シリコン基板の表面に裏面位置マーク部の位置を基準に設定された表面位置合わせマーク部を設け、ダイアフラム形成用シリコン基板の裏面では、裏面位置マーク部に基づいて検出圧力導入凹部を形成し、ダイアフラム形成用シリコン基板の表面では、表面位置合わせマーク部の位置を基準としてダイアフラム部の位置を特定してピエゾ抵抗及び拡散層配線を形成すると共に基準室用凹部の位置を決定することを特徴とする圧力センサの製造方法。
【００６３】
この構成によれば、各構成部の位置を高精度に形成でき、高精度の圧力センサを製造できる。又、１枚のシリコンウエハから多数のセンサ素子を作成する場合には、センサ素子毎に位置合わせができるため、高精度の位置合わせが必要なピエゾ抵抗と圧力基準室の露光にステッパーを使用することができる。
【００６４】
（ニ）上記（イ）項、（ロ）項において、ダイアフラム形成用シリコン基板に検出圧力導入凹部を形成した後に、ダイアフラム固定用シリコン基板に、裏面と表面の間を貫通する貫通孔を設け、この貫通孔に配線部を形成し、この配線部によってピエゾ抵抗を含む半導体領域部への給電や半導体領域部との信号授受を行うことを特徴とする圧力センサの製造方法。
【００６５】
この構成によれば、ダイアフラム部の真上位置に電極を配置できるため、圧力センサの占有面積を小さくでき、圧力センサのコンパクト化に寄与する。
【００６６】
（ホ）請求項１〜請求項３、上記（イ）項〜（ニ）項に記載の圧力センサ及びその製造方法において、ダイアフラム形成用シリコン基板として、内部に埋込み酸化膜を有するＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎｏｎｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を使用したことを特徴とする圧力センサ及びその製造方法。
【００６７】
この構成によれば、埋込み酸化膜がエッチングストッパーとして利用できるため、エレクトロケミカルエッチング等の高度の技術を使用する必要がない。
【００６８】
（ヘ）請求項１〜請求項３、上記（イ）項〜（ホ）項に記載の圧力センサ及びその製造方法において、ダイアフラム固定用シリコン基板の表面に信号処理回路が形成されていることを特徴とする圧力センサ及びその製造方法。
【００６９】
この構成によれば、ダイアフラム固定用シリコン基板と信号処理回路とをボンディングワイヤなどによって接続する必要がない。
【００７０】
（ト）請求項１〜請求項３、又は、上記（イ）項〜（ヘ）項に記載の圧力センサ及びその製造方法において、ダイアフラム形成用シリコン基板の圧力導入凹部の底面の寸法が基準圧力室よりも少なくとも大きく設定されたことを特徴とする圧力センサ及びその製造方法。
【００７１】
この構成によれば、ダイアフラム部の有効寸法は、基準圧力室と圧力導入凹部の小さい方の寸法で決定されるため、検出圧力導入凹部の底面を常に基準圧力室より大きく設定することによってダイアフラム部の有効寸法を基準圧力室の寸法に一義的に特定できる。従って、常に同じ検出特性の圧力センサを製造できる。
【００７２】
（チ）請求項１〜請求項３、又は、上記（イ）〜（ロ）項に記載の圧力センサ及びその製造方法において、裏面位置マーク部は検出圧力導入凹部の範囲を決定する裏面開口として形成されていることを特徴とする圧力センサ及びその製造方法。
【００７３】
この構成によれば、裏面位置マーク部を基準として検出圧力導入凹部の位置を特定する必要がなく、単純に裏面開口の範囲に圧力導入凹部を形成すれば良いため、製造工程の簡略化になる。
【００７４】
（リ）請求項１〜請求項３、又は、上記（イ）項〜（チ）項に記載の圧力センサ及びその製造方法において、シリコン用接合層は、シリコン酸化層であることを特徴とする圧力センサ及びその製造方法。
【００７５】
この構成によれば、他の処理工程でも使用するシリコン酸化層を利用するため、製造設備、製造工程の簡単化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、圧力センサの断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示し、圧力センサの平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示し、ダイアフラム形成用シリコン基板の表裏面にシリコン酸化膜及びシリコン保護膜を形成した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態を示し、（ａ）はシリコン保護膜にパターニング工程を施した状態を示す断面図、（ｂ）はその裏面図である。
【図５】本発明の第１実施形態を示し、（ａ）はｎ型半導体領域部を形成した断面図、（ｂ）はその状態であって、ｎ型半導体領域の位置を示すために仮に一部のシリコン酸化膜を除去した平面図である。
【図６】本発明の第１実施形態を示し、（ａ）はピエゾ抵抗等を形成した断面図、（ｂ）はその状態であって、ピエゾ抵抗等の位置を示すために仮に一部のシリコン酸化膜を除去した平面図である。
【図７】本発明の第１実施形態を示し、接合用酸化膜を形成した断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態を示し、（ａ）は接合用酸化膜に基準室用凹部を形成した断面図、（ｂ）はその平面図である。
【図９】本発明の第１実施形態を示し、基準室用凹部にシリコン酸化膜を形成した断面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態を示し、（ａ）はシリコン酸化膜に上部コンタクト孔を形成した断面図、（ｂ）はその平面図である。
【図１１】本発明の第１実施形態を示し、シリコン酸化膜に貫通孔を形成し、且つ、その側面に側壁酸化膜を形成した断面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態を示し、（ａ）は貫通孔に配線部を配置した断面図、（ｂ）はその平面図である。
【図１３】本発明の第１実施形態を示し、（ａ）はアルミ配線部を形成した断面図、（ｂ）はその平面図である。
【図１４】本発明の第２実施形態を示し、圧力センサの断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態を示し、圧力センサの断面図である。
【図１６】従来例を示し、圧力センサの断面図である。
【図１７】従来例の製造工程を示し、（ａ）ダイアフラム形成用シリコン基板とダイアフラム固定用シリコン基板に接合前の加工を施した状態を示す断面図、（ｂ）はダイアフラム形成用シリコン基板とダイアフラム固定用シリコン基板とを接合した状態を示す断面図、（ｃ）はダイアフラム形成用シリコン基板の研磨した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１圧力センサ
２ダイアフラム形成用シリコン基板
３ダイアフラム固定用シリコン基板
４検出圧力導入凹部
５ダイアフラム部
７ピエゾ抵抗
９シリコン用接合層
１０基準室用凹部
１１裏面開口（裏面位置マーク部）
１２表面位置合わせマーク部
１３圧力基準室
１５貫通孔
１６配線部

Claims

ダイアフラム形成用シリコン基板の裏面側に検出圧力導入凹部を形成し、前記検出圧力導入凹部によって前記ダイアフラム形成用シリコン基板の表層側に薄肉のダイアフラム部を形成し、前記ダイアフラム部にピエゾ抵抗を形成し、前記ダイアフラム形成用シリコン基板の表面に前記ダイアフラム部の個所を基準室用凹部とするシリコン用接合層を形成し、前記ダイアフラム形成用シリコン基板の表面にダイアフラム固定用シリコン基板を直接接合し、前記ダイアフラム固定用シリコン基板で前記基準室用凹部を閉塞して圧力基準室を形成したことを特徴とする圧力センサ。
前記ダイアフラム形成用シリコン基板の裏面に裏面位置マーク部を設け、前記ダイアフラム形成用シリコン基板の表面に表面位置合わせマーク部を設け、前記表面位置合わせマーク部は前記裏面位置マーク部の位置を基準に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
前記ダイアフラム固定用シリコン基板には、裏面と表面の間を貫通する貫通孔を設け、この貫通孔に配置した配線部によって前記ピエゾ抵抗への給電や信号授受を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。