DE102011007217A1

DE102011007217A1 - Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE102011007217A1
Application number: DE102011007217A
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Fujii; Minekazu Sakai; Takumi Shibata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2011-12-15
Also published as: JP2011220885A; US20110248363A1; US8604565B2; JP5206726B2

Abstract

Eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe enthält eine Isolierschicht (200), eine Halbleiterschicht (310, 320) auf der Isolierschicht und erste und zweite Elektroden (301, 302) in der Halbleiterschicht. Jede Elektrode weist einen Wandteil (340, 350) auf, von denen einer zwei Membranen (341, 342, 351, 352) und einen Deckelteil (321, 322) enthält. Die Membranen liegen einander gegenüber, um einen hohlen Zylinder mit einer Öffnung, die durch den Deckelteil bedeckt wird, bereitzustellen. Eine Membran liegt dem anderen Wandteil oder einer Membran in dem anderen Wandteil gegenüber. Ein Abstand zwischen der einen Membran und dem anderen Wandteil oder der einen Membran in dem anderen Wandteil wird entsprechend einer Druckdifferenz zwischen einem Bezugsdruck in dem hohlen Zylinder und einem Druck einer Außenseite geändert, wenn eine physikalische Größe auf die Membranen wirkt. Die physikalische Größe wird durch eine Kapazität zwischen den ersten und zweiten Elektroden erfasst

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe zum Erfassen einer physikalischen Größe auf der Grundlage der Verformung einer Membran und ein Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe.
Ein Drucksensor zum Erfassen eines Druckes mittels Membranen, die aus Gräben, die in einem Halbleitersubstrat ausgebildet sind, aufgebaut sind, wird beispielsweise in der JP-A-S63-175737 (Patentdokument 1) und in der JP-A-H11-220137 (Patentdokument 2) vorgeschlagen.
Insbesondere wird in dem Patentdokument 1 ein erster Graben, der eine spezifizierte Tiefe aufweist, in einem Substrat vom N-Typ ausgebildet, und ein zweiter Graben, der eine spezifizierte Tiefe aufweist, wird derart ausgebildet, dass er den ersten Graben umgibt. Auf diese Weise wird eine Wand zwischen dem ersten Graben und dem zweiten Graben als eine Membran ausgebildet. Außerdem werden, um zu verhindern, dass gegenüberliegende Abschnitte in den Membranen elektrisch miteinander verbunden werden, Verunreinigungen vom P-Typ in die Membranen eingeleitet. Außerdem wird der obere Abschnitt des ersten Grabens mit einem Isolierfilm bedeckt, und somit wird das Innere des ersten Grabens hermetisch abgedichtet, wodurch eine Bezugsdruckkammer ausgebildet wird.
Gemäß diesem Aufbau wird die Membran als Antwort auf eine Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite des ersten Grabens verformt, so dass sich ein Abstand zwischen den Verunreinigungsbereichen vom P-Typ der jeweiligen Membranen ändert und somit eine Kapazität zwischen den Verunreinigungsbereichen vom P-Typ der jeweiligen Membranen geändert wird. Wenn somit eine Änderung der Kapazität zwischen den Verunreinigungen vom P-Typ hergenommen wird, kann der Druck erfasst werden.
Außerdem wird beispielsweise in dem Patentdokument 2 ein Halbleiter-Dünnfilm vom N-Typ über einem Isoliertrennfilm auf einem Trägersubstrat ausgebildet, und ein erster Graben und ein zweiter Graben werden in diesem Halbleiter-Dünnfilm derart ausgebildet, dass sie parallel zueinander sind. Außerdem wird von dem Halbleiter-Dünnfilm ein Abschnitt, der zwischen jeweiligen Gräben liegt, als eine Membran ausgebildet, die elastisch verformt werden kann. Diese Membran weist beispielsweise Verunreinigungen vom P-Typ auf, die mit hoher Konzentration darin eingeleitet werden. Außerdem weist der Halbleiter-Dünnfilm einen darin ausgebildeten festen Elektrodenteil auf, wobei der feste Elektrodenteil Verunreinigungen vom P-Typ aufweist, die über den ersten Graben an eine Position, die der Membran entspricht, mit einer hohen Konzentration eingeleitet werden. Der erste Graben wird durch einen Abdichtungsfilm bzw. Versiegelungsfilm hermetisch abgedichtet, und dieser hermetisch abgedichtete Raum wird zu einer Bezugsdruckkammer.
Gemäß diesem Aufbau ist ein Kondensator, dessen Kapazität als Antwort auf die Verformung der Membran geändert wird, zwischen der Membran und der festen Elektrode ausgebildet. Somit kann durch Hernehmen einer Änderung der Kapazität der Druck erfasst werden.
In dem Patentdokument 1 ist jedoch der Verunreinigungsbereich vom P-Typ zum Erfassen der Kapazität in der Membran vom N-Typ ausgebildet, so dass ein PN-Übergangsteil zwischen der Membran vom N-Typ und dem Verunreinigungsbereich vom P-Typ ausgebildet wird. Auf ähnliche Weise ist in dem Patentdokument 2 der feste Elektrodenteil vom P-Typ in dem Halbleiter-Dünnfilm vom N-Typ ausgebildet, so dass ein PN-Übergangsteil zwischen dem festen Elektrodenteil und dem Halbleiter-Dünnfilm ausgebildet wird.
Auf diese Weise wird gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik die Elektrode zum Erfassen der Kapazität durch den PN-Übergang aus einer Trennstruktur ausgebildet. Aus diesem Grund erhöhen sich Minoritätenträger mit einer Temperaturerhöhung, und somit fließt ein Leckstrom, der wesentlich für den PN-Übergang ist, wenn der Druck in einer Hochtemperaturatmosphäre erfasst wird. Dieses stellt ein Problem dar, da die Kapazitätserfassungscharakteristika wie beispielsweise die Empfindlichkeit und Genauigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur instabil werden.
Obwohl das obige Problem anhand eines Falls der Erfassung des Druckes dargestellt wurde, kann dasselbe Problem für eine beliebige physikalische Größe auftreten, die unter Verwendung einer Änderung der Kapazität, die durch eine Verformung der Membran bewirkt wird, erfasst wird.
Im Hinblick auf das oben beschriebene Problem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe zum Erfassen einer physikalischen Größe auf der Grundlage der Verformung einer Membran zu schaffen. Die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe ist in der Lage zu verhindern, dass Kapazitätserfassungscharakteristika durch einen PN-Übergangsteil instabil werden. Außerdem ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe zu schaffen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: eine Isolierschicht; eine Halbleiterschicht, die auf einer Oberfläche bzw. Fläche der Isolierschicht angeordnet ist; und eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode zum Erfassen einer physikalischen Größe, die in der Halbleiterschicht angeordnet sind. Die erste Elektrode weist einen ersten Wandteil, der in der Halbleiterschicht angeordnet ist und entlang einer Richtung vorsteht, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt, auf. Die zweite Elektrode weist einen zweiten Wandteil auf, der in der Halbleiterschicht angeordnet ist und entlang einer Richtung vorsteht, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt. Mindestens einer aus dem Wandteil und dem zweiten Wandteil enthält zwei Membranen und einen Deckelteil. Die beiden Membranen liegen einander gegenüber, so dass ein hohler Zylinder, der eine Öffnung gegenüber der Isolierschicht aufweist, bereitgestellt wird. Der Deckelteil bedeckt die Öffnung des hohlen Zylinders. Eine der beiden Membranen liegt dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil oder einer von zwei Membranen in dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil gegenüber. Der hohle Zylinder schafft einen Hohlabschnitt, der einen vorbestimmten Bezugsdruck aufweist. Ein Abstand zwischen der einen der beiden Membranen und dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil oder ein Abstand zwischen der einen der beiden Membranen und der einen der beiden Membranen in dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil wird entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem vorbestimmten Bezugsdruck und einem Druck einer Außenseite des hohlen Abschnitts geändert, wenn eine physikalische Größe auf die beiden Membranen wirkt. Die physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erfasst, wobei sich die Kapazität mit dem Abstand ändert.
Gemäß der obigen Vorrichtung sind in der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode die jeweiligen Wandteile, die in der Halbleiterschicht ausgebildet sind, über der Isolierschicht unabhängig voneinander und elektrisch voneinander getrennt, so dass die jeweiligen Wandteile keinen Halbleiterbereich zum Bewirken, dass die jeweiligen Wandteile als jeweilige Elektroden dienen, benötigen. Aus diesem Grund wird kein PN-Übergangsteil in den jeweiligen Wandteilen ausgebildet, was verhindern kann, dass Kapazitätserfassungscharakteristika durch diesen PN-Übergangsteil instabil werden. Somit können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: eine Isolierschicht; eine Halbleiterschicht, die auf einer Oberfläche bzw. Fläche der Isolierschicht angeordnet ist; eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode zum Erfassen einer physikalischen Größe, die in der Halbleiterschicht angeordnet sind; einen ersten Isolierwandteil und einen zweiten Isolierwandteil; und einen Deckelteil, der aus einem Isoliermaterial besteht. Die erste Elektrode weist eine erste Membran in der Halbleiterschicht auf, die sich vertikal zu der Oberfläche der Isolierschicht erstreckt. Die zweite Elektrode weist eine zweite Membran in der Halbleiterschicht auf, die sich vertikal zu der Oberfläche der Isolierschicht erstreckt. Die erste Membran und die zweite Membran liegen einander gegenüber. Ein Ende der ersten Membran und ein entsprechendes Ende der zweiten Membran sind über den ersten Isolierwandteil miteinander gekoppelt. Das andere Ende der ersten Membran und ein entsprechendes Ende der zweiten Membran sind über den zweiten Isolierwandteil miteinander gekoppelt. Der erste Isolierwandteil und der zweite Isolierwandteil liegen einander gegenüber. Die erste Membran, die zweite Membran, der erste Isolierwandteil und der zweite Isolierwandteil stellen einen Wandteil bereit, der einen hohlen Zylinder mit einer Öffnung gegenüber der Isolierschicht aufweist. Der Deckelteil bedeckt die Öffnung des Wandteils. Wenn eine physikalische Größe auf die erste Elektrode und die zweite Elektrode wirkt, werden die erste Membran und die zweite Membran entsprechend einer Druckdifferenz zwischen einem hohlen Abschnitt des Wandteils und einer Außenseite des hohlen Abschnitts verformt. Die physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erfasst, die sich mit einer Verformung der ersten Membran und der zweiten Membran ändert.
Gemäß der obigen Vorrichtung sind die Membran der ersten Elektrode und die Membran der zweiten Elektrode über der Isolierschicht unabhängig voneinander und elektrisch voneinander getrennt, so dass die jeweiligen Membranen keinen Halbleiterbereich zum Bewirken, dass die jeweiligen Membranen als die Elektroden dienen, benötigen. Aus diesem Grund wird kein PN-Übergangsteil in den jeweiligen Elektroden ausgebildet, was verhindern kann, dass Kapazitätserfassungscharakteristika durch diesen PN-Übergangsteil instabil werden. Somit können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden. Außerdem ist jede der Elektroden aus einer der Membranen aufgebaut, so dass die Elektrode in ihrer Größe in einer Ebenenrichtung der einen Oberfläche der Isolierschicht verringert werden kann.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: eine Isolierschicht; eine Halbleiterschicht, die auf einer Oberfläche bzw. Fläche der Isolierschicht angeordnet ist; eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode zum Erfassen einer physikalischen Größe, die in der Halbleiterschicht angeordnet sind; und eine Isolierdeckschicht. Die erste Elektrode erstreckt sich entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt. Die zweite Elektrode erstreckt sich entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt. Mindestens eine aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode enthält zwei Membranen. Die beiden Membranen liegen einander gegenüber, so dass ein hohler Zylinder, der eine Öffnung gegenüber der Isolierschicht aufweist, bereitgestellt wird. Eine der beiden Membranen liegt der anderen aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode oder einer von zwei Membranen in der anderen aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gegenüber. Die Isolierdeckschicht ist auf einer Halbleiterschicht angeordnet und bedeckt die Öffnung des hohlen Zylinders. Die Isolierschicht und die Isolierdeckschicht schaffen einen Raumabschnitt zwischen der Isolierschicht und der Isolierdeckschicht. Der Raumabschnitt ist unabhängig von einem hohlen Abschnitt des hohlen Zylinders. Die Isolierdeckschicht weist ein Durchgangsloch zum Verbinden des Raumabschnitts mit einer Außenseite des Raumabschnitts auf. Der hohle Abschnitt weist einen vorbestimmten Bezugsdruck auf. Ein Abstand zwischen der einen der beiden Membranen und der anderen aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode oder ein Abstand zwischen der einen der beiden Membranen und einer aus zwei Membranen in der anderen aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode wird entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem hohlen Abschnitt und dem Raumabschnitt geändert, wenn eine physikalische Größe auf die beiden Membranen wirkt. Die physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erfasst, wobei sich die Kapazität mit dem Abstand ändert.
Gemäß der obigen Vorrichtung sind die jeweiligen Elektroden unabhängig voneinander und somit zwischen der Isolierschicht und der Isolierdeckschicht elektrisch voneinander getrennt, so dass die jeweiligen Elektroden, die in der Halbleiterschicht ausgebildet sind, keinen Halbleiterbereich aufweisen müssen. Aus diesem Grund weisen die jeweiligen Elektroden keinen darin ausgebildeten PN-Übergangsteil auf, was verhindern kann, dass Kapazitätserfassungscharakteristika der jeweiligen Elektroden durch den PN-Übergangsteil instabil werden. Somit können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: eine Isolierschicht; eine Halbleiterschicht, die auf einer Fläche bzw. Oberfläche der Isolierschicht angeordnet ist; und eine variable Elektrode, eine bewegliche Elektrode und eine feste Elektrode, die in der Halbleiterschicht angeordnet sind, um eine physikalische Größe zu erfassen. Die variable Elektrode weist einen Wandteil und einen Deckelteil auf. Der Wandteil weist einen hohlen Zylinder mit einer Membran und einem festen Teil auf. Die Membran ist auf der Oberfläche der Isolierschicht angeordnet und erstreckt sich entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Isolierschicht. Der feste Teil liegt der Membran gegenüber. Der Deckelteil bedeckt eine Öffnung des Wandteils, der der Isolierschicht gegenüberliegt Die Membran liegt der festen Elektrode gegenüber, und der feste Teil liegt der beweglichen Elektrode gegenüber. Die Membran ist entsprechend einer Druckdifferenz zwischen einem hohlen Abschnitt der variablen Elektrode und einer Außenseite des hohlen Abschnitts verformbar. Eine physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der variablen Elektrode und der festen Elektrode erfasst, wobei sich die Kapazität mit einer Verformung der Membran ändert. Wenn eine andere physikalische Größe auf die bewegliche Elektrode in einer Ebenenrichtung der Oberfläche der Isolierschicht wirkt, wird ein Abstand zwischen der beweglichen Elektrode und dem festen Teil mit der anderen physikalischen Größe geändert. Die andere physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und dem festen Teil erfasst, wobei die Kapazität mit dem Abstand zwischen der beweglichen Elektrode und dem festen Teil geändert wird.
Gemäß der obigen Vorrichtung können ein Druck, eine Beschleunigung oder eine Winkelgeschwindigkeit als eine jeweilige physikalische Größe erfasst werden. Außerdem ist die variable Elektrode unabhängig von und elektrisch von der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode auf der Isolierschicht getrennt, so dass die Membran und der feste Teil keinen Halbleiterbereich aufweisen müssen, um zu bewirken, dass die Membran und der feste Teil als die Elektroden dienen. Aus diesem Grund wird kein PN-Übergangsteil in der Membran und dem festen Teil ausgebildet. Somit kann dieses verhindern, dass Kapazitätserfassungscharakteristika der Membran und des festen Teils durch den PN-Übergangsteil instabil werden. Daher können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: Ausbilden einer Halbleiterschicht auf einer Fläche bzw. Oberfläche einer Isolierschicht, so dass eine Stapelstruktur bzw. Schichtstruktur bereitgestellt wird; Ausbilden eines Grabens in der Halbleiterschicht, so dass ein erster Wandteil und ein zweiter Wandteil bereitgestellt werden, wobei sich der erste Wandteil entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt, erstreckt und sich der zweite Wandteil entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt, erstreckt, wobei mindestens einer aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil zwei Membranen enthält, wobei die beiden Membranen einander gegenüberliegen, so dass ein hohler Zylinder mit einer Öffnung gegenüber der Isolierschicht bereitgestellt wird, wobei eine der beiden Membranen dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil oder einer von zwei Membranen in dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil gegenüberliegt; und Ausbilden eines Deckelteils, um die Öffnung des hohlen Zylinders zu bedecken.
Gemäß dem obigen Verfahren sind in der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode die jeweiligen Wandteile, die in der Halbleiterschicht ausgebildet sind, über der Isolierschicht unabhängig voneinander und elektrisch voneinander getrennt, so dass die jeweiligen Wandteile keinen Halbleiterbereich benötigen, um zu bewirken, dass die jeweiligen Wandteile als jeweilige Elektroden dienen. Aus diesem Grund wird kein PN-Übergangsteil in den jeweiligen Wandteilen ausgebildet, was verhindern kann, dass Kapazitätserfassungscharakteristika durch diesen PN-Übergangsteil instabil werden. Somit können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: Ausbilden einer ersten Halbleiterschicht auf einer Fläche bzw. Oberfläche einer Isolierschicht, so dass eine Stapelstruktur bzw. Schichtstruktur bereitgestellt wird; Ausbilden eines Stopperfilms auf der ersten Halbleiterschicht; Ausbilden einer zweiten Halbleiterschicht über der ersten Halbleiterschicht, um den Stopperfilm zu bedecken; Ätzen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht unter Verwendung des Stopperfilms als einen Stopper, um einen ersten Wandteil und einen zweiten Wandteil auszubilden, wobei der erste Wandteil über einem ersten Bodenteil der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist und sich entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt, erstreckt, wobei der zweite Wandteil über einem zweiten Bodenteil der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist und sich entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt, erstreckt, wobei das Ätzen der ersten Halbleiterschicht an dem Stopperfilm gestoppt wird, so dass mindestens einer aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil zwei Membranen enthält, wobei die beiden Membranen einander gegenüberliegen, so dass ein hohler Zylinder mit einer Öffnung gegenüber der Isolierschicht bereitgestellt wird, und wobei eine der beiden Membranen dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil oder einer aus zwei Membranen in dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil gegenüberliegt; Ausbilden einer dritten Halbleiterschicht über der zweiten Halbleiterschicht, wobei die dritte Halbleiterschicht einen hohlen Abschnitt des hohlen Zylinders bedeckt; und Ätzen der dritten Halbleiterschicht, um einen Deckelteil über dem mindestens einen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil auszubilden, um die Öffnung des hohlen Zylinders zu bedecken.
Gemäß dem obigen Verfahren sind die Membran der ersten Elektrode und die Membran der zweiten Elektrode unabhängig voneinander und über der Isolierschicht elektrisch voneinander getrennt, so dass die jeweiligen Membranen keinen Halbleiterbereich benötigen, um zu bewirken, dass die jeweiligen Membranen als die Elektroden dienen. Aus diesem Grund wird kein PN-Übergangsteil in den jeweiligen Elektroden ausgebildet, was verhindern kann, dass Kapazitätserfassungscharakteritstika durch diesen PN-Übergangsteil instabil werden. Somit können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden. Außerdem ist jede der Elektroden aus einer der Membranen aufgebaut, so dass die Elektrode hinsichtlich ihrer Größe in einer Ebenenrichtung der einen Oberfläche der Isolierschicht verringert werden kann.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: Ausbilden einer Halbleiterschicht auf einer Oberfläche bzw. Fläche einer Isolierschicht, so dass eine Stapelstruktur bzw. Schichtstruktur bereitgestellt wird; Ausbilden von zwei ersten Gräben in der Halbleiterschicht und Einbetten eines Isoliermaterials in jedem ersten Graben, um einen ersten Isolierwandteil und einen zweiten Isolierwandteil auszubilden; Ausbilden eines zweiten Grabens in der Halbleiterschicht, um zwei Membranen zwischen dem ersten Isolierwandteil und dem zweiten Isolierwandteil auszubilden, wobei jede Membran einen entsprechenden aus dem ersten Isolierwandteil und dem zweiten Isolierwandteil kontaktiert, die Membranen einander gegenüberliegen und sich entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Isolierschicht erstrecken, und wobei die beiden Membranen, der erste Isolierwandteil und der zweite Isolierwandteil einen Wandteil mit einem hohlen Zylinder mit einer Öffnung gegenüber der Oberfläche der Isolierschicht bereitstellen; und Ausbilden eines Deckelteils, der aus einem Isoliermaterial besteht, um den Öffnungsabschnitt des Wandteils zu bedecken.
Gemäß dem obigen Verfahren sind die jeweiligen Elektroden unabhängig voneinander und somit zwischen der Isolierschicht und der Isolierdeckschicht elektrisch voneinander getrennt, so dass die jeweiligen Elektroden, die in der Halbleiterschicht ausgebildet sind, keinen Halbleiterbereich aufweisen müssen. Aus diesem Grund weisen die jeweiligen Elektroden keinen darin ausgebildeten PN-Übergangsteil auf, was verhindern kann, dass Kapazitätserfassungscharakteristika der jeweiligen Elektroden durch den PN-Übergangsteil instabil werden. Somit können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: Ausbilden einer Halbleiterschicht auf einer Oberfläche bzw. Fläche einer Isolierschicht, so dass eine Stapelstruktur bzw. Schichtstruktur bereitgestellt wird; Ausbilden einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode in der Halbleiterschicht derart, dass sich die erste Elektrode und die zweite Elektrode entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt, erstrecken, wobei mindestens eine aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zwei Membranen enthält, die einander gegenüberliegen und einen hohlen Zylinder mit einer Öffnung gegenüber der Oberfläche der Isolierschicht bereitstellen, wobei eine der beiden Membranen der anderen aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode oder einer aus zwei Membranen in der anderen aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gegenüberliegt; Ausbilden einer Isolierdeckschicht über der Halbleiterschicht, um die Öffnung des hohlen Zylinders zu bedecken, so dass ein hohler Abschnitt des hohlen Zylinders hermetisch abgedichtet wird, und um einen Raumabschnitt zwischen der Isolierschicht und der Isolierdeckschicht auszubilden, wobei sich der Raumabschnitt von dem hohlen Abschnitt unterscheidet; und Ausbilden eines Durchgangslochs in der Isolierdeckschicht zum Koppeln zwischen dem Raumabschnitt und einer Außenseite des Raumabschnitts.
Gemäß dem obigen Verfahren können ein Druck, eine Beschleunigung oder eine Winkelgeschwindigkeit als eine jeweilige physikalische Größe erfasst werden. Außerdem ist die variable Elektrode unabhängig von und elektrisch von der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode auf der Isolierschicht getrennt, so dass die Membran und der feste Teil keinen Halbleiterbereich aufweisen müssen, um zu bewirken, dass die Membran und der feste Teil als die Elektroden dienen. Aus diesem Grund wird kein PN-Übergangsteil in der Membran und dem festen Teil ausgebildet. Somit kann dieses verhindern, dass Kapazitätserfassungscharakteristika der Membran und des festen Teils durch den PN-Übergangsteil instabil werden. Daher können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer 1. Ausführungsform;
2 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II der 1;
3A und 3B Schnittansichten der Membranen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, bevor und nachdem ein Druck auf die erste Elektrode und die zweite Elektrode ausgeübt wird bzw. wurde;
4A, 4B Ansichten zum Zeigen der Schritte eines Prozesses zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der ersten Ausführungsform;
5 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an die Schritte des Prozesses, der in den 4A, 4B gezeigt ist;
6 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 5 gezeigt ist;
7 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 6 gezeigt ist;
8 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 7 gezeigt ist;
9 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 8 gezeigt ist;
10 eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer zweiten Ausführungsform;
11A und 11B Ansichten zum Zeigen der Schritte eines Prozesses zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der zweiten Ausführungsform;
12 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an die Schritte des Prozesses, der in den 11A, 11B gezeigt ist;
13 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 12 gezeigt ist;
14 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 13 gezeigt ist;
15 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 14 gezeigt ist;
16 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 15 gezeigt ist;
17 eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer dritten Ausführungsform;
18A und 18B Ansichten zum Zeigen der Schritte eines Prozesses zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der dritten Ausführungsform;
19 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an die Schritte des Prozesses, der in den 18A, 18B gezeigt ist;
20 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 19 gezeigt ist;
21 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 20 gezeigt ist;
22 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 21 gezeigt ist;
23 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 22 gezeigt ist;
24 eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer vierten Ausführungsform;
25 eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer fünften Ausführungsform;
26A und 26B Ansichten zum Zeigen der Schritte eines Prozesses zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der fünften Ausführungsform;
27A und 27B Ansichten zum Zeigen der Schritte anschließend an die Schritte des Prozesses, der in den 26A, 26B gezeigt ist;
28 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an die Schritte des Prozesses, der in den 27A, 27B gezeigt ist;
29 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 28 gezeigt ist;
30 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 29 gezeigt ist;
31 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 30 gezeigt ist;
32 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 31 gezeigt ist;
33 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 32 gezeigt ist;
34 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer sechsten Ausführungsform;
35 eine Schnittansicht entlang einer Linie XXXV-XXXV der 34;
36A und 36B Ansichten zum Zeigen der Schritte eines Prozesses zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der sechsten Ausführungsform;
37A, 37B Ansichten zum Zeigen der Schritte anschließend an die Schritte des Prozesses, der in den 36A, 36B gezeigt ist;
38 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an die Schritte des Prozesses, der in den 37A, 37B gezeigt ist;
39 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 38 gezeigt ist;
40 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 39 gezeigt ist;
41 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer siebten Ausführungsform;
42 eine Schnittansicht entlang einer Linie XLII-XLII der 41;
43 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer achten Ausführungsform;
44 eine Schnittansicht entlang einer Linie XLIV-XLIV der 43;
45 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer neunten Ausführungsform;
46 eine Schnittansicht entlang einer Linie XLVI-XLVI der 45;
47 eine Schnittansicht entlang einer Linie XLVII-XLVII der 45;
48 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer zehnten Ausführungsform;
49 eine Schnittansicht entlang einer Linie XLIX-XLIX der 48;
50A und 50B Ansichten zum Zeigen der Schritte eines Prozesses zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der zehnten Ausführungsform;
51 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an die Schritte des Prozesses, der in den 50A, 50B gezeigt ist;
52 eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer elften Ausführungsform;
53 eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer zwölften Ausführungsform;
54 eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer dreizehnten Ausführungsform;
55 eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer vierzehnten Ausführungsform;
56 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform;
57 eine Schnittansicht entlang einer Linie LVII-LVII der 56;
58A und 58B schematische Ansichten einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode gemäß der fünfzehnten Ausführungsform;
59 eine Schnittansicht jeweiliger Membranen, wenn ein Druck auf die erste Elektrode und die zweite Elektrode gemäß der fünfzehnten Ausführungsform ausgeübt wird;
60 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts eines Prozesses zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der fünfzehnten Ausführungsform;
61 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 60 gezeigt ist;
62 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 61 gezeigt ist;
63 eine Draufsicht zum Zeigen des Schritts des Prozesses, der in 62 gezeigt ist;
64 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 63 gezeigt ist;
65 eine Ansicht zum Zeigen eines Schritts anschließend an den Schritt des Prozesses, der in 64 gezeigt ist;
66 eine Schnittansicht, bei der eine Kappe nach dem Schritt des Prozesses, der in 65 gezeigt ist, bereitgestellt wird;
67 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer sechzehnten Ausführungsform;
68 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer siebzehnten Ausführungsform;
69 eine Schnittansicht entlang einer Linie LXIX-LXIX der 68;
70A, 70B und 70C Ansichten zum Zeigen der Schritte eines Prozesses zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der siebzehnten Ausführungsform;
71A und 71B Ansichten zum Zeigen der Schritte anschließend an die Schritte des Prozesses, der in den 70A, 70B und 70C gezeigt ist;
72A, 72B und 72C Ansichten zum Zeigen der Schritte eines Prozesses zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer achtzehnten Ausführungsform;
73A und 73B Ansichten zum Zeigen der Schritte anschließend an die Schritte des Prozesses, der in den 72A, 72B und 72C gezeigt ist;
74 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer neunzehnten Ausführungsform;
75 eine Schnittansicht entlang einer Linie LXXV-LXXV der 74;
76A, 76B und 76C Ansichten zum Zeigen der Schritte eines Prozesses zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der neunzehnten Ausführungsform;
77 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer zwanzigsten Ausführungsform;
78A, 78B und 78C Ansichten zum Zeigen der Schritte eines Prozesses zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer einundzwanzigsten Ausführungsform;
79A und 79B Ansichten zum Zeigen der Schritte anschließend an die Schritte des Prozesses, der in den 78A, 78B und 78C gezeigt ist;
80 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer zweiundzwanzigsten Ausführungsform;
81 eine Schnittansicht entlang einer Linie LXXXI-LXXXI der 80;
82A und 82B Ansichten zum Zeigen der Schritte eines Prozesses zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der zweiundzwanzigsten Ausführungsform;
83A, 83B und 83C Ansichten zum Zeigen der Schritte anschließend an die Schritte des Prozesses, der in den 82A, 82B gezeigt ist;
84 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer dreiundzwanzigsten Ausführungsform;
85 eine Schnittansicht entlang einer Linie LXXXV-LXXXV der 84;
86 eine schematische Ansicht für das Abgreifen bzw. Herausführen der Potenziale der jeweiligen Teile in der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der dreiundzwanzigsten Ausführungsform;
87 eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer vierundzwanzigsten Ausführungsform;
88 eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß einer fünfundzwanzigsten Ausführungsform;
89A, 89B und 89C Ansichten zum Zeigen der Schritte eines Prozesses zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der fünfundzwanzigsten Ausführungsform;
90 eine Schnittansicht, in der die Membranen, die nicht einander gegenüberliegend angeordnet sind, in einer anderen Ausführungsform dick ausgebildet sind;
91A, 91B, 91C, 91D und 91E Ansichten zum Zeigen von Variationen der Ebenenstruktur der jeweiligen Membranen in anderen Ausführungsformen; und
92 eine Draufsicht, bei der eine Membran mit einem vorstehenden Abschnitt in einer anderen Ausführungsform vorgesehen ist.
(1. Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine 1. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist aufgebaut, einen Druck als eine physikalische Größe zu erfassen.
1 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II der 1. Im Folgenden wird die Struktur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
Wie es in 2 gezeigt ist, weist die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe eine Schichtstruktur auf, bei der eine Isolierschicht 200 über einem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet ist, und bei der eine Elektrodenschicht 300 über einer Oberfläche 201 dieser Isolierschicht 200 ausgebildet ist. Bei diesem Aufbau ist das Halbleitersubstrat 100 ein Trägersubstrat, und es wird beispielsweise ein Einkristallsiliziumsubstrat als das Halbleitersubstrat 100 verwendet.
Die Isolierschicht 200 weist eine Schichtstruktur auf, bei der mehrere Verdrahtungsmuster 202, 203 zwischen einer ersten Isolierschicht 210 und einer zweiten Isolierschicht 220, die über der ersten Isolierschicht 210 ausgebildet ist, ausgebildet sind.
Die erste Isolierschicht 210 ist über dem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet. Jedes der Verdrahtungsmuster 202, 203 ist eine Verdrahtung, bei der Polysilizium (polykristallines Silizium), das Verunreinigungen mit einer hohen Konzentration enthält und einen niedrigen Widerstand, d. h. beispielsweise Metall (beispielsweise W, Mo, Al) aufweist, mit einem speziellen Muster bemustert ist. Die zweite Isolierschicht 220 ist über der ersten Isolierschicht 210 derart ausgebildet, dass sie die Verdrahtungsmuster 202, 203 bedeckt. Für die erste Isolierschicht 210 und die zweite Isolierschicht 220 wird eine isolierende Substanz wie beispielsweise SiO₂ verwendet.
Die Elektrodenschicht 300 ist eine Schicht, in der eine erste Elektrode 301 und eine zweite Elektrode 302 zum Erfassen einer physikalischen Größe ausgebildet sind. Die Elektrodenschicht 300 ist aus einer ersten Halbleiterschicht 310, einer zweiten Halbleiterschicht 320 und einer Metallschicht 330 aufgebaut.
Die erste Halbleiterschicht 310 ist über einer Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 ausgebildet. Wie es in 1 gezeigt ist, ist die erste Halbleiterschicht 310 in Verbindungsteile 311, 312, Dummy-Verbindungsteile 313, einen ersten Wandteil 340, einen zweiten Wandteil 350, Dummy-Wandteile 314 und einen Umfangsteil 315 unterteilt.
Die Verbindungsteile 311, 312 sind Relaisteile bzw. Vermittlungsteile zum elektrischen Verbinden der jeweiligen Elektroden 301, 302 mit jeweiligen externen Teilen. Ein Verbindungsteil 311 ist beispielsweise mit der ersten Elektrode 301 über das Verdrahtungsmuster 202 elektrisch verbunden, wohingegen der andere Verbindungsteil 312 mit der zweiten Elektrode 302 über das Verdrahtungsmuster 203 elektrisch verbunden ist.
Die Dummy-Verbindungsteile 313 sind Teile, die benötigt werden, um die Breite des Umgebungsteils 315 eine spezifizierte Breite werden zu lassen, und sind zusammen mit den Verbindungsteilen 311, 312 angeordnet. Somit sind zwei Verbindungsteile 311, 312 und drei Dummy-Verbindungsteile 313 auf einer Außenkantenseite der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 angeordnet.
Der erste Wandteil 340 ist in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet und enthält zwei Membranen 341, 342, die in einer Richtung, die eine Ebenenrichtung der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 kreuzt, vorgesehen und einander gegenüberliegend angeordnet sind. Außerdem sind die beiden Membranen 341, 342, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, an ihren Enden durch Kopplungsteile 343, 344 miteinander gekoppelt. Auf diese Weise bildet der erste Wandteil 340 eine zylindrische Wand, deren Umfang geschlossen ist, und die jeweiligen Membranen 341, 342 können in einer Ebenenrichtung der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 verformt werden.
Ein Kopplungsteil 343 der jeweiligen Kopplungsteile 343, 344 ist, wie es in 1 und 2 gezeigt ist, mit dem einen Verdrahtungsmuster 202 über einen Kontaktteil 345 elektrisch verbunden. Aus diesem Grund weist der eine Kopplungsteil 343 eine größere Dicke als der andere Kopplungsteil 344 auf. Dieses Verdrahtungsmuster 202 weist den einen Verbindungsteil 311, der damit über einen Kontaktteil 316 elektrisch verbunden ist, auf. Somit wird der erste Wandteil 340 mit dem einen Verbindungsteil 311 über das Verdrahtungsmuster 202 und mit einer externen Schaltung über das Verdrahtungsmuster 202 und den einen Verbindungsteil 311 elektrisch verbunden.
Auf ähnliche Weise ist der zweite Wandteil 350 in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet und enthält zwei Membranen 351, 352, die in einer Richtung, die die Ebenenrichtung der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 kreuzt, vorgesehen und die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Außerdem sind die beiden Membranen 351, 352, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, an ihren Enden durch Kopplungsteile 353, 354 miteinander gekoppelt. Auf diese Weise bildet der zweite Wandteil 350 eine zylindrische Wand, deren Umfang geschlossen ist, und die jeweiligen Membranen 351, 352 können in der Ebenenrichtung der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 verformt werden.
Ein Kopplungsteil 353 der jeweiligen Kopplungsteile 353, 354 ist mit dem anderen Verdrahtungsmuster 203 über einen Kontaktteil 355 elektrisch verbunden. Aus diesem Grund weist der eine Kopplungsteil 353 eine größere Dicke als der andere Kopplungsteil 354 auf. Das Verdrahtungsmuster 203 weist den anderen Verbindungsteil 312, der damit über einen Kontaktteil 317 elektrisch verbunden ist, auf. Somit wird der zweite Wandteil 350 mit einer externen Schaltung über das Verdrahtungsmuster 203 und den anderen Verbindungsteil 312 elektrisch verbunden.
Hier meint „die Richtung, die die Ebenenrichtung der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 kreuzt” eine Richtung vertikal zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200. Somit sind die Membranen 341, 342 des ersten Wandteils 340 und die Membranen 351, 352 des zweiten Wandteils 350, wie es in 2 gezeigt ist, derart vorgesehen, dass sie jeweils vertikal zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 aufrecht stehen.
In dem ersten Wandteil 340 und dem zweiten Wandteil 350 sind eine Membran 341 des ersten Wandteils 340 und eine Membran 351 des zweiten Wandteils 350 in einem bestimmten bzw. spezifizierten Abstand einander gegenüberliegend angeordnet.
Der Dummy-Wandteil 314 ist wie in dem Fall des Dummy-Verbindungsteils 313 ein Teil, der benötigt wird, um die Breite eines Umfangsteils 315 eine spezifizierte Breite werden zu lassen. Der Dummy-Wandteil 314 ist in der Nähe des zweiten Wandteils 350 derart angeordnet, dass der Dummy-Wandteil 314 und der erste Wandteil 340 den zweiten Wandteil 350 zwischen sich angeordnet aufweisen.
In der vorliegenden Ausführungsform weist die erste Halbleiterschicht 310 zwei Sätze von darin ausgebildeten Teilen auf, wobei jeder Satz von Teilen die jeweiligen Wandteile 314, 340, 350, zwei Verbindungsteile 311, 312 und drei Dummy-Verbindungsteile 313 aufweist. Das heißt, die Ebenenstruktur, die in 1 gezeigt ist, ist eine Struktur, die in Bezug auf einen Punkt oder eine Linie symmetrisch ist. Die Verdrahtungsmuster 202, 203 sind ebenfalls für jeden der Sätze vorgesehen.
Der Umfangsteil 315 ist ein Teil, der derart ausgebildet ist, dass er den Umfang der beiden Verbindungsteile 311, 312 und der drei Dummy-Verbindungsteile 313, die nebeneinander angeordnet sind, und den Umfang der jeweiligen Wandteile 314, 340, 350 umgibt. Dieser Umfangsteil 315 ist mit dem Halbleitersubstrat 100 über einen Kontaktteil 318, der in der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, elektrisch verbunden. Auf diese Weise wird das Halbleitersubstrat 100 mit der externen Schaltung über den Umfangsteil 315 elektrisch verbunden.
Die Verbindungsteile 311, 312, die Dummy-Verbindungsteile 313, der Dummy-Wandteil 314 und der Umfangsteil 315 sind ähnlich wie die jeweiligen Wandteile 340, 350 derart vorgesehen, dass sie vertikal zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 jeweils aufrecht stehen.
Die zweite Halbleiterschicht 320 ist, wie es in 2 gezeigt ist, über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet und in denselben Gestalten wie die Verbindungsteile 311, 312, die Dummy-Verbindungsteile 313, die jeweiligen Wandteile 314, 340, 350 und der Umfangsteil 315, die über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet sind, bemustert.
Außerdem besteht ein Teil der zweiten Halbleiterschicht 320, der über dem ersten Wandteil 340 ausgebildet ist, aus einem ersten Deckelteil bzw. Deckteil 321. Der erste Deckelteil 321 schließt einen Öffnungsabschnitt 346, der auf der Seite der Isolierschicht 200 gegenüberliegenden Seite des ersten Wandteils 340 angeordnet ist. Mit anderen Worten schließt der erste Deckelteil 321 den Öffnungsabschnitt 346 des ersten Wandteils 340. Auf diese Weise wird ein hohler Abschnitt 347 in dem ersten Wandteil 340 durch die Isolierschicht 200, die jeweiligen Membranen 341, 342, die jeweiligen Kopplungsteile 343, 344 und den ersten Deckelteil 321 hermetisch abgedichtet und somit von einem Raum außerhalb des ersten Wandteils 340 getrennt.
Auf ähnliche Weise besteht ein Teil der zweiten Halbleiterschicht 320, der über dem zweiten Wandteil 350 ausgebildet ist, aus einem zweiten Deckelteil bzw. Deckteil 322. Der zweite Deckelteil 322 schließt einen Öffnungsabschnitt 356, der auf der Seite der Isolierschicht 200 gegenüberliegenden Seite des zweiten Wandteils 350 angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein hohler Abschnitt 357 in dem zweiten Wandteil 350 durch die Isolierschicht 200, die jeweiligen Membranen 351, 352, die jeweiligen Kopplungsteile 353, 354 und den zweiten Deckelteil 322 hermetisch abgedichtet und somit von einem Raum außerhalb des zweiten Wandteils 350 getrennt.
Die jeweiligen hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 werden demselben Druck ausgesetzt und bilden Bezugsdruckkammern zu dem Zeitpunkt des Erfassens eines Drucks. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die jeweiligen hohlen Abschnitte 347, 357 ein Vakuum auf. Hier müssen die jeweiligen hohlen Abschnitte 347, 357 kein Vakuum aufweisen, sondern können einen spezifizierten Druck aufweisen.
Ein Halbleitermaterial wie beispielsweise Polysilizium wird als das Material der ersten Halbleiterschicht 310 und der zweiten Halbleiterschicht 320 verwendet. Somit werden die jeweiligen Wandteile 340, 350 und die jeweiligen Deckelteile 321, 322 aus dem Halbleitermaterial ausgebildet, so dass die Eigenschaften der Elektroden 301, 302, die jeweils aus den jeweiligen Wandteilen 340, 350 und den jeweiligen Deckelteilen 321, 322 aufgebaut sind, stabilisiert werden können.
Die Metallschicht 330 ist über der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet und in die jeweiligen Verbindungsteile 311, 312 und den Umfangsteil 315 bemustert. Auf diese Weise werden Anschlussflächen 331 bis 333 in der Metallschicht 330 ausgebildet. Die Anschlussfläche 331 ist in Entsprechung zu einem Verbindungsteil 311 ausgebildet, und die Anschlussfläche 332 ist in Entsprechung zu dem anderen Verbindungsteil 312 ausgebildet. Außerdem ist die Anschlussfläche 333 in Entsprechung zu dem Umfangsteil 315 ausgebildet. Wenn diese Anschlussflächen 331 bis 333 damit verbundene Bond-Drähte (nicht gezeigt) aufweisen, kann die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit der externen Schaltung elektrisch verbunden werden.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Erfassen eines Drucks als eine physikalische Größe mit der oben beschriebenen Struktur mit Bezug auf 3 beschrieben. Die 3A und 3B sind Schnittansichten der jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 vor und nach der Ausübung eines Drucks auf die jeweiligen Elektroden 301, 302.
Zunächst werden, wie es in 3A gezeigt ist, wenn kein Druck auf die jeweiligen Elektroden 301, 302 ausgeübt wird, die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 nicht verformt. Es wird eine Kapazität zwischen der ersten Elektrode 301 und der zweiten Elektrode 303 bei einer Verformung erfasst, wobei sich die Kapazität als Antwort auf einen Abstand zwischen der Membran 341 des ersten Wandteils 340 und der Membran 351 des zweiten Wandteils 350, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, ändert.
Wie es in 3 gezeigt ist, werden, wenn ein Druck auf die erste Elektrode 301 und die zweite Elektrode 302 ausgeübt wird, die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 entlang der Ebenenrichtung der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 als Antwort auf eine Druckdifferenz zwischen den hohlen Abschnitten 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 und der Außenseite der jeweiligen Wandteile 340, 350 verformt.
Insbesondere werden die jeweiligen Membranen 341, 342 der ersten Elektrode 301 derart verformt, dass ein Abstand zwischen diesen kürzer wird, und die jeweiligen Membranen 351, 352 der zweiten Elektrode 302 werden derart verformt, dass ein Abstand zwischen diesen kürzer wird. Wenn die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 auf diese Weise verformt werden, wird ein Abstand zwischen der Membran 341 der ersten Elektrode 301 und der Membran 351 der zweiten Elektrode 302 größer. Aus diesem Grund ändert sich eine Kapazität zwischen der ersten Elektrode 301 und der zweiten Elektrode 302 im Vergleich zu der Kapazität, wenn kein Druck auf die erste Elektrode 301 und die zweite Elektrode 302 ausgeübt wird. Auf diese Weise kann der Druck auf der Grundlage der Kapazität zwischen der ersten Elektrode 301 und der zweiten Elektrode 302 erfasst werden, wobei sich die Kapazität ändert, wenn die Membran 341 des ersten Wandteils 340 und die Membran 351 des zweiten Wandteils 350, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, jeweils verformt werden.
Das heißt, eine Änderung der Kapazität eines Kondensators, der aus der ersten Elektrode 301 und der zweiten Elektrode 302 aufgebaut ist, wird an die externe Schaltung ausgegeben, die außerhalb der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe vorgesehen ist. Die Änderung der Kapazität wird in eine Spannung umgewandelt, und die Spannung wird als Druckdaten verwendet.
Bis hier wurde der allgemeine Aufbau der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Das Material und die Qualität des Materials der jeweiligen Teile der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die oben beschrieben wurde, werden im Folgenden genauer bei einem Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe beschrieben.
Im Folgenden wird das Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 1 und 2 gezeigt ist, mit Bezug auf die 4A, 4B bis 9 beschrieben. Die 4A, 4B bis 9 entsprechen den Querschnittsansichten entlang der Linie II-II der 1. Wenn die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe hergestellt wird, werden Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe in dem Zustand eines Wafers hergestellt, und der Wafer wird schließlich in jeweilige Chips der Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe unterteilt, wodurch eine jeweilige Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe erlangt werden kann. Somit wird in den im Folgenden gezeigten jeweiligen Prozessen die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe in dem Zustand des Wafers hergestellt. Aus diesem Grund ist das Halbleitersubstrat 100 und Ähnliches oben beschriebenes ein Abschnitt des Wafers.
In dem Prozess, der in 4A gezeigt ist, wird zunächst das Halbleitersubstrat 100 vorbereitet bzw. hergestellt. Für das Halbleitersubstrat 100 wird ein Einkristallsiliziumsubstrat, das Verunreinigungen von beispielsweise P, As, Sb mit einer hohen Konzentration und einen spezifischen Widerstand von 0,001 bis 0,1 Ωcm und eine (100)-Oberfläche vom n⁺-Typ aufweist, verwendet. Die Dicke des Halbleitersubstrats 100 beträgt beispielsweise 200 bis 600 μm.
Die Oberfläche dieses Halbleitersubstrats 100 wird thermisch oxidiert oder durch ein CVD-Verfahren verarbeitet. Auf diese Weise wird ein SiO₂-Film, der eine Dicke von 0,1 bis 2 μm aufweist, als die erste Isolierschicht 210 über dem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet.
Danach wird eine erste Polysiliziumschicht vom n⁺-Typ, die Verunreinigungen mit einer hohen Konzentration enthält, mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm ausgebildet. Dann wird die erste Polysiliziumschicht durch eine Fotolithografie-Ätztechnik derart bemustert, dass ein Kopplungsteil 343 des ersten Wandteils 340 mit einem Verbindungsteil 311 und ein Kopplungsteil 353 des zweiten Wandteils 350 mit dem anderen Verbindungsteil 312 gekoppelt wird. Auf diese Weise werden die Verdrahtungsmuster 202, 203 ausgebildet.
In dem Prozess, der in 4B gezeigt ist, wird ein SiO₂-Film als die zweite Isolierschicht 220 über der ersten Isolierschicht 210 durch das CVD-Verfahren oder Ähnliches derart ausgebildet, dass die Verdrahtungsmuster 202, 203 bedeckt werden. Obwohl der SiO₂-Film akzeptabel ist wie er ist, kann nach Bedarf die Oberfläche des SiO₂-Films durch ein CMP-Verfahren oder Ähnliches eingeebnet werden. Auf diese Weise wird ein Zustand hergestellt, bei dem die Isolierschicht 200 über dem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet ist.
In dem Prozess, der in 5 gezeigt ist, wird ein Kontaktloch 204 an einer Position, die dem Umfangsteil 315 der Isolierschicht 200 entspricht, derart ausgebildet, dass ein Abschnitt des Halbleitersubstrats 100 freigelegt wird. Außerdem werden die Kontaktlöcher 204 an Positionen, die dem Kopplungsteil 343 des ersten Wandteils 340, dem Kopplungsteil 353 des zweiten Wandteils 350 und den Verbindungsteilen 311, 312 der Isolierschicht 200 entsprechen, derart ausgebildet, dass Abschnitte der Verdrahtungsmuster 202, 203 freigelegt werden.
Dann wird Polysilizium in die jeweiligen Kontaktlöcher 204 eingebettet. Auf diese Weise werden die Kontaktteile 316 bis 318, 345, 355 ausgebildet, und es wird eine zweite Polysiliziumschicht, die Verunreinigungen mit einer hohen Konzentration enthält, als die erste Halbleiterschicht 310 mit einer Dicke von 5 bis 200 μm über der Isolierschicht 200 ausgebildet.
In dem Prozess, der in 6 gezeigt ist, werden Gräben 360 in der zweiten Polysiliziumschicht durch eine Fotolithografie-Ätztechnik ausgebildet, um den ersten Wandteil 340, der in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet ist, den zweiten Wandteil 350, der in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet ist, die Verbindungsteile 311, 312, die Dummy-Verbindungsteile 313, den Dummy-Wandteil 314 und den Umfangsteil 315 in einer Richtung, die die eine Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 kreuzt, auszubilden. Hier ist „eine Richtung, die die eine Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 kreuzt”, wie es oben beschrieben wurde, eine Richtung vertikal zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200.
Der erste Wandteil 340 wird in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet, in dem zwei Membranen 341, 342 einander gegenüberliegend angeordnet und durch die beiden Kopplungsteile 343, 344 miteinander gekoppelt sind. Außerdem wird der zweite Wandteil 350 in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet, bei dem zwei Membranen 351, 352 einander gegenüberliegend angeordnet und durch die beiden Kopplungsteile 353, 354 miteinander gekoppelt sind. Außerdem werden die jeweiligen Wandteile 340, 350 derart ausgebildet, dass eine Membran 341 des ersten Wandteils 340 und eine Membran 351 des zweiten Wandteils 350 mit einem spezifizierten Abstand einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Auf diese Weise wird, wenn die zweite Polysiliziumschicht bemustert wird, die Breite des Grabens 360 zu einer spezifizierten Breite gemacht. Das heißt, ein Abstand zwischen den jeweiligen Membranen 341 und 342, ein Abstand zwischen den jeweiligen Membranen 351 und 352, ein Abstand zwischen dem Umfangsteil 315 und dem Verbindungsteil 311, ein Abstand zwischen dem Umfangsteil 315 und dem Verbindungsteil 312 und Abstände zwischen den jeweiligen anderen Teilen werden zu einem spezifizierten Abstand gemacht. Somit wird, um die Breite des Umfangsteils 315 zu einer spezifizierten Breite werden zu lassen, der Graben 360 in der zweiten Polysiliziumschicht ausgebildet, wodurch die Dummy-Verbindungsteile 313 und der Dummy-Wandteil 314 ebenfalls ausgebildet werden.
In dem Prozess, der in 7 gezeigt ist, wird eine dritte Polysiliziumschicht vom n⁺-Typ als die zweite Halbleiterschicht 320 mit einer Dicke von 2 bis 10 μm über der ersten Halbleiterschicht 310 durch beispielsweise ein LPCVD-Verfahren oder Ähnliches ausgebildet. Auf diese Weise wird, wie es in 7 gezeigt ist, die dritte Polysiliziumschicht beispielsweise in einem Vakuum (einschließlich eines Zustands nahe bei Vakuum) derart ausgebildet, dass die Öffnungen der Gräben 360 geschlossen werden. Da diese zweite Halbleiterschicht 320 ausgebildet wird, werden außerdem von den jeweiligen Wandteilen 340, 350 die Öffnungsabschnitte 346, 356 auf der gegenüberliegenden Seite der Isolierschicht 200 geschlossen, und somit werden die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 abgedichtet. Auf diese Weise dienen die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 als Bezugsdruckkammern (Vakuum).
Anschließend wird in dem Prozess, der in 8 gezeigt ist, eine Al-Schicht als die Metallschicht 330 mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm über der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet und dann durch die Fotolithografie-Ätztechnik bemustert, um die Verbindungsteile 311, 312 und die Anschlussflächen 331 bis 333 des Umfangsteils 315 auszubilden. Danach wird die zweite Halbleiterschicht 320 mit einem Resist (Abdecklack bzw. Fotolack) 361 derart bedeckt, dass von der zweiten Halbleiterschicht 320 Teile, die über den jeweiligen Wandteilen 340, 350 ausgebildet sind, belassen werden.
Auf diese Weise wird, wenn die zweite Halbleiterschicht 320 mit dem Resist 361 bedeckt wird, hinsichtlich der Abschnitte, die den jeweiligen Wandteilen 340, 350 der zweiten Halbleiterschicht 320 entsprechen, der Resist 361 derart ausgebildet, dass er nicht nur einen Abschnitt, der der Endfläche jedes der Wandteile 340, 350 entspricht, sondern ebenfalls einen gesamten Bereich, der durch den Außenumfang jedes der Wandteile 340, 350 bedeckt wird, bedeckt. Mit anderen Worten werden von der zweiten Halbleiterschicht 320 Abschnitte, die den jeweiligen hohlen Abschnitten 347, 357 entsprechen, mit dem Resist 361 bedeckt.
Dann werden in dem Prozess, der in 9 gezeigt ist, von der zweiten Halbleiterschicht 320 Abschnitte, die von dem Resist 361 freigelegt (nicht bedeckt) sind, das heißt, Abschnitte, die den Gräben 360, die in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet sind, entsprechen, entfernt. Auf diese Weise werden die erste Elektrode 301, in der der Öffnungsabschnitt 346 des ersten Wandteils 340 durch den ersten Deckelteil 321 geschlossen wird, und die zweite Elektrode 302, in der der Öffnungsabschnitt 356 des ersten Wandteils 350 durch den zweiten Deckelteil 322 geschlossen wird, aufgebaut.
Danach wird der Resist 361 auf der zweiten Halbleiterschicht 320 entfernt. Da mehrere Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe in dem Zustand eines Wafers ausgebildet werden, wird der Wafer in die jeweiligen Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe unterteilt. Auf diese Weise wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 1 und 2 gezeigt ist, vollendet. Wenn die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in einem Chip ausgebildet ist, beispielsweise Bond-Drähte (nicht gezeigt) aufweist, die mit den Anschlussflächen 331 bis 333 verbunden sind, wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit der externen Schaltung elektrisch verbunden und betrieben. Wie es oben beschrieben wurde, werden die Bezugsdruckkammern der jeweiligen Wandteile 340, 350 auf Vakuum eingestellt, so dass die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe als ein Absolutdrucksensor verwendet werden kann.
Obwohl oben ein Beispiel beschrieben wurde, bei dem die Polysiliziumschicht vom n⁺-Typ als die Halbleiterschicht verwendet wird, kann beispielsweise Polysilizium vom p⁺-Typ, das Bor mit einer hohen Konzentration enthält, als die Halbleiterschicht verwendet werden. Auch wenn die Struktur, die zwei Sätze aus einer ersten Elektrode 301 und einer zweiten Elektrode 302 aufweist, gezeigt wurde, kann außerdem, wenn mehrere Sätze aus einer ersten Elektrode 301 und einer zweiten Elektrode 302 bereitgestellt werden, die Empfindlichkeit der Erfassung des Drucks verbessert werden. In diesem Fall kann, wenn die Dicke der Membranen 341, 342, 351, 352 des Satzes aus der ersten Elektrode 301 und der zweiten Elektrode 302 in mehreren Schritten geändert wird, die Empfindlichkeit der Erfassung des Drucks ebenfalls in mehreren Schritten geändert werden.
Wie es oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode 301 und die zweite Elektrode 302 jeweils über der Isolierschicht 200 ausgebildet sind. Auf diese Weise sind die erste Elektrode 301 und die zweite Elektrode 302, die in der Elektrodenschicht 300 ausgebildet sind, auf der Isolierschicht 200 unabhängig voneinander und elektrisch voneinander getrennt. Somit kann dieses die Notwendigkeit beseitigen, die Membranen 341, 342, 351, 352 der jeweiligen Wandteile 340, 350, die in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet sind, mit Halbleiterbereichen zum Bewirken, dass diese als Elektroden dienen, zu versehen. Das heißt, es wird ein Aufbau bereitgestellt, bei dem kein Halbleitermaterial, das sich hinsichtlich des Leitungstyps von einem Halbleitermaterial, das die jeweiligen Elektroden 301, 302 bildet, unterscheidet, in den jeweiligen Elektroden 301, 302 ausgebildet wird. Auf diese Weise wird kein PN-Übergangsteil in den jeweiligen Elektroden 301, 302 ausgebildet, so dass Kapazitätserfassungscharakteristika durch den PN-Übergangsteil nicht instabil werden. Dieses macht es möglich, die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen der Außenatmosphäre oder Ähnlichem sehr stabil zu halten.
Außerdem stehen die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 vertikal zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 aufrecht, so dass die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe eine in der Ebenenrichtung der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 verringerte Breite aufweisen kann. Sogar in dem Fall, in dem mehrere Sätze jeweiliger Elektroden 301, 302 vorgesehen sind, können die Sätze der jeweiligen Elektroden 301, 302 in der Ebenenrichtung der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 angeordnet werden, so dass eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe viele darin ausgebildete Membranen 341, 342, 351, 352 aufweisen kann. In diesem Fall wird, da die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 vertikal zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 aufrecht stehen, ein Vorteil dahingehend geschaffen, dass, obwohl eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe viele darin ausgebildete Membranen 341, 342, 351, 352 aufweist, die Breite der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nicht größer wird.
In dem Beispiel, das in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wurde, wurde beschrieben, dass sowohl der erste Wandteil 340 als auch der zweite Wandteil 350 in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet sind. Damit der erste Wandteil 340 oder der zweite Wandteil 350 als ein Drucksensor oder Ähnliches dient, ist es jedoch nur notwendig, dass mindestens einer aus dem ersten Wandteil 340 und dem zweiten Wandteil 350 in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet ist und eine Membran bildet. Das heißt, es ist akzeptabel, wenn der andere aus dem ersten Wandteil 340 und dem zweiten Wandteil 350 ein Wandteil ist, der nicht in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet ist und als eine entgegengesetzte Elektrode dient. Dieses gilt ebenfalls für die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen.
Hinsichtlich der Entsprechungsbeziehung zwischen der Beschreibung dieser Ausführungsform und der Beschreibung des Bereichs der Ansprüche entsprechen die erste Halbleiterschicht 310 und die zweite Halbleiterschicht 320 „einer Halbleiterschicht” in den Ansprüchen.
(2. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 1. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. 10 ist eine Querschnittsansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform und entspricht einer Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II der 1.
Wie es in 10 gezeigt ist, weist die Isolierschicht 200 eine Schichtstruktur auf, in der eine dritte Isolierschicht 230, eine vierte Isolierschicht 240, Verdrahtungsmuster 202, 203 und eine fünfte Isolierschicht 250 geschichtet sind.
Die dritte Isolierschicht 230 ist über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet. Außerdem ist die dritte Isolierschicht 230 derart bemustert, dass sie an Positionen, die dem Kopplungsteil 343 des ersten Wandteils 340, dem Kopplungsteil 353 des zweiten Wandteils 350 und den Verbindungsteilen 311, 312 entsprechen, geöffnet ist. Ein SiO₂-Film oder Ähnliches wird als die dritte Isolierschicht 230 verwendet.
Die vierte Isolierschicht 240 ist eine Schicht, die derart bemustert ist, dass sie die dritte Isolierschicht 230 bedeckt und den Kopplungsteil 343 des ersten Wandteils 340, den Kopplungsteil 353 des zweiten Wandteils 350 und die Verbindungsteile 311, 312 freilegt.
Die Verdrahtungsmuster 202, 203 sind über der vierten Isolierschicht 240 ausgebildet und jeweils derart bemustert, dass sie einen Kopplungsteil 343 des ersten Wandteils 340 mit einem Verbindungsteil 311 und einen Kopplungsteil 353 des zweiten Wandteils 350 mit dem anderen Verbindungsteil 312 verbinden.
Die fünfte Isolierschicht 250 bedeckt die Verdrahtungsmuster 202, 203 und ist über der vierten Isolierschicht 240 ausgebildet. Ein Halbleitersubstrat 100 ist über dieser fünften Isolierschicht 250 vorgesehen.
Gemäß dieser Struktur der Isolierschicht 200 werden die Verdrahtungsmuster 202, 203 in direkten Kontakt mit dem Kopplungsteil 343 des ersten Wandteils 340, dem Kopplungsteil 353 des zweiten Wandteils 350 und den Verbindungsteilen 311, 312 ohne die Kontaktteile 316 bis 318, 345, 355 gebracht und jeweils mit diesen elektrisch verbunden.
Außerdem sind in dieser Ausführungsform die erste Elektrode 301 und die zweite Elektrode 302 jeweils aus einem Siliziumeinkristall ausgebildet. Aus diesem Grund können die jeweiligen Elektroden 301, 302 hinsichtlich ihrer Eigenschaften und Charakteristika stabil ausgebildet werden, und die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 können hinsichtlich ihrer Festigkeit verbessert werden.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 10 gezeigt ist, mit Bezug auf die 11A, 11B bis 16 beschrieben. Auch in dieser Ausführungsform wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe in dem Zustand eines Wafers hergestellt.
In dem Prozess, der in 11A gezeigt ist, wird ein Einkristallsiliziumsubstrat, das Verunreinigungen mit einer hohen Konzentration enthält und eine (100)-Oberfläche vom n⁺-Typ aufweist, als die erste Halbleiterschicht 310 vorbereitet bzw. hergestellt. Ein SiO₂-Film wird als die dritte Isolierschicht 230 mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm über dieser ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet. Kontaktlöcher 231 werden an Positionen, die dem Kopplungsteil 343 des ersten Wandteils 340, dem Kopplungsteil 353 des zweiten Wandteils 350 und den Verbindungsteilen 311, 312 der ersten Halbleiterschicht 310 entsprechen, derart ausgebildet, dass Abschnitte der ersten Halbleiterschicht 310 freigelegt werden.
Außerdem wird ein Si₃N₄-Film als die vierte Isolierschicht 240 mit einer Dicke von 0,01 bis 0,2 μm über der dritten Isolierschicht 230 durch ein LPCVD-Verfahren oder Ähnliches ausgebildet. Dann werden Kontaktlöcher 241 derart ausgebildet, dass Abschnitte der ersten Halbleiterschicht 310 von der vierten Isolierschicht 240, die in den Kontaktlöchern 231 der dritten Isolierschicht 230 ausgebildet ist, freigelegt werden.
In dem Prozess, der in 11B gezeigt ist, wird eine Polysiliziumschicht vom n⁺-Typ mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm über der vierten Isolierschicht 240 derart ausgebildet, dass sie die Kontaktlöcher 241 der vierten Isolierschicht 240 einbettet. Dann wird wie in dem Fall des Prozesses, der in 4A gezeigt ist, die Polysiliziumschicht durch die Fotolithografie-Ätztechnik bemustert, um die Verdrahtungsmuster 202, 203 auszubilden. Auf diese Weise werden die jeweiligen Verdrahtungsmuster 202, 203 in direkten Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht 310 gebracht und mit der ersten Halbleiterschicht 310 elektrisch verbunden.
In dem Prozess, der in 12 gezeigt ist, wird ein SiO₂-Film als die fünfte Isolierschicht 250 mit einer Dicke von 1 bis 3 μm über der vierten Isolierschicht 240 durch das CVD-Verfahren oder Ähnlichem derart ausgebildet, dass sie die Verdrahtungsmuster 202, 203 bedeckt. Nach Bedarf wird danach die Oberfläche der fünften Isolierschicht 250 durch ein CMP-Verfahren spiegelpoliert. Auf diese Weise wird ein Zustand errichtet, in dem die Isolierschicht 200 über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet ist.
Anschließend wird in dem Prozess, der in 13 gezeigt ist, ein Einkristallsiliziumsubstrat, das Verunreinigungen mit einer hohen Konzentration und eine (100)-Oberfläche vom n⁺-Typ aufweist, als das Halbleitersubstrat 100 vorbereitet bzw. hergestellt. Dann werden die spiegelpolierte Oberfläche der fünften Isolierschicht 250 und die Oberfläche des Halbleitersubstrats 100 mittels Argonionen oder Ähnlichem aktiviert und direkt bei einer normalen Temperatur von Raumtemperatur bis 500°C miteinander verbunden, das heißt, es wird ein sogenannter direkter Normal-Temperatur-Übergang durchgeführt.
Es ist ebenfalls möglich, einen Hoch-Temperatur-Übergang bei einer Temperatur von 1000 bis 1200°C anstatt des direkten Normal-Temperatur-Übergangs durchzuführen. In dem Fall des direkten Normal-Temperatur-Übergangs kann jedoch eine Fehlfunktion wie beispielsweise die Wölbung des Wafers, die durch eine thermische Spannung verursacht wird, verringert werden.
Dann wird die erste Halbleiterschicht 310 auf eine Dicke von 5 bis 200 μm durch Schleifen, Polieren, Ätzen oder Ähnlichem verdünnt. Auf diese Weise wird die erste Halbleiterschicht 310 auf eine Dicke, die durch die gestrichelte Linie in 13 gezeigt ist, verdünnt.
In dem Prozess, der in 14 gezeigt ist, werden wie in dem Fall des Prozesses, der in 6 gezeigt ist, Gräben 360 in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet. In diesem Fall werden die Gräben 360 derart ausgebildet, dass die Oberflächen der jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 (110)-Oberflächen werden.
In dem Prozess, der in 15 gezeigt ist, wird die zweite Halbleiterschicht 320 mittels Epitaxie unter Verwendung eines Siliziumquellengases (beispielsweise SiH₂Cl₂ oder Ähnlichem) durch das LPCVD-Verfahren hergestellt. Insbesondere wird bewirkt, dass ein PH₃-Gas oder Ähnliches als ein Verunreinigungszufuhrgas bei einem Vakuumpegel von 20 bis 100 Torr bei einer Temperatur von 800 bis 1150°C fließt, um dadurch eine Einkristallsiliziumschicht vom n⁺-Typ epitaktisch als die zweite Halbleiterschicht 320 mit einer Dicke von 2 bis 10 μm über der ersten Halbleiterschicht 310 herzustellen. Auf diese Weise werden die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 abgedichtet und bilden die Bezugsdruckkammern.
In dem Fall, in dem die zweite Halbleiterschicht 320 auf diese Weise ausgebildet wird, wird, wenn die Wandfläche des Grabens 360 die (110)-Fläche wird, die zweite Halbleiterschicht 320 nur auf der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 310 epitaktisch ausgebildet. Somit kann die zweite Halbleiterschicht 320, die die Gräben 360 bedeckt und aus dem Siliziumeinkristall vom n⁺-Typ besteht, zu einer frühen Stufe ausgebildet werden.
Außerdem wird wie in dem Fall des Prozesses, der in 8 gezeigt ist, eine Al-Schicht als die Metallschicht 330 über der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet und bemustert, um dadurch die Anschlussflächen 331 bis 333 der Verbindungsteile 311, 312 und des Umfangsteils 315 auszubilden. Weiterhin wird die zweite Halbleiterschicht 320 von dem Resist 361 derart bedeckt, dass Abschnitte, die den jeweiligen Wandteilen 340, 350 der zweiten Halbleiterschicht 320 entsprechen, belassen werden.
In dem Prozess, der in 16 gezeigt ist, werden wie in dem Fall des Prozesses, der in 9 gezeigt ist, von der zweiten Halbleiterschicht 320 Abschnitte, die von dem Resist 361 freigelegt sind, entfernt, um dadurch die erste Elektrode 301, die aus dem ersten Wandteil 340 und dem ersten Deckelteil 321 aufgebaut ist, und die zweite Elektrode 302, die aus dem zweiten Wandteil 350 und dem zweiten Deckelteil 322 aufgebaut ist, zu erlangen.
Danach wird der Resist 361 auf der zweiten Halbleiterschicht 320 entfernt, und der Wafer wird in die jeweiligen Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe unterteilt. Auf diese Weise wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 11 gezeigt ist, vollendet.
Obwohl die zweite Halbleiterschicht 320 aus dem Siliziumeinkristall ausgebildet wird, kann die zweite Halbleiterschicht 320 aus Polysilizium vom n⁺-Typ ausgebildet werden. Anstelle des Siliziumeinkristalls vom n⁺-Typ kann ein Siliziumeinkristall vom Typ verwendet verwendet werden. Auf diese Weise können sogar dann, wenn die zweite Halbleiterschicht 320 aus Polysilizium ausgebildet wird, die Festigkeiten der Membranen 341, 342, 351, 352 gewährleistet und die Charakteristika der jeweiligen Elektroden 301, 302 stabil ausgebildet werden, da die jeweiligen Wandteile 340, 350, die die jeweiligen Elektroden 301, 302 ausbilden, aus dem Siliziumeinkristall ausgebildet sind.
Wie es oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass, um die Verdrahtungsmuster 202, 203 direkt mit den jeweiligen Teilen der ersten Halbleiterschicht 310 elektrisch zu verbinden, die Isolierschicht 200 die darin ausgebildeten Verdrahtungsmuster 202, 203 aufweist. Dieses beseitigt die Notwendigkeit, die Kontaktteile 316 bis 318, 345, 355 bereitzustellen, und kann das Einkristallsiliziumsubstrat direkt mit der Isolierschicht 200 verbinden, wodurch durch Erweiterung bzw. Ausdehnung die jeweiligen Elektroden 301, 302 aus dem Siliziumeinkristall aufgebaut werden können. Aus diesem Grund können die Kapazitätserfassungscharakteristika der jeweiligen Elektroden 301, 302 stabil ausgebildet werden.
(3. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden die Teile, die sich von denjenigen der 1. und 2. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. 17 ist eine Querschnittsansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform und entspricht einer Schnittansicht entlang einer Linie II-II der 1.
Wie es in 17 gezeigt ist, weist die Isolierschicht 200 eine Schichtstruktur auf, bei der die dritte Isolierschicht 230, die vierte Isolierschicht 240, eine Metallschicht 260 und die fünfte Isolierschicht 250 geschichtet sind. Von diesen Schichten sind die dritte Isolierschicht 230 und die vierte Isolierschicht 240 dieselben wie in der Struktur, die in der 2. Ausführungsform gezeigt ist.
Außerdem ist die Metallschicht 260 eine Schicht, bei der die oben genannten Verdrahtungsmuster 202, 203, ein Verdrahtungsmuster 205 und ein Verdrahtungsmuster 206 ausgebildet sind.
Das Verdrahtungsmuster 205 ist ein ringförmiges Muster, das den Umfang der Verdrahtungsmuster 202, 203, die die jeweiligen Elektroden 301, 302 mit den jeweiligen Verbindungsteilen 311, 312 verbinden, und das Dummy-Verdrahtungsmuster 206 umgibt und an einer Position, die dem Umfangsteil 315 entspricht, bemustert ist. In dieser Ausführungsform ist das ringförmige Verdrahtungsmuster 205 mit dem Umfangsteil 315 elektrisch verbunden. Außerdem ist das Verdrahtungsmuster 206 ein Dummy-Muster, das zwischen der vierten Isolierschicht 240 und der fünften Isolierschicht 250 angeordnet ist. Dieses Verdrahtungsmuster 206 ist in einem hermetisch abgedichteten Raum angeordnet, um die Verbindungsfestigkeit dieses Dummy-Musters zu erhöhen.
Hinsichtlich der Metallschicht 260, die auf diese Weise bemustert ist, wird ein Metall wie beispielsweise Al, W, Ni, Au, Cu, ein Verbund aus diesen Metallen oder ein geschichteter bzw. laminierter Film aus diesen Metallen verwendet. In dieser Ausführungsform wird ein Al-Film als die Metallschicht 260 verwendet.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 17 gezeigt ist, mit Bezug auf die 18A, 18B bis 24 beschrieben. Auch in dieser Ausführungsform wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe in dem Zustand eines Wafers hergestellt.
In dem Prozess, der in 18A gezeigt ist, wird wie in dem Fall des Prozesses, der in 11A gezeigt ist, die dritte Isolierschicht 230 über der ersten Halbleiterschicht 310, die aus dem Einkristallsiliziumsubstrat vom n⁺-Typ aufgebaut ist, ausgebildet, und dann werden die Kontaktlöcher 231 ausgebildet. Außerdem wird die vierte Isolierschicht 240 über der dritten Isolierschicht 230 ausgebildet, und die Kontaktlöcher 241 werden derart ausgebildet, dass Abschnitte der ersten Halbleiterschicht 310 freigelegt werden.
In dem Prozess, der in 18B gezeigt ist, wird eine Al-Schicht mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm über der vierten Isolierschicht 240 derart ausgebildet, dass sie die Kontaktlöcher 241 der vierten Isolierschicht 240 einbettet. Nach Bedarf wird außerdem die Oberfläche der Al-Schicht spiegelpoliert. Dann wird wie in dem Fall des Prozesses, der in 4A gezeigt ist, die Al-Schicht durch die Fotolithografie-Ätztechnik bemustert, um die Verdrahtungsmuster 202, 203, 205, 206 auszubilden.
Anschließend wird in dem Prozess, der in 19 gezeigt ist, ein Einkristallsiliziumsubstrat vom n⁺-Typ, das eine (100)-Oberfläche aufweist, als das Halbleitersubstrat 100 vorbereitet bzw. hergestellt. Dann wird die Oberfläche des Einkristallsiliziumsubstrats thermisch oxidiert oder durch das CVD-Verfahren oder Ähnlichem bearbeitet, um einen SiO₂-Film als die fünfte Isolierschicht 250 mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm auszubilden.
Danach werden die Verdrahtungsmuster 202, 203, 205, 206 der ersten Isolierschicht 250 gegenüberliegend angeordnet, und die Oberflächen der Verdrahtungsmuster 202, 203, 205, 206 und die Oberfläche der fünften Isolierschicht 250 werden mittels Argonionen oder Ähnlichem aktiviert und direkt bei einer normalen Temperatur miteinander verbunden. Wie es oben beschrieben wunde, ist das Verdrahtungsmuster 205 in Entsprechung zu dem Umfangsteil 315 ein geschlossenes Muster, das die Form eines Rings aufweist, so dass die Verdrahtungsmuster 202, 203 und das Dummy-Verdrahtungsmuster 205 zwischen der vierten Isolierschicht 240 und der fünften Isolierschicht 250 hermetisch abgedichtet sind. Auf diese Weise können die Verdrahtungsmuster 202, 203 zu einer Stabilisierung der Charakteristika der jeweiligen Elektroden 301, 302 beitragen.
Danach wird in dem Prozess, der in 20 gezeigt ist, wie in dem Fall des Prozesses, der in 13 gezeigt ist, die erste Halbleiterschicht 310 auf eine Dicke, die durch die gestrichelte Linie in 20 gezeigt ist, mittels Schleifen oder Ähnlichem verdünnt.
In dem Prozess, der in 21 gezeigt ist, werden wie in dem Fall des Prozesses, der in 6 gezeigt ist, die Gräben 360 in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet. Auf diese Weise werden die jeweiligen Teile der jeweiligen Wandteile 340, 350 und Ähnliches in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet.
In dem Prozess, der in 22 gezeigt ist, wird eine Polysiliziumschicht oder eine amorphe Siliziumschicht als die zweite Halbleiterschicht 320 bei einer niedrigen Temperatur von etwa 450°C ausgebildet. Auf diese Weise werden die Öffnungsabschnitte der Gräben 360, die in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet sind, bedeckt, um dadurch die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 abzudichten.
Außerdem werden Verunreinigungen vom n⁺-Typ in die zweite Halbleiterschicht 320 durch ein Ionenimplantationsverfahren implantiert. Danach werden die Verunreinigungen vom n⁺-Typ durch ein Lampen-Glühverfahren oder Ähnlichem aktiviert.
Außerdem wird wie in dem Fall des Prozesses, der in 8 gezeigt ist, eine Al-Schicht als die Metallschicht 330 über der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet und bemustert, um dadurch die Anschlussflächen 331 bis 333 auszubilden. Dann wird die zweite Halbleiterschicht 320 mit dem Resist 361 derart bedeckt, dass Abschnitte, die den jeweiligen Wandteilen 340, 350 der zweiten Halbleiterschicht 320 entsprechen, belassen werden. Dann werden von der zweiten Halbleiterschicht 320 die Abschnitte, die nicht mit dem Resist 361 bedeckt sind, entfernt.
Danach werden in dem Prozess, der in 23 gezeigt ist, wie in dem Fall des Prozesses, der in 9 gezeigt ist, von der zweiten Halbleiterschicht 320 Abschnitte, die von dem Resist 361 freigelegt sind, entfernt. Auf diese Weise können die jeweiligen Elektroden 301, 302 erlangt werden.
Wie es oben beschrieben wurde, weist die Isolierschicht 200 in dieser Ausführungsform die Verdrahtungsmuster 202, 203, 205, 206 auf, die zwischen der vierten Isolierschicht 240 und der fünften Isolierschicht 250 ausgebildet sind, und die Verdrahtungsmuster 202, 203, 205, 206 sind aus dem Metallmaterial wie bei Al ausgebildet. Auf diese Weise können die Verdrahtungsmuster 202, 203, 205, 206 und die fünfte Isolierschicht 250 direkt bei einer normalen Temperatur auf vergleichsweise einfache und stabile Weise direkt miteinander verbunden werden.
Wenn dieselben Muster wie die Verdrahtungsmuster 202, 203, 205, 206 aus Al über der fünften Isolierschicht 250, die über dem Halbleitersubstrat 100 eines Trägersubstrats ausgebildet ist, ausgebildet werden, können die Verdrahtungsmuster 202, 203, 205, 206 und die fünfte Isolierschicht 250 direkt durch einen direkten Al-Al-Übergang bei einer normalen Temperatur miteinander verbunden werden, was die Stabilität der Verbindung bzw. des Übergangs weiter verbessern kann.
Außerdem wird in dieser Ausführungsform das ringförmige Verdrahtungsmuster 205 mit dem Umfangsteil 315 elektrisch verbunden, so dass, wenn ein bestimmtes bzw. spezifiziertes Potenzial, beispielsweise das Massepotenzial, an das Verdrahtungsmuster 205 über den Umfangsteil 315 angelegt wird, die Wirkung, dass die Verdrahtungsmuster 202, 203 eine Störung empfangen, verringert werden kann.
(4. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 1. bis 3. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. 24 ist eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform und entspricht einer Schnittansicht entlang der Linie II-II der 1. Wie es in dieser Zeichnung gezeigt ist, wird in dieser Ausführungsform ein Glassubstrat 400, das nahezu denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie Silizium aufweist, anstelle des Halbleitersubstrats 100 verwendet.
Da das Glas nahezu denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie Silizium aufweist, wird eine Spannung, die durch eine Differenz zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten verursacht wird, kaum auf die jeweiligen Elektroden 301, 302, die in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet sind, ausgeübt. Außerdem wird eine parasitäre Kapazität zwischen den jeweiligen Elektroden 301, 302 und dem Glassubstrat 400 verringert, um Rauschen zu verringern, so dass es möglich ist, die Genauigkeit der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe zum Erfassen einer Änderung der Kapazität der jeweiligen Elektroden 301, 302 zu verbessern und die Kapazitätserfassungscharakteristika der Vorrichtung zu stabilisieren.
(5. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 1. bis 4. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. 25 ist eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Wie es in dieser Zeichnung gezeigt ist, weist die Elektrodenschicht 300 eine Schichtstruktur auf, bei der die erste Halbleiterschicht 310, die zweite Halbleiterschicht 320, eine dritte Halbleiterschicht 370 und die Metallschicht 330 geschichtet sind. Die Isolierschicht 200 weist denselben Aufbau, wie er in der 1. Ausführungsform gezeigt ist, auf.
Die dritte Halbleiterschicht 370 wird über einer Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 ausgebildet, und die erste Halbleiterschicht 310 wird über dieser dritten Halbleiterschicht 370 ausgebildet. Außerdem wird die zweite Halbleiterschicht 320 über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet. Polysilizium wird für die dritte Halbleiterschicht 370 verwendet. Die erste Halbleiterschicht 310 und die zweite Halbleiterschicht 320 werden ebenfalls aus dem Polysilizium ausgebildet.
Die dritte Halbleiterschicht 370 wird mit demselben Layout wie die Verbindungsteile 311, 312, die jeweiligen Wandteile 314, 340, 350 und der Umfangsteil 315, die in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet sind, unter diesen jeweiligen Teilen bemustert. Das heißt, wie in dem Fall der zweiten Halbleiterschicht 320 wird die dritte Halbleiterschicht 370 in den Gestalten der jeweiligen Teile der ersten Halbleiterschicht 310 bemustert.
Außerdem wird von der dritten Halbleiterschicht 370 ein Teil, der unter dem ersten Wandteil 340 ausgebildet ist, zu einem ersten Bodenteil 371 ausgebildet. Dieser erste Bodenteil 371 schließt einen Öffnungsabschnitt 348 auf der Seite der Isolierschicht 200 des ersten Wandteils 340. Hier wird ein Isolierfilm 372 über dem ersten Bodenteil 371 ausgebildet, und der erste Wandteil 340 wird auf dem ersten Bodenteil 371 derart bereitgestellt, dass er den Außenkantenabschnitt dieses Isolierfilms 372 bedeckt. Auf diese Weise wird der erste Wandteil 340 mit dem ersten Bodenteil 371 elektrisch verbunden. Außerdem werden die Öffnungsabschnitte 346, 348 auf beiden Seiten des ersten Wandteils 340 durch den ersten Deckelteil 321 und den ersten Bodenteil 371 geschlossen, wodurch der hohle Abschnitt 347 des ersten Wandteils 340 beispielsweise in Vakuum ausgebildet wird.
Der erste Bodenteil 371 ist mit dem Verdrahtungsmuster 202 über einen Kontaktteil 373, der in der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, elektrisch verbunden. Außerdem wird von der dritten Halbleiterschicht 370 ein Teil, der unter dem Verbindungsteil 311 ausgebildet ist, mit dem Verdrahtungsmuster 202 über einen Kontaktteil 374, der in der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, elektrisch verbunden. Auf diese Weise wird die erste Elektrode 301 mit dem Verbindungsteil 311 über das Verdrahtungsmuster 202 elektrisch verbunden.
Auf ähnliche Weise wird von der dritten Halbleiterschicht 370 ein Teil, der unter dem zweiten Wandteil 350 ausgebildet ist, als ein zweiter Bodenteil 375 ausgebildet. Dieser zweite Bodenteil 375 schließt einen Öffnungsabschnitt 358 auf der Seite der Isolierschicht 200 des zweiten Wandteils 350. Der Isolierfilm 372 wird über dem zweiten Bodenteil 375 ausgebildet, und der zweite Wandteil 350 wird auf dem zweiten Bodenteil 375 derart bereitgestellt, dass er den Außenkantenabschnitt dieses Isolierfilms 372 bedeckt. Auf diese Weise wird der zweite Wandteil 350 mit dem zweiten Bodenteil 375 elektrisch verbunden. Außerdem werden die Öffnungsabschnitte 356, 358 auf beiden Seiten des zweiten Wandteils 350 durch den zweiten Deckelteil 322 und den zweiten Bodenteil 375 verschlossen, wodurch der hohle Abschnitt 357 des zweiten Wandteils 350 beispielsweise in Vakuum ausgebildet wird.
Obwohl es in 25 nicht gezeigt ist, sind Kontaktteile ebenfalls auf dem zweiten Bodenteil 375 und einem Bodenabschnitt des Verbindungsteils 312 der dritten Halbleiterschicht 370 vorgesehen und jeweils mit dem Verdrahtungsmuster 203 elektrisch verbunden. Auf diese Weise wird die zweite Elektrode 302 mit dem Verbindungsteil 312 über das Verdrahtungsmuster 203 elektrisch verbunden.
Auf diese Weise wird jede der Elektroden 301, 302 in der Gestalt einer hohlen Box aufgebaut. Da die jeweiligen Halbleiterschichten 310, 320, 370 aus Polysilizium ausgebildet sind, werden die jeweiligen hohlen Abschnitte 347, 357, die die Bezugsdruckkammern werden, von demselben Halbleitermaterial umgeben. Aus diesem Grund erzeugt dieses einen Aufbau, der in der Lage ist, die Zuverlässigkeit der Bezugsdruckkammer weiter zu verbessern. Der Isolierfilm 372, der auf den jeweiligen Elektroden 301, 302 vorgesehen ist, ist ein Film, der verwendet wird, um die jeweiligen Elektroden 301, 302 auszubilden. Als Isolierfilm 372 wird beispielsweise ein Si₃N₄-Film verwendet.
Außerdem wird ein Teil der dritten Halbleiterschicht 370, der unter dem Umfangsteil 315 ausgebildet ist, mit dem Halbleitersubstrat 100 über einen Kontaktteil 376, der in der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, elektrisch verbunden. Auf diese Weise kann das Halbleitersubstrat 100 mit einer externen Schaltung über den Umfangsteil 315 elektrisch verbunden werden.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 25 gezeigt ist, mit Bezug auf 26 bis 33 beschrieben. Auch in dieser Ausführungsform wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe in dem Zustand eines Wafers hergestellt.
In dem Prozess, der in 26A gezeigt ist, wird ein Einkristallsiliziumsubstrat vom n⁺-Typ als das erste Halbleitersubstrat 100 vorbereitet bzw. hergestellt, und ein SiO₂-Film wird als die erste Isolierschicht 210 über diesem Einkristallsiliziumsubstrat ausgebildet. Dann wird in dem Prozess, der in 26B gezeigt ist, eine Polysiliziumschicht vom n⁺-Typ mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm über der ersten Isolierschicht 210 ausgebildet und in die jeweiligen Verdrahtungsmuster 202, 203 bemustert.
Anschließend wird in dem Prozess, der in 27A gezeigt ist, wie in dem Fall des Prozesses, der in 3B gezeigt ist, ein SiO₂-Film als die zweite Isolierschicht 220 über der ersten Isolierschicht 210 durch das CVD-Verfahren oder Ähnlichem ausgebildet, um die Isolierschicht 200 aufzubauen. Außerdem werden wie in dem Fall des Prozesses, der in 5 gezeigt ist, die Kontaktlöcher 204 an Positionen, die dem Umfangsteil 315, dem Kopplungsteil 343 des ersten Wandteils 340, dem Kopplungsteil 353 des zweiten Wandteils 350 und den Verbindungsteilen 311, 312 der Isolierschicht 200 entsprechen, ausgebildet.
In dem Prozess, der in 27B gezeigt ist, wird eine Polysiliziumschicht vom n⁺-Typ mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm über der Isolierschicht 200, die die darin ausgebildeten Kontaktlöcher 204 aufweist, derart ausgebildet, dass sie die Kontaktlöcher 204 einbettet. Auf diese Weise werden die dritte Halbleiterschicht 370 und die Kontaktteile 373, 374, 376 ausgebildet
Außerdem wird eine Ätzstoppschicht, die aus SiO₂, Si₃N₄ oder einem Metall wie beispielsweise W und Mo besteht, als der Isolierfilm 372 über der dritten Halbleiterschicht 370 durch das CVD-Verfahren oder Ähnlichem ausgebildet. In dieser Ausführungsform wird ein Si₃N₄-Film als der Isolierfilm 372 mit einer Dicke von 0,01 bis 2 μm durch das LPCVD-Verfahren ausgebildet und in einer rechteckigen Gestalt derart bemustert, dass Teile, die in der Zukunft die Bodenflächen der hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 werden, belassen werden.
Danach wird in dem Prozess, der in 28 gezeigt ist, eine Polysiliziumschicht vom n⁺-Typ als die erste Halbleiterschicht 310 mit einer Dicke von 5 bis 200 μm über der dritten Halbleiterschicht 370 derart ausgebildet, dass sie den Isolierfilm 372 bedeckt.
In dem Prozess, der in 29 gezeigt ist, werden Gräben 360 in der ersten Halbleiterschicht 310 durch Trockenätzen oder Ähnlichem ausgebildet, um den jeweiligen Wandteil 340, 350, die Verbindungsteile 311, 312 und den Umfangsteil 315 auszubilden. Gleichzeitig wird das Ätzen der ersten Halbleiterschicht 310 durch den Isolierfilm 372 der Ätzstoppschicht gestoppt, aber in einem Bereich, in dem der Isolierfilm 372 über der dritten Halbleiterschicht 370 nicht ausgebildet ist, wird nicht nur die erste Halbleiterschicht 310, sondern ebenfalls die dritte Halbleiterschicht 370 weggeätzt.
Auf diese Weise werden von der dritten Halbleiterschicht 370 Teile, die unter den jeweiligen Wandteilen 340, 350 liegen, nicht weggeätzt, sondern belassen und somit zu dem ersten Bodenteil 371 und dem zweiten Bodenteil 375 gemacht. Aus diesem Grund wird eine Struktur geschaffen, bei der der erste Bodenteil 371 den Öffnungsabschnitt 348 auf der Seite der Isolierschicht 200 des ersten Wandteils 340 und der zweite Bodenteil 375 den Öffnungsabschnitt 358 auf der Seite der Isolierschicht 200 des zweiten Wandteils 350 schließt. Auf diese Weise wird der erste Wandteil 340 ausgebildet, der zwei Membranen 341, 342 enthält, die einander gegenüberliegend an dem ersten Bodenteil 371 angeordnet sind, und der in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet ist, und der zweite Wandteil 350 wird ausgebildet, der zwei Membranen 351, 352 enthält, die einander gegenüberliegend auf dem zweiten Bodenteil 375 angeordnet sind, und der in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet ist.
Andererseits wird von der dritten Halbleiterschicht 370 ein Bereich, in dem der Isolierfilm 372 nicht ausgebildet ist, in die Verbindungsteile 311, 312 und den Umfangsteil 315 unterteilt.
Wenn der Si₃N₄-Film des Isolierfilms 372 mit kleiner als die Breite der Außenseite der Bezugsdruckkammer ausgebildet wird, kann der erste Wandteil 340, der aus den vertikalen Wänden der Bezugsdruckkammer (d. h. Membranen 341, 342, 351, 352) ausgebildet ist, mit dem ersten Bodenteil 371 elektrisch verbunden werden. Dieses gilt ebenfalls für den zweiten Wandteil 350 und den zweiten Bodenteil 375.
In dem Prozess, der in 30 gezeigt ist, wird wie in dem Fall des Prozesses, der in 7 gezeigt ist, eine Polysiliziumschicht vom n⁺-Typ in einem Vakuum als die zweite Halbleiterschicht 320 über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet. Auf diese Weise werden die jeweiligen hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 durch die jeweiligen Deckelteile 321, 322 abgedichtet. Danach wird in dem Prozess, der in 31 gezeigt ist, wie in dem Fall des Prozesses, der in 8 gezeigt ist, eine Al-Schicht als die Metallschicht 330 über der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet und bemustert, wodurch die Anschlussflächen 331 bis 333 ausgebildet werden.
In dem Prozess, der in 32 gezeigt ist, wird wie in dem Fall des Prozesses, der in 8 gezeigt ist, die zweite Halbleiterschicht 320 mit dem Resist 361 derart bedeckt, dass Teile, die an den jeweiligen Wandteilen 340, 350 der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet sind, belassen werden. Dann werden in dem Prozess, der in 33 gezeigt ist, wie in dem Fall des Prozesses, der in 9 gezeigt ist, von der zweiten Halbleiterschicht 320 Teile, die von dem Resist 361 freigelegt sind, entfernt, und danach wird der Resist 361 auf der zweiten Halbleiterschicht 320 entfernt, wodurch die jeweiligen Elektroden 301, 302 erlangt werden.
Danach wird der Wafer in die jeweiligen Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe unterteilt. Auf diese Weise wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 25 gezeigt ist, vollendet.
Wie es oben beschrieben wurde, ist jede der Elektroden 301, 302 mit dem jeweiligen Bodenteil 371, 375 versehen und in der Gestalt einer hohlen Box ausgebildet, und der gesamte Abschnitt der Elektrode wird aus demselben Material ausgebildet, so dass die Eigenschaft der Elektrode stabil gemacht werden kann. Somit kann die Zuverlässigkeit jedes der hohlen Abschnitte 347, 357 (Bezugsdruckkammer) weiter verbessert werden.
Hinsichtlich der Entsprechungsbeziehung zwischen der Beschreibung dieser Ausführungsform und der Beschreibung des Bereichs der Ansprüche entspricht der Isolierfilm 372 einem „Stopperfilm” in den Ansprüchen. Außerdem entspricht die dritte Halbleiterschicht 370 „einer ersten Halbleiterschicht” in den Ansprüchen, die erste Halbleiterschicht 310 entspricht „einer zweiten Halbleiterschicht” in den Ansprüchen, und die zweite Halbleiterschicht 320 entspricht „einer dritten Halbleiterschicht” in den Ansprüchen.
(6. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 5. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. 34 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Außerdem ist 35 eine Schnittansicht entlang einer Linie XXXV-XXXV der 34.
Wie es in 35 gezeigt ist, weist die Isolierschicht 200, die über dem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet ist, eine Schichtstruktur auf, bei der eine siebte Isolierschicht 280 über einer sechsten Isolierschicht 270 ausgebildet ist und bei der eine achte Isolierschicht 290 und die Verdrahtungsmuster 202, 203 über der siebten Isolierschicht 280 ausgebildet sind.
Die Elektrodenschicht 300 weist eine Schichtstruktur auf, bei der die erste Halbleiterschicht 310, die zweite Halbleiterschicht 320, die dritte Halbleiterschicht 370 und die Metallschicht 330 geschichtet sind. Wie es in 34 gezeigt ist, ist die erste Halbleiterschicht 310 in einen ersten Wandteil 340, zwei zweite Wandteile 350, einen Verbindungsteil 311, zwei Verbindungsteile 312 und den Umfangsteil 315 unterteilt.
Die zweite Halbleiterschicht 320 und die dritte Halbleiterschicht 370 sind derart bemustert, dass sie an das Layout der jeweiligen Elektroden 301, 302, der jeweiligen Verbindungsteile 311, 312 und des Umfangsteils 315 angepasst sind. In diesem Fall wird, wie es in 35 gezeigt ist, hinsichtlich der Teile, die den jeweiligen Wandteilen 340, 350 der zweiten Halbleiterschicht 320 und der dritten Halbleiterschicht 370 entsprechen, die zweite Halbleiterschicht 320 derart bemustert, dass sie den Öffnungsabschnitt 346 auf der Seite der zweiten Halbleiterschicht 320 des ersten Wandteils 340 und den Öffnungsabschnitt 356 auf der Seite der zweiten Halbleiterschicht 320 des zweiten Wandteils 350 schließt. Außerdem wird die dritte Halbleiterschicht 370 derart bemustert, dass sie den Öffnungsabschnitt 348 auf der Seite der dritten Halbleiterschicht 370 des ersten Wandteils 340 und den Öffnungsabschnitt 358 auf der Seite der dritten Halbleiterschicht 370 des zweiten Wandteils 350 schließt. Auf diese Weise werden die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Elektroden 301, 302 beispielsweise in Vakuum abgedichtet. Wie in dem Fall der 5. Ausführungsform wird der Isolierfilm 372 der Ätzstoppschicht auf jeweiligen Bodenteilen 371, 375 belassen.
Wie es in 34 gezeigt ist, sind die jeweiligen Elektroden 301, 302 derart angeordnet, dass die beiden zweiten Elektroden 302 die erste Elektrode 301 zwischen sich aufnehmen. Auf diese Weise sind eine Membran 341 des ersten Wandteils 340 und eine Membran 351 eines der zweiten Wandteile 350 einander gegenüberliegend angeordnet. Außerdem sind die andere Membran 342 des ersten Wandteils 340 und eine Membran 351 des anderen zweiten Wandteils 350 einander gegenüberliegend angeordnet. Auf diese Weise wird eine Kapazität zwischen der ersten Elektrode 301 und einer der zweiten Elektroden 302 erfasst, wobei die Kapazität einem Abstand zwischen der Membran 341 des ersten Wandteils 340 und der Membran 351 eines der zweiten Wandteile 350 entspricht, und wobei die Membran 341 des ersten Wandteils 340 und die Membran 351 eines der zweiten Wandteile 350 einander gegenüberliegend angeordnet sind. Außerdem wird eine Kapazität zwischen der ersten Elektrode 301 und der anderen zweiten Elektrode 302 erfasst, wobei die Kapazität einem Abstand zwischen der Membran 342 des ersten Wandteils 340 und der Membran 351 des anderen zweiten Wandteils 350 entspricht, und wobei die Membran 342 des ersten Wandteils 340 und die Membran 351 des anderen zweiten Wandteils 350 einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Außerdem weist die Elektrodenschicht 300 (d. h. die ersten bis dritten Halbleiterschichten 310, 320, 370) einen ersten Trägerteil 303 und einen zweiten Trägerteil 304, die darin ausgebildet sind, auf. Der erste Trägerteil 303 ist auf der Seite der Kopplungsteile 343, 344 der ersten Elektrode 301 vorgesehen und mit den jeweiligen Kopplungsteilen 343, 344 gekoppelt. Die jeweiligen Kopplungsteile 343, 344 sind mit dem ersten Trägerteil 303 mittels eines Balkens gekoppelt. Andererseits ist der zweite Trägerteil 304 auf der Seite der Kopplungsteile 353, 354 der zweiten Elektrode 302 vorgesehen und mit den jeweiligen Kopplungsteilen 353, 354 gekoppelt. Die jeweiligen Kopplungsteile 353, 354 sind mittels eines Balkens mit dem zweiten Trägerteil 304 gekoppelt.
Auf diese Weise werden die jeweiligen Elektroden 301, 302 durch die jeweiligen Trägerteile 303, 304 getragen, so dass, wie es in 35 gezeigt ist, die jeweiligen Elektroden 301, 302 von der Isolierschicht 200 getrennt sind. Mit anderen Worten wird die achte Isolierschicht 290 unter den jeweiligen Bodenteilen 371, 375 entfernt, wodurch die jeweiligen Elektroden 301, 302 von der Isolierschicht 200 weggefloatet (schwimmend bzw. schwebend gemacht) werden. Dieses kann somit die Wirkung einer parasitären Kapazität, die erzeugt wird, wenn die jeweiligen Elektroden 301, 302 einen Kontakt zu der Isolierschicht 200 aufweisen, verringern.
Der erste Trägerteil 303 ist mit dem Verdrahtungsmuster 202 über den Kontaktteil 373, der in der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, elektrisch verbunden. Außerdem ist von der dritten Halbleiterschicht 370 ein Teil, der unter dem Verbindungsteil 311 ausgebildet ist, mit dem Verdrahtungsmuster 202 über den Kontaktteil 374, der in der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, elektrisch verbunden. Auf diese Weise ist, wie es in 34 gezeigt ist, die erste Elektrode 301 mit dem Verbindungsteil 311 über den ersten Trägerteil 303 und das Verdrahtungsmuster 202 elektrisch verbunden.
Auf ähnliche Weise ist der zweite Trägerteil 304 mit dem Verdrahtungsmuster 202 über den Kontaktteil 373, der in der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, elektrisch verbunden, und der Verbindungsteil 312 ist mit dem Verdrahtungsmuster 203 über den Kontaktteil 374 elektrisch verbunden. Auf diese Weise ist die zweite Elektrode 302 über den zweiten Trägerteil 304 und das Verdrahtungsmuster 203 mit dem Verbindungsteil 312 elektrisch verbunden.
Weiterhin ist der Umfangsteil 315 derart ausgebildet, dass er die Umfänge der jeweiligen Elektroden 301, 302 und die Umfänge der jeweiligen Verbindungsteile 311, 312 umgibt. Von der dritten Halbleiterschicht 370 ist ein Teil, der unter dem Umfangsteil 315 ausgebildet ist, mit dem Halbleitersubstrat 100 über den Kontaktteil 376, der in der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, elektrisch verbunden.
Von der zweiten Halbleiterschicht 320 weisen Teile, die den jeweiligen Verbindungsteilen 311, 312 und dem Umfangsteil 315 entsprechen, die darauf ausgebildeten Anschlussflächen 331 bis 333 auf, wobei die Anschlussflächen 331 bis 333 diese Teile mit einer externen Vorrichtung elektrisch verbinden. Bis hier wurde der Aufbau der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 34 und 35 gezeigt ist, mit Bezug auf 36 bis 40 beschrieben. Auch in dieser Ausführungsform wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe in dem Zustand eines Wafers hergestellt.
Zunächst wird in dem Prozess, der in 36A gezeigt ist, ein Einkristallsiliziumsubstrat vom n⁺-Typ als das Halbleitersubstrat 100 vorbereitet bzw. hergestellt. Ein SiO₂-Film wird als die sechste Isolierschicht 270 über diesem Einkristallsiliziumsubstrat durch das CVD-Verfahren oder thermische Oxidation ausgebildet. Außerdem wird ein Si₃N₄-Film als die siebte Isolierschicht 280 über der sechsten Isolierschicht 270 durch das LPCVD-Verfahren ausgebildet. Weiterhin wird eine Polysiliziumschicht vom n⁺-Typ über der siebten Isolierschicht 280 ausgebildet und bemustert. Auf diese Weise werden die jeweiligen Verdrahtungsmuster 202, 203 ausgebildet.
In dem Prozess, der in 36B gezeigt ist, wird wie in dem Fall des Prozesses, der in 27A gezeigt ist, ein SiO₂-Film als die achte Isolierschicht 290 über der siebten Isolierschicht 280 durch das CVD-Verfahren oder Ähnlichem ausgebildet, um die Isolierschicht 200 aufzubauen. Außerdem werden die Kontaktlöcher 204 an Positionen, die dem Umfangsteil 315, den jeweiligen Trägerteilen 303, 304, die mit den jeweiligen Wandteilen 340, 350 gekoppelt sind, und den Verbindungsteilen 311, 312 der Isolierschicht 200 entsprechen, ausgebildet.
In dem Prozess, der in 37A gezeigt ist, wird wie in dem Fall des Prozesses, der in 27B gezeigt ist, eine Polysiliziumschicht vom n⁺-Typ über der Isolierschicht 200 derart ausgebildet, dass sie die Kontaktlöcher 204 einbettet. Auf diese Weise werden die Kontaktteile 373, 374, 376, die mit den Verdrahtungsmustern 202, 203 elektrisch verbunden sind, und die dritte Halbleiterschicht 370 ausgebildet. Weiterhin wird ein Si₃N₄-Film als der Isolierfilm 372 über der dritten Halbleiterschicht 370 durch das CVD-Verfahren oder Ähnlichem ausgebildet und derart bemustert, dass Teile, die die Bodenflächen der hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 werden, belassen werden.
In dem Prozess, der in 37B gezeigt ist, wird wie in dem Fall des Prozesses, der in 28 gezeigt ist, eine Polysiliziumschicht vom n⁺-Typ als die erste Halbleiterschicht 310 über der dritten Halbleiterschicht 370 derart ausgebildet, dass sie den Isolierfilm 372 bedeckt.
In dem Prozess, der in 38 gezeigt ist, werden beispielsweise wie in dem Fall des Prozesses, der in 29 gezeigt ist, die Gräben 360 in der ersten Halbleiterschicht 310 und der zweiten Halbleiterschicht 320 durch ein Trockenätzverfahren oder Ähnlichem ausgebildet. Das Ätzen zu dem Zeitpunkt der Ausbildung der jeweiligen Wandteile 340, 350 wird durch den Isolierfilm 372 der Ätzstoppschicht gestoppt. Dieses ergibt einen Zustand, bei dem die jeweiligen Bodenteile 371, 375 unter den jeweiligen Wandteilen 340, 350 belassen werden. Außerdem werden die erste Halbleiterschicht 310 und die zweite Halbleiterschicht 320 in die jeweiligen Wandteile 340, 350, die jeweiligen Trägerteile 303, 304, die jeweiligen Verbindungsteile 311, 312 und den Umfangsteil 315 durch die Gräben 360, die die Isolierschicht 200 erreichen, unterteilt.
In dem Prozess, der in 39 gezeigt ist, wird beispielsweise wie in dem Fall des Prozesses, der in 30 gezeigt ist, eine Polysiliziumschicht vom n⁺-Typ in einem Vakuum als die zweite Halbleiterschicht 320 über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet, um dadurch die jeweiligen hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 abzudichten. Außerdem wird wie in dem Fall der Prozesse, die in 31 und 32 gezeigt sind, die Metallschicht 330 über der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet und bemustert, um dadurch die Anschlussflächen 331 bis 333 auszubilden. Dann wird die zweite Halbleiterschicht 320 mit dem Resist 361 derart bedeckt, dass Teile, die den jeweiligen Wandteilen 340, 350 der zweiten Halbleiterschicht 320 entsprechen, belassen werden.
In dem Prozess, der in 40 gezeigt ist, werden zunächst wie in dem Fall des Prozesses, der in 33 gezeigt ist, von der zweiten Halbleiterschicht 320 Teile, die von dem Resist 361 frei liegen, entfernt. Anschließend wird von der Isolierschicht 200 die achte Isolierschicht 290 über den Gräben 360, die in den ersten bis dritten Halbleiterschichten 310, 320, 370 ausgebildet sind, unter Verwendung des Resists 361 als eine Maske weggeätzt. In diesem Fall werden von der achten Isolierschicht 290 Teile, die unter den jeweiligen Bodenteilen 371, 375 angeordnet sind, entfernt. Auf diese Weise wird die erste Elektrode 301, die aus dem ersten Wandteil 340, dem ersten Bodenteil 371 und dem ersten Deckelteil 321 aufgebaut ist, von der Isolierschicht 200 getrennt, und die zweite Elektrode 203, die aus dem zweiten Wandteil 350, dem zweiten Bodenteil 375 und dem zweiten Deckelteil 322 aufgebaut ist, wird von der Isolierschicht 200 getrennt.
Danach wird der Wafer in die jeweiligen Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe unterteilt. Auf diese Weise wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 34 und 35 gezeigt ist, vollendet.
Wie es oben beschrieben wurde, werden in dieser Ausführungsform die erste Elektrode 301 und die zweite Elektrode 302 nicht in Kontakt mit der Isolierschicht 200 gebracht, sondern von der Isolierschicht 200 weggefloatet. Aus diesem Grund kann die Wirkung einer parasitären Kapazität, die erzeugt wird, wenn die erste Elektrode 301 einen Kontakt zu der Isolierschicht 200 aufweist, verringert werden, und die Wirkung einer parasitären Kapazität, die erzeugt wird, wenn die zweite Elektrode 302 einen Kontakt zu der Isolierschicht 200 aufweist, kann ebenfalls verringert werden. Außerdem kann die Wirkung der Spannung, die der Umfangsteil 315 auf die erste Elektrode 301 und die zweite Elektrode 302 ausübt, verringert werden.
(7. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 1. bis 6. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. Insbesondere werden in dieser Ausführungsform Teile, die sich von denjenigen der 1. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben.
41 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Außerdem ist 42 eine Schnittansicht entlang einer Linie XLII-XLII der 41.
Zunächst werden, wie es in 41 gezeigt ist, die Anschlussflächen 331 bis 333 nicht auf den Teilen, die den jeweiligen Verbindungsteilen 311, 312 und dem Umfangsteil 315 entsprechen, vorgesehen. Das heißt, diese Ausführungsform verwendet eine Struktur, bei der anstelle der Seite der Elektrodenschicht 300 die Seite des Halbleitersubstrats 100 mit der externen Vorrichtung verbunden wird. Aus diesem Grund werden die Verbindungsteile 311, 312, die in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet sind, nicht mit der externen Vorrichtung elektrisch verbunden, sondern sind Dummy-Teile.
Insbesondere weist, wie es in 42 gezeigt ist, das Halbleitersubstrat 100 einen Isolierfilm 110, der auf einer Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite einer Oberfläche, die die Isolierschicht 200 darauf ausgebildet aufweist, ausgebildet ist, auf. Von dem Halbleitersubstrat 100 und dem Isolierfilm 110 weist ein Teil, der dem Verdrahtungsmuster 202 entspricht, einen darin ausgebildeten Lochabschnitt 101 auf, wobei der Lochabschnitt 101 das Verdrahtungsmuster 202 erreicht. Ein Isolierfilm 111 ist auf der Wandfläche dieses Lochabschnitts 101 ausgebildet. Dieser Isolierfilm 111 weist einen ersten Durchgangselektrodenteil 112, der darauf vorgesehen ist, auf, wobei der erste Durchgangselektrodenteil 112 ein Ende aufweist, das mit dem Verdrahtungsmuster 202 elektrisch verbunden ist. Außerdem weist der erste Durchgangselektrodenteil 112 an seinem anderen Ende eine Bond-Perle 113 auf.
Auf ähnliche Weise weist von dem Halbleitersubstrat 100 und dem Isolierfilm 110 ein Teil, der dem Verdrahtungsmuster 203 entspricht, einen darin ausgebildeten Lochabschnitt 102 auf, wobei der Lochabschnitt 102 das Verdrahtungsmuster 203 erreicht. Dieser Lochabschnitt 102 weist einen Isolierfilm 114, der auf der seiner Wandfläche ausgebildet ist, auf. Dieser Isolierfilm 114 weist einen zweiten Durchgangselektrodenteil 115, der darauf vorgesehen ist, auf, wobei der zweite Durchgangselektrodenteil 115 ein Ende aufweist, das mit dem Verdrahtungsmuster 203 elektrisch verbunden ist. Außerdem weist der zweite Durchgangselektrodenteil 115 an seinem anderen Ende eine Bond-Perle 116 auf.
Von dem Isolierfilm 110 weist ein Teil, der dem Umfangsteil 315 entspricht, einen darin ausgebildeten Lochabschnitt 103 auf, wobei der Lochabschnitt 103 das Halbleitersubstrat 100 erreicht. Dieser Lochabschnitt 103 weist einen dritten Durchgangselektrodenteil 117, der darin vorgesehen ist, auf, wobei der dritte Durchgangselektrodenteil 117 ein Ende aufweist, das mit dem Halbleitersubstrat 100 elektrisch verbunden ist. Außerdem weist der dritte Durchgangselektrodenteil 117 an seinem anderen Ende eine Bond-Perle 118 auf.
Weiterhin weist von dem Isolierfilm 110 ein Teil, der dem Umfangsteil 115 entspricht, eine darauf ausgebildete Dummy-Perle 119 auf. Diese Dummy-Perle 119 ist eine Ausgleichsperle zum Verhindern, dass sich die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe neigt, wenn die jeweiligen Bond-Perlen 113, 116, 118 direkt an ein Keramikmodul-Substrat oder eine Leiterplatte montiert werden. Wie es in 41 gezeigt ist, sind mehrere Dummy-Perlen 119 auf dem Umfangsteil 315 und den Verbindungsteilen 311, 312 ausgebildet.
Die jeweiligen Durchgangselektrodenteile 112, 115, 117, die Bond-Perlen 113, 116, 118 und die Dummy-Perlen 119 können ausgebildet werden, nachdem die Isolierschicht 200 über dem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet wurde, oder sie können ausgebildet werden, nachdem die jeweiligen Elektroden 301, 302 und Ähnliches über der Isolierschicht 200 ausgebildet wurden.
Wie es oben beschrieben wurde, kann, wenn die Durchgangselektrodenteile 112, 115, 117 auf der Seite des Halbleitersubstrats 100 ausgebildet werden, die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe direkt auf einer Leiterplatte oder Ähnlichem montiert werden.
(8. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 7. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. 43 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Außerdem ist 44 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XLIV-XLIV der 43.
Wie es in 44 gezeigt ist, weist in dieser Ausführungsform ein Teil von dem Isolierfilm 110, der dem Umfangsteil 315 entspricht, einen luftdichten Ring 120, der auf einem Abschnitt außerhalb der Dummy-Perlen 119 ausgebildet ist, auf. Dieser luftdichte Ring 120 ist, wie es in 43 gezeigt ist, in der Gestalt eines Rings, der jeweilige Verbindungsteile 311, 312 und jeweilige Elektroden 301, 302 umgibt, die in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet sind, ausgebildet.
Auf diese Weise kann, wenn die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf einer Leiterplatte oder Ähnlichem montiert wird, der luftdichte Ring 120 die Bond-Perlen 113, 116, 118 vor der Außenatmosphäre schützen.
In der 7. Ausführungsform und der 8. Ausführungsform sind der erste Durchgangselektrodenteil 112 und der zweite Durchgangselektrodenteil 115 mit den jeweiligen Verdrahtungsmustern 202, 203 elektrisch verbunden. Anstelle der Ausbildung der Verdrahtungsmuster 202, 203 in der Isolierschicht 200 können jedoch der erste Durchgangselektrodenteil 112 und der zweite Durchgangselektrodenteil 115 direkt mit den Kopplungsteilen 343, 353 der jeweiligen Verdrahtungsmuster 202, 203 elektrisch verbunden werden. Gemäß dieser Struktur müssen die Verbindungsteile 311, 312 nicht ausgebildet werden, und somit können die Herstellungskosten verringert werden.
(9. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 1. bis 8. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. Insbesondere werden in dieser Ausführungsform Teile, die sich von denjenigen der 1. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben.
45 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Außerdem ist 46 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XLVI-XLVI der 45, und 47 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XLVII-XLVII der 45.
Wie es in 46 und 47 gezeigt ist, wird in dieser Ausführungsform eine Kappe 500 auf der Elektrodenschicht 300 bereitgestellt. Die Kappe 500 ist ein Teil zum Verhindern, dass Wasser und andere Fremdpartikel in die jeweiligen Elektroden 301, 302 eindringen. Die Kappe 500 ist mit einem Vertiefungsteil 510 versehen, in dem von der Kappe 500 ein Teil gegenüber einem Bereich, in dem die jeweiligen Elektroden 301, 302 ausgebildet sind, d. h. ein Abschnitt einer Oberfläche, die auf die Elektrodenschicht 300 gerichtet ist, vertieft ist.
Der Vertiefungsteil (Konkavitätsabschnitt) 510 ist vorgesehen, um zu verhindern, dass die Kappe 500 in Kontakt zu den jeweiligen Elektroden 301, 302 gebracht wird, wenn die Kappe 500 an die Elektrodenschicht 300 gebondet wird. Wenn eine Oberfläche der Kappe 500 an den Umfangsteil 315 gebondet wird, werden die jeweiligen Elektroden 301, 302 in einem Raumabschnitt 600, der aus dem Konkavitätsabschnitt 510, dem Umfangsteil 315 und der Isolierschicht 200 aufgebaut ist, angeordnet. Für die Kappe 500 wird beispielsweise ein Einkristallsiliziumsubstrat vom n⁺-Typ verwendet.
Außerdem weisen, wie es in 47 gezeigt ist, das Halbleitersubstrat 100 und die Isolierschicht 200 ein unterseitiges Druckeinleitungsloch 130, das an einer Position ausgebildet ist, die dem Konkavitätsabschnitt 510 der Kappe 500 entspricht, auf, wobei das unterseitige Druckeinleitungsloch 130 durch das Halbleitersubstrat 100 und die Isolierschicht 200 verläuft. Außerdem weist der Umfangsteil 315 ein anderes darin ausgebildetes unterseitiges Druckeinleitungsloch 319 auf, wobei das andere unterseitige Druckeinleitungsloch 319 das unterseitige Druckeinleitungsloch 130 mit dem Raumabschnitt 600 verbindet.
Von diesen unterseitigen Druckeinleitungslöchern 130 und 319 ist das unterseitige Druckeinleitungsloch 319, das in dem Umfangsteil 315 ausgebildet ist, wie es in 45 gezeigt ist, ein Loch, in dem sich der Graben 360 zum Teilen der jeweiligen Elektroden 301, 302 zu dem Umfangsteil 315, der von den jeweiligen Elektroden 301, 302 getrennt ist, erstreckt. Außerdem ist das unterseitige Druckeinleitungsloch 130, das in dem Halbleitersubstrat 100 und der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, an einer Position ausgebildet, die dem unterseitigen Druckeinleitungsloch 319, das in dem Umfangsteil 315 ausgebildet ist, entspricht.
Bei dieser Struktur wird ein Außendruck in den Raumabschnitt 600 durch die unterseitigen Druckeinleitungslöcher 130, 319 eingeleitet, so dass ein Druck als Antwort auf eine Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt 600 und den hohlen Abschnitten 347, 357 der jeweiligen Elektroden 301, 302 erfasst werden kann.
Die unterseitigen Druckeinleitungslöcher 130, 319 können auf die folgende Weise ausgebildet werden. Zunächst wird das unterseitige Druckeinleitungsloch 319 des Umfangsteils 315, wie es oben beschrieben ist, zu demselben Zeitpunkt ausgebildet, zu dem die jeweiligen Wandteile 340, 350 in der ersten Halbleiterschicht 310 und der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet werden.
Andererseits wird das unterseitige Druckeinleitungsloch 130 des Halbleitersubstrats 100 und der Isolierschicht 200 auf die folgende Weise ausgebildet: Zunächst wird eine bestimmte Maske auf einer Oberfläche auf der der Isolierschicht 200 gegenüberliegenden Seite des Halbleitersubstrats 100 ausgebildet, und dann wird das Halbleitersubstrat 100 des Einkristallsiliziumsubstrats durch ein anisotropes Ätzverfahren unter Verwendung beispielsweise einer KOH-Flüssigkeit geätzt, wodurch, wenn ein Substrat, das eine (100)-Oberfläche aufweist, als das Halbleitersubstrat 100 verwendet wird, ein Loch, das wie eine Pyramide gestaltet ist, ausgebildet wird; danach wird die Isolierschicht 200, die von dem Halbleitersubstrat 100 freigelegt ist, weggeätzt, wodurch das unterseitige Druckeinleitungsloch 130, das in dem Halbleitersubstrat 100 und der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, mit dem unterseitigen Druckeinleitungsloch 319 des Umfangsteils 315 verbunden werden kann.
Weiterhin wird die Kappe 500, in der der Konkavitätsabschnitt 510 im Voraus ausgebildet wird, vorbereitet bzw. hergestellt. Die Kappe 500 wird ebenfalls aus einem Wafer ausgebildet, so dass der Wafer, der viele darin ausgebildete Konkavitätsabschnitte 510 aufweist, vorbereitet wird. Der Wafer ist ein Einkristallsiliziumsubstrat vom n⁺-Typ. Die Kappe 500 wird direkt bei einer normalen Temperatur mit dem Umfangsteil 315 verbunden, wodurch die jeweiligen Elektroden 301, 302 mit der Kappe 500 bedeckt werden.
Die Kappe 500 wird auf dasselbe Potenzial wie der Umfangsteil 315, mit anderen Worten die erste Halbleiterschicht 310 und die zweite Halbleiterschicht 320 gebracht und dient somit als eine Abschirmungsschicht. Auf diese Weise können die jeweiligen Elektroden 301, 302 gegenüber äußerem Rauschen geschützt werden.
Wie es oben beschrieben wurde, kann, wenn der Umfangsteil 315 mit der Kappe 500 versehen wird und ein Druckmedium in den Raumabschnitt 600 von der Seite des Halbleitersubstrats 100 eingeleitet wird, der Druck des Druckmediums erfasst werden. Diesbezüglich kann anstelle der Ausbildung der unterseitigen Druckeinleitungslöcher 130, 319 in dem Halbleitersubstrat 100, der Isolierschicht 200 und dem Umfangsteil 315 ein Durchgangsloch zum Verbinden des Raumabschnitts 600 mit der Außenseite in der Kappe 500 ausgebildet werden. Diese Struktur wird später beschrieben.
Hinsichtlich der Entsprechungsbeziehung zwischen der Beschreibung dieser Ausführungsform und der Beschreibung des Bereichs der Ansprüche entsprechen die unterseitigen Druckeinleitungslöcher 130, 319 „einem Durchgangsloch” in den Ansprüchen.
(10. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 9. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. Insbesondere werden in dieser Ausführungsform Teile, die sich von denjenigen der 1. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben.
48 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Außerdem ist 49 eine Schnittansicht entlang einer Linie XLIX-XLIX der 48. In dieser Ausführungsform ist eine Ebenenstruktur auf der Seite der Elektrodenschicht 300 dieselbe wie in der 1. Ausführungsform. Außerdem ist, wie es in 49 gezeigt ist, eine Struktur, bei der der Umfangsteil 315 mit der Kappe 500 versehen ist, dieselbe wie in der 9. Ausführungsform. In dieser Ausführungsform wird jedoch der Raumabschnitt 600 derart hermetisch abgedichtet, dass ein spezifizierter Druck, beispielsweise Vakuum, eingestellt wird. Obwohl die Kappe 500 in dieser Ausführungsform nicht gezeigt ist, da die Zeichnung zu komplex werden würde, ist die Kappe 500 wie die Kappe, die in 45 gezeigt ist, vorgesehen.
Wie es in 49 gezeigt ist, weist ein Halbleitersubstrat 100 das darin ausgebildete unterseitige Druckeinleitungsloch 130 auf, wobei das unterseitige Druckeinleitungsloch 130 die Isolierschicht 200 erreicht. Dieses unterseitige Druckeinleitungsloch 130 ist, wie es in 48 gezeigt ist, in einem Teil, der einem Bereich des Halbleitersubstrats 100 entspricht, in dem jeweilige Elektroden 301, 302 ausgebildet sind, ausgebildet.
Außerdem weist die Isolierschicht 200 ein anderes darin ausgebildetes unterseitiges Druckeinleitungsloch 207 auf, wobei das unterseitige Druckeinleitungsloch 207 die jeweiligen Elektroden 301, 302 mit dem unterseitigen Druckeinleitungsloch 130 des Halbleitersubstrats 100 verbindet. Auf diese Weise werden die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Elektroden 301, 302 mit der Außenseite über die jeweiligen unterseitigen Druckeinleitungslöcher 130, 207 verbunden. Somit erfassen die jeweiligen Elektroden 301, 302 einen Druck als Antwort auf eine Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt 600 und den hohlen Abschnitten 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350. Wie es oben beschrieben wurde, wird der Raumabschnitt 600 Vakuum ausgesetzt, so dass die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform als ein Drucksensor vom absoluten Drucktyp verwendet werden kann.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 48 und 49 gezeigt ist, mit Bezug auf die 50A, 50B und 51 beschrieben. Auch in dieser Ausführungsform wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe in der Gestalt eines Wafers hergestellt. Die jeweiligen Prozesse des Verfahrens wurden im Detail in der 1. Ausführungsform beschrieben, so dass im Folgenden hauptsächlich die Hauptmerkmale beschrieben werden.
In dem Prozess, der in 50A gezeigt ist, wird, wie es oben beschrieben wurde, die Isolierschicht 200 über dem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet. In diesem Fall werden die erste Isolierschicht 210 und die zweite Isolierschicht 220 aus einem Plasma-SiN-Film ausgebildet. Dieses kann eine Spannung, die auf die Isolierschicht 200 ausgeübt wird, auf einen Wert nahe bei null einstellen. Alternativ kann ein Si₃N₄-Film, der eine Zugspannung aufweist, als die erste Isolierschicht 210 und die zweite Isolierschicht 220 durch das LPCVD-Verfahren ausgebildet werden.
Die erste Halbleiterschicht 310 wird über der Isolierschicht 200 ausgebildet, und Gräben 360 werden in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet, um die jeweiligen Wandteile 340, 350 und Ähnliches auszubilden. Weiterhin wird eine Maske 362 eines Filmresists oder Ähnlichem, die den hohlen Abschnitt 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 verbindet, über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet.
Anschließend werden von der Isolierschicht 200 Teile, die nicht mit der Maske 362 bedeckt sind, d. h. Teile, die zu den hohlen Abschnitten 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 freigelegt sind, entfernt. Auf diese Weise werden die unterseitigen Druckeinleitungslöcher 207 in der Isolierschicht 200 ausgebildet. Dann wird in dem Prozess, der in 50B gezeigt ist, die Maske 362 entfernt. Danach wird die zweite Halbleiterschicht 320 über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet und bemustert, um die jeweiligen Deckteile bzw. Deckelteile 321, 322 auf den jeweiligen Wandteilen 340, 350 auszubilden.
In dem Prozess, der in 51 gezeigt ist, wird ein zweistufiges Ätzen auf die folgende Weise durchgeführt: Zunächst wird ein Loch, das eine spezifizierte Tiefe aufweist, in einer Oberfläche des Halbleitersubstrats 100 durch ein Alkali-Ätzverfahren oder Ähnlichem ausgebildet, wobei die Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite einer Oberfläche liegt, auf der die Isolierschicht 200 ausgebildet ist; und anschließend wird der verbleibende Teil durch ein Trockenätzverfahren oder Ähnlichem entfernt. Auf diese Weise wird das unterseitige Druckeinleitungsloch 130 ausgebildet, das die Isolierschicht 200 erreicht und das mit dem unterseitigen Druckeinleitungsloch 207, das in der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, kommuniziert.
Außerdem wird die Kappe 500 in einem Vakuum bei einer normalen Temperatur direkt mit dem Umfangsteil 315 verbunden, um die jeweiligen Elektroden 301, 302 in dem Raumabschnitt 600 hermetisch abzudichten. Danach wird der Wafer in die einzelnen Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe unterteilt, um dadurch die Struktur, die in 48 und 49 gezeigt ist, zu vollenden. Die Verbindung der Kappe 500 mit dem Umfangsteil 315 kann durchgeführt werden, bevor das unterseitige Druckeinleitungsloch 130 ausgebildet wird.
Wie es oben beschrieben wurde, können die jeweiligen Elektroden 301, 302 in dem Vakuumraumabschnitt 600 durch die Kappe 500 hermetisch abgedichtet werden, und es kann ein Druckmedium in die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Elektroden 301, 302 über die unterseitigen Druckeinleitungslöcher 130, 207 von der Seite des Halbleitersubstrats 100 eingeleitet werden. Auf diese Weise kann ein absoluter Druck durch die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe erfasst werden.
Hinsichtlich der Entsprechungsbeziehung zwischen der Beschreibung dieser Ausführungsform und der Beschreibung des Bereichs der Ansprüche entspricht das unterseitige Druckeinleitungsloch 207 der Isolierschicht 200 „einem Durchgangsloch” in den Ansprüchen.
(11. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 10. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. 52 ist eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Wie es in dieser Zeichnung gezeigt ist, wird im Vergleich zu der Struktur, die in der 10. Ausführungsform gezeigt ist, ein Druckeinleitungsloch 520, das den Raumabschnitt 600 mit der Außenseite verbindet, in der Kappe 500 ausgebildet.
Gemäß dieser Struktur wird ein Außendruck in den Raumabschnitt 600 über das Druckeinleitungsloch 520 der Kappe 500 eingeleitet, wohingegen der Außendruck in die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Elektroden 301, 302 über die unterseitigen Druckeinleitungslöcher 130, 207 des Halbleitersubstrats 100 und der Isolierschicht 200 eingeleitet wird. Somit können die jeweiligen Elektroden 301, 302 einen Druck entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt 600 und den hohlen Abschnitten 347, 357 der jeweiligen Elektroden 301, 302 erfassen. Auf diese Weise kann die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform als ein Drucksensor vom relativen Drucktyp verwendet werden.
Hinsichtlich der Entsprechungsbeziehung zwischen der Beschreibung dieser Ausführungsform und der Beschreibung des Bereichs der Ansprüche entspricht das Druckeinleitungsloch 520 der Kappe 500 „einem Durchgangsloch” in den Ansprüchen.
(12. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 11. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. 53 ist eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform und entspricht einer Schnittansicht entlang einer Linie XLIX-XLIX der 48.
Wie es in 53 gezeigt ist, weist die Kappe 500 mehrere darin ausgebildete Akustiklöcher 530 auf. Diese Akustiklöcher 530 sind Löcher, die bewirken, dass der Raumabschnitt 600 mit der Außenseite wie in dem Fall des Druckeinleitungslochs 520 der Kappe 500, die in der 11. Ausführungsform gezeigt ist, kommuniziert.
Gemäß dieser Struktur kann die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe als ein Mikrofon verwendet werden. Insbesondere werden akustische Vibrationen einer Sprache oder Ähnlichem von der Seite der Kappe 500 über die Akustiklöcher 530 zu dem Raumabschnitt 600 übertragen und von den jeweiligen Elektroden 301, 302 erfasst.
Wie es oben beschrieben wurde, stehen die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352, die die jeweiligen Elektroden 301, 302 bilden, vertikal zu einer Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 aufrecht und können somit als ein Miniaturmikrofon verwendet werden.
Hinsichtlich der Entsprechungsbeziehung zwischen der Beschreibung dieser Ausführungsform und der Beschreibung des Bereichs der Ansprüche entspricht das Akustikloch 530 der Kappe 500 „einem Durchgangsloch” in den Ansprüchen.
(13. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 12. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. 54 ist eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Wie es in dieser Zeichnung gezeigt ist, sind mehrere erste Elektroden 301 und mehrere zweite Elektroden 302 abwechselnd ausgebildet. Dieses schafft einen Aufbau zum Erfassen eines Drucks durch benachbarte Elektroden.
Außerdem weist die Isolierschicht 200 darin ausgebildete unterseitige Druckeinleitungslöcher 207 auf, wobei die unterseitigen Druckeinleitungslöcher 207 bewirken, dass die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Elektroden 301, 302 mit dem unterseitigen Druckeinleitungsloch 130 kommunizieren.
In dieser Ausführungsform werden Lüftungslöcher 305, die durch den Umfangsteil 315 und die Isolierschicht 200 unter dem Umfangsteil 315 verlaufen und bewirken, dass das unterseitige Druckeinleitungsloch 130 des Halbleitersubstrats 100 mit dem Raumabschnitt 600 kommuniziert, ausgebildet. Die Lüftungslöcher 305 sind um die jeweiligen Elektroden 301, 302 angeordnet und in der Gestalt eines Punkts oder einer Linie ausgebildet.
Außerdem weisen Teile der Kappe 500, die den Lüftungslöchern 305 gegenüberliegen, kein darin ausgebildetes Akustikloch 530 auf. Aus diesem Grund dient, wenn akustische Vibrationen zu den Lüftungslöchern 305 von der Seite des Halbleitersubstrats 100 aus übertragen werden, der Konkavitätsabschnitt 510 der Kappe 500 als eine Wand für die akustischen Vibrationen und kann somit einen akustischen Widerstand erhöhen. Dieses kann die Niederfrequenzeigenschaften verbessern.
(14. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 13. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. 55 ist eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Wie es in dieser Zeichnung gezeigt ist, sind die jeweiligen Deckelteile 321, 322 eines Teils der jeweiligen Elektroden 301, 302, die abwechselnd angeordnet sind, geöffnet. Somit kommunizieren die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350, die die geöffneten Deckelteile 321, 322 aufweisen, nicht nur mit dem unterseitigen Druckeinleitungsloch 130 des Halbleitersubstrats 100, sondern ebenfalls mit dem Raumabschnitt 600. Mit anderen Worten dienen die jeweiligen Elektroden 301, 302, die die geöffneten Deckelteile 321, 322 aufweisen, als die Lüftungslöcher 305.
Teile von der Kappe 500, die den Deckelteilen 321, 322 entsprechen, weisen nicht das darin ausgebildete Akustikloch 530 auf. Aus diesem Grund überstreichen akustische Vibrationen, die von der Seite des Halbleitersubstrats 100 aus durch die hohlen Abschnitte 347, 357 der Lüftungslöcher 305 übertragen werden, den Konkavitätsabschnitt 510 der Kappe 500, was den akustischen Widerstand erhöhen und somit die Niederfrequenzeigenschaften verbessern kann.
Außerdem sind, wie es oben beschrieben wurde, die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 der jeweiligen Elektroden 301, 302 vertikal zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 ausgebildet. Somit können die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 größere Bereiche als eine Membran aufweisen, die in der Ebenenrichtung der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, was die Größe der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe verringern kann. Außerdem können Membranen, die eine andere Dicke als die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 der jeweiligen Elektroden 301, 302 aufweisen, oder Membranen, die eine andere Größe als ein Vibrationsfilm (d. h. ein Verformungsbereich) von den jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 der jeweiligen Elektroden 301, 302 aufweisen, in der Elektrodenschicht 300 ausgebildet werden, so dass eine optimale akustische Frequenz entwickelt werden kann. Wenn außerdem mehrere Membranen 341, 342, 351, 352, die dieselben Charakteristika bzw. Eigenschaften aufweisen, in der Elektrodenschicht 300 ausgebildet sind, können eine Stereoaufzeichnung, die Verbesserung der Richtfähigkeit und eine Rauschauslöschung durch eine einzige Vorrichtung erzielt werden.
(15. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 1. bis 14. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. Insbesondere werden in dieser Ausführungsform Teile, die sich von denjenigen der 1. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben.
56 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. 57 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie LVII-LVII der 56. 58A ist eine perspektivische Ansicht der jeweiligen Elektroden 301, 302, und 58B ist eine obere Ansicht der jeweiligen Elektroden 301, 302.
Wie es in 57 gezeigt ist, ist die Elektrodenschicht 300, die über der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, aus der ersten Halbleiterschicht 310 und der Metallschicht 330 aufgebaut.
Außerdem ist, wie es in 56 gezeigt ist, in dieser Ausführungsform die erste Elektrode 301 aus der Membran 341 und dem Kopplungsteil 343 aufgebaut, und die zweite Elektrode 302 ist aus der Membran 351 und dem Kopplungsteil 353 aufgebaut. Die jeweiligen Membranen 341, 351 stehen, wie es in 57 gezeigt ist, vertikal zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 aufrecht.
Wie es in 58B gezeigt ist, sind die Membran 341 der ersten Elektrode 301 und die Membran 351 der zweiten Elektrode 302 einander gegenüberliegend angeordnet, und ein Endabschnitt der Membran 341 der ersten Elektrode 301 und ein Endabschnitt der Membran 351 der zweiten Elektrode 302 sind durch einen ersten Isolierwandteil 340 und einen zweiten Isolierwandteil 350 miteinander gekoppelt. Mit anderen Worten sind die jeweiligen Membranen 341, 351 parallel zwischen den jeweiligen Isolierwandteilen 340, 350 als den Wandteilen 340, 350 angeordnet und mit den jeweiligen Isolierwandteilen 340, 350 als den Wandteilen 340, 350 verbunden. Auf diese Weise ist ein dritter Wandteil 380, der in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet ist, aus der Membran 341 der ersten Elektrode 301, der Membran 351 der zweiten Elektrode 302, dem ersten Isolierwandteil 340 und dem zweiten Isolierwandteil 350 aufgebaut.
Der Endabschnitt der Membran 341 der ersten Elektrode 301 und der Endabschnitt der Membran 351 der zweiten Elektrode 302 sind Seitenabschnitte, die vertikal zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 in den jeweiligen Membranen 341, 351 und parallel zu einer Richtung, in der die jeweiligen Membranen 341, 351 angeordnet sind, sind.
Wie es in 57 gezeigt ist, wird ein dritter Deckelteil 382 zum Schließen eines Öffnungsabschnitts 381 des dritten Wandteils 380 bereitgestellt, wobei der Öffnungsabschnitt 381 auf der der Isolierschicht 200 gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist. Ein hohler Abschnitt 383 des dritten Wandteils 380 wird beispielsweise in Vakuum abgedichtet.
Auf diese werden, wie es in 58A gezeigt ist, die erste Elektrode 301 und die zweite Elektrode 302 in einen Zustand gebracht, in dem diese jeweils durch die Isolierschicht 200, die jeweiligen Isolierwandteile 340, 350 als die jeweiligen Wandteile 340, 350 und den dritten Deckelteil 382 eingeschlossen werden. Aus diesem Grund sind die jeweiligen Elektroden 201, 302 nicht nur mechanisch, sondern auch elektrisch voneinander getrennt. Somit müssen die jeweiligen Elektroden 301, 302 keinen darin ausgebildeten Verunreinigungsbereich aufweisen, der bewirkt, dass die jeweiligen Elektroden 301, 302 als Elektroden dienen.
Die Isolierschicht 200 weist, wie es oben beschrieben wurde, das Verdrahtungsmuster 202 und das Verdrahtungsmuster 203 darin ausgebildet auf, wobei das Verdrahtungsmuster 202 derart bemustert ist, dass es den Kopplungsteil 343 der ersten Elektrode 301 mit einem Verbindungsteil 311 verbindet, und das Verdrahtungsmuster 203 derart bemustert ist, dass es den Kopplungsteil 353 der zweiten Elektrode 302 mit dem anderen Verbindungsteil 312 verbindet. Wie es in 56 und 57 gezeigt ist, sind die jeweiligen Kopplungsteile 343, 353 mit den Verdrahtungsmustern 202, 203 über die Kontaktteile 345, 355 elektrisch verbunden. Außerdem sind die jeweiligen Verbindungsteile 311, 312 mit den Verdrahtungsmustern 202, 203 über die Kontaktteile 316, 317 elektrisch verbunden. Wenn die Anschlussflächen 331, 332 der jeweiligen Verbindungsteile 311, 312 damit verbundene Drähte oder Ähnliches aufweisen, können die jeweiligen Elektroden 301, 302 mit einer externen Schaltung über die Verdrahtungsmuster 202, 203 und die Verbindungsteile 311, 312 elektrisch verbunden werden.
In dieser Ausführungsform sind, wie es in 56 gezeigt ist, zwei Sätze von Elektroden 301, 302, wie es oben beschrieben wurde, ausgebildet und symmetrisch in Bezug auf einen Punkt angeordnet. Ein Dummy-Wandteil 314 ist zwischen den Sätzen angeordnet. Außerdem ist der Umfangsteil 315 in der Gestalt eines Rings derart ausgebildet, dass er den Umfang des dritten Wandteils 380 umgibt, und ist, wie es in 57 gezeigt ist, mit dem Halbleitersubstrat 100 über den Kontaktteil 318 elektrisch verbunden. Wie es oben beschrieben wurde, sind ebenfalls die Dummy-Verbindungsteile 313 in der Nähe der Verbindungsteile 311, 312 vorgesehen.
Hier koppeln die jeweiligen Isolierwandteile 340, 350 als die jeweiligen Wandteile 340, 350 die jeweiligen Elektroden 301, 302 miteinander und weisen außerdem einen Kontakt zu dem Umfangsteil 315 auf. Mit anderen Worten wird der Umfangsteil 315 in einen Zustand gebracht, in dem er die jeweiligen Isolierwandteile 340, 350 als die jeweiligen Wandteile 340, 350 hält. Auf diese Weise kann die Festigkeit der jeweiligen Isolierwandteile 340, 350 aufrechterhalten werden.
Gemäß diesem Aufbau werden, wenn ein Druck auf die jeweiligen Elektroden 301, 302 ausgeübt wird, die jeweiligen Membranen 341, 351, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, jeweils als Antwort auf eine Druckdifferenz zwischen dem hohlen Abschnitt 383 des dritten Wandteils 380 und der Außenseite des dritten Wandteils 380 verformt. Diese Verformung ist in 59 gezeigt. Wie es in dieser Zeichnung gezeigt ist, werden die jeweiligen Membranen 341, 351 entlang der Ebenenrichtung der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 verformt. Somit kann der Druck auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der ersten Elektrode 301 und der zweiten Elektrode 302 erfasst werden, wobei sich die Kapazität durch die Verformung dieser Membranen 341, 351 ändert.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 56 bis 58 gezeigt ist, mit Bezug auf 60 bis 65 beschrieben. Auch in dieser Ausführungsform wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe in der Gestalt eines Wafers hergestellt.
Zunächst wird in dem Prozess, der in 60 gezeigt ist, wie in dem Fall der Prozesse, die in 4 und 5 gezeigt sind, die erste Halbleiterschicht 310 über der Isolierschicht 200 ausgebildet, und die Metallschicht 330 wird über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet und die Anschlussflächen 331 bis 333 bemustert.
Danach werden in dem Prozess, der in 61 gezeigt ist, erste Gräben 363, die die Isolierschicht 200 erreichen, an den Positionen der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet, bei denen die jeweiligen Isolierwandteile 340, 350 als die jeweiligen Wandteile 340, 350 auszubilden sind. Dann wird beispielsweise ein Isoliermaterial wie beispielsweise ein SiO₂-Film oder ein SiN-Film in diese ersten Gräben 363 durch das CVD-Verfahren oder Ähnliches eingebettet. Dann wird das Isoliermaterial auf der ersten Halbleiterschicht 310 entfernt, wodurch das Isoliermaterial nur in den ersten Gräben 363 belassen wird. Auf diese Weise werden der erste Isolierwandteil 340 und der zweite Isolierwandteil 350 ausgebildet.
In 61 sind Abschnitte der jeweiligen Isolierwandteile 340, 350 als der jeweiligen Wandteile 340, 350 schräg schraffiert dargestellt, und die jeweiligen Anschlussflächen 331 bis 333 sind weggelassen. Dieses gilt ebenfalls für die 63.
Anschließend werden in dem Prozess, der in 62 gezeigt ist, zweite Gräben 364 in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet. Auf diese Weise wird, wie es in 63 gezeigt ist, die erste Halbleiterschicht 310 in die jeweiligen Membranen 341, 351 und die Verbindungsteile 311, 312 unterteilt. Das heißt, Abschnitte der ersten Halbleiterschicht 310 werden durch die zweiten Gräben 364 getrennt und sind zwischen den jeweiligen Isolierwandteilen 340, 350 als den jeweiligen Wandteilen 340, 350 angeordnet und mit den jeweiligen Isolierwandteilen 340, 350 als den jeweiligen Wandteilen 340, 350 verbunden, wodurch die jeweiligen Membranen 341, 351 hergestellt werden. Die jeweiligen Membranen 341, 351 sind einander gegenüberliegend angeordnet und vertikal zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 ausgebildet. Auf diese Weise kann der dritte Wandteil 380 in der Gestalt eines hohlen Zylinders aus den jeweiligen Membranen 341, 351 und den jeweiligen Isolierwandteilen 340, 350 zum Koppeln der jeweiligen Membranen 341, 351 ausgebildet werden. Die jeweiligen Isolierwandteile 340, 350 werden in einen Zustand gebracht, in dem sie einen Kontakt zu dem Umfangsteil 315 aufweisen und durch diesen gehalten werden.
In dem Prozess, der in 64 gezeigt ist, wird ein SiN-Film in Vakuum als ein Isolierfilm 384 über der gesamten Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 310 durch das Plasma-CVD-Verfahren oder Ähnlichem ausgebildet, um dadurch Abschnitte, die durch die zweiten Gräben 364 der ersten Halbleiterschicht 310 geöffnet sind, zu schließen. Auf diese Weise wird der hohle Abschnitt 383 des dritten Wandteils 380 in Vakuum abgedichtet. Danach wird ein Resist 361 über einem Abschnitt des Isolierfilms 384, der den hohlen Abschnitt 383 bedeckt, der von dem dritten Wandteil 380 umgeben ist, ausgebildet.
In dem Prozess, der in 65 gezeigt ist, wird der Isolierfilm 384 unter Verwendung dieses Resists 361 als einer Maske weggeätzt, um dadurch einen dritten Deckelteil 382 zu Schließen des Öffnungsabschnitts 381 des dritten Wandteils 380 auszubilden, wobei der Öffnungsabschnitt 381 auf der der Isolierschicht 200 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
Danach wird der Resist 361 entfernt, und der Wafer wird in die jeweiligen Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe unterteilt. Auf diese Weise wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 56 bis 58 gezeigt ist, vollendet.
Auch in der Struktur gemäß dieser Ausführungsform können, wie es in 66 gezeigt ist, wenn die Kappe 500 bei einer normalen Temperatur direkt mit dem Umfangsteil 315 verbunden wird, die jeweiligen Elektroden 301, 302 geschützt werden.
Außerdem kann wie in dem Fall der 9. Ausführungsform, wenn die unterseitigen Druckeinleitungslöcher 130, 319 zum Verbinden des Raumabschnitts 600 mit der Außenseite in der Isolierschicht 200 und dem Umfangsteil 315 ausgebildet sind, ein absoluter Druck als Antwort auf eine Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt 600 und dem hohlen Abschnitt 383 des dritten Wandteils 380 erfasst werden.
Wenn andererseits der Raumabschnitt 600 durch die Kappe 500 hermetisch in Vakuum abgedichtet wird und die unterseitigen Druckeinleitungslöcher 130, 207, die bewirken, dass der hohle Abschnitt 383 des dritten Wandteils 380 mit der Außenseite kommuniziert, in dem Halbleitersubstrat 100 und der Isolierschicht 200 ausgebildet sind, kann ein absoluter Druck als Antwort auf eine Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt 600 und dem hohlen Abschnitt 383 des dritten Wandteils 380 erfasst werden.
Andererseits weist, wie es in 66 gezeigt ist, die Kappe 500 das darin ausgebildete Druckeinleitungsloch 520 auf, wobei das Druckeinleitungsloch 520 bewirkt, dass der Raumabschnitt 600 mit der Außenseite kommuniziert, und das Halbleitersubstrat 100 und die Isolierschicht 200 weisen die darin ausgebildeten unterseitigen Druckeinleitungslöcher 130, 207 auf, wobei die unterseitigen Druckeinleitungslöcher 130, 207 bewirken, dass die hohlen Abschnitte 383 des dritten Wandteils 380 mit der Außenseite kommunizieren. Es kann ein relativer Druck als Antwort auf eine Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt 600 und den hohlen Abschnitten 383 des dritten Wandteils 380 erfasst werden. Wenn in diesem Fall die Kappe 500 die darin ausgebildeten Akustiklöcher 530 aufweist, kann die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe ebenfalls als ein Mikrofon verwendet werden.
Hinsichtlich der Entsprechungsbeziehung zwischen der Beschreibung dieser Ausführungsform und der Beschreibung des Bereichs der Ansprüche entspricht die erste Halbleiterschicht 310 „einer Halbleiterschicht” in den Ansprüchen. Außerdem entspricht der dritte Wandteil 380 „einem Wandteil” in den Ansprüchen, und der dritte Deckelteil 382 entspricht „einem Deckelteil” in den Ansprüchen.
(16. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 15. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. 67 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Wie es in dieser Zeichnung gezeigt ist, weisen in dieser Ausführungsform die jeweiligen Isolierwandteile 340, 350 als die jeweiligen Wandteile 340, 350 keinen Kontakt zu dem Umfangsteil 315 auf, sondern sind durch die zweiten Gräben 364 von dem Umfangsteil 315 getrennt. Gemäß dieser Struktur unterliegen die jeweiligen Isolierwandteile 340, 350 niemals dem Einfluss des Umfangsteils 315, was die Spannung, die der Umfangsteil 315 auf die jeweiligen Elektroden 301, 302 ausübt, verringern kann.
(17. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 1. bis 16. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. In den jeweiligen Ausführungsformen werden Strukturen bereitgestellt, bei denen jeweilige Elektroden 301, 302 mit der externen Schaltung über die Verbindungsteile 311, 312 elektrisch verbunden werden. In dieser Ausführungsform wird jedoch eine Struktur bereitgestellt, bei der jeweilige Elektroden 301, 302 direkt mit der externen Schaltung über die Kopplungsteile 343, 353 elektrisch verbunden werden.
68 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. 69 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie LXIX-LXIX der 68.
In dieser Ausführungsform muss die Isolierschicht 200 die Verdrahtungsmuster 202, 203 nicht aufweisen, so dass, wie es in 69 gezeigt ist, die Isolierschicht 200 aus einem Film wie beispielsweise einem SiO₂-Film aufgebaut ist. Die erste Halbleiterschicht 310 und die zweite Halbleiterschicht 320 sind als die Elektrodenschicht über einer Oberfläche der Isolierschicht 200 ausgebildet und in die jeweiligen Wandteile 340, 350 und den Umfangsteil 315 unterteilt. Es werden beispielsweise zwei Sätze jeweiliger Elektroden 301, 302 ausgebildet.
Wie es in 68 gezeigt ist, ist die Anschlussfläche 331 aus einem Kopplungsteil 343 zum Koppeln der jeweiligen Membranen 341, 342 in der ersten Elektrode 301 ausgebildet. Außerdem ist die Anschlussfläche 332 in einem Kopplungsteil 353 zum Koppeln der jeweiligen Membranen 351, 352 in der zweiten Elektrode 302 ausgebildet. Die jeweiligen Anschlussflächen 331, 332 weisen damit verbundene Drähte oder Ähnliches auf, wodurch die jeweiligen Elektroden 301, 302 mit der externen Vorrichtung über die Kopplungsteile 343, 353 elektrisch verbunden werden.
Außerdem ist der Umfangsteil 315, wie es in 69 gezeigt ist, mit dem Halbleitersubstrat 100 über den Kontaktteil 318 elektrisch verbunden. Weiterhin ist, wie es in 68 gezeigt ist, die Anschlussfläche 333 an dem Umfangsteil 315 ausgebildet. Auf diese Weise weist die Anschlussfläche 333 einen damit verbundenen Bond-Draht oder Ähnliches auf, wodurch der Umfangsteil 315 und das Halbleitersubstrat 100 mit der externen Vorrichtung elektrisch verbunden werden.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 68 und 69 gezeigt ist, mit Bezug auf die 70A, 70B, 70C und die 71A, 71B beschrieben. Auch in dieser Ausführungsform wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe in der Gestalt eines Wafers hergestellt.
Zunächst wird in dem Prozess, der in 70A gezeigt ist, beispielsweise wie in dem Fall der Prozesse, die in 4 und 5 gezeigt sind, ein Einkristallsiliziumsubstrat als das Halbleitersubstrat 100 vorbereitet bzw. hergestellt, und ein SiO₂-Film wird als die Isolierschicht 200 über diesem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet. Das Kontaktloch 204, das das Halbleitersubstrat 100 erreicht, wird an einer Position, die dem Umfangsteil 315 der Isolierschicht 200 entspricht, ausgebildet.
Anschließend wird in dem Prozess, der in 70B gezeigt ist, beispielsweise wie in dem Fall des Prozesses, der in 5 gezeigt ist, Polysilizium in das Kontaktloch 204 eingebettet, und eine Polysiliziumschicht wird als die erste Halbleiterschicht 310 über der Isolierschicht 200 ausgebildet.
Danach wird in dem Prozess, der in 70C gezeigt ist, beispielsweise wie in dem Fall des Prozesses, der in 6 gezeigt sind, der Graben 360 in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet, um die jeweiligen Wandteile 340, 350 und den Umfangsteil 315 auszubilden.
In dem Prozess, der in 71A gezeigt ist, wird beispielsweise wie in dem Fall des Prozesses, der in 7 gezeigt ist, eine Polysiliziumschicht als die zweite Halbleiterschicht 320 über der ersten Halbleiterschicht 310 durch beispielsweise das LPCVD-Verfahren oder Ähnlichem ausgebildet. Auf diese Weise kann die zweite Halbleiterschicht 320 derart ausgebildet werden, dass sie den Öffnungsabschnitt des Grabens 360 schließt, wodurch die Öffnungsabschnitte 346, 356, die auf der der Isolierschicht 200 gegenüberliegenden Seite angeordnet sind, der jeweiligen Wandteile 340, 350 geschlossen werden, um die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 abzudichten.
Außerdem wird beispielsweise wie in dem Fall des Prozesses, der in 8 gezeigt ist, eine Al-Schicht als die Metallschicht 330 über der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet und in die jeweiligen Anschlussflächen 331 bis 333 bemustert. Danach wird die zweite Halbleiterschicht 320 mit dem Resist 361 derart bedeckt, dass Teile, die über den jeweiligen Wandteilen 340, 350 und dem Umfangsteil 315 der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet sind, belassen werden. In diesem Fall werden Teile von der zweiten Halbleiterschicht 320, die den jeweiligen hohlen Abschnitten 347, 357 entsprechen, ebenfalls mit dem Resist 361 bedeckt.
Anschließend wird in dem Prozess, der in 71B gezeigt ist, beispielsweise wie in dem Fall des Prozesses, der in 9 gezeigt ist, ein Teil von der zweiten Halbleiterschicht 320, der von dem Resist 361 freigelegt ist, entfernt. Auf diese Weise können der ersten Deckelteil 321 zum Schließen des Öffnungsabschnitts 346 des ersten Wandteils 340 und der zweite Deckelteil 322 zum Schließen des Öffnungsabschnitts 356 des zweiten Wandteils 350 ausgebildet werden, und die erste Elektrode 301 und die zweite Elektrode 302 können aufgebaut werden.
Danach wird der Resist 361 auf der zweiten Halbleiterschicht 320 entfernt, und der Wafer wird in die jeweiligen Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe unterteilt. Auf diese Weise wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 68 und 69 gezeigt ist, vollendet.
Gemäß dem oben beschriebenen Aufbau muss die Isolierschicht 200 die Verdrahtungsmuster 202, 203 nicht darin ausgebildet aufweisen, und die erste Halbleiterschicht 310 muss die jeweiligen Verbindungsteile 311, 312 nicht darin ausgebildet aufweisen. Aus diesem Grund kann die Struktur vereinfacht werden, und es kann die Größe verringert werden. Da die Struktur vereinfacht werden kann, können außerdem die Herstellungskosten verringert werden.
(18. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 17. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. In dieser Ausführungsform wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe unter Verwendung eines Einkristallsiliziumsubstrats als die erste Halbleiterschicht 310 hergestellt.
Das heißt, nach dem Prozess, der in 70A gezeigt ist, wird in dem Prozess, der in 72A gezeigt ist, ein Einkristallsiliziumsubstrat, das eine (100)-Oberfläche aufweist, als die erste Halbleiterschicht 310 direkt mit der Isolierschicht 200 verbunden und durch Schleifen oder Ähnliches auf eine spezifizierte Dicke verdünnt. Auf diese Weise wird das Kontaktloch 204, das in der Isolierschicht 200 ausgebildet ist, mit der ersten Halbleiterschicht 310 bedeckt.
Anschließend wird in dem Prozess, der in 72B gezeigt ist, die erste Halbleiterschicht 310 geätzt. Zu diesem Zeitpunkt wird die erste Halbleiterschicht 310 derart geätzt, dass Oberflächen gegenüber den jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 zu (110)-Oberflächen werden. Außerdem wird der Graben 360 ebenfalls an einer Position, die dem Kontaktloch 204 der ersten Halbleiterschicht 310 entspricht, ausgebildet. Auf diese Weise wird bewirkt, dass der Graben 360 mit dem Kontaktloch 204 kommuniziert. Zu diesem Zeitpunkt wird das Halbleitersubstrat 200, das zu dem Kontaktloch 204 freigelegt ist, ebenfalls durch das Ätzen geätzt.
Danach wird in dem Prozess, der in 72C gezeigt ist, wie in dem Fall des Prozesses, der in 71A gezeigt ist, die zweite Halbleiterschicht 320 ausgebildet. In diesem Prozess wird eine Einkristallsiliziumschicht als die zweite Halbleiterschicht 320 ausgebildet. Auf diese Weise werden hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 geschlossen.
In dem Prozess, der in 73A gezeigt ist, wird ein Teil von der zweiten Halbleiterschicht 320, der den Graben 360, der mit dem Kontaktloch 204 der Isolierschicht 200 kommuniziert, bedeckt, geöffnet. Dann wird beispielsweise wie in dem Fall des Prozesses, der in 8 gezeigt ist, ein Al-Film als die Metallschicht 330 über der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet. Dieser Al-Film wird ebenfalls über der Wandfläche des Grabens 360, der mit dem Kontaktloch 204 kommuniziert, der Wandfläche des Kontaktlochs 204 und dem Halbleitersubstrat 100, das zu dem Kontaktloch 204 freigelegt ist, ausgebildet. Auf diese Weise wird der Al-Film, der über der Wandfläche des Kontaktlochs 204 ausgebildet wird, zu der Anschlussfläche 333 des Umfangsteils 315.
In dem Prozess, der in 73B gezeigt ist, wird wie in dem Fall des Prozesses, der in 71A gezeigt ist, die zweite Halbleiterschicht 320 mit dem Resist 361 derart bedeckt, dass Teile, die über den jeweiligen Wandteilen 340, 350 und dem Umfangsteil 315 der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet sind, belassen werden, und es wird der Teil, der von dem Resist 361 der zweiten Halbleiterschicht 320 freigelegt ist, entfernt. Auf diese Weise werden die erste Elektrode 301 und die zweite Elektrode 302 aufgebaut.
Dann wird der Resist 351 auf der zweiten Halbleiterschicht 320 entfernt, und der Wafer wird in die jeweiligen Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe unterteilt. Auf diese Weise wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 68 und 69 gezeigt ist, vollendet.
Auf diese Weise kann das Halbleitersubstrat 100 durch Ausbilden des Al-Films derart, dass er das Halbleitersubstrat 100 erreicht, mit der externen Vorrichtung zuverlässig elektrisch verbunden werden. Außerdem muss der Graben 360 nicht vollständig eingebettet sein, so dass die Anschlussfläche 333 in Kontakt zu dem Halbleitersubstrat 100 auf einfache Weise ausgebildet werden kann.
(19. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 1. bis 18. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. In dieser Ausführungsform wird eine Struktur bereitgestellt, bei der eine Schicht, die aus einem Isoliermaterial aufgebaut ist und ein Deckel wird, über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet wird, wobei die erste Halbleiterschicht 310 zwischen der Isolierschicht 200 und der Schicht, die der Deckel wird, angeordnet ist.
74 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. 75 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie LXXV-LXXV der 74.
Wie es in 74 gezeigt ist, ist die Ebenenstruktur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, d. h. die Ebenenstruktur der ersten Halbleiterschicht 310, nahezu gleich der Struktur, die in der 17. Ausführungsform (siehe 68) gezeigt ist. In dieser Ausführungsform weist jedoch der Umfangsteil 315 wie in dem Fall der 9. Ausführungsform das unterseitige Druckeinleitungsloch 319 darin ausgebildet auf. Aus diesem Grund weist dieser Umfangsteil 315 im Vergleich zu dem Umfangsteil 315, der in 68 gezeigt ist, eine etwas größere Breite auf.
Außerdem wird, wie es in 75 gezeigt ist, eine Isolierdeckschicht bzw. Isolierdeckelschicht 390, die aus einem SiO₂-Film oder Ähnlichem besteht, über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet. Auf diese Weise wird der Öffnungsabschnitt 346 des ersten Wandteils 340 auf der gegenüberliegenden Seite der Isolierschicht 200 geschlossen, und der Öffnungsabschnitt 356 des zweiten Wandteils 350 wird auf der gegenüberliegenden Seite der Isolierschicht 200 geschlossen. Dementsprechend wird die erste Elektrode 301 nur aus dem ersten Wandteil 340 aufgebaut, und die zweite Elektrode 302 wird nur aus dem zweiten Wandteil 350 aufgebaut.
Da die Isolierdeckschicht 390 über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet wird, wird der Graben 360 durch die erste Halbleiterschicht 310 geschlossen, und ein Raumabschnitt 610, der sich von den hohlen Abschnitten 347, 357 der jeweiligen Elektroden 301, 302 unterscheidet, ist zwischen der Isolierschicht 200 und der Isolierdeckschicht 390 ausgebildet. Die Isolierdeckschicht 390 weist ein darin ausgebildetes Druckeinleitungsloch 391 auf, wobei das Druckeinleitungsloch 391 bewirkt, dass der Raumabschnitt 610 mit der Außenseite kommuniziert. Auf diese Weise wird der Außendruck in den Raumabschnitt 610 durch das Druckeinleitungsloch 391 der Isolierdeckschicht 390 und das unterseitige Druckeinleitungsloch 319 des Umfangsteils 315 eingeleitet. Hier wird der Graben 360 zu einer Druckeinleitungspassage.
Wie es in 74 gezeigt ist, sind zwei unterseitige Druckeinleitungslöcher 319 des Umfangsteils 315 und zwei Druckeinleitungslöcher 391 der Isolierdeckschicht 390 vorgesehen. Eines der unterseitigen Druckeinleitungslöcher 319 und eines der Druckeinleitungslöcher 391 dienen als Entlastungslöcher des Druckmediums, das in den Raumabschnitt 610 eingeleitet wird. Selbstverständlich kann die Anzahl der unterseitigen Druckeinleitungslöcher 319 und die Anzahl der Druckeinleitungslöcher 391 eins oder drei oder mehr betragen.
Weiterhin werden, wie es in 75 gezeigt ist, Kontaktlöcher 392 in den Teilen, die den Kopplungsteilen 343, 353 der jeweiligen Elektroden 301, 302 und dem Umfangsteil 315 der Isolierdeckschicht 390 entsprechen, ausgebildet, und die jeweiligen Anschlussflächen 331 bis 333 werden derart ausgebildet, dass sie diese Kontaktlöcher 392 einbetten.
Gemäß diesem Aufbau werden, wenn ein Druck in den Raumabschnitt 610 durch die unterseitigen Druckeinleitungslöcher 319 des Umfangsteils 315 und die Druckeinleitungslöcher 391 der Isolierdeckschicht 390 eingeleitet und auf die jeweiligen Elektroden 301, 302 ausgeübt wird, die Membranen 341, 342, 351, 352 der jeweiligen Elektroden 301, 302 als Antwort auf eine Druckdifferenz zwischen den hohlen Abschnitten 347, 357 der jeweiligen Elektroden 301, 302 und dem Raumabschnitt 610 verformt. Somit kann der Druck durch Erfassen einer Kapazität zwischen der ersten Elektrode 301 und der zweiten Elektrode 302 erfasst werden, wobei sich die Kapazität durch die Verformungen der Membranen 341, 342, 351, 352 ändert.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 74 und 75 gezeigt ist, mit Bezug auf die 76A, 76B, 76C beschrieben. Auch in dieser Ausführungsform wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe in der Gestalt eines Wafers hergestellt.
Zunächst werden die Prozesse, die in 70A und 70B gezeigt sind, durchgeführt, um die erste Halbleiterschicht 310 über der Isolierschicht 200 auszubilden. Nach Bedarf wird die erste Halbleiterschicht 310 einem Spiegelpolierprozess wie beispielsweise CMP unterzogen.
Anschließend werden in dem Prozess, der in 76A gezeigt ist, wie in dem Fall des Prozesses, der in 70C gezeigt ist, die Gräben 360 in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet, um die jeweiligen Wandteile 340, 350 und den Umfangsteil 315 auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt wird der Graben 360, der das unterseitige Druckeinleitungsloch 319 wird, ebenfalls in dem Umfangsteil 315 ausgebildet.
In dem Prozess, der in 76B gezeigt ist, wird ein SiO₂-Film oder Ähnliches in Vakuum als die Isolierdeckschicht 390 über der ersten Halbleiterschicht 310 durch das Plasma-CVD-Verfahren oder Ähnlichem derart ausgebildet, dass er die Öffnungsabschnitte der Gräben 360 schließt. Auf diese Weise werden die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 in Vakuum hermetisch abgedichtet. Andererseits wird der Raumabschnitt 610, der sich von den hohlen Abschnitten 347, 357 der jeweiligen Elektroden 301, 302 unterscheidet, zwischen der Isolierschicht 200 und der Isolierdeckschicht 390 ausgebildet.
Weiterhin werden Kontaktlöcher 392, von denen die jeweiligen Kopplungsteile 343, 353 und der Umfangsteil 315 freigelegt werden, in der Isolierdeckschicht 390 derart ausgebildet, dass sie einen Kontakt zu den jeweiligen Kopplungsteilen 343, 353 und dem Umfangsteil 315 aufweisen.
Danach wird in dem Prozess, der in 76C gezeigt ist, ein Al-Film über der Isolierdeckschicht 390 derart ausgebildet, dass er die Kontaktlöcher 392 einbettet, und bemustert, um die jeweiligen Anschlussflächen 331 bis 333 auszubilden. Dann wird das Druckeinleitungsloch 391, das mit dem unterseitigen Druckeinleitungsloch 319 kommuniziert, in der Isolierdeckschicht 390 durch die Fotolithografie-Ätztechnik unter Verwendung des Resists 361 ausgebildet. Hier kann das Druckeinleitungsloch 391 in der Isolierdeckschicht 390 durch Abtragsöffnen unter Verwendung von Laserlicht ausgebildet werden.
Dann wird der Resist 361 entfernt, und der Wafer wird in die jeweiligen Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe unterteilt. Auf diese Weise wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 74 und 75 gezeigt ist, vollendet.
Wie es oben beschrieben wurde, wird die erste Halbleiterschicht 310 mit der Isolierdeckschicht 390 bedeckt, so dass diese Isolierdeckschicht 390 als die Kappe dienen kann und somit Elemente, die in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet sind, geschützt werden können. Außerdem ist dieses eine Struktur, bei der die Isolierschicht 200 die Verdrahtungsmuster 202, 203 nicht darin ausgebildet aufweist, so dass eine Kostenverringerung erzielt werden kann.
In der obigen Beschreibung wird die Isolierdeckschicht 390 durch das Plasma-CVD-Verfahren oder Ähnlichem ausgebildet, aber die Isolierdeckschicht 390 kann durch direktes Bonden eines Glassubstrats, eines Keramiksubstrats oder eines Siliziumsubstrats, das einen Isolierfilm (beispielsweise einen thermisch oxidierten Film (SiO₂-Film)) auf seiner Oberfläche ausgebildet aufweist, die denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie Silizium aufweisen, bei einer normalen Temperatur an die erste Halbleiterschicht 310 ausgebildet werden. In dem Fall, in dem das Siliziumsubstrat als die Isolierdeckschicht 390 verwendet wird, müssen, wenn die Anschlussflächen 331 bis 333 ausgebildet werden, die Seitenwände der Kontaktlöcher 392 mit einem Isolierfilm bedeckt werden. Auf diese Weise kann in dem Fall, in dem das Siliziumsubstrat verwendet wird, das Siliziumsubstrat eine Schaltung wie beispielsweise eine darauf ausgebildete IC aufweisen.
Hinsichtlich der Entsprechungsbeziehung zwischen der Beschreibung dieser Ausführungsform und der Beschreibung des Bereichs der Ansprüche entspricht die erste Halbleiterschicht 310 „einer Halbleiterschicht” in den Ansprüchen. Außerdem entsprechen der erste Wandteil 340 und der zweite Wandteil 350 „einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode” in den Ansprüchen, und das Druckeinleitungsloch 391 der Isolierdeckschicht 390 entspricht „einem Druckeinleitungsloch” in den Ansprüchen.
(20. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 19. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. 77 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Wie es oben beschrieben wurde, wird die Isolierdeckschicht 390 insgesamt über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet. Aus diesem Grund können Verdrahtungsmuster 334, 335 über der Isolierdeckschicht 390 frei ausgelegt werden.
Das Verdrahtungsmuster 334 kann beispielsweise von der Anschlussfläche 331, die die erste Elektrode 301 mit der externen Vorrichtung verbindet, zu dem Umfangsteil 315 quer über die jeweiligen Elektroden 301, 302 ausgelegt werden. Außerdem können die Anschlussflächen 332 zum Verbinden der zweiten Elektrode 302 mit der externen Vorrichtung durch das Verdrahtungsmuster 335 miteinander verbunden werden.
Wie es oben beschrieben wurde, können die Verdrahtungsmuster 334, 335 über der Isolierdeckschicht 390 zusätzlich zu den Anschlussflächen 331 bis 333 ausgebildet werden, was außerdem den Freiheitsgrad für den Entwurf erhöht.
(21. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 19. und 20. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. In dieser Ausführungsform wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe unter Verwendung eines Einkristallsiliziumsubstrats als die erste Halbleiterschicht 310 hergestellt. Auch in dieser Ausführungsform wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe in der Gestalt eines Wafers hergestellt.
Zunächst wird in dem Prozess, der in 78A gezeigt ist, beispielsweise der Prozess, der in 70A gezeigt ist, durchgeführt, um das Einkristallsiliziumsubstrat, das eine (100)-Oberfläche aufweist, als die erste Halbleiterschicht 310 direkt mit der Oberfläche der Isolierschicht 200, die das Kontaktloch 204 darin ausgebildet aufweist, zu verbinden, und die erste Halbleiterschicht 310 wird zu einem Dünnfilm mit einer spezifizierten Dicke verdünnt.
In dem Prozess, der in 78B gezeigt ist, wird wie in dem Fall des Prozesses, der in 72B gezeigt ist, die erste Halbleiterschicht 310 derart geätzt, dass sie die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 ausbildet. In diesem Fall wird der Graben 360 auch an einer Position, die dem Kontaktloch 204 der ersten Halbleiterschicht 310 entspricht, ausgebildet, wodurch der Graben 360 mit dem Kontaktloch 204 kommunizieren kann. Außerdem wird der Graben 360, der das unterseitige Druckeinleitungsloch 319 wird, ausgebildet.
In dem Prozess, der in 78C gezeigt ist, wird ein SiO₂-Film oder ein SiN-Film als die Isolierdeckschicht 390 in Vakuum über der ersten Halbleiterschicht 310 durch das Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet, wodurch die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 geschlossen werden. Außerdem wird ein Raumabschnitt 610, der sich von den hohlen Abschnitten 347, 357 der jeweiligen Wandteile 340, 350 unterscheidet, zwischen der Isolierschicht 200 und der Isolierdeckschicht 390 ausgebildet.
Anschließend werden in dem Prozess, der in 79A gezeigt ist, von der Isolierdeckschicht 390 der Teil, der den Graben 360, der mit dem Kontaktloch 204 der Isolierschicht 200 kommuniziert, bedeckt, und Positionen, bei denen die jeweiligen Anschlussflächen 331 bis 333 auszubilden sind, geöffnet. Danach wird ein Al-Film als die Metallschicht 330 über der Isolierdeckschicht 390 ausgebildet. In diesem Fall wird der Al-Film derart ausgebildet, dass er das Kontaktloch 204 und den Graben 360, der mit dem Kontaktloch 204 kommuniziert, einbettet. Dann wird der Al-Film, der auf der Isolierdeckschicht 390 ausgebildet ist, bemustert, um die Anschlussflächen 331 bis 333 auszubilden.
In dem Prozess, der in 79B gezeigt ist, wird das Druckeinleitungsloch 391 in der Isolierdeckschicht 390 beispielsweise durch ein Abtragsöffnen unter Verwendung von Laserlicht ausgebildet. Dann wird der Wafer in die jeweiligen Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe unterteilt. Auf diese Weise wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe vollendet.
Wie es oben beschrieben wurde, wird, um einen Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 100 herzustellen, der Graben 360, der dem Kontaktloch 204 entspricht, in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet, und der Al-Film wird in diesen Graben 360 eingebettet. Auf diese Weise wird eine Struktur bereitgestellt, die einen zuverlässigen Kontakt zu dem Halbleitersubstrat 100 herstellt.
(22. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 1. bis 20. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. Insbesondere werden in dieser Ausführungsform Teile, die sich von denjenigen der 17. bis 20. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben.
80 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Außerdem ist 81 eine Schnittansicht entlang einer Linie LXXXI-LXXXI der 80.
Wie es in 81 gezeigt ist, wird in dieser Ausführungsform ein Isoliersubstrat, das aus Glas besteht, das nahezu denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie Silizium aufweist, als die Isolierdeckschicht 390 verwendet. Aus diesem Grund ist die Isolierdeckschicht 390 gemäß dieser Ausführungsform dicker als in der Struktur, die in 75 gezeigt ist. Außerdem weist, wie es in 80 gezeigt ist, die Isolierdeckschicht 390 die Kontaktlöcher 393, die an Positionen ausgebildet sind, die den jeweiligen Anschlussflächen 331 bis 333 entsprechen, auf, wobei das Kontaktloch 333 durch die Isolierdeckschicht 390 läuft. Auf diese Weise kann jede der Anschlussflächen 331 bis 333 einen damit verbundenen Draht oder Ähnliches aufweisen.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 80 und 81 gezeigt ist, mit Bezug auf die 82A, 82B und die 83A, 83B, 83C beschrieben. Auch in dieser Ausführungsform wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe in der Gestalt eines Wafers hergestellt.
In dem Prozess, der in 82A gezeigt ist, werden die Prozesse, die in 70A und 70B gezeigt sind, durchgeführt, um die erste Halbleiterschicht 310 über der Isolierschicht 200 auszubilden. Außerdem wird ein Al-Film als die Metallschicht 330 über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet und in die jeweiligen Anschlussflächen 331 bis 333 bemustert.
In dem Prozess, der in 82B gezeigt ist, werden wie in dem Fall des Prozesses, der in 6 gezeigt ist, die Gräben 360 in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet, um die jeweiligen Wandteile 340, 350 und den Umfangsteil 315 auszubilden.
In diesem Fall wird außerdem der Graben 360, der das unterseitige Druckeinleitungsloch 319 wird, ausgebildet. Hier wird, wie es oben beschrieben wurde, die Isolierdeckschicht 390 des Isoliersubstrats über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet, so dass die Breite des Grabens 360 groß sein kann. Das heißt, in den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen werden die zweite Halbleiterschicht 320 und die Isolierdeckschicht 390 über der ersten Halbleiterschicht 310 derart ausgebildet, dass sie den Graben 360 schließen, so dass die Breite des Grabens 360 schmal gemacht werden muss. In dieser Ausführungsform wird jedoch das Isoliersubstrat nach diesem Prozess gebondet, so dass die Breite des Grabens 360 nicht schmal gemacht werden muss. Aus diesem Grund kann die Breite des Grabens 360, der das unterseitige Druckeinleitungsloch 319 wird, breit ausgebildet werden, wie es in 80 gezeigt ist.
Anschließend wird in dem Prozess, der in 83A gezeigt ist, ein Isoliersubstrat als die Isolierdeckschicht 390 vorbereitet und weist die Kontaktlöcher 393, die an den Teilen ausgebildet sind, die den jeweiligen Anschlussflächen 331 bis 333 entsprechen, und das Druckeinleitungsloch 391, das an dem Teil ausgebildet ist, der dem unterseitigen Druckeinleitungsloch 319 entspricht, auf.
Dann wird in dem Prozess, der in 83B gezeigt ist, die Isolierdeckschicht 390 in Vakuum bei einer normalen Temperatur direkt an die erste Halbleiterschicht 310 gebondet, wodurch die hohlen Abschnitte 347, 357 der jeweiligen Elektroden 301, 302 in Vakuum abgedichtet werden. Außerdem wird der Raumabschnitt 610, der sich von den hohlen Abschnitten 347, 357 der jeweiligen Elektroden 301, 302 unterscheidet, zwischen der Isolierschicht 200 und der Isolierdeckschicht 390 ausgebildet.
Danach wird der Wafer in die jeweiligen Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe unterteilt, und, wie es in 83C gezeigt ist, werden Bond-Drähte 620 aus Au, Al oder Ähnlichem an die jeweiligen Anschlussflächen 331 bis 333 gebondet. Auf diese Weise wird die externe Schaltung mit der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe elektrisch verbunden, und die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe wird betrieben.
Wie es oben beschrieben wurde, ist es unter Verwendung des Isoliersubstrats als die Isolierdeckschicht 390 ebenfalls möglich, die Breite des Grabens 360, der in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet ist, frei zu gestalten.
(23. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 1. bis 22. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. Diese Ausführungsform ist durch einen Aufbau gekennzeichnet, bei dem sowohl eine Beschleunigung als auch ein Druck als physikalische Größen unter Verwendung der oben beschriebenen Elektroden 301, 302 erfasst werden können.
84 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Außerdem ist 85 eine Schnittansicht entlang einer Linie LXXXV-LXXXV der 84.
Wie es in 85 gezeigt ist, ist die Elektrodenschicht 300 aus den ersten bis dritten Halbleiterschichten 310, 320, 370 aufgebaut. Außerdem ist die Isolierschicht aus sechsten bis achten Isolierschichten 270, 280, 290 aufgebaut.
Wie es in 84 gezeigt ist, weist die Elektrodenschicht 300 eine bewegliche Elektrode 700, feste Elektroden 710 und bewegliche Elektroden 301 auf. Die bewegliche Elektrode 301 entspricht der ersten Elektrode 301, die in den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen gezeigt ist.
Die bewegliche Elektrode 700 ist aus Ankerteilen 701, einem Gewichtsteil 702, beweglichen Elektroden 703 und Balkenteilen 704 aufgebaut. Die Ankerteile 701 tragen den Gewichtsteil 702 in einem gefloateten Zustand in Bezug auf ein Trägersubstrat und sind an zwei Positionen auf der Isolierschicht 200 ausgebildet. Außerdem dient der Gewichtsteil 702 als ein Gewicht zum Bewegen der beweglichen Elektroden 703 in Bezug auf die jeweiligen Anker 701, wenn eine Beschleunigung auf die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe ausgeübt wird. Die beweglichen Elektroden 703 sind derart vorgesehen, dass sie sich vertikal zu der Längsrichtung des Gewichtsteils 702 erstrecken, und sind in der Gestalt eines Kamms angeordnet.
Die Balkenteile 704 verbinden die Ankerteile 701 mit dem Gewichtsteil 702. Dieser Balkenteil 704 wird in der Gestalt eines rechteckigen Rahmens ausgebildet, der zwei parallele Balken, die an ihren Enden gekoppelt sind, aufweist, und weist eine Federfunktion zur Verschiebung in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung der beiden Balken auf. Der Gewichtsteil 702 ist mit den Ankerteilen 701 durch diese Balkenteile 704 gekoppelt und wird von diesen getragen. In dieser Ausführungsform koppeln zwei Balkenteile 704 die Ankerteile 701 mit jeweils dem Gewichtsteil 702.
Die achte Isolierschicht 290 unter den Balkenteilen 704, dem Gewichtsteil 702 und den beweglichen Elektroden 703 wird teilweise entfernt, wodurch die Balkenteile 704, der Gewichtsteil 702 und die beweglichen Elektroden 703 in einen Zustand gebracht werden, in dem sie in spezifizierten Abständen über der siebten Isolierschicht 280 gefloatet sind.
Die festen Elektroden 710 sind zwischen den beweglichen Elektroden 703, die in der Gestalt eines Kamms vorgesehen sind, angeordnet und in einer Weise vorgesehen, dass sie sich entlang der beweglichen Elektroden 703 erstrecken.
Jede der beweglichen Elektroden 301 weist den Wandteil 340, der die Membran 341 und einen festen Teil 349, der gegenüber der Membran 341 angeordnet ist, enthält und in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet ist, und den Deckelteil 321, der einen Öffnungsabschnitt 346 dieses Wandteils 340, der auf der der Isolierschicht 200 gegenüberliegenden Seite positioniert ist, schließt, auf. Das heißt, die bewegliche Elektrode 301 entspricht einem Teil, in dem die Membran 342 der ersten Elektrode 301, die in den jeweiligen Ausführungsformen gezeigt ist, mit einer größeren Dicke als die Membran 341 ausgebildet ist und den festen Teil 349 bildet.
Außerdem weist, wie es in 85 gezeigt ist, jede der beweglichen Elektroden 301 dieselbe Struktur wie die jeweiligen Elektroden 301, 302, die in der 5. Ausführungsform gezeigt sind, auf. Das heißt, der Wandteil 340 wird durch den Deckelteil 321 und den Bodenteil 371 geschlossen, wodurch der hohle Abschnitt 347 des Wandteils 340 beispielsweise in Vakuum gesetzt wird. Der Isolierfilm 372 der Ätzstoppschicht wird auf dem Bodenteil 371 belassen.
Außerdem ist jede der beweglichen Elektroden 301 zwischen einer jeweiligen beweglichen Elektroden 703 und einer jeweiligen festen Elektroden 710 angeordnet. Weiterhin sind die Membran 341 der beweglichen Elektrode 301 und die feste Elektrode 710 einander gegenüberliegend angeordnet, und der feste Teil 349 der beweglichen Elektrode 301 und die bewegliche Elektrode 703 sind einander gegenüberliegend angeordnet.
Die Isolierschicht 200 weist ein darin ausgebildetes Verdrahtungsmuster 208 auf, wobei das Verdrahtungsmuster 208 mit den Ankerteilen 701, den festen Elektroden 710 und den beweglichen Elektroden 301 verbunden ist. Auf diese Weise werden diese Teile mit der externen Schaltung über das Verdrahtungsmuster 208 elektrisch verbunden.
Wenn ein Druck auf die Membranen 341 der jeweiligen beweglichen Elektroden 301 ausgeübt wird, werden, wie es in 86 gezeigt ist, die Membranen 341 verformt. Das heißt, die Membran 341 wird als Antwort auf die Druckdifferenz zwischen dem hohlen Abschnitt 347 der beweglichen Elektrode 301 und der Außenseite des hohlen Abschnitts 347 verformt, so dass der Druck auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode 301 und der festen Elektrode 710 erfasst wird, wobei sich die Kapazität als Antwort auf die Verformung der Membran 341 ändert.
Wenn andererseits eine Beschleunigung auf die bewegliche Elektrode 703 in einer Ebenenrichtung der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 wirkt, wird ein Abstand zwischen der beweglichen Elektrode 703 und dem festen Teil 349 geändert, und die Beschleunigung wird auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode 703 und dem festen Teil 349 erfasst, wobei sich die Kapazität als Antwort auf einen geänderten Abstand ändert.
In dem Fall, in dem der Druck und die Beschleunigung auf diese Weise erfasst werden, werden tatsächlich, wie es in 86 gezeigt ist, drei Anschlüsse, d. h. von der festen Elektrode 710, der Membran 341 der beweglichen Elektrode 301 und dem festen Teil 349 der beweglichen Elektrode 301 geschaltet bzw. gewechselt, wodurch deren Ausgänge erlangt werden.
Wie es oben beschrieben wurde, können, wenn der feste Teil 349 der beweglichen Elektrode 301 als die feste Elektrode zum Erfassen der Beschleunigung verwendet wird und die Membran 341 als eine Elektrode zum Erfassen des Drucks verwendet wird, der Druck und die Beschleunigung (oder Winkelgeschwindigkeit) als die physikalischen Größen erfasst werden.
(24. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 23. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. In der 23. Ausführungsform ist der bewegliche Teil 700 aus den Gewichtsteilen 702 und den beweglichen Elektroden 703, die in der Gestalt eines Kamms ausgebildet sind, aufgebaut, aber in dieser Ausführungsform ist der bewegliche Teil 700 nur aus der beweglichen Elektrode 703 aufgebaut.
87 ist eine Draufsicht auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform. Wie es in dieser Zeichnung gezeigt ist, ist die bewegliche Elektrode 703 in der Gestalt eines Rahmens derart ausgebildet, dass, wenn eine Beschleunigung auf die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe ausgeübt wird, die bewegliche Elektrode 703 als ein Gewicht dient, das in Bezug auf die jeweiligen Anker 701 verschoben wird, und als eine Elektrode dient.
In dieser Ausführungsform wird, wie es in 87 gezeigt ist, ein Bereich in einem rechteckigen Rahmen durch gerade Abschnitte derart unerteilt, dass sechs Bereiche in dem einen rechteckigen Rahmen ausgebildet werden. Jeder der Bereiche weist die feste Elektrode 710 und die beweglichen Elektroden 301 darin angeordnet auf. Auf diese Weise werden ein Abschnitt der beweglichen Elektrode 703 und der feste Teil 349 der beweglichen Elektrode 301 parallel in der Längsrichtung des Balkenteils 704 und einander gegenüberliegend angeordnet, und die feste Elektrode 710, die zwischen den beiden beweglichen Elektroden 301 angeordnet ist, ist gegenüber den Membranen 341 der jeweiligen beweglichen Elektroden 301 angeordnet.
Wenn somit auf die bewegliche Elektrode 703 eine Beschleunigung wirkt und diese in einer Richtung verschoben wird, in der die jeweiligen Ankerteile 701 angeordnet sind (d. h. einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Balkenteils 704), wird ein Abstand zwischen einem geraden Abschnitt, der sich in der Längsrichtung des Balkenteils 704 der beweglichen Elektrode 703 erstreckt, und dem festen Teil 349 geändert, so dass die Beschleunigung erfasst werden kann. Außerdem wird ein Teil von der beweglichen Elektrode 703, der sich in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Balkenteils 704 erstreckt, als ein Gewicht dienen.
Wie es oben beschrieben wurde, kann die Struktur der beweglichen Elektrode 703 auch in der Gestalt eines Rahmens ausgebildet sein. In diesem Fall werden die Messung und die Erfassung der physikalischen Größe in Zeitteilung durchgeführt.
(25. Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Teile, die sich von denjenigen der 1. bis 24. Ausführungsform unterscheiden, beschrieben. In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen sind die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 in einer Richtung vertikal zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 ausgebildet. Diese Ausführungsform ist jedoch dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 schräg zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 ausgebildet sind. In dieser Ausführungsform wird die Struktur, die in der 17. Ausführungsform gezeigt ist, als ein Beispiel beschrieben.
88 ist eine Schnittansicht einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform und entspricht beispielsweise der Schnittansicht entlang einer Linie LXIX-LXIX der 68. Wie es in 88 gezeigt ist, sind die Membranen 341, 342 des ersten Wandteils 340 und die Membranen 351, 352 des zweiten Wandteils 350 schräg zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 ausgebildet.
Gemäß dieser Struktur kann sogar dann, wenn die Dicke der ersten Halbleiterschicht 310 nicht vergrößert wird, der Bereich jeder der Membranen 341, 342, 351, 352 vergrößert werden. Somit kann ein Ausgang der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in den jeweiligen Ausführungsformen gezeigt ist, erhöht werden.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 88 gezeigt ist, mit Bezug auf die 90A, 90B, 90C beschrieben. Auch in dieser Ausführungsform wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe in dem Zustand eines Wafers hergestellt.
Zunächst werden die Prozesse, die in 70A und 70B gezeigt sind, durchgeführt, um eine Polysiliziumschicht als die erste Halbleiterschicht 310 über der Isolierschicht 200 auszubilden.
Anschließend wird in dem Prozess, der in 89A gezeigt ist, ein Resist (nicht gezeigt) über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet und dann bemustert, um die Gräben 360 unter Verwendung dieses Resists als einer Maske auszubilden. Hier wird ein ClF₃(Chlortrifluorid)-Gas in eine Herstellungskammer eingeleitet und schnell und adiabatisch ausgedehnt, wodurch es geclustert wird. Das geclusterte ClF₃-Gas wird veranlasst, mit der ersten Halbleiterschicht 310 zu kollidieren. Auf diese Weise wird die erste Halbleiterschicht 310 einem schrägen Ätzen unterzogen. Wie es oben beschrieben wurde, wird, damit die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 schräg zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 werden, der Wafer schräg zu einer Richtung angeordnet, in der das ClF₃-Gas eingeleitet wird, und die erste Halbleiterschicht 310 wird durch das ClF₃-Gas schräg geätzt. Auf diese Weise können die jeweiligen Wandteile 340, 350, die schräg zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 sind, ausgebildet werden. Nachdem die Gräben 360 ausgebildet sind, wird der Resist entfernt.
In dem Prozess, der in 89B gezeigt ist, wird beispielsweise wie in dem Fall des Prozesses, der in 71A gezeigt ist, die zweite Halbleiterschicht 320 über der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet. Außerdem wird die Metallschicht 330 über der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet und in die jeweiligen Anschlussflächen 331 bis 333 bemustert.
In dem Prozess, der in 89C gezeigt ist, wird beispielsweise wie in dem Fall des Prozesses, der in 71B gezeigt ist, die zweite Halbleiterschicht 320 derart schräg geätzt, dass Teile, die die jeweiligen Deckelteile 321, 322 der zweiten Halbleiterschicht 320 werden, belassen werden. Das Ätzen zum Ausbilden der Deckelteile 321, 322 muss nicht als ein schräges Ätzen, sondern kann durch ein gewöhnliches Ätzen durchgeführt werden, da die Dicke der Deckelteile 321, 322 dünn ist. Danach wird der Wafer in die jeweiligen Erfassungsvorrichtungen für eine physikalische Größe unterteilt. Auf diese Weise wird die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die in 88 gezeigt ist, vollendet.
Wie es oben beschrieben wurde, können die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352, die in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet werden, auch schräg zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 ausgebildet werden. Die Struktur, bei der die jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352, die in der ersten Halbleiterschicht 310 ausgebildet werden, schräg ausgebildet werden, kann für die jeweiligen Ausführungsformen in geeigneter Weise verwendet werden.
(Weitere Ausführungsformen)
Die in den jeweiligen Ausführungsformen gezeigten Strukturen und Aufbauten sind Beispiele, und die Bestandteile, die in den jeweiligen Ausführungsformen gezeigt sind, können in geeigneter Weise bis zu dem größtmöglichen Ausmaß miteinander kombiniert werden.
In den obigen jeweiligen beschriebenen Ausführungsformen werden die Membranen 341, 342, 351, 352 der jeweiligen Elektroden 301, 302 mit derselben Dicke ausgebildet, aber die Membranen, die nicht gegenüber den gegenüberliegenden Elektroden angeordnet werden, können mit einer größeren Dicke ausgebildet werden. Das heißt, von den Membranen 341, 342 des ersten Wandteils 340 kann die Membran 342 auf der gegenüberliegenden Seite der Membran 341, die gegenüber der Membran 351 des zweiten Wandteils 350 angeordnet ist, mit einer größeren Dicke als die Membran 341 ausgebildet werden, die gegenüber der Membran 351 des zweiten Wandteils 350 angeordnet ist. Auf ähnliche Weise kann von den Membranen 351, 352 des zweiten Wandteils 350 die Membran 352 auf der gegenüberliegenden Seite der Membran 351, die gegenüber der Membran 341 des ersten Wandteils 340 angeordnet ist, mit einer größeren Dicke als die Membran 351 ausgebildet werden, die gegenüber der Membran 341 des ersten Wandteils 340 angeordnet ist. Außerdem kann, wenn die Dicke einer Membran, die durch den Druck verformt wird, geändert wird, die Membran zu einer für eine Messung beispielsweise eines niedrigen Drucks oder eines hohen Drucks geeignete Membran werden.
Wenn auf diese Weise die Dicke der Membran 342 der ersten Elektrode 301 und die Dicke der Membran 352 der zweiten Elektrode 302 größer gemacht werden, wie es in 90 gezeigt ist, werden die Membran 341 der ersten Elektrode 301 und die Membran 351 der zweiten Elektrode 302 jeweils entlang der Ebenenrichtung der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 verformt. Gemäß dieser Struktur kann der jeweilige Wandteil 340, 350 auf zuverlässige Weise an der Isolierschicht 200 durch die Membranen 342, 352 fixiert werden, so dass die jeweiligen Elektroden 301, 302 stabil auf der Isolierschicht 200 ausgebildet werden können.
In 90 ist eine Struktur gezeigt, bei der die jeweiligen Deckelteile 321, 322 aus der zweiten Halbleiterschicht 320 ausgebildet sind, aber diese Struktur kann ebenfalls für eine Struktur verwendet werden, bei der die jeweiligen Deckelteile 321, 322 aus der Isolierdeckschicht 390 oder Ähnlichem ausgebildet werden.
Außerdem sind die Gestalten der jeweiligen Membranen 341, 342, 351, 352 nicht auf diejenigen, die in den jeweiligen Ausführungsformen gezeigt sind, beschränkt, sondern können andere Gestalten sein. Die 91A bis 91E sind Draufsichten zum Zeigen von Variationen der Gestalt der Membran und zeigen Beispiele, in denen die Membran 341 der ersten Elektrode 301 und die Membran 351 der zweiten Elektrode 302 durch den ersten Isolierwandteil 305 und den zweiten Isolierwandteil 306 gekoppelt werden.
In der Gestalt, die in 91A gezeigt ist, werden Bereiche der Membranen 341, 342 mit der Ausnahme von Abschnitten, die mit dem ersten Isolierwandteil 305 und dem zweiten Isolierwandteil 306 gekoppelt sind, jeweils dicker als die gekoppelten Abschnitte ausgebildet. In diesem Fall steht eine Oberfläche der Membran 341 der ersten Elektrode 301 auf der gegenüberliegenden Seite einer Fläche gegenüber der Membran 351 der zweiten Elektrode 302 nach außen vor, wodurch die Membran 341 dicker ist. Dieses gilt ebenfalls für die Membran 351 der zweiten Elektrode 302. Auf diese Weise werden die gekoppelten Abschnitte als Antwort auf den Druck, der auf die jeweiligen Elektroden 301, 302 ausgeübt wird, gebogen, aber die gegenüberliegenden Oberflächen der jeweiligen Membranen 341, 351 können parallel gehalten werden, so dass die Genauigkeit der Erfassung der Kapazität verbessert werden kann.
In der Gestalt, die in 91B gezeigt ist, steht im Gegensatz zu der Gestalt, die in 91A gezeigt ist, von der Membran 341 der ersten Elektrode 301 eine Oberfläche gegenüber der Membran 351 der zweiten Elektrode 302 zu der zweiten Elektrode 302 vor, wodurch die Membran 341 dicker ist. Dieses gilt ebenfalls für die Membran 351 der zweiten Elektrode 302. Sogar bei dieser Gestalt können die jeweiligen Membranen 341, 351 parallel zueinander gehalten werden.
In der Gestalt, die in 91C gezeigt ist, ist die Membran 341 der ersten Elektrode 301 dieselbe wie die Gestalt, die in 91A gezeigt ist, wohingegen die Membran 351 der zweiten Elektrode 302 eine größere Dicke aufweist. Auf diese Weise wird nur die Membran 341 der ersten Elektrode 301 verformt, und die Membran 351 der zweiten Elektrode 302 wird aufgrund ihrer Dicke nicht verformt, so dass die jeweiligen Membranen 341, 351 parallel zueinander gehalten werden können.
In der Gestalt, die in 91D gezeigt ist, ist in jeder der Membranen 341, 351 der jeweiligen Elektroden 301, 302 ein Abschnitt in einer Richtung parallel zu der einen Oberfläche 201 der Isolierschicht 200 in der Gestalt des Buchstabens H ausgebildet. Auf diese Weise werden Teile der jeweiligen Membranen 341, 351, die mit den jeweiligen Isolierwandteilen 305, 306 gekoppelt sind, gebogen, aber Teile, die zwischen den jeweiligen Elektroden 301, 302 positioniert sind, können parallel zueinander gehalten werden.
In der Gestalt, die in 91E gezeigt ist, sind die gegenüberliegenden Oberflächen der jeweiligen Membranen 341, 351 in der Gestalt eines Kamms ausgebildet, und die Abschnitte der jeweiligen Membranen 341, 351, die in der Gestalt eines Kamms ausgebildet sind, liegen einander gegenüber. Auf diese Weise werden, wenn die jeweiligen Membranen 341, 351 verformt werden, die Bereiche der Abschnitte, die in der Gestalt eines Kamms ausgebildet sind, stark geändert. Aus diesem Grund kann eine Änderung der Kapazität mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
Selbstverständlich können die geänderten Gestalten der jeweiligen Membranen 341, 351, die in den 91A bis 91E gezeigt sind, ebenfalls für die erste Elektrode 301, die aus den Membranen 341, 342 aufgebaut ist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, und für die zweite Elektrode 302, die aus den Membranen 351, 352 aufgebaut ist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wie es in 1 gezeigt ist, verwendet werden. Somit können die geänderten Gestalten der jeweiligen Membranen 341, 351, die in den 91A bis 91E gezeigt sind, in geeigneter Weise für die jeweiligen Elektroden 301, 302, die in den jeweiligen Ausführungsformen gezeigt sind, verwendet werden.
Weiterhin ist 92 eine Draufsicht auf die erste Elektrode 301 (erster Wandteil 340). Wie es in dieser Zeichnung gezeigt ist, weist in dem ersten Wandteil 340 von den Membranen 341, 342, die den hohlen Abschnitt 347 aufbauen und einander gegenüberliegend angeordnet sind, eine Membran 341 einen vorstehenden Abschnitt 307 auf, der auf ihrer Wandfläche ausgebildet ist. Hier ist die Wandfläche der Membran 341 eine Oberfläche gegenüber der Membran 342. Da die Membran 341 den vorstehenden Abschnitt 307 auf der Wandfläche ausgebildet aufweist, kann der vorstehende Abschnitt 307 verhindern, dass die Membranen 341, 342 in Kontakt miteinander gebracht werden. Der vorstehende Abschnitt 307 kann auf ähnliche Weise ebenfalls auf den Membranen 351, 352, die die zweite Elektrode 302 bilden, ausgebildet werden.
In den jeweiligen Ausführungsformen wird die Isolierschicht 200 über dem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet, und die jeweiligen Elektroden 301, 302 sind über dieser Isolierschicht 200 ausgebildet. Wenn jedoch zumindest die jeweiligen Elektroden 301, 302 über der Isolierschicht 200 ausgebildet werden, kann die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe vollendet werden, so dass das Halbleitersubstrat 100 nicht immer vorgesehen sein muss.
Die obige Beschreibung weist die folgenden Aspekte auf.
Gemäß einem ersten Aspekt der obigen Beschreibung enthält eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: eine Isolierschicht; eine Halbleiterschicht, die auf einer Oberfläche der Isolierschicht angeordnet ist; und eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode zum Erfassen einer physikalischen Größe, die in der Halbleiterschicht angeordnet sind. Die erste Elektrode weist einen ersten Wandteil auf, der in der Halbleiterschicht angeordnet ist und entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt, vorsteht. Die zweite Elektrode weist einen zweiten Wandteil auf, der in der Halbleiterschicht angeordnet ist und entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt, vorsteht. Mindestens einer aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil enthält zwei Membranen und einen Deckelteil. Die beiden Membranen liegen einander gegenüber, so dass ein hohler Zylinder, der eine Öffnung gegenüber von der Isolierschicht aufweist, bereitgestellt wird. Der Deckelteil bedeckt die Öffnung des hohlen Zylinders. Eine der beiden Membranen liegt dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil oder einer aus zwei Membranen in dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil gegenüber. Der hohle Zylinder stellt einen hohlen Abschnitt bereit, der einen vorbestimmten Bezugsdruck aufweist. Ein Abstand zwischen der einen der beiden Membranen und dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil oder ein Abstand zwischen der einen der beiden Membranen und der einen der beiden Membranen in dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil wird entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem vorbestimmten Bezugsdruck und einem Druck einer Außenseite des hohlen Abschnitts geändert, wenn eine physikalische Größe auf die beiden Membranen wirkt. Die physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erfasst, wobei sich die Kapazität mit dem Abstand ändert.
Gemäß der obigen Vorrichtung sind in der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode die jeweiligen Wandteile, die in der Halbleiterschicht ausgebildet sind, unabhängig voneinander über der Isolierschicht und elektrisch voneinander getrennt, so dass die jeweiligen Wandteile keinen Halbleiterbereich zum Bewirken, dass die jeweiligen Wandteile als jeweilige Elektroden dienen, aufweisen müssen. Aus diesem Grund wird kein PN-Übergangsteil in den jeweiligen Wandteilen ausgebildet, was verhindern kann, dass Kapazitätserfassungscharakteristika durch diesen PN-Übergangsteil instabil werden. Somit können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden.
Alternativ können die beiden Membranen entlang der Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Isolierschicht vorstehen.
Alternativ können die beiden Membranen entlang der Richtung schräg zu der Oberfläche der Isolierschicht vorstehen. Gemäß diesem Fall können im Vergleich zu einem Fall, in dem die Membranen in einer Richtung vertikal zu der einen Oberfläche der Isolierschicht ausgebildet sind, die Bereiche der Membranen größer ausgebildet werden, während die erste Halbleiterschicht in ihrer Dicke konstant gehalten wird. Aus diesem Grund kann die Genauigkeit der Erfassung einer Änderung der Kapazität verbessert werden.
Alternativ kann der Deckelteil aus demselben Halbleitermaterial wie die Halbleiterschicht bestehen. Gemäß diesem Fall werden der Wandteil und der Deckelteil aus demselben Halbleitermaterial ausgebildet, so dass die Eigenschaft der gesamten ersten Elektrode und der zweiten Elektrode stabil gemacht werden kann.
Alternativ kann die eine aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode außerdem einen Bodenteil enthalten, der auf der Isolierschicht angeordnet ist, so dass ein Ende des hohlen Zylinders gegenüber von dem Deckelteil mit dem Bodenteil bedeckt wird. Der Bodenteil besteht aus demselben Material wie die Halbleiterschicht. Gemäß diesem Fall wird der gesamte hohle Abschnitt des Wandteils, der in einer Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet ist, von demselben Halbleitermaterial umgeben, so dass die Zuverlässigkeit des hohlen Abschnitts verbessert werden kann.
Alternativ kann die eine der beiden Membranen in dem einen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil eine Dicke aufweisen, die kleiner als diejenige der anderen der beiden Membranen in dem einen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil ist. Gemäß diesem Fall ist es möglich, dass, wenn eine physikalische Größe auf die Membranen wirkt, nur die Membran, die gegenüber dem anderen Wandteil angeordnet ist, verformt wird.
Alternativ kann die Halbleiterschicht außerdem einen ersten Trägerteil und einen zweiten Trägerteil enthalten, die über der Isolierschicht angeordnet sind. Die erste Elektrode wird durch den ersten Trägerteil getragen, so dass die erste Elektrode von der Isolierschicht getrennt ist, und die zweite Elektrode wird von dem zweiten Trägerteil getragen, so dass die zweite Elektrode von der Isolierschicht getrennt ist. Gemäß diesem Fall werden die erste Elektrode und die zweite Elektrode nicht in Kontakt zu der Isolierschicht gebracht, sondern sind von der Isolierschicht getrennt. Somit kann die Wirkung einer parasitären Kapazität, die durch den Kontakt zwischen der ersten Elektrode und der Isolierschicht ausgebildet wird, verringert werden, und es kann die Wirkung einer parasitären Kapazität, die durch den Kontakt zwischen der zweiten Elektrode und der Isolierschicht ausgebildet wird, verringert werden. Außerdem kann die Wirkung einer Spannung, die die erste Elektrode und die zweite Elektrode von einem Umfangsteil aufnimmt, verringert werden.
Alternativ kann die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe außerdem enthalten: eine Kappe, die einen Konkavitätsabschnitt aufweist, der gegenüber einer Oberfläche der Kappe, die der Halbleiterschicht gegenüberliegt, konkav ausgebildet ist. Die Halbleiterschicht weist einen Umfangsteil auf, der die erste Elektrode und die zweite Elektrode umgibt. Ein Umfang der Kappe um den Konkavitätsabschnitt wird an den Umfangsteil der Halbleiterschicht gebondet, so dass ein Raumabschnitt durch den Konkavitätsabschnitt, den Umfangsteil und die Isolierschicht bereitgestellt wird. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind in dem Raumabschnitt angeordnet. Gemäß diesem Fall kann eine physikalische Größe als Antwort auf eine Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt und den hohlen Abschnitten der jeweiligen Elektroden erfasst werden. Außerdem können die jeweiligen Elektroden durch die Kappe geschützt werden.
Alternativ kann die Isolierschicht ein Durchgangsloch enthalten, und der Umfangsteil enthält ein anderes Durchgangsloch, das mit dem Durchgangsloch in der Isolierschicht verbunden ist, so dass der Raumabschnitt mit einer Außenseite des Raumabschnitts kommuniziert. Die physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt und dem hohlen Abschnitt des einen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil erfasst.
Außerdem kann der Raumabschnitt durch die Kappe hermetisch abgedichtet werden. Die Isolierschicht weist ein Durchgangsloch auf, das den hohlen Abschnitt mit einer Außenseite des hohlen Abschnitts koppelt, so dass der hohle Abschnitt mit einer Außenseite des hohlen Abschnitts verbunden ist, und die physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt und dem hohlen Abschnitt erfasst.
Alternativ kann die Kappe außerdem ein Durchgangsloch zum Verbinden des Raumabschnitts mit einer Außenseite des Raumabschnitts enthalten. Die Isolierschicht enthält außerdem ein anderes Durchgangsloch zum Verbinden des hohlen Abschnitts mit einer Außenseite des hohlen Abschnitts, und die physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt und dem hohlen Abschnitt erfasst. Gemäß diesem Fall kann die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe als ein Mikrofon verwendet werden. Wenn in diesem Fall eine Sprache in den Raumabschnitt von der Seite der Kappe aus eingegeben wird, wird die Vibration der Luft auf die Membranen der Elektrode, die in der Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet ist, übertragen und kann somit erfasst werden.
Alternativ kann mindestens eine der beiden Membranen in dem einen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil eine Wandfläche aufweisen, die einer Innenseite des hohlen Abschnitts gegenüberliegt. Die Wandfläche enthält darauf einen vorstehenden Abschnitt. Gemäß diesem Fall kann der vorstehende Abschnitt verhindern, dass die Membranen, die einander gegenüberliegend in dem Wandteil, der in einer Gestalt des hohlen Zylinders ausgebildet ist, angeordnet sind, in Kontakt zueinander gelangen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Beschreibung enthält eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: eine Isolierschicht; eine Halbleiterschicht, die auf einer Oberfläche der Isolierschicht angeordnet ist; eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode zum Erfassen einer physikalischen Größe, die in der Halbleiterschicht angeordnet sind; einen ersten Isolierwandteil und einen zweiten Isolierwandteil; und einen Deckelteil aus einem Isoliermaterial. Die erste Elektrode weist eine erste Membran in der Halbleiterschicht auf, die sich vertikal zu der Oberfläche der Isolierschicht erstreckt. Die zweite Elektrode weist eine zweite Membran in der Halbleiterschicht auf, die sich vertikal zu der Oberfläche der Isolierschicht erstreckt. Die erste Membran und die zweite Membran liegen einander gegenüber. Ein Ende der ersten Membran und ein entsprechendes Ende der zweiten Membran sind über den ersten Isolierwandteil miteinander gekoppelt. Das andere Ende der ersten Membran und ein entsprechendes Ende der zweiten Membran sind über den zweiten Isolierwandteil miteinander gekoppelt. Der erste Isolierwandteil und der zweite Isolierwandteil liegen einander gegenüber. Die erste Membran, die zweite Membran, der erste Isolierwandteil und der zweite Isolierwandteil stellen einen Wandteil bereit, der einen hohlen Zylinder mit einer Öffnung gegenüber von der Isolierschicht aufweist. Der Deckelteil bedeckt die Öffnung des Wandteils. Wenn eine physikalische Größe auf die erste Elektrode und die zweite Elektrode wirkt, werden die erste Membran und die zweite Membran entsprechend einer Druckdifferenz zwischen einem hohlen Abschnitt des Wandteils und einer Außenseite des hohlen Abschnitts verformt. Die physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erfasst, die mit einer Verformung der ersten Membran und der zweiten Membran geändert wird.
Gemäß der obigen Vorrichtung sind die Membran der ersten Elektrode und die Membran der zweiten Elektrode unabhängig voneinander und über der Isolierschicht elektrisch voneinander getrennt, so dass die jeweiligen Membranen keinen Halbleiterbereich zum Bewirken, dass die jeweiligen Membranen als die Elektroden dienen, aufweisen müssen. Aus diesem Grund wird kein PN-Übergangsteil in den jeweiligen Elektroden ausgebildet, was verhindern kann, dass Kapazitätserfassungscharakteristika durch diesen PN-Übergangsteil instabil werden. Somit können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden. Außerdem ist jede der Elektroden aus einer der Membranen aufgebaut, so dass die Elektrode hinsichtlich ihrer Größe in einer Ebenenrichtung der einen Oberfläche der Isolierschicht verringert werden kann.
Alternativ kann die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe außerdem enthalten: eine Kappe, die einen Konkavitätsabschnitt aufweist, der zu einer Oberfläche der Kappe, die der Halbleiterschicht gegenüberliegt, konkav ausgebildet ist. Die Halbleiterschicht weist einen Umfangsteil, der die erste Elektrode und die zweite Elektrode umgibt, auf. Ein Umfang der Kappe um den Konkavitätsabschnitt ist an den Umfangsteil der Halbleiterschicht gebondet, so dass ein Raumabschnitt durch den Konkavitätsabschnitt, den Umfangsteil und die Isolierschicht bereitgestellt wird. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind in dem Raumabschnitt angeordnet. Gemäß diesem Fall kann eine physikalische Größe als Antwort auf eine Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt und dem hohlen Abschnitt, der aus den jeweiligen Elektroden aufgebaut ist, erfasst werden. Außerdem können die jeweiligen Elektroden durch die Kappe geschützt werden.
Alternativ kann die Isolierschicht ein Durchgangsloch enthalten, und der Umfangsteil enthält ein weiteres Durchgangsloch, das mit dem Durchgangsloch in der Isolierschicht verbunden ist, so dass der Raumabschnitt mit einer Außenseite des Raumabschnitts kommuniziert. Die physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt und dem hohlen Abschnitt des einen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil erfasst. Gemäß diesem Fall kann ein absoluter Druck erfasst werden.
Alternativ kann der Raumabschnitt durch die Kappe hermetisch abgedichtet werden. Die Isolierschicht weist ein Durchgangsloch auf, das den hohlen Abschnitt und eine Außenseite des hohlen Abschnitts koppelt, so dass der hohle Abschnitt mit einer Außenseite des hohlen Abschnitts verbunden wird, und die physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt und dem hohlen Abschnitt erfasst. Gemäß diesem Fall kann ein absoluter Druck erfasst werden.
Alternativ kann die Kappe außerdem ein Durchgangsloch zum Verbinden des Raumabschnitts mit einer Außenseite des Raumabschnitts enthalten. Die Isolierschicht enthält außerdem ein anderes Durchgangsloch zum Verbinden des hohlen Abschnitts mit einer Außenseite des hohlen Abschnitts, und die physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt und dem hohlen Abschnitt erfasst. Gemäß diesem Fall kann eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe als ein Mikrofon verwendet werden. In diesem Fall wird, wenn ein Ton bzw. Schall in den Raumabschnitt von der Kappenseite aus eingegeben wird, die Vibration der Luft auf die jeweiligen Membranen der jeweiligen Elektroden übertragen und kann somit erfasst werden.
Alternativ kann mindestens eine aus der ersten Membran und der zweiten Membran eine Wandfläche, die einer Innenseite des hohlen Abschnitts gegenüberliegt, aufweisen. Die Wandfläche enthält darauf einen vorstehenden Abschnitt. Gemäß diesem Fall kann der vorstehende Abschnitt verhindern, dass die Membranen, die einander gegenüberliegend in dem Wandteil angeordnet sind, in Kontakt zueinander gelangen.
Alternativ kann die Isolierschicht außerdem ein Verdrahtungsmuster enthalten, so dass die Isolierschicht eine Stapelstruktur bereitstellt. Das Verdrahtungsmuster koppelt jeweils die erste Elektrode und die zweite Elektrode und eine externe Schaltung miteinander. Gemäß diesem Fall werden die Verdrahtungsteile in der Isolierschicht ausgebildet, die sich von einer Schicht unterscheidet, die die jeweiligen Elektroden darin ausgebildet aufweist, so dass das Layout der Verdrahtung einfach gestaltet werden kann.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Beschreibung enthält eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: eine Isolierschicht; eine Halbleiterschicht, die auf einer Oberfläche der Isolierschicht angeordnet ist; eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode zum Erfassen einer physikalischen Größe, die in der Halbleiterschicht angeordnet sind; und eine Isolierdeckschicht. Die erste Elektrode erstreckt sich entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt. Die zweite Elektrode erstreckt sich entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt. Mindestens eine aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode enthält zwei Membranen. Die beiden Membranen liegen einander gegenüber, so dass ein hohler Zylinder, der eine Öffnung gegenüber von der Isolierschicht aufweist, bereitgestellt wird. Eine der beiden Membranen liegt der anderen aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode oder einer aus zwei Membranen in der anderen aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gegenüber. Die Isolierdeckschicht ist auf einer Halbleiterschicht angeordnet und bedeckt die Öffnung des hohlen Zylinders. Die Isolierschicht und die Isolierdeckschicht stellen einen Raumabschnitt zwischen der Isolierschicht und der Isolierdeckschicht bereit. Der Raumabschnitt ist von einem hohlen Abschnitt des hohlen Zylinders unabhängig. Die Isolierdeckschicht weist ein Durchgangsloch zum Verbinden des Raumabschnitts mit einer Außenseite des Raumabschnitts auf. Der hohle Abschnitt weist einen vorbestimmten Bezugsdruck auf. Ein Abstand zwischen der einen der beiden Membranen und der anderen aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode oder ein Abstand zwischen der einen der beiden Membranen und einer von zwei Membranen in der anderen aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode wird entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem hohlen Abschnitt und dem Raumabschnitt geändert, wenn eine physikalische Größe auf die beiden Membranen wirkt. Die physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erfasst, wobei sich die Kapazität mit dem Abstand ändert.
Gemäß der obigen Vorrichtung sind die jeweiligen Elektroden unabhängig voneinander und somit zwischen der Isolierschicht und der Isolierdeckschicht elektrisch voneinander getrennt, so dass die jeweiligen Elektroden, die in der Halbleiterschicht ausgebildet sind, keinen Halbleiterbereich aufweisen müssen. Aus diesem Grund weisen die jeweiligen Elektroden keinen darin ausgebildeten PN-Übergangsteil auf, was verhindern kann, dass Kapazitätserfassungscharakteristika der jeweiligen Elektroden durch den PN-Übergangsteil instabil werden. Somit können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden.
Alternativ können sich die beiden Membranen entlang der Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Isolierschicht erstrecken.
Alternativ können sich die beiden Membranen entlang der Richtung schräg zu der Oberfläche der Isolierschicht erstrecken. Gemäß diesem Fall können sogar dann, wenn die Dicke der Halbleiterschicht nicht vergrößert wird, die Bereiche der Membranen vergrößert werden, so dass die Genauigkeit der Erfassung einer Änderung der Kapazität verbessert werden kann.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Beschreibung enthält eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: eine Isolierschicht; eine Halbleiterschicht, die auf einer Oberfläche der Isolierschicht angeordnet ist; und eine variable Elektrode, eine bewegliche Elektrode und eine feste Elektrode, die in der Halbleiterschicht angeordnet sind, um eine physikalische Größe zu erfassen. Die variable Elektrode weist einen Wandteil und einen Deckelteil auf. Der Wandteil weist einen hohlen Zylinder mit einer Membran und einem festen Teil auf. Die Membran ist auf der Oberfläche der Isolierschicht angeordnet und erstreckt sich entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Isolierschicht. Der feste Teil liegt der Membran gegenüber. Der Deckelteil bedeckt eine Öffnung des Wandteils, die der Isolierschicht gegenüberliegt. Die Membran liegt der festen Elektrode gegenüber, und der feste Teil liegt der beweglichen Elektrode gegenüber. Die Membran ist entsprechend einer Druckdifferenz zwischen einem hohlen Abschnitt der variablen Elektrode und einer Außenseite des hohlen Abschnitts verformbar. Eine physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der variablen Elektrode und der festen Elektrode erfasst, wobei sich die Kapazität mit einer Verformung der Membran ändert. Wenn eine andere physikalische Größe auf die bewegliche Elektrode in einer Ebenenrichtung der Oberfläche der Isolierschicht wirkt, ändert sich ein Abstand zwischen der beweglichen Elektrode und dem festen Teil mit der anderen physikalischen Größe. Die andere physikalische Größe wird auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und dem festen Teil erfasst, wobei sich die Kapazität mit dem Abstand zwischen der beweglichen Elektrode und dem festen Teil ändert.
Gemäß der obigen Vorrichtung können ein Druck, eine Beschleunigung oder eine Winkelgeschwindigkeit als eine jeweilige physikalische Größe erfasst werden. Außerdem ist die variable Elektrode unabhängig von der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode auf der Isolierschicht und elektrisch von diesen getrennt, so dass die Membran und der feste Teil keinen Halbleiterbereich zum Bewirken, dass die Membran und der feste Teil als die Elektroden dienen, aufweisen müssen. Aus diesem Grund wird kein PN-Übergangsteil in der Membran und dem festen Teil ausgebildet. Somit kann dieses verhindern, dass Kapazitätserfassungscharakteristika der Membran und des festen Teils durch den PN-Übergangsteil instabil werden. Daher können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Beschreibung enthält ein Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: Ausbilden einer Halbleiterschicht auf einer Oberfläche einer Isolierschicht, so dass eine Stapelstruktur bereitgestellt wird; Ausbilden eines Grabens in der Halbleiterschicht, so dass ein erster Wandteil und ein zweiter Wandteil bereitgestellt werden, wobei sich der erste Wandteil entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt, erstreckt, und wobei sich der zweite Wandteil entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt, erstreckt, wobei mindestens einer aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil zwei Membranen enthält, wobei die beiden Membranen einander gegenüberliegen, so dass ein hohler Zylinder mit einer Öffnung gegenüber von der Isolierschicht bereitgestellt wird, und wobei eine der beiden Membranen dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil oder einer aus zwei Membranen in dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil gegenüberliegt; und Ausbilden eines Deckelteils, um die Öffnung des hohlen Zylinders zu bedecken.
Gemäß dem obigen Verfahren sind in der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode die jeweiligen Wandteile, die in der Halbleiterschicht ausgebildet werden, unabhängig voneinander über der Isolierschicht und voneinander elektrisch getrennt, so dass die jeweiligen Wandteile keinen Halbleiterbereich zum Bewirken, dass die jeweiligen Wandteile als jeweilige Elektroden dienen, aufweisen müssen. Aus diesem Grund wird kein PN-Übergangsteil in den jeweiligen Wandteilen ausgebildet, was verhindern kann, dass Kapazitätserfassungscharakteristika durch diesen PN-Übergangsteil instabil werden. Somit können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Beschreibung enthält ein Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: Ausbilden einer ersten Halbleiterschicht auf einer Oberfläche einer Isolierschicht, so dass eine Stapelstruktur bereitgestellt wird; Ausbilden eines Stopperfilms auf der ersten Halbleiterschicht; Ausbilden einer zweiten Halbleiterschicht über der ersten Halbleiterschicht, um den Stopperfilm zu bedecken; Ätzen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht unter Verwendung des Stopperfilms als einen Stopper, um einen ersten Wandteil und einen zweiten Wandteil auszubilden, wobei der erste Wandteil über einem ersten Bodenteil der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist und sich entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt, erstreckt, wobei der zweite Wandteil über einem zweiten Bodenteil der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist und sich entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt, erstreckt, wobei das Ätzen der ersten Halbleiterschicht an dem Stopperfilm gestoppt wird, so dass mindestens einer aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil zwei Membranen enthält, wobei die beiden Membranen einander gegenüberliegen, so dass ein hohler Zylinder mit einer Öffnung gegenüber der Isolierschicht bereitgestellt wird, und wobei eine der beiden Membranen dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil oder einer von zwei Membranen in dem anderen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil gegenüberliegt; Ausbilden einer dritten Halbleiterschicht über der zweiten Halbleiterschicht, wobei die dritte Halbleiterschicht einen hohlen Abschnitt des hohlen Zylinders bedeckt; und Ätzen der dritten Halbleiterschicht, um einen Deckelteil über dem mindestens einen aus dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandteil auszubilden, um die Öffnung des hohlen Zylinders zu bedecken.
Gemäß dem obigen Verfahren sind die Membran der ersten Elektrode und die Membran der zweiten Elektrode unabhängig voneinander und über der Isolierschicht elektrisch voneinander getrennt, so dass die jeweiligen Membranen keinen Halbleiterbereich zum Bewirken, dass die jeweiligen Membranen als die Elektroden dienen, aufweisen müssen. Aus diesem Grund wird kein PN-Übergangsteil in den jeweiligen Elektroden ausgebildet, was verhindern kann, dass Kapazitätserfassungscharakteristika durch diesen PN-Übergangsteil instabil werden. Somit können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden. Außerdem ist jede der Elektroden aus einer der Membranen aufgebaut, so dass die Elektrode hinsichtlich ihrer Größe in einer Ebenenrichtung der einen Oberfläche der Isolierschicht verringert werden kann.
Alternativ kann das Ätzen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht enthalten: Ausbilden eines ersten Trägerteils, der mit dem ersten Wandteil gekoppelt ist; und Ausbilden eines zweiten Trägerteils, der mit dem zweiten Wandteil gekoppelt ist. Der erste Trägerteil und der zweite Trägerteil werden über der Isolierschicht ausgebildet. Das Ätzen der dritten Halbleiterschicht enthält: Ätzen eines Abschnitts der Isolierschicht unter dem ersten Bodenteil und dem zweiten Bodenteil, um eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode von der Isolierschicht zu trennen, wobei die erste Elektrode durch den ersten Wandteil und die zweite Elektrode durch den zweiten Wandteil bereitgestellt wird. Gemäß diesem Fall kann eine Struktur hergestellt werden, bei der die jeweiligen Elektroden in Bezug auf die eine Oberfläche der Isolierschicht gefloatet sind.
Alternativ können sich die beiden Membranen entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Isolierschicht erstrecken.
Alternativ können sich die beiden Membranen entlang einer Richtung schräg zu der Oberfläche der Isolierschicht erstrecken.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Beschreibung enthält ein Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: Ausbilden einer Halbleiterschicht auf einer Oberfläche einer Isolierschicht, so dass eine Stapelstruktur bereitgestellt wird; Ausbilden von zwei ersten Gräben in der Halbleiterschicht und Einbetten eines Isoliermaterials in jeden ersten Graben, um einen ersten Isolierwandteil und einen zweiten Isolierwandteil auszubilden; Ausbilden eines zweiten Grabens in der Halbleiterschicht, um zwei Membranen zwischen dem ersten Isolierwandteil und dem zweiten Isolierwandteil auszubilden, wobei jede Membran einen entsprechenden aus dem ersten Isolierwandteil und dem zweiten Isolierwandteil kontaktiert, die Membranen einander gegenüberliegen und jede Membran sich entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Isolierschicht erstreckt, und wobei die beiden Membranen, der erste Isolierwandteil und der zweite Isolierwandteil einen Wandteil bereitstellen, der einen hohlen Zylinder mit einer Öffnung gegenüber von der Oberfläche der Isolierschicht aufweist; und Ausbilden eines Deckelteils aus einem Isoliermaterial, um den Öffnungsabschnitt des Wandteils zu bedecken.
Gemäß dem obigen Verfahren sind die jeweiligen Elektroden unabhängig voneinander und somit zwischen der Isolierschicht und der Isolierdeckschicht elektrisch voneinander getrennt, so dass die jeweiligen Elektroden, die in der Halbleiterschicht ausgebildet sind, keinen Halbleiterbereich aufweisen müssen. Aus diesem Grund weisen die jeweiligen Elektroden keinen darin ausgebildeten PN-Übergangsteil auf, was verhindern kann, dass Kapazitätserfassungscharakteristika der jeweiligen Elektroden durch den PN-Übergangsteil instabil werden. Somit können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Beschreibung enthält ein Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe: Ausbilden einer Halbleiterschicht auf einer Oberfläche einer Isolierschicht, so dass eine Stapelstruktur bereitgestellt wird; Ausbilden einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode in der Halbleiterschicht derart, dass sich die erste Elektrode und die zweite Elektrode entlang einer Richtung, die die Oberfläche der Isolierschicht kreuzt, erstrecken, wobei mindestens eine aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zwei Membranen enthält, die einander gegenüberliegen und einen hohlen Zylinder mit einer Öffnung gegenüber von der Oberfläche der Isolierschicht bereitstellen, wobei eine der beiden Membranen der anderen aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode oder einer aus zwei Membranen in der anderen aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gegenüberliegt; Ausbilden einer Isolierdeckschicht über der Halbleiterschicht, um die Öffnung des hohlen Zylinders zu bedecken, so dass ein hohler Abschnitt des hohlen Zylinders hermetisch abgedichtet wird, und um einen Raumabschnitt zwischen der Isolierschicht und der Isolierdeckschicht auszubilden, wobei sich der Raumabschnitt von dem hohlen Abschnitt unterscheidet; und Ausbilden eines Durchgangslochs in der Isolierdeckschicht zum Koppeln des Raumabschnitts mit einer Außenseite des Raumabschnitts.
Gemäß dem obigen Verfahren können ein Druck, eine Beschleunigung oder eine Winkelgeschwindigkeit als eine jeweilige physikalische Größe erfasst werden. Außerdem ist die variable Elektrode unabhängig von der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode auf der Isolierschicht und elektrisch von diesen getrennt, so dass die Membran und der feste Teil keinen Halbleiterbereich zum Bewirken, dass die Membran und der feste Teil als die Elektroden dienen, aufweisen müssen. Aus diesem Grund wird kein PN-Übergangsteil in der Membran und dem festen Teil ausgebildet. Somit kann dieses verhindern, dass Kapazitätserfassungscharakteristika der Membran und des festen Teils durch den PN-Übergangsteil instabil werden. Daher können die Kapazitätserfassungscharakteristika für die Temperatur der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe und in Bezug auf Störungen wie beispielsweise der Außenatmosphäre sehr stabil gehalten werden.
Während die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen und Aufbauten beschränkt ist. Die Erfindung deckt verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen ab. Während die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, die bevorzugt sind, beschrieben wurden, sind andere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder eines einzelnen Elements innerhalb des Bereichs der Erfindung denkbar, der durch die zugehörigen Ansprüche angegeben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 63-175737 A [0002]
JP 11-220137 A [0002]

Claims

Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die aufweist: eine Isolierschicht (200); eine Halbleiterschicht (310, 320), die auf einer Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) angeordnet ist; und eine erste Elektrode (301) und eine zweite Elektrode (302) zum Erfassen einer physikalischen Größe, die in der Halbleiterschicht (310, 320) angeordnet sind, wobei die erste Elektrode (301) einen ersten Wandteil (340) aufweist, der in der Halbleiterschicht (310, 320) angeordnet ist und entlang einer Richtung, die die Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) kreuzt, vorsteht, wobei die zweite Elektrode (302) einen zweiten Wandteil (350) aufweist, der in der Halbleiterschicht (310, 320) angeordnet ist und entlang einer Richtung, die die Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) kreuzt, vorsteht, wobei mindestens einer aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) zwei Membranen (341, 342, 351, 352) und einen Deckelteil (321, 322) enthält, wobei die beiden Membranen (341, 342, 351, 352) einander gegenüberliegen, so dass ein hohler Zylinder mit einer Öffnung gegenüber von der Isolierschicht (200) bereitgestellt wird, wobei der Deckelteil (321, 322) die Öffnung des hohlen Zylinders bedeckt, wobei eine der beiden Membranen dem anderen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) oder einer von zwei Membranen in dem anderen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) gegenüberliegt, wobei der hohle Zylinder einen hohlen Abschnitt (347, 357) bereitstellt, der einen vorbestimmten Bezugsdruck aufweist, wobei ein Abstand zwischen der einen der beiden Membranen (341, 342, 351, 352) und dem anderen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) oder ein Abstand zwischen der einen der beiden Membranen (341, 342, 351, 352) und der einen der beiden Membranen (341, 342, 351, 352) in dem anderen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem vorbestimmten Bezugsdruck und einem Druck außerhalb des hohlen Abschnitts (347, 357) geändert wird, wenn eine physikalische Größe auf die beiden Membranen (341, 342, 351, 352) wirkt, und wobei die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der ersten Elektrode (301) und der zweiten Elektrode (302) erfasst wird, wobei sich die Kapazität mit dem Abstand ändert.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, wobei die beiden Membranen (341, 342, 351, 352) entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) vorstehen.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, wobei die beiden Membranen (341, 342, 351, 352) entlang einer Richtung schräg zu der Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) vorstehen.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Deckelteil (321, 322) aus demselben Halbleitermaterial wie die Halbleiterschicht (310, 320) besteht.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die eine aus der ersten Elektrode (301) und der zweiten Elektrode (302) außerdem einen Bodenteil (371, 375) enthält, der auf der Isolierschicht (200) angeordnet ist, so dass ein Ende des hohlen Zylinders gegenüber von dem Deckelteil (321, 322) mit dem Bodenteil (371, 375) bedeckt wird, und wobei der Bodenteil (371, 375) aus demselben Material wie die Halbleiterschicht (310, 320) besteht.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die eine der beiden Membranen (341, 342, 351, 352) in dem einen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) eine Dicke aufweist, die kleiner als diejenige der anderen der beiden Membranen (341, 342, 351, 352) in dem einen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) ist.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Halbleiterschicht (310, 320) außerdem einen ersten Trägerteil (303) und einen zweiten Trägerteil (304) enthält, die über der Isolierschicht (200) angeordnet sind, wobei die erste Elektrode (301) von dem ersten Trägerteil (303) getragen wird, so dass die erste Elektrode (301) von der Isolierschicht (200) getrennt ist, und wobei die zweite Elektrode (302) von dem zweiten Trägerteil (304) getragen wird, so dass die zweite Elektrode (302) von der Isolierschicht (200) getrennt ist.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die außerdem aufweist: eine Kappe (500) mit einem Konkavitätsabschnitt (510), der von einer Oberfläche der Kappe (500), die der Halbleiterschicht (310, 320) gegenüberliegt, konkav ausgebildet ist, wobei die Halbleiterschicht (310, 320) einen Umfangsteil (315) aufweist, der die erste Elektrode (301) und die zweite Elektrode (302) umgibt, wobei ein Umfang der Kappe (500) um den Konkavitätsabschnitt (510) an den Umfangsteil (315) der Halbleiterschicht (310, 320) gebondet ist, so dass ein Raumabschnitt (600) durch den Konkavitätsabschnitt (510), den Umfangsteil (315) und die Isolierschicht (200) bereitgestellt wird, und wobei die erste Elektrode (301) und die zweite Elektrode (302) in dem Raumabschnitt (600) angeordnet sind.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 8, wobei die Isolierschicht (200) ein Durchgangsloch (130) und der Umfangsteil (315) ein anderes Durchgangsloch (319) enthält, das mit dem Durchgangsloch (130) in der Isolierschicht (200) verbunden ist, so dass der Raumabschnitt (600) mit einer Außenseite des Raumabschnitts (600) kommuniziert, und wobei die physikalische Größe auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt (600) und dem hohlen Abschnitt (347, 357) des mindestens einen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) erfasst wird.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 8, wobei der Raumabschnitt (600) durch die Kappe (500) hermetisch abgedichtet wird, wobei die Isolierschicht (200) ein Durchgangsloch (207) aufweist, das den hohlen Abschnitt (347, 357) und eine Außenseite des hohlen Abschnitts (347, 357) koppelt, so dass der hohle Abschnitt (347, 357) mit der Außenseite des hohlen Abschnitts (347, 357) verbunden ist, und wobei die physikalische Größe auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt (600) und dem hohlen Abschnitt (347, 357) erfasst wird.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 8, wobei die Kappe (500) außerdem ein Durchgangsloch (520, 530) zur Verbindung zwischen dem Raumabschnitt (600) und einer Außenseite des Raumabschnitts (600) enthält, wobei die Isolierschicht (200) außerdem ein anderes Durchgangsloch (207) zum Verbinden des hohlen Abschnitts (347, 357) und einer Außenseite des hohlen Abschnitts (347, 357) enthält, und wobei die physikalische Größe auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt (600) und dem hohlen Abschnitt (347, 357) erfasst wird.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei mindestens eine aus den beiden Membranen in dem einen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) eine Wandfläche aufweist, die einer Innenseite des hohlen Abschnitts (347, 357) gegenüberliegt, und wobei die Wandfläche einen darauf ausgebildeten vorstehenden Abschnitt (307) enthält.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die aufweist: eine Isolierschicht (200); eine Halbleiterschicht (310), die auf einer Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) angeordnet ist; eine erste Elektrode (301) und eine zweite Elektrode (302) zum Erfassen einer physikalischen Größe, die in der Halbleiterschicht (310) angeordnet sind; einen ersten Isolierwandteil (340) und einen zweiten Isolierwandteil (350); und einen Deckelteil (382) aus einem Isoliermaterial, wobei die erste Elektrode (301) eine erste Membran (341) in der Halbleiterschicht (310) aufweist, die sich vertikal zu der Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) erstreckt, wobei die zweite Elektrode (302) eine zweite Membran (351) in der Halbleiterschicht (310) aufweist, die sich vertikal zu der Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) erstreckt, wobei die erste Membran (341) und die zweite Membran (351) einander gegenüberliegen, wobei ein Ende der ersten Membran (341) und ein entsprechendes Ende der zweiten Membran (351) über den ersten Isolierwandteil (340) miteinander gekoppelt sind, wobei das andere Ende der ersten Membran (341) und ein entsprechendes Ende der zweiten Membran (351) über den zweiten Isolierwandteil (350) miteinander gekoppelt sind, wobei der erste Isolierwandteil (340) und der zweite Isolierwandteil (350) einander gegenüberliegen, wobei die erste Membran (341), die zweite Membran (351), der erste Isolierwandteil (340) und der zweite Isolierwandteil (350) einen Wandteil (380) bereitstellen, der einen hohlen Zylinder mit einer Öffnung (381) gegenüber von der Isolierschicht (200) aufweist, wobei der Deckelteil (382) die Öffnung (381) des Wandteils (380) bedeckt, wobei, wenn eine physikalische Größe auf die erste Elektrode (301) und die zweite Elektrode (302) wirkt, die erste Membran (341) und die zweite Membran (351) entsprechend einer Druckdifferenz zwischen einem hohlen Abschnitt (383) des Wandteils (380) und einer Außenseite des hohlen Abschnitts (383) verformt werden, und wobei die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der ersten Elektrode (301) und der zweiten Elektrode (302), die sich mit einer Verformung der ersten Membran (341) und der zweiten Membran (351) ändert, erfasst wird.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 13, die außerdem aufweist: eine Kappe (500), die einen Konkavitätsabschnitt (510) aufweist, der von einer Oberfläche der Kappe (500), die der Halbleiterschicht (310) gegenüberliegt, konkav ausgebildet ist, wobei die Halbleiterschicht (310) einen Umfangsteil (315) aufweist, der die erste Elektrode (301) und die zweite Elektrode (302) umgibt, und wobei ein Umfang der Kappe (500) um den Konkavitätsabschnitt (510) an den Umfangsteil (315) der Halbleiterschicht (310, 320) gebondet ist, so dass ein Raumabschnitt (600) durch den Konkavitätsabschnitt (510), den Umfangsteil (315) und die Isolierschicht (200) bereitgestellt wird, und wobei die erste Elektrode (301) und die zweite Elektrode (302) in dem Raumabschnitt (600) angeordnet sind.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 14, wobei die Isolierschicht (200) ein Durchgangsloch (130) und der Umfangsteil (315) ein anderes Durchgangsloch (319) enthält, das mit dem Durchgangsloch (130) in der Isolierschicht (200) verbunden ist, so dass der Raumabschnitt (600) mit einer Außenseite des Raumabschnitts (600) kommuniziert, und wobei die physikalische Größe auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt (600) und dem hohlen Abschnitt (383) des einen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) erfasst wird.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 14, wobei der Raumabschnitt (600) durch die Kappe (500) hermetisch abgedichtet wird, wobei die Isolierschicht (200) ein Durchgangsloch (207) aufweist, das den hohlen Abschnitt (383) mit einer Außenseite des hohlen Abschnitts (383) koppelt, so dass der hohle Abschnitt (383) mit der Außenseite des hohlen Abschnitts (383) verbunden ist, und wobei die physikalische Größe auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt (600) und dem hohlen Abschnitt (383) erfasst wird.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 14, wobei die Kappe (500) außerdem ein Durchgangsloch (520, 530) zum Verbinden des Raumabschnitts (600) mit einer Außenseite des Raumabschnitts (600) enthält, wobei die Isolierschicht (200) außerdem ein anderes Durchgangsloch (207) zum Verbinden des hohlen Abschnitts (383) mit einer Außenseite des hohlen Abschnitts (383) enthält, und wobei die physikalische Größe auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem Raumabschnitt (600) und dem hohlen Abschnitt (383) erfasst wird.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei mindestens eine aus der ersten Membran (341) und der zweiten Membran (351) eine Wandfläche aufweist, die einer Innenseite des hohlen Abschnitts (383) gegenüberliegt, und wobei die Wandfläche einen darauf ausgebildeten vorstehenden Abschnitt (307) enthält.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Isolierschicht (200) außerdem ein Verdrahtungsmuster (202, 203, 208) enthält, so dass die Isolierschicht (200) eine Stapelstruktur bereitstellt, und wobei das Verdrahtungsmuster (202, 203, 208) die erste Elektrode (301) und die zweite Elektrode (302) mit einer externen Schaltung koppelt.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die aufweist: eine Isolierschicht (200); eine Halbleiterschicht (310), die auf einer Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) angeordnet ist; eine erste Elektrode (301) und eine zweite Elektrode (302) zum Erfassen einer physikalischen Größe, die in der Halbleiterschicht (310) angeordnet sind; und eine Isolierdeckschicht (390), wobei sich die erste Elektrode (301) entlang einer Richtung, die die Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) kreuzt, erstreckt, wobei sich die zweite Elektrode (302) entlang einer Richtung, die die Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) kreuzt, erstreckt, wobei mindestens eine aus der ersten Elektrode (301) und der zweiten Elektrode (302) zwei Membranen (341, 342, 351, 352) enthält, wobei die beiden Membranen (341, 342, 351, 352) einander gegenüberliegen, so dass ein hohler Zylinder mit einer Öffnung (346, 356) gegenüber von der Isolierschicht (200) bereitgestellt wird, wobei eine der beiden Membranen der anderen aus der ersten Elektrode (301) und der zweiten Elektrode (302) oder einer von zwei Membranen in der anderen aus der ersten Elektrode (301) und der zweiten Elektrode (302) gegenüberliegt, wobei die Isolierdeckschicht (390) auf der Halbleiterschicht (310) angeordnet ist und die Öffnung (346, 356) des hohlen Zylinders bedeckt, wobei die Isolierschicht (200) und die Isolierdeckschicht (390) einen Raumabschnitt (610) zwischen der Isolierschicht (200) und der Isolierdeckschicht (390) bereitstellen, wobei der Raumabschnitt (610) von einem hohlen Abschnitt (347, 357) des hohlen Zylinders unabhängig ist, wobei die Isolierdeckschicht (390) ein Durchgangsloch (391) zum Verbinden des Raumabschnitts (610) mit einer Außenseite des Raumabschnitts (610) aufweist, und wobei der hohle Abschnitt (347, 357) einen vorbestimmten Bezugsdruck aufweist, wobei ein Abstand zwischen der einen der beiden Membranen und der anderen aus der ersten Elektrode (301) und der zweiten Elektrode (302) oder ein Abstand zwischen der einen der beiden Membranen und einer aus zwei Membranen in der anderen aus der ersten Elektrode (301) und der zweiten Elektrode (302) entsprechend der Druckdifferenz zwischen dem hohlen Abschnitt (347, 357) und dem Raumabschnitt (610) geändert wird, wenn eine physikalische Größe auf die beiden Membranen (341, 342, 351, 352) wirkt, und wobei die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der ersten Elektrode (301) und der zweiten Elektrode (302) erfasst wird, wobei sich die Kapazität mit dem Abstand ändert.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 20, wobei sich die beiden Membranen (341, 342, 351, 352) entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) erstrecken.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 20, wobei sich die beiden Membranen (341, 342, 351, 352) entlang einer Richtung schräg zu der Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) erstrecken.
Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, die aufweist eine Isolierschicht (200); eine Halbleiterschicht (310, 320), die auf einer Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) angeordnet ist; und eine variable Elektrode (301), eine bewegliche Elektrode (703) und eine feste Elektrode (710), die in der Halbleiterschicht (310, 320) angeordnet sind, um eine physikalische Größe zu erfassen, wobei die variable Elektrode (301) einen Wandteil (340) und einen Deckelteil (321) aufweist, wobei der Wandteil (340) einen hohlen Zylinder mit einer Membran (341) und einem festen Teil (349) aufweist, wobei die Membran (341) auf der Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) angeordnet ist und sich entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) erstreckt, wobei der feste Teil (349) der Membran (341) gegenüberliegt, wobei der Deckelteil (321) eine Öffnung (346) des Wandteils (340), die der Isolierschicht (200) gegenüberliegt, bedeckt, wobei die Membran (341) der festen Elektrode (710) und der feste Teil (349) der beweglichen Elektrode (703) gegenüberliegt, wobei die Membran (341) entsprechend einer Druckdifferenz zwischen einem hohlen Abschnitt (347) der variablen Elektrode (301) und einer Außenseite des hohlen Abschnitts (347) verformbar ist, wobei eine physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der variablen Elektrode (301) und der festen Elektrode (710) erfasst wird, wobei sich die Kapazität mit einer Verformung der Membran (341) ändert, wobei, wenn eine andere physikalische Größe auf die bewegliche Elektrode (703) in einer Ebenenrichtung der Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) wirkt, ein Abstand zwischen der beweglichen Elektrode (703) und dem festen Teil (349) mit der anderen physikalischen Größe geändert wird, und wobei die andere physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (703) und dem festen Teil (349) erfasst wird, wobei sich die Kapazität mit dem Abstand zwischen der beweglichen Elektrode (703) und dem festen Teil (349) ändert.
Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, das aufweist: Ausbilden einer Halbleiterschicht (310) auf einer Oberfläche (201) einer Isolierschicht (200), so dass eine Stapelstruktur bereitgestellt wird; Ausbilden eines Grabens (360) in der Halbleiterschicht (310), so dass ein erster Wandteil (340) und ein zweiter Wandteil (350) bereitgestellt werden, wobei sich der erste Wandteil (340) entlang einer Richtung, die die Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) kreuzt, erstreckt, und wobei sich der zweite Wandteil (350) entlang einer Richtung, die die Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) kreuzt, erstreckt, wobei mindestens einer aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) zwei Membranen (341, 342, 351, 352) enthält, wobei die beiden Membranen (341, 342, 351, 352) einander gegenüberliegen, so dass ein hohler Zylinder mit einer Öffnung (346, 356) gegenüber von der Isolierschicht (200) bereitgestellt wird, und wobei eine der beiden Membranen dem anderen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) oder einer aus zwei Membranen in dem anderen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) gegenüberliegt; und Ausbilden eines Deckelteils (321, 322), um die Öffnung (346, 356) des hohlen Zylinders zu bedecken.
Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, das aufweist: Ausbilden einer ersten Halbleiterschicht (370) auf einer Oberfläche (201) einer Isolierschicht (200), so dass eine Stapelstruktur bereitgestellt wird; Ausbilden eines Stopperfilms (372) auf der ersten Halbleiterschicht (370); Ausbilden einer zweiten Halbleiterschicht (310) über der ersten Halbleiterschicht (370), um den Stopperfilm (372) zu bedecken; Ätzen der ersten Halbleiterschicht (370) und der zweiten Halbleiterschicht (310) unter Verwendung des Stopperfilms (372) als einen Stopper, um einen ersten Wandteil (340) und einen zweiten Wandteil (350) auszubilden, wobei der erste Wandteil (340) über einem ersten Bodenteil (371) der ersten Halbleiterschicht (370) angeordnet ist und sich entlang einer Richtung, die die Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) kreuzt, erstreckt, wobei der zweite Wandteil (350) über einem zweiten Bodenteil (375) der ersten Halbleiterschicht (370) angeordnet ist und sich entlang einer Richtung, die die Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) kreuzt, erstreckt, wobei das Ätzen der ersten Halbleiterschicht (370) an dem Stopperfilm (372) gestoppt wird, so dass mindestens einer aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) zwei Membranen (341, 342, 351, 352) enthält, wobei die beiden Membranen (341, 342, 351, 352) einander gegenüberliegen, so dass ein hohler Zylinder mit einer Öffnung gegenüber von der Isolierschicht (200) bereitgestellt wird, und wobei eine der beiden Membranen dem anderen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) oder einer aus zwei Membranen in dem anderen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) gegenüberliegt; Ausbilden einer dritten Halbleiterschicht (320) über der zweiten Halbleiterschicht (310), wobei die dritte Halbleiterschicht (320) einen hohlen Abschnitt (347, 357) des hohlen Zylinders bedeckt; und Ätzen der dritten Halbleiterschicht (320), um einen Deckelteil (321, 322) über dem mindestens einen aus dem ersten Wandteil (340) und dem zweiten Wandteil (350) auszubilden, um die Öffnung des hohlen Zylinders zu bedecken.
Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 25, wobei das Ätzen der ersten Halbleiterschicht (370) und der zweiten Halbleiterschicht (310) enthält: Ausbilden eines ersten Trägerteils (303), der mit dem ersten Wandteil (340) gekoppelt ist; und Ausbilden eines zweiten Trägerteils (304), der mit dem zweiten Wandteil (350) gekoppelt ist, wobei der ersten Trägerteil (303) und der zweite Trägerteil (304) über der Isolierschicht (200) ausgebildet werden, und wobei das Ätzen der dritten Halbleiterschicht (320) enthält: Ätzen eines Abschnitts der Isolierschicht (200) unter jeweils dem ersten Bodenteil (371) und dem zweiten Bodenteil (375), um eine erste Elektrode (301) und eine zweite Elektrode (302) von der Isolierschicht (200) zu trennen, wobei die erste Elektrode (301) durch den ersten Wandteil (340) und die zweite Elektrode (302) durch den zweiten Wandteil (350) bereitgestellt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei sich die beiden Membranen entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) erstrecken.
Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei sich die beiden Membranen entlang einer Richtung schräg zu der Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) erstrecken.
Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, das aufweist: Ausbilden einer Halbleiterschicht (310) auf einer Oberfläche (201) einer Isolierschicht (200), so dass eine Stapelstruktur bereitgestellt wird; Ausbilden von zwei ersten Gräben (363) in der Halbleiterschicht (310) und Einbetten eines Isoliermaterials in jeden ersten Graben (363), um einen ersten Isolierwandteil (340) und einen zweiten Isolierwandteil (350) auszubilden; Ausbilden eines zweiten Grabens (364) in der Halbleiterschicht (310), um zwei Membranen (341, 351) zwischen dem ersten Isolierwandteil (340) und dem zweiten Isolierwandteil (350) auszubilden, wobei jede Membran (341, 351) einen entsprechenden aus dem ersten Isolierwandteil (340) und dem zweiten Isolierwandteil (350) kontaktiert, die Membranen einander gegenüberliegen und sich jede Membran entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) erstreckt, und wobei die beiden Membranen (341, 351), der erste Isolierwandteil (340) und der zweite Isolierwandteil (350) einen Wandteil (380) bereitstellen, der einen hohlen Zylinder mit einer Öffnung gegenüber von der Oberfläche der Isolierschicht (200) aufweist; und Ausbilden eines Deckelteils (382) aus einem Isoliermaterial, um den Öffnungsabschnitt (381) des Wandteils (380) zu bedecken.
Verfahren zum Herstellen einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, das aufweist: Ausbilden einer Halbleiterschicht (310) auf einer Oberfläche (201) einer Isolierschicht (200), so dass eine Stapelstruktur bereitgestellt wird; Ausbilden einer ersten Elektrode (301) und einer zweiten Elektrode (302) in der Halbleiterschicht (310) derart, dass sich die erste Elektrode (301) und die zweite Elektrode (302) entlang einer Richtung, die die Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) kreuzt, erstrecken, wobei mindestens eine aus der ersten Elektrode (301) und der zweiten Elektrode (302) zwei Membranen (341, 342, 351, 352) enthält, die einander gegenüberliegen und einen hohlen Zylinder mit einer Öffnung gegenüber von der Oberfläche (201) der Isolierschicht (200) bereitstellen, wobei eine der beiden Membranen (341, 342, 351, 352) einer aus der ersten Elektrode (301) und der zweiten Elektrode (302) oder einer aus zwei Membranen in der anderen aus der ersten Elektrode (301) und der zweiten Elektrode (302) gegenüberliegt; Ausbilden einer Isolierdeckschicht (390) über der Halbleiterschicht (310), um die Öffnung des hohlen Zylinders (347, 357) zu bedecken, so dass ein hohler Abschnitt des hohlen Zylinders hermetisch abgedichtet wird, und um einen Raumabschnitt (610) zwischen der Isolierschicht (200) und der Isolierdeckschicht (390) auszubilden, wobei sich der Raumabschnitt (610) von dem hohlen Abschnitt unterscheidet; und Ausbilden eines Durchgangslochs (391) in der Isolierdeckschicht (390) zum Koppeln des Raumabschnitts (610) mit einer Außenseite des Raumabschnitts (610).