DE4223455C2

DE4223455C2 - Halbleiterdrucksensor und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE4223455C2
Application number: DE4223455A
Authority: DE
Inventors: Kimitoshi Satou
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-04-01
Filing date: 1992-07-16
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2012-07-17
Also published as: JP2729005B2; US5335550A; JPH05283712A; DE4223455A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiter drucksensor und auf ein Verfahren zur Herstellung eines sol chen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Halbleiterdrucksensor, welcher in einem Fahrzeug oder der gleichen zur Messung des Druckes wie beispielsweise des at mosphärischen Druckes angebracht sein kann, und bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Halbleiterdrucksensors.

Aus der DE 37 43 080 A1 ist ein Halbleiter-Druckfühler und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekanntgeworden. Der Fühler umfaßt eine Platte, die eine Ausnehmung auf ihrer Hauptoberfläche besitzt. Ein Diaphragma besitzt eine untere Oberfläche, die mit einer ersten Hauptoberfläche der Platte verbunden ist und so geformt ist, daß es eine obere Oberfläche ohne Löcher aufweist. Eine piezoresistive Schicht ist so gebildet, daß sie in Kontakt mit dem Diaphragma ist und ist so angeordnet, daß sie sich wenigstens teilweise über der Ausnehmung befindet.

Aus der US 4 766 666 ist ein Halbleiterdrucksensor und zugehöriges Herstellungsverfahren bekanntgeworden, bei dem die Oberfläche des Sensors durch einen Film aus Siliziumoxid geschützt ist.

Aus der US 4 771 639 ist ein Halbleiterdrucksensor bekanntgeworden, bei dem ein Film in Zweilagenstruktur verwendet ist.

Aus der US 3 764 950 ist die Verwendung von Justiermarken bei der Herstellung von Drucksensoren bekanntgeworden.

Demgemäß werden zur genauen Ausrichtung der elektronischen Bauelemente zur Vakuumkammer des Drucksensors in einer Zwischenschicht Justiermarken und in einer weiteren Schicht entsprechende Beobachtungsfenster vorgesehen.

In den Fig. 37 und 38 ist ein Halbleiterdrucksensor darge stellt, wobei Fig. 37 eine Draufsicht und Fig. 38 eine sche matische Schnittansicht, welche entlang der Linie B-B gemäß Fig. 37 genommen ist, zeigt. Unter Bezugnahme auf diese Fi guren ist ein Siliziumsubstrat 11 mit einer Kristallausrich tung von (100) vorgesehen, damit die Empfindlichkeit des Sensors vergrößert ist. Es ist eine Membran 7 zur Druckmes sung vorgesehen, die durch anisotropes Ätzen von Silizium einer Oberfläche (rückseitigen Oberfläche) des Substrates 11 hergestellt wird. Auf bestimmten Positionen auf der anderen Oberfläche (vorderen Oberfläche) sind Eichwiderstände 1 ge bildet, welche benachbart zu Randabschnitten 3 der Membran 7 angeordnet sind, wo die Membran 7 aufgrund einer Druckände rung am meisten deformiert wird, wobei die Position jedes Eichwiderstandes 1 somit korrespondiert zu einer der durch die Membranränder definierten Seiten. Die Eichwiderstände 1 sind durch diffundierte Verdrahtungen 2 zu einer Brücken schaltung verbunden. Bei einer Deformation der Membran 7 aufgrund einer Änderung im Druck wird die Deformation durch die brückenverbundenen Eichwiderstände 1 in ein elektrisches Signal umgewandelt.

Jede der diffundierten Verdrahtungen 2 ist mit einer Metall elektrode 4 verbunden, welche wiederum mit einer externen Schaltung verbunden ist. Auf der vorderen Oberfläche des Si liziumsubstrates 11 ist ein Siliziumoxidfilm 9 gebildet, welcher als Maske während der Bildung der Eichwiderstände 1, der diffundierten Verdrahtungen 2 usw., sowie als Schutzfilm des Sensors dient.

Ein Glasüberzug 10 zum Schutz der gesamten vorderen Oberflä che ist auf dem Siliziumoxidfilm 9 gebildet. Die Membran 7 ist auf der Seite der rückseitigen Oberfläche des Silizium substrates 11 durch Ätzen des Substrates 11 von der rücksei tigen Oberfläche her entsprechend den Positionen der Eichwi derstände 1 gebildet, nachdem die Vorrichtung auf der vorde ren Oberfläche hergestellt worden ist. Die Membran 7 stellt denjenigen Abschnitt des Sensors dar, der den Druck auf nimmt.

Der Halbleiterdrucksensor mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion wird gemäß den Fig. 38 bis 42 hergestellt, wel che schematische Seitenschnittansichten des Sensors zeigen. Zuerst wird gemäß Fig. 39 ein Siliziumsubstrat 11 aus einem Einzelkristall mit der Kristallorientierung (100) vorberei tet. Darauffolgend wird eine Vorrichtung auf der vorderen Oberfläche des Siliziumsubstrates 11 hergestellt. Insbeson dere wird ein Siliziumoxidfilm 9 auf der relevanten Oberflä che des Substrates 11 durch thermische Oxidation gebildet. Nachdem der Siliziumoxidfilm 9 mit Öffnungen bei Positionen entsprechend den Positionen, bei denen die diffundierten Verdrahtungen 2 gebildet werden sollen, gebildet wurde, wird der Siliziumoxidfilm 9 als Maske verwendet, über welche Ver unreinigungen wie beispielsweise Bor diffundiert werden, wo durch die diffundierten Verdrahtungen 2 mit einem kleinen elektrischen Widerstand gebildet werden. Des weiteren werden vier Eichwiderstände 1 gebildet. Die Eichwiderstände 1 wer den durch die diffundierten Verdrahtungen 2 brückenverbunden (Fig. 40).

Darauffolgend werden bestimmte Abschnitte der diffundierten Verdrahtungen 2 freigelegt, und es werden Metallelektroden 4 auf diesen Abschnitten gebildet. Daran anschließend wird die Vorrichtung aufweisende Oberfläche des Halbleiterdrucksen sors im wesentlichen vollständig mit einem Glasüberzug 10 wie beispielsweise einem Siliziumnitridfilm bedeckt (Fig. 41). Darauffolgend wird eine Ätzmaske 13 wie beispielsweise ein Siliziumnitridfilm auf einem Teil der rückseitigen Ober fläche des Siliziumsubstrates 11 auf derartige Weise gebil det (Fig. 42), daß die Position der Eichwiderstände 1 auf der vorderen Oberfläche mit dem Bereich einer (später zu bildenden) Membran 7 korrespondiert, bei dem die Membran 7 bei einer Druckänderung am meisten deformiert wird.

Darauffolgend wird ein anisotropes Siliziumätzen unter Ver wendung eines Ätzmittels (wie beispielsweise eines Ätzmit tels vom alkalischen Typ) von der rückseitigen Oberfläche des Siliziumsubstrates 11 her durchgeführt, bis die ge wünschte Dicke der Membran 7 erreicht wird.

Der Bereich, bei dem die Membran 7 nach einer Druckänderung am meisten einer Deformation unterzogen ist, weist die Randabschnitte 3 der Membran 7 gemäß Fig. 38 auf. Somit sind die Eichwiderstände 1 auf der vorderen Oberfläche des Halb leiterdrucksensors oberhalb dieser Randabschnitte 3 angeord net.

Dieser Halbleiterdrucksensor weist die folgenden Nachteile auf. Da eine Ungenauigkeit bzw. Streuung der Dicke des Sili ziumsubstrates 11 (Silizium Wafer) vorhanden ist, welche va riiert zwischen den unterschiedlichen Abschnitten des Sub strates, und des weiteren eine Ungenauigkeit bzw. Streuung der Ätzrate besteht, welche zwischen der Vielzahl von Char gen, zwischen den Sensoren innerhalb einer Charge, und/oder zwischen unterschiedlichen Abschnitten der Waferoberfläche variieren kann, und da die Ätzung bis zu einer relativ großen Tiefe durchgeführt wird, ist es schwierig, die Dicke der Membran 7 bis zu einem hohen Genauigkeitsgrad zu steu ern. Darüber hinaus ist der Betriebswirkungsgrad nicht zu friedenstellend. Da die Membran 7 bei der letzten Stufe der Sensorherstellung gebildet wird, ist es hierbei notwendig, die Waferoberfläche vollständig zu schützen. Ferner ist es aufgrund der Tatsache, daß das anisotrope Ätzen einen be stimmten Winkel aufweist, mit dem die Ätzung fortschreitet, und des Aufmaßes, bis zu dem die Membran 7 gedünnt werden kann, unweigerlich begrenzt, so daß es schwierig ist, insbe sondere einen kleinen Sensor herzustellen.

Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu grunde, einen Halbleiterdrucksensor und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen zur Verfügung zu stellen, wobei der Sensor klein ist und einen hohen Genauigkeitsgrad auf weist.

Die Aufgabe wird durch einen Halbleiterdrucksensor mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch ein Ver fahren zur Herstellung eines Halbleiterdrucksensors mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 8 gelöst.

Entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Halbleiterdrucksensor vorgesehen, welcher aufweist: ein erstes Siliziumsubstrat mit einer primären Oberfläche, welche mit einer Vertiefung gebildet ist, die als Vakuumkammer dient; ein zweites Siliziumsubstrat mit ei ner primären Oberfläche, auf welcher eine Vorrichtung ein schließlich von diffundierten Widerständen und diffundierten Verdrahtungen hergestellt ist, und einer sekundären Oberflä che, welche mit der primären Oberfläche des ersten Silizium substrates gebondet bzw. verbunden ist; einen zwischen der primären Oberfläche des ersten Siliziumsubstrates und der sekundären Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates dazwi schen angeordneten Zwischenisolierfilm; und einen auf der primären Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates zum Schutz der Vorrichtung gebildeten Siliziumoxidfilm.

Entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Er findung ist ein weiterer Halbleiterdrucksensor vorgesehen, welcher aufweist: ein erstes Siliziumsubstrat; ein zweites Siliziumsubstrat mit einer primären Oberfläche, auf der eine Vorrichtung aufweisend diffundierte Widerstände und diffun dierte Verdrahtungen hergestellt ist, und einer sekundären Oberfläche, die mit einer primären Oberfläche des ersten Si liziumsubstrates gebondet bzw. verbunden ist; einen zwischen der primären Oberfläche des ersten Siliziumsubstrates und der sekundären Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates da zwischen angeordneten Zwischenisolierfilm, wobei der Zwi schenisolierfilm einen Abschnitt aufweist, welcher eine Va kuumkammer definiert, und Abschnitte aufweist, welche Ju stiermarken bilden; Justiermarkenbeobachtungsfenster, welche auf denjenigen Abschnitten des zweiten Siliziumsubstrates gebildet sind, welche den jeweiligen Abschnitten der Ju stiermarken entsprechen, und einen auf der primären Oberflä che des zweiten Siliziumsubstrates gebildeten Siliziumoxid film zum Schutz dem Vorrichtung und der Justiermarkenbeob achtungsfenster.

Entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Halblei terdrucksensors vorgesehen, welches aufweist: Bilden einer primären Oberfläche eines ersten Siliziumsubstrates mit ei ner Vertiefung, welche zur Ausbildung einer Vakuumkammer vorgesehen ist; Bonden bzw. Verbinden der primären Oberflä che des ersten Siliziumsubstrates mit einer Oberfläche eines zweiten Siliziumsubstrates, wobei zwischen den Oberflächen ein Zwischenisolierfilm angeordnet wird, und die Oberflä chen auf derartige Weise zusammengebondet werden, daß sich die Vertiefung bei einer zentralen Lokalisierung der Ober flächen befindet; Bearbeiten des zweiten Siliziumsubstrats von der anderen Oberfläche des Substrates her, bis die Dicke des zweiten Siliziumsubstrates bis zu einer vorbestimmten Membrandicke reduziert wird; Bilden von Öffnungen über be stimmte Abschnitte des zweiten Siliziumsubstrates bei Ab schnitten des Substrates, welche dem oberen Rand der Vertie fung benachbart sind, dadurch Freilegen von bestimmten Ab schnitten des Zwischenisolierfilmes; Ätzen der freigelegten Abschnitte des Zwischenisolierfilmes, dadurch Öffnen der Vertiefung des hergestellten Sensors nach außen; Schließen der Öffnungen mit einem in einer druckreduzierten Atmosphäre abgeschiedenen Film, dadurch Umwandeln der Ver tiefung in die Vakuumkammer; Bilden eines Siliziumoxidfilmes auf einer primären Oberfläche des zweiten Siliziumsub strates, welche durch die Bearbeitung gebildet wurde; und Herstellen auf der primären Oberfläche des zweiten Silizium substrates einer Vorrichtung einschließlich diffundierter Widerstände und diffundierter Verdrahtungen, während der Si liziumoxidfilm als eine Maske verwendet wird, wobei der Si liziumoxidfilm daran anschließend als Schutzfilm dient.

Entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdrucksensors vorgesehen, welches aufweist: Bilden einer Oberfläche eines zweiten Siliziumsubstrates mit Ju stiermarkenbeobachtungsfensteröffnungen; Bilden auf einer primären Oberfläche eines ersten Siliziumsubstrates einer Vertiefung, weiche eine Vakuumkammer ausbilden soll; Bilden auf der primären Oberfläche des ersten Siliziumsubstrates von Justiermarken zur Erkennung der Position der Vertiefung; Bonden bzw. Verbinden der primären Oberfläche des ersten Siliziumsubstrates mit der Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates in einer druckverringerten Atmosphäre mit einem Zwischenisolierfilm, der zwischen den Oberflächen angeordnet ist, wobei das Bonden bewirkt, daß die Vertiefung in die Vakuumkammer umgewandelt wird; Bearbeiten des zweiten Siliziumsubstrates ausgehend von der anderen Oberfläche des Substrates auf derartige Weise, daß Justiermarkenbeobachtungsfenster geöffnet werden, über welche die Justiermarken erkannt werden können, und zur Verringerung der Dicke des zweiten Siliziumsubstrates bis zu einer vorbestimmten Membrandicke; und Herstellen einer Vorrichtung, die diffundierte Widerstände, diffundierte Verdrahtungen, Metallelektroden und einen Oberflächenschutzfilm aufweist, auf einer primären Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates, welche durch die Bearbeitung gebildet worden ist, wobei die Elemente der Vorrichtung entsprechend der Position oberhalb der Vakuumkammer angeordnet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Halbleiterdrucksensors entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenschnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Sensors, welche genommen ist entlang der Linie A-A gemäß Fig. 1;

Fig. 3 bis 13 Seitenschnittansichten (genommen entlang ähnlicher Linien) zur Darstellung der Herstellungsweise des in Fig. 1 dargestellten Sensors, wobei,

Fig. 3 ein zweites Siliziumsubstrat zeigt;

Fig. 4 die Bedingung zeigt, bei der ein Zwischenisolierfilm auf einer sekundären Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates gebildet wird;

Fig. 5 ein erstes Siliziumsubstrat zeigt;

Fig. 6 die Bedingung zeigt, bei der eine Ätzmaske auf den Oberflächen des ersten Siliziumsubstrates gebildet wird;

Fig. 7 die Bedingung zeigt, bei der eine Vertiefung in dem ersten Siliziumsubstrat gebildet wird;

Fig. 8 die Bedingung zeigt, bei der die ersten und zweiten Siliziumsubstrate miteinander gebondet bzw. verbunden werden, wobei der Zwischenisolierfilm hier zwischen angeordnet wird;

Fig. 9 die Bedingung zeigt, bei der das zweite Siliziumsubstrat ausgehend von der weiteren Oberfläche des Substrates auf derartige Weise bearbeitet worden ist, daß das zweite Siliziumsubstrat eine vorbestimmte Dicke aufweist;

Fig. 10 die Bedingung zeigt, bei der die Öffnungen über das zweite Siliziumsubstrat gebildet sind;

Fig. 11 die Bedingung zeigt, bei der isotropes Ätzen ausgehend von den Ätzöffnungen derart durchgeführt wird, daß der Zwischenisolierfilm zeitlich geätzt wird;

Fig. 12 die Bedingung zeigt, bei der Vakuumkammerdichtungen über die Ätzöffnungen abgeschieden werden;

Fig. 13 die Bedingung zeigt, bei der eine Vorrichtung auf einer primären Oberfläche eines zweiten Siliziumsubstrates hergestellt wird;

Fig. 14 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einem Zwischenisolierfilm, der in der Vertiefung des ersten Siliziumsubstrates gebildet ist;

Fig. 15 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einem Glasüberzug, der im wesentlichen über die gesamte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates gebildet ist, und des weiteren einen Zweilagenzwischenisolierfilm aufweist;

Fig. 16 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einem Zweilagenzwischenisolierfilm;

Fig. 17 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einem Zwischenisolierfilm, der in der Vertiefung des ersten Siliziumsubstrates gebildet ist, und des weiteren einen Glasüberzug aufweist, der im wesentlichen über die gesamte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates gebildet ist;

Fig. 18 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einem Glasüberzug, der im wesentlichen über die gesamte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates gebildet ist;

Fig. 19 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 20 bis 26 Seitenschnittansichten zur Darstellung der Herstellungsweise des Sensors gemäß Fig. 19, wobei

Fig. 20 ein zweites Siliziumsubstrat zeigt;

Fig. 21 die Bedingung zeigt, bei der eine Ätzmaske auf einer zweiten Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates gebildet wird;

Fig. 22 die Bedingung zeigt, bei der Justiermarkenbeobachtungsfensteröffnungen in dem zweiten Siliziumsubstrat gebildet werden;

Fig. 23 ein erstes Siliziumsubstrat zeigt;

Fig. 24 die Bedingung zeigt, bei der ein Zwischenisolierfilm auf einer primären Oberfläche des ersten Siliziumsubstrates gebildet wird;

Fig. 25 die Bedingung zeigt, bei der die ersten und zweiten Siliziumsubstrate zusammengebondet bzw. verbunden werden; und

Fig. 26 die Bedingung zeigt, bei der das zweite Siliziumsubstrat ausgehend von der weiteren Oberfläche des Substrates auf derartige Weise bearbeitet wurde, daß das zweite Siliziumsubstrat eine vorbestimmte Dicke aufweist;

Fig. 27 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einer Vertiefung, welche in dem ersten Siliziumsubstrat gebildet ist;

Fig. 28 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einer Vertiefung, welche in dem ersten Siliziumsubstrat gebildet ist, und des weiteren mit einem mit dem ersten Siliziumsubstrat gebondeten zweiten Siliziumsubstrat, wobei ein Zwischenisolierfilm hierzwischen angeordnet ist;

Fig. 29 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einer Vertiefung, welche in dem ersten Siliziumsubstrat gebildet ist, und des weiteren mit einem zweiten Siliziumsubstrat, welches mit dem ersten Siliziumsubstrat gebondet ist, wobei hier zwischen ein Zweilagenzwischenisolierfilm angeordnet ist;

Fig. 30 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einem Glasüberzug, der im wesentlichen über die gesamte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates mit Ausnahme der Lokalisierung oberhalb der Vakuumkammer gebildet ist;

Fig. 31 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einem Glasüberzug, der im wesentlichen über die gesamte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates mit Ausnahme der Lokalisierung oberhalb der Vakuumkammer gebildet ist und des weiteren mit einem ersten Siliziumsubstrat, welches mit dem zweiten Substrat gebondet ist, wobei hier zwischen ein Zwischenisolierfilm angeordnet ist;

Fig. 32 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einem Glasüberzug, der im wesentlichen über die gesamte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates mit Ausnahme der Lokalisierung oberhalb der Vakuumkammer gebildet ist, und des weiteren mit einem ersten Siliziumsubstrat, welches mit dem zweiten Substrat gebondet ist, wobei hier zwischen ein Zweilagenzwischenisolierfilm angeordnet ist;

Fig. 33 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einem Glasüberzug, der im wesentlichen über die gesamte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates mit Ausnahme der Lokalisierung oberhalb einer Vakuumkammer gebildet ist, die in einem Zwischenisolierfilm definiert ist;

Fig. 34 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einem Glasüberzug, der im wesentlichen über die gesamte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates mit Ausnahme der Lokalisierung oberhalb eines Vakuumkammer gebildet ist, die in einer der beiden Schichten definiert ist, die einen Zweilagenzwischenisolierfilm bilden;

Fig. 35 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einer Vakuumkammer, die definiert ist, in einer der beiden Lagen, die einen Zweilagenzwischenisolierfilm bilden, und des weiteren mit einem Glasüberzug, der im wesentlichen über die gesamte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates gebildet ist;

Fig. 36 eine Seitenschnittansicht eines Halbleiterdrucksensors mit einer Vielzahl von Vakuumkammern, welche zwischen ersten und zweiten Siliziumsubstraten gebildet sind;

Fig. 37 eine Draufsicht eines Halbleiterdrucksensors;

Fig. 38 eine Seitenschnittansicht des in Fig. 37 dargestellten Sensors, welche genommen ist entlang der Linie B-B gemäß Fig. 37;

Fig. 39 bis 42 Seitenschnittansichten (genommen entlang ähnlichen Linien) zur Darstellung einer Herstellungsweise des in Fig. 37 gezeigten Sensors, wobei,

Fig. 39 ein Siliziumsubstrat zeigt;

Fig. 40 die Bedingung zeigt, bei der eine Vorrichtung auf einer vorderen Oberfläche des Siliziumsubstrates hergestellt wird;

Fig. 41 die Bedingung zeigt, bei der ein Glasüberzug auf der Oberfläche der Vorrichtung gebildet wird; und

Fig. 42 die Bedingung zeigt, bei der eine Ätzmaske auf der rückseitigen Oberfläche des Siliziumsubstrates gebildet wird.

Ausführungsbeispiel 1

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Halbleiterdrucksensor entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1 eine Draufsicht und Fig. 2 eine Seitenschnittansicht zeigt, welche entlang der Linie A-A aus Fig. 1 genommen ist. Bei diesen und den weiteren noch Bezug genommenen Figuren bezeichnen identische Bezugsziffern gleiche oder korrespondierende Bestandteile, so daß deren Beschreibung bei Bedarf weggelassen wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 weist der Sensor ein erstes (Einkristall) Siliziumsubstrat 12 und ein zweites (Einkristall) Siliziumsubstrat 11 auf. Die ersten und zweiten Siliziumsubstrate 12 und 11 sind miteinander gebondet bzw. verbunden, wobei ein Zwischenisolierfilm 8 dazwischen angeordnet ist, wobei sie auf derartige Weise gebondet sind, daß dazwischenliegend eine Vakuumkammer 14 gebildet wird, so daß die Substrate 11 und 12 einen einzigen Substratkörper bilden. Die Vakuumkammer 14 wird dadurch definiert, daß diejenige Oberfläche (primäre Oberfläche) des ersten Siliziumsubstrates 12, welches mit einer Vertiefung gebildet ist, die die Vakuumkammer 14 bildet, auf der zusammenpassenden Oberfläche (sekundäre Oberfläche) des zweiten Siliziumsubstrates 11 gebondet bzw. verbunden wird. Über bestimmte Abschnitte des zweiten Siliziumsubstrates 11 sind Ätzöffnungen 5 gebildet (in Fig. 2 ist lediglich eine dargestellt). Die Ätzöffnungen 5 werden während der Herstellung des Sensors für die Kommunizierung der Vertiefung mit der Außenseite des Substratkörpers verwendet und werden anschließend mit Vakuumkammerdichtungen 6 verschlossen, die aus einem Film hergestellt sind, der in einer druckverringerten Atmosphäre abgeschieden wird.

Der Halbleiterdrucksensor mit der vorstehend dargestellten Struktur wird auf die in den Fig. 3 bis 13 dargestellte Weise hergestellt. Es wird ein zweites Siliziumsubstrat 11 vorbereitet (Fig. 3), und ein Zwischenisolierfilm 8 wie beispielsweise ein Siliziumoxidfilm auf der sekundären Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates 11 gebildet (Fig. 4). Ein erstes Siliziumsubstrat 12 wird vorbereitet (Fig. 5), und es wird eine Ätzmaske 13 zur Bildung der primären Oberfläche des ersten Siliziumsubstrates 12 mit einer Vertiefung 14a, welche zur Bildung einer Vakuumkammer 14 dient, auf den primären und sekundären Oberflächen des ersten Siliziumsubstrates 12 gebildet (Fig. 6). Es wird ein Siliziumätzen derart durchgeführt, daß die Vertiefung 14a in dem ersten Siliziumsubstrat 12 gebildet wird, wobei daran anschließend die Ätzmaske 13 entfernt wird (Fig. 7).

Darauffolgend werden das zweite Siliziumsubstrat 11 und das erste Siliziumsubstrat 12 miteinander gebondet, wobei der Zwischenisolierfilm 8 hierzwischen angeordnet wird (Fig. 8).

Daran anschließend wird das zweite Siliziumsubstrat 11 ausgehend von der nichtgebondeten Oberfläche bearbeitet. Da die Empfindlichkeit des Drucksensors durch die fertige Dicke des zweiten Siliziumsubstrates 11 bestimmt wird, wird die Bearbeitung derart gesteuert, daß die gewünschte Dicke erreicht wird (Fig. 9). Das vorstehende Bearbeiten ergibt eine primäre Oberfläche des gebildeten zweiten Siliziumsubstrates 11. Daran anschließend wird ein Siliziumätzen derart durchgeführt, daß Ätzöffnungen 5 über bestimmte Abschnitte des zweiten Siliziumsubstrates 11 gebildet werden, welche benachbart zu dem oberen Rand der Vertiefung 14a liegen (Fig. 10). Des weiteren wird ein isotropes Ätzen ausgehend von den Ätzöffnungen 5 durchgeführt, so daß der Zwischenisolierfilm 8 seitlich geätzt wird (Fig. 11). Die vorstehende Bildung der Öffnungen 5 und das seitliche Ätzen des Filmes 8 öffnet die Vertiefung 14A zur Außenseite des Substratkörpers.

Daran anschließend wird eine Filmabscheidung in einer druckreduzierten Atmosphäre zur Bildung von Vakuumkammerabdichtungen 6 über die Ätzöffnungen 5 durchgeführt, wodurch die Vertiefung 14a in die Vakuumkammer 14 umgewandelt wird (Fig. 12). Daran anschließend wird eine Vorrichtung auf der primären Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates 11 hergestellt, wie es in Fig. 13 dargestellt ist. Insbesondere werden Eichwiderstände 1 durch Verwenden eines strukturierten Siliziumoxidfilmes 9 als eine Maske bei bestimmten Abschnitten auf der primären Oberfläche des Substrates 11, welche in der Nähe des oberen Randes 15 der Vakuumkammer 14 liegen, wo das zweite Siliziumsubstrat 11 im Falle einer Druckänderung einer größten Deformation unterliegt, gebildet. Die Eichwiderstände 4 umfassen vier Eichwiderstände, welche entsprechend den vier Seiten, die durch den oberen Rand 15 der Vakuumkammer 14 definiert sind, angeordnet sind, und über diffundierte Verdrahtungen 2 zu einer Brücke verbunden sind.

Die diffundierten Verdrahtungen 2 werden durch eine Diffu sion von Verunreinigungen über den als Maske dienenden strukturierten Siliziumoxidfilm 9 auf ähnliche Weise wie bei der Bildung der Eichwiderstände 1 gebildet, wobei daran an schließend eine Wärmebehandlung durchgeführt wird. Gleich zeitig mit der Wärmebehandlung wird eine Oxidation durchge führt, so daß der Siliziumoxidfilm 9 die unstrukturierten Stellen bedeckt, so daß dieser nun als Schutzfilm auf den Widerständen 1 und den Verdrahtungen 2 dienen kann.

Darauffolgend wird ein Glasüberzug 10 zum Schutz der primä ren Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates 11 gebildet, auf welchem die Vorrichtung hergestellt ist. Ein Teil des Glasüberzuges 10 wird jedoch von einer bestimmten Lokalisie rung der primären Oberfläche oberhalb der Vakuumkammer 14 entfernt, wodurch die Herstellung des Halbleiterdrucksensors vervollständigt wird.

Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungs beispiel der Zwischenisolierfilm 8 auf der sekundären Ober fläche des zweiten Siliziumsubstrates 11 gebildet wird, kann der Film 8 alternativ hierzu in einer Vertiefung 12A des er sten Siliziumsubstrates 12 gebildet werden, wie es in Fig. 14 dargestellt ist. Da in diesem Falle der Zwischenisolier film 8 nicht auf dem Siliziumsubstrat 11, welches relativ dünn ist und oberhalb der Vakuumkammer 14 angeordnet ist, gebildet ist, kann verhindert werden, daß das zweite Silizi umsubstrat 11 einem Einfluß aufgrund einer mechanischen Spannung des Filmes oder dergleichen des Zwischenisolier filmes 8 unterliegt, wodurch insgesamt der Sensor exzellente Eigenschaften aufweist.

Fig. 15 zeigt eine Kombination von verschiedenen Modifizie rungen des Ausführungsbeispieles. Obwohl bei dem ersten Aus führungsbeispiel der Glasüberzug 10 im wesentlichen die ge samte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates 11 mit Ausnahme einer Lokalisierung (Lokalisierung oberhalb der Kammer) der Oberfläche, welche sich oberhalb der Vakuumkam mer 14 befindet, bedeckt, kann alternativ hierzu der Glas überzug 10 über im wesentlichen die gesamte primäre Oberflä che des zweiten Siliziumsubstrates 11 einschließlich der Lo kalisierung oberhalb der Kammer gebildet sein. Obwohl des weiteren bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Zwischeniso lierfilm 8 aus einer Einzellage zusammengesetzt ist, kann der Film 8 alternativ hierzu aus zwei Lagen eines unter schiedlichen Materials zusammengesetzt sein. Unter den Filmen, welche zur Ausbildung der beiden Lagen verwendet werden können, stellen ein Siliziumoxidfilm und ein Silizi umnitridfilm bevorzugte Beispiele dar. Falls der Zwische nisolierfilm 8 aus zwei Lagen 8A und 8B aus Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften hinsichtlich der mechani schen Spannung des Filmes zusammengesetzt ist, ist es mög lich, den Grad der Verwerfung des Silizium-auf-Isolator- (SOI)-Substrates zu verringern, wodurch es ermöglicht wird, die Wahrscheinlichkeit von Defekten bzw. Fehlstellen zu ver ringern. Da des weiteren der in Fig. 15 dargestellte Sensor einen Glasüberzug 10 aufweist, welcher im wesentlichen auf der gesamten primären Oberfläche des zweiten Siliziumsub strates einschließlich der Lokalisierung oberhalb der Kammer gebildet ist, ist es möglich, einen vollen Schutz für die Oberfläche zur Verfügung zu stellen.

Falls der Halbleiterdrucksensor einen Glasüberzug 10 auf weist, wie es in Fig. 16 dargestellt ist, dessen Teil davon von der Lokalisierung oberhalb der Kammer der primären Ober fläche des zweiten Siliziumsubstrates 11 entfernt worden ist, ist der Sensor frei von Einflüssen aufgrund von mecha nischen Spannungen des Filmes usw., so daß dieser eine ex zellente Eigenschaft aufweisen kann. Bei einer weiteren Kom bination der Modifizierungen des Ausführungsbeispiels wird gemäß Fig. 17 ein Zwischenisolierfilm 8 in der Vertiefung 12A des ersten Siliziumsubstrates 12 gebildet, und es wird ein Glasüberzug 10 über im wesentlichen die gesamte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates 11 gebildet. In diesem Fall ergibt sich eine kombinatorische Gesamtwirkung der vorstehend genannten Einzelwirkungen: die Abwesenheit des Zwischenisolierfilmes 8 von dem oberhalb der Vakuumkam mer 14 angeordneten zweiten Siliziumsubstrates 11 verhin dert, daß das relativ dünne zweite Siliziumsubstrat 11 auf grund von mechanischer Spannung des Filmes usw. beeinflußt wird, wodurch der Sensor außerordentliche Eigenschaften zeigt; und die Bildung des Glasüberzuges 10 über im wesent lichen die gesamte primäre Oberfläche des zweiten Silizium substrates 11 ermöglicht einen vollen Schutz der Oberfläche.

Der in Fig. 18 dargestellte Halbleiterdrucksensor unter scheidet sich von den ersten Ausführungsbeispielen einfach dadurch, daß ein Glasüberzug 10 im wesentlichen über die ge samte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates 11 ohne Entfernung wie bei dem ersten Beispiel eines Teiles des Überzugs 10 von der Lokalisierung oberhalb der Kammer der Oberfläche gebildet ist, wodurch ein voller Schutz der Ober fläche ermöglicht wird.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 19 zeigt in einer Seitenschnittansicht einen Halblei terdrucksensor entsprechend einem zweiten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung. Gemäß dieser Figur enthält der Sensor eine geeignete Anzahl von (beispielsweise zwei) Justiermarkenbeobachtungsfenstern 20, die über eine entspre chende Anzahl von Positionen des äußeren peripheren Ab schnittes eines zweiten Siliziumsubstrates 11 gebildet sind. Das zweite Siliziumsubstrat 11 ist mit einem ersten Silizi umsubstrat 12 gebondet bzw. verbunden, wobei dazwischen ein Zwischenisolierfilm 8 angeordnet ist. Das Bonden wird in Va kuumatmosphäre in derartiger Weise durchgeführt, daß eine Vakuumkammer 14 und Justiersmarken 21 gebildet werden. Der Sensor weist ferner diffundierte Widerstände 2A auf, die mittels diffundierter Verdrahtungen 2 zu einer Brückenschal tung verbunden sind.

Der Halbleiterdrucksensor entsprechend dem zweiten Ausfüh rungsbeispiel wird auf die in den Fig. 20 bis 26 und Fig. 19 dargestellte Weise hergestellt. Es wird ein zweites Silizi umsubstrat 11 vorbereitet (Fig. 20), und es wird eine Ätz maske 13 auf einer Oberfläche (sekundäre Oberfläche) des Substrates 11 (Fig. 21) gebildet, wobei die Maske 13 zum Zwecke des Bildens in einer geeigneten Anzahl von (bei spielsweise zwei) Positionen des äußeren peripheren Ab schnittes des zweiten Siliziumsubstrates 11 einer entspre chenden Anzahl von Justiermarkenbeobachtungsfenstern 20, durch welche die Justiermarken 21 ( die ebenfalls später ge bildet werden) beobachtet werden können, auf geeignete Weise strukturiert ist. Daran anschließend wird das zweite Silizi umsubstrat 11 über die Ätzmaske 13 geätzt. Dabei wird das Substrat 11 von der sekundären Oberfläche her bis zu einer Tiefe geätzt, welche gleich ist oder größer als die Bearbei tungstiefe, aufgrund derer das Substrat 11 von der anderen Oberfläche her bearbeitet wird. Auf diese Weise werden Ju stierbeobachtungsfensteröffnungen gebildet (Fig. 22).

Darauffolgend wird ein erstes Siliziumsubstrat 12 vorberei tet (Fig. 23), und es wird ein Zwischenisolierfilm 8 auf ei ner Oberfläche (primären Oberfläche) des Substrates 12 ge bildet (Fig. 24). Der Zwischenisolierfilm 8 wird auf derar tige Weise geätzt, daß eine geeignete Anzahl von (beispiels weise zwei) Justiermarken 21 gebildet werden, welche bei ei ner entsprechenden Anzahl von Positionen des äußeren peri pheren Abschnittes des ersten Siliziumsubstrates 12 angeord net sind, und gleichzeitig eine Vertiefung 12A zu bilden, welche zur Bildung einer Vakuumkammer 14 dient. Daran an schließend werden die jeweils verarbeiteten Oberflächen des zweiten Siliziumsubstrates 11 und des ersten Siliziumsub strates 12 gegenüber angeordnet und in einer Vakuumatmo sphäre zusammengebondet (Fig. 25). Während des Bondens wer den die Substrate derart zueinander ausgerichtet bis zu ei nem gewissen Ausmaß, dar die Justiermarkenbeobachtungsfen steröffnungen des zweiten Siliziumsubstrates 11 mit den Ju stiermarken 21 des ersten Siliziumsubstrates 12 zusammenpas sen. Die Vakuumkammer 14 wird durch das in einer Vakuumatmo sphäre durchgeführte Bonden gebildet.

Daran anschließend wird das zweite Siliziumsubstrat 11 zu der Bearbeitungstiefe von der nichtgebondeten Oberfläche aus gedünnt. Die Dünnung wird auf derartige Weise durchge führt, daß die Justiermarkenbeobachtungsfenster 20 geöffnet werden und die Beobachtung der Justiermarken 21 erlauben (Fig. 26). Daran anschließend wird eine Vorrichtung herge stellt, wie es in Fig. 19 dargestellt ist. Insbesondere wird ein Siliziumoxidationsfilm 9 durch thermische Oxidation auf der Oberfläche (primäre Oberfläche) des zweiten Siliziumsub strates 12 gebildet, welches durch die Dünnung gebildet worden ist. Dann wird der Siliziumoxidfilm 9 durch Bildung von Öffnungen über gewisse Abschnitte hiervon strukturiert, welche den Positionen entsprechen, bei denen diffundierte Verdrahtungen 2 gebildet werden sollen. Während der Silizi umoxidfilm 9 als eine Maske dient, werden Verunreinigungen wie beispielsweise Bor diffundiert, wodurch die diffundier ten Verdrahtungen 2 mit einem niedrigen elektrischen Wider stand gebildet werden. Die erzwungene Freilegung des zweiten Siliziumsubstrates 11 wird durch eine Justierung unter Ver wendung der Justiermarken 21, die in dem Zwischenisolierfilm 8 gebildet sind, durchgeführt. Die Verwendung der Justier marken 21 ermöglicht die genaue Erkennung der Position der Vertiefung 12A (d. h. der Vakuumkammer 14) nach dem Bonden der Substrate 12 und 11, so dar eine präzise Justierung er möglicht wird.

Darauffolgend werden Öffnungen über bestimmte Abschnitte des Siliziumoxidfilmes 9 entsprechend der Position der Vakuum kammer 14 gebildet, und welche ebenfalls den Positionen ent sprechen, bei denen diffundierte Widerstände 2A gebildet werden sollen. Daran anschließend werden Verunreinigungen wie beispielsweise Bor über den als Maske dienenden struktu rierten Siliziumoxidfilm 9 injiziert, wodurch diffundierte Widerstände 2A bei Positionen entsprechend den Seiten der Vakuumkammer 14 gebildet werden, wobei die Widerstände 2A aufgrund der diffundierten Verdrahtungen 2 in einer Brücken schaltung verbunden werden. Daran anschließend werden be stimmte Abschnitte des Siliziumoxidfilmes 9 entfernt, um die Verbindung mit einer externen Schaltung zu ermöglichen, wo bei Metallelektroden 4 über diese Abschnitte gebildet wer den. Daran anschließend wird im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Halbleiterdrucksensors mit einem Glasüberzug 10 wie beispielsweise einem Siliziumnitridfilm bedeckt. Schließlich werden diejenigen Abschnitte des Glasüberzuges 10 auf den Metallelektroden 4 entfernt, wodurch die Herstel lung des Halbleiterdrucksensors vervollständigt wird.

Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungs beispiel die Vakuumkammer 14 durch Ätzen eines Teiles des Zwischenisolierfilmes 8 gebildet wird, kann die Kammer 14 alternativ hierzu durch Ätzen des ersten Siliziumsubstrates 12 gebildet sein, wie es in Fig. 27 dargestellt ist. Da in diesem Fall die Vakuumkammer 14 relativ groß ist, wird es möglich, einen groben Bereich für die Deformation der Mem bran 7 zur Verfügung zu stellen, und somit wird es möglich, einen Halbleiterdrucksensor mit einer relativ großen Druck empfindlichkeit herzustellen. Obwohl der in Fig. 27 darge stellte Sensor keinen Zwischenisolierfilm 8 aufweist, kann ein Zwischenisolierfilm 8 zwischen dem Siliziumsubstrat 11 und dem ersten Siliziumsubstrat 12 gebildet sein, wie es in Fig. 28 dargestellt ist.

Obwohl der in Fig. 28 dargestellte Halbleiterdrucksensor einen Einzellagenzwischenisolierfilm aufweist, kann ein Zwi schenisolierfilm 8 mit einer Mehrlagenstruktur mit zwei oder mehreren Lagen mit unterschiedlichen Materialien gebildet sein, wie es in den Fig. 29, 32, 34 und 35 dargestellt ist. Falls beispielsweise zwei Lagen 8A und 8B als Mehrlagen struktur eines Zwischenisolierfilmes 8 Filme mit Materialien aufweisen, deren Eigenschaften die jeweilige Beeinflussung der Filme dahingehend erlauben, daß sie sich gegenseitig wechselseitig beeinflussen, ergibt sich die Möglichkeit, die Menge an Ausbuchtung bzw. Verwerfen der ersten und zweiten Siliziumsubstrate 12 und 11 zu verringern, wodurch ein Sub stratkörper mit relativ kleiner Anzahl von Defekten und Fehlstellen ermöglicht wird. Falls wie bei der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung auf dem zweiten Siliziumsubstrat 11 nach der Herstellung einer Vakuumkammer 14 hergestellt wird, wird das zweite Siliziumsubstrat 11, welches oberhalb der Vakuumkammer 14 angeordnet ist und welches dünn ausge bildet ist, einer nach unten erfolgenden Deformation unter Einwirkung eines atmosphärischen Druckes unterzogen. Falls aufgrund einer derartigen Deformation Probleme entstehen sollten, können diese dadurch verhindert werden, daß der Zwischenisolierfilm als ein Film oder eine Filmstruktur her gestellt wird, der die Eigenschaft hat, daß er entsprechend eine nach oben gerichtete Deformation zeigt.

Der Zwischenisolierfilm 8 und der Siliziumoxidfilm 9, welche jeweils auf der sekundären und der primären Oberfläche des zweiten Silikonsubstrats 11 gebildet werden, stellen Filme dar, die für die Herstellung des Halbleiterdrucksensors not wendig sind. Um eine bessere Charakteristik des Sensors zu ermöglichen, können die Filme 8 und 9 auf den beiden Ober flächen des zweiten Siliziumsubstrates 11 Filme desselben Materials aufweisen, wie es in den Fig. 29, 31 und 34 darge stellt ist. Auf diese Weise ist es möglich, daß sich die Be einflussung der Filme auf den beiden Oberflächen des Sub strates 12 gegenseitig aufhebt. Da die Filme auf den primä ren und den sekundären Oberflächen des zweiten Siliziumsub strates 11 mit verschiedenen Kombinationen gebildet werden können, ist es gemäß den Fig. 27 bis 35 möglich, die ge wünschte Charakteristik des Halbleiterdrucksensors zu vari ieren.

Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungs beispiel die Bildung der Justiermarken als Anwendung auf einen Substratkörper für einen Halbleiterdrucksensor be schrieben wurde, kann die Bildung der Justiermarken auf ähn liche Weise auch auf andere Typen von Halbleitereinrichtun gen angewendet werden, falls diese einen Substratkörper auf weisen, der durch Zusammenbonden einer Vielzahl von Substra ten durch korrektes Justieren einer Struktur hergestellt wird, welche auf einem der Substrate gebildet wird, wobei auf dem anderen Substrat bereits eine Strukturierung gebil det ist. Das zweite Ausführungsbeispiel kann auf derartige Weise modifiziert sein, daß, wie es in Fig. 36 dargestellt ist, eine bestimmte Anzahl von Justiermarken 21 in dem Zwi schenisolierfilm 8 gleichzeitig mit der Bildung von anderen Strukturierungen auf derartige Weise gebildet werden, daß die Marken 21 sich bei einer entsprechenden Anzahl von Posi tionen des äußeren peripheren Abschnittes des zweiten Sili ziumsubstrates 11 befinden. Der in Fig. 36 dargestellte Sen sor unterscheidet sich ferner dadurch, daß eine Vielzahl von Vakuumkammern 14 zwischen den ersten und zweiten Silizium substraten 12 und 11 gebildet sind.

Der Halbleiterdrucksensor entsprechend der vorliegenden Er findung kann auf direkte Weise auf der zugehörigen Einrich tung montiert sein, ohne ein Befestigungsmittel vorzusehen.

Wie oben beschrieben wurde, weist der Halbleiterdrucksensor entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Membran auf, welche flach und dünn ist, wobei die Dicke der Membran gleichförmig ist, und die Membran durch einen einfachen Pro zeß hergestellt werden kann. Somit wird aufgrund der vorlie genden Erfindung ein Halbleiterdrucksensor zur Verfügung ge stellt, der von kleiner Größe ist und einen hohen Genauig keitsgrad aufweist. Der Sensor kann Justiermarken aufweisen, damit eine genaue Justierung für das Bonden bzw. für die Verbindung der Substrate des Sensors gewährleistet ist.

Aufgrund des Herstellungsverfahrens eines Drucksensors gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, auf einfache Weise eine Membran herzustellen, welche flach ist und dünn ist, und deren Dicke gleichförmig ist. Somit ermöglicht das Verfahren die Herstellung eines Halbleiterdrucksensors von kleiner Größe und mit einem hohen Grad an Genauigkeit. Das Verfahren kann zum Bonden von Substraten miteinander durch Verwenden von Justiermarken und somit präzises Justieren der Substrate verwendet werden.

Claims

1. Halbleiterdrucksensor, welcher aufweist:
ein erstes Siliziumsubstrat (12) mit einer primären Oberfläche, welche mit einer Vertiefung (14a) gebildet ist, die als Vakuumkammer (14) dient;
ein zweites Siliziumsubstrat (11) mit einer primären Oberfläche, auf welcher eine Vorrichtung einschließlich von diffundierten Widerständen (1, 7) und diffundierten Verdrahtungen (2) hergestellt ist, und einer sekundären Oberfläche, welche mit der primären Oberfläche des ersten Siliziumsubstrates (12) gebondet bzw. verbunden ist;
einen zwischen der primären Oberfläche des ersten Sili ziumsubstrates (12) und der sekundären Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates (11) angeordneten Zwischenisolierfilm (8) der an einer Stelle einer in dem zweiten Siliziumsubstrat (11) vorhandenen Öffnung (5) derart unterbrochen ist, daß ein Druckausgleich der Vakuumkammer (14) mit Außenluft ermöglicht ist, und die Öffnung (5) wieder vermittels eines abgeschiedenen Filmes (6) verschlossen ist; und
einen auf der primären Oberfläche des zweiten Silizium substrates (11) zum Schutz der Vorrichtung gebildeten Siliziumoxidfilm (9).

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenisolierfilm (8) eine Zweilagenstruktur (8A, 8b) aufweist.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenisolierfilm (8) in der Vertiefung (12A) gebildet ist.

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Siliziumoxidfilme auf einer beliebigen Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates (11).

5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Glasüberzug (10), welcher im wesentlichen über die gesamte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates (11) gebildet ist.

6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Glasüberzug (10), der im wesentlichen über die gesamte primäre Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates (11) mit Ausnahme eines Teiles derjenigen primären Oberfläche gebildet ist, welche oberhalb der Vakuumkammer (14) angeordnet ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdrucksensors, welches die Schritte aufweist:
Bilden einer primären Oberfläche eines ersten Silziumsubstrates (12) mit einer Vertiefung (14a), welche zur Ausbildung einer Vakuumkammer (14) vorgesehen wird;
Bonden bzw. Verbinden der primären Oberfläche des ersten Silziumsubstrates (12) mit einer Oberfläche eines zweiten Silziumsubstrates (11), wobei zwischen den Oberflächen ein Zwischenisolierfilm (8) zwischenliegend angeordnet wird, und die Oberflächen auf derartige Weise zusammengebondet werden, daß sich die Vertiefung bei einer zentralen Lokalisierung der Oberflächen befindet;
Bearbeiten des zweiten Silziumsubstrates (11) von der anderen Oberfläche des Substrates her, bis die Dicke des zweiten Siliziumsubstrates (11) bis zu einer vorbestimmten Membrandicke reduziert ist;
Bilden von Öffnungen (5) über bestimmte Abschnitte des zweiten Siliziumsubstrates (11) bei Abschnitten des Substrates, welche dem oberen Rand der Vertiefung (14a) benachbart sind, dadurch Freilegen von bestimmten Abschnitten des Zwischenisolierfilmes (8);
Ätzen der freigelegten Abschnitte des Zwischenisolier filmes (8), dadurch Öffnen der Vertiefung (14a) zur Außenseite des herstellten Sensors;
Schließen der Öffnungen (5) mit einem in einer druckreduzierten Atmosphäre abgeschiedenen Film (6), dadurch Umwandeln der Vertiefung in die Vakuumkammer;
Bilden eines Siliziumoxidfilmes (9) auf einer primären Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates (11), welche durch die Bearbeitung gebildet wurde; und
Herstellen auf der primären Oberfläche des zweiten Si liziumsubstrates (11) einer Vorrichtung einschließlich diffundierter Widerstände (1, 4) und diffundierter Verdrahtungen (2), während der Siliziumoxidfilm als eine Maske verwendet wird, und der Siliziumoxidfilm (9) daran anschließend als Schutzfilm dient.

8. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdrucksensors, welches die Schritte aufweist:
Bilden einer Oberfläche eines zweiten Siliziumsubstrates (11) mit Justiermarkenbeobachtungsfensteröffnungen (20);
Bilden auf einer primären Oberfläche eines ersten Sili ziumsubstrates (12) einer Vertiefung (14a), welche eine Vakuumkammer (14) ausbilden soll;
Bilden auf der primären Oberfläche des ersten Silizium substrates (12) von Justiermarken (21) zur Erkennung der Position der Vertiefung (14a);
Bonden bzw. Verbinden der primären Oberfläche des er sten Siliziumsubstrates (12) mit der Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates (11) in einer druckverringerten Atmosphäre mit einem Zwischenisolierfilm (8), der zwischen den Oberflächen angeordnet ist, wobei das Bonden bewirkt, daß die Vertiefung (14a) in die Vakuumkammer (14) umgewandelt wird;
Bearbeiten des zweiten Siliziumsubstrates (11) ausgehend von der weiteren Oberfläche des Substrates auf derartige Weise, daß Justiermarkenbeobachtungsfenster (20) geöffnet werden, über welche die Justiermarken (21) erkannt werden können, und zur Verringerung der Dicke des zweiten Siliziumsubstrates (11) bis zu einer vorbestimmten Membrandicke; und
Herstellen einer Vorrichtung, die diffundierte Widerstände, (1, 4), diffundierte Verdrahtungen (2), Metall elektroden und einen Oberflächenschutzfilm (10) aufweist, auf einer primären Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrates (11), welche durch die Bearbeitung gebildet worden ist, wobei die Elemente der Vorrichtung entsprechend der Position oberhalb der Vakuumkammer (14) angeordnet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens der Vertiefung durch Entfernen ei nes Teiles des Zwischenisolierfilmes (8).