DE102010000729A1

DE102010000729A1 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Fertigung

Info

Publication number: DE102010000729A1
Application number: DE102010000729A
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Kariya-city Fujii; Masaki Kariya-city Inoue
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2010-09-09
Also published as: JP4858547B2; JP2010161266A; US20100176466A1; US8283738B2

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung weist ein Sensorelement (100) und ein Deckelement (300) auf. Das Sensorelement (100) weist eine Oberfläche (101) und einen ersten Messabschnitt (102) auf. Der erste Messabschnitt (102) weist einen ersten und einen zweiten Abschnitt (118, 119) auf, die auf der Oberflächenseite des Sensorelementes (100) angeordnet und elektrisch voneinander isoliert sind. Das Deckelement (300) weist eine Oberfläche (301) und einen Querverdrahtungsabschnitt (323) auf. Die Oberfläche (301) des Deckelements (300) ist derart mit der Oberfläche (101) des Messelements (100) verbunden, dass der erste Messabschnitt (102) durch das Sensorelement (100) und das Deckelement (300) versiegelt wird. Der Querverdrahtungsabschnitt (323) verbindet den ersten Abschnitt (118) elektrisch mit dem zweiten Abschnitt (119).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung mit einem Sensorelement und einem Deckelement, das mit dem Sensorelement verbunden ist, um einen Messabschnitt des Sensorelements zu versiegeln. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung.
Die US 7,540,199 , welche der JP-2008-20433 A entspricht, offenbart eine Halbleitervorrichtung, die ein erstes Substrat mit einem kapazitiven Beschleunigungssensor und ein zweites Substrat mit einem piezoelektrischen Drucksensor aufweist. Das zweite Substrat ist dem ersten Substrat gegenüberliegend und in Kontakt mit dem ersten Substrat angeordnet, derart, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat ein versiegelter Zwischenraum gebildet werden kann. Der kapazitive Beschleunigungssensor ist im versiegelten Zwischenraum angeordnet.
Ferner ist eine Durchgangselektrode im ersten und/oder zweiten Substrat und ein mit der Durchgangselektrode verbundener Draht im ersten Substrat gebildet.
Gemäß der obigen Halbleitervorrichtung ist es dann, wenn ein Layout des im ersten Substrat gebildeten Drahts erstellt wird, erforderlich, den Aufbau eines Messabschnitts des kapazitiven Beschleunigungssensors zu berücksichtigen. In einer Schicht, in der sich der Aufbau des Messabschnitts befindet, muss der Draht derart angeordnet werden, dass er zwischen Elementen, wie beispielsweise beweglichen und festen Elektroden des Messabschnitts hindurchfährt oder um die Elemente des Messabschnitts herumführt. Folglich wird das Layout des Drahtes dann, wenn der Draht derart angeordnet wird, dass er sich parallel zu einer Oberfläche des ersten Substrats in der Schicht erstreckt, in der sich der Aufbau des Messabschnitts befindet, kompliziert.
Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, die derart aufgebaut ist, dass ein Layout eines sich parallel zu einer Oberfläche eines Substrats zur Versiegelung eines Messabschnitts erstreckenden Drahtes vereinfacht werden kann. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung bereitzustellen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung ein Sensorelement und ein Deckelement auf. Das Sensorelement weist eine Oberfläche und einen ersten Messabschnitt auf. Der erste Messabschnitt weist einen ersten und einen zweiten Abschnitt auf, die auf der Oberflächenseite des Sensorelements angeordnet und elektrisch voneinander isoliert sind. Das Deckelement weist eine Oberfläche und einen Querverdrahtungsabschnitt auf. Die Oberfläche des Deckelements ist derart mit der Oberfläche des Sensorelements verbunden, dass der erste Messabschnitt durch das Sensorelement und das Deckelement versiegelt wird. Der Querverdrahtungsabschnitt verbindet den ersten Abschnitt elektrisch mit dem zweiten Abschnitt.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung ein Sensorelement und ein Deckelement auf. Das Sensorelement weist ein Substrat, eine auf dem Substrat angeordnete Isolierschicht und einen ersten Messabschnitt mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt auf. Der erste und der zweite Abschnitt sind auf der Isolierschicht angeordnet und elektrisch voneinander isoliert. Das Sensorelement weist ferner einen Querverdrahtungsabschnitt auf, der dazu ausgelegt ist, den ersten Abschnitt elektrisch mit dem zweiten Abschnitt zu verbinden. Der Querverdrahtungsabschnitt ist auf der Isolierschicht angeordnet und erstreckt sich parallel zu einer Oberfläche der Isolierschicht. Das Deckelement weist eine Oberfläche auf. Die Oberfläche des Deckelements ist derart mit dem Sensorelement verbunden, dass der erste Messabschnitt durch das Sensorelement und das Deckelement versiegelt wird. Der erste Abschnitt ist an einem ersten Ende des Querverdrahtungsabschnitts angeordnet und elektrisch mit dem ersten Ende des Querverdrahtungsabschnitts verbunden. Der zweite Abschnitt ist an einem zweiten Ende des Querverdrahtungsabschnitts angeordnet und elektrisch mit dem zweiten Ende des Querverdrahtungsabschnitts verbunden.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung mit den folgenden Schritten bereitgestellt: Vor bereiten eines Sensorelements mit einer Oberfläche und einem ersten Messabschnitt, wobei der erste Messabschnitt einen auf der Oberflächenseite des Sensorelements angeordneten ersten Abschnitt und einen elektrisch vom ersten Abschnitt isolierten zweiten Abschnitt aufweist; Vorbereiten eines Deckelements mit einer ersten Oberfläche und einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche; Verbinden der Oberfläche des Sensorelements derart mit der ersten Oberfläche des Deckelements, dass der erste Messabschnitt durch das Sensorelement und das Deckelement versiegelt wird; und Bilden eines Querverdrahtungsabschnitts zur elektrischen Verbindung des ersten Abschnitts mit dem zweiten Abschnitt, wobei das Bilden des Querverdrahtungsabschnitts ein Bilden einer ersten Durchgangselektrode, ein Bilden einer zweiten Durchgangselektrode und ein Bilden eines Querdrahts umfasst, sich die erste Durchgangselektrode von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche des Deckelements erstreckt und ein elektrisch mit dem ersten Abschnitt verbundenes erstes Ende aufweist, sich die zweite Durchgangselektrode von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche des Deckelements erstreckt und ein elektrisch mit dem zweiten Abschnitt verbundenes erstes Ende aufweist, und der Querdraht auf der zweiten Oberfläche angeordnet ist und ein zweites Ende der ersten Durchgangselektrode elektrisch mit einem zweiten Ende der zweiten Durchgangselektrode verbindet.
Gemäß einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung mit den folgenden Schritten bereitgestellt: Vorbereiten eines Sensorelements mit einer Oberfläche und einem ersten Messabschnitt, wobei der erste Messabschnitt einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist, die auf der Oberflächenseite des Sensorelements angeordnet und elektrisch voneinander isoliert sind; Vorbereiten eines Deckelements mit einer Oberfläche, wobei das Vorbereiten des Deckelements ein Vorbereiten eines Substrats, ein Bilden einer Isolierschicht auf dem Substrat und ein Bilden eines Querverdrahtungsabschnitts zur elektrischen Verbindung des ersten und des zweiten Abschnitts des ersten Messabschnitts umfasst; und Verbinden der Oberfläche des Sensorelements derart mit der Oberfläche des Deckelements, dass der erste Messabschnitt durch das Sensorelement und das Deckelement versiegelt wird, wobei das Bilden des Querverdrahtungsabschnitts ein Bilden eines Querdrahts derart auf der Isolierschicht, dass sich der Querdraht parallel zu einer Oberfläche der Isolierschicht erstreckt, ein Bilden eines ersten Verbindungsabschnitts an einer ersten Position auf dem Querdraht und ein Bilden eines zweiten Verbindungsabschnitts an einer zweiten Position auf dem Querdraht umfasst, und das Verbinden der Oberfläche des Sensorelements mit der Oberfläche des Deckelements ein Verbinden des ersten und des zweiten Abschnitts mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Verbindungsabschnitt umfasst.
Gemäß einer fünften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung mit den folgenden Schritten bereitgestellt: Vorbereiten eines Sensorelements, wobei das Vorbereiten des Sensorelements ein Vorbereiten eines Substrats, ein Bilden einer Isolierschicht auf dem Substrat, ein Bilden eines Querverdrahtungsabschnitts derart auf der Isolierschicht, dass sich der Querverdrahtungsabschnitt parallel zu einer Oberfläche der Isolierschicht erstreckt, und ein Bilden eines ersten Messabschnitts mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt, die elektrisch voneinander isoliert sind, umfasst; Vorbereiten eines Deckelements mit einer Oberfläche; und Verbinden des Sensorelements derart mit der Oberfläche des Deckelements, dass der erste Messabschnitt durch das Sensorelement und das Deckelement versiegelt wird, wobei das Bilden des ersten Messabschnitts ein elektrisches Verbinden des ersten Abschnitts über den Querverdrahtungsabschnitt mit dem zweiten Abschnitt umfasst, indem der erste Abschnitt an einem ersten Ende des Querverdrahtungsabschnitts und der zweite Abschnitt an einem zweiten Ende des Querverdrahtungsabschnitts angeordnet wird.
Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, näher ersichtlich sein. In der Zeichnung zeigt/zeigen:
1 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in der 1;
3 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in der 1;
4 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Draufsicht eines in der 1 gezeigten Sensorelements;
5 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Draufsicht eines Wafers mit darauf gebildeten Halbleitervorrichtungen;
6A bis 6E Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen eines Verfahrens zur Fertigung der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform;
7A bis 7C Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen, die auf die in den 6A bis 6E gezeigten Prozesse folgen;
8A und 8B Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen, die auf die in den 7A bis 7C gezeigten Prozesse folgen;
9 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in der 9;
11 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht entlang der Linie XI-XI in der 9;
12A bis 12D Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen eines Verfahrens zur Fertigung der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform;
13A und 13B Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen, die auf die in den 12A bis 12D gezeigten Prozesse folgen;
14 eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Prozesses, der auf die in den 13A und 13B gezeigten Prozesse folgt;
15 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII in der 16;
18A und 18B Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen eines Verfahrens zur Fertigung der Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform;
19 eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Prozesses, der auf die in den 18A und 18B gezeigten Prozesse folgt;
20A bis 20C Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen eines Verfahrens zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
21A eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Draufsicht eines beweglichen Elektrodenabschnitts eines Sensorelements einer Halbleitervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 21B eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung entlang der gestrichelten Linie in der 21A;
22 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Draufsicht eines Sensorelements einer Halbleitervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
23 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Draufsicht eines Deckelements der Halbleitervorrichtung der siebten Ausführungsform;
24 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht entlang der Linie XXIV-XXIV in der 22;
25A bis 25C Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen eines Verfahrens zur Fertigung der Halbleitervorrichtung der siebten Ausführungsform;
26A und 26B Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen, die auf die in den 25A bis 25C gezeigten Prozesse folgen;
27A und 27B Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen, die auf die in den 26A und 26B gezeigten Prozesse folgen;
28 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
29A bis 29D Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen eines Verfahrens zur Fertigung der Halbleitervorrichtung der achten Ausführungsform;
30A und 30B Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen, die auf die in den 29A bis 29D gezeigten Prozesse folgen;
31A und 31B Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen, die auf die in den 30A und 30B gezeigten Prozesse folgen;
32 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
33A und 33B Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen eines Verfahrens zur Fertigung der Halbleitervorrichtung der neunten Ausführungsform;
34 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
35A bis 35C Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen eines Verfahren zur Fertigung der Halbleitervorrichtung der zehnten Ausführungsform;
36A und 36B Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen, die auf die in den 35A bis 35C gezeigten Prozesse folgen;
37 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
38 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
39A bis 39D Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen eines Verfahrens zur Fertigung der Halbleitervorrichtung der zwölften Ausführungsform;
40A und 40B Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen, die auf die in den 39A bis 39D gezeigten Prozesse folgen;
41 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
42A bis 42C Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen eines Verfahrens zur Fertigung der Halbleitervorrichtung der dreizehnten Ausführungsform; und
43A und 43B Abbildungen zur Veranschaulichung von Prozessen, die auf die in den 42A bis 42C gezeigten Prozesse folgen.
(Erste Ausführungsform)
Nachstehend wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. 1 zeigt eine Draufsicht der Halbleitervorrichtung. 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in der 1. 3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in der 1.
Die Halbleitervorrichtung weist, wie in den 2 und 3 gezeigt, ein Sensorelement 100 und ein geschichtet auf dem Sensorelement 100 angeordnetes Deckelement 300 auf. Das Sensorelement 100 ist plattenförmig ausgebildet und weist eine Oberfläche 101 auf. Das Deckelement 300 ist plattenförmig ausgebildet und weist eine erste und eine zweite Oberfläche 301, 302 auf, die sich gegenüberliegen. Das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 sind miteinander verbunden, um die Halbleitervorrichtung zu bilden.
Das Sensorelement 100 weist einen ersten Messabschnitt 102 auf der Seite der Oberfläche 101 auf. Der erste Messabschnitt 102 ist dazu ausgelegt, eine physikalische Größe, wie beispielsweise eine Beschleunigung oder eine Winkelgeschwindigkeit, zu erfassen. Das Sensorelement 100 ist aus einem SOI-(Silizium auf einem Isolator)-Substrat und einer n-leitenden ionenimplantierten Schicht 106 aufgebaut. Das SOI-Substrat weist eine erste Siliziumschicht 103, eine zweite Siliziumschicht 104 und eine Isolierschicht 105 auf. Die Isolierschicht 105 ist zwischen der ersten und der zweiten Siliziumschicht 103, 104 angeordnet. Die ionenimplantierte Schicht 106 ist auf einem Oberflächenabschnitt der ersten Siliziumschicht 103 angeordnet. Eine Oberfläche der ionenimplantierten Schicht 106 definiert die Oberfläche 101 des Sensorelements 100. Sowohl die erste als auch die zweite Siliziumschicht 103, 104 kann beispielsweise aus einem n-leitenden monokristallinen Silizium aufgebaut sein, und die Isolierschicht 105 kann aus Siliziumdioxid (SiO₂) aufgebaut sein.
Der erste Messabschnitt 102 wird gebildet, indem die erste Siliziumschicht 103 und die ionenimplantierte Schicht 106 gemustert werden. 4 zeigt eine Draufsicht des Sensorelements 100. Die erste Siliziumschicht 103 und die ionenimplantierte Schicht 106 werden gemustert, um, wie in 4 gezeigt, einen Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode, einen beweglichen Elektrodenabschnitt 108, einen ersten Befestigungsabschnitt 109 für eine feste Elektrode, einen zweiten Befestigungsabschnitt 110 für eine feste Elektrode und einen Umfangsabschnitt 111 zu bilden.
Der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode ist blockförmig ausgebildet. Zwei Befestigungsabschnitte 107 für eine bewegliche Elektrode sind auf der Isolierschicht 105 angeordnet. Der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 ist zwischen den Befestigungsabschnitten 107 für eine bewegliche Elektrode angeordnet. Der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 weist, wie in 4 gezeigt, einen Masseabschnitt 112, einen Balkenabschnitt 113 und eine bewegliche Elektrode 114 auf.
Das Masseabschnitt 112 dient als Gewicht, das bewirkt, dass die bewegliche Elektrode 114 bezüglich des Befestigungsabschnitts 107 für eine bewegliche Elektrode verschoben wird, wenn eine physikalische Größe, wie beispielsweise eine Beschleunigung oder eine Winkelgeschwindigkeit, aufgebracht wird. Der Masseabschnitt 112 weist eine rechteckige Form auf, und es sind mehrere Ätzlöcher 115 im Masseabschnitt 112 gebildet.
Die bewegliche Elektrode 114 erstreckt sich senkrecht zu einer langen Seite des Masseabschnitts 112. Mehrere bewegliche Elektroden 114 sind angeordnet, um eine Kammform zu bilden.
Der Balkenabschnitt 113 weist eine Federcharakteristik auf und verbindet den Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode mit dem Masseabschnitt 112. Insbesondere weist der Balkenabschnitt 113, wie in 4 gezeigt, zwei parallele Balken auf, die miteinander verbunden sind, um eine hohle rechteckige Form zu bilden. Folglich weist der Balkenabschnitt 113 eine Federcharakteristik auf, die es dem Balkenabschnitt 113 ermöglicht, in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung der zwei parallelen Balken verformt zu werden.
Der Masseabschnitt 112 und der Balkenabschnitt 113 sind derart zwischen den Befestigungsabschnitten 107 für eine bewegliche Elektrode verbunden, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 oberhalb der zweiten Siliziumschicht 104 schwebend gehalten bzw. aufgehängt werden kann.
Der erste Befestigungsabschnitt 109 für eine feste Elektrode weist einen Verdrahtungsabschnitt 116 und zwei feste Elektroden 117 auf. Der zweite Befestigungsabschnitt 110 für eine feste Elektrode weist einen ersten Befestigungsabschnitt 118 und einen elektrisch vom ersten Befestigungsabschnitt 118 unabhängigen (isolierten) zweiten Befestigungsabschnitt 119 auf. Der erste Befestigungsabschnitt 118 weist einen Verdrahtungsabschnitt 120 und eine feste Elektrode 121 auf. Der zweite Befestigungsabschnitt 119 weist einen Verdrahtungsabschnitt 122 und eine feste Elektrode 123 auf. Die festen Elektroden 117, 121 und 123 sind über die Verdrahtungsabschnitte 116 bzw. 120 bzw. 122 elektrisch mit einer externen Schaltung verbunden.
Der Verdrahtungsabschnitt 116 und die festen Elektroden 117 sind derart miteinander verbunden, dass der erste Befestigungsabschnitt 109 für eine feste Elektrode eine U-Form aufweisen kann. Der zweite Befestigungsabschnitt 119 des zweiten Befestigungsabschnitts 110 für eine feste Elektrode ist zwischen den festen Elektroden 117 des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode angeordnet. Eine der festen Elektroden 117 ist zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt 118 und dem zweiten Befestigungsabschnitt 119 angeordnet. Die festen Elektroden 117, 121 und 123 sind derart angeordnet, dass sie den beweglichen Elektroden 114 gegenüberliegen, um eine Kammelektrode, d. h. einen Kondensator zu bilden. Die Anzahl des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode, des zweiten Befestigungsabschnitts 110 für eine feste Elektrode und der beweglichen Elektroden 114 kann variieren.
Der Umfangsabschnitt 111 umgibt den gesamten Umfang des ersten Messabschnitts 102. Das Sensorelement 100 ist am Umfangsabschnitt 111 mit dem Deckelement 300 verbunden.
Das Deckelement 300 verhindert, dass Fremdkörper, wie beispielsweise Wasser oder Staub, in den ersten Messabschnitt 102 des Sensorelements 100 eintreten. Das Deckelement 300 weist ein n-leitendes monokristallines Siliziumsubstrat 303, Isolierschichten 304, 305 und mehrere Durchgangselektroden 306 bis 309 auf.
Das Siliziumsubstrat 303 weist eine dem Sensorelement 100 gegenüberliegende erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche auf. Die Isolierschicht 304 ist, wie in 2 gezeigt, auf der ersten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 gebildet. Eine Oberfläche der Isolierschicht 304 definiert die erste Oberfläche 301 des Deckelements 300. Die Isolierschicht 305 ist auf der zweiten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 gebildet. Eine Oberfläche der Isolierschicht 305 definiert die zweite Oberfläche 302 des Deckelements 300. Die Isolierschichten 304 und 305 können aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise Siliziumdioxid (SiO₂), aufgebaut sein.
Ein zweiter Messabschnitt 310 ist im Siliziumsubstrat 303 gebildet. Der zweite Messabschnitt 310 ist dazu ausgelegt, einen Druck zu erfassen. Insbesondere ist das Siliziumsubstrat 303, wie in 3 gezeigt, auf der Seite der ersten Oberfläche 301 des Deckelements 300 verdünnt bzw. dünner ausgebildet, um einen Vertiefungsabschnitt 311 zu bilden, der durch die Isolierschicht 304 dringt. Der verdünnte Abschnitt des Siliziumsubstrats 303 dient als Membran 312. P-leitende piezoelektrische Schichten 313 sind in der Membran 312 gebildet.
Die piezoelektrischen Schichten 313 sind, wie in 1 gezeigt, wellenförmig ausgebildet. Die piezoelektrischen Schichten 313 sind derart in der Mitte der Membran 312 und in einem Außenbereich der Membran 312 angeordnet, dass eine Brückenschaltung gebildet werden kann. Wenn ein Druck auf die Membran 312 aufgebracht wird, wird die Membran 312 in Übereinstimmung mit dem aufgebrachten Druck verformt. Ein Widerstand der piezoelektrischen Schicht 313 ändert sich mit der Verformung der Membran 312. Folglich kann der auf die Membran 312 aufgebrachte Druck erfasst werden, indem der Widerstand der piezoelektrischen Schicht 313 erfasst wird.
Das Deckelement 300 weist, wie in 2 gezeigt, ein Loch 314 auf. Das Loch 314 dringt durch die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303 und die Isolierschicht 304. Eine Isolierschicht 315 ist auf einer Wand des Lochs 314 gebildet. Eine erste Durch gangselektrode 306 ist auf der Isolierschicht 315 gebildet. Ein erstes Ende der ersten Durchgangselektrode 306 ist elektrisch mit dem Verdrahtungsabschnitt 120 des ersten Befestigungsabschnitts 118 verbunden. Das Deckelement 300 weist ferner ein Loch 316 auf. Das Loch 316 dringt durch die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303 und die Isolierschicht 304. Eine Isolierschicht 317 ist auf einer Wand des Lochs 316 gebildet. Eine zweite Durchgangselektrode 307 ist auf der Isolierschicht 317 gebildet. Ein erstes Ende der zweiten Durchgangselektrode 307 ist elektrisch mit dem Verdrahtungsabschnitt 122 des zweiten Befestigungsabschnitts 119 verbunden.
Das Deckelement 300 weist ferner ein Loch 318 auf. Das Loch 318 dringt durch die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303 und die Isolierschicht 304. Eine Isolierschicht 319 ist auf einer Wand des Lochs 318 gebildet. Eine dritte Durchgangselektrode 308 ist auf der Isolierschicht 319 gebildet. Ein erstes Ende der dritten Durchgangselektrode 308 ist elektrisch mit dem Umfangsabschnitt 111 verbunden.
Das Deckelement 300 weist ferner, wie in 3 gezeigt, ein Loch 320 auf. Das Loch 320 dringt durch die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303 und die Isolierschicht 304. Eine Isolierschicht 321 ist auf einer Wand des Lochs 320 gebildet. Eine vierte Durchgangselektrode 309 ist auf der Isolierschicht 321 gebildet. Ein erstes Ende der vierten Durchgangselektrode 309 ist elektrisch mit dem Verdrahtungsabschnitt 116 des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode verbunden.
Folglich können die Potentiale der Verdrahtungsabschnitte 116, 120, 122 und des Umfangsabschnitts 111 über die Durchgangselektroden 306 bis 309 zur zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 übertragen werden. Die Durchgangselektroden 306 bis 309 können aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium (Al), Kupfer (Cu) oder dergleichen, aufgebaut sein. Die Isolierschichten 315, 317, 319 und 321 können aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise Siliziumdioxid (SiO₂), aufgebaut sein.
Eine mit einem Ende mit dem Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode verbundene Durchgangselektrode ist, wie in 1 gezeigt, im Deckelement 300 gebildet.
Zweite Enden der Durchgangselektroden 306 bis 309 sind über die Isolierschicht 305 des Deckelements 300 freigelegt und über einen auf der Isolierschicht 305 gebildeten Draht miteinander verbunden. Der Draht kann aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium, aufgebaut sein.
Insbesondere ist, wie in 2 gezeigt, ein Querdraht 322 auf der Isolierschicht 305 gebildet. Der Querdraht 322 erstreckt sich parallel zur Oberfläche der Isolierschicht 305. Der Querdraht 322 verbindet das zweite Ende der ersten Durchgangselektrode 306 elektrisch mit dem zweiten Ende der zweiten Durchgangselektrode 307. Auf diese Weise bilden die erste und die zweite Durchgangselektrode 306, 307 und der Querdraht 322 einen Querverdrahtungsabschnitt 323 zur elektrischen Verbindung des Verdrahtungsabschnitts 120 des ersten Befestigungsabschnitts 118 mit dem Verdrahtungsabschnitt 122 des zweiten Befestigungsabschnitts 119.
Gemäß der ersten Ausführungsform weist der Querdraht 322, wie in 1 gezeigt, eine geradlinige Form auf, derart, dass der Abstand zwischen den zweiten Enden der ersten und der zweiten Durchgangselektrode 306, 307 entlang des Querdrahts 322 minimiert werden kann. D. h., die zweiten Enden der ersten und der zweiten Durchgangselektrode 306, 307 sind über den Querdraht 322 derart verbunden, dass der Querdraht 322 die kürzeste Länge aufweisen kann.
Der Querverdrahtungsabschnitt 323 zur elektrischen Verbindung der Verdrahtungsabschnitte 120, 122 des Sensorelements 100 ist im Deckelement 300 angeordnet. D. h., der Querverdrahtungsabschnitt 323 und die Verdrahtungsabschnitte 120, 122 sind in einer Richtung, in welcher das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 geschichtet sind, in verschiedenen Schichten angeordnet. Insbesondere sind die erste und die zweite Durchgangselektrode 306, 307 in einer Schicht angeordnet, in welcher die Isolierschicht 304, das Siliziumsubstrat 303 und die Isolierschicht 305 gebildet sind, und ist der Querdraht 322 in einer Schicht auf der Isolierschicht 305 angeordnet. Folglich kann, obgleich die feste Elektrode 117 (als ein Hindernis) des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode zwischen den Verdrahtungsabschnitten 120, 122 in der gleichen Schicht wie die erste Siliziumschicht 103 angeordnet ist, ein Verdrahtungslayout zur elektrischen Verbindung der Verdrahtungsabschnitte 120, 122 realisiert werden, ohne die feste Elektrode 117 in der Richtung parallel zur Oberfläche der Isolierschicht 305 zu meiden (wie beispielsweise zu umgehen). Ferner kann ein Layout des Querdrahts 322 vereinfacht werden, da kein Hindernis auf der Oberfläche der Isolierschicht 305 vorhanden ist. Folglich kann der Querdraht 322, wie vorstehend beschrieben, beispielsweise in einer geradlinigen Form angeordnet bzw. ausgelegt werden.
Ein erster Draht 324 ist auf der Isolierschicht 305 gebildet und mit dem Querdraht 322 verbunden. Der erste Draht 324 ist um die Membran 312 herum angeordnet und ferner mit einer ersten Beschleunigungssensorkontaktstelle 325 verbunden. Die erste Beschleunigungssensorkontaktstelle 325 ist auf einem Außenbereich der Isolierschicht 305 gebildet.
Ein zweiter Draht 326 ist auf der Isolierschicht 305 gebildet und mit der vierten Durchgangselektrode 309 verbunden, die mit dem Verdrahtungsabschnitt 116 des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode verbunden ist. Der zweite Draht 326 ist ferner mit einer zweiten Beschleunigungssensorkontaktstelle 327 verbunden. Die zweite Beschleunigungssensorkontaktstelle 327 ist auf dem Außenbereich der Isolierschicht 305 gebildet.
Ein dritter Draht 328 ist auf der Isolierschicht 305 gebildet. Die piezoelektrische Schicht 313, die in der Mitte der Membran 312 gebildet ist, ist über den dritten Draht 328 mit der piezoelektrischen Schicht 313 verbunden, die im Außenbereich der Membran 312 gebildet ist. Der dritte Draht 328 ist mit einer ersten Drucksensorkontaktstelle 329 verbunden. Die erste Drucksensorkontaktstelle 329 ist auf dem Außenbereich der Isolierschicht 305 gebildet.
Ferner sind ein vierter und ein fünfter Draht 330, 331 auf der Isolierschicht 305 gebildet. Der vierte Draht 330 ist mit der piezoelektrischen Schicht 313 verbunden, die im Außenbereich der Membran 312 gebildet ist, und der fünfte Draht 331 ist mit der piezoelektrischen Schicht 313 verbunden, die in der Mitte der Membran 312 gebildet ist. Ferner ist der vierte Draht 330 mit einer zweiten Drucksensorkontaktstelle 332 verbunden, die auf der Isolierschicht 305 gebildet ist, und ist der fünfte Draht 331 ist mit einer dritten Drucksensorkontaktstelle 333 verbunden, die auf der Isolierschicht 305 gebildet ist.
Ferner ist eine dritte Beschleunigungssensorkontaktstelle 334 auf der Isolierschicht 305 gebildet. Die dritte Beschleunigungssensorkontaktstelle 334 ist mit der dritten Durchgangselektrode 308 verbunden, die über die Isolierschicht 305 freigelegt ist. Ein n⁺-leitender Bereich 335 zur Gewinnung eines Potentials des Siliziumsubstrats 303 ist in einem Oberflächenabschnitt des Siliziumsubstrats 303 auf der Seite der zweiten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 gebildet. Eine vierte Drucksensorkontaktstelle 336 ist auf der Isolierschicht 305 gebildet. Die vierte Drucksensorkontaktstelle 336 dringt durch die Isolierschicht 305 und ist mit dem n⁺-leitenden Bereich 335 verbunden.
Ferner ist ein sechster Draht 337 in der Durchgangselektrode gebildet, die mit dem Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode verbunden ist. Der sechste Draht 337 ist mit einer vierten Beschleunigungssensorkontaktstelle 338 verbunden, die auf der Isolierschicht 305 gebildet ist. Die Drähte 328, 330, 331 und 337 sind, obgleich dies nicht in der Zeichnung gezeigt ist, mit Durchgangselektroden verbunden, die durch die Isolierschicht 305 dringen und mit den piezoelektrischen Schichten 313 und den Befestigungsabschnitten für eine bewegliche Elektrode verbunden sind.
Eine Passivierungsschicht 339 ist, wie in den 2 und 3 gezeigt, auf der Isolierschicht 305 gebildet. Die Passivierungsschicht 339 kann beispielsweise aus Siliziumdioxid (SiO₂), Siliziumnitrid (SiN) oder dergleichen aufgebaut sein. Während die Drähte 324, 326, 328, 330, 331 und 337 mit der Passivierungsschicht 339 bedeckt sind, sind die Kontaktstellen 325, 327, 329, 332 bis 334, 336 und 338 teilweise über die Passivierungsschicht 339 freigelegt. Folglich können Bonddrähte mit den Kontaktstellen 325, 327, 329, 332 bis 334, 336 und 338 verbunden werden.
Die Oberfläche 101 des Sensorelements 100 ist direkt mit der ersten Oberfläche 301 des Deckelements 300 verbunden. Insbesondere ist die ionenimplantierte Schicht 106 des Sensorelements 100 direkt mit der Isolierschicht 304 des Deckelements 300 verbunden. Folglich wird, wie in 3 gezeigt, ein hermetisch versiegelter Zwischen raum 124 durch das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 gebildet und ist der erste Messabschnitt 102 im versiegelten Zwischenraum 124 angeordnet.
Gemäß der ersten Ausführungsform weist der versiegelte Zwischenraum 124 ein Vakuum auf, derart, dass der zweite Messabschnitt 310 des Deckelements 300 einen absoluten Druck bezüglich des Vakuums erfassen kann. Demgegenüber erfasst der erste Messabschnitt 102 des Sensorelements 100 eine physikalische Größe, wie beispielsweise eine Beschleunigung oder eine Winkelgeschwindigkeit, die auf den Halbleitersensor aufgebracht wird. Der Vertiefungsabschnitt 311 ist auf der Seite der ersten Oberfläche 301 des Deckelements 300 gebildet. Der Vertiefungsabschnitt 311 verhindert, dass die beweglichen Elektroden 114 gegen das Deckelement 300 schlagen, wenn das Sensorelement 100 mit dem Deckelement 300 verbunden ist bzw. wird.
Vorstehend wurde der Aufbau der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform beschrieben.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der in den 1 bis 4 gezeigten Halbleitervorrichtung unter Bezugnahme auf die 5 bis 8B beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die 6A bis 8B Querschnittsansichten entlang einer Linie zeigen, die durch den Umfangsabschnitt 111, den Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode, die Verdrahtungsabschnitte 116, 120, die feste Elektrode 123, die bewegliche Elektrode 114 und den n⁺-leitenden Bereich 335 verläuft.
Gemäß dem Verfahren werden, wie in 5 gezeigt, mehrere Halbleitervorrichtungen auf einem Wafer 500 gebildet und wird der Wafer 500 letztlich in einzelne Halbleitervorrichtungen in Form von Chips vereinzelt.
Zunächst wird bei einem in der 6A gezeigten Prozess ein SOI-Substrat vorbereitet. Das SOI-Substrat kann beispielsweise wie folgt vorbereitet werden. Ein n-leitendes monokristallines Siliziumsubstrat mit einer (100)-Ebenenausrichtung wird für die zweite Siliziumschicht 104 des SOI-Substrats vorbereitet. Die zweite Siliziumschicht 104 kann beispielsweise einen spezifischen Widerstand von ungefähr 0,001 Ωcm bis ungefähr 0,1 Ωcm und eine Dicke von ungefähr 400 μm bis ungefähr 500 μm aufwei sen. Eine SiO₂-Schicht als die Isolierschicht 105 des SOI-Substrats wird auf der Oberfläche der zweiten Siliziumschicht 104 gebildet, indem eine Gasphasenabscheidung (CVD) angewandt wird. Alternativ kann die SiO₂-Schicht gebildet werden, indem die Oberfläche der zweiten Siliziumschicht 104 thermisch oxidiert wird.
Ferner wird ein n-leitendes monokristallines Siliziumsubstrat mit einer (100)-Ebenenausrichtung für die erste Siliziumschicht 103 des SOI-Substrats vorbereitet. Die erste Siliziumschicht 103 weist einen spezifischen Widerstand auf, der nahezu dem spezifischen Widerstand der zweiten Siliziumschicht 104 entspricht. Die erste Siliziumschicht 103 wird direkt mit der Isolierschicht 105 verbunden, beispielsweise in einer N₂-Atmosphäre bei einer Temperatur von ungefähr 1000°C bis ungefähr 1150°C für ungefähr eine halbe Stunde bis ungefähr zehn Stunden. Anschließend wird die Oberfläche der ersten Siliziumschicht 103 auf eine vorbestimmte Dicke von ungefähr 10 μm bis ungefähr 30 μm poliert. Gemäß der ersten Ausführungsform wird die erste Siliziumschicht 103 auf eine Dicke von 15 μm poliert.
Anschließend werden Phosphor-(P)-Ionen und Arsen-(As)-Ionen in die Oberfläche der ersten Siliziumschicht 103 implantiert und mittels Aktivierung hochkonzentriert, so dass die ionenimplantierte Schicht 106 im Oberflächenabschnitt der ersten Siliziumschicht 103 gebildet werden kann.
Die erste Siliziumschicht 103 ist vorzugsweise aus monokristallinem Silizium aufgebaut. Alternativ kann die erste Siliziumschicht 103 gebildet werden, indem hochdotiertes polykristallines Silizium mit einer vorbestimmten Dicke bei einer hohen Temperatur gebildet wird. Die erste und die zweite Siliziumschicht 103, 104 können gebildet werden, indem ein p-leitendes Siliziumsubstrat anstelle eines n-leitenden Siliziumsubstrats verwendet wird. Wenn beispielsweise ein p-leitendes Siliziumsubstrat als die erste und die zweite Siliziumschicht 103, 104 verwendet wird, können Bor-(B)-Ionen als Störstellen verwendet werden, um die ionenimplantierte Schicht 106 zu bilden. Gemäß einem weiteren Beispiel ist es dann, wenn ein p-leitendes Siliziumsubstrat als die erste und die zweite Siliziumschicht 103, 104 verwendet und eine Aluminiumverdrahtungsschicht gebildet wird, nicht erforderlich, eine Ionenimplantation auszuführen, um die ionenimplantierte Schicht 106 zu bilden.
Anschließend wird die erste Siliziumschicht 103 bei einem in der 6B gezeigten Prozess durch Anwendung eines photolithographischen Verfahrens und eines Trockenätzverfahrens gemustert, um den Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode, den beweglichen Elektrodenabschnitt 108, den ersten Befestigungsabschnitt 109 für eine feste Elektrode, den zweiten Befestigungsabschnitt 110 für eine feste Elektrode und den Umfangsabschnitt 111 zu bilden.
Anschließend wird bei einem in der 6C gezeigten Prozess die Isolierschicht 105, die unterhalb des Masseabschnitts 112, des Balkenabschnitts 113 und der bewegliche Elektrode 114 der ersten Siliziumschicht 103 angeordnet ist, durch Ätzen unter Verwendung eines Ätzmittels, wie beispielsweise Fluorwasserstoffsäure oder Fluorwasserstoffgas, entfernt. Folglich werden der Masseabschnitt 112, der Balkenabschnitt 113 und die bewegliche Elektrode 114 beweglich. Auf diese Weise wird das Sensorelement 100 durch Anwendung der in den 6A bis 6C gezeigten Prozesse fertig gestellt.
Anschließend wird bei einem in der 6D gezeigten Prozess ein n-leitendes monokristallines Siliziumsubstrat mit einer (100)-Ebenenausrichtung oder einer (110)-Ebenenausrichtung für das Siliziumsubstrat 303 vorbereitet. Das Siliziumsubstrat 303 kann beispielsweise einen spezifischen Widerstand von ungefähr 2 Ωcm bis ungefähr 10 Ωcm aufweisen. Anschließend wird die piezoelektrische Schicht 313 gebildet, indem Bor-(B)-Ionen in einen vorbestimmten Bereich des Siliziumsubstrats 303 implantiert werden. Ferner wird der n⁺-leitende Bereich 335 für einen ohmschen Kontakt mit dem Siliziumsubstrat 303 gebildet, indem Ionen in das Siliziumsubstrat 303 implantiert werden. Ferner werden die Isolierschichten 304, 305, wie beispielsweise eine SiO₂-Schicht, auf der ersten und der zweiten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 gebildet, indem eine Gasphasenabscheidung (CVD) oder dergleichen angewandt wird.
Anschließend wird bei einem in der 6E gezeigten Prozess ein Ätzen unter Verwendung einer Alkalilösung, wie beispielsweise Kaliumhydroxid (KOH), ausgeführt, um die Isolierschicht 304 und die Seite der ersten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 teilweise zu entfernen. Folglich wird die Membran 312 auf der Seite der zweiten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 gebildet. Ferner werden Kontaktlöcher 340, 341 derart in der Isolierschicht 305 gebildet, dass die piezoelektrische Schicht 313 und der n⁺-leitende Bereich 335 über die Kontaktlöcher 340 bzw. 341 freigelegt werden können. Auf diese Weise wird das Deckelement 300 unter Anwendung der in den 6D und 6E gezeigten Prozesse teilweise fertig gestellt.
Anschließend wird bei einem in der 7A gezeigten Prozess ein Wafer 500, auf dem mehrere Sensorelemente 100 gebildet sind, in einer Vakuumvorrichtung angeordnet. Gleichmaßen wird in Wafer 500, auf dem mehrere Deckelemente 300 angeordnet sind, in der Vakuumvorrichtung angeordnet. Anschließend wird ein Argon-(Ar)-Ionenstrahl auf die Oberfläche der ionenimplantierten Schicht 106 des Sensorelements 100 und die Oberfläche der Isolierschicht 304 des Deckelements 300 angewandt. Auf diese Weise werden die Oberflächen der ionenimplantierten Schicht 106 und der Isolierschicht 304 aktiviert.
Alternativ können die Oberflächen der ionenimplantierten Schicht 106 und der Isolierschicht 304 aktiviert werden, indem eine Plasmabehandlung unter Atmosphärendruck oder Vakuum ausgeführt wird.
Anschließend werden bei einem in der 7B gezeigten Prozess die Wafer 500 in der Vakuumvorrichtung bei einer niedrigen Temperatur zwischen Raumtemperatur und ungefähr 550°C direkt miteinander verbunden. Der Umfangsabschnitt 111 umgibt, wie vorstehend beschrieben, den gesamten Umfang des ersten Messabschnitts 102. Folglich wird versiegelte Zwischenraum 124, der zwischen den Wafern 500 gebildet wird, dann, wenn die Wafer 500 in der Vakuumvorrichtung direkt miteinander verbunden werden, unter Vakuum gehalten. Folglich kann der zweite Messabschnitt 310 als ein Drucksensor einen Druck bezüglich des Vakuums im versiegelten Zwischenraum 124 erfassen. Ferner wird ein Eintritt von Fremdkörpern, wie beispielsweise Wasser und Staub, in den versiegelten Zwischenraum 124 verhindert, so dass der versiegelte Zwischenraum 124 rein gehalten werden kann. Entsprechend kann der Eintritt von Fremdkörpern in den beweglichen Elektrodenabschnitt 108 des ersten Messabschnitts 102 im versiegelten Zwischenraum 124 verhindert werden. Folglich kann der erste Messabschnitt 102 als ein Beschleunigungssensor eine verbesserte Zuverlässigkeit aufweisen.
Bei dem in der 7B gezeigten Prozess steht der versiegelte Zwischenraum 124 unter Vakuum, da die Wafer 500 in der unter Vakuum stehenden Vakuumvorrichtung direkt miteinander verbunden werden. Alternativ kann der versiegelte Zwischenraum 124 einen vorbestimmten Druck aufweisen, indem der Druck in der Vakuumvorrichtung abgestimmt wird.
Anschließend wird bei einem in der 7C gezeigten Prozess das Deckelement 300 einem Trockenätzen unterzogen, um die Löcher 314, 318, 320 und 342 zu bilden, die jeweils durch die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303 und die Isolierschicht 304 dringen. Insbesondere können die Löcher 314, 318, 320 und 342 wie folgt gebildet werden. Zunächst wird die Isolierschicht 305 in vertikaler Richtung einem Trockenätzen unterzogen. Anschließend wird das Siliziumsubstrat 303 in vertikaler Richtung einem vertikalen Trockenätzen unterzogen. Schließlich wird die Isolierschicht 304 in vertikaler Richtungen einem Trockenätzen unterzogen. Bei diesem Prozess wird, obgleich dies nicht in der 7C gezeigt ist, das Loch 316 gebildet.
Ferner werden bei dem in der 7C gezeigten Prozess die Isolierschichten 315, 319, 321 und 343, wie beispielsweise ein SiO₂-Schicht, auf den Wänden der Löcher 314 bzw. 318 bzw. 320 bzw. 342 gebildet, indem ein CVD-Verfahren, ein Beschichtungsverfahren oder dergleichen angewandt wird. Anschließend werden die Isolierschichten 315, 319, 321 und 343, die auf den Böden der Löcher 314, 318, 320 und 342 gebildet werden, entfernt, indem ein anisotropes Ätzverfahren angewandt wird, so dass die ionenimplantierte Schicht 106 freigelegt werden kann. Bei diesem Prozess wird, obgleich dies nicht in der 7C gezeigt ist, die Isolierschicht 317 gebildet.
Anschließend werden bei einem in der 8A gezeigten Prozess die Durchgangselektroden 306, 308, 309 und 344 gebildet, indem die Löcher 314, 318, 320 und 342 mit Metall, wie beispielsweise Aluminium (Al) oder Kupfer (Cu), unter Anwendung eines CVD-Verfahrens, eines Plattierungsverfahrens oder dergleichen gefüllt werden. Ferner wird eine Metallschicht 345 (z. B. eine Aluminiumschicht) derart auf der Oberfläche der Isolierschicht 305 gebildet, dass die Kontaktlöcher 340, 341 mit Metall gefüllt werden können. Die Metallschicht 345 kann beispielsweise eine Dicke von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 1,5 μm aufweisen.
Bei diesem Prozess wird, obgleich dies nicht in der 8A gezeigt ist, die Durchgangselektrode 307 gebildet. Gemäß der ersten Ausführungsform werden die Metallschicht 345 und eine Metallschicht für die Durchgangselektroden 306 bis 309 und 344 bei demselben Prozess gebildet. Alternativ können die Metallschicht 345 und die Metallschicht für die Durchgangselektroden 306 bis 309 und 344 bei verschiedenen Prozessen gebildet werden. Die Metallschicht 345 und die Metallschicht für die Durchgangselektroden 306 bis 309 und 344 können aus verschiedenen Metallen, wie beispielsweise Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Wolfram (W), Germanium (Ge) und Indium (In), aufgebaut sein.
Anschließend werden bei einem in der 8B gezeigten Prozess der Querdraht 322, die Drähte 326, 330 und 337, die dritte Beschleunigungssensorkontaktstelle 334 und die vierte Drucksensorkontaktstelle 336 gebildet, indem die Metallschicht 345 auf der Isolierschicht 305 gemustert wird. Insbesondere wird ein nicht erforderlicher Teil der Metallschicht 345 unter Anwendung eines photolithographischen Verfahrens und eines Ätzverfahrens entfernt. Die Drähte 324, 328 und 331, die Beschleunigungssensorkontaktstellen 325, 327 und 338 und die Drucksensorkontaktstellen 329, 332 und 333 werden, obgleich dies nicht in der 8B gezeigt ist, bei diesem Prozess gebildet. Da keine weitere Struktur auf der Isolierschicht 305 vorhanden ist, können die Drähte und die Kontaktstellen, die gebildet werden, indem die Metallschicht 345 gemustert wird, eine hohe Layoutflexibilität aufweisen.
Die feste Elektrode 117 des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode ist zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungsabschnitt 118, 119 angeordnet. Folglich ist es schwierig, einen Draht zur elektrischen Verbindung der Verdrahtungsabschnitte 120, 122 des ersten und des zweiten Befestigungsabschnitts 118, 19 anzuordnen.
Gemäß der ersten Ausführungsform werden die Potentiale des ersten und des zweiten Befestigungsabschnitts 118, 119 über die erste und die zweite Durchgangselektrode 306, 307 auf die Isolierschicht 305 übertragen und werden die Durchgangselektroden 306, 307 über den Querdraht 322 auf der Isolierschicht 305 elektrisch mit einander verbunden. Bei solch einem Ansatz kann das Anordnen des Drahtes zur elektrischen Verbindung der Verdrahtungsabschnitte 120, 122 ausgeführt werden, ohne die feste Elektrode 117 zu meiden (wie beispielsweise zu umgehen). D. h., das Anordnen bzw. das Layout des Drahtes zur elektrischen Verbindung der Verdrahtungsabschnitte 120, 122 kann ausgeführt werden, ohne den Aufbau des Sensorelements 100 zu berücksichtigen. Folglich kann der Querdraht 322 beispielsweise, wie in 1 gezeigt, derart angeordnet werden, dass er sich parallel zur Oberfläche der Isolierschicht 305 erstreckt, indem er die feste Elektrode 117 des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode überquert. Da der Querdraht 322 derart angeordnet werden kann, dass er die kürzeste Länge aufweist, kann eine parasitäre Kapazität des Querdrahts 322 derart verringert werden, dass eine Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung verbessert werden kann. Da der Querverdrahtungsabschnitt 323 zur elektrischen Verbindung der Befestigungsabschnitte 118, 119 des Sensorelements 100, wie vorstehend beschrieben, im Deckelement 300 gebildet wird, kann das Anordnen bzw. Layout des Querverdrahtungsabschnitts 323 vereinfacht werden.
Anschließend wird die Passivierungsschicht 339, wie beispielsweise eine SiO₂-Schicht oder eine SiN-Schicht, unter Anwendung eines Plasma-CVD-Verfahrens oder dergleichen auf der Isolierschicht 305 gebildet. Anschließend werden Öffnungen derart in der Passivierungsschicht 339 gebildet, dass die Kontaktstellen freigelegt werden können. Anschließend wird der Wafer 500 in einzelne Halbleitervorrichtungen in Form von Chips vereinzelt. Auf diese Weise wird die Halbleitervorrichtung fertig gestellt.
Die Halbleitervorrichtung kann über die freigelegten Kontaktstellen unter Anwendung eines Drahtbondverfahrens, eines Flip-Chip-Verbindungsverfahrens oder dergleichen elektrisch mit einer externen Schaltung verbunden werden.
Nachstehend wird beschrieben, wie die Halbleitervorrichtung eine Beschleunigung und einen Druck erfasst.
Die Beschleunigung wird vom ersten Messabschnitt 102 erfasst. Insbesondere wird der Masseabschnitt 112 dann, wenn die Beschleunigung auf den Masseabschnitt 112 aufgebracht wird, senkrecht zur Längsrichtung der beweglichen Elektrode 114 ver schoben. Dies führt dazu, dass sich ein Abstand zwischen der beweglichen Elektrode 114 und jeder der festen Elektroden 117, 121 und 123 ändert. Folglich ändert sich eine Kapazität zwischen der bewegliche Elektrode 114 und jeder der festen Elektroden 117, 121 und 123 mit der Änderung des Abstands. Demgemäß kann die Beschleunigung in einer Richtung parallel zur Oberfläche des Sensorelements 100 erfasst werden, indem die Kapazitätsänderung erfasst wird.
Der Druck wird vom zweiten Messabschnitt 310 erfasst. Insbesondere ändert sich dann, wenn der Druck auf die Membran 312 des Deckelements 300 aufgebracht wird, der Widerstand der piezoelektrischen Schichten 313 in Übereinstimmung mit dem absoluten Druck, der einer Differenz zwischen dem aufgebrachten Druck und einem Vakuumdruck im versiegelten Zwischenraum 124 entspricht.
Gemäß der ersten Ausführungsform werden die Verdrahtungsabschnitte 120, 122 des ersten und des zweiten Befestigungsabschnitts 118, 119 des Sensorelements 100, wie vorstehend beschrieben, über den Querverdrahtungsabschnitt 323 des Deckelements 300 elektrisch miteinander verbunden.
Die erste und die zweite Durchgangselektrode 306, 307 und der Querdraht 322 des Querverdrahtungsabschnitts 323 sind in der Richtung, in welcher das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 geschichtet sind, in einer von der Schicht des ersten und des zweiten Befestigungsabschnitts 118, 119 verschiedenen Schicht angeordnet. Folglich kann der Querverdrahtungsabschnitt 323 zur elektrischen Verbindung des ersten und des zweiten Befestigungsabschnitts 118, 119, obgleich der erste Befestigungsabschnitt 109 für eine feste Elektrode zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungsabschnitt 118, 119 angeordnet ist, angeordnet werden, ohne den ersten Befestigungsabschnitt 109 für eine feste Elektrode zu meiden. Das Layout bzw. Anordnen des Querverdrahtungsabschnitts 323 in der Richtung parallel zur Oberfläche 101 des Sensorelements 100 wird nicht durch den Aufbau der Schicht, in welcher der erste und der zweite Befestigungsabschnitt 118, 119 gebildet sind, beeinflusst. Folglich kann das Anordnen des Querverdrahtungsabschnitts 323 selbst dann, wenn der Querverdrahtungsabschnitt 323 derart angeordnet wird, dass er sich parallel zur Oberfläche 101 des Sensorelements 100 erstreckt, vereinfacht werden.
Insbesondere erstreckt sich der Querdraht 322 des Querverdrahtungsabschnitts 323 parallel zur Oberfläche 101 des Sensorelements 100, indem er den ersten Befestigungsabschnitt 109 für eine feste Elektrode überquert. Folglich wird das Anordnen des Querdrahts 322 derart vereinfacht, dass der Querdraht 322 die kürzeste Länge aufweisen kann. Bei solch einem Ansatz kann die parasitäre Kapazität des Querverdrahtungsabschnitts 323 verringert werden.
Ferner ist der erste Messabschnitt 102 als ein Beschleunigungssensor 102 gemäß der ersten Ausführungsform im versiegelten Zwischenraum 124 angeordnet, der durch das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 gebildet wird. Da der versiegelte Zwischenraum 124 einen Eintritt von Fremdkörpern in den ersten Messabschnitt 102 verhindert, kann die Halbleitervorrichtung eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Ferner weist das Sensorelement 100 gemäß der ersten Ausführungsform keinen Zwischenraum für einen Draht zur elektrischen Verbindung des ersten und des zweiten Befestigungsabschnitts 118, 119 auf. Folglich kann das Sensorelement 100 in der Richtung parallel zur Oberfläche 101 des Sensorelements 100 in der Größe verringert werden. Ferner wird das Potential des zweiten Befestigungsabschnitts 110 für eine feste Elektrode in der Richtung, in welcher das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 geschichtet sind, übertragen. Folglich kann die Länge des zweiten Befestigungsabschnitts 110 für eine feste Elektrode, der sich parallel zur Oberfläche 101 des Sensorelements 100 erstreckt, verringert werden. Demgemäß kann die Halbleitervorrichtung in der Richtung parallel zur Oberfläche 101 des Sensorelements 100 in der Größe verringert werden.
Der erste Befestigungsabschnitt 118 kann einem ersten Abschnitt in den Ansprüchen entsprechen, der zweite Befestigungsabschnitt 119 kann einem zweiten Abschnitt in den Ansprüchen entsprechen, und das Siliziumsubstrat 303 des Deckelements 300 kann einem Substrat in den Ansprüchen entsprechen.
(Zweite Ausführungsform)
Nachstehend wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 beschrieben. 9 zeigt eine Draufsicht der Halbleitervorrichtung, 10 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in der 9, und 11 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie XI-XI in der 9. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich wie folgt zusammengefasst von der ersten Ausführungsform. Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Querdraht 322 auf der Isolierschicht 305 gebildet. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist der Querdraht 322 demgegenüber auf der Isolierschicht 304 gebildet.
Das Sensorelement 100 der zweiten Ausführungsform weist den gleichen Aufbau wie das Sensorelement 100 der ersten Ausführungsform auf. Folglich entspricht ein planares Layout des Sensorelements 100, das in der 9 gezeigt ist, einem planaren Layout des Sensorelements 100, das in der 4 gezeigt ist. Ungleich der ersten Ausführungsform wird die ionenimplantierte Schicht 106 jedoch nicht im Oberflächenabschnitt der ersten Siliziumschicht 103 gebildet. Folglich definiert eine Oberfläche der ersten Siliziumschicht 103 die Oberfläche 101 des Sensorelements 100.
Gleich der ersten Ausführungsform weist das Deckelement 300 den zweiten Messabschnitt 310 mit der Membran 312 und der in der Membran 312 gebildeten piezoelektrischen Schichten 313 auf. Ein Draht zur elektrischen Verbindung von Abschnitten des Sensorelements 100 ist, wie in den 10 und 11 gezeigt, auf der Isolierschicht 304 des Deckelements 300 gebildet.
Insbesondere sind der Querdraht 322, der erste Draht 324 und der zweite Draht 326, wie in 9 gezeigt, auf der Isolierschicht 304 gebildet. Der Querdraht 322 verbindet den ersten Befestigungsabschnitt 118 elektrisch mit dem zweiten Befestigungsabschnitt 119. Der erste Draht 324 verbindet die Querdrähte 322 miteinander. Der zweite Draht 326 verbindet die ersten Befestigungsabschnitte 109 für eine feste Elektrode miteinander. Ferner ist ein siebter Draht 346 auf der Isolierschicht 304 gebildet. Der siebte Draht 346 ist entsprechend dem Umfangsabschnitt 111 des Sensorelements 100 angeordnet und umgibt den gesamten Umfang des Querdrahts 322. Der Querdraht 222, der erste Draht 324, der zweite Draht 326 und der siebte Draht 346 können beispielsweise aus einem n⁺-leitenden hochdotierten polykristallinen Silizium aufgebaut sein.
Eine Isolierschicht 347, wie beispielsweise eine SiO₂-Schicht, ist auf der Isolierschicht 304 gebildet, und der Querdraht 322, der erste Draht 324, der zweite Draht 326 und der siebte Draht 346 sind mit der Isolierschicht 347 bedeckt. Die Isolierschicht 347 weist Öffnungen auf, an denen der Querdraht 322, der zweite Draht 326 und der siebte Draht 346 freigelegt sind.
Ein erster Verbindungsabschnitt 348 und ein zweiter Verbindungsabschnitt 349 sind auf der Isolierschicht 347 angeordnet und elektrisch mit dem Querdraht 322 verbunden, der über die Öffnungen der Isolierschicht 347 freigelegt ist. Der erste und der zweite Verbindungsabschnitt 348, 349 und der Querdraht 322 bilden den Querverdrahtungsabschnitt 323.
Ferner sind ein dritter Verbindungsabschnitt 350 und ein vierter Verbindungsabschnitt 351 auf der Isolierschicht 347 gebildet. Der dritte Verbindungsabschnitt 350 ist mit dem zweiten Draht 326 verbunden, der über die Öffnungen der Isolierschicht 347 freigelegt ist. Der vierte Verbindungsabschnitt 351 ist mit dem siebten Draht 346 verbunden, der über die Öffnungen der Isolierschicht 347 freigelegt ist.
Der erste bis vierte Verbindungsabschnitt 348 bis 351 können beispielsweise aus einem n⁺-leitenden hochdotierten polykristallinen Silizium aufgebaut sein. Gemäß der zweiten Ausführungsform definieren die Oberflächen des ersten bis vierten Verbindungsabschnitts 348 bis 351 die erste Oberfläche 301 des Deckelements 300.
Die erste Oberfläche 301 des Deckelements 300 ist direkt mit der ersten Siliziumschicht 103 des Sensorelements 100 verbunden. Insbesondere ist der erste Verbindungsabschnitt 348 mit dem Verdrahtungsabschnitt 120 des ersten Befestigungsabschnitts 118 und der zweite Verbindungsabschnitt 349 mit dem Verdrahtungsabschnitt 122 des zweiten Befestigungsabschnitts 119, der vom ersten Befestigungsabschnitt 109 für eine feste Elektrode umgeben wird, verbunden. Folglich sind die Verdrahtungsabschnitte 120, 122 des ersten und des zweiten Befestigungsabschnitts 118, 119 über den Querverdrahtungsabschnitt 323 elektrisch miteinander verbunden. Ferner ist der dritte Verbindungsabschnitt 350 mit dem Verdrahtungsabschnitt 116 des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode verbunden.
Ferner ist der vierte Verbindungsabschnitt 351 derart mit dem Umfangsabschnitt 111 verbunden, dass der versiegelte Zwischenraum 124 durch das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 gebildet werden kann. Folglich ist der erste Messabschnitt 102 im versiegelten Zwischenraum 124 angeordnet. Der erste bis vierte Verbindungsabschnitt 348 bis 351 können dazu dienen, einen Abstand zwischen der Isolierschicht 347 des Deckelements 300 und der Oberfläche 101 des Sensorelements 100 zu vergrößern, um so zu verhindern, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 des ersten Messabschnitts 102 gegen die Isolierschicht 347 schlägt.
Gemäß der zweiten Ausführungsform werden die Potentiale des Querverdrahtungsabschnitts 347, des ersten Drahtes 324, des zweiten Drahtes 326 und des siebten Drahtes 346 über Durchgangselektrode derart nach Außerhalb der Isolierschicht 305 übertragen, dass der Querverdrahtungsabschnitt 323, der erste Draht 324, der zweite Draht 326 und der siebte Draht 346 elektrisch mit einer externen Schaltung verbunden werden können.
Insbesondere weist das Deckelement 300, wie in 10 gezeigt, ein Loch 342 auf, das durch die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303 und die Isolierschicht 304 dringt. Das Loch 342 ist entsprechend dem Querverdrahtungsabschnitt 323 angeordnet. Eine Isolierschicht 343 ist auf einer Wand des Lochs 342 gebildet, und eine fünfte Durchgangselektrode 344 ist auf der Isolierschicht 343 gebildet. Ein erstes Ende der fünften Durchgangselektrode 344 ist elektrisch mit dem Querverdrahtungsabschnitt 323 verbunden.
Ferner weist das Deckelement 300, wie in 11 gezeigt, ein Loch 352 auf, das durch die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303 und die Isolierschicht 304 dringt. Das Loch 352 ist entsprechend dem zweiten Draht 326 und dem dritten Verbindungsabschnitt 350 angeordnet. Eine Isolierschicht 353 ist auf einer Wand des Lochs 352 gebildet, und eine sechste Durchgangselektrode 354 ist auf der Isolierschicht 353 gebildet.
Ein erstes Ende der sechsten Durchgangselektrode 354 ist elektrisch mit dem zweiten Draht 326 verbunden.
Ferner weist das Deckelement 300 ein Loch 355 auf, das durch die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303 und die Isolierschicht 304 dringt. Das Loch 355 ist entsprechend dem Umfangsabschnitt 111 angeordnet. Eine Isolierschicht 356 ist auf einer Wand des Lochs 355 gebildet, und eine siebte Durchgangselektrode 357 ist auf der Isolierschicht 356 gebildet. Ein erstes Ende der siebten Durchgangselektrode 357 ist elektrisch mit dem siebten Draht 346 verbunden.
Zweite Enden der fünften bis siebten Durchgangselektrode 344, 354 und 357 sind auf der zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 angeordnet und gemustert, um Kontaktstellen zu bilden. Folglich können der Querverdrahtungsabschnitt 323, der erste Draht 324, der zweite Draht 326 und der siebte Draht 346 über die fünfte bis siebte Durchgangselektrode 344, 354 und 357 elektrisch mit einer externen Schaltung verbunden werden.
Ferner ist ein Draht auf der Isolierschicht 305 an einer Position entsprechend dem Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode gebildet und ist ein Verbindungsabschnitt auf dem Draht gebildet. Dieser Verbindungsabschnitt ist mit dem Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode verbunden. Ferner ist eine Durchgangselektrode im Deckelement 300 gebildet. Ein erstes Ende der Durchgangselektrode ist mit dem Draht verbunden, und ein zweites Ende der Durchgangselektrode ist auf der zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 angeordnet. Folglich kann der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode elektrisch mit einer externen Schaltung verbunden werden.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der in den 9 bis 11 gezeigten Halbleitervorrichtung unter Bezugnahme auf die 12A bis 14 beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die 12A bis 14 Querschnittsansichten entlang der Linie X-X in der 9 zeigen. Bei dem Verfahren werden, wie in 5 gezeigt, mehrere Halbleitervorrichtungen auf einem Wafer 500 gebildet und der Wafer 500 anschließend in einzelne Halbleitervorrichtungen in Form von Chips vereinzelt.
Zunächst wird bei einem in der 12A gezeigten Prozess ein n-leitendes monokristallines Siliziumsubstrat 303 mit einer (110)-Ebenenausrichtung für das Siliziumsubstrat 303 vorbereitet. Anschließend wird die piezoelektrische Schicht 313 gebildet, indem Bor-(B)-Ionen in einen vorbestimmten Bereich des Siliziumsubstrats 303 implantiert werden, gleich dem in der 6D gezeigten Prozess. Anschließend werden die Isolierschichten 304, 305 jeweils auf der ersten und der zweiten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 gebildet, indem ein CVD-Verfahren, ein thermisches Oxidationsverfahren oder dergleichen angewandt wird. Jede der Isolierschichten 304, 305 weist beispielsweise die Dicke von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 3 μm auf. Anschließend wird eine n⁺-leitende erste polykristalline Siliziumschicht 358 unter Anwendung eines CVD-Verfahrens auf der Isolierschicht 304 gebildet. Die erste polykristalline Siliziumschicht 358 ist mit Störstellen, wie beispielsweise Arsen (As) und Phosphor (P), hoch dotiert und weist die Dicke von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 3 μm auf.
Anschließend wird bei einem in der 12B gezeigten Prozess eine Verdrahtungsschicht, welche den Querdraht 322, den ersten Draht 324, den zweiten Draht 326 und den siebten Draht 346 aufweist, gebildet, indem die erste polykristalline Siliziumschicht 358 gemustert wird. Anschließend wird die Isolierschicht 347, wie beispielsweise eine SiO₂-Schicht, unter Anwendung eines CVD-Verfahrens auf der Verdrahtungsschicht gebildet und werden die Öffnungen an Positionen entsprechend den Verbindungsabschnitten 348 bis 351 in der Isolierschicht 347 gebildet.
Anschließend wird bei einem in der 12C gezeigten Prozess eine n⁺-leitende zweite polykristalline Siliziumschicht 359 auf der Isolierschicht 347 und der Verdrahtungsschicht, die über die Öffnungen der Isolierschicht 347 freigelegt ist, gebildet, gleich dem in der 12A gezeigten Prozess. Es sollte beachtet werden, dass die zweite polykristalline Siliziumschicht 359 derart gebildet wird, dass die Dicke der zweiten polykristallinen Siliziumschicht 359 eine Dicke der ersten polykristallinen Siliziumschicht 358 überschreiten kann. Anschließend wird eine Oberfläche der zweiten polykristallinen Siliziumschicht 359 unter Anwendung eines chemisch mechanischen Polierverfahrens (CMP) auf Hochglanz planpoliert.
Anschließend werden bei einem in der 12D gezeigten Prozess der erste bis vierte Verbindungsabschnitt 348 bis 351 gebildet, indem die zweite polykristalline Siliziumschicht 359 gemustert wird. Der erste bis vierte Verbindungsabschnitt 348 bis 351 werden mit dem Verdrahtungsabschnitt 120 des ersten Befestigungsabschnitts 118 bzw. mit dem Verdrahtungsabschnitt 122 des zweiten Befestigungsabschnitts 119 bzw. mit dem Verdrahtungsabschnitt 116 des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode bzw. mit dem Umfangsabschnitt 111 verbunden. Auf diese Weise wird der Querverdrahtungsabschnitt 323 mit dem ersten und dem zweiten Verbindungsabschnitt 348, 349 und dem Querdraht 322 gebildet. Ferner wird bei diesem Prozess der mit dem Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode verbundene Verdrahtungsabschnitt gebildet, indem die zweite polykristalline Siliziumschicht 359 gemustert wird. Die Oberflächen der Verbindungsabschnitte 348 bis 351 definieren die erste Oberfläche 301 des Deckelements 300.
Die Verbindungsabschnitte 348 bis 351 und die Isolierschicht 347 bilden einen Zwischenraum. Der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode, der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 und der erste und der zweite Befestigungsabschnitt 109, 110 für eine feste Elektrode des ersten Messabschnitts 102 sind dem Zwischenraum gegenüberliegend angeordnet.
Der Vertiefungsabschnitt 311 wird, obgleich dies nicht in der Zeichnung gezeigt ist, gebildet, indem die zweite polykristalline Siliziumschicht 359, die Isolierschicht 347 und die Isolierschicht 304 entfernt werden und das Siliziumsubstrat 303 teilweise entfernt wird. Folglich wird das Siliziumsubstrat 303 derart verdünnt, dass die Membran 312 gebildet werden kann.
Anschließend wird bei einem in der 13A gezeigten Prozess das Sensorelement 100 gebildet, indem die in den 6A bis 6C gezeigten Prozesse ausgeführt werden. Es sollte beachtet werden, dass eine Ionenimplantation von n⁺-leitenden Ionen in die Oberfläche der ersten Siliziumschicht 103 nicht ausgeführt wird. Ein Grund hierfür ist, dass das Silizium der ersten Siliziumschicht 103 bei einer geringen Temperatur bei einem nachfolgenden Prozess direkt mit dem Silizium der Verbindungsabschnitte 348 bis 351 des Deckelements 300 verbunden wird. D. h., gemäß der zweiten Ausführungs form ist eine Oberfläche direkter Verbindung zwischen dem Sensorelement 100 und dem Deckelement 300 Silizium. Da die Verbindungsabschnitte 348 bis 351 hochdotiert sind, kann eine ausreichende elektrische Verbindung erzielt werden, ohne dass eine Ionenimplantation ausgeführt wird.
Anschließend werden bei einem in der 14B gezeigten Prozess die Oberfläche 101 des Sensorelements 100 und die erste Oberfläche 301 des Deckelements 300 unter Anwendung einer Argon-(Ar)-Ionenbestrahlung, einer Argon-Plasma-Behandlung oder dergleichen aktiviert. Alternativ können die Oberfläche 101 des Sensorelements 100 und die erste Oberfläche 301 des Deckelements 300 unter Verwendung einer anderen Art von Gas, wie beispielsweise Stickstoffgas (N₂), Neongas (Ne) oder Wasserstoffgas (H₂), wie im Falle von Argongas aktiviert werden. Anschließend werden die Oberfläche 101 des Sensorelements 100 und die erste Oberfläche 301 des Deckelements 300 in einem Vakuum direkt miteinander verbunden. Folglich werden der erste bis vierte Verbindungsabschnitt 348 bis 351 des Deckelements 300 entsprechend mit den Verdrahtungsabschnitten 120, 122 und 116 und dem Umfangsabschnitt 111 des Sensorelements 100 verbunden.
Da das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 in einem Vakuum miteinander verbunden werden, steht der versiegelte Zwischenraum 124, der durch das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 gebildet wird, unter Vakuum.
Anschließend wird bei einem in der 14 gezeigten Prozess das Loch 342, das durch die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303 und die Isolierschicht 304 dringt, wie bei dem in der 7C gezeigten Prozess gebildet. Anschließend wird die Isolierschicht 343, wie beispielsweise eine SiO₂-Schicht, auf der Wand des Lochs 342 gebildet. Anschließend wird die Durchgangselektrode 344 gebildet, indem das Loch 342 mit Metall gefüllt wird. Die Löcher 352, 355, die Isolierschichten 353, 356 und die Durchgangselektroden 354, 357 werden, obgleich dies nicht in der 14 gezeigt ist, bei diesem Prozess gebildet.
Anschließend werden die zweiten Enden der Durchgangselektroden 344, 354 und 357 in der Form von Kontaktstellen gebildet, indem die Metallschicht 345 auf der Iso lierschicht 305 gemustert wird. Auf diese Weise wird die in den 9 bis 11 gezeigte Halbleitervorrichtung fertig gestellt.
Gemäß der zweiten Ausführungsform dient der Querverdrahtungsabschnitt 323, wie bei der ersten Ausführungsform, dazu, die Verdrahtungsabschnitt 120 des ersten Befestigungsabschnitts 118 elektrisch mit dem Verdrahtungsabschnitt 122 des zweiten Befestigungsabschnitts 119 des Sensorelements 100 zu verbinden. Ungleich der ersten Ausführungsform ist der Querdraht 322 auf der Isolierschicht 304 des Deckelements 300 angeordnet. Da für den Querdraht 322 auf der Isolierschicht 305 kein Hindernis vorhanden ist, weist der Querdraht 322 eine hohe Layoutflexibilität auf. Folglich kann der Querdraht 322 zur elektrischen Verbindung der Verdrahtungsabschnitte 120, 122 derart angeordnet werden, dass er sich parallel zur Oberfläche 101 des Sensorelements 100 erstreckt, indem er den Verdrahtungsabschnitt 116 überquert, der zwischen den Verdrahtungsabschnitten 120, 122 angeordnet ist. Folglich kann das Layout des Querdrahts 322 in der Richtung parallel zur Oberfläche 101 des Sensorelements 100 vereinfacht werden.
Ferner werden die Durchgangselektroden 344, 354 und 357 gemäß der zweiten Ausführungsform derart im Deckelement 300 gebildet, dass die Potentiale des Querverdrahtungsabschnitts 323, des ersten Drahtes 324, des zweiten Drahtes 326 und des siebten Drahtes 346 auf die zweite Oberfläche 302 des Deckelements 300 übertragen werden können. Bei solch einem Ansatz kann das Sensorelement 100 unter Verwendung der zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 elektrisch mit einer externen Schaltung verbunden werden.
Ferner können die im Deckelement 300 gebildeten Verbindungsabschnitte 348 bis 351 als Abstandshalter zur Erhöhung des Abstands zwischen der Isolierschicht 347 und dem Sensorelement 100 dienen. Folglich wird eine parasitäre Kapazität, die zwischen dem Sensorelement 100 und dem Deckelement 300 vorhanden ist, derart verringert, dass die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung verbessert werden kann. Ferner wird der Zwischenraum mit der Größe in Abhängigkeit der Dicke der Verbindungsabschnitte 348 bis 351 zwischen dem Sensorelement 100 und dem Deckelement 300 gebildet. Der Zwischenraum verhindert, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 des Sensor elements 100 gegen das Deckelement 300 schlägt. Da es ist erforderlich ist, zusätzlichen Raum zu bilden, um zu verhindern, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 des Sensorelements 100 gegen das Deckelement 300 schlägt, werden die Fertigungsprozesse derart vereinfacht, dass die Fertigungskosten gesenkt werden können.
(Dritte Ausführungsform)
Nachstehend wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 15 beschrieben. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich wie folgt zusammengefasst von den vorherigen Ausführungsformen. Gemäß der dritten Ausführungsform ist der Querverdrahtungsabschnitt auf der Seite der ersten Oberfläche 301 des Deckelements 300 angeordnet und ist ein IC-(integrierte Schaltung)-Abschnitt anstelle des zweiten Messabschnitts 310 im Deckelement 300 gebildet.
15 zeigt eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung entlang der Linie XI-XI in der 9. Wie in 15 gezeigt, ist ein IC-(integrierte Schaltung)-Abschnitt 360 im Siliziumsubstrat 303 des Deckelements 300 gebildet. Der IC-Abschnitt 360 unterzieht ein Erfassungssignal des ersten Messabschnitts 102 einer Signalverarbeitung.
Der IC-Abschnitt 360 ist in einem Oberflächenabschnitt des Siliziumsubstrats 303 auf der Seite der zweiten Oberfläche gebildet. Der IC-Abschnitt 360 wird unter Anwendung eines gewöhnlichen Halbleiterfertigungsprozesses im Siliziumsubstrat 303 gebildet, bevor die Isolierschichten 304, 305 auf der ersten und der zweiten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 gebildet werden.
Ein für den IC-Abschnitt 360 verwendeter achter Draht 361 ist auf der Seite der zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 gebildet. Der achte Draht 361 ist auf der Isolierschicht 305 und in Öffnungen der Isolierschicht 305 angeordnet. Der achte Draht 361 wird zu dem Zeitpunkt gebildet, wenn die zweiten Enden der Durchgangselektroden 344, 354 und 357 gemustert werden, um die Kontaktstellen zu bilden. In den IC-Abschnitt 360 integrierte Schaltungen werden über den achten Draht 361 elektrisch verbunden. Ferner werden der IC-Abschnitt 360 und der erste Messabschnitt 102 über den achten Draht 361 elektrisch verbunden.
Gemäß der dritten Ausführungsform weist das Deckelement 300, wie vorstehend beschrieben, den IC-Abschnitt 360 auf. Bei solch einem Ansatz kann die Halbleitervorrichtung eine physikalische Größe erfassen und Daten an eine externe Schaltung ausgeben, indem sie die erfasste physikalische Größe einer Signalverarbeitung unterzieht.
(Vierte Ausführungsform)
Nachstehend wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 16 und 17 beschrieben. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich wie folgt zusammengefasst von den vorherigen Ausführungsformen. Gemäß der vierten Ausführungsform ist der Querverdrahtungsabschnitt 323, der auf der Seite der ersten Oberfläche 301 des Deckelements 300 angeordnet ist, aufgehängt.
16 zeigt eine Draufsicht der Halbleitervorrichtung, und 17 zeigt eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung entlang der Linie XVII-XVII in der 16.
Das Sensorelement 100 der vierten Ausführungsform weist den gleichen Aufbau wie das Sensorelement 100 der ersten Ausführungsform auf. Folglich entspricht ein planares Layout des Sensorelements 100, das in der 16 gezeigt ist, einem planaren Layout des Sensorelements 100, das in der 4 gezeigt ist. Die Oberfläche der ersten Siliziumschicht 103 definiert die Oberfläche 101 des Sensorelements 100.
Gleich der zweiten Ausführungsform weist das Deckelement 300 den zweiten Messabschnitt 310 mit der Membran 312 und der in der Membran 312 gebildeten piezoelektrischen Schichten 313 auf.
Die Isolierschicht 304 ist auf der ersten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 gebildet. Es sollte beachtet werden, dass die Dicke der Isolierschicht 304 bei der vierten Ausführungsform größer als bei der zweiten Ausführungsform ist. Der Querdraht 322, der erste Draht 324 und der zweite Draht 326 sind auf der Isolierschicht 304 gebildet.
Die Isolierschicht 304 ist, wie in 17 gezeigt, derart gemustert, dass sie einen Umfangsverbindungsabschnitt 362 und einen Antennendrahtverstärkungsabschnitt 363 bildet. Der Umfangsverbindungsabschnitt 362 ist entsprechend dem siebten Draht 346 und dem vierten Verbindungsabschnitt 351 angeordnet. Der Antennendrahtverstärkungsabschnitt 363 ist, wie in 16 gezeigt, entsprechend einem Teil des ersten Drahtes 324, einem Teil des zweiten Drahtes 326, dem ersten Verbindungsabschnitt 348 und dem zweiten Verbindungsabschnitt 349 angeordnet.
Der Antennendrahtverstärkungsabschnitt 363, der entsprechend dem ersten und dem zweiten Verbindungsabschnitt 348, 349 angeordnet ist, hält den Querdraht 322 des Querverdrahtungsabschnitts 323 derart, dass der Querdraht 322 durch den Antennendrahtverstärkungsabschnitt 363 hängend angeordnet werden kann. In diesem Fall wird das Gewicht des Querdrahts 322 vorzugsweise verringert. Folglich sind, wie in 16 gezeigt, zwei Öffnungen derart im Querdraht 322 gebildet, dass drei Drähte parallel angeordnet werden können. Die Öffnungen des Querdrahtes 322 können nicht nur das Gewicht des Querdrahtes 322, sondern ebenso eine parasitäre Kapazität, die zwischen dem Querdraht 322 und dem Siliziumsubstrat 303 vorhanden ist, verringern.
Der entsprechend dem Teil des ersten Drahtes 324 angeordnete Antennendrahtverstärkungsabschnitt 363 hält den ersten Draht 324 am Siliziumsubstrat 303, um zu verhindern, dass der erste Draht 324 gebrochen oder gebogen wird.
Der Querdraht 322 und der erste Draht 324 werden, wie vorstehend beschrieben, durch den Antennendrahtverstärkungsabschnitt 363 am Siliziumsubstrat 303 gehalten. Folglich ist ein Zwischenraum zwischen dem Siliziumsubstrat 303 und dem Querdraht 322 und zwischen dem Siliziumsubstrat 303 und dem ersten Draht 324 vorhanden. D. h., der Querdraht 322 und der erste Draht 324 werden oberhalb des Siliziumsubstrats 303 aufgehängt wird. Folglich kann die zwischen dem Querdraht 322 und dem Siliziumsubstrat 303 vorhandene parasitäre Kapazität verringert werden.
Die fünfte Durchgangselektrode 344 ist im Deckelement 300 gebildet. Das Potential des vom Antennendrahtverstärkungsabschnitt 363 gehaltenen Querdrahts 322 kann über die fünfte Durchgangselektrode 344 auf die zweite Oberfläche 302 des Deckelements 300 übertragen werden.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der in den 16 und 17 gezeigten Halbleitervorrichtung unter Bezugnahme auf die 18A bis 19 beschrieben. Bei dem Verfahren werden, wie in 5 gezeigt, mehrere Halbleitervorrichtungen auf einem Wafer 500 gebildet und der Wafer 500 anschließend in einzelne Halbleitervorrichtungen in Form von Chips vereinzelt.
Zunächst wird das Sensorelement 100 unter Anwendung der in den 6A bis 6C gezeigten Prozesse gebildet. Ferner wird das Deckelement 300 mit der Membran 12 unter Anwendung der in den 12A bis 12C gezeigten Prozesse gebildet. Es sollte beachtet werden, dass bei dem in der 12A gezeigten Prozess die Isolierschicht 304 derart gebildet wird, dass die Dicke der Isolierschicht 304 bei der vierten Ausführungsform größer als bei der zweiten Ausführungsform ist. Folglich nimmt ein Abstand zwischen dem Siliziumsubstrat 303 und sowohl dem Querdraht 322 als auch dem ersten Draht 324 bei der vierten Ausführungsform einen größeren Wert als bei der zweiten Ausführungsform an.
Anschließend wird bei einem in der 18A gezeigten Prozess die Isolierschicht 304 gemustert, um den Umfangsverbindungsabschnitt 362 und den Antennendrahtverstärkungsabschnitt 363 zu bilden. Insbesondere werden der Umfangsverbindungsabschnitt 362 und der Antennendrahtverstärkungsabschnitt 363 auf die vollständige Entfernung der Isolierschicht 347 auf der Isolierschicht 304 folgend gebildet, indem die Isolierschicht 304 teilweise entfernt wird. Dies führt dazu, dass der siebte Draht 346 vom Umfangsverbindungsabschnitt 362 gehalten wird. Ferner werden der Querdraht 322 und der erste und der zweite Draht 324, 326 teilweise vom Antennendrahtverstärkungsabschnitt 363 gehalten, derart, dass der Querdraht 322 und der erste und der zweite Draht 324, 326 oberhalb des Siliziumsubstrats 303 aufgehängt werden können.
Anschließend werden bei einem in der 18B gezeigten Prozess das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 wie bei dem in der 13B gezeigten Prozess direkt miteinander verbunden.
Anschließend wird bei einem in der 19 gezeigten Prozess das Loch 342, das durch die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303 und die Isolierschicht 304 dringt, wie bei dem in der 14 gezeigten Prozess gebildet. Anschließend wird die Isolierschicht 343 auf der Wand des Lochs 342 gebildet. Anschließend wird die Durchgangselektrode 344 gebildet, indem das Loch 342 mit Metall gefüllt wird. Die Löcher 352, 355, die Isolierschichten 353, 356 und die Durchgangselektrode 354, 357 werden, obgleich dies nicht in der 19 gezeigt ist, bei diesem Prozess gebildet. Anschließend werden die Kontaktstellen der Durchgangselektrode 344, 354 und 357 gebildet, indem die Metallschicht 345 auf der Isolierschicht 305 gemustert wird. Auf diese Weise wird die in den 16 und 17 gezeigte Halbleitervorrichtung fertig gestellt.
Gemäß der vierten Ausführungsform wird die Isolierschicht 304, wie vorstehend beschrieben, derart teilweise entfernt, dass die Isolierschicht 304 entsprechend den Verbindungsabschnitten 348 bis 351 und dem ersten und dem zweiten Draht 324, 326 angeordnet werden kann.
Bei solch einem Ansatz werden der Querdraht 322 und der erste und der zweite Draht 324, 326 derart oberhalb des Siliziumsubstrats 303 aufgehängt, dass die zwischen dem Querdraht 322 und dem Siliziumsubstrat 303 vorhandene parasitäre Kapazität verringert werden kann.
(Fünfte Ausführungsform)
Nachstehend wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 20A bis 20C beschrieben. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich wie folgt zusammengefasst von der vierten Ausführungsform. Gemäß der fünften Ausführungsform wird die n⁺-leitende erste polykristalline Siliziumschicht 358 dann, wenn der Querdraht 322 im Deckelement 300 gebildet wird, an Positionen entsprechend den Durchgangselektroden 344, 354 und 357 in der Isolierschicht 304 gebildet.
Insbesondere werden bei einem in der 20A gezeigten Prozess auf die Bildung der Isolierschicht 304 auf der ersten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 des Deckelements 300 folgend Öffnungen 364 an Positionen entsprechend einem Bildungsort der Durchgangselektroden 344, 354 und 357 in der Isolierschicht 304 gebildet. Anschließend wird die erste polykristalline Siliziumschicht 358 derart auf der Isolierschicht 304 gebildet, dass die Öffnungen 364 mit der ersten polykristallinen Siliziumschicht 358 gefüllt werden können.
Anschließend wird bei einem in der 20B gezeigten Prozess die erste polykristalline Siliziumschicht 358 gemustert, um den Querdraht 322 zu bilden, wie bei dem in der 12B gezeigten Prozess. Anschließend wird die Isolierschicht 347 auf dem Querdraht 322 und der Isolierschicht 304 gebildet und werden Öffnungen an Positionen entsprechend Bildungsorten der Verbindungsabschnitte 348 bis 351 in der Isolierschicht 347 gebildet.
Anschließend werden die Verbindungsabschnitte 348 bis 351, obgleich dies nicht in der Zeichnung gezeigt ist, gebildet, indem die in den 12C und 12D gezeigten Prozesse ausgeführt werden.
Anschließend werden bei einem in der 20C gezeigten Prozess das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 direkt miteinander verbunden. Anschließend werden die Löcher 342, 352 und 355, die Isolierschichten 343, 353 und 356 und die Durchgangselektroden 344, 354 und 357 an Positionen entsprechend den Öffnungen 364 der Isolierschicht 304 im Deckelement 300 gebildet. Anschließend werden die Kontaktstellen für die Durchgangselektroden 344, 354 und 357 gebildet, indem die Metallschicht auf der Isolierschicht 305 gemustert wird.
Gemäß der fünften Ausführungsform werden die Löcher 342, 352 und 355, wie vorstehend beschrieben, im Deckelement 300 gebildet, nachdem die erste polykristalli ne Siliziumschicht 358 in der Isolierschicht 304 gebildet und das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 miteinander verbunden wurden.
(Sechste Ausführungsform)
Nachstehend wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 21A und 21B beschrieben. Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich wie folgt zusammengefasst von der vierten und der fünften Ausführungsform. Gemäß der sechsten Ausführungsform weist der erste Messabschnitt 102 des Sensorelements 100 einen beweglichen Elektrodenabschnitt 365 zur Erfassung einer physikalische Größe, wie beispielsweise einer Beschleunigung in einer z-Achsenrichtung, d. h. in einer Richtung, in welcher das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 geschichtet sind, auf.
21A zeigt eine Draufsicht des beweglichen Elektrodenabschnitts 365 der Halbleitervorrichtung, und 21B zeigt eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung entlang einer gestrichelten Linie in der 21A. Es sollte beachtet werden, dass der Querdraht 322 in einem anderen Querschnitt gebildet ist.
Der bewegliche Elektrodenabschnitt 365 weist, wie in 21A gezeigt, einen rechteckigen Masseabschnitt 366, einen Balkenabschnitt 367 und einen Halteabschnitt 368 auf. Der Masseabschnitt 366 weist eine erste und eine zweite Seitenoberfläche auf, die sich gegenüberliegen. Der Halteabschnitt 368 umgibt den gesamten Umfang des Masseabschnitts 366. Der Balkenabschnitt 367 ist mit der ersten und der zweiten Seitenoberfläche des Masseabschnitts 366 verbunden. Der Balkenabschnitt 367 ist ebenso mit dem Halteabschnitt 368 verbunden. Folglich wird der Masseabschnitt 366 über den Balkenabschnitt 367 am Halteabschnitt 368 gehalten. Obgleich der Halteabschnitt 368 auf der Isolierschicht 105 gebildet ist, ist die Isolierschicht 105 nicht unterhalb des Masseabschnitts 366 und des Balkenabschnitt 367 gebildet. Folglich ist der Masseabschnitt 366 oberhalb der zweiten Siliziumschicht 104 aufgehängt. Folglich bewegt sich der Masseabschnitt 366 dann, wenn der Balkenabschnitt 367 gedreht wird, in Richtung des Deckelements 300 oder der zweiten Siliziumschicht 104, gleich einer Wippe. Auf diese Weise agiert der Masseabschnitt 366 als bewegliche Elektrode.
Ferner weist das Deckelement 300 gemäß der sechsten Ausführungsform, wie in 21B gezeigt, einen Elektrodendraht 369 auf. Der Elektrodendraht 369 wird über den Antennendrahtverstärkungsabschnitt 363 derart am Siliziumsubstrat 303 gehalten, dass der Elektrodendraht 369 dem Masseabschnitt 366 gegenüberliegend angeordnet werden kann. Der Elektrodendraht 369 kann auf die gleiche Weise wie der Querdraht 322 gebildet werden und dient als eine feste Elektrode. Eine physikalische Größe, wie beispielsweise eine Beschleunigung, kann erfasst werden, indem eine Änderung einer Kapazität zwischen dem Elektrodendraht 369 und dem Masseabschnitt 366 erfasst wird.
Gemäß der sechsten Ausführungsform ist der erste Messabschnitt 102, wie vorstehend beschrieben, dazu ausgelegt, eine physikalische Größe, wie beispielsweise eine Beschleunigung in der z-Achsenrichtung, d. h. in der Richtung, in welcher das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 geschichtet sind, zu erfassen. Die Halbleitervorrichtung der sechsten Ausführungsform und die Halbleitervorrichtung der vorherigen Ausführungsformen können in einer Einheit zusammengefügt werden, um eine Sensorvorrichtung zur Erfassung von Beschleunigungen in allen drei Achsrichtungen der x-Achse, der y-Achse und der z-Achse zu erfassen.
Gemäß der sechsten Ausführungsform wird der Querdraht 322, gleich der vierten und der fünften Ausführungsform, durch den Antennendrahtverstärkungsabschnitt 363 gehalten. Alternativ kann der Querdraht 322, gleich der ersten bis dritten Ausführungsform, auf der Isolierschicht 304 oder 305 gebildet sein.
(Siebte Ausführungsform)
Nachstehend wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 22 bis 24 beschrieben. Die siebte Ausführungsform unterscheidet sich wie folgt zusammengefasst von den vorherigen Ausführungsformen. Gemäß den vorherigen Ausführungsformen ist der Querverdrahtungsabschnitt 323 zur elektrischen Verbindung des ersten und des zweiten Befestigungsabschnitts 118, 119 des Sensorelements 100 im Deckelement 300 ge bildet. Demgegenüber ist gemäß der siebten Ausführungsform eine Verdrahtungsschicht zur elektrischen Verbindung im Sensorelement 100 gebildet.
22 zeigt eine Draufsicht eines Sensorelements 100 der Halbleitervorrichtung, 23 zeigt eine Draufsicht der zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 der Halbleitervorrichtung, und 24 zeigt eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung entlang der Linie XXIV-XXIV in der 22.
Das Sensorelement 100 weist, wie in 24 gezeigt, die zweite Siliziumschicht 104, die Isolierschicht 105 auf der zweiten Siliziumschicht 104, eine Verdrahtungsschicht auf der Isolierschicht 105, eine Isolierschicht 125 auf der Verdrahtungsschicht und die erste Siliziumschicht 103 auf der Isolierschicht 125 auf.
Die erste Siliziumschicht 103 wird auf die gleiche Weise wie in der 4 gezeigt gemustert, um den Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode, den beweglichen Elektrodenabschnitt 108, den ersten Befestigungsabschnitt 109 für eine feste Elektrode, den zweiten Befestigungsabschnitt 110 für eine feste Elektrode (d. h. den ersten und den zweiten Befestigungsabschnitt 118 und 119) und den Umfangsabschnitt 111 zu bilden. Ferner werden ein erster fester Verbindungsabschnitt 126, ein zweiter fester Verbindungsabschnitt 127 und ein beweglicher Verbindungsabschnitt 128 gebildet, indem die erste Siliziumschicht 103 gemustert wird. Der erste feste Verbindungsabschnitt 126, der zweite feste Verbindungsabschnitt 127 und der bewegliche Verbindungsabschnitt 128 sind um den beweglichen Elektrodenabschnitt 108 herum angeordnet. Gemäß der siebten Ausführungsform definierten die Oberflächen von Abschnitten (z. B. der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode), die gebildet werden, indem die erste Siliziumschicht 103 gemustert wird, die Oberfläche 101 des Sensorelements 100.
Die durch eine Musterung der ersten Siliziumschicht 103 gebildeten Abschnitte sind elektrisch mit der Verdrahtungsschicht verbunden, die zwischen der ersten Siliziumschicht 103 und der Isolierschicht 105 angeordnet ist.
Insbesondere sind ein Querverdrahtungsabschnitt 129, der erste Draht 324, der zweite Draht 326, der siebte Draht 346, der neunte Draht 130 und ein zehnter Draht 131 auf der Isolierschicht 105 gebildet und erstrecken sich der Querverdrahtungsabschnitt 129, der erste Draht 324, der zweite Draht 326, der siebte Draht 346, der neunte Draht 130 und der zehnte Draht 131 parallel zur Oberfläche der Isolierschicht 105.
Der Querverdrahtungsabschnitt 129 ist in einer geradlinigen Form angeordnet. Der Verdrahtungsabschnitt 120 des ersten Befestigungsabschnitts 118 ist auf einer Seite eines ersten Endes des Querverdrahtungsabschnitts 129 angeordnet, und der Verdrahtungsabschnitt 122 des zweiten Befestigungsabschnitts 119 ist auf einer Seite eines zweiten Endes des Querverdrahtungsabschnitts 129 angeordnet. Folglich sind die Verdrahtungsabschnitte 120, 122 über den Querverdrahtungsabschnitt 129 elektrisch miteinander verbunden.
Jeder Querverdrahtungsabschnitt 129 ist über den ersten Draht 324 miteinander verbunden. Der erste Draht 324 ist um den beweglichen Elektrodenabschnitt 108 herum angeordnet. Eine Breite des ersten Drahtes 324 ist teilweise erhöht, um einen breiten Abschnitt zu bilden. Der zweite feste Verbindungsabschnitt 127 ist über die Isolierschicht 125 auf dem breiten Abschnitt des ersten Drahtes 324 angeordnet. Ein Kontaktloch 132 ist, wie in 22 gezeigt, in der Isolierschicht 125 gebildet, und der zweite feste Verbindungsabschnitt 127 ist über das Kontaktloch 132 elektrisch mit dem ersten Draht 324 verbunden.
Jeder erste Befestigungsabschnitt 109 für eine feste Elektrode ist über den zweiten Draht 326 miteinander verbunden. Der zweite Draht 326 ist um den beweglichen Elektrodenabschnitt 108 herum angeordnet. Der Verdrahtungsabschnitt 116 des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode ist an jedem Ende des zweiten Drahtes 326 angeordnet. Eine Breite des ersten Drahtes 326 ist teilweise erhöht, um einen breiten Abschnitt zu bilden. Der erste feste Verbindungsabschnitt 126 ist über die Isolierschicht 125 auf dem breiten Abschnitt des zweiten Drahtes 326 angeordnet. Der erste feste Verbindungsabschnitt 126 ist über das Kontaktloch 132 elektrisch mit dem zweiten Draht 326 verbunden.
Der siebte Draht 346 ist derart angeordnet, dass er den gesamten Umfang des ersten Messabschnitts 102 umgibt. Die Isolierschicht 125 ist auf dem siebten Draht 346 gebildet, und der Umfangsabschnitt 111 ist auf der Isolierschicht 125 gebildet. Ein Kontaktloch 133 ist in den Isolierschicht 105, 125 gebildet und entsprechend dem Umfangsabschnitt 111 angeordnet. Das Kontaktloch 133 dringt durch die Isolierschichten 105, 125. Der Umfangsabschnitt 111 ist über das Kontaktloch 133 elektrisch mit der zweiten Siliziumschicht 104 verbunden.
Der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode und der bewegliche Verbindungsabschnitt 128 sind über den neunten Draht 130 elektrisch miteinander verbunden. Der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode ist über die Isolierschicht 125 auf einer Seite eines ersten Endes des neunten Drahtes 130 angeordnet. Der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode ist über das Kontaktloch 132 der Isolierschicht 125 elektrisch mit dem neunten Draht 130 verbunden. Gleichermaßen ist der bewegliche Verbindungsabschnitt 128 über die Isolierschicht 125 auf einer Seite eines zweiten Endes des neunten Drahtes 130 angeordnet. Der bewegliche Verbindungsabschnitt 128 ist über das Kontaktloch 132 der Isolierschicht 125 elektrisch mit dem neunten Draht 130 verbunden.
Der zehnte Draht 131 ist unterhalb des Befestigungsabschnitts 107 für eine bewegliche Elektrode angeordnet, der elektrisch nicht mit dem beweglichen Verbindungsabschnitt 128 verbunden ist. Folglich kann die Höhe des Befestigungsabschnitts 107 für eine bewegliche Elektrode, der elektrisch nicht mit dem beweglichen Verbindungsabschnitt 128 verbunden ist, gleich der Höhe des Befestigungsabschnitts 107 für eine bewegliche Elektrode sein, der elektrisch mit dem beweglichen Verbindungsabschnitt 128 verbunden ist. Insbesondere ist der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode, der elektrisch mit dem beweglichen Verbindungsabschnitt 128 verbunden ist, auf der Isolierschicht 105, dem neunten Draht 130 und der Isolierschicht 125 angeordnet, und ist der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode, der elektrisch nicht mit dem beweglichen Verbindungsabschnitt 128 verbunden ist, auf der Isolierschicht 105, dem zehnten Draht 131 und der Isolierschicht 125 angeordnet. Folglich weisen die zwei Befestigungsabschnitte 107 für eine bewegliche Elektrode die gleiche Höhe auf, derart, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 parallel zur Isolierschicht 125 verlaufen kann.
Diese Drähte werden gebildet, indem eine p⁺-leitende polykristalline Siliziumschicht auf der Isolierschicht 105 gemustert wird.
Der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode, der Verdrahtungsabschnitt 116 des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode, der Umfangsabschnitt 111, der erste feste Verbindungsabschnitt 126, der zweite feste Verbindungsabschnitt 127 und der bewegliche Verbindungsabschnitt 128 sind auf der Isolierschicht 125 angeordnet. Die Verdrahtungsabschnitte 120, 122 des zweiten Befestigungsabschnitts 110 für eine feste Elektrode sind auf dem Querverdrahtungsabschnitt 129 angeordnet. Die Isolierschicht 125, die unterhalb des beweglichen Elektrodenabschnitts 108, der festen Elektroden 117 des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode und der festen Elektroden 117 des zweiten zweite Befestigungsabschnitt 110 für eine feste Elektrode angeordnet ist, wird entfernt. Folglich werden der bewegliche Elektrodenabschnitt 108, die feste Elektrode 117 des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode und die festen Elektroden 121, 123 des zweiten Befestigungsabschnitts 110 für eine feste Elektrode oberhalb der Isolierschicht 105 und des Querverdrahtungsabschnitts 129 aufgehängt. Ferner werden die festen Elektroden 117, 121 und 123, wie in 22 gezeigt, derart teilweise entfernt, dass die festen Elektroden 117, 121 und 122 in ihrem Gewicht reduziert werden können.
Die feste Elektrode 117 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungsabschnitt 118, 199 angeordnet. D. h., die feste Elektrode 117 ist in der gleichen Schicht wie die erste Siliziumschicht 103 angeordnet. Demgegenüber ist der Querverdrahtungsabschnitt 129 zwischen der Isolierschicht 105 und der ersten Siliziumschicht 103 angeordnet. D. h., der Querverdrahtungsabschnitt 129 ist in einer von der ersten Siliziumschicht 103 verschiedenen Schicht angeordnet. Folglich kann sich der Querverdrahtungsabschnitt 129, wie in 22 gezeigt, parallel zur Oberfläche 101 des Sensorelements 100 erstrecken, indem er die feste Elektrode 117 überquert.
Gleich den vorherigen Ausführungsformen weist das Deckelement 300 das Siliziumsubstrat 303, die Isolierschicht 304 auf der ersten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 und die Isolierschicht 305 auf der zweiten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 auf. Gemäß der siebten Ausführungsform sind Vertiefungsabschnitte 370 an Positionen entsprechend dem beweglichen Elektrodenabschnitt 108 und den festen Elektroden 117, 121 und 123 im Deckelement 300 gebildet. Folglich verhindern die Vertiefungsabschnitte 311, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 und die festen Elektroden 117, 121 und 123 gegen die Isolierschicht 304 des Deckelements 300 schlagen, wenn das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 miteinander verbunden werden bzw. sind.
Gemäß der siebten Ausführungsform definiert die Oberfläche der Isolierschicht 304 die erste Oberfläche 301 des Deckelements 300 und definiert die Oberfläche der Isolierschicht 305 die zweite Oberfläche 302 des Deckelements 300.
Ein Bildsensor 371 mit einer Verarbeitungsschaltung, wie beispielsweise einer integrierten Schaltung, ist, wie in 24 gezeigt, in einem Oberflächenabschnitt des Siliziumsubstrats 303 auf der Seite der zweiten Oberfläche gebildet. Der Bildsensor 371 weist, wie in 22 gezeigt, einen Pixelbereich auf, in dem CCD-(Ladungskoppelelement)-Pixel oder CMOS-(komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter)-Pixel gebildet sind. Folglich kann die Halbleitervorrichtung Bilder aufnehmen.
Ferner sind, wie in 24 gezeigt, das Loch 318 und ein Loch 373 im Deckelement 300 gebildet. Jedes der Löcher 318, 373 dringt durch die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303 und die Isolierschicht 304. Die Isolierschicht 319 ist auf der Wand des Lochs 318 gebildet, und die dritte Durchgangselektrode 308 ist auf der Isolierschicht 319 gebildet. Das erste Ende der dritten Durchgangselektrode 308 ist elektrisch mit dem Umfangsabschnitt 111 verbunden. Gleichermaßen ist eine Isolierschicht 374 auf einer Wand des Lochs 373 gebildet und ist eine achte Durchgangselektrode 375 auf der Isolierschicht 374 gebildet. Ein erstes Ende der achten Durchgangselektrode 375 ist mit dem beweglichen Verbindungsabschnitt 128 verbunden.
Solche Durchgangselektroden sind, obgleich dies nicht in der 24 gezeigt ist, im Deckelement 300 gebildet und entsprechend dem ersten und dem zweiten festen Verbindungsabschnitt 126 des Sensorelements 100 angeordnet. Der erste feste Verbindungsabschnitt 126, der elektrisch mit dem ersten Befestigungsabschnitt 109 für eine feste Elektrode verbunden ist, ist mit der sechsten Durchgangselektrode 354 verbunden. Die sechste Durchgangselektrode 354 ist auf der Isolierschicht 353 auf der Wand des Lochs 352 des Deckelements 300 gebildet. Der zweite feste Verbindungsabschnitt 127, der elektrisch mit dem zweiten Befestigungsabschnitt 110 für eine feste Elektrode verbunden ist, ist mit der fünften Durchgangselektrode 344 verbunden. Die fünfte Durchgangselektrode 344 ist auf der Isolierschicht 343 auf der Wand des Lochs 342 des Deckelements 300 gebildet.
Die zweiten Enden der Durchgangselektroden sind, wie in 23 gezeigt, auf der Isolierschicht 305 angeordnet und derart gemustert, dass eine Kontaktstelle und ein elfter Draht 376 gebildet werden. Die Kontaktstelle und der elfte Draht 376 sind elektrisch mit dem Bildsensor 371 verbunden. Der elfte Draht 376 ist über eine Öffnung der Isolierschicht 305 mit jeder Schaltung des Bildsensors 371 verbunden.
Der erste feste Verbindungsabschnitt 126 ist beispielsweise über die Durchgangselektrode und den elften Draht 376 mit einer ersten festen Verbindungskontaktstelle 377 verbunden. Der zweite feste Verbindungsabschnitt 127 ist über die Durchgangselektrode und den elften Draht 376 mit einer zweiten festen Verbindungskontaktstelle 378 verbunden. Der bewegliche Verbindungsabschnitt 128 ist über die achte Durchgangselektrode 375 und den elften Draht 376 mit einer beweglichen Verbindungskontaktstelle 379 verbunden. Der Umfangsabschnitt 111 ist über die dritte Durchgangselektrode 308 und den elften Draht 376 mit einer Umfangsverbindungskontaktstelle 380 verbunden. Zusätzlich zu diesen Kontaktstellen ist eine Kontaktstelle 381 an einem Außenbereich der zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 gebildet. Die Halbleitervorrichtung kann über die Kontaktstellen 381 elektrisch mit einer externen Schaltung verbunden werden.
Vorstehend wurde der Aufbau der Halbleitervorrichtung der siebten Ausführungsform beschrieben.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der in den 22 bis 24 gezeigten Halbleitervorrichtung unter Bezugnahme auf die 25A bis 27B beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die 25A bis 27B Querschnittsansichten entlang der Linie XXIV-XXIV in der 22 zeigen. Bei dem Verfahren werden, wie in 5 gezeigt, mehrere Halbleitervorrichtungen auf einem Wafer 500 gebildet und der Wafer 500 anschließend in einzelne Halbleitervorrichtungen in Form von Chips vereinzelt.
Zunächst wird bei einem in der 25A gezeigten Prozess ein p-leitendes Siliziumsubstrat mit einer (100)-Ebenenausrichtung für die zweite Siliziumschicht 104 vorbereitet. Die zweite Siliziumschicht 104 kann beispielsweise einen spezifischen Widerstand von ungefähr 0,01 Ωcm bis ungefähr 10 Ωcm aufweisen. Eine SiO₂-Schicht 104 als die Isolierschicht 105 wird auf der Oberfläche der zweiten Siliziumschicht 104 gebildet, indem ein CVD-Verfahren, ein thermisches Oxidationsverfahren oder dergleichen angewandt wird. Die Isolierschicht 105 kann die Dicke von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 3 μm aufweisen.
Anschließend wird eine p⁺-leitende polykristalline Siliziumschicht 134, die mit Störstellen, wie beispielsweise Bor (B), hochdotiert ist, unter Anwendung eines CVD-Verfahrens auf der Isolierschicht 105 gebildet. Die Isolierschicht 105 kann die Dicke von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 3 μm aufweisen. Die Einbringen von Störstellen in die p⁺-leitende polykristalline Siliziumschicht 134 kann beispielsweise unter Anwendung eines Ionenimplantationsverfahrens ausgeführt werden. Alternativ kann das Einbringen von Störstellen in die p⁺-leitende polykristalline Siliziumschicht 134 ausgeführt werden, indem polykristallines Silizium unter Anwendung eines CVD-Verfahrens abgeschieden wird, während Störstellengas eingeleitet wird.
Anschließend wird bei einem in der 25B gezeigten Prozess die p⁺-leitende polykristalline Siliziumschicht 134 gemustert, indem ein photolithographisches Verfahren und ein Ätzverfahren angewandt werden, um den Querverdrahtungsabschnitt 129, den ersten Draht 324, den zweiten Draht 326, den siebten Draht 346, den neunten Draht 130 und den zehnten Draht 131 zu bilden. Anschließend wird die Isolierschicht 125 unter Anwendung eines CVD-Verfahrens auf diesen gemusterten Drähten und der Isolier schicht 105 gebildet. Die Isolierschicht 125 kann die Dicke von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 1 μm aufweisen.
Anschließend wird bei einem in der 25C gezeigten Prozess das Kontaktloch 132 derart in der Isolierschicht 125 gebildet, dass die Drähte über das Kontaktloch 132 freigelegt werden können. Ferner wird das Kontaktloch 133 in den Isolierschichten 105, 125 an einer Position entsprechend dem Umfangsabschnitt 111 gebildet. Das Kontaktloch 133 dringt durch die Isolierschichten 105, 125. Anschließend wird eine p⁺-leitende polykristalline Siliziumschicht als die erste Siliziumschicht 103 derart auf der Isolierschicht 125 gebildet, dass die Kontaktlöcher 132, 133 mit der p⁺-leitenden polykristallinen Siliziumschicht gefüllt werden können. Folglich wird die erste Siliziumschicht 103 über das Kontaktloch 132 elektrisch mit den Drähten verbunden. Gleichermaßen wird die erste Siliziumschicht 103 über das Kontaktloch 133 elektrisch mit der zweiten Siliziumschicht 104 verbunden. Anschließend wird die Oberfläche der ersten Siliziumschicht 103 unter Anwendung eines CMP-Verfahrens planpoliert.
Anschließend wird bei einem in der 26A gezeigten Prozess die erste Siliziumschicht 103 unter Anwendung eines photolithographischen Verfahrens und eines Trockenätzverfahrens gemustert, um den Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode, den beweglichen Elektrodenabschnitt 108, den ersten Befestigungsabschnitt 109 für eine feste Elektrode, den zweiten Befestigungsabschnitt 110 für eine feste Elektrode, den Umfangsabschnitt 111, den ersten festen Verbindungsabschnitt 126, den zweiten festen Verbindungsabschnitt 127 und den beweglichen Verbindungsabschnitt 128 zu bilden.
Anschließend wird bei einem in der 26B gezeigten Prozess die Isolierschicht 125, die unterhalb des beweglichen Elektrodenabschnitts 108 und der festen Elektrode 117 des ersten Befestigungsabschnitts 109 für eine feste Elektrode angeordnet ist, entfernt. D. h., die Isolierschicht 125, die unterhalb des ersten festen Verbindungsabschnitts 126, des zweiten festen Verbindungsabschnitts 127, des Befestigungsabschnitts 107 für eine bewegliche Elektrode und des Umfangsabschnitts 111 angeordnet ist, ist noch vorhanden. Folglich wird der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 derart oberhalb der Isolierschicht 105 aufgehängt, dass sich der bewegliche Elektrodenab schnitt 108 zwischen den Befestigungsabschnitten 107 für eine bewegliche Elektrode bewegen kann. Ferner werden die festen Elektroden 117, 121 und 123 oberhalb der Isolierschicht 105 und des Querverdrahtungsabschnitts 129 aufgehängt. Auf diese Weise wird das Sensorelement 100 fertig gestellt.
Das Deckelement 300 wird, obgleich dies nicht in der Zeichnung gezeigt ist, wie folgt gebildet. Zunächst wird ein p-leitendes Siliziumsubstrat mit einer (100)-Ebenenausrichtung für das Siliziumsubstrat 303 vorbereitet. Das Siliziumsubstrat 303 kann beispielsweise einen spezifischen Widerstand von ungefähr 1 Ωcm bis ungefähr 20 Ωcm aufweisen. Anschließend wird der Bildsensor 371 in der zweiten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 gebildet. Anschließend wird der Vertiefungsabschnitt 370 auf der ersten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 an einer von einer Position entsprechend dem Umfangsabschnitt 111 verschiedenen Position gebildet. Anschließend werden die Isolierschichten 304, 305 auf der ersten bzw. auf der zweiten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 gebildet. Alternativ kann die erste Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 eben ausgebildet und der Vertiefungsabschnitt 370 nicht vorgesehen sein.
Anschließend werden bei einem in der 27A gezeigten Prozess das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 direkt miteinander verbunden, wie beispielsweise bei dem in der 7B gezeigten Prozess. Folglich wird der versiegelte Zwischenraum 124 zwischen dem Sensorelement 100 und dem Deckelement 300 gebildet. Ferner wird eine Öffnung für eine elektrische Verbindung zwischen dem Bildsensor 371 und dem elften Draht 376 in der Isolierschicht 305 gebildet.
Anschließend werden bei einem in der 27B gezeigten Prozess die Löcher 318, 373 im Deckelement 300 an Positionen entsprechend dem ersten festen Verbindungsabschnitt 126, dem zweiten festen Verbindungsabschnitt 127, dem beweglichen Verbindungsabschnitt 128 und dem Umfangsabschnitt 111 gebildet. Anschließend werden die Isolierschichten 319, 374 auf den Wänden der Löcher 318 bzw. 373 gebildet. Anschließend wird die Metallschicht 345 derart auf der Isolierschicht 305 gebildet, dass die Löcher 318, 373 mit Metall gefüllt werden können. Folglich werden die Durchgangselektroden 308, 375 auf den Isolierschichten 319 bzw. 374 gebildet. Die Löcher 342, 252, die Isolierschichten 343, 353 und die Durchgangselektroden 344, 354 werden, obgleich dies nicht in der Zeichnung gezeigt ist, bei diesem Prozess gebildet.
Ferner wird die Öffnung der Isolierschicht 305 mit Metall gefüllt, indem die Metallschicht 345 auf der Isolierschicht 305 gebildet wird. Die Metallschicht 345 ist beispielsweise aus Aluminium (Al) aufgebaut. Bei solch einem Ansatz kann selbst dann, wenn eine Störstellenkonzentration der ersten Siliziumschicht 103 gering ist, ein ohmscher Kontakt zwischen der Metallschicht 345 und der ersten Siliziumschicht 103 realisiert werden.
Anschließend wird die Metallschicht 345 auf der Isolierschicht 305 gemustert, um den elften Draht 376, die erste feste Verbindungskontaktstelle 377, die zweite feste Verbindungskontaktstelle 378, die bewegliche Verbindungskontaktstelle 379, die Umfangsverbindungskontaktstelle 380 und die Kontaktstellen 381 zu bilden. Auf diese Weise wird die in den 22 bis 24 gezeigte Halbleitervorrichtung fertig gestellt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren sind die Siliziumschichten 103, 104, das Siliziumsubstrat 303 und die polykristalline Siliziumschicht 134 p-leitend. Alternativ können die Siliziumschichten 103, 104, das Siliziumsubstrat 303 und die polykristalline Siliziumschicht 134 n-leitend sein.
Gemäß der siebten Ausführungsform wird die Verdrahtungsschicht mit dem Querverdrahtungsabschnitt 129, wie vorstehend beschrieben, auf der Isolierschicht 105 des Sensorelements 100 gebildet und werden die Abschnitte, die gebildet werden, indem die erste Siliziumschicht 103 gemustert wird, oberhalb der Verdrahtungsschicht angeordnet.
Bei solch einem Ansatz wird der Querverdrahtungsabschnitt 129 in der Richtung, in welcher das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 geschichtet sind, in einer Schicht angeordnet, die sich von der Schicht der gemusterten Abschnitte unterscheidet. Die feste Elektrode 117 wird beispielsweise in der gleichen Schicht wie die erste Siliziumschicht 103 angeordnet. Demgegenüber wird der Querverdrahtungsabschnitt 129 zwischen der Isolierschicht 105 und der ersten Siliziumschicht 103 angeordnet. D. h., der Querverdrahtungsabschnitt 129 wird in einer von der ersten Siliziumschicht 103 verschiedenen Schicht angeordnet. Folglich kann ein Layout des Querverdrahtungsabschnitts 129 zur elektrischen Verbindung der Verdrahtungsabschnitte 120, 122 selbst dann, wenn die feste Elektrode 117 zwischen den Verdrahtungsabschnitten 120, 122 angeordnet wird, realisiert werden, ohne die feste Elektrode 117 zu meiden (beispielsweise zu umgehen). Da das Layout des Querverdrahtungsabschnitts 129 in der Richtung parallel zur Oberfläche 101 des Sensorelements 100 nicht durch einen Aufbau der ersten Siliziumschicht 103 beeinflusst wird, kann das Layout des Querverdrahtungsabschnitts 129 vereinfacht werden.
Ferner ist der neunte Draht 130 zur elektrischen Verbindung des Befestigungsabschnitts 107 für eine bewegliche Elektrode mit dem beweglichen Verbindungsabschnitt 128 gemäß der siebten Ausführungsform in einer von der ersten Siliziumschicht 103 verschiedenen Schicht angeordnet. Bei solch einem Ansatz wird ein Layout des neunten Drahtes 130 nicht durch den Aufbau der ersten Siliziumschicht 103 beeinflusst. Selbst wenn beispielsweise eine andere Struktur zwischen dem Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode und dem beweglichen Verbindungsabschnitt 128 angeordnet ist, kann das Layout des neunten Drahtes 130 realisiert werden, ohne die andere Struktur zu meiden. In diesem Fall dient der neunte Draht 130 als Querverdrahtungsabschnitt.
Ferner sind die Durchgangselektroden 308, 344, 354 und 375 gemäß der siebten Ausführungsform derart im Deckelement 300 gebildet, dass die Potentiale des Sensorelements 100 auf die zweite Oberfläche 302 des Deckelements 300 übertragen werden können. Bei solch einem Ansatz kann die Halbleitervorrichtung unter Verwendung der zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 elektrisch mit einer externen Schaltung verbunden werden. Alternativ können die Durchgangselektroden 308, 344, 354 und 375 im Sensorelement 100 gebildet sein.
Ferner ist der Bildsensor 371 gemäß der siebten Ausführungsform im Deckelement 300 gebildet. Folglich kann die Halbleitervorrichtung als Bildaufnahmevorrichtung dienen. Ferner kann die Bildaufnahmevorrichtung einen Bildstabilisator aufweisen, wenn der erste Messabschnitt 102 als Beschleunigungssensor oder als Kreiselsensor ausgelegt ist.
Die zweite Siliziumschicht 104 kann einem Substrat in den Ansprüchen entsprechen.
(Achte Ausführungsform)
Nachstehend wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 28 beschrieben. Die achte Ausführungsform unterscheidet sich wie folgt zusammengefasst von der siebten Ausführungsform. Gemäß der siebten Ausführungsform ist ein Bildsensor 371 anstelle des zweiten Messabschnitts 310 im Deckelement 300 gebildet. Demgegenüber ist der zweite Messabschnitt 310 gemäß der achten Ausführungsform als Beschleunigungssensor oder als Kreiselsensor ausgelegt und im Deckelement 300 gebildet.
Folglich kann die Halbleitervorrichtung beispielsweise dann, wenn der erste Messabschnitt 102 als Beschleunigungssensor oder als Kreiselsensor ausgelegt ist, irgendeine der folgenden Kombinationen von zwei Sensoren umfassen: zwei Beschleunigungssensoren, einen Beschleunigungssensor und einen Kreiselsensor oder zwei Kreiselsensoren. Bei der achten Ausführungsform wird angenommen, dass sowohl der erste Messabschnitt 102 als auch der zweite Messabschnitt 310 als Beschleunigungssensor ausgelegt ist.
28 zeigt eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung. Das Sensorelement 100 weist, wie in 28 gezeigt, die zweite Siliziumschicht 104, die Isolierschicht 105 auf der zweiten Siliziumschicht 104, eine Nitridschicht 135 auf der Isolierschicht 105, die n⁺-leitende erste polykristalline Siliziumschicht 358 auf der Nitridschicht 135, eine Isolierschicht 136 auf der n⁺-leitenden ersten polykristallinen Siliziumschicht 358 und die n⁺-leitende zweite polykristalline Siliziumschicht 359 auf der Isolierschicht 136 auf.
Der Querverdrahtungsabschnitt 129 und der siebte Draht 346 werden auf der Nitridschicht 135 gebildet, indem die n⁺-leitende erste polykristalline Siliziumschicht 358 gemustert wird. Folglich erstreckt sich der Querverdrahtungsabschnitt 129 parallel zu einer Oberfläche der Nitridschicht 135. Ein Kontaktloch 137 ist in der Isolierschicht 105 und der Nitridschicht 135 gebildet. Der siebte Draht 346 ist über das Kontaktloch 137 elektrisch mit der zweiten Siliziumschicht 104 verbunden. Die Isolierschicht 136 ist auf dem siebten Draht 346 gebildet, und der Umfangsabschnitt 111 ist auf der Isolierschicht 136 angeordnet. Ein Kontaktloch 138 ist in der Isolierschicht 136 gebildet. Der Umfangsabschnitt 111 ist über das Kontaktloch 138 elektrisch mit dem siebten Draht 346 verbunden.
Wie aus der 28 ersichtlich wird, ist die n⁺leitende zweite polykristalline Siliziumschicht 359 nicht nur auf der Isolierschicht 136, sondern ebenso auf der Isolierschicht 105 angeordnet. Die Isolierschicht 136, die n⁺-leitende erste polykristalline Siliziumschicht 358 und die Nitridschicht 135 sind an einer Position entfernt, an welcher die n⁺-leitende zweite polykristalline Siliziumschicht 359 auf der Isolierschicht 105 angeordnet ist. Der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 wird gebildet, indem die n⁺-leitende zweite polykristalline Siliziumschicht 359, die auf der Isolierschicht 105 angeordnet ist, gemustert wird. Ferner ist die Isolierschicht 105 unterhalb des beweglichen Elektrodenabschnitts 108 derart entfernt, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 oberhalb der zweiten Siliziumschicht 104 hängend gehalten werden kann.
Folglich ist der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 des Sensorelements 100 einen Abstand gleich der Gesamtdicke der Isolierschicht 136, der n⁺-leitenden ersten polykristallinen Siliziumschicht 358 und der Nitridschicht 135 vom Deckelement 300 beabstandet. Dieser Aufbau verhindert, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 gegen das Deckelement 300 schlägt, wenn das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 miteinander verbunden werden bzw. sind. Gemäß der achten Ausführungsform definiert die Oberfläche des Umfangsabschnitts 111 die Oberfläche 101 des Sensorelements 100.
Der bewegliche Verbindungsabschnitt 128, der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode und ein fester Verbindungsabschnitt 139 werden auf dem Quer verdrahtungsabschnitt 129 gebildet, indem die n⁺-leitende erste polykristalline Siliziumschicht 358 gemustert wird. Der feste Verbindungsabschnitt 139 weist das gleiche Potential wie der erste Befestigungsabschnitt 109 für eine feste Elektrode auf. Obgleich der bewegliche Verbindungsabschnitt 128 und der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode mit dem Querverdrahtungsabschnitt 129 verbunden sind, ist der feste Verbindungsabschnitt 139 oberhalb des Querverdrahtungsabschnitts 129 aufgehängt.
D. h., der feste Verbindungsabschnitt 139, der ein vom beweglichen Verbindungsabschnitt 128 und vom Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode verschiedenes Potential aufweist, ist in der gleichen Schicht wie der bewegliche Verbindungsabschnitt 128 und der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode angeordnet. Da der Querverdrahtungsabschnitt 129 in einer vom festen Verbindungsabschnitt 139 verschiedenen Schicht angeordnet ist, kann der Querverdrahtungsabschnitt 129 den beweglichen Verbindungsabschnitt 128 elektrisch mit dem Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode verbinden, indem er den festen Verbindungsabschnitt 139 überquert.
Das Deckelement 300 weist die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303 auf der Isolierschicht 305, die Isolierschicht 304 auf dem Siliziumsubstrat 303 und die n⁺-leitende Siliziumschicht 382 auf der Isolierschicht 304 auf. Die n⁺-leitende Siliziumschicht 382 wird gemustert, um einen beweglichen Elektrodenabschnitt 383 und einen Umfangsabschnitt 384 des zweiten Messabschnitts 310 zu bilden. Gemäß der achten Ausführungsform definiert eine Oberfläche des Umfangsabschnitts 384 die erste Oberfläche 301 des Deckelements 300.
Ferner sind mehrere Durchgangselektrodenabschnitte 385 im Deckelement 300 gebildet. Jeder Durchgangselektrodenabschnitt 385 dringt durch die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303 und die Isolierschicht 304. Der Durchgangselektrodenabschnitt 385 ist aus einem Loch, einer Isolierschicht auf einer Wand des Lochs und einer Durchgangselektrode auf der Isolierschicht gebildet. Ein erstes Ende des Durchgangselektrodenabschnitts 385 ist elektrisch mit dem zweiten Messabschnitt 310 verbunden. Ein zweites Ende des Durchgangselektrodenabschnitts 385 ist auf der zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 angeordnet und gemustert, um eine Kontaktstelle zu bilden.
Die Oberfläche 101 des Sensorelements 100 ist derart direkt mit der ersten Oberfläche 301 des Deckelements 300 verbunden, dass der erste Messabschnitt 102 des Sensorelements 100 und der zweite Messabschnitt 310 des Deckelements 300 im versiegelten Zwischenraum 124 angeordnet werden können. Der versiegelte Zwischenraum 124 weist ein Vakuum auf.
Vorstehend wurde der Aufbau der Halbleitervorrichtung der achten Ausführungsform beschrieben.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der in der 28 gezeigten Halbleitervorrichtung unter Bezugnahme auf die 29A bis 31B beschrieben. Bei dem Verfahren werden, wie in 5 gezeigt, mehrere Halbleitervorrichtungen auf einem Wafer 500 gebildet und der Wafer 500 anschließend in einzelne Halbleitervorrichtungen in Form von Chips vereinzelt.
Zunächst wird bei einem in der 29A gezeigten Prozess ein n⁺-leitendes Siliziumschicht für die zweite Siliziumschicht 104 vorbereitet. Anschließend wird eine SiO₂-Schicht als Isolierschicht 105 auf der zweiten Siliziumschicht 104 und die Nitridschicht 135 auf der Isolierschicht 105 gebildet. Anschließend wird das Kontaktloch 137 in der Nitridschicht 135 und der Isolierschicht 105 an einer Position entsprechend dem siebten Draht 346 gebildet. Anschließend wird die n⁺-leitende erste polykristalline Siliziumschicht 358 derart auf der Nitridschicht 135 gebildet, dass das Kontaktloch 137 mit der n⁺-leitenden ersten polykristallinen Siliziumschicht 358 gefüllt werden kann.
Anschließend wird bei einem in der 29B gezeigten Prozess die Verdrahtungsschicht mit dem Querverdrahtungsabschnitt 129 und dem siebten Draht 346 gebildet, indem die n⁺-leitende erste polykristalline Siliziumschicht 358 gemustert wird. Anschließend wird die Isolierschicht 136 auf der gemusterten polykristallinen Siliziumschicht 358 und der Nitridschicht 135 gebildet.
Anschließend werden bei einem in der 29c gezeigten Prozess Öffnungen in der Isolierschicht 136 an Positionen entsprechend dem Kontaktloch 138, dem beweglichen Elektrodenabschnitt 108, dem beweglichen Verbindungsabschnitt 128 und dem Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode gebildet. Folglich wird der Querverdrahtungsabschnitt 129 über die Isolierschicht 136 teilweise freigelegt. Die über die Isolierschicht 136 freigelegte Nitridschicht 135 wird entfernt.
Anschließend wird bei einem in der 29D gezeigten Prozess die n⁺-leitende zweite polykristalline Siliziumschicht 359 derart auf der Isolierschicht 136 gebildet, dass die Öffnungen der Isolierschicht 136 mit der n⁺-leitenden zweiten polykristalline Siliziumschicht 359 gefüllt werden können. Folglich wird die n⁺-leitende zweite polykristalline Siliziumschicht 359 über das Kontaktloch 138 elektrisch mit dem siebten Draht 346 verbunden.
Anschließend wird bei einem in der 30A gezeigten Prozess die n⁺-leitende zweite polykristalline Siliziumschicht 35 gemustert, um den beweglichen Elektrodenabschnitt 108, den Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode, den festen Verbindungsabschnitt 139 und den Umfangsabschnitt 111 zu bilden.
Anschließend wird bei einem in der 30B gezeigten Prozess die Isolierschicht 136, die unterhalb des beweglichen Elektrodenabschnitts 108 und des festen Verbindungsabschnitts 139 angeordnet ist, entfernt. Folglich wird der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 oberhalb der zweiten Siliziumschicht 104 und der feste Verbindungsabschnitt 139 oberhalb des Querverdrahtungsabschnitts 129 aufgehängt. Auf diese Weise wird das Sensorelement 100 mit dem ersten Messabschnitt 102 als ein Beschleunigungssensor fertig gestellt.
Anschließend werden bei einem in der 31A gezeigten Prozess das Siliziumsubstrat 303 vorbereitet und die Isolierschichten 304, 305 auf der ersten bzw. der zweiten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 gebildet. Anschließend wird die n⁺-leitende Siliziumschicht 382 auf der Isolierschicht 304 gebildet. Anschließend wird die n⁺-leitende Siliziumschicht 382 gemustert, um den beweglichen Elektrodenabschnitt 383 und den Umfangsabschnitt 384 zu bilden. Auf diese Weise wird der zweite Messabschnitt 310 im Deckelement 300 gebildet.
Anschließend werden bei einem in der 31B gezeigten Prozess das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 direkt miteinander verbunden. Folglich wird der versiegelte Zwischenraum 124 zwischen dem Umfangsabschnitt 111 des Sensorelements 100 und dem Umfangsabschnitt 384 des Deckelements 300 gebildet. Der erste Messabschnitt 102 des Sensorelements 100 und der zweite Messabschnitt 310 des Deckelements 300 sind in dem versiegelten Zwischenraum 124 angeordnet.
Es sollte beachtet werden, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 dichter zum zweiten Siliziumsubstrat 104 als der Umfangsabschnitt 111 angeordnet ist. Folglich schlägt der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 dann, wenn der Umfangsabschnitt 111 des Sensorelements 100 mit dem Umfangsabschnitt 384 des Deckelements 300 verbunden wird, nicht gegen den beweglichen Elektrodenabschnitt 383.
Anschließend wird der Durchgangselektrodenabschnitt 385 im Deckelement 300 gebildet. Folglich kann beispielsweise das Potential des zweiten Siliziumsubstrats 104 über den siebten Draht 346, den Umfangsabschnitt 111 des Sensorelements 100, den Umfangsabschnitt 384 des Deckelements 300 und den Durchgangselektrodenabschnitte 385 auf die zweite Oberfläche 302 des Deckelements 300 übertragen werden. Auf diese Weise wird die in der 28 gezeigte Halbleitervorrichtung gebildet.
Gemäß der achten Ausführungsform ist, wie vorstehend beschrieben, sowohl der erste als auch der zweite Messabschnitt 102, 310 als Beschleunigungssensor ausgebildet. Auch in solch einem Fall kann die elektrische Verbindung über den Querverdrahtungsabschnitt 129 realisiert werden.
Die Nitridschicht 135 kann einer Isolierschicht in den Ansprüchen entsprechen. Der Durchgangselektrodenabschnitt 385 kann einer Durchgangselektrode in den Ansprüchen entsprechen. Der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode kann einem ersten Abschnitt in den Ansprüchen entsprechen, und der bewegliche Verbindungsabschnitt 128 kann einem zweiten Abschnitt in den Ansprüchen entsprechen.
Alternativ kann der Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode einem zweiten Abschnitt in den Ansprüchen entsprechen und kann der bewegliche Verbindungsabschnitt 128 einem ersten Abschnitt in den Ansprüchen entsprechen.
(Neunte Ausführungsform)
Nachstehend wird eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 32 beschrieben. Die neunte Ausführungsform unterscheidet sich wie folgt zusammengefasst von der achten Ausführungsform. Gemäß der achten Ausführungsform ist der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 dichter zum zweiten Siliziumschicht 104 als der Umfangsabschnitt 111 angeordnet, um zu verhindern, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 des ersten Messabschnitts 102 gegen den beweglichen Elektrodenabschnitt 383 des zweiten Messabschnitts 310 schlägt. Gemäß der neunten Ausführungsform ist eine Verdrahtungsschicht für eine elektrische Verbindung zwischen dem Sensorelement 100 und dem Deckelement 300 angeordnet.
32 zeigt eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung. Das Sensorelement 100 weist, wie in 32 gezeigt, die zweite Siliziumschicht 104, die Isolierschicht 105 auf der zweiten Siliziumschicht 104, die n⁺-leitende erste polykristalline Siliziumschicht 358 auf der Isolierschicht 105, die Isolierschicht 136 auf der n⁺-leitenden ersten polykristallinen Siliziumschicht 358 und die n⁺-leitende zweite polykristalline Siliziumschicht 359 auf der Isolierschicht 136 auf. Gemäß der neunten Ausführungsform ist der bewegliche Elektrodenabschnitt 108, der gebildet wird, indem die n⁺-leitende zweite polykristalline Siliziumschicht 359 gemustert wird, in der gleichen Schicht wie der Umfangsabschnitt 111 angeordnet.
Das Deckelement 300 weist einen Abstandshalterabschnitt 386 auf. Der Abstandshalterabschnitt 386 ist auf dem Umfangsabschnitt 111 angeordnet. Der Abstandshalterabschnitt 386 dient als Abstandshalter, der verhindern soll, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 des ersten Messabschnitts 102 des Sensorelements 100 gegen den beweglichen Elektrodenabschnitt 383 des zweiten Messabschnitts 310 des Deckelements 300 schlägt. Ferner ist der Abstandshalterabschnitt 386 elektrisch mit dem Sensorelement 100 verbunden und dient als Draht zur Übertragung eines Po tentials des Sensorelements 100 zur zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300. Der Abstandshalterabschnitt 386 kann aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie beispielsweise polykristallinem Silizium oder Metall (z. B. Aluminium oder Germanium), aufgebaut sein. Gemäß der neunten Ausführungsform ist der Abstandshalterabschnitt 386 aus einem n⁺-leitenden polykristallinen Silizium aufgebaut.
Zur Fertigung der in der 32 gezeigten Halbleitervorrichtung werden das in der 33A gezeigte Deckelement 300 und das in der 33B gezeigte Sensorelement 100 vorbereitet. Das in der 33A gezeigte Deckelement 300 weist den Abstandshalterabschnitt 386 auf, und das in der 33B gezeigte Sensorelement 100 weist den beweglichen Elektrodenabschnitt 108 auf, der in der gleichen Schicht wie der Umfangsabschnitt 111 angeordnet ist.
Anschließend werden das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 direkt miteinander verbunden. Insbesondere wird der Abstandshalterabschnitt 386 des Deckelements 300 mit dem Umfangsabschnitt 111 des Sensorelements 100 verbunden. Folglich wird der versiegelte Zwischenraum 124 zwischen dem Sensorelement 100 und dem Deckelement 300 gebildet und werden der erste und der zweite Messabschnitt 102, 310 im versiegelten Zwischenraum 124 angeordnet. Der Abstandshalterabschnitt 386 weist eine ausreichende Dicke auf, um zu verhindern, dass der erste Messabschnitt 102 gegen den zweiten Messabschnitt 310 schlägt.
Gemäß der neunten Ausführungsform wird der Abstandshalterabschnitt 386, wie vorstehend beschrieben, im Deckelement 300 gebildet. Bei solch einem Ansatz ist es nicht erforderlich, dass das Sensorelement 100 einen bestimmten Aufbau aufweist, um zu verhindern, dass der erste Messabschnitt 102 gegen das Deckelement 300 schlägt. Folglich kann der Fertigungsprozess des Sensorelements 100 vereinfacht werden. Alternativ kann der Abstandshalterabschnitt 386 im Sensorelement 100 und nicht im Deckelement 300 gebildet werden.
(Zehnte Ausführungsform)
Nachstehend wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 34 beschrieben. Die zehnte Ausführungsform unterscheidet sich wie folgt zusammengefasst von der ersten Ausführungsform. Gemäß der zehnten Ausführungsform ist ein Trennsubstrat derart zwischen dem Sensorelement 100 und dem Deckelement 300 angeordnet, dass ein erster versiegelter Zwischenraum zwischen dem Sensorelement 100 und dem Trennsubstrat von einem zweiten versiegelten Zwischenraum, der zwischen dem Deckelement 300 und dem Trennsubstrat gebildet ist, getrennt werden kann. Der erste und der zweite versiegelte Zwischenraum können jeweils mit vorbestimmten Gasen zu vorbestimmten Drücken gefüllt sein.
34 zeigt eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung entlang einer Linie, die durch den Umfangsabschnitt 111, den Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode, die Verdrahtungsabschnitte 116, 120, die feste Elektrode 123, die bewegliche Elektrode 114 und den n⁺-leitenden Bereich 335 verläuft.
Die Halbleitervorrichtung weist, wie in 34 gezeigt, das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 auf, die miteinander verbunden sind. Das Sensorelement 100 der zehnten Ausführungsform weist den gleichen Aufbau wie das Sensorelement 100 der ersten Ausführungsform auf.
Das Deckelement 300 weist die Isolierschicht 304, ein Trennsubstrat 387 auf der Isolierschicht 304, das Siliziumsubstrat 303 auf dem Trennsubstrat 387 und die Isolierschicht 305 auf dem Siliziumsubstrat 303 auf. D. h., verglichen mit der ersten Ausführungsform weist das Deckelement 300 ferner das Trennsubstrat 387 auf, das zwischen der Isolierschicht 304 und dem Siliziumsubstrat 303 angeordnet ist. Gemäß der zehnten Ausführungsform definiert die Oberfläche der Isolierschicht 304 die erste Oberfläche 301 des Deckelements 300 und definiert die Oberfläche der Isolierschicht 305 die zweite Oberfläche 302 des Deckelements 300.
Das Trennsubstrat 387 bildet einen ersten versiegelten Zwischenraum 124 zwischen dem Sensorelement 100 und dem Deckelement 300. Ferner bildet das Trennsubstrat 387 einen zweiten versiegelten Zwischenraum 388 zwischen dem Trennsub strat 387 und dem Siliziumsubstrat 303. Das Trennsubstrat 387 kann beispielsweise ein Siliziumsubstrat, ein Glassubstrat oder dergleichen sein.
Der erste Messabschnitt 102 des Sensorelements 100 ist im ersten versiegelten Zwischenraum 124 angeordnet. Der zweite Messabschnitt 310, der im Siliziumsubstrat 303 des Deckelements 300 gebildet ist, ist entsprechend dem zweiten versiegelten Zwischenraum 388 angeordnet. Folglich werden ein auf die Passivierungsschicht 339 aufgebrachter Druck und ein Druck im zweiten versiegelten Zwischenraum 388 auf die Membran 312 des zweiten Messabschnitts 310 aufgebracht.
Der erste versiegelte Zwischenraum 124 und der zweite versiegelte Zwischenraum 388 weisen verschiedene Drücke auf. Wenn der erste Messabschnitt 102 beispielsweise als Beschleunigungssensor ausgelegt ist, kann der erste Messabschnitt 102 mit einem Stickstoffgas (N₂) bei einem Druck von ungefähr 1 bis ungefähr 5 Atmosphären gefüllt sein, um den Effekt einer Dämpfung auf den beweglichen Elektrodenabschnitts 108 zu erzielen. Wenn der erste Messabschnitt 102 als Kreiselsensor ausgelegt ist, weist der erste versiegelte Zwischenraum 124 vorzugsweise ein Vakuum (d. h. 0 Atmosphären) auf.
Der zweite Messabschnitt 310 ist als Drucksensor ausgelegt. Der zweite versiegelte Zwischenraum 388 weist beispielsweise ein Vakuum auf, so dass der zweite Messabschnitt 310 als Drucksensor zur Erfassung eines absoluten Drucks bezüglich des Vakuums dienen kann. Alternativ kann der zweite versiegelte Zwischenraum 388 einen vorbestimmten vom Vakuum verschiedenen Druck aufweisen.
Die Isolierschicht 304 ist teilweise entfernt, um eine Öffnung zu bilden, über welche das Trennsubstrat 387 freigelegt ist. Die Öffnung der Isolierschicht 304 ist dem beweglichen Elektrodenabschnitt 108 derart gegenüberliegend angeordnet, dass die Oberfläche 101 des Sensorelements 100 einen Abstand gleich der Dicke der Isolierschicht 304 vom Trennsubstrat 387 beabstandet angeordnet werden kann. Die Dicke der Isolierschicht 304 ist ausreichend, um zu verhindern, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 gegen das Deckelement 300 schlägt.
Gleich der ersten Ausführungsform sind die Durchgangselektroden 306 bis 309 und 344 im Deckelement 300 gebildet. Insbesondere erstrecken sich die Löcher 314, 316, 318, 320 und 342 von der zweiten Oberfläche 302 zur ersten Oberfläche 301 des Deckelements 300, indem sie die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303, das Trennsubstrat 387 und die Isolierschicht 304 durchdringen. Die Isolierschichten 315, 317, 319, 321 und 343 sind entsprechend auf den Wänden der Löcher 314, 316, 318, 320 und 342 gebildet. Die Durchgangselektroden 306 bis 309 und 344 sind entsprechend auf den Isolierschichten 315, 317, 319, 321 und 343 gebildet.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der in der 34 gezeigten Halbleitervorrichtung unter Bezugnahme auf die 35A bis 36B beschrieben. Bei dem Verfahren werden, wie in 5 gezeigt, mehrere Halbleitervorrichtungen auf einem Wafer 500 gebildet und wird der Wafer 500 anschließend in einzelne Halbleitervorrichtungen in Form von Chips vereinzelt.
Zunächst wird das Sensorelement 100 vorbereitet, indem die in den 6A bis 6C gezeigten Prozesse ausgeführt werden. Ferner wird das Siliziumsubstrat 303 mit der Membran 312 vorbereitet, indem die in den 6D und 6E gezeigten Prozesse ausgeführt werden. Anschließend wird die Isolierschicht 304 entfernt.
Anschließend werden bei einem in der 35A gezeigten Prozess die erste Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 und eine erste Oberfläche des Trennsubstrats 387 unter Anwendung einer Argon-(Ar)-Ionenbestrahlung, einer Argon-Plasma-Behandlung oder dergleichen aktiviert. Anschließend werden die erste Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 und die erste Oberfläche des Trennsubstrats 387 in einem Vakuum bei Raumtemperatur direkt miteinander verbunden. Folglich wird der zweite versiegelte Zwischenraum 388, der unter Vakuum steht, zwischen dem Siliziumsubstrat 303 und dem Trennsubstrat 387 gebildet. Folglich wird der zweite Messabschnitt 310 im Siliziumsubstrat 303 gebildet und entsprechend dem zweiten versiegelten Zwischenraum 388 angeordnet.
Anschließend wird die Isolierschicht 304 auf einer zweiten Oberfläche des Trennsubstrats 387 gebildet und teilweise entfernt, um die Öffnung zu bilden, welche dem beweglichen Elektrodenabschnitt 108 des Sensorelements 100 gegenüberliegt. Die Öffnung der Isolierschicht 304 verhindert, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 des Sensorelements 100 gegen das Deckelement 300 schlägt, wenn das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 miteinander verbunden werden bzw. sind.
Anschließend wird bei einem in der 35B gezeigten Prozess die Oberfläche 101 des Sensorelements 100 direkt mit der ersten Oberfläche 301 des Deckelements 300 verbunden, und zwar in einem Stickstoffgas (N₂) von einem Atmosphärendruck bei Raumtemperatur. Folglich wird der erste versiegelte Zwischenraum 124 derart zwischen dem Sensorelement 100 und dem Deckelement 300 gebildet, dass der erste Messabschnitt 102 im ersten versiegelten Zwischenraum 124 angeordnet werden kann.
Anschließend werden bei einem in der 35C gezeigten Prozess, wie bei dem in der 7C gezeigten Prozess, die Löcher 314, 318, 320 und 324 im Deckelement 300 gebildet. Anschließend werden die Isolierschichten 315, 319, 321 und 343 entsprechend auf den Wänden der Löcher 314, 318, 320 und 342 gebildet. Das Loch 316 und die Isolierschicht 317 werden, obgleich dies nicht in der Zeichnung gezeigt ist, ebenso bei diesem Prozess gebildet.
Anschließend werden bei einem in der 36A gezeigten Prozess, wie bei dem in der 8A gezeigten Prozess, die Durchgangselektroden 306, 308, 309 und 344 gebildet, indem die Löcher 314, 318, 320 und 342 mit Metall gefüllt werden. Alternativ können die Durchgangselektroden 306, 308, 309 und 344 gebildet werden, indem eine Metallplattierung, wie beispielsweise eine Kupferplattierung, innerhalb der Löcher 314, 318, 320 und 342 gebildet wird. Anschließend wird die Metallschicht 345, wie beispielsweise eine Aluminiumschicht, auf der Isolierschicht 305 gebildet.
Anschließend wird bei einem in der 36B gezeigten Prozess, wie bei dem in der 8B gezeigten Prozess, die Verdrahtungsschicht mit dem Querdraht 322 auf der Isolierschicht 305 gebildet, indem die Metallschicht 345 gemustert wird. Folglich bilden die erste und die zweite Durchgangselektrode 306, 307 und der Querdraht 322 den Querverdrahtungsabschnitt 323 zur elektrischen Verbindung der Verdrahtungsabschnitte 120, 122. Anschließend wird die Passivierungsschicht 339 auf der Isolierschicht 305 und der Verdrahtungsschicht gebildet. Anschließend wird der Wafer 500 in einzelne Halbleitervorrichtungen in Form von Chips vereinzelt. Auf diese Weise wird die in der 34 gezeigte Halbleitervorrichtung fertig gestellt.
Gemäß der zehnten Ausführungsform weist das Deckelement 300, wie vorstehend beschrieben, das Trennsubstrat 387 zum Trennen des ersten versiegelten Zwischenraums 124, in welchem der erste Messabschnitt 102 angeordnet ist, vom zweiten versiegelten Zwischenraum 388, in welchem der zweite Messabschnitt 310 angeordnet ist, auf. Bei solch einem Ansatz können der erste und der zweite versiegelte Zwischenraum 124, 388 verschiedene Drücke aufweisen. Folglich kann der Druck des ersten versiegelten Zwischenraums 124 in Übereinstimmung mit der beabsichtigten Verwendung des ersten Messabschnitts 102 abgestimmt werden und kann der Druck des zweiten versiegelten Zwischenraums 388 in Übereinstimmung mit der beabsichtigten Verwendung des zweiten Messabschnitts 310 abgestimmt werden.
Gemäß der zehnten Ausführungsform kann das Siliziumsubstrat 303 einem Substrat in den Ansprüchen entsprechen.
(Elfte Ausführungsform)
Nachstehend wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 37 beschriebe. Die elfte Ausführungsform unterscheidet sich wie folgt zusammengefasst von der zehnten Ausführungsform. Gemäß der zehnten Ausführungsform wird die Isolierschicht 304 teilweise entfernt, um die Öffnung zu bilden, die verhindert, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 des Sensorelements 100 gegen das Deckelement 300 schlägt. Gemäß der elften Ausführungsform weist das Deckelement 300 einen Aufbau auf, der sicher verhindert, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 gegen das Deckelement 300 schlägt.
37 zeigt eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung. Ein Vertiefungsabschnitt 389 ist, wie in 37 gezeigt, im freigelegten Abschnitt des Trennsubstrats 387 gebildet. Es sollte beachtet werden, dass der freigelegte Abschnitt des Trennsub strats 387 einem Abschnitt entspricht, der über die Öffnung der Isolierschicht 304 freigelegt wird. D. h., der Vertiefungsabschnitt 389 liegt dem beweglichen Elektrodenabschnitt 108 gegenüber. Der Vertiefungsabschnitt 389 kann gebildet werden, indem das Trennsubstrat 387 über die Öffnung der Isolierschicht 304 geätzt wird.
Gemäß der elften Ausführungsform weist das Trennsubstrat 387, wie vorstehend beschrieben, den Vertiefungsabschnitt 389 auf, welcher dem beweglichen Elektrodenabschnitt 108 des Sensorelements 100 gegenüberliegt. Bei solch einem Ansatz wird der Abstand zwischen dem beweglichen Elektrodenabschnitt 108 und dem Trennsubstrat 387 erhöht, um sicher zu verhindern, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 gegen das Trennsubstrat 387 schlägt. Ferner wird die parasitäre Kapazität zwischen dem beweglichen Elektrodenabschnitt 108 und dem Trennsubstrat 387 verringert, wenn der Abstand zwischen dem beweglichen Elektrodenabschnitt 108 und dem Trennsubstrat 387 erhöht wird. Folglich wird die Zuverlässigkeit des ersten Messabschnitts 102 derart verbessert, dass die Halbleitervorrichtung eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen kann.
(Zwölfte Ausführungsform)
Nachstehend wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 38 beschrieben. Die zwölfte Ausführungsform unterscheidet sich wie folgt zusammengefasst von der achten Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung der zwölften Ausführungsform wird gebildet, indem das Trennsubstrat 387 der zehnten Ausführungsform zur Halbleitervorrichtung der achten Ausführungsform hinzugefügt wird.
38 zeigt eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung der zwölften Ausführungsform wird, wie aus einem Vergleich der 38 und 28 ersichtlich wird, gebildet, indem das Trennsubstrat 387 auf der n⁺-leitenden Siliziumschicht 382 des Deckelements 300 der Halbleitervorrichtung der achten Ausführungsform gebildet wird. Das Trennsubstrat 387 wird mit dem Sensorelement 100 verbunden.
Es sollte beachtet werden, dass ein Abschnitt, in welchem die Isolierschicht 305, das Siliziumsubstrat 303, die Isolierschicht 304 und die n⁺-leitende Siliziumschicht 382 des Deckelements 300 zusammen geschichtet angeordnet sind, nachstehend als Substratabschnitt 390 bezeichnet wird.
Der Substratabschnitt 390 der zwölften Ausführungsform entspricht dem Substratabschnitt 390 der achten Ausführungsform. Der erste Messabschnitt 102 des Sensorelements 100 ist als Kreiselsensor und der zweite Messabschnitt 310 des Deckelements 300 als Beschleunigungssensor ausgelegt.
Das Trennsubstrat 387 weist Durchgangselektrodenabschnitte 391 bis 393 auf. Die Durchgangselektrodenabschnitte 391 bis 393 weisen ringförmige Durchgangslöcher 394 bis 396 auf, die Abschnitte des Trennsubstrats 387 jeweils umgeben. Die ringförmigen Durchgangslöcher 394 bis 396 sind mit Isolierschichten 397 bzw. 398 bzw. 399 gefüllt. Folglich werden die Abschnitte des Trennsubstrats 387, die von den ringförmigen Durchgangslöchern 394 bis 396 umgeben werden, von den Isolierschichten 397 bis 399 umgeben und elektrisch von anderen Abschnitten des Trennsubstrats 387 isoliert. Folglich können die umgebenen Abschnitte des Trennsubstrats 387 als Durchgangselektroden dienen. Die Durchgangselektrodenabschnitte 391 bis 393 sind jeweils elektrisch mit der n⁺-leitenden Siliziumschicht 382 verbunden.
Ein Vertiefungsabschnitt 400 ist im Trennsubstrat 387 gebildet und dem beweglichen Elektrodenabschnitt 108 des Sensorelements 100 gegenüberliegend angeordnet. Folglich verhindert der Vertiefungsabschnitt 400, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 gegen das Trennsubstrat 387 schlägt. Ferner ist ein Vertiefungsabschnitt 401 im Trennsubstrat 387 gebildet und dem beweglichen Elektrodenabschnitt 383 des Deckelements 300 gegenüberliegend angeordnet. Folglich verhindert der Vertiefungsabschnitt 401, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 383 gegen das Trennsubstrat 387 schlägt. Gemäß der zwölften Ausführungsform ist das Trennsubstrat 387 ein hochdotiertes n⁺-leitendes monokristallines Siliziumsubstrat.
Die zweite Oberfläche des Trennsubstrats 387 des Deckelements 300 ist direkt mit dem Sensorelement 100 verbunden. Folglich ist die zweite Oberfläche des Trennsubstrats 387 als die erste Oberfläche 301 des Deckelements 300 definiert.
Wenn die Oberfläche 101 des Sensorelements 100 mit der ersten Oberfläche 301 des Deckelements 300 verbunden wird, wird der erste versiegelte Zwischenraum 124 zwischen dem Sensorelement 100 und dem Deckelement 300 gebildet, derart, dass der erste Messabschnitt 102 als ein Kreiselsensor im ersten versiegelten Zwischenraum 124 angeordnet werden kann. Gleichmaßen wird dann, wenn der Substratabschnitt 390 des Deckelements 300 mit der ersten Oberfläche des Trennsubstrats 387 des Deckelements 300 verbunden wird, der zweite versiegelte Zwischenraum 388 zwischen dem Substratabschnitt 390 und dem Trennsubstrat 387 gebildet, derart, dass der zweite Messabschnitt 310 als Beschleunigungssensor im zweiten versiegelten Zwischenraum 388 angeordnet werden kann. Gemäß der zwölften Ausführungsform weist der erste versiegelte Zwischenraum 124 ein Vakuum auf und ist der zweite versiegelte Zwischenraum 388 mit Stickstoffgas (N₂) von einem Atmosphärendruck gefüllt.
Jedes Potential der Halbleitervorrichtung kann über den Durchgangselektroden abschnitte 385 zur zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 übertragen werden. Das Potential der zweiten Siliziumschicht 104 wird beispielsweise über den siebten Draht 346, den Umfangsabschnitt 111, den Durchgangselektrodenabschnitt 391, den Umfangsabschnitt 384 und den Durchgangselektrodenabschnitt 385 zur zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 übertragen. Gemäß einem weiteren Beispiel wird das Potential des beweglichen Elektrodenabschnitts 108 mittels des Querverdrahtungsabschnitts 129, des beweglichen Verbindungsabschnitts 128, des Durchgangselektrodenabschnitts 393, der n⁺-leitenden Siliziumschicht 382 und des Durchgangselektrodenabschnitts 385 zur zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 übertragen.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der in der 38 gezeigten Haloleitervorrichtung unter Bezugnahme auf die 39A bis 40B beschrieben. Bei dem Verfahren werden, wie in 5 gezeigt, mehrere Halbleitervorrichtungen auf einem Wafer 500 gebildet und der Wafer 500 anschließend in einzelne Halbleitervorrichtungen in Form von Chips vereinzelt.
Zunächst wird das Sensorelement 100 unter Anwendung der in den 29A bis 29D gezeigten Prozess und der in den 30A und 30B gezeigten Prozesse vorbereitet. Ferner wird der Substratabschnitt 390 vorbereitet, indem der in der 31A gezeigte Prozess ausgeführt wird.
Anschließend wird bei einem in der 39A gezeigten Prozess ein hochdotiertes n⁺-leitendes monokristallines Siliziumsubstrat als das Trennsubstrat 387 vorbereitet.
Anschließend wird bei einem in der 39B gezeigten Prozess der Vertiefungsabschnitt 400 an einer Position dem beweglichen Elektrodenabschnitt 108 gegenüberliegend im Trennsubstrat 387 gebildet. Ferner wird der Vertiefungsabschnitt 401 an einer Position dem beweglichen Elektrodenabschnitt 383 gegenüberliegend im Trennsubstrat 387 gebildet. Die Vertiefungsabschnitte 400, 401 können beispielsweise gebildet werden, indem eine Isolierschicht (nicht gezeigt) auf jeder Oberfläche des Trennsubstrats 387 gebildet, die Isolierschicht gemustert und das Trennsubstrat 387 anschließend unter Verwendung der gemusterten Isolierschicht als Maske geätzt wird.
Ferner werden ringförmige Gräben 402 bis 404 auf der ersten Oberfläche des Trennsubstrats 387 gebildet, um jeweils Abschnitte des Trennsubstrats 387 zu umgeben. Alternativ können die ringförmigen Gräben 402 bis 404 auf der zweiten Oberfläche des Trennsubstrats 387 gebildet werden. Anschließend werden die Isolierschichten 397 bis 399, wie beispielsweise SiO₂-Schichten, unter Anwendung eines CVD-Verfahrens in den Gräben 402 bis 404 gebildet.
Die Gräben 402 bis 404 können auf die gleiche Weise wie die Vertiefungsabschnitte 400, 401 gebildet werden.
Anschließend wird bei einem in der 39C gezeigten Prozess die zweite Oberfläche des Trennsubstrats 387 unter Anwendung eines chemisch mechanischen Polierverfahrens (CMP) planpoliert. Insbesondere wird die zweite Oberfläche des Trennsubstrats 387 poliert, bis die Isolierschichten 397 bis 399 freigelegt sind. Folglich werden die Gräben 402 bis 404 zu den ringförmigen Durchgangslöchern 394 bis 396, welche das Trennsubstrat 387 von der ersten zur zweiten Oberfläche durchdringen. Folglich werden die umgebenen Abschnitte des Trennsubstrats 387 durch die Isolierschichten 397 bis 399 elektrisch von den anderen Abschnitten des Trennsubstrats 387 isoliert, so dass die Durchgangselektrodenabschnitte 391 bis 393 gebildet werden können.
Anschließend werden bei einem in der 39D gezeigten Prozess die Isolierschichten 397 bis 399, die zu jeder Oberfläche des Trennsubstrats 387 freigelegt sind, durch Ätzen teilweise derart entfernt, dass die Isolierschichten 397 bis 399 bezüglich jeder Oberfläche des Trennsubstrats 387 vertieft werden können.
Anschließend wird bei einem in der 40A gezeigten Prozess das Deckelement 300 gebildet, indem der Substratabschnitt 390 und das Trennsubstrat 387 in Stickstoffgas (N₂) von einem Atmosphärendruck bei Raumtemperatur direkt miteinander verbunden werden. Insbesondere wird die n⁺-leitende Siliziumschicht 382 des Substratabschnitts 390 mit dem Trennsubstrat 387 verbunden. Folglich werden die Durchgangselektrodenabschnitte 391 bis 393 des Trennsubstrats 387 elektrisch mit der n⁺-leitenden Siliziumschicht 382 des Trennsubstrats 390 verbunden und wird der zweite versiegelte Zwischenraum 388, der mit dem Stickstoffgas (N₂) von einem Atmosphärendruck gefüllt ist, zwischen dem Substratabschnitt 390 und dem Trennsubstrat 387 gebildet.
Anschließend werden bei einem in der 40B gezeigten Prozess die erste Oberfläche 301 des Deckelements 300 und die Oberfläche 101 des Sensorelements 100 unter Vakuum stehend bei Raumtemperatur direkt miteinander verbunden. Folglich werden die Durchgangselektrodenabschnitte 391 bis 393 des Trennsubstrats 387 elektrisch mit der n⁺-leitenden zweiten Siliziumschicht 359 des Sensorelements 100 verbunden und wird der erste versiegelte Zwischenraum 124 unter Vakuum zwischen dem Sensorelement 100 und dem Trennsubstrat 387 gebildet.
Anschließend wird der Durchgangselektrodenabschnitt 385 im Deckelement 300 gebildet. Daraufhin wird der Wafer 500 in einzelne Halbleitervorrichtungen in Form von Chips vereinzelt. Auf diese Weise wird die in der 38 gezeigte Halbleitervorrichtung fertig gestellt.
Gemäß der zwölften Ausführungsform weist das Deckelement 300, wie vorstehend beschrieben, das Trennsubstrat 387 zum Trennen des ersten versiegelten Zwischenraums 24, in welchem der erste Messabschnitt 102 angeordnet ist, vom zweiten versiegelten Zwischenraum 388, in welchem der zweite Messabschnitt 310 angeordnet ist, auf. Bei solch einem Ansatz können der erste und der zweite versiegelte Zwischenraum 124, 388 verschiedene Drücke aufweisen.
Gemäß der zwölften Ausführungsform kann der Substratabschnitt 390 einem Substrat in den Ansprüchen entsprechen. Ein elektrischer Pfad, der durch den Durchgangselektrodenabschnitt 385, die gemusterten Abschnitte der n⁺-leitenden Siliziumschicht 382 und die Durchgangselektrodenabschnitte 391 bis 393 gebildet wird, kann einer Durchgangselektrode in den Ansprüchen entsprechen. D. h., der elektrische Pfad entspricht einer Durchgangselektrode, die sich von der ersten Oberfläche 301 zur zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 erstreckt und ein erstes Ende, das elektrisch mit dem Befestigungsabschnitt 107 für eine bewegliche Elektrode oder dem beweglichen Verbindungsabschnitt 128 verbunden ist, und ein zweites Ende, das zur zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 freigelegt ist, aufweist.
(Dreizehnte Ausführungsform)
Nachstehend wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 41 beschrieben. Die dreizehnte Ausführungsform unterscheidet sich wie folgt zusammengefasst von der achten, neunten und zwölften Ausführungsform. Gemäß der zwölften Ausführungsform werden die Durchgangselektrodenabschnitte 391 bis 393 gebildet, indem die Isolierschichten 397 bis 399 im Trennsubstrat 387 gebildet werden. Demgegenüber werden die Durchgangselektrodenabschnitte 391 bis 393 gemäß der dreizehnten Ausführungsform gebildet, indem Abschnitte des Trennsubstrats 387 von einem anderen Abschnitt getrennt werden, indem das Trennsubstrat 387 geätzt wird.
41 zeigt eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung. Die Sensorvorrichtung weist, wie in 41 gezeigt, das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 auf dem Sensorelement auf. Das Deckelement 300 weist das Trennsubstrat 387 und den Substratabschnitt 390 auf dem Trennsubstrat 387 auf. Der Substratabschnitt 390 weist den gleichen Aufbau wie der in der 28 gezeigte Substratabschnitt 390 auf. Das Sensorelement 100 weist den gleichen Aufbau wie das in der 32 gezeigte Sensorelement 100 auf.
Der erste Messabschnitt 102 des Sensorelements 100 ist als Kreiselsensor ausgelegt, und der zweite Messabschnitt 310 des Deckelements 300 ist als Beschleunigungssensor ausgelegt.
Der Durchgangselektrodenabschnitt 393 ist im Trennsubstrat 387 gebildet. Ein Abschnitt der ersten Siliziumschicht 103 des Sensorelements 100, d. h. der bewegliche Verbindungsabschnitt 128 ist elektrisch mit einem Abschnitt der n⁺-leitenden Siliziumschicht 382 des Substratabschnitts 390 des Deckelements 300 verbunden. Gemäß der dreizehnten Ausführungsform weist der Durchgangselektrodenabschnitt 393 das ringförmige Durchgangsloch 396 und einen Abschnitt des Trennsubstrats 387, der vom ringförmigen Durchgangsloch 396 umgeben wird, auf. Der umgebene Abschnitt des Trennsubstrats 387 wird durch das ringförmige Durchgangsloch 396 vollständig vom anderen Abschnitt des Trennsubstrats 387 isoliert.
Folglich kann das Potential des Befestigungsabschnitts 107 für eine bewegliche Elektrode mittels des Querverdrahtungsabschnitts 129, des beweglichen Elektrodenabschnitts 108, des Durchgangselektrodenabschnitts 393, der n⁺-leitenden Siliziumschicht 382 und des Durchgangselektrodenabschnitts 385 zur zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 übertragen werden.
Es sollte beachtet werden, dass, obgleich in der 41 nur ein Durchgangselektrodenabschnitt 391 gezeigt ist, mehrere Durchgangselektrodenabschnitte 391 im Trennsubstrat 387 gebildet werden können. Bei solch einem Ansatz kann das Potential jedes Abschnitts des Sensorelements 100 zur zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 übertragen werden.
Gemäß der dreizehnten Ausführungsform wird die erste Siliziumschicht 103 zusätzlich zum Umfangsabschnitt 111, zum beweglichen Elektrodenabschnitt 108 des ers ten Messabschnitts 102 und zum beweglichen Verbindungsabschnitt 128 zu einem Versiegelungsringabschnitt 140 gemustert. Der Versiegelungsringabschnitt 140 weist die Form eines Ringes auf und umgibt den Umfang des beweglichen Elektrodenabschnitts 108. Obgleich der Versiegelungsringabschnitt 140 zwischen dem beweglichen Elektrodenabschnitt 108 und dem beweglichen Verbindungsabschnitt 128 in der ersten Siliziumschicht 103 angeordnet ist, sind der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 und der bewegliche Verbindungsabschnitt 128 über den Querverdrahtungsabschnitt 129, der in der von der ersten Siliziumschicht 103 verschiedenen Schicht angeordnet ist, elektrisch miteinander verbunden.
Das Trennsubstrat 387 des Deckelements 300 ist derart mit dem Versiegelungsringabschnitt 140 des Sensorelements 100 verbunden, dass der erste versiegelte Zwischenraum 124 zwischen dem Trennsubstrat 387 und dem Sensorelement 100 gebildet werden kann. Der erste versiegelte Zwischenraum 124 weist ein Vakuum auf. Im Deckelement 300 ist das Trennsubstrat 387 derart mit dem Substratabschnitt 390 verbunden, dass der zweite versiegelte Zwischenraum 388 gebildet werden kann. Der zweite versiegelte Zwischenraum 388 ist mit Stickstoffgas (N₂) von einem Atmosphärendruck gefüllt. Es sollte beachtet werden, dass, da das ringförmige Durchgangsloch 396 im Trennsubstrat 387 gebildet ist, ein Zwischenraum, der zwischen dem Trennsubstrat 387 und dem Sensorelement 100 außerhalb des Versiegelungsringabschnitts 140 gebildet ist, über das ringförmige Durchgangsloch 396 mit dem zweiten versiegelten Zwischenraum 388 kommunizieren kann.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der in der 41 gezeigten Halbleitervorrichtung unter Bezugnahme auf die 42A bis 43B beschrieben. Bei dem Verfahren werden, wie in 5 gezeigt, mehrere Halbleitervorrichtungen auf einem Wafer 500 gebildet und der Wafer 500 anschließend in einzelne Halbleitervorrichtungen in Form von Chips vereinzelt.
Bei einem in der 42A gezeigten Prozess wird ein hochdotiertes n⁺-leitendes monokristallines Siliziumsubstrat als das Trennsubstrat 387 vorbereitet. Anschließend wird, wie im Prozess der 39B gezeigt, der Vertiefungsabschnitt 400 an einer Positi on dem beweglichen Elektrodenabschnitt 108 des Sensorelements 100 gegenüberliegen im Trennsubstrat 387 gebildet.
Bei einem in der 42B gezeigten Prozess wird das Sensorelement 100 unter Anwendung der in den 25A bis 25C gezeigten Prozesse und der in den 26A und 26B gezeigten Prozesse vorbereitet. Bei dem Sensorelement 100 werden der Umfangsabschnitt 111, der erste Messabschnitt 102 und der Versiegelungsringabschnitt 140 in der ersten Siliziumschicht 103 gebildet und wird der Querverdrahtungsabschnitt 129 in der von der ersten Siliziumschicht 103 verschiedenen Schicht gebildet.
Bei einem in der 42C gezeigten Prozess wird das Trennsubstrat 387 in Vakuum bei Raumtemperatur derart direkt mit der Oberfläche 101 des Sensorelements 100 verbunden, dass der Versiegelungsringabschnitt 140 mit dem Trennsubstrat 387 verbunden werden kann. Folglich wird der erste versiegelte Zwischenraum 124, der ein Vakuum aufweist, derart zwischen dem Trennsubstrat 387 und dem Sensorelement 100 gebildet, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 des ersten Messabschnitts 102 im ersten versiegelten Zwischenraum 124 angeordnet werden kann. Der Vertiefungsabschnitt 401 des Trennsubstrats 387 verhindert, dass der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 gegen das Trennsubstrat 387 schlägt, wenn das Trennsubstrat 387 mit dem Sensorelement 100 verbunden wird bzw. ist.
Anschließend wird bei einem in der 43A gezeigten Prozess das ringförmige Durchgangsloch 396 im Trennsubstrat 387 gebildet, um den Durchgangselektrodenabschnitte 393 zu bilden. Das ringförmige Durchgangsloch 396 kann beispielsweise gebildet werden, indem eine Isolierschicht (nicht gezeigt) auf dem Trennsubstrat 387 gebildet, die Isolierschicht gemustert, das Trennsubstrat 387 unter Verwendung der gemusterten Isolierschicht als Maske trockengeätzt und die Maske anschließend entfernt wird. Auf diese Weise wird der Durchgangselektrodenabschnitt 393 im Trennsubstrat 387 gebildet. Der Durchgangselektrodenabschnitt 393 wird vollständig vom anderen Abschnitt des Trennsubstrats 387 getrennt und nur mit dem beweglichen Verbindungsabschnitt 128 des Sensorelements 100 verbunden.
Bei einem in der 43B gezeigten Prozess wird das Deckelement 300 gebildet, indem der Substratabschnitt 390 mit dem zweiten Messabschnitt 310 direkt mit dem Trennsubstrat 387 verbunden wird, und zwar in Stickstoffgas (N₂) von einem Atmosphärendruck bei Raumtemperatur. Folglich wird der zweite versiegelte Zwischenraum 388 derart zwischen dem Trennsubstrat 387 und dem Substratabschnitt 390 gebildet, dass der zweite Messabschnitt 310 im zweiten versiegelten Zwischenraum 388 angeordnet werden kann. Ferner wird die n⁺-leitende Siliziumschicht 383 des Substratabschnitts 390 über den Durchgangselektrodenabschnitte 393 des Trennsubstrats 387 elektrisch mit der ersten Siliziumschicht 103 des Sensorelements 100 verbunden.
Anschließend wird die Isolierschicht 305 auf der zweiten Oberfläche des Siliziumsubstrats 303 des Substratabschnitts 390 gebildet und wird der Durchgangselektrodenabschnitt 385 im Substratabschnitt 390 gebildet. Anschließend wird die Metallschicht (d. h. das zweite Ende des Durchgangselektrodenabschnitts 385) auf der Isolierschicht 305 zu einer Kontaktstelle gemustert. Anschließend wird der Wafer 500 in einzelne Halbleitervorrichtungen in Form von Chips vereinzelt.
Gemäß der dreizehnten Ausführungsform wird das ringförmige Durchgangsloch 396, wie vorstehend beschrieben, auf ein Verbinden des Trennsubstrats 387 mit dem Sensorelement 100 folgend derart im Trennsubstrat 387 gebildet, dass der Abschnitt des Trennsubstrats 387, der vom ringförmigen Durchgangsloch 396 umgeben wird, vom anderen Abschnitt des Trennsubstrats 387 getrennt werden kann. Folglich sind die Isolierschichten 397 bis 399 der zwölften Ausführungsform nicht mehr erforderlich, so dass der Fertigungsprozess der Halbleitervorrichtung vereinfacht werden kann.
(Modifikationen)
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können, wie nachstehend beispielhaft aufgezeigt, auf verschiedene Weise modifiziert werden.
Gemäß der erste bis sechsten, zehnten und elften Ausführungsform ist der Querdraht 322 auf der ersten Oberfläche 301 oder der zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 angeordnet. Demgegenüber ist der Querverdrahtungsabschnitt 129 ge mäß der siebten bis neunten, zwölften und dreizehnten Ausführungsform im Sensorelement 100 angeordnet. Die sind Beispiele für eine Schicht, in welcher der Querdraht 322 oder der Querverdrahtungsabschnitt 129 angeordnet sind. Folglich ist die Schicht, in welcher der Querdraht 322 oder der Querverdrahtungsabschnitt 129 angeordnet sind, nicht auf die in den Ausführungsformen aufgezeigte Schicht beschränkt.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass es erforderlich ist, dass der Querdraht 322 des Querverdrahtungsabschnitts 323 parallel zur ersten Oberfläche 301 des Deckelements 300 verläuft. Wenn das Deckelement 300 beispielsweise als mehrschichtiges Substrat ausgebildet ist, das mit mehreren Substraten gebildet ist, die übereinander geschichtet sind, kann der Querdraht 322 in irgendeiner Schicht des Deckelements 300 angeordnet sein, solange sich der Querdraht 322 parallel zur ersten Oberfläche 301 des Deckelements 300 erstreckt.
Gleichermaßen kann der Querverdrahtungsabschnitt 129 in irgendeiner Schicht des Sensorelements 100 angeordnet sein, solange sich der Querverdrahtungsabschnitt 129 parallel zur Oberfläche 101 des Sensorelements 100 erstreckt.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird das Potential des Querverdrahtungsabschnitts 323 mittels der fünften Durchgangselektrode 344 zur zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 übertragen. Alternativ kann die fünfte Durchgangselektrode 344 weggelassen werden.
Gemäß der dritten Ausführungsform weist das Deckelement 300 den IC-Abschnitt 360 anstelle des zweiten Messabschnitts 310 auf. Alternativ kann das Deckelement 300 nicht nur den IC-Abschnitt 360, sondern ebenso den zweiten Messabschnitt 310 aufweisen.
Gemäß der siebten Ausführungsform wird die polykristalline Siliziumschicht 134 auf der Isolierschicht 105 gemustert, um die Verdrahtungsschicht mit dem Querverdrahtungsabschnitt 129 zu bilden. Wenn der bewegliche Elektrodenabschnitt 108 dazu ausgelegt ist, eine physikalische Größe in der z-Achsenrichtung zu erfassen, kann eine fes te Elektrode gebildet werden, indem die polykristalline Siliziumschicht 134 gemustert wird.
Gemäß der zehnten Ausführungsform weisen der erste und der zweite versiegelte Zwischenraum 124, 388 verschiedene Drücke auf. Alternativ können der erste und der zweite versiegelte Zwischenraum 124, 388 mit verschiedenen Gasen gleichen Drucks gefüllt werden. Wenn der erste Messabschnitt 102 beispielsweise als Beschleunigungssensor ausgelegt ist, kann der erste versiegelte Zwischenraum 124 mit einem hochviskosen Gas gefüllt werden. Bei solch einem Ansatz kann ein Effekt einer Dämpfung auf einen beweglichen Abschnitt des Beschleunigungssensors erzielt werden. Wenn der zweite Messabschnitt 310 gemäß einem weiteren Beispiel als Drucksensor ausgelegt ist, kann der zweite versiegelte Zwischenraum 388 mit einem Gas hoher thermischer Leitfähigkeit gefüllt werden. Bei solch einem Ansatz ist eine Temperatur im Innenraum des zweiten versiegelten Zwischenraums 388 mit hoher Wahrscheinlichkeit homogen. Alternativ können der erste und der zweite versiegelte Zwischenraum 124, 388 mit verschiedenen Gasen zu verschiedenen Drücken gefüllt werden.
Gemäß der zehnten Ausführungsform ist der Querdraht 322 des Querverdrahtungsabschnitts 323 auf der zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 angeordnet. Alternativ kann der Querdraht 322 auf einer von der zweiten Oberfläche 302 des Deckelements 300 verschiedenen Oberfläche angeordnet werden. Der Querdraht 322 kann beispielsweise zwischen dem Siliziumsubstrat 303 und dem Trennsubstrat 387 angeordnet werden. Es sollte beachtet werden, dass das Trennsubstrat 387 als mehrschichtiges Substrat ausgebildet sein kann, das aus mehreren Substraten gebildet ist, die übereinandergeschichtet sind. In solch einem Fall kann der Querdraht 322 in irgendeiner Schicht des Trennsubstrats 387 angeordnet sein.
Gemäß der zehnten Ausführungsform wird der zweite versiegelte Zwischenraum 388 gebildet, indem das Trennsubstrat 387 mit dem Siliziumsubstrat 303 verbunden wird, und wird der erste versiegelte Zwischenraum 124 gebildet, indem das Trennsubstrat 387, das mit dem Siliziumsubstrat 303 verbunden ist, mit dem Sensorelement 100 verbunden wird. Alternativ kann ein Zwischenraum zum Unterbringen von beispielsweise einem Beschleunigungssensor unter Anwendung der in der US 6,936,491 beschrie benen Verfahren gebildet werden, bei denen eine Kammer über Verkapselungsschichten versiegelt wird. In diesem Fall sollten wenigstens eine bewegliche Elektrode, ein Masseabschnitt, ein Balkenabschnitt und eine feste Elektrode des Beschleunigungssensors im Zwischenraum angeordnet werden.
Gemäß der zehnten Ausführungsform weist das Deckelement 300 das Trennsubstrat 387 auf. Alternativ kann das Sensorelement 100 das Trennsubstrat 387 aufweisen.
Eine integrierte Schaltung kann im Trennsubstrat 387 der zehnten bis dreizehnten Ausführungsform gebildet werden. In solch einem Fall kann eine Durchgangselektrode derart im Deckelement 300 gebildet werden, dass die integrierte Schaltung über die Durchgangselektrode elektrisch mit der externen Schaltung verbunden werden kann.
Gemäß den Ausführungsformen weist die Halbleitervorrichtung einen Drucksensor, einen Beschleunigungssensor, einen Kreiselsensor und einen Bildsensor auf. Die Halbleitervorrichtung kann andere Sensoren, wie beispielsweise einen Feuchtesensor und einen Durchflusssensor, aufweisen.
Solche Änderungen und Modifikationen sollen als mit im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, so wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt wird, beinhaltet verstanden werden.
Eine Halbleitervorrichtung weist ein Sensorelement 100 und ein Deckelement 300 auf. Das Sensorelement 100 weist eine Oberfläche 101 und einen ersten Messabschnitt 102 auf. Der erste Messabschnitt 102 weist einen ersten und einen zweiten Abschnitt 118, 119 auf, die auf der Oberflächenseite des Sensorelementes 100 angeordnet und elektrisch voneinander isoliert sind. Das Deckelement 300 weist eine Oberfläche 301 und einen Querverdrahtungsabschnitt 323 auf. Die Oberfläche 301 des Deckelements 300 ist derart mit der Oberfläche 101 des Messelements 100 verbunden, dass der erste Messabschnitt 102 durch das Sensorelement 100 und das Deckelement 300 versiegelt wird. Der Querverdrahtungsabschnitt 323 verbindet den ersten Abschnitt 118 elektrisch mit dem zweiten Abschnitt 119.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 7540199 [0002]
- JP 2008-20433 A [0002]
- US 6936491 [0332]

Claims

Halbleitervorrichtung mit: – einem Sensorelement (100) mit einer Oberfläche (101) und einem ersten Messabschnitt (102), wobei der erste Messabschnitt (102) einen ersten und einen zweiten Abschnitt (118, 119) aufweist, die auf der Oberflächenseite des Sensorelements (100) angeordnet und elektrisch voneinander isoliert sind; und – einem Deckelement (300) mit einer ersten Oberfläche (301), die derart mit der Oberfläche (101) des Sensorelements (100) verbunden ist, dass der erste Messabschnitt (102) durch das Sensorelement (100) und das Deckelement (300) versiegelt wird, wobei das Deckelement (300) einen Querverdrahtungsabschnitt (323) aufweist, der dazu ausgelegt ist, den ersten Abschnitt (118) elektrisch mit dem zweiten Abschnitt (119) zu verbinden.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querverdrahtungsabschnitt (323) einen Querdraht (322) aufweist, der sich parallel zur ersten Oberfläche (301) des Deckelements (300) erstreckt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Deckelement (300) eine der ersten Oberfläche (301) gegenüberliegende zweite Oberfläche (302) aufweist; – der Querverdrahtungsabschnitt (323) einen Querdraht (322), eine erste Durchgangselektrode (306) und eine zweite Durchgangselektrode (307) aufweist; – der Querdraht (322) auf der zweiten Oberfläche (302) des Deckelements (300) angeordnet ist und sich der Querdraht (322) parallel zur zweiten Oberfläche (302) des Deckelements (300) erstreckt; – sich die erste Durchgangselektrode (306) von der ersten Oberfläche (301) zur zweiten Oberfläche (302) des Deckelements (300) erstreckt und ein elektrisch mit dem Querdraht (322) verbundenes erstes Ende und ein elektrisch mit dem ersten Abschnitt (118) verbundenes zweites Ende aufweist; und – sich die zweite Durchgangselektrode (307) von der ersten Oberfläche (301) zur zweiten Oberfläche (302) des Deckelements (300) erstreckt und ein elektrisch mit dem Querdraht (322) verbundenes erstes Ende und ein elektrisch mit dem zweiten Abschnitt (119) verbundenes zweites Ende aufweist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – das Deckelement (300) ein Substrat (303) mit einem zweiten Messabschnitt (310) aufweist, wobei das Deckelement (300) ferner ein Trennsubstrat (387) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche aufweist, die sich gegenüberliegen; – die erste Oberfläche des Trennsubstrats (387) die erste Oberfläche (301) des Deckelements (300) definiert und mit der Oberfläche (101) des Sensorelements (100) verbunden ist, um einen ersten versiegelten Zwischenraum (124) zwischen dem Sensorelement (100) und dem Deckelement (300) zu bilden; – der erste Messabschnitt (102) im ersten versiegelten Zwischenraum (124) angeordnet ist; – die zweite Oberfläche des Trennsubstrats (387) mit dem Substrat (303) verbunden ist, um einen zweiten versiegelten Zwischenraum (388) zwischen dem Substrat (303) und dem Trennsubstrat (387) zu bilden; und – der zweite Messabschnitt (310) entsprechend dem zweiten versiegelten Zwischenraum (388) angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste versiegelte Zwischenraum (124) und der zweiten versiegelte Zwischenraum (388) verschiedene Drücke aufweisen.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste versiegelte Zwischenraum (124) und der zweite versiegelte Zwischenraum (388) mit verschiedenen Gasen gefüllt sind.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der Querverdrahtungsabschnitt (323) einen Querdraht (322), einen ersten Verbindungsabschnitt (348) und einen zweiten Verbindungsabschnitt (349) aufweist; – der Querdraht (322) auf der ersten Oberfläche (301) des Deckelements (300) angeordnet ist; – der erste Verbindungsabschnitt (348) auf dem Querdraht (322) angeordnet ist und ein elektrisch mit dem Querdraht (322) verbundenes erstes Ende und ein elektrisch mit dem ersten Abschnitt (118) verbundenes zweites Ende aufweist; und – der zweite Verbindungsabschnitt (349) auf dem Querdraht (322) angeordnet ist und ein das elektrisch mit dem Querdraht (322) verbundenes erstes Ende und ein elektrisch mit dem zweiten Abschnitt (119) verbundenes zweites Ende aufweist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – das Deckelement (300) eine Durchgangselektrode (344) aufweist; und – sich die Durchgangselektrode (344) von der ersten Oberfläche (301) zur zweiten Oberfläche (302) des Deckelements (300) erstreckt und ein elektrisch mit dem Querdraht (322) verbundenes erstes Ende und ein zur zweiten Oberfläche (302) des Deckelements (300) freigelegtes zweites Ende aufweist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass – das Deckelement (300) ein Substrat (303) und einen Antennendrahtverstärkungsabschnitt (363) auf dem Substrat (303) aufweist; und – der Antennendrahtverstärkungsabschnitt (363) den Querdraht (322) teilweise derart hält, dass der Querdraht (322) oberhalb des Substrats (303) aufgehängt ist.
Halbleitervorrichtung mit: – einem Sensorelement (100) mit einem Substrat (104), einer auf dem Substrat (104) angeordneten Isolierschicht (105) und einem ersten Messabschnitt (102) mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt (107, 128), die auf der Isolierschicht (105) angeordnet und elektrisch voneinander isoliert sind, wobei das Sensorelement (100) ferner einen Querverdrahtungsabschnitt (129) aufweist, der dazu aus gelegt ist, den ersten Abschnitt (107) elektrisch mit dem zweiten Abschnitt (128) zu verbinden, und wobei der Querverdrahtungsabschnitt (129) auf der Isolierschicht (105) angeordnet ist und sich der Querverdrahtungsabschnitt (129) parallel zu einer Oberfläche der Isolierschicht (105) erstreckt; und – einem Deckelement (300) mit einer ersten Oberfläche (301), die derart mit dem Sensorelement (100) verbunden ist, dass der erste Messabschnitt (102) durch das Sensorelement (100) und das Deckelement (300) versiegelt wird, wobei – der erste Abschnitt (107) an einem ersten Ende des Querverdrahtungsabschnitts (129) angeordnet und elektrisch mit dem ersten Ende des Querverdrahtungsabschnitts (129) verbunden ist, und – der zweite Abschnitt (128) an einem zweiten Ende des Querverdrahtungsabschnitts (129) angeordnet und elektrisch mit dem zweiten Ende des Querverdrahtungsabschnitts (129) verbunden ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass – das Deckelement (300) eine der ersten Oberfläche (301) gegenüberliegende zweite Oberfläche (302) und eine sich von der ersten Oberfläche (301) zur zweiten Oberfläche (302) des Deckelements (300) erstreckende Durchgangselektrode (385) aufweist; und – die Durchgangselektrode (385) ein elektrisch mit dem ersten Abschnitt (107) oder dem zweiten Abschnitt (128) verbundenes erstes Ende und ein zur zweiten Oberfläche (302) des Deckelements (300) freigelegtes zweites Ende aufweist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass – das Deckelement (300) ein Substrat (303) mit einem zweiten Messabschnitt (310) aufweist, wobei das Deckelement (300) ferner ein Trennsubstrat (387) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche aufweist, die sich gegenüberliegen; – die erste Oberfläche des Trennsubstrats (387) die erste Oberfläche (301) des Deckelements (300) definiert und mit der Oberfläche (101) des Sensorelements (100) verbunden ist, um einen ersten versiegelten Zwischenraum (124) zwischen dem Sensorelement (100) und dem Deckelement (300) zu bilden; – der erste Messabschnitt (102) im ersten versiegelten Zwischenraum (124) angeordnet ist; – die zweite Oberfläche des Trennsubstrats (387) mit dem Substrat (303) verbunden ist, um einen zweiten versiegelten Zwischenraum (388) zwischen dem Substrat (303) und dem Trennsubstrat (387) zu bilden; und – der zweite Messabschnitt (310) entsprechend dem zweiten versiegelten Zwischenraum (388) angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste versiegelte Zwischenraum (124) und der zweite versiegelte Zwischenraum (388) verschiedene Drücke aufweisen.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste versiegelte Zwischenraum (124) und der zweite versiegelte Zwischenraum (388) mit verschiedenen Gasen gefüllt sind.
Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung mit den folgenden Schritten: – Vorbereiten eines Sensorelements (100) mit einer Oberfläche (101) und einem ersten Messabschnitt (102), wobei der erste Messabschnitt (102) einen auf der Oberflächenseite des Sensorelements (100) angeordneten ersten Abschnitt (118) und einen elektrisch vom ersten Abschnitt (118) isolierten zweiten Abschnitt (119) aufweist; – Vorbereiten eines Deckelements (300) mit einer ersten Oberfläche (301) und einer der ersten Oberfläche (301) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (302); – Verbinden der Oberfläche (101) des Sensorelements (100) derart mit der ersten Oberfläche (301) des Deckelements (300), dass der erste Messabschnitt (102) durch das Sensorelement (100) und das Deckelement (300) versiegelt wird; und – Bilden eines Querverdrahtungsabschnitts (323) zur elektrischen Verbindung des ersten Abschnitts (118) mit dem zweiten Abschnitt (119), wobei – das Bilden des Querverdrahtungsabschnitts (323) ein Bilden einer ersten Durchgangselektrode (306), ein Bilden einer zweiten Durchgangselektrode (307) und ein Bilden eines Querdrahts (322) umfasst, – die erste Durchgangselektrode (306) das Deckelement (300) von der ersten Oberfläche (301) zur zweiten Oberfläche (302) durchdringt und ein elektrisch mit dem ersten Abschnitt (118) verbundenes erstes Ende aufweist, – die zweite Durchgangselektrode (307) das Deckelement (300) von der ersten Oberfläche (301) zur zweiten Oberfläche (302) durchdringt und ein elektrisch mit dem zweiten Abschnitt (119) verbundenes erstes Ende aufweist, und – der Querdraht (322) auf der zweiten Oberfläche (302) angeordnet ist und ein zweites Ende der ersten Durchgangselektrode (306) elektrisch mit einem zweiten Ende der zweiten Durchgangselektrode (307) verbindet.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass – das Vorbereiten des Deckelements (300) ein Vorbereiten eines Substrats (303) mit einem zweiten Messabschnitt (310) und ein Vorbereiten eines Trennsubstrats (387) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, die sich gegenüberliegen, umfasst; – das Verbinden der Oberfläche (101) des Sensorelements (100) ein Verbinden der Oberfläche (101) des Sensorelements (100) mit der ersten Oberfläche des Trennsubstrats (387), um einen ersten versiegelten Zwischenraum (124) zwischen dem Sensorelement (100) und dem Deckelement (300) zu bilden, und ein Anordnen des ersten Messabschnitts (102) im ersten versiegelten Zwischenraum (124) umfasst; und – das Vorbereiten des Deckelements (300) ferner ein Verbinden des Substrats (303) mit der zweiten Oberfläche des Trennsubstrats (387), um einen zweiten versiegelten Zwischenraum (388) zwischen dem Substrat (303) und dem Trennsubstrat (387) zu bilden, und ein Anordnen des zweiten Messabschnitts (310) an einer Position entsprechend dem zweiten versiegelten Zwischenraum (388) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass – das Verbinden der Oberfläche (101) des Sensorelements (100) ferner ein Aufrechterhalten des ersten versiegelten Zwischenraums (124) bei einem ersten Druck umfasst; und – das Vorbereiten des Deckelements (300) ferner ein Aufrechterhalten des zweiten versiegelten Zwischenraums (388) bei einem vom ersten Druck verschiedenen zweiten Druck umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass – das Verbinden der Oberfläche (101) des Sensorelements (100) ferner ein Füllen des ersten versiegelten Zwischenraums (124) mit einem ersten Gas umfasst; und – das Vorbereiten des Deckelements (300) ferner ein Füllen des zweiten versiegelten Zwischenraums (388) mit einem vom ersten Gas verschiedenen zweiten Gas umfasst.
Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten: – Vorbereiten eines Sensorelements (100) mit einer Oberfläche (101) und einem ersten Messabschnitt (102), wobei der erste Messabschnitt (102) einen ersten und einen zweiten Abschnitt (118, 119) aufweist, die auf der Oberflächenseite des Sensorelements (100) angeordnet und elektrisch voneinander isoliert sind; – Vorbereiten eines Deckelements (300) mit einer ersten Oberfläche (301), wobei das Vorbereiten des Deckelements (300) ein Vorbereiten eines Substrats (303), ein Bilden einer Isolierschicht (304) auf dem Substrat (303) und ein Bilden eines Querverdrahtungsabschnitts (323) zur elektrischen Verbindung des ersten und des zweiten Abschnitts (118, 119) des ersten Messabschnitts (102) umfasst; und – Verbinden der Oberfläche (101) des Sensorelements (100) derart mit der ersten Oberfläche (301) des Deckelements (300), dass der erste Messabschnitt (102) durch das Sensorelement (100) und das Deckelement (300) versiegelt wird, wobei – das Bilden des Querverdrahtungsabschnitts (323) ein Bilden eines Querdrahts (322) derart auf der Isolierschicht (304), dass sich der Querdraht (322) parallel zu einer Oberfläche der Isolierschicht (304) erstreckt, ein Bilden eines ersten Verbin dungsabschnitts (348) an einer ersten Position auf dem Querdraht (322) und ein Bilden eines zweiten Verbindungsabschnitts (349) an einer zweiten Position auf dem Querdraht (322) umfasst, und – das Verbinden der Oberfläche (101) des Sensorelements (100) mit der ersten Oberfläche (301) des Deckelements (300) ein Verbinden des ersten und des zweiten Abschnitts (118, 119) des ersten Messabschnitts (102) mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Verbindungsabschnitt (348, 349) des Querverdrahtungsabschnitts (323) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt umfasst: – Bilden einer sich von der ersten Oberfläche (301) zu einer der ersten Oberfläche (301) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (302) des Deckelements (300) erstreckenden Durchgangselektrode (344) derart, dass ein erstes Ende der Durchgangselektrode (385) elektrisch mit dem Querdraht (322) verbunden und ein zweites Ende der Durchgangselektrode (344) zur zweiten Oberfläche (302) des Deckelements (300) freigelegt wird, wobei – das Bilden der Durchgangselektrode (344) auf das Verbinden der Oberfläche (101) des Sensorelements (100) mit der ersten Oberfläche (301) des Deckelements (300) folgend ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass – das Vorbereiten des Deckelements (300) ein Bilden eines Antennendrahtverstärkungsabschnitts (363), der dazu ausgelegt ist, den Querdraht (322) teilweise zu halten, derart, dass der Querdraht (322) oberhalb des Substrats (303) aufgehängt wird, umfasst; und – das Bilden des Antennendrahtverstärkungsabschnitts (363) ein teilweises Entfernen der Isolierschicht (304) umfasst, derart, dass die Isolierschicht (304) entsprechend dem ersten und dem zweiten Verbindungsabschnitt (348, 349) übrig gelassen wird.
Verfahren zur Fertigung einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten: – Vorbereiten eines Sensorelements (100), wobei das Vorbereiten des Sensorelements (100) ein Vorbereiten eines Substrats (104), ein Bilden einer Isolierschicht (105) auf dem Substrat (104), ein Bilden eines Querverdrahtungsabschnitts (323) derart auf der Isolierschicht, dass sich der Querverdrahtungsabschnitt (323) parallel zu einer Oberfläche der Isolierschicht (105) erstreckt, und ein Bilden eines ersten Messabschnitts (102) mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt (107, 128), die elektrisch voneinander isoliert sind, umfasst; – Vorbereiten eines Deckelements (300) mit einer ersten Oberfläche (301); und – Verbinden des Sensorelements (100) derart mit der ersten Oberfläche (301) des Deckelements (300), dass der erste Messabschnitt (102) durch das Sensorelement (100) und das Deckelement (300) versiegelt wird, wobei – das Bilden des ersten Messabschnitts (102) ein elektrisches Verbinden des ersten Abschnitts (107) über den Querverdrahtungsabschnitt (323) mit dem zweiten Abschnitt (128) umfasst, indem der erste Abschnitt (107) an einem ersten Ende des Querverdrahtungsabschnitts (323) und der zweite Abschnitt (128) an einem zweiten Ende des Querverdrahtungsabschnitts (323) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt umfasst: – Bilden einer Durchgangselektrode (385), die sich von der ersten Oberfläche (301) zu einer der ersten Oberfläche (301) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (302) des Deckelements (300) erstreckt, derart, dass ein erstes Ende der Durchgangselektrode (385) elektrisch mit dem ersten Abschnitt (107) oder dem zweiten Abschnitt (128) verbunden und ein zweites Ende der Durchgangselektrode (385) zur zweiten Oberfläche (302) des Deckelements (300) freigelegt wird, wobei – das Bilden der Durchgangselektrode (385) auf das Verbinden des Sensorelements (100) folgend ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass – das Vorbereiten des Deckelements (300) ein Vorbereiten eines Substrats (303) mit einem zweiten Messabschnitt (310) und ein Vorbereiten eines Trennsubstrats (387) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, die sich gegenüberliegen, umfasst; – das Verbinden des Sensorelements (100) ein Verbinden des Sensorelements (100) mit der ersten Oberfläche des Trennsubstrats (387), um einen ersten versiegelten Zwischenraum (124) zwischen dem Sensorelement (100) und dem Deckelement (300) zu bilden, und ein Anordnen des ersten Messabschnitts (102) im ersten versiegelten Zwischenraum (124) umfasst; und – das Vorbereiten des Deckelements (300) ferner ein Verbinden des Substrats (303) mit der zweiten Oberfläche des Trennsubstrats (387), um einen zweiten versiegelten Zwischenraum (388) zwischen dem Substrat (303) und dem Trennsubstrat (387) zu bilden, und ein Anordnen des zweiten Messabschnitts (310) an einer Position entsprechend dem zweiten versiegelten Zwischenraum (388) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass – das Verbinden des Sensorelements (100) ferner ein Aufrechterhalten des ersten versiegelten Zwischenraums (124) bei einem ersten Druck umfasst; und – das Vorbereiten des Deckelements (300) ferner ein Aufrechterhalten des zweiten versiegelten Zwischenraum (388) bei einem vom ersten Druck verschiedenen zweiten Druck umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass – das Verbinden des Sensorelements (100) ferner ein Füllen des ersten versiegelten Zwischenraums (124) mit einem ersten Gas umfasst; und – das Vorbereiten des Deckelements (300) ferner ein Füllen des zweiten versiegelten Zwischenraum (388) mit einem vom ersten Gas verschiedenen zweiten Gas umfasst.