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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterdrucksensor.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Herkömmlicherweise werden Drucksensor-Halbleitersubstrate mittels des folgenden Verfahrens hergestellt.
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Zunächst wird ein Oxidfilm, der eine bestimmte Dicke aufweist, auf einer Oberfläche eines ersten Halbleitersubstrats ausgebildet, das von einem Einkristallsiliziumsubstrat gebildet wird, und eine Durchgangsöffnung, welche eine Öffnungsrichtung aufweist, die in der Dickenrichtung des Oxidfilms ausgerichtet ist, wird durch Entfernen eines Teils des Oxidfilms ausgebildet. Als nächstes wird ein Aussparungsabschnitt, der eine Innenumfangsoberfläche aufweist, welche bündig mit einer Innenumfangsoberfläche der Durchgangsöffnung ist, auf dem ersten Halbleitersubstrat ausgebildet. Als nächstes wird ein zweites Halbleitersubstrat, das von einem Einkristallsiliziumsubstrat gebildet wird, mittels eines Oxidfilms mit dem ersten Halbleitersubstrat verbunden, um die Durchgangsöffnung, welche auf der Oberfläche des Oxidfilms freigelegt ist, abzudecken. Eine Membran wird auf einem Abschnitt des zweiten Halbleitersubstrats, der dem Aussparungsabschnitt zugewandt ist, durch Verringern der Dicke des zweiten Halbleitersubstrats ausgebildet, und schließlich wird ein herkömmliches Drucksensor-Halbleitersubstrat durch Ausbilden eines Belastungsdetektionselements auf einer Oberfläche der Membran hergestellt (vergleiche beispielsweise Patentliteratur 1).
Patentliteratur 1:
Japanisches Patent Nr. 4214567 (Beschreibung)
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In den herkömmlichen Drucksensor-Halbleitersubstraten werden Positionen der Öffnungsrandabschnitte des ausgesparten Abschnitts, der auf dem ersten Halbleitersubstrat ausgebildet wird, und Positionen von Randabschnitten der Durchgangsöffnung, welche auf dem Oxidfilm ausgebildet wird, ausgerichtet. Es treten Restspannungen in dem Oxidfilm auf, aber Beträge der Belastungen, welche von den Restspannungen herrühren, die auf dem Oxidfilm wirken, sind an den Randabschnitten der Durchgangsöffnung diskontinuierlich. Wenn ein Druck von außen auf die Membran aufgebracht wird und sich die Membran biegt bzw. verformt, treten große Spannungen an den Öffnungsrandabschnitten des Aussparungsabschnitts auf. Wenn die Positionen der Öffnungsrandabschnitte des Aussparungsabschnitts und die Positionen der Randabschnitte der Durchgangsöffnung ausgerichtet bzw. bündig sind, wie bei herkömmlichen Drucksensor-Halbleitersubstraten, überlagern sich Spannungen, welche an der Grenze der Randabschnitte der Durchgangsöffnung diskontinuierlich sind, mit Spannungen, welche in der Membran auftreten, wenn sich die Membran verformt. Aus diesem Grund wird die Drucktoleranz hinsichtlich eines Bruchs der Membran deutlich verringert, wenn Druck auf die Membran von außen aufgebracht wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, die obigen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Halbleiterdrucksensor bereitzustellen, der die Drucktoleranz hinsichtlich eines Bruchs der Membran verbessern kann.
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Um die obige Aufgabe zu erzielen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Halbleiterdrucksensor bereitgestellt, der enthält: ein erstes Halbleitersubstrat, auf dem ein Aussparungsabschnitt ausgebildet ist, der eine Öffnung auf einer ersten Oberfläche in einer Dickenrichtung aufweist; ein zweites Halbleitersubstrat, das so angeordnet ist, um der ersten Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats zugewandt zu sein; und einen ersten Isolierfilm, der zwischen dem ersten Halbleitersubstrat und dem zweiten Halbleitersubstrat vorgesehen ist, und auf dem eine Durchgangsöffnung ausgebildet ist, welche den Aussparungsabschnitt und das zweite Halbleitersubstrat in Kommunikation versetzt, wobei der Halbleiterdrucksensor dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens ein Abschnitt eines Randabschnitts der Durchgangsöffnung innerhalb eines Öffnungsrandabschnitts des Aussparungsabschnitts positioniert ist, betrachtet von einer Seite, welche der Durchgangsöffnung und der Öffnung des Aussparungsabschnitts zugewandt ist.
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Gemäß einem Halbleiterdrucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung, betrachte von einer Seite, welche einer Durchgangsöffnung, welche auf einem ersten Isolierfilm ausgebildet ist, und einer Öffnung eines Aussparungsabschnitts zugewandt ist, die auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, ist wenigstens ein Abschnitt eines Randabschnitts der Durchgangsöffnung weiter innen als ein Öffnungsrandabschnitt des Aussparungsabschnitts vorgesehen. Da der Randabschnitt der Öffnung des Aussparungsabschnitts und der Randabschnitt der Durchgangsöffnung dadurch angeordnet sind, um voneinander getrennt zu sein, überlagern sich Belastungen bzw. Spannungen, welche an einer Grenze des Randabschnitts der Durchgangsöffnung diskontinuierlich vorhanden sind, nicht länger mit Belastungen bzw. Spannungen, welche in dem zweiten Halbleitersubstrat auftreten, wenn sich das zweite Halbleitersubstrat verformt, wodurch eine Verbesserung der Drucktoleranz bezüglich eines Bruchs des zweiten Halbleitersubstrats ermöglicht wird, wenn Druck auf einen Abschnitt des zweiten Halbleitersubstrats von außen aufgebracht wird, der dem Aussparungsabschnitt zugewandt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Membran, welche einen Vorbereitungsschritt in einem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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3 ist ein Diagramm, das einen Ausbildungsschritt des Isolierfilms und des Aussparungsabschnitts in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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4 ist ein Diagramm, das einen Substratverbindungsschritt in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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5 ist ein Diagramm, das einen Membranausbildungsschritt in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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6 ist ein Diagramm, das einen Ausbildungs- und Nachbehandlungsschritt eines Belastungsdetektionselements in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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7 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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8 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Bruchdrucktoleranz und (Vorsprungsbetrag eines ersten Siliziumoxidfilms)/(Dicke des ersten Siliziumoxidfilms) in dem Halbleiterdrucksensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ist ein Querschnitt eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
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10 ist ein Querschnitt eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
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11 ist ein Diagramm, das einen Oxidierungsbehandlungsschritt des verbundenen Substrats in einem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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12 ein Diagramm, das einen Membranausbildungsschritt in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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13 ein Diagramm, das einen Ausbildungs- und Nachbehandlungsschritt des Belastungsdetektionselements in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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14 ist ein Querschnitt eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
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15 ist ein Diagramm, das einen Ausbildungsschritt des Isolierfilms und des Aussparungsabschnitts in einem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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16 ist ein Diagramm, das einen Schritt des selektiven Entfernens des Oxidfilms in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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17 ist ein Diagramm, das einen Substratverbindungsschritt in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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18 ist ein Diagramm, das einen Membranausbildungsschritt in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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19 ist ein Diagramm, das einen Ausbildungs- und Nachbehandlungsschritt des Belastungsdetektionselements in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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20 ist ein Querschnitt eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
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21 ist ein Querschnitt eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung; und
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22 ist Blockstrukturdiagramm einer Verbrennungsmaschine mit einem Halbleiterdrucksensor gemäß einer Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung;
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es werden im Folgenden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsform 1
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1 ist ein Querschnitt eines Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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In 1 enthält ein Halbleiterdrucksensor 1A: ein erstes Halbleitersubstrat 3, auf dem ein Aussparungsabschnitt 2 ausgebildet ist, der eine Öffnung auf einer ersten Oberfläche in einer Dickenrichtung aufweist; ein zweites Halbleitersubstrat 4, das so angeordnet ist, dass eine erste Oberfläche von dem Aussparungsabschnitt 2 weg zeigt und eine zweite Oberfläche zum Aussparungsabschnitt 2 ausgerichtet ist; einen ersten Siliziumoxidfilm 6, der als ein erster Isolierfilm fungiert, der zwischen dem ersten Halbleitersubstrat 3 und dem zweiten Halbleitersubstrat 4 vorgesehen ist, und auf dem eine Durchgangsöffnung 5 ausgebildet ist, welche den Aussparungsabschnitt 2 und das zweiten Halbleitersubstrat 4 in Kommunikation versetzt; und Belastungsdetektionselemente 7, die auf der Seite der ersten Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats 4 angeordnet sind.
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Obwohl nicht gezeigt, weist der Halbleiterdrucksensor 1A eine Verdrahtung und Elektroden zum Zuführen von Energie zu den Belastungsdetektionselementen 7 und zum Extrahieren elektrischer Signale, die von den Belastungsdetektionselementen 7 ausgegeben werden, usw. und einen Schutzfilm zum Schützen derselben, usw. auf. Ein Einkristallsiliziumsubstrat wird jeweils für das erste Halbleitersubstrat 3 und das zweite Halbleiersubstrat 4 verwendet, und ein Aufbau, der auf diese Weise einen Siliziumoxidfilm zwischen Einkristallsiliziumsubstraten enthält, wird im Allgemeinen als „silicon an insulator” (SOI) bezeichnet.
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Der Aussparungsabschnitt 2 ist so ausgebildet, dass dieser eine Tiefenrichtung aufweist, welche in einer Dickenrichtung des ersten Halbleitersubstrats 3 verläuft, und wird so hergestellt, dass eine äußere Gestalt eines Querschnitts, der senkrecht auf der Tiefenrichtung steht, rechteckig ist. Eine Dickenrichtung des ersten Siliziumoxidfilms 6 verläuft in der Dickenrichtung des ersten Halbleitersubstrats 3 und des zweiten Halbleitersubstrats 4, und eine Öffnungsrichtung der Durchgangsöffnung 5 verläuft in der Dickenrichtung des ersten Siliziumoxidfilms 6.
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Betrachtet von einer Seite, welche der Öffnung der Durchgangsöffnung 5 und des Aussparungsabschnitts 2 zugewandt ist, sind alle Teile der Randabschnitte der Durchgangsöffnung 5 weiter innen positioniert als Öffnungsrandabschnitte des Aussparungsabschnitts 2, und ein Abstand zwischen den Öffnungsrandabschnitten der Durchgangsöffnung 5 und des Aussparungsabschnitts 2 ist ein bestimmter Wert. Mit anderen Worten erstreckt sich der erste Siliziumoxidfilm 6 von den Öffnungsrandabschnitten des Aussparungsabschnitts 2 um eine bestimmte Länge nach außen.
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Eine Referenzdruckkammer 8 wird von einem Raum ausgebildet, der durch Wandoberflächen, welche den Aussparungsabschnitt 2 und die Durchgangsöffnung 5 bilden, und eine Wandoberfläche des zweiten Siliziumsubstrats 4, welche die Öffnung der Durchgangsöffnung 5 abdeckt, umgeben ist. Ein Bereich des zweiten Halbleitersubstrats 4, der dem Aussparungsabschnitt 2 zugewandt ist, bildet eine Membran 9. Mit anderen Worten wird eine Grenze zwischen der Membran 9 und anderen Bereichen in dem zweiten Halbleitersubstrat 4 mittels eines Rahmens des zweiten Halbleitersubstrats 4 definiert, der den Öffnungsrandabschnitten des Aussparungsabschnitts 2 zugewandt ist. Ferner sind Abschnitte von Außenumfangsrandabschnitten der Membran 9 dem Aussparungsabschnitt 2 so zugewandt, dass der erste Siliziumoxidfilm 6 dazwischen vorgesehen ist.
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Eine Mehrzahl von Belastungsdetektionselementen 7 sind so ausgebildet, dass diese auf einer ersten Oberfläche der Membran 9, welche von dem Aussparungsabschnitt 2 weg zeigt, getrennt voneinander ausgebildet sind.
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Wenn von außen ein Druck auf die Membran 9 wirkt, verbiegt bzw. verformt sich die Membran 9, und hauptsächlich Abschnitte in der Nähe der Grenze der Membran 9 werden unter Spannung gesetzt.
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Die Belastungsdetektionselemente 7 weisen Widerstandselemente auf, in denen sich der Widerstand als Antwort auf den Betrag der Belastung bzw. Spannung auf der Membran 9 ändert, und die so aufgebaut sind, um elektrische Signale auszugeben, welche den Widerstandsänderungen entsprechen.
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Mit anderen Worten, da die Membran 9 sich als Antwort auf eine Druckdifferenz zwischen der Referenzdruckkammer 8 und dem Außendruck verformt, detektiert der Halbleiterdrucksensor 1A einen Druck, der dem Differenzdruck zwischen dem Druck entspricht, der an der ersten Oberfläche der Membran 9 (Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite vom Aussparungsabschnitt 2) und der Referenzdruckkammer 8 anliegt. Ferner, wenn der Druck in der Referenzdruckkammer 8 ein Vakuum ist, wird es möglich, den Druck als absoluten Druck, der auf die Membran 9 wirkt, zu messen.
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Gemäß einem Halbleiterdrucksensor 1A, der auf die obige Art und Weise aufgebaut ist, sind alle Teile in den Randabschnitten der Durchgangsöffnung 5 weiter innen positioniert als die Öffnungsrandabschnitte des Aussparungsabschnitts 2, betrachtet von einer Seite, welche der Öffnung der Durchgangsöffnung 5 und des Aussparungsabschnitts 2 zugewandt ist. Es treten Restspannungen in dem ersten Siliziumoxidfilm 6 auf, und ein Betrag der Belastungen, welche von den Restspannungen in dem ersten Siliziumoxidfilm 6 herrühren, ändert sich an den Randabschnitten der Durchgangsöffnung 5. In dem Halbleiterdrucksensor 1A, da die Öffnungsrandabschnitte des Aussparungsabschnitts 2 und die Randabschnitte der Durchgangsöffnung 5 getrennt angeordnet sind, überlagern sich die Spannungen in dem ersten Siliziumoxidfilm 6, die an der Grenze der Randabschnitte der Durchgangsöffnung 5 diskontinuierlich auftreten, nicht länger mit Spannungen, welche in der Membran 9 auftreten, wenn sich die Membran 9 als Folge der Differenz zwischen dem Druck, der auf die Membran 9 von außen wirkt, und dem Druck in der Referenzdruckkammer 8, verformt. Da lokale Spannungskonzentrationen an der Membran 9 dadurch unterdrückt werden und die Bruchdrucktoleranz der Membran 9 erhöht ist, kann präventiv vermieden werden, dass die Membran beschädigt wird.
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Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1A erläutert.
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2 ist ein Diagramm, das einen Vorbereitungsschritt in einem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert, 3 ist ein Diagramm, das einen Ausbildungsschritt des Isolierfilms und des Aussparungsabschnitts in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert, 4 ist ein Diagramm, das einen Substratverbindungsschritt in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert, 5 ist ein Diagramm, das einen Membranausbildungsschritt in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert, und 6 ist ein Diagramm, das einen Ausbildungs- und Nachbehandlungsschritt des Belastungsdetektionselements in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert.
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In einem Vorbereitungsschritt werden ein erstes Halbleiterbasismaterialsubstrat 10 und ein zweites Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 hergestellt, wie es in 2 gezeigt ist.
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Das erste Halbleiterbasismaterialsubstrat 10 und das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 sind Einkristallsiliziumsubstrate mit einer Ebenenrichtung 100. Das erste Halbleiterbasismaterialsubstrat 10 ist nicht auf eine besondere Leitungsart und einen spezifischen Widerstand beschränkt, aber vorzugsweise weist das erste Halbleiterbasismaterialsubstrat 10 beispielsweise eine p-Leitfähigkeit und einen spezifischen Widerstand von ungefähr 1 bis 10 Ω·cm auf. Vorzugsweise weist das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 eine n-Leitfähigkeit und einen spezifischen Widerstand von ungefähr 1 bis 10 Ω·cm auf.
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In einem Ausbildungsschritt des Isolierfilms und Aussparungsabschnitts wird eine Oberfläche des ersten Halbleiterbasismaterialsubstrats 10 mittels eines thermischen Oxidationsverfahrens oxidiert, wie es in 3 gezeigt ist. Somit wird aus dem ersten Halbleiterbasismaterialsubstrat 10 ein Halbleiter- und Isolierfilmsubstrat 12, das gebildet wird, aus: einem ersten Halbleitersubstrat 3; und einem ersten Siliziumoxidfilm 6, der auf allen Teilen der Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats 3 aufgebracht ist. Die Dicke des ersten Siliziumoxidfilms 6 ist vorzugsweise größer oder gleich 0,1 μm und noch bevorzugter 0,2 bis 3,0 μm. Durch Enstellen der Dicke des ersten Siliziumoxidfilms 6 auf 0,2 bis 3,0 μm ist es weniger wahrscheinlich, dass Feuchtigkeit in die Oberfläche des ersten Siliziumoxidfilms 6 absorbiert wird.
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Als nächstes wird ein bestimmter Abschnitt des ersten Siliziumoxidfilms 6 auf einer ersten Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 3 in der Dickenrichtung unter Verwendung einer Photogravurtechnik und einer Plasmaätztechnik entfernt, um eine Durchgangsöffnung 5 auszubilden, welche eine rechteckige innere Gestalt aufweist.
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Ferner wird ein Ätzen auf dem ersten Halbleitersubstrat 3 durch die Durchgangsöffnung 5 angewendet, um einen Aussparungsabschnitt 2 auszubilden, der eine Öffnung auf der ersten Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats 3 aufweist.
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Bei der Ausbildung des Aussparungsabschnitts 2 wird ein „Boschprozess” angewendet, der ein Ätzen in er Dickenrichtung des ersten Halbleitersubstrats 3 ermöglicht, um durch abwechselndes Einbringen von Perfluorozyklobutangas und Schwefelhexafluoridgas in den Bereich, der dem Ätzen unterzogen ist, ausgeführt zu werden. Eine Seite der Innengestalt des Aussparungsabschnitts 2 kann ungefähr 1 bis 5 μm größer als eine Seite der Durchgangsöffnung 5 des ersten Siliziumoxidfilms 6 gefertigt werden, durch Einstellen der Ätzbedingungen des ersten Halbleitersubstrats 3. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Anwendung eines Boschprozesses bei der Ausbildung des Aussparungsabschnitts 2 begrenzt, und ein feuchtes Ätzen mittels einer Alkalilösung, wie beispielsweise Kaliumhydroxyd, Tetramethylamoniumhydroxyd, usw. kann auch angewendet werden.
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In einem Substratverbindungsschritt werden das Halbleiter und -Isolierfilmsubstrat 12 und das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 mittels eines Verfahren der direkten Verbindung, das unten erläutert wird, verbunden, sodass das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 die Durchgangsöffnung 5 abdeckt und so dem ersten Halbleitersubstrat zugewandt ist, dass der erste Siliziumfilm 6 dazwischen vorgesehen ist, wie es in 4 gezeigt ist.
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In dem Verbindungsarbeitsablauf zwischen dem Halbleiter- und Isolierfilmsubstrat 12 und dem zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 wird als erstes eine gemischte Lösung, in der eine schwefelhaltige Säure bei einer Konzentration von 98% und eine Wasserstoffperoxidlösung bei einer Konzentration von 30% in einem Volumenverhältnis von 4:1 vermischt wurden und auf 130°C erhitzt wurden, hergestellt, und eine Spülbehandlung wird bezüglich des Halbleiter- und Isolierfilmsubstrats 12 unter Verwendung dieser gemischten Lösung für ungefähr 10 Minuten ausgeführt, und anschließend wird dieses unter Verwendung von destilliertem Wasser gewaschen. Eine Oberfläche des Halbleiter- und Isolierfilmsubstrats 12 wird dadurch hydrophil gemacht.
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Als nächstes werden bei Raumtemperatur das Halbleiter- und Isolierfilmsubstrat 12 und das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 in engem Kontakt miteinander vorläufig fixiert, sodass das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 die Durchgangsöffnung 5 abdeckt.
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Das vorläufige Fixieren des Halbleiter- und Isolierfilmsubstrat 12 und des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 kann unter irgendeiner Druckumgebung von atmosphärischem Druck bis zu einem Vakuum ausgeführt werden, aber eine vorläufige Fixierung, die im Vakuum ausgeführt wird, ist bevorzugt, wenn die Referenzdruckkammer 8, die in nachfolgenden Schritten ausgebildet wird, zu evakuieren ist.
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Anschließend wird ein Glühschritt an dem Halbleiter- und Isolierfilmsubstrat 12 und dem zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 ausgeführt, die vorläufig fixiert wurden, um das Halbleiter- und Isolierfilmsubstrat 12 und das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 miteinander zu verbinden. Somit wird die Referenzdruckkammer 8 durch einen Raum ausgebildet, der von den Wandoberflächen des Aussparungsabschnitts 2 und der Durchgangsöffnung 5 und der Wandoberfläche des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11, welches die Öffnung der Durchgangsöffnung 5 abdeckt, umgeben ist.
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Um das Halbleiter- und Isolierfilmsubstrat 12 und das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 miteinander fest zu verbinden, wird die Glühbehandlung vorzugsweise unter Bedingungen in einem Temperaturbereich von 1.000 bis 1.200°C ausgeführt, und die Behandlungszeit ist vorzugsweise größer oder gleich zwei Stunden, noch bevorzugter größer oder gleich sechs Stunden. Um eine Oxidation auf der Oberfläche des Halbleiter- und Isolierfilmsubstrats 12 und dem zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 auszuführen, wird die Glühbehandlung vorzugsweise in einer Umgebung ausgeführt, in die Sauerstoff und Wasserdampf eingebracht wurden. Darüber hinaus wurde eine Beschreibung des Oxidfilms, der mittels der Glühbehandlung ausgebildet wird, ausgelassen.
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In einem Membranausbildungsschritt wird das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 auf eine bestimmte Dicke reduziert, wie es in 5 gezeigt ist, unter Anwendung einer Schleifbehandlung, eines chemischen maschinellen Polierens, usw. Das zweite Halbleitersubstrat 4 wird aus dem zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 gebildet, dessen Dicke reduziert wurde. Die Membran 9 wird durch den Bereich des zweiten Halbleitersubstrats 4 ausgebildet, welcher der Öffnung des Aussparungsabschnitts 2 zugewandt ist.
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Da ein Schleifen oder Polieren des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 in einer Umgebung unter atmosphärischem Druck ausgeführt wird, besteht die Möglichkeit, wenn sich die Referenzdruckkammer 8 im Vakuum befindet, dass der Abschnitt des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 auf dem die Membran 9 ausgebildet wird (im Folgenden „Membranausbildungsbereich”) sich verformt, indem die Dicke des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 dünner wird und die Dicke der ausgebildeten Membran 9 ungleichmäßig werden kann.
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Die Grenze der Dickenverringerung der Membran 9 wird von diesen Irregularitäten bzw. Ungleichmäßigkeiten der Dicke der Membran 9 und den Betrag der Verformung der Membran 9 bestimmt. Es ist wünschenswert, dass die Ungleichmäßigkeiten der Dicke der Membran 9 und der Biegungs- bzw. Verformungsbetrag der Membran 9 kleiner oder gleich 1 μm ist. Obwohl dies auch von dem Druckbereich abhängt, den der Halbleiterdrucksensor 1A messen wird, wenn der Halbleiterdrucksensor 1A verwendet wird, um beispielsweise einen Druck im Bereich von Null bis zu einer Atmosphäre zu messen, können die Dickenirregularitäten und der Biegungsbetrag der Membran 9 kleiner oder gleich 1 μm vorgesehen sein, wenn die Membran 9 eine äußere Form aufweist, die ein Rechteck ist, das eine Seitenlänge von 500 μm und eine Dicke von 20 μm aufweist.
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In einem Ausbildungs- und Nachbehandlungsschritt des Belastungsdetektionselements, wie es in 6 gezeigt ist, werden zunächst Belastungsdetektionselemente 7 in bestimmten Positionen auf der Membran 9 ausgebildet, wie es unten beschrieben ist.
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Vorzugsweise werden die Belastungsdetektionselemente 7 auf dem zweiten Halbleitersubstrat 4 ausgebildet, beispielsweise durch Einbringen und Diffundieren einer p-artigen Verunreinigung, wie beispielsweise Bor, usw., in das zweite Halbleitersubstrat 4, das vom n-Typ ist.
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Ferner, da der Aussparungsabschnitt 2 unter Verwendung von sichtbarem Licht nicht erkennbar ist, ist es schwierig, die Grenze der Membran 9 zu finden. Hier kann die Grenze der Membran 9 durch Beleuchten des ersten Halbleitersubstrats 3, des ersten Siliziumoxidfilms 6 und des zweiten Halbleitersubstrats 4 mit weißem Licht, das Wellenlängen enthält, die größer oder gleich 1.000 nm sind, und Nehmen von Bildern des übertragenen Lichts oder des reflektierten Lichts unter Verwendung einer Infrarotkamera bestätigt bzw. aufgefunden werden.
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Belastungsdetektionselemente 7 können dadurch an einem mittleren Abschnitt der Membran 9 ausgebildet werden, und an genauen Positionen von Bereichen in der Nähe von Außenumfangsrandabschnitten der Membran 9, an denen der Betrag der Belastung am größten ist, wenn Druck, der auf die Membran 9 von außen aufgebracht wird, in einer Richtung wirkt, in der die Membran 9 verformt wird.
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Obwohl es nicht gezeigt ist, werden eine Verdrahtung und Elektroden zum Zuführen einer Spannung an die Belastungsdetektionselemente 7, und zum Extrahieren eines elektrischen Signals, das von dem Belastungsdetektionselement 7 ausgegeben wird, usw., und ein Schutzfilm zum Schützen derselben, usw., ausgebildet, und anschließend werden das integrierte erste Halbleitersubstrat 3, der erste Siliziumoxidfilm 6 und das zweite Halbleitersubstrat 4 in eine bestimmte würfelartige Form gebracht. Schließlich wird die Herstellung des Halbleiterdrucksensors A durch Entfernen des ersten Siliziumoxidfilms 6 auf einer zweiten Oberflächenseite des ersten Halbleitersubstrats 3 abgeschlossen, sofern erforderlich.
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Da Wirkungen, welche vom oben beschriebenen konfigurierendes Halbleiterdrucksensors 1A herrühren, in Tests bestätigt wurden, werden die Ergebnisse im Folgenden im Detail beschrieben.
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7 ist ein teilweise vergrößerter Querschnitt des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, und 8 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Bruchdrucktoleranz und (Vorsprungsbetrag eines ersten Siliziumoxidfilms)/(Dicke des ersten Siliziumoxidfilms) in dem Halbleiterdrucksensor gemäß der Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie es in 7 gezeigt ist, bezeichnet X einen Abstand von den Öffnungsrandabschnitten des Aussparungsabschnitts 2 des Halbleiterdrucksensors 1A zu den Randabschnitten der Durchgangsöffnung 5 des ersten Siliziumoxidfilms 5, mit anderen Worten einen Vorsprungsbetrag des ersten Siliziumoxidfilms 6 von den Öffnungsrandabschnitten des Aussparungsabschnitts 2, und T bezeichnet eine Dicke des ersten Siliziumoxidfilms 6.
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Obwohl es nicht gezeigt ist, wurden Vergleichshalbleiterdrucksensoren, die unten beschrieben sind, hergestellt. Es wurden einige Vergleichshalbleiterdrucksensoren, in denen Randabschnitte der Durchgangsöffnung 5 mit den Öffnungsrandabschnitten des Aussparungsabschnitts 2 bündig sind, betrachtet von einer Seite, die der Öffnung der Durchgangsöffnung 5 und des Aussparungsabschnitts 2 zugewandt sind, und einige, bei denen Randabschnitte der Durchgangsöffnung 5 außerhalb der Öffnungsrandabschnitte des Aussparungsabschnitts 2 positioniert wurden, hergestellt.
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Um die Erläuterung zu vereinfachen, wird der Abstand von den Öffnungsrandabschnitten des Aussparungsabschnitts 2 zu den Randabschnitten der Durchgangsöffnung 5 der Vergleichshalbleiterdrucksensoren unten mit -X bezeichnet.
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Die Bruchdrucktoleranz der Membran 9 der Halbleiterdrucksensoren 1A und der Vergleichshalbleiterdrucksensoren wurde unter Verwendung von X/T als Parameter verwendet. Es wurden Vergleichshalbleiterdrucksensoren hergestellt, bei denen X/T Null war, und ungefähr –20 und –40, und es wurden Halbleiterdrucksensoren 1A hergestellt, bei denen X/T ungefähr 20, 40, 60, 80 und 100 betrug.
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Die Bruchdrucktoleranz ändert sich in Abhängigkeit der Größe und Dicke der Membran 9 und der Dicke des ersten Siliziumoxidfilms 6. Ferner bedeutet „Größe” der Membran 9 die externe bzw. äußere Größe eines Querschnitts, der senkrecht auf der Dickenrichtung der Membran 9 steht.
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Es wurden eine Mehrzahl von Halbleiterdrucksensoren, die verschiedene Bedingungen für die Größe und Dicke der Membran 9 und Dicke des ersten Siliziumoxidfilms 6 aufwiesen, für jeden X/T-Wert hergestellt. Hier wurden Halbleiterdrucksensoren verwendet, in denen die externe Seite bzw. Größe der Membran 9 sich in einem Bereich von 200 bis 2.000 μm befand, die Dicke der Membran 9 sich in einem Bereich von 5 bis 50 μm befand, und die Dicke T des ersten Siliziumoxidfilms 6 sich im Bereich von 0,1 bis 5,0 μm befand.
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Gemessene Resultate der Bruchdrucktoleranz sind in 8 gezeigt.
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In 8 sind die Werte der Bruchdrucktoleranz, die in jedem der Halbleiterdrucksensoren gemessen wurden, als relative Werte gezeigt, die bezüglich der Werte der Bruchdrucktoleranz des Vergleichshalbleiterdrucksensors, in dem X/T Null betrug, standardisiert wurden. Ferner wurden Durchschnittswerte der Werte der Bruchdrucktoleranz, die mehrfach bei dem Halbleiterdrucksensor gemessen wurden, bei denen X/T gleiche Werte aufwiesen, mit der schwarzen Raute „♦” gekennzeichnet.
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Die Bruchdrucktoleranz des Vergleichshalbleiterdrucksensors, bei dem X/T Null betrug, war am niedrigsten, und die Bruchdrucktoleranz beider Halbleiterdrucksensoren 1A und der Vergleichshalbleiterdrucksensoren erhöhten sich kontinuierlich mit einer Erhöhung des absoluten Werts von X/T. Die Bruchdrucktoleranz des Vergleichshalbleiterdrucksensors, bei dem X/T Null betrug, betrug ungefähr die Hälfte des Maximalwerts der Bruchdrucktoleranz der Membran 9 des Halbleiterdrucksensors 1A.
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Die Bruchdrucktoleranz des Halbleiterdrucksensors 1A betrug, wenn der Wert von X/T ungefähr 15 betrug, das 1,5-fache der Bruchdrucktoleranz des Vergleichshalbleiterdrucksensors, bei dem X/T Null war, und doppelt so groß in der Umgebung von X/T gleich 50. Wenn X/T 50 überstieg, begann eine Sättigung der Bruchdrucktoleranz des Halbleiterdrucksensors 1A bei größer werdenden X/T.
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Der Grund dafür, dass die Bruchdrucktoleranz des Halbleiterdrucksensors 1A größer als die Bruchdrucktoleranz des Vergleichshalbleiterdrucksensors ist, bei dem X/T gleich Null ist, unabhängig von dem Wert von X/T, kann darin gesehen werden, dass Belastungen bzw. Spannungen in dem ersten Siliziumoxidfilm 6, die auftreten, um an der Grenze der Randabschnitte der Durchgangsöffnung 5 diskontinuierlich zu sein, nicht länger Spannungen überlagern, welche in der Membran 9 auftreten, wenn sich die Membran 9 aufgrund von Druck, der von außen auf die Membran 9 angelegt wird, verformt. Wenn X/T größer oder gleich 50 war, wurde eine ungefähr konstante Bruchdrucktoleranz gemessen, unabhängig vom Wert X/T, aber das kann darin gesehen werden, dass ein Wert der Bruchdrucktoleranz der Membran 9, der normalerweise unter Bedingungen, in denen lokale Spannungskonzentrationen auf die Membran 9 vermieden werden, auftritt, in den Messresultaten Niederschlag finden, da lokale Spannungskonzentrationen an der Membran 9 deutlich unterdrückt wurden.
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Der Grund dafür, dass die Bruchdrucktoleranz sich verringert, wenn X/T des Halbleiterdrucksensors 1A gegen Null geht, wird darin gesehen, dass Spannungen, die erzeugt werden, wenn Druck von außen auf die Membran 9 wirkt, sich sehr leicht an Abschnitten in der Nähe der Grenze der Membran 9 konzentrieren, wenn die Randabschnitte der Durchgangsöffnung 5 mit den Außenrandabschnitten der Membran 9, welche den Öffnungsrandabschnitten des Aussparungsabschnitts 2 zugewandt sind, ausgerichtet sind bzw. damit bündig sind.
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In den Vergleichshalbleiterdrucksensoren, in denen X/T kleiner als Null war, erhöhte sich auf der anderen Seite die Bruchdrucktoleranz der Membran 9 auch, verglichen mit den Vergleichshalbleiterdrucksensoren, bei denen X/T gleich Null war.
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Allerdings, angenommen, dass die äußere Gestalt des ersten Halbleitersubstrats 3 und des zweiten Halbleitersubstrats 4 konstant ist, verringert sich der Verbindungsoberflächenbereich des ersten Halbleitersubstrats 3 und des zweiten Halbleitersubstrats 4 durch den ersten Siliziumfilm 6, wenn der Absolutwert von X/T größer als Null wird. Aus diesem Grund ist es mit Blick auf die Sicherstellung der Verbindungsfestigkeit zwischen dem ersten Halbleitersubstrat 3 und dem zweiten Halbleitersubstrate 4 und dem zweiten Halbleitersubstrat 4 durch den ersten Siliziumoxidfilm 6 und das Sichern der Luftdichtigkeit der Referenzdruckkammer 8 unerwünscht, X/T kleiner als Null zu machen.
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Es ist auch unerwünscht, wenn ein konstanter Verbindungsoberflächenbereich zwischen dem ersten Halbleitersubstrat und dem zweiten Halbleitersubstrat sichergestellt werden muss, da die äußere Abmessung des ersten Halbleitersubstrats 3 und des zweiten Halbleitersubstrats 4 vergrößert wird.
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Zusammenfassend können Wirkungen, wie beispielsweise die Verbesserung der Bruchdrucktoleranz der Membran 9 ohne Verringerung des Verbindungsoberflächenbereichs zwischen dem ersten Halbleitersubstrat 3 und dem zweiten Halbleitersubstrat 4, durch Festlegen von X/T größer als Null erzielt werden. In einem Bereich, in dem X/T größer als 50 ist, wird die Bruchdrucktoleranz der Membran 9, die eine Vergrößerung von X/T begleitet, gesättigt. Wenn X/T größer als 50 ist, ist eine lange Zeit für das Ätzen des Ausbildungsschritts des Isolierfilms und Aussparungsabschnitts erforderlich, und es ist schwierig, den ersten Siliziumoxidfilm 6 gemäß den gewünschten Dimensionen auszubilden. Aus diesem Grund wird X/T des Halbleiterdrucksensors 1A noch bevorzugter auf einen Bereich festgelegt, in dem X/T größer als Null ist und kleiner als oder gleich 50 (0 < X/T ≤ 50).
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Ferner wurden in der Ausführungsform 1 alle Teile und Randabschnitte der Durchgangsöffnung 5 als weiter innen als die Öffnungsrandabschnitte des Aussparungsabschnitts 2 positioniert, betrachtet von einer Seite, welche der Öffnung der Durchgangsöffnung 5 und des Aussparungsabschnitts 2 zugewandt ist, und ein Abstand zwischen den Öffnungsrandbereichen der Durchgangsöffnung 5 und des Aussparungsabschnitts 2 als vorbestimmter Wert erklärt, aber Verbesserungen hinsichtlich der Bruchdrucktoleranz der Membran 9 können auch erzielt werden, wenn wenigstens ein Abschnitt der Randabschnitte der Durchgangsöffnung 5 innerhalb der Öffnungsrandabschnitte des Aussparungsabschnitts 2 positioniert ist.
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Das erste Halbleitersubstrat 3 und das zweite Halbleitersubstrat 4 sind als Einkristallsiliziumsubstrate erklärt, aber das erste Halbleitersubstrat 3 und das zweite Halbleitersubstrat 4 sind nicht auf Einkristallsiliziumsubstrate beschränkt, und es können auch Siliziumkarbidsubstrate usw. verwendet werden. Es wurde erklärt, dass der erste Isolierfilm der erste Siliziumoxidfilm 6 ist, aber dies ist nicht auf den ersten Siliziumoxidfilm 6 beschränkt, und es können auch Siliziumkarbidisolierfilme usw. verwendet werden.
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Es wurde erklärt, dass die Querschnittsgestalt der Membran 9 und die innere Gestalt der Durchgangsöffnung 5 rechteckig sind, aber vergleichbare Wirkungen wie die obigen können auch unter Verwendung anderer Formen, wie beispielsweise Kreise, usw. erzielt werden.
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Ausführungsform 2
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9 ist ein Querschnitt eines Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
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Ferner sind Abschnitte, die mit denen in der Ausführungsform 1 identisch sind oder diesen entsprechen, gleich bezeichnet, und eine Erläuterung davon wird ausgelassen.
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In 9 ist in einem Halbleiterdrucksensor 1B ein zweiter Siliziumoxidfilm 15, der als zweiter Isolierfilm fungiert, der eine Durchgangsöffnung 5 abdeckt, welche auf einem zweiten Halbleitersubstrat 4 und einem ersten Siliziumoxidfilm 6 ausgebildet ist, auf einer Oberfläche auf einer Seite des Aussparungsabschnitts des zweiten Halbleitersubstrats 4 angeordnet. Mit anderen Worten ist der zweite Siliziumoxidfilm 15 so auf einer Oberfläche des zweiten Halbleitersubstrats 4 in der Nähe des ersten Siliziumoxidfilms 6 angeordnet, um zwischen einer Membran 9 und einem Aussparungsabschnitt 2 vorgesehen zu sein.
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Der restliche Aufbau des Halbleiterdrucksensors 1B ist gleich dem des Halbleiterdrucksensors 1A.
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Ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 13 wird im Folgenden beschrieben.
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Das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 13 ist mit dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1A vergleichbar, mit der Ausnahme, dass ein Oxidationsschritt des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats ausgeführt wird, bevor der Substratverbindungsschritt ausgeführt wird.
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Beim Oxidationsschritt des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats wird eine Oxidationsbehandlung auf dem zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 ausgeführt, sodass der zweite Siliziumoxidfilm 5 auf allen Teilen der Oberfläche des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 ausgebildet wird.
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Im Folgenden, um die Erläuterung zu vereinfachen, wird das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrat 11, auf dem die Oxidationsbehandlung ausgeführt wurde, als zweites Halbleiterbasismaterialsubstrat beschrieben.
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In einem Substratverbindungsschritt wird das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrat 11, auf dem der zweite Siliziumoxidfilm 5 ausgebildet wurde, so angeordnet, dass eine erste Oberflächenseite des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 von dem ersten Siliziumoxidfilm 6 weg zeigt und eine zweite Oberfläche des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 auf der Seite des ersten Siliziumoxidfilms 6 angeordnet wird. Der zweiten Siliziumoxidfilm 15 wird dadurch so angeordnet, dass die Durchgangsöffnung 5 des ersten Siliziumoxidfilms 6 abgedeckt wird.
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Danach kann der Halbleiterdrucksensor 1B mittels eines Verfahrens hergestellt werden, das gleich dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1A ist.
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Gemäß der Ausführungsform 2 ist ein zweiter Siliziumoxidfilm 15 auf eine Oberfläche eines zweiten Halbleitersubstrats 4 in der Nähe eines ersten Halbleitersubstrats 3 angeordnet, um zwischen einer Membran 9 und einem Aussparungsabschnitt 2 angeordnet zu sein. Es treten auch Restspannungen in dem zweiten Siliziumoxidfilm 5 auf, auf eine vergleichbare Weise wie in dem ersten Siliziumoxidfilm 6, und da der erste Siliziumoxidfilm 6 und der zweite Siliziumoxidfilm 15 angeordnet sind, um miteinander in Kontakt zu stehen, werden Diskontinuitäten von Spannungen an den Randabschnitten der Durchgangsöffnung 5, welche von Restspannungen in dem ersten Siliziumoxidfilm 6 herrühren, deutlich verringert. Da Diskontinuitäten in den Spannungen an den Randabschnitten der Durchgangsöffnung 5 deutlich verringert werden, können Spannungen, welche in der Membran 9 auftreten, wenn sich die Membran 9 aufgrund der Differenz zwischen dem Druck, der an der Membran 9 von außen anliegt, und dem Druck in der Referenzdruckkammer 8 verformt, auf lediglich solche unterdrückt werden, welche von der Verformung der Membran 9 herrühren. Die Bruchdrucktoleranz der Membran 9 kann dadurch weiter verbessert werden.
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Ferner wird in der Ausführungsform 2 erklärt, dass der zweite Isolierfilm der zweite Siliziumoxidfilm 15 ist, aber es besteht keine Beschränkung auf den zweiten Siliziumoxidfilm 15, und Siliziumkarbidisolierfilme, usw. können auch verwendet werden.
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Ausführungsform 3
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10 ist ein Querschnitt eines Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
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Ferner sind in 10 Abschnitte, die denen in der Ausführungsform 1 identisch sind oder diesen entsprechen, gleich bezeichnet, und eine Erläuterung davon wird ausgelassen.
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In 10 ist ein dritter Siliziumoxidfilm 16, der als dritter Isolierfilm fungiert auf allen Teilen der Oberfläche der Referenzdruckkammer 8 ausgebildet, mit anderen Worten, auf Wandoberflächen, welche einen Aussparungsabschnitt 2 und eine Durchgangsöffnung 5 bilden, und einer Wandoberfläche eines zweiten Halbleitersubstrats 4, welcher eine Öffnung der Durchgangsöffnung 5 abdeckt.
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Der restliche Aufbau des Halbleiterdrucksensors 1C ist gleich dem des Halbleiterdrucksensors 1A.
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Gemäß dem Halbleiterdrucksensor 1C, der auf die obige Weise aufgebaut wurde, ist der dritte Siliziumoxidfilm 16 auf allen Abschnitten der Wandoberflächen ausgebildet, welche den Aussparungsabschnitt 2 und die Durchgangsöffnung 5 bilden, und auf der Wandoberfläche des zweiten Halbleitersubstrats 4, welche die Öffnung der Durchgangsöffnung 5 abdeckt. Durch Ausbilden des dritten Siliziumoxidfilms 16 als Oberflächenschicht des Aussparungsabschnitts 2 kann der Bereich, in dem Spannungen konzentriert werden, wenn Druck auf die Membran 9 wirkt, relativ zu den Verbindungsoberflächen des ersten Halbleitersubstrats 3 und des zweiten Halbleitersubstrats 4 durch den ersten Siliziumoxidfilm 6 versetzt werden.
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Restspannungen treten in der Verbindungsfläche des ersten Halbleitersubstrats 3 und des zweiten Halbleitersubstrats 4 durch den ersten Siliziumoxidfilm 6 als Resultat einer fehlenden Übereinstimmung der Kristallgitterkonstanten des ersten Halbleitersubstrats 3 und des zweiten Halbleitersubstrats 4 auf. In Verbindungsoberflächen dieser Art können zwischen dem ersten Halbleitersubstrat 3 und dem zweiten Halbleitersubstrat 4, wenn große Spannungen an der Membran 9 aufgrund der Wirkung von Druck konzentriert werden, Risse, welche in dem zweiten Halbleitersubstrat 4 auftreten, sich zur Membran 9 fortpflanzen und zu einem Bruch der Membran 9 führen.
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In dem Halbleiterdrucksensor 10, da der Bereich, in dem sich Spannungen konzentrieren, wenn ein Druck auf die Membran 9 wirkt, von den Verbindungsoberflächen des ersten Halbleitersubstrats 3 und des zweiten Halbleitersubstrats 4 durch den ersten Siliziumoxidfilm 6 versetzt ist, wird vermieden, dass sich Risse, welche in dem zweiten Halbleitersubstrat auftreten, fortpflanzen und die Membran 9 beschädigen. Mit anderen Worten, wird die Bruchdrucktoleranz der Membran 9 verbessert.
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Ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 10 wird im Folgenden beschrieben.
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11 ist ein Diagramm, das einen Oxidationsbehandlungsschritt des verbundenen Substrats erläutert, in einem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung, 12 ist ein Diagramm, das ein Membranausbildungsschritt in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung erläutert, und 13 ist ein Diagramm, das einen Ausbildungs- und Nachbehandlungsschritt des Belastungsdetektionselements in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Ferner sind in den 11 bis 13 Abschnitte, die denen der Ausführungsform 1 identisch sind oder diesen entsprechen, gleich bezeichnet, und eine Erläuterung davon wird ausgelassen.
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Ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 10 weist einen Vorbereitungsschritt, einen Ausbildungsschritt des Isolierfilms und Aussparungsabschnitts, einen Substratverbindungsschritt, einen Oxidationsbehandlungsschritt des verbundenen Substrats, einen Membranausbildungsschritt und einen Ausbildungs- und Nachbehandlungsschritt des Belastungsdetektionselements auf.
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Der Vorbereitungsschritt und der Ausbildungsschritt des Isolierfilms und Aussparungsabschnitts sind gleich dem Vorbereitungsschritt und dem Ausbildungsschritt des Isolierfilms und Aussparungsabschnitt des Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1A. In dem Substratverbindungsschritt wird das Halbleiter- und Isolierfilmsubstrat 12 in einer Umgebung angeordnet, in der im Voraus Wasserdampf bereitgestellt wird, um Feuchtigkeit auf der Innenwandoberfläche des Aussparungsabschnitts 2 abzulagern, bevor das Halbleiter- und Isolierfilmsubstrat 12 und das zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 vorläufig fixiert werden.
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In dem Oxidationsbehandlungsschritt des verbundenen Substrats, der danach ausgeführt wird, wird eine Glühbehandlung an dem Halbleiter- und Isolierfilmsubstrat 12 und dem zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 bei einer hohen Temperatur ausgeführt, wie es in 11 gezeigt ist. Somit werden die Wandoberfläche des zweiten Halbleitersubstrats 4, das die Öffnung der Durchgangsöffnung 5 abdeckt, aufgrund von Feuchtigkeit, welche in den Innenwandoberflächen des Aussparungsabschnitts 2 enthalten ist, oxidiert, um den dritten Siliziumoxidfilm 16 auszubilden, und der Raum, der in dem dritten Siliziumoxidfilm 16 vorgesehen ist, bildet die Referenzdruckkammer 8.
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Danach kann der Halbleiterdrucksensor 10 durch Ausführen des Membranausbildungsschritts und des Ausbildungs- und Nachbehandlungsschritts des Belastungsdetektionselements wie bei dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1A, wie es in 12 und 13 gezeigt ist, ausgeführt werden.
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Es ist auch denkbar, dass ein Oxidfilm, der dem dritten Siliziumoxidfilm 16 entspricht, auf den Innenwandoberflächen des Aussparungsabschnitts 2 des Halbleiter- und Isolierfilmsubstrats 12 und der Durchgangsöffnung 5 vor dem Substratverbindungsschritt vorkonfiguriert wird. Allerdings, wenn ein Oxidfilm auf den Oberflächen des Aussparungsabschnitts 2 vorausgebildet wird, können Verzerrungen in dem ersten Halbleitersubstrat 3 aufgrund von Spannungen auftreten, welche in dem Oxidfilm auftreten, oder Verbindungsdefekte können zwischen dem ersten Halbleitersubstrat 3 und dem zweiten Halbleitersubstrat 4 als Folge von Spannungen in dem ersten Halbleitersubstrat 3 auftreten, das in der Umgebung der Öffnungsrandabschnitte des Aussparungsabschnitts 2 usw. ungleichmäßig wird.
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Wenn ein zweites Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 und ein Halbleiter- und Isolierfilmsubstrat 12, in dem ein Oxidfilm in dem Aussparungsabschnitt 2 unter Verwendung einer Glühbehandlung ausgebildet wurde, miteinander verbunden werden, unterscheidet sich die Wachstumsrate des Oxidfilms zwischen Abschnitten in einer Umgebung eines Endabschnitts des Halbleiter- und Isolierfilmsubstrats 12 in der Nähe des Aussparungsabschnitts 2 und Abschnitten des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11, das diesen Abschnitten zugewandt ist. Als Folge davon erheben sich die Abschnitte in der Umgebung des Endabschnitts in der Nähe des Aussparungsabschnitts 2 des Halbleiter- und Isolierfilmsubstrats 12, und es besteht ein Risiko darin, dass das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 lediglich mit diesen Abschnitten in Kontakt steht, ohne mit anderen Oberflächen des Halbleiter- und Isolierfilmsubstrats 12 in Kontakt zu stehen, was eine Ursache für Verbindungsdefekte zwischen dem Halbleiter- und Isolierfilmsubstrat 12 und dem zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 sein kann.
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Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 10, da der dritte Siliziumoxidfilm 16 nach einem vorläufigen Fixieren des Halbleiter- und Isolierfilmsubstrats 12 und des zweiten Halbleiterbasismaterials 11 ausgebildet wird, können diese Probleme vermieden werden.
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Ausführungsform 4
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14 ist ein Querschnitt eines Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung. Ferner sind in 14 Abschnitte, die denen in Ausführungsform 1 identisch sind oder diesen entsprechen, gleich bezeichnet, und eine Erläuterung davon wird ausgelassen.
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In 14 ist ein Halbleiterdrucksensor 1D auf gleiche Weise wie der Halbleiterdrucksensor 1A aufgebaut, mit der Ausnahme, dass dieser einen Stopper 17 aufweist, der integral auf einem ersten Halbleitersubstrat 3 ausgebildet ist und der in einer Referenzdruckkammer 8 angeordnet ist.
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Der Stopper 17 ist so angeordnet, dass dieser von einem Bodenabschnitt des Aussparungsabschnitts 2, der einem Zentrum der Membran 9 zugewandt ist, hervorsteht.
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Hier ist der Druckbereich, den der Halbleiterdrucksensor 1D misst, P1 bis P2.
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Wenn der atmosphärische Druck in der Umgebung des Halbleiterdrucksensors 1D P1 ist, wird ein bestimmter Zwischenraum zwischen einem vorstehenden Ende des Stoppers 17 und der Membran 9 ausgebildet, und wenn der atmosphärische Druck in der Umgebung des Halbleiterdrucksensors 1D P2 erreicht und die Membran 9 verformt wird, kommt das vorstehende Ende des Stoppers 17 so nah wie möglich an die Membran 9 heran ohne mit der Membran 9 in Kontakt zu geraten.
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Gemäß dem Halbleiterdrucksensor 1D, der auf die obige Weise aufgebaut ist, gerät der Stopper 17 mit der Membran 9 in Kontakt, wenn die Membran 9 um einen bestimmten Betrag aufgrund eines bestimmten Drucks (externe Kraft) verformt, der größer als der Maximalwert P2 des messbaren Druckbereichs ist. Somit, selbst wenn ein unerwarteter Überdruck auf die Membran 9 von außen wirkt, kann soweit wie möglich vermieden werden, dass die Membran 9 beschädigt wird, da die Membran 9 von dem Stopper 17 von einer Verformung um mehr als einen bestimmten Betrag abgehalten wird.
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Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1D erläutert.
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15 ist ein Diagramm, das einen Ausbildungsschritt des Isolierfilms und Aussparungsabschnitts in einem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert, 16 ist ein Diagramm, das einen Schritt des selektiven Entfernens des Oxidfilms in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert, 17 ist ein Diagramm, das einen Substratverbindungsschritt in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert, 18 ist ein Diagramm, das einen Membranausbildungsschritt in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert, und 19 ist ein Diagramm, das einen Ausbildungs- und Nachbehandlungsschritt des Belastungsdetektionselements in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Ferner sind in den 15 bis 19 Abschnitte, die denen in der Ausführungsform 1 identisch sind oder diesen entsprechen, gleich bezeichnet, und eine Erläuterung davon wird ausgelassen.
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Ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1D weist einen Vorbereitungsschritt, einen Ausbildungsschritt des Isolierfilms- und Aussparungsabschnitts, einen Substratverbindungsschritt, einen Membranausbildungsschritt und einen Ausbildungs- und Nachbehandlungsschritt des Belastungsdetektionselements auf.
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Der Vorbereitungsschritt ist gleich dem Vorbereitungsschritt des Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1A.
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In dem Ausbildungsschritt des Isolierfilms- und Aussparungsabschnitts wird die Durchgangsöffnung 5 in dem ersten Siliziumoxidfilm 6 durch eine Technik ausgeführt, die mit der des Halbleiterdrucksensors 1A vergleichbar ist, aber, wie es in 15 gezeigt ist, wird ein bestimmter Abschnitt des ersten Siliziumoxidfilms 6, der mittig bezüglich eines Bereichs der Durchgangsöffnung 5 positioniert ist, inselartig belassen. Als nächstes wird der Aussparungsabschnitt 2 durch Anwenden einer Ätztechnik an dem ersten Halbleitersubstrat 3 über die Durchgangsöffnung 5 ausgebildet. Dadurch wird ein Stopper 17, der so angeordnet ist, um von dem Bodenabschnitt des Aussparungsabschnitts 2 hervorzustehen, und der einen Abschnitt des dritten Siliziumoxidfilms 16 an einem vorstehenden Ende aufweist, in dem Aussparungsabschnitt 2 ausgebildet.
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In dem Schritt des selektiven Entfernens des Oxidfilms wird lediglich der. Abschnitt des dritten Siliziumoxidfilms 16, der an dem vorstehenden Ende des Stoppers 17 ausgebildet ist, mittels Trockenätzens, usw., selektiv entfernt, wie es in 16 gezeigt ist. Ferner kann auch der Abschnitt des dritten Siliziumoxidfilms 16, der an dem vorstehenden Ende des Stoppers ausgebildet ist, selektiv unter Verwendung eines Verfahrens, wie beispielsweise Ionenfräsen selektiv entfernt werden.
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Hier wird nicht nur der dritte Siliziumoxidfilm 16 sondern auch ein bestimmter Bereich des Stoppers 17 von dem hervorstehenden Ende zu einem Basisende entfernt. Eine vorstehende Endoberfläche des Stoppers 17 verbleibt als raue Oberfläche.
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In dem Substratverbindungsschritt, der danach ausgeführt wird, werden das Halbleiter- und Isolierfilmsubstrat 12 und das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 vorläufig fixiert, sodass das zweite Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 die Durchgangsöffnung 5 abdeckt und dem ersten Halbeitersubstrat 3 zugewandt ist, damit der erste Siliziumoxidfilm 6 wie bei dem Substratverbindungsschritt des Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1A dazwischen angeordnet ist, wie es in 17 gezeigt ist. Hier wird ein bestimmter Zwischenraum zwischen einem vorstehenden Ende des Stoppers 17 und dem zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrat 11 ausgebildet.
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Danach wird die Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1D durch Ausführen des Membranausbildungsschritts und Ausbildungs- und Nachbehandlungsschritts des Belastungsdetektionselements wie bei dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1A abgeschlossen, wie es in den 18 und 19 gezeigt ist.
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Gemäß dem obigen Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1D, wird die Membran 9 in einem Membranausbildungsschritt durch Verringerung der Dicke des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 durch Schleifen oder chemisches, maschinelles Polieren ausgebildet, wie es oben beschrieben wurde.
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Wenn die Referenzdruckkammer 8 beispielsweise ein Vakuum enthält, verformt sicht der Membranausbildungsbereich des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 mit Verringerung der Dicke des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11. Wenn die ausgebildete Membran 9 zur Detektion von minimalen Drücken zu verwenden ist, ist es notwendig, dass die Dicke der Membran 9 besonders dünn hergestellt ist. Aus diesem Grund, wenn der Stopper 17 nicht vorgesehen ist, kann sich der Membranausbildungsbereich des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 deutlich verformen, wenn die Dicke des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 die gewünschte Dicke der Membran 9 annähert, in Abhängigkeit der Last während des Schleifens. Somit kann die Dicke der ausgebildeten Membran deutlich variieren. Wenn ein unerwarteter übermäßiger Druck auf die Membran 9 wirkt, besteht ein Risiko darin, dass die Membran 9 sich stark verformt und bricht, wenn eine Versetzung der Membran nicht begrenzt ist.
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Durch eine vorherige Anordnung des Stoppers 17 vor dem Membranausbildungsschritt wird auf der anderen Seite wie beim Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1D, selbst wenn der Membranausbildungsbereich des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 damit beginnt, sich deutlich während des Abschleifens des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 zu verformen, dieses mit dem Stopper 17 in Kontakt kommen, und es wird vermieden, dass es sich stark verformt. Irregularitäten der Dicke der ausgebildeten Membran 9 können dadurch unterdrückt werden. Ferner, selbst wenn ein übermäßiger Druck auf die Membran 9 wirkt, kann vermieden werden, dass die Membran 9 beschädigt wird, da die Verformung der Membran 9 unterdrückt wird.
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Durch Belassen der vorstehenden Endoberfläche des Stoppers 17 als raue Oberfläche, kann vermieden werden, wenn die Membran 9 mit dem Stopper 17 in Kontakt kommt, nach Fertigstellung des Halbleiterdrucksensors 1D, dass der Stopper 17 und die Membran 9 aneinander haften und sich nicht trennen können.
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Ferner ist in der Ausführungsform 4 erklärt, dass die Anzahl der Stopper 17 gleich eins ist, aber die Anzahl der ausgebildeten Stopper 17 ist nicht auf eins begrenzt, und durch Festlegen der Anzahl der ausgebildeten Stopper und der Positionen der Anordnung der Stopper 17 der Referenzdruckkammer 8 auf eine geeignete Art und Weise in Abhängigkeit der Abmessung. oder Dicke der Membran 9 kann es auch möglich sein, Irregularitäten der Dicke der Membran 9 in dem Membranausbildungsschritt zu unterdrücken oder die Bruchdrucktoleranz zu verbessern usw.
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Ausführungsform 5
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20 ist ein Querschnitt eines Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung.
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Ferner sind in 20 Abschnitte, die denen in der Ausführungsform 3 identisch sind oder diesen entsprechen, gleich bezeichnet, und eine Erläuterung davon wird ausgelassen.
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In 20 enthält ein Halbleiterdrucksensor 1E einen vierten Siliziumoxidfilm, der als dritter Isolierfilm auf allen Teilen der Oberflächen der Referenzdruckkammer 8 fungiert, welche Oberflächen eines Stoppers 17 enthalten. Der Rest des Aufbaus ist wie bei dem Aufbau des Halbleiterdrucksensors 1C.
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Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1E durch Hinzufügen eines Schritts, der gleich dem Oxidationsbehandlungsschritt des verbundenen Substrats in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1C, zum Verfahren der Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1D zwischen dem Substratverbindungsschritt und dem Membranausbildungsschritt ist vorgesehen.
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Gemäß einem Halbleiterdrucksensor 1E, der auf die obige Weise aufgebaut wurde, kann ein Zwischenraum zwischen der Vorderseite des Stoppers 17 und der Membran 9, welche mit dem vierten Siliziumoxidfilm 18 abgedeckt wurden, kleiner als die Dicke des ersten Siliziumoxidfilms 6 ausgebildet werden.
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Wenn der Halbleiterdrucksensor 1E in einer Umgebung vorgesehen ist, in welcher der Maximalwert P2 des messbaren Druckbereichs angelegt wird, verformt sich die Membran 9, wobei die Membran 9 häufig nicht über die Durchgangsöffnung 5 zum Bodenabschnitt des Aussparungsabschnitts 2 hervorsteht.
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Durch Einbringen des vorstehenden Endes des Stoppers 17 in die Durchgangsöffnung 5, wobei dieser mit der Membran 9 nicht in Kontakt zu steht, selbst wenn der Halbleiterdrucksensor 1E in einer Umgebung vorgesehen ist, in welcher der Maximalwert P2 des Druckbereichs anliegt und sich die Membran 9 verformt, können die folgenden Wirkungen erzielt werden.
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Im Besonderen, da eine Verformung des Membranausbildungsbereichs beim Abschleifen des zweiten Halbleiterbasismaterialsubstrats 11 in dem Membranausbildungsschritt unterdrückt werden kann, können Irregularitäten der Dicke der Membran 9 weiter verringert werden. Da eine Verformung der Membran 9 ferner deutlich vermieden werden kann, wenn die Membran 9 aufgrund eines übermäßigen Drucks von außen gedrückt wird und verformt wird, kann die Bruchdrucktoleranz weiter verbessert werden.
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Ausführungsform 6
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21 ist ein Querschnitt eines Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung.
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Ferner sind Abschnitte, die denen in der Ausführungsform 1 identisch sind oder diesen entsprechen, identisch bezeichnet, und eine Erläuterung davon wird ausgelassen.
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In 21 ist eine Kommunikationsöffnung 20, welche zwischen einem Bodenabschnitt eines Aussparungsabschnitts 2 und einer zweiten Oberfläche eines ersten Halbleitersubstrats 3 kommuniziert, an einem Halbleiterdrucksensor 1F ausgebildet. Der Rest des Aufbaus ist gleich dem Aufbau des einen Halbleiterdrucksensors 1A.
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Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1F erläutert.
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Das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterdrucksensors 1F ist gleich dem Verfahren zur Herstellung des ersten Halbleiterdrucksensors 1A mit der Ausnahme, dass ein Ausbildungsschritt der Kommunikationsöffnung nach dem Ausbildungsschritt des Isolierfilms und Aussparungsabschnitts hinzugefügt wird.
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In dem Ausbildungsschritt der Kommunikationsöffnung wird der erste Siliziumoxidfilm 6 auf der zweiten Oberflächenseite des Halbleiter- und Isolierfilmsubstrats 12 unter Verwendung einer Fotogravurtechnik und einer Plasmaätztechnik entfernt, und die Kommunikationsöffnung 20, welche zwischen dem Bodenabschnitt des Aussparungsabschnitts 2 und der zweiten Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats 3 kommuniziert, wird unter Verwendung eines Boschprozesses auf gleiche Weise wie bei dem Ausbildungsverfahren des Aussparungsabschnitts in dem Ausbildungsschritt des Isolierfilms und Aussparungsabschnitts ausgebildet. Durch Ausbilden der Kommunikationsöffnung 20 unter Verwendung eines Boschprozesses kann die Öffnung der Kommunikationsöffnung 20 klein hergestellt werden, da das erste Halbleitersubstrat 3 so geätzt werden kann, dass eine Öffnungsrichtung der Kommunikationsöffnung 20 in einer Dickenrichtung des ersten Halbleitersubstrats 3 ausgerichtet ist, wobei ein Bereich zur Fixierung der zweiten Oberfläche des ersten Halbleitersubstrats 3 an einem Gehäuse, usw. beispielsweise unter Verwendung eines Diebond-materials sichergestellt wird.
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Ein Halbleiterdrucksensor 1F, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist ein Differenzdrucksensor, der eine Differenz zwischen einem Druck auf der Seite in der Nähe des ersten Halbleitersubstrats 3 und einem Druck auf einer Seite in der Nähe des zweiten Halbleitersubstrats 4 misst. Mit anderen Worten, dort wo beispielsweise zwei getrennte Räume vorhanden sind, kann der Halbleiterdrucksensor 1F als Differenzdrucksensor verwendet werden, der die Druckdifferenz zwischen den getrennten Räumen messen kann, durch Anordnen der Membran 9, die zu einem Raum freigelegt ist, und Anordnen der Öffnung der Kommunikationsöffnung 20, die zu dem anderen Raum freigelegt ist.
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Ausführungsform 7
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22 ist ein Strukturdiagramm einer Verbrennungsmaschine mit einem Halbleiterdrucksensor gemäß der Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung.
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In 22 weist eine Verbrennungsmaschine 24 mit einem Halbleiterdrucksensor auf: einen Verbrennungsmotor 25, der einen Luftansaugdurchgang 26 und einen Abgasweg 27 aufweist; und einen Halbleiterdrucksensor 1A, der an dem Verbrennungsmotor 25 angebracht ist, um eine Messung des Drucks in dem Luftansaugdurchgang 26 des Verbrennungsmotors 25 zu messen. Genauer gesagt ist eine Oberfläche der Membran 9 des Halbleiterdrucksensors 1A in dem Luftansaugdurchgang 26 angeordnet.
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In dem Verbrennungsmotor 25 beträgt der gemessene Druck der Drücke in dem Luftansaugdurchgang 26 gewöhnlich ungefähr höchstens fünf Atmosphären, aber wenn eine Fehlzündung auftritt, kann sich der Druck in dem Luftansaugdurchgang 26 übernormal erhöhen.
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Darum erfordert die Membran 9 eine Bruchdrucktoleranz, die größer oder gleich des Fünffachen des gemessenen Bereichs der Drücke in dem Luftansaugdurchgang 26 ist.
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Die Bruchdrucktoleranz der Membran 9 in dem Halbeiterdrucksensor 1A ist verbessert und kann für eine Druckmessung in dem Luftansaugdurchgang 26 des Verbrennungsmotors 25 einfach durch Vergrößern der Dicke der Membran 9 um einen bestimmten Betrag verwendet werden.
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Ferner wird in der Ausführungsform 7 erklärt, dass ein Halbleiterdrucksensor 1A an dem Verbrennungsmotor 25 angebracht ist, um die Verbrennungsmaschine 24 mit dem Halbleiterdrucksensor zu bilden, aber es kann auch irgendeiner der Halbleiterdrucksensoren 1B bis 1F anstelle des Halbleiterdrucksensor 1A angebracht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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